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1、 毕业设计（论文） 题 目 年产8000吨HDPE-B型DN1200增强缠绕管生产车间初步工艺设计 学 院 材料科学和工程学院 专业班级 高分子131班 学生姓名 指导老师
2、 成 绩 6月14日 郑 重 声 明 本人呈交学位论文，是在导师指导下，独立进行研究工作所取得结果。全部数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用内容外，本学位论文研究结果不包含她人享受著作权内容。对本论文所包含研究工作做出贡献其它个人和集体，均已在文中以明确方法标明。本学位论文知识产权
3、属于培养单位。 本人署名： 日期： 摘 要 本设计是相关年产8000吨HDPE-B型DN1200增强缠绕管生产车间初步工艺设计，其中关键介绍了厂址对比、原料选择和配方确实定、工艺步骤选择、物料衡算计算、设备型号选择等，同时也粗略介绍了车间部署及人员安排、厂房采暖通风照明、经济核实和公用工程设计。本设计选择关键原料是6100M,辅助原料是K1108，配料选择是碳酸钙和炭黑。选择建厂地方在西安市，选择工艺是热态缠绕成型，所用设备关键是单螺杆挤出机、波纹成型机和缠绕成型机。 关键词：增强缠绕管
4、热态缠绕成型；单螺杆挤出机；缠绕成型机。 Abstract The design is about 8,000 tons of HDPE-B-type DN1200 enhanced winding pipe production workshop preliminary process design, which mainly describes the site of the comparison, the selection of raw materials and formula to determine the choice of process, material ac
5、counting calculation, equipment Model selection, but also a rough introduction to the workshop layout and staffing, plant ventilation and ventilation lighting, economic accounting and public works design. The design of the main raw material is 6100M, auxiliary raw material is K1108, ingredients are
6、selected calcium carbonate and carbon black. Choose to build the place in Xi'an, the selected process is hot winding forming, the equipment used is mainly single screw extruder, corrugated machine and winding machine. Key words : Reinforced winding; Hot winding forming; Single screw extruder; Win
7、ding machine 目 录 摘 要 I Abstract Ⅱ 第1章 绪论 1 1.1 概述 1 1.1.1 HDPE介绍 1 1.1.2 HDPE-B型增强缠绕管介绍 1 1.1.3 HDPE-B型增强缠绕管特征 1 1.1.4 中国外克拉管发展历程和应用前景 2 1.1.5 克拉管应用范围 2 1. 2 设计依据和指导思想 3 1.2.1 设计依据 3 1.2.2 指导思想 3 1.3 设计标准 3 1.4 产品规格 3 1.5 厂址选择 4 1.5.1 厂址选择基础标准 4 1.5.2 厂址方案对比 5 1.6 设计范围 5 1.
8、7 工作制度 6 1.8 生产中故障分析及处理方法 6 第2章 配方设计 6 2.1 产品关键性能要求 7 2.2 产品性能指标 7 2.3 主料选择 7 2.4 辅料选择 8 2.4.1 PP骨架管原料选择 8 2.4.2 填充剂 8 2.4.3 着色剂 9 2.5 配方确实定 9 第3章 工艺步骤 9 3.1 工艺步骤选择 10 3.2 PP波纹管生产工艺步骤 10 3.2.1 上料 10 3.2.2 挤出成型 10 3.2.3 波纹成型 11 3.2.4 切割 11 3.2.5 收卷 11 3.3 克拉管生产工艺步骤 11 3.3.1 配方料混合
9、 11 3.3.2 上料 12 3.3.3 挤出成型 12 3.3.3 缠绕成型 12 3.3.3 冷却切削 13 3.3.4 脱模修型 13 3.2.5 装电熔丝 14 3.2.6 检验入库 14 第4章 物料衡算 14 4.1 物料衡算作用和意义 15 4.2 工作时间 15 4.3 物料衡算 15 4.5 原料配方及各组分用料 17 4.6 物料衡算步骤图 18 第5章 设备选型 19 5.1 PP波纹管生产设备选型 20 5.1.1 上料机 20 5.1.2 挤出机 20 5.1.3 波纹成型机 21 5.1.4 切割机 21 5.1.5 收卷机
10、 21 5.2 克拉管生产设备选型 22 5.2.1 混料设备 22 5.2.2 上料机 22 5.2.3 挤出机 23 5.2.4 缠绕成型机 24 5.2.4 切削机 24 5.2.5 脱模机 24 5.2.6 修型台 24 5.2.7 绕丝机 24 5.2.8 破碎机 25 5.3 其它设备 25 5.3.1 台秤 26 5.3.2 环刚度仪器 26 5.3.3 搬运车 26 5.4 设备一览表 27 第6章 车间部署及人员安排 27 6.1 车间部署 28 6.1.1 生产工艺要求 28 6.1.2 设备安装和检修 28 6.1.3 生产车间部署
11、 28 6.2 照明设备部署 29 6.3 生产人员安排 29 第7章 能量衡算 29 7.1 能量衡算 30 7.2 电能消耗 30 第8章 采暖、通风、照明 30 8.1 采暖设计 31 8.2 通风 31 8.3 照明 31 第9章 经济核实 33 9.1 购置设备费用 33 9.2 购置物料费用 33 9.3 能量消花费用 33 9.4 建筑费用 33 9.5 人职员资 33 9.6 投资回收期 34 第10章 公用工程设计 34 10.1 防静电设计 35 10.2 防雷设计 35 10.3 实施方法 35 10.4 防火设计 35 结
12、论 37 参考文件 38 致 谢 40 第1章 绪 论 1.1 概述 1.1.1 HDPE介绍 高密度聚乙烯（HDPE）也称低压聚乙烯，是一个白色粉末或颗粒状产品，无毒无味，密度为0.94～0.976g/cm3，结晶度达80%～90%，软化点在125～130℃内,使用温度可达100℃；熔化温度在120～160℃内[1]。它含有良好耐热性、耐寒性和化学稳定性，还含有较高刚性和韧性，机械强度、耐环境应力开裂性和介电性能均很好[2]。拉伸强度、硬度和蠕变性均优于低密度聚乙烯；但耐磨性、电绝缘性、韧性比低密度聚乙烯略差部分。在室温下，难溶于有机溶剂，耐酸、碱和多个
13、盐类腐蚀[3]。 1.1.2 HDPE-B型增强缠绕管介绍 HDPE-B型增强缠绕管又称HDPE缠绕B型管，高密度聚乙烯缠绕管，HDPE缠绕结构壁管，B型结构壁管，克拉管，以下简称为克拉管[4]。克拉管是以高密度聚乙烯（HDPE）树脂为关键原料，以聚丙烯（PP）波纹管为骨架管，采取热态缠绕成型工艺生产一个含有螺旋肋状异形外壁和平滑内壁新型结构塑料管材，也是一个新型柔性塑料管材，含有自重轻、强度高、内壁光滑、耐磨损、耐腐蚀、耐压、耐老化、柔韧性好、抗冲击性强、卫生安全、本体连接、熔缝质量高、连接质量好、百分百无渗漏、施工快捷简便、使用寿命长、适用
14、温度范围在±70℃等特点[5]。 1.1.3 HDPE-B型增强缠绕管特征 ⑴产品轻便，便于运输。 以特殊增强结构形式(由PP波纹管形成骨架作用)建立了良好承外力结构使得克拉管含有了良好性能，实现了产品轻量化[6]。在表面看来克拉管强度和刚度不如混凝土管，尤其是钢筋混凝土管，但在实际应用中因为克拉管属于柔性管，只要在设计、生产和施工过程中合理，它就能够和周围土壤共同承受外部载荷，在相同使用条件下较之其它管材质轻，运输方便，比水泥管、钢管施工更为方便、快捷、安全、可显着降低经济成本[7]。克拉管米重比水泥管、铸铁管、钢管要小得多，管材轻量化使得施工作业愈加安全，降低了工人劳动强度[8]。
15、 ⑵产品输水量大，密封性能优良，耐磨损和耐腐蚀性好，使用寿命长。 克拉管一另大优点是粗糙度小、输水量大。和其它同类型管材相比，能够取得较小流体阻力和较大设计流量[9]。在一样直径管材下，使用克拉管能够降低坡度，能够降低铺设工程量；在密封性方面，克拉管连接牢靠、可靠，无泄漏；而且弹性和韧性均良好，化学性质也稳定，能耐多个酸、碱腐蚀，耐磨损性优良，使用寿命长达50年[10]。 ⑶产品有利于保护环境。 在卫生和环境保护方面，克拉管材质卫生、无污染、无毒害，在产品生产全过程中没有任何污染物产生，使用过废旧管也能够百分之百地回收利用，属于环境保护安全型绿色产品[11]。 1.1.4 中国外克拉管
16、发展历程和应用前景 1998年，石家庄宝石克拉大径塑管企业从德国克拉企业完成第一套缠绕结构管设备和生产技术及产品引进，距今已经有时间[12]。在第一套国产缠绕结构管材成套设备推向市场，太原亚明企业已经为中国外用户提供了50台套设备。上海亚大管材企业在中国第一次引进德国宝库企业PP缠绕结构壁管材生产加工设备和应用技术。直到中国现有克拉管生产线80余台套，其中进口设备8台套。总设计能力在20万吨／年，实际产能只有l0万吨／年左右。中国缠绕结构管材发展已经有时间，在最近五年内发展快速，产能快速增加。现在中国克拉管生产线总数量已经占世界该设备总数二分之一以上，不过整个缠绕结构管材在中国排污、排水管道
17、领域所占百分比很低仅占1-2％，伴随中国大力推广全塑型环境保护管材应用，缠绕管材竞争力得到了大幅度提升，使其拥有巨大发展空间。 克拉管是经过优异生产工艺和技术，采取热态缠绕成型工艺，使得生产出来产品含有很好耐腐蚀性、韧性好、流动阻力小、重量轻、强度高等特点，这也是克拉管继U-PVC管道以后，成为世界上消费量第二塑料管道关键原因 [13]。在发达国家中，埋地排水管是市场潜力最大领域。克拉管是现在大口径埋地排水管领域替换混凝土管、铸铁管和钢管等传统管材最理想、工程业绩最好新型管材，关键被应用于市政排水、港口码头、石油化工、道路、电力（核电）、冶金造纸等行业和大型工业及民用建设工程和排水排污工程[
18、14]。在最近几年市场推广中，市场已经逐步认知克拉管在大口径埋地排水管领域优越性，所占市场份额快速成长。 1.1.5 克拉管应用范围 （1）市政给排水：现在克拉管内压可至12kg/cm2,是替换城市原有排水铸铁管和混凝土管最理想管材。 （2）大型水利工程：关键被用来进行农田浇灌，长距离输水，库区抽淤。 （3）石油化工：作为输油、输气管线。 （4）煤炭工业：输煤工程及多种类型通风系统。 （5）化学工程：流体输送管道（尤其是腐蚀性流体）和化学容器。 （6）环境保护工程：污水处理、深海排污、排毒管道、垃圾场排污。 （7）电力工程：循环水管道。 （8）其它工程：如在沙漠、沼泽、湖区等
19、用来输送流体。 1.2 设计依据和指导思想 1.2.1 设计依据 （1）严格遵照齐齐哈尔大学公布《齐齐哈尔大学本科生毕业设计（论文）工作手册》。 （2）依据齐齐哈尔大学教研室修订《高分子材料和工程系实践教学步骤文件汇编》 （3）依据指导老师下达《毕业设计任务书及开题汇报》，设计相关HDPE-B型增强缠绕管生产车间初步工艺任务说明书。 1.2.2 指导思想 利用中国外优异技术理论，成熟加工工艺步骤并加以合理改善，结合实际生产和综合考虑多种原因影响，来完成此次设计任务说明书，最终实现设计优异性和合理性。 1.3 设计标准 （1）熟悉并掌握设计基础要求和应该遵照基础标准。 （2）
20、论证设计方案，确定设计方法和计算标准。 （3）熟悉并掌握设计参数控制指标确实定方法和控制方案。 （4）提出并处理工程项目对公共设施、环境影响及方法。 （5）初步熟悉并掌握撰写设计说明书、可行性研究汇报和项目提议书基础内容和要求。 （6）设计图纸要规范，要符合工程制图要求。 1.4 产品规格 GB/T 19472.2-要求了埋地用聚乙烯缠绕结构壁管材和管件定义、符号和缩略语、原料、管材分类和标识、连接方法和结构型式、技术要求、试验方法、检验规则、标志、运输和贮存[15]。依据GB/T 19472.2-，本设计生产克拉管规格是1200×9mm，单件长6米，管材环刚度SN为8，PP波纹
21、管直径是80mm，PP波纹管螺距为120mm，PP波纹管包覆厚度为6mm。本设计DN1200克拉管承插口加工尺寸见表1-1,管材结构见图1-1。 表1-1 DN1200克拉管承插口加工尺寸 单位：㎜ 管径 承口直径 插口直径 DN1200 1236 1218 图1-1 克拉管结构图 1.5 厂址选择 1.5.1 厂址选择基础标准 （1）服从国家对工厂要求总体计划布局，遵守国家法律、法规，坚持基础建设程序。 （2）利用土地要计划合理，既要考虑不占和少占耕地又考虑到后续发展空间要求。 （3）注意选择厂址自然条件，避开洪水、台风、地震等自然灾难高发地域。 （4）
22、重视三废处理场地确实定，以预防对周围环境产生污染。 （5）企业生产所需要各项资源能够落实，原料、辅助材料和燃料和水资源供给要经济合理。 （6）交通运输条件要便利﹑经济。 1.5.2 厂址方案对比 本设计是年产8000吨HDPE-B型增强缠绕管生产车间初步工艺设计，选择在西安建厂理由以下（见表1-1 厂址方案对比）。 表1-1 厂址方案对比 地域位置 安达市 长春市 西安市 地价 比较廉价 相对廉价 相对廉价 交通 便利 交通发达 交通发达 水源 水源较丰富 排水方便 水源丰富 排水较方便 水源丰富 排水方便 气候 相对适宜 比较适宜 适宜
23、 资源条件 资源丰富 能源燃料多 资源较丰富 能源燃料多 资源丰富 销售市场 销售空间通常 销售空间通常 销售空间大 技术要求 技术通常 技术通常 技术优异 原料供给情况 相对方便 比较方便 方便 人力资源 人力资源通常 人力资源较丰富 人力资源丰富 结合以上分析，西安市是省会城市，也是国家关键教育、科研和工业基地。西安拥有多所985工程类大学（如西安交通大学、西北工业大学）能够提供大量优异人力资源。西安地处中国陆地版图中心，是西北各省通往中原、华北和华东各地必经之路，交通十分发达。在全国区域经济布局上，西安作为陇海兰新铁路沿线上最大西部中心城市，
24、是国家实施西部大开发战略桥头堡，含有承东启西、连接南北关键战略地位，是国家大力扶持城市之一。所以，本设计选择在西安建厂。 1.6 设计范围 本设计是年产8000吨HDPE-B型增强缠绕管生产车间初步工艺设计，在此简单介绍一下设计内容。其中关键包含工艺步骤选择，工艺参数确实定，物料衡算，设备选型，厂址选择，车间部署图和工艺步骤图等内容。 1.7 工作制度 本设计整年生产天数是305.7天。生产部门按四班生产，每班工作8小时；实施四班三运转工作制度，管理人员和技术人员夜间设轮番值班人员，管理生产。 1.8 生产中故障分析及处理方法 表1-2 生产中故障分析及处理方法 故障 产生原因
25、 处理措施 管材内壁不光滑、不平整 a.螺杆转速过快 b.螺杆温度过高 c.口模温度过低 a.降低螺杆转速 b.降低螺杆温度 c.提升口模温度 制品发脆 a.机身温度低 b.原料辅料有问题 c.物料杂质多 a.提升机身温度 b.选择适宜助剂 c.消除杂质或更换物料 外表面螺旋分布不均匀 a.机头挤出速度和缠绕速度不匹配 b.冷却控制不稳定 a.调整挤出速度和缠绕速度使之能够相互匹配 b.调整冷却装置使之控制稳定 管材外表面毛糙、有金属物变色分解 a.表层挤出机机筒螺杆温度高 b.物料稳定性差、杂质多 c.过滤网堵塞 a.降低机筒螺杆温度
26、b.检验热稳定性，筛选原料 c.清除过滤网 第2章 配方设计 2.1 产品关键性能要求 克拉管用途是把生活污水、工业污水或雨水等流体输送到污水处理场或江河湖海中去。通常是在重力作用下输送，管内没有压力。因为埋在地下，需要承受外加负载。 对于本设计生产出来克拉管关键性能要求是： （1）强度和刚度---能承受埋地环境下负载。 （2）水力特征---输送流体能力。 （3）密封性---不泄露，预防对环境产生污染。 （4）使用寿命---抗磨损、耐腐蚀。 （5）便于安装铺设。 （6）综合各方面经济特征。 在国外克拉管得到了广泛应用，近几年来在中国也逐
27、步被采取，原因就在于克拉管在其性能上有显著优越性。 2.2 产品性能指标 克拉管关键性能指标---环刚度。环刚度[16]是克拉管抗外压负载能力综合参数，假如克拉管环刚度太小，管材负载后有可能发生过大变形或出现压屈失稳破坏。相反，假如环刚度选择太高，肯定要采取过大截面惯性矩，这将造成所用材料太多，成本过高。显然，环刚度确实定是本设计关键所在。克拉管环刚度是由其PP波纹管管径和螺距决定，经过克拉管技术参数可知，PP波纹管管径为80mm，螺距为120 mm，所生产出来克拉管环刚度为8KN/m2。因为本设计生产克拉管直径较大，需要深埋在地下承受较大压力，所以需要环刚度也要大。所以本设计生产克拉管环
28、刚度选择是8KN/m2。 2.3 主料选择 中国齐鲁石化企业和北京燕山石化企业分别开发了HDPE管材专用料DMD2480和6100M。本设计选择燕山石化6100M理由以下。 DMD2480属于HDPE管材专用料，含有较高抗撕裂强度、熔体强度和良好耐环境开裂应力（1500h以上），优良加工性能；关键被用来生产水管、煤气管和大直径管道（如淤浆管、油管、消防管等）；生产出来制品光泽好、外观平整、接缝、套节质量高。基础性能参数为熔体流动速率在8-17g/10min内，密度在0.942-0.948g/cm3内，机械性能拉伸强度为21Mpa，粉末灰分为0.04。 6100M属于PE80级管材料，关
29、键被用来生产缠绕熔接管、热水管、农业浇灌管、复合管、支架铝塑。基础性能参数为熔体流动速率在0.19-0.27g/10min内，密度在0.947-0.951g/cm3内，机械性能拉伸强度为21Mpa，粉末灰分为0.03。 GB/T 19472.2-标准要求管材原料熔体流动速率≤1.6g/10min，所以本设计选择主料是北京燕山石化企业生产6100M。 2.4 辅料选择 2.4.1 PP骨架管原料选择 本设计对PP骨架管没有要求，从成本角度考虑，能够用直接用PP原料制PP波纹管，PP波纹管原料对比见表2-1。 表2-1 PP波纹管原料对比 企业牌号 K1505 K1108 K18
30、14 熔流率（g/10min） 5.0 10.0 13.5 断裂伸长率 200 200 20 悬冲度（J/M） 32 27 29 拉伸屈服强度（Mpa） 38.6 34.5 38.6 弯曲模量/Gpa 1.79 1.37 1.79 洛氏硬度/R 103 94 103 价格（元/吨） 11500 8800 13500 结合以上分析，本设计选择是成本较低K1108作为PP波纹管原料。 2.4.2 填充剂 填充剂（以下简写为填料）是塑料生产过程关键添加剂之一，它能够降低生产成本，同时也能够提升一些物理或化学性能。填料类型有很多个，有把填料
31、分成两大类：一类是无机填料，如碳酸钙、滑石粉等；另一类是有机填料，如棉短绒、麦秆等。也有把填料分成单组份填料，即由一个原料物质组成；多组分填料(复合填料)即指由两种或两种以上物质组合而形成填料，如碳酸钙和滑石粉组合等。 现在最常见无机粉状填料是碳酸钙，在填料角度上碳酸钙能够分为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、胶质碳酸钙，化工业填料通常选择轻质碳酸钙。在天然矿物角度上碳酸钙又可分为霰石型、方解石型等结晶形态。碳酸钙通常为无臭、无味白色粉末，在酸性溶液中或加热至825℃就分解为二氧化碳和氧化钙。中国碳酸钙资源丰富，在通常填料中碳酸钙属于廉价填料。 结合以上分析及成本考虑，本设计选择填料是单组份轻质碳酸
32、钙。 2.4.3 着色剂 着色剂又被称为色料，在生产过程中加入使制品含有多种颜色。着色剂不仅仅给予了塑料制品绚丽夺目标光彩，美化了环境和生活，还丰富了市场，提升了塑料制品商品价值；有些着色剂还能够改善制品耐候性、耐老化性和延长制品使用寿命。 本设计选择着色剂是炭黑，炭黑除了含有着色功效以外，还能够提升塑料制品耐候性和导电性，是一个关键高分子材料加工助剂，被广泛应用于烯烃管道生产加工过程。 结合以上分析及GB/T 19472.2-标准对聚乙烯管材料颜色要求，本设计选择着色剂是炭黑。 2.5 配方确实定 表2-2克拉管配方确定 材料 份数 PP波纹管 - 6100M 100
33、 轻质碳酸钙 5 炭黑 2 第3章 工艺步骤 3.1 工艺步骤选择 现在中国生产克拉管工艺是热态缠绕成型工艺，本设计生产工艺也选择热态缠绕成型。本设计生产克拉管生产工艺步骤见图3-1。 PP→上料→挤出→波纹成型→切割→收卷 HDPE和配料混合→弹簧上料→挤出成型→缠绕成型→冷却切削→脱模修型→装电熔丝→检验入库 图3-1 克拉管生产工艺步骤 3.2 PP波纹管生产工艺步骤 3.2.1 上料 上料方法关键有鼓风上料、弹簧上料和真空上料三种。 鼓风上料是在风力作用下将物料吹入上料管，然后经过旋风分离器进入料斗，该上料方法适适用于输送粒料，
34、而不适适用于粉料。 弹簧上料是用电动机带动弹簧高速旋转，物料被弹簧推进而沿胶管上移，抵达料口时，利用离心力被甩至出料口而进入料斗。弹簧上料适适用于粉料、粒料、块状料输送，其结构简单、效率高、操作安全可靠，故在中国得到了广泛应用。 真空上料是靠抽真空方法将物料吸入进料斗内，这种上料方法工作环境好，能够在电脑上控制上料时间和进料量，而且对物料能够进行烘干，适适用于粒料、粉料上料。 结合以上分析及本设计实际考虑，本设计选择上料方法是弹簧上料。 3.2.2 挤出成型 物料经弹簧上料进入挤出机中，挤出机将物料充足塑化后挤出管材。 因为本设计对PP波纹管没有过多要求，从成本角度考虑，本设计生产
35、PP波纹管挤出机选择是单螺杆挤出机。PP波纹管加工温度范围见表3-1。 表3-1 PP波纹管加工温度范围 单位：℃ 材料 机身 机头 尾部 中部 前部 机颈 口模 聚丙烯 150-170 170-190 190-210 200-210 190-200 注：温度控制为口模温度稍低于机身最高温度，有利管材定型。 3.2.3 波纹成型 物料经过单螺杆挤出机挤出后，立即经过波纹成型机制成波纹状。波纹成型机工作原理和牵引机相同，只是将履带换成了波纹状，所以波纹成型机也含有牵引作用。在波纹成型机使用过程中上下成型模环型槽必需对正，不应错位[17]。 （1） 成型
36、模具温度 标准上开模前制品基础定型，通常为45-60℃。 （2） 吹胀压力 以制品能被吹制完全充满环形槽为标准，通常为0.15Mpa。 （3） 牵引速度 通常控制在6-10 m/min。 3.2.4 切割 经波纹成型机出来后PP波纹管要进行计长切割，每达成所需要长度，进行切割。 3.2.5 收卷 对于PP波纹管，需要收卷装置。收卷装置关键有卷盘式和风轮式。收卷至所需长度后，用切割机切断，再用绳子捆扎即可。 因为风轮式收卷装置结构简单，操作方便。所以本设计收卷装置选择风轮式收卷。 3.3 克拉管生产工艺步骤 3.3.1 配方料混合 塑料加工过程中混合操作是一道必不可少工序，用
37、来配混原料设备被称为混合机。工业上常见混合机有：螺条式混合机、搅拌式塑料混合机和高速混合机。 螺条式混合机又称捏合机，它是因为其搅拌浆形状像螺旋而得名。在混合机中应用较早，结构比较简单，可用于原料干、湿料混合。混适宜应性较强、混合精度高；混合过程温和，装填量大；特殊螺带结构，使混合均匀，出料积料极少；密封操作；运转平稳；噪音小；粉尘量较少；不污染环境；使用和维修方便；优异生产工艺确保了该设备使用寿命长、安全可靠特征。 搅拌式塑料混合机采取旋转搅拌叶片翻动塑料原料，可进行快速混合，关键用于多种塑料颗粒混合着色工作。该设备含有结构简单，混合均匀，轻易清扫，坚固耐用等特点，所以广泛被应用于多种塑
38、料行业生产中。 高速混合机是在前多个混合机改善所生产出来。因为其搅拌浆工作效率高，大家习惯称它为高速混合机。 结合以上分析，本设计选择混合机是高速混合机。 3.3.2 上料 经过高速混合机混合后混配料，采取弹簧上料器，进行上料。 3.3.3 挤出成型 由弹簧上料器将物料送至挤出机中进行加热、塑化、均化后，经流道、口模分别挤出成平板料和用以包覆PP骨架管弧形料 [18]。 本设计挤出机设定工艺参数（见表3-2），因为聚乙烯原料熔体指数不一样，所以在生产过程中对温度控制也不一样，控制温度应该依据原料熔体指数来确定。通常聚乙烯管生产温度控制采取口模温度比机身最高温度低，其目标有三个，第
39、一聚乙烯材料熔体粘度低，成型温度范围宽，温度降低有利于提升产品成型性，使生产出来制品愈加密实，第二机头温度低，有利于定型，能够提升生产效率，第三能够节省生产成本，降低浪费。 表3-2 聚乙烯管加工温度范围 单位:℃ 材料 机身 机头 后部 中部 前部 机颈 口模 HDPE 100-120 120-140 160-180 160-180 160-180 3.3.3 缠绕成型 先采取明火加热模具，等模具表面温度达成120-140℃。再将挤出机挤出平板料等距地缠绕在旋转模具表面上，然后缠绕包覆PP波纹管弧形料带，从而生产出本设计所要求克拉管。缠绕成型过程见图3-
40、2。 图3-2 缠绕成型过程 3.3.3 冷却切削 经过缠绕成型后克拉管和模具用行车一起吊运至冷却切削机上，并按要求尺寸切削承口和插口端，达成要求尺寸要求后，然后用冷却风机进行风冷。冷却切削过程见图3-3。 图3-3 冷却切削过程 3.3.4 脱模修型 待管材冷却到60℃，用行车把制品和模具吊运至脱模机进行脱模，脱模后完成对管材承插口修型。克拉管脱模过程见图3-4。 图3-4 脱模过程 3.2.5 装电熔丝 对进行脱模修型后克拉管，使用电熔丝机先将铜丝绕成要求形状，然后用钉枪将铜丝钉在承口内壁上。 预埋电熔丝过程图3-4。
41、 图3-4 装电熔丝 3.2.6 检验入库 待完成全部加工工序后，对生产克拉管进行检验，凡符合要求产品进行入库保留。对于不合格产品用破碎机进行粉碎，粉碎后料可回收利用。 第4章 物料衡算 4.1 物料衡算作用和意义 物料衡算是对生产过程中物料量改变进行平衡计算，从而计算出在正常生产情况下所需要原料和辅料量和下脚量和回收量。物料衡算是原料消耗定额基础依据，也是进行设备选型和能量衡算前提条件。衡算结果直接关系到生产成本。 4.2 工作时间 年工作时间选择（年工作小时） （1） 年工作时间 365-11（法定节假日）=354天=8496h； （2） 设备大修 2
42、0天/年=480h； （3） 特殊情况停车 15天/年=360h； （4） 机头清理 换过滤网 1次/8天 8h/次[354-(20+15)]×1/8次/天×8h/次=320h； （5） 实际开车时间 8496-480-360-320h=7336h=305.7天； （6） 设备利用系数 k=实际开车时间/年工作时间=7336/8496=0.86。 4.3 物料衡算 本设计为年产8000吨HDPE-B型增强缠绕管,其中包含生产5000吨HDPE管和3000吨PP波纹管。 （1）PP波纹管在生产过程中损耗率如表4-1所表示。 表4-1物料损耗率 工序 自然损耗 扫地 下脚
43、料 总耗损率 百分率/% 0.1 0.5 5.6 6.2 则每十二个月需要加工物料量为： 年总处理物料量=产量/（1-总耗损率） =3000/（1-6.2%） =3198.29t 年自然耗损量=年总处理物料量×自然耗损率 =3198.29×0.1% =3.198t 年扫地耗损量=年总处理物料量×扫地耗损率 =3198.29×0.5% =15.99t 年下脚料耗损量=年总处理物料量×下脚料耗损率 =3198.29×5.6% =179.1t 下脚料回收破碎损耗为5%,则：年回收量=年下脚料损耗量×(1-回收破碎损耗率) =179.1×(1﹣5%) =1
44、70.14t 年新加物料量=年总处理物料量-年回收量 =3198.29﹣170.14 =3028.15 t 天天所需处理物料量=年新加物料量/年实际工作日 =3028.15/305.7 =9.91t 每小时所需处理物料量=年新加物料量/年实际工作小时 =3028.15/7336 =412.78kg （2）HDPE管在生产过程中损耗率
45、如表4-2所表示。 表4-2物料损耗率 工序 自然耗损 扫地 下脚料 切削 总耗损率 百分率/% 0.3 0.5 5.8 0.4 7 则每十二个月需要加工物料量为： 年总处理物料量=产量/（1-总耗损率） =5000/（1-7%） =5376.34t 年自然耗损量=年总处理物料量×自然耗损率 =5376.34×0.3% =16.13t 年扫地耗损量=年总处理物料量×扫地耗损率 =5376.34×0.5% =26.88t 年下脚料耗损量=年总处理物料量×下脚料耗损率 =5376.34×5.8% =311.83t 经缠绕成型后物料，不能进行
46、回收。则：年回收量=0t。 年新加物料量=年总处理物料量-年回收量 =5376.34﹣0 =5376.34 t 天天所需处理物料量=年新加物料量/年实际工作日 =5376.34/305.7 =17.59t 每小时所需处理物料量=年新加物料量/年实际工作小时 =5376.34/7336 =732.87kg 4.5 原料配方及各组分用料
47、 克拉管原料配方中各组分含量及用量见表4-3。 表4-3 原料配方中各组分含量及用量 原料名称 配方份数 百分率/% 每吨消耗/kg 年需要量/t 天需要量/t 小时需要量/kg K1108 - - - 3028.15 9.91 412.78 6100M 100 93.46 934.6 5024.37 16.44 685 碳酸钙 5 4.67 46.7 251.07 0.82 34.22 炭黑 2 1.87 18.7 100.54 0.33 13.7 具体算法以下： HDPE树脂用量=新加物料量×配方中百分率 =5
48、376.34.32×93.46% =5024.37t/a =16.44t/d=685kg/h 碳酸钙用量=新加物料量×配方中百分率 =5376.34×4.67% =251.07 t/a =0.82 t/d=34.22 kg/h 炭黑用量=新加物料量×配方中百分率 =5376.34×1.87% =100.54t/a =0.33t/d=13.7 kg/h 4.6 物料衡算步骤图 3028.15 t 挤出成型 PP原料 自然耗损量3.
49、198t 上料 扫地耗损量 15.99t 回收料 170.14t 下脚量 179.1t 下脚料 成品 3000 t 图4-1 PP波纹管物料衡算图
50、 原料 助剂 高速混合 过筛 称量 自然耗损量 扫地耗损量 16.13t 16.13t 26.88t 5376.34t 挤出成型 粒料 5333.33t 平板料料 缠绕成型 下脚量 包覆料料 覆料料 311.83t
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