prosdo.ru
добавить свой файл
1
Введение[2][3]


В развитых странах постоянно растёт доля неметаллических конструкционных материалов, особенно полимеров.

Одна тонна полимерных материалов заменяет 5-6 тонн черных и цветных металлов. В свою очередь за счет использования различных относительно дешевых материалов, не ухудшая свойств изделий даже улучшая их, можно экономить до 30% полимеров.

Применение пластмасс в сельскохозяйственном машиностроении приобретает все более широкие масштабы. Это объясняется тем, что по ряду эксплуатационных, технологических и экономических показателей – плотности, коррозионной стойкости, простоте изготовления, высокой производительности при изготовлении, пластические массы значительно превосходят традиционные материалы.

Основными факторами, обуславливающими значительное применение пластмасс в машиностроении, являются:


  • снижение материалоёмкости конструкции;

  • повышение долговечности и эксплуатационных характеристик;

  • повышение безопасности эксплуатации и улучшение условий труда;

  • совершенствование технологии производства деталей и узлов, уменьшение трудоёмкости сборки;

  • сокращение потребления специальных сталей и цветных металлов.

В данной работе рассматривается изготовление роликов из полимерных материалов при помощи таких методов переработки как литьё под давлением и прессование. Применение роликов в машиностроении очень распространено и, во многих случаях, максимально удобно и выгодно. использовать ролики не металлические, а полимерные.

Переработка пластмасс включает в себя три этапа:

  • подготовительный;

  • формующий;

  • вспомогательный

В данной работе большое внимание уделяется процессам формования, в частности, разбивается процесс литья под давлением, процесс жидкофазного формования, а также экструзия.

Способы производства изделий из ПМ определяются типом изделия(профильные, штучные, листовые). Почти во всех случаях формование изделия осуществляется переводом материала в жидкое(текучее) состояние.


В сельхозмашинах применяется более 40 марок полимерных материалов. Из реактопластов - наибольший объём переработки приходится на фенолоформальдегидные пресматериалы – 17%. Примерно 84%составляют термопласты.

Основные направления использования композитов на полимерной основе в сельхозтехнике: узлы и детали, работающие в контакте с абразивом; подвижные металлополимерные сопряжения; элементы передач движения: зубчатые колёса, звёздочки, шкивы, ролики; рабочие органы; резервуары; трубы; листовые детали обшивки; звука – вибропоглащающие и уплотняющие покрытия и заполнители; полотна на тканевой основе и.т.д.

В данной работе мы рассматриваем изготовление роликов. Введение полимерных элементов в конструкции устройств для передачи движения снижает виброактивность этих передач и сельхозмашин в целом, уменьшает износ деталей, сопряжённых с полимерными. Это происходит за счёт антиадгезионности полимерных поверхностей и снижение тем самым степени абразивного воздействия. Техпроцессы, выполняемые многими сельхозмашинами, предполагают применение большого количества приводных направляющих и поддерживающих роликов, транспортирующих устройств. Во время работы этих машин возможно попадание почвенных частиц, коррозионно – активных продуктов, что нередко приводит к закаливанию роликов из металла на оси. Чтобы избежать этого применяют ролики из полимерного материала.

Объём применения полимерных материалов в сельхозмашиностроении очень велик. И тем не менее велики перспективы увеличения этого объёма. Так, например, расчеты показывают , что

количество полимерных деталей в комбайностроении можно значительно увеличить как для комбайнов «Нивы», «Колос», «Сибиряк», так и для комбайнов типа «Дон» за счет применения АБС- пластиков, премиксов и препрегов, которые не полностью находили до сих пор применения в комбайностроении. Использование этих материалов может также снизить массу комбайнов. В качестве основных материалов конструкций предложены органопластики и стеклопластики.


Но необходимо помнить при замене металлических конструкций и деталей полимерными, что для оценки эффективности такой замены необходимы точные экономические и технологические расчёты, учитывающие все плюсы и минусы такой замены.

Литье под давлением.

1.Ролик скя 3.04.005.

1.1. Характеристика готовой продукции.

Ролик скя 3.04.005.

Метод получения- литьё под давлением

Материал ПА12 – 11 – 2 , ρ=0,12 г/см³

Масса – 0,025 кг

Эскиз:

Ролик применяется в линии товарной обработки методов ЛТО- 3А ( Кишинёвский завод сельхозмашин ).

Следует учесть, что он должен изготавливаться из нетоксичного материала. Должен выдерживать механические нагрузки, обладать антифрикционными свойствами. Немаловажную роль играет влагостойкость, а также стойкость к минеральным и органическим маслам, так как может возникнуть потребность в смазке. Для ролика необходима стабильность свойств при динамических нагрузках, вибрацеонная стойкость. Ролик необходимо выполнять из материала с высокой износостойкостью.

Всем выше перечисленным требованиям отвечает материал полиамид ПА12. Тогда ролик сможет работать в таких условиях, как: присутствие влаги, воздействие слабых кислот, динамические, механические нагрузки, при вибрации, а так же в контакте с другими изделиями без опасения заклинивания за счёт высоких антифрикционных свойств.



фрагмент
2. Характеристика исходного сырья и материалов[2]

Выбор материала для конкретного потребления определяется двумя факторами: техническими условиями эксплуатации и стоимостью.

Для машиностроения основными требованиями к изделию оказываются физика - механические свойства материалов, и не только прочностные и деформационные, но и стойкость к ударным нагрузкам, сохранения требуемого уровня свойств в широком диапазоне температур, иногда фрикционные или антифрикционные свойства и.т.п. В данной работе мы рассматриваем переработку трёх широко известных полимерных материалов.


При рассмотрении литья под давлением мы для примера берём ролик СКЯ3.04.005. изготовленный из полиамида марки ПА- 12- 11- 2. Ост 6- 05-425-76.

ПА- гетероцепные полимеры, содержащие в основной цепи амидные группы –NH-CO-.

Алифатические ПА являются частично кристаллическими полимерами со СК от 40 до 70% и полностью от 0,01 до 1,5 г/см³

Амидные группы способны образовывать прочные связи, обеспечивающие материалу высокую механическую стойкость, химическую, хорошие антифрикционные свойства. Для ПА с большим количеством метиленовых групп возрастает влаго- , морозо- , химстойкость, эластичность, стабильность свойств, улучшаются электроизоляционные свойства. Но уменьшаются прочность и температура плавления. Повышение СК ведёт к понижению водопоглащения. Наличие влаги существенно ухудшает механические характеристики, влага играет роль пластификатора. Переработка влажных полимеров ведёт к деструкции.

В целом ПА к действию углеводородов, минеральных и органических масел, альдегидов, кетонов, эфиров, щелочей и слабых кислот. Растворяются в сильно полярных веществах ( кислотах ), фенолах, фторированных и хлорированных спиртах. ПА легко окисляется при нагреве с доступным кислородом. ПА не токсичны

Одним из важных применений ПА являются пары трения: сталь- ПА, ПА- ПА. ПА имеют малые значения коэффициента трения ( уступая только ФТ и ПФ ). Износостойкость ПА в 5- 10 раз больше, чем у металлов и выше, чем у ФТ и ПФ и ПК. Все Па хорошо обрабатываются точением, фрезированием и сверлением.

Па 12 получают в результате гидролитической полимеризации ω-доделактамав присутствии кислых катализаторов. ПА12 имеет незначительное водопоглащение.

Рассмотрение процесса « Литьё под давлением».

3. Определение типа оборудования для изготовления заданного изделия методом ЛПД[4]

3.1. Предварительно устанавливаем гнёздность литьевой формы n=6

Для расчёта берём машины фирмы isw. Определим максимальный объём впрыска, требуемый для изготовления изделий при гнёздности равной 6: Qmax=Qu∙n, где Qu- объём одного изделия, Qu=m/ρ=25/1,12 г/см³=22,3 см³, где m- масса изделия, ρ- плотность материала, Qmax= Qu∙n=22,3∙6=134 см³


По найденному Qmax выбираем машины, у которой максимальный объём впрыска найденного Qmax. Берём для расчета три машины марки isw-это i100E- c3D,i150E- c3D, i220E- c3D. Параметры этих машин приведём в таблице ниже [5]





I100E- c3D

I150E- c3D

I220E-c3D

Диаметр шнека, мм

35/40/45

40/46/31

46/53/58

Max объём впрыска , Qmax,см³

135/176/223

226/300/368

349/463/555

Max давление впрыска P΄max,кг∙с/см2

2510/1920/1520

2410/1820/1480

2410/1820/1520

Max усилие запирания Pmax, кН

1000

1500

2200

Горизонтальное расстояние между колоннами, мм

410

510

580

Вертикальное расстояние между колон, мм

410

510

580

Max высота формы, мм

400

450


500

Max объёмная скорость впрыска, см3/C

104/136/172

139/184/227

188/249/299

Пластикационная производительность,кг/час

72/100/129

90/129/160

115/163/197


3.2. Для трёх модификаций материальных цилиндров по каждой модели машин определяем максимальные значения гнёздности:


  1. По критерию максимального объёма впрыска.


na=a∙β1/au∙k1
Q- max объём впрыска из характеристик литьевой машины;

Β1- коэффициент использования машины; β1=0,65;

К1- коэффициент учитывающий объём литниковой системы, К1=1,5, так как Qu=22.3 см3

3.2.1 Для машины i100E-c3, D:



3.2.2 Для машины i150E-c3, D:



3.2.3 Для машины i220E-c3, D:



  1. По максимальному усилию запирания:

,

Р – усилие запирание из характеристик машин, Н

q-давление уплотнения, МПа, q=, где =0,6-коэффициент возможно-допустимых потерь давления;

-максимальное допустимое давление литья, по ОСТ 410.054.231 выбираем =110 МПа; тогда q== МПа;


- коэффициент учитывающий площадь литниковой системы в плоскости разъема формы, =1,05;

-коэффициент учитывающий использование максимального усилия запирания, =1,2

-площадь изделия в плоскости разъёма, см2

см2

Получаем:








  1. По полезной площади плиты:

где - площадь описанного четырехугольника вокруг контуров изделия в плоскости смыкания формы, =
- площадь плиты, см2










3.3 Для каждого случая рассчитаем коэффициенты использования литьевой машины КQ, KN,KS, а так же их среднее значение каждому шнеку.

; где n=6 – выбранная нами гнездность.


Расчёт по конструкционным ограничениям не проводим, так как конструкция изделия не нуждается в применении выдвижных знаков, направление которых не совпадает с направлением движения подвижной плиты.

3.4. Результаты расчётов по пунктам 3.2 и 3.3 приведём в виде таблицы.




D шнека, мм

nQ

nN

ns

nmin

nокр

kQ

kN

ks

Kср

I100E-C3,D

35

3,7

8.5

41.5

3,7

4

-

-

-

-

40

4.9

4.9

5

45

6.2

6.2

6

0.98

0.7

0.145

0.604

I150E-C3,D


40

6.27

12.77

64.2

6.27

6

0.956

0.47

0.09

0.525

46

8.3

8.3

8

0.723

0.47

0.09

0.447

51

10.2

10.2

10

0.59

0.47

0.09

0.4

I200E-C3,D

46

10.3

18.72

83.1

10.3

10

0.62

0.32

0.07

0.35

53

12.85

12.85

13

0.467

0.299

58

15.4

15.4

15

0.39

0.27

По среднему значению коэффициента использования машин, выбираем подходящую машину и необходимый диаметр шнека. Берем машину фирмы isw марки i100E- C3,D со шнеком диаметром 45см, так как именно у этой машины коэффициент использования для нашего случая максимален:


кср=0.604

фрагмент5

4.Определение технологических параметров ЛПД и необходимого количества оборудования[4].

4.5. Параметры техпроцесса.

5.1.4. Норма расхода материала на одну деталь:



- расходный коэффициент;

m=25г – масса изделия;



5.2. Давление гидрожидкости на плунжер впрыска определяется исходя из давления литья ( по ОСТ[6] ) и графика зависимости давления гидрожидкости на плунжер гидроцилиндров привода поступательного движения шнека от давления литья

Эти зависимости указанны в паспортах литьевых машин и нанесены на специальных табличках, прикрепленных к корпусу машины в районе механизма впрыска. Положения графиков зависит от соотношения площадей плунжера гидроцилиндра и материального цилиндра. При одном и том же давлении гидрожидкости, давление литья максимально для шнека с наименьшим диаметром.

график

В нашем случае =110 МПа[6]. Для шнека с максимальным диаметром имеем данный график, из которого видно, что при =110МПа→

5.3. Определим суммарную площадь литья:

, где n=6- гнездность формы; =16см2- площадь проекции изделия на плоскость разъёма формы.

=6*1.05*16=100.8см2


5.4. Необходимое усилие запирания формы определяют из формулы определения гнёздности по критерию максимального усилия запирания формы.

(см.пункт 3.2 b) )

5.5. Необходимая пластикационная производительность.


M=25г – масса изделия; n=6- гнездность формы;

=75.32с – время цикла; к1=1.1; А=129 кг/час – пластикационная производительность машины[5]

=0.4[4]- коэффициент, учитывающий отношение пластикационной производительности по данному материалу к пластикационной производительности по полистиролу.

Ан<А=129 кг/час, т.е. условие бесперебойной работы в автоматическом режиме выполняется, значит пауза между циклами отсутствует.

5.7. Сечение впускного литника зависит от объёма изделия. Для объёмов до 20 см3- 0=0.2мм; от 20 до 50см3- =0.3мм;от 50 и выше-=0.4мм. В нашем случае . Значит =0.3мм

5.8,5.9. Данные о температурах берем из ОСТ 410.054.831

5.10. Определяем время выдержки под давлением:



а- коэффициент температуропроводности материала, а=м2/с[4];

Тн- начальная температура, соответствует температуре расплава,, впрыскиваемого в форму. На практике в качестве Тн принимают температуру последней зоны материального цилиндра, Тн=2500С,[6].

Конечная температура Тк должна быть близкой к температуре формы:так как Тф=450С[6]




5.11. В нашем случае максимальная толщина стенки изделия =12мм.но целях экономии времени и для повышения производительности примем =5мм, так как при образовании затвердевшей пленки такого размера, изделие уже можно извлекать из формы, е боясь деформировать его. Дальнейшее застывание изделия пройдет вне формы, что значительно сэкономит время, так как уменьшит и

5.12. Определяем технологическое время:

где - толщина стенки изделия.

При :

При =5мм:

5.13. Время выдержки без давления:

;
5.15. Время смыкания формы:



S=16мм- путь движения подвижной плиты

V=160мм/с- скорость движения подвижной плиты, [4]



5.16. Определяем время впрыска:

-объём отливки

где - объем изделия;

-максимальная объемная скорость впрыска, [5]

K=0.5- коэффициент снижения Vmax, зависит от конфигурации изделия, [4]


5.17. Время машинное:



5.21. Определим время цикла:



5.6.4. Определим коэффициент использования оборудования по пластикационной производительности:



Где - необходимая пластикационная производительность;

А- пластикационная производительность машины [см. пункт 5.5]

5.6.5. Среднее значение коэффициента использования оборудования:



5.24. Рассчитаем количество порций материала в материальном цилиндре:

где - коэффициент использования оборудования

5.25. Время нагрева материала:



5.26. Рассчитаем время нахождения материала в материальном цилиндре:



6. Рассчитаем необходимое количество оборудования:

где N=2шт.- годовая программа выпуска;

W-годовая производительность машины



Где Ф=3000ч. – фонд времени работы машины в году.



Таким образом, для выполнения данной годовой программы выпуска необходимо взять три литьевых машины выбранной нашей марки i100E- c3,D.
5. ВЕДОМОСТЬ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ.

Наименование изделия Ролик СКЯ 3.04.005.

Обозначение чертежа
1.Сведения о материале [6]

1.1 Наименование Полиамид


1.2. Марка ПА-12-11-2

1.3. Цвет
Белый, матовый

1.4. Норма расхода на одно изделие, г 27,3

1.5. Особые требования

1.5.1. Индекс расплава (ПТР), г/10 мин. 5

1.5.2. Усадка, % 0,7-1,1
2. Сведения об арматуре

2.1. Наименование


2.2. Материал


2.3.Количество на изделие, шт. –

2.4. Требования к подготовке арматуры перед литьем –
3.Подготовка литьевого материала [6]

3.1. Начальное состояние(порошок, гранулы, дробленые отходы) гранулы

3.2. Тип оборудования для сушки,0С 100

3.4. Допустимое содержание влаги, не более, % 0.2

3.5. Вакуум, мм. рт. ст. 10-15

4.Технические данные оборудования и формы[5]

4.1.Наименование, модель литьевой машины jsw j100Е-С3D

4.2. Диаметр шнека, мм 45

4.3. Максимальный объём впрыска, см3 223

4.4. Максимальное усилие запирания формы, кН 1000

4.5. Максимальная объёмная скорость впрыска, г/с 172

4.6. Площадь рабочей поверхности плиты, см2 1681

4.7. Максимальное давление впрыска, МПа 1520

4.8. Пластикационная производительность, кг/час 129

4.9. Наличие обогрева ( охлаждения ) формы охлаждение

4.10. Количество гнёзд формы 6

4.11. Способ загрузки литьевого материала пневматический

4.12. Способ выталкивания изделий механический
5. Параметры техпроцесса

5.1. Давление литья, МПа 110

5.2. Давление гидрожидкости на плунжер впрыска, МПа

5.3. Суммарная площадь литья, см2 100.8

5.4. Необходимое усилие запирания формы, кН 798


5.5. Необходимая пластикационная производительность, кг/час 67.75

5.6. Коэффициент использования оборудования

5.6.1. по площади литья 0.145

5.6.2. по объёму впрыска 0.968

5.6.3. по усилию запирания 0.7

5.6.4. по пластикационной производительности 0.525

5.6.5. среднее значение 0.604

5.7. Характерный размер сечения впускного литника, мм 0.3

5.8. Температура материального цилиндра по зонам, 0С [6]

Зона 1 215; Зона 2 225;

Зона 3 240; Зона 4 250.

5.9. Температура формы, 0С 45 [6]

5.10. Время выдержки под давлением, с 0.26

5.11. Максимальная толщина стенки изделия, мм 12( δ*=5 )

5.12. Время технологическое, с 72.24

5.13. Время выдержки без давления, с 72

5.14. Путь движения подвижной плиты, см 11.6

5.15. Время смыкания формы, с 0.725

5.16. Время впрыска, с 2

5.17. Время машинное, с 3.45

5.18. Время установки арматуры, с -

5.19. Время установки съёмных знаков, с -

5.20. Время вспомогательное, с -

5.21. Время цикла, с 75.32

5.22. Длительность паузы, с -

5.23. Объём отливки, см3 140.49

5.24. Количество порций материала в материальном цилиндре 1.033

5.25. Время нагрева материала, с 75.32

5.26. Расчётное время нахождения материала в материальном цилиндре, с 78.2

5.27. Максимально допустимое время нахождения материала материальном цилиндре, с 15[6]

5.28. Способ устранения деформаций, усадочных напряжений, трещин и смещения арматуры. Дополнительная термообработка изделий термическая обработка полиэтилсилоксиновой жидкостью марки ПЭС-5 при t=1600 в течении 0.09часа [6]

Выполнил студент группы

Список использованной литературы.

1. С.В. Власов, Э.Л. Калинчев и др. Основы технологии переработки пластмасс. М.:Химия 1995. 528 с


2. ОСТ4ГО. 54.321. Изготовление изделий методами литья под давлением и экструзией.

3. Э.Л. Калинчев, М.Б. Саковцева. Выбор пластмасс для изготовления и эксплуатации изделий. Справочник. Л.: Химия 1987

4. Методические указания к выполнению курсовой работы, теоретические основы и методы переработки полимерных материалов. Ростов-на-Дону

5. М.А. Чибичян, Г.И. Рассохин. Технологические процессы переработки пластмасс в с/х машиностроении Ростов-на-Дону

6. В.У.Новиков. Полимерные материалы для строительства. М.:Высшая школа, 1995

7. Изделия из пластмасс. Справочное руководство по выбору, применению и переработке. М.:НПКП ‘’Радиопласт’’1992, С.Г. Балянский, М.Л. Кацевман и др.

8. Лекции по дисциплине: Прессование пластмасс

9. Перечень литьевых машин.

10. Перечень гидравлических прессов.

11. Г.И. Рассохин, М.А. Чибичян, С.К.Абрамов: Полимерные композиционные материалы в с/х машинах. Ростов-на-Дону, РГАСХМ, 1991