τпл.= τт.-. τ выд + τсм. + τразм = τт – С1τт.+ С2τ т = τ. т · (1-С1+ С2);

τпл=27,5· (1-0,5+0,15)=17,875 с.

Расчёт необходимого количества гнёзд в литьевой форме

Объём одной отливки:

V=(π·d12 – π·d22) ·h = π·h· ( d1 – d2)2=0,5·3.14· (6-0,5) = 8,7 см3

За один раз впрыскивается 63 см3 расплава.

63/8,7=7,25

С учётом потерь материала, оставшегося в литниках, выбираем 7-гнёздную литьевую форму.

8.3. Расчёт диаметра шнека и гидроцилиндра

Расчёт диаметра шнека из условия необходимого объёма впрыска за цикл Vн можно рассчитать по формуле:

D = [ Vн·К/ (0,785·К1) ]1/3

Где D – диаметр шнека;

К – коэффициент, учитывающий утечки и сжатие полимера при впрыске.

Из таблицы 3.8 [39] К=1,25, К1=1,7

D = [63·10-6·1,25/ (0,785·1,7)] 1/3=0,039 м ≈ 40 мм

Для диаметра шнека, равном 40 мм ГОСТом 6540-68 установлен диаметр гидроцилиндра 190 мм

8.4. Расчёт давления литья и потерь давления

Давление, действующее на материал в форме, вследствие непрерывных потерь на отдельных стадиях процесса (в цилиндре, сопле, литниковых каналах) ниже давления, создаваемого первоначально шнеком [38].

Давление в форме обеспечивается давлением в гидросистеме машины Рг с учётом потерь давления в цилиндре и сопле. Давление литья Рл (МПа):

Рл= Рг·Dц2/dш2

где Рг – давление рабочей жидкости в гидроцилиндре по манометру, МПа;

Dц – диаметр гидроцилиндра, м;

dш – диаметр шнека, м.

При давлении Рг=6 МПа, диаметре гидроцилиндра Dц = 0,18 м и диаметре шнека dш = 0,04 м давление в форме равно:

Рл = 6·0,182/0,042 = 121,5 МПа

Потери давления в пластикационном цилиндре могут быть с достаточной точностью рассчитаны по формуле:

∆Рц = аРл+в· (V / VMax-0,32)+с,

где ∆Рц – потери давления в пластикационном цилиндре, МПа;

Рл – давление на материал в цилиндре, МПа;

V – объём отливаемого изделия, м3;

VMax – максимально возможный объём отливки на данной машине, м3;

а, в, с – коэффициенты, зависящие от перерабатываемого материала.

Для наполненного поликапроамида значения коэффициентов равны:

а = 0,15; в = 12,5; с = 9,1

Вычисляем значение потери давления в пластикационном цилиндре:

∆Рц = 0,15·121,5+12,9· [(8,64·10-6/63·10-6)-0,32]+9,1 = 24,97 МПа

Потери давления в сопле:

∆Рс = (0,1-0,15) ·Рл;

∆Рс = (0,15-0,1) ·121,5 = 6,1 МПа

Учитывая потери давления:

Рл = Рм + ∆Рц + ∆Рс

Рм – давление впрыска, МПа

Если литьевая машина находится в исправном состоянии, то:

Рм = К·Рл

К – коэффициент, зависящий от перерабатываемого материала.

Для полиамидов К = 0,85 ÷ 0,95, тогда:

Рм = 0,9·121,5 = 109,35 МПа

Рл = 109,35+24,97+6,1=139,82 МПа

8.5. Расчёт производительности литьевой машины

Масса одного изделия 10 г

Количество гнёзд 7

Время цикла 36 с

За один цикл (36 с.) изготавливается 7 изделий.

За час изготавливается:

3600с ·7шт / 36с = 700 шт/час.

За 8-часовую рабочую смену изготавливается :

8·700 = 5600 шт/день.

Масса всех изделий, изготовленных за день равна:

5600·10 = 56000 г = 56кг

Производительность литьевой машины (Q, кг/ч) также можно рассчитать по формуле [24]:

Q=3,6·m·n/ τц,

где m – масса изделия, г;

n – количество гнёзд;

τц – время цикла.

Q=3,6·10·7/36=7 кг/ч

Число циклов машины за 1 час:

N=3600/ τц=3600/36=100

8.6. Расчёт энергетических затрат на технологические нужды

Данные о потреблении оборудованием электроэнергии представлены в таблице 14.

Таблица 14

Мощность, потребляемая всем оборудованием, составляет:

Nобщ = 1,5+2·0,5+2+3,5+1,5+5+7+3+5+8+2 = 39,5 кВт

8.7. Тепловой расчёт

Энергия, необходимая для перехода полимера в жидкое состояние, расходуется на нагревание и плавление полимера. Так как удельная теплоёмкость полимера зависит от температуры, то количество теплоты, необходимой для нагревания полимера на ∆Т, равно[40]:

Q = m·Cp· (Тр-Тн) – Qпот,

где m – масса отливки, кг

Cp – теплоёмкость термопласта, кДж/кг·град;

Тр – температура поступающего в форму расплава, 0 С;

Тн - температура поступающего в цилиндр термопласта, 0 С;

Qпот – потери тепла;

Qпот = 0,03·m·Cp· (Тр-Тн)

Q= 0,1·16· (180-20) – 0,03·0,1·25· (180-20) = 256 – 7,7 = 248,32 кДж

Для отвода тепла, выделяющегося при охлаждении отформованного изделия, литьевые формы снабжают системой жидкостного охлаждения. В простейшем случае в теле формы сверлят каналы, по которым циркулирует охлаждающая вода. В тех случаях, когда надо обеспечить интенсивное охлаждение какого-либо участка формы (например, области расположения литника), применяют коаксиальные каналы, каналы и плоскости с отражателями и перегородками, позволяющими подвести воду с самой низкой температурой к тому месту формы, где требуется наиболее интенсивный теплоотвод.

Мощность системы охлаждения – это количество тепла, отводимое в единицу времени. Мощность системы охлаждения должна обеспечивать надёжный отвод всего тепла, выделяющегося в процессе охлаждения изделий. Если задана минимальная продолжительность цикла, то среднюю интенсивность теплосъёма при охлаждении определяется из выражения [35]:

Q = Gu·∆i / τ0;

где Gu – суммарная масса всех изделий и литников, формуемых за один цикл;

∆i – изменение теплосодержания пластмассы при охлаждении от температуры впрыска до температуры теплостойкости;

τ0 – продолжительность стадии охлаждения;

С другой стороны, интенсивность теплосъёма определяется изменением теплосодержания охлаждающей воды [35]: