Модернизация производства рукавов высокого давления с металлооплеткой для технического перевооружения, совершенствования технологического процесса, повышен

Содержание Введение

1. Литературный обзор

1.1 Классификация, конструкция рукавов, применяемые материалы для их производства

1.2 Способы изготовления рукавов

2. Общая часть Обоснование выбора места строительства завода Обоснование проектируемого ассортимента изделий Технические требования, предъявляемые к изделиям

3. Технологическая часть Характеристика основного сырья и материалов Обоснование выбора рецептов резиновых смесей

3.3 Описание технологического процесса

3.3.1 Описание технологического процесса подготовительного цеха

3.3.2 Описание технологического процесса производства рукавов с металлооплеткой

3.4 Расчет материального баланса

3.5 Выбор и расчет оборудования

3.5.1 Расчет необходимого количества оборудования

3.5.2 Обоснование выбора оборудования

3.6 Энергетическая часть

3.7 Организация складского хозяйства

3.8 Расчет необходимых площадей склада

4. Специальная часть

4.1 Задание по стандартизации

5. Безопасность и экологичность проекта

5.1 Анализ основных и вредных производственных факторов

4.2 Производственная санитария, основные мероприятия по созданию нормальных метериологических условий проектируемого объекта

5.2 Расчет естественного и искусственного освещения, их характеристики

5.2.1 Расчет естественного освещения

5.2.2 Расчет искусственного освещения

5.3 Расчет вентиляции. Нормы шума и вибрации

5.3.1 Расчет вентиляции проектируемого цеха по производству рукавов с металлооплеткой

5.3.2 Нормирование шума и вибрации

5.4 Техника безопасности при работе

5.5 Эксплуатация оборудования и меры безопасности, индивидуальные средства защиты

5.6 Защита от статического электричества и поражения электрическим током

5.7 Классификация участков по пожароопасности и взрывоопасности

5.8 Пожаробезопасность участка

5.9 Атмосферные выбросы

5.10 Твердые отходы

5.11 Водоснабжение и канализация

5.12 Охрана труда и окружающей среды

6. Экономическая часть

6.1 Расчет годового экономического эффекта

6.2 Расчет инвестиций для осуществления проекта

6.3 Расчет себестоимости продукции

6.4 Расчет затрат на материалы

6.5 Расчет затрат на энергоресурсы

6.6 Расчет фонда оплаты труда

6.7 Расчет отчислений в социальные фонды

6.8 Расчет амортизации основных фондов

6.9 Расчет накладных расходов

6.10 Себестоимость и цена продукции

6.11 Расчет показателей экономической эффективности дипломного проекта Заключение Библиографический список Приложения

Введение

Технология изготовления рукавов, по сравнению с производствами других видов РТИ, достаточно сложна и многообразна, так как включает в различных вариантах почти все характерные для резиновой промышленности процессы. Поэтому рукавные изделия сравнительно дороги, но тем не менее спрос на них непрерывно возрастает. К рукавам предъявляются высокие и разносторонние требования:

высокая прочность и долговечность при минимальной массе, гибкость, вибро-, износои изгибостойкость;

— работоспособность в широком интервале температур, стойкость к действию тепла, света, атмосферных факторов;

— стабильность геометрических размеров и относительно гладкая внутренняя поверхность;

— стойкость к действию перекачиваемых продуктов и отсутствие влияния на их качество.

Удовлетворение этим требованиям достигается использованием соответствующих материалов, разработкой оптимальных конструкций рукавов, необходимым технологическим и аппаратурным оформлением процессов их изготовления[1].

Рукава высокого давления это гидравлические шланги высокого давления, обычно не армированные, но усиленные одним или несколькими слоями спиральной/перекрестной стальной (латунированной) оплетки для достижения требуемого запаса прочности на разрыв. Рукава предназначены для транспортировки жидких, газообразных или сыпучих материалов и характеризуются достаточно высокой гибкостью (что выгодно отличает их от металлических и других жестких труб) в сочетании со способностью выдерживать значительные давления или разрежения (в отличие от резиновой трубки). Рукава работают в качестве гибких трубопроводов в гидравлических системах многих типов современной техники (или оборудования) и служат для передачи к узлам агрегатов масел, жидких типов топлива, различного рода смазочных эмульсий и жиров в ограниченном диапазоне температур (обычно от минус 40 до плюс 125 °С).

В зависимости от условий применения и конструкции рукава подразделяются на ряд групп и видов. Рукава, назначаемые для работы под давлением, носят общее название напорные рукава. Рукава, работающие под вакуумом, называются всасывающими рукавами. Некоторые виды рукавов (напорно-всасывающие, тендерные, нефтяные, металлорезиновые могут применяться как напорные и как всасывающие, что обеспечивается особенностями их конструкции. В общем производстве рукавов наибольший удельный вес приходится на напорные. В связи с повышением рабочих давлений и скоростей производственных процессов потребность в рукавах высокого давления (свыше 10 МПа) растет более высокими темпами, чем потребность в рукавах других типов.

Опыт предприятия по созданию РТИ основан на умении успешно сочетать разработки резиновых смесей и передовые технологии с уникальным оборудованием. Освоено современное производственное оборудование: резиносмесители фирмы FARREL (США), пресса по производству формовых резиновых изделий технических изделий фирмы REP (Франция), линии по производству уплотнителей фирмы SAIAG (Италия), линии по производству гидротормозных рукавов PIRELLI (Италия). Современный технический уровень демонстрирует линия итальянской фирмы «VP» по производству рукавов высокого давления на гибких дорнах с металлооплеткой, по своим техническим характеристикам соответствующих международному стандарту.

Развитие рукавного производства — одно из приоритетных направлений предприятий. Рукава с металлооплеткой и металлонавивкой, с нитяным каркасом, напорно-всасывающие, рукава для угольных шахт, гидротормозные шланги и патрубки — эти и многие другие виды рукавов востребованы и пользуются высоким спросом.

1. Литературный обзор

1.1 Классификация, конструкция рукавов, применяемые материалы для их производства Рукав состоит из трех основных частей: внутренний слой (или камеры), силовой каркас и наружный слой (или обкладка). Эти три части выполняют определенную роль в рабочем процессе и обеспечивают срок службы изделия.

Рукава выпускаются следующих классов:

Б — для подачи бензина, дизельного топлива, масел на нефтяной основе;

В — для подачи технической воды, растворов неорганических кислот и щелочей с концентрацией не выше 20% (кроме растворов азотной кислоты);

ВГ — для подачи горячей воды при температуре до плюс 100 0С;

Г — для подачи воздуха, углекислого газа, азота и других инертных газов;

П — для подачи пищевых веществ (спирт, вино, пиво, молоко, слабо кислые растворы органических и других веществ, питьевая вода);

Щ — для подачи абразивных материалов (песок от пескоструйных аппаратов), слабощелочные и слабокислые растворы для штукатурных и малярных работ;

КЩ — для подачи слабых растворов неорганических кислот и щелочей, концентрация до 20% (кроме азотной);

ПАР-1 — для подачи насыщенного пара до плюс 143 0С, давление 0,3 МПа;

ПАР-2 — для подачи насыщенного пара до плюс 175 0С, давление 0,8 МПа.

Основные материалы для производства рукавов: резиновые смеси, текстиль и металлическая арматура.

В зависимости от назначения рукавов для их изготовления применяют резиновые смеси на основе натурального каучука — для пищевых рукавов, рукавов для стендов высокочастотных генераторов; на основе изопрена — для рукавов, предназначенных для воды, разбавленных кислот и щелочей; на основе наирита и СКН-26 — для маслобензостойких рукавов, автотракторных и т. д. Камеры большей части гидравлических рукавов изготавливают из резины на основе нитрильного каучука или полихлоропрена. Для рукавов специального назначения применяются резиновые смеси на основе бутилкаучука или этиленпропиленовых эластомеров.

Для рукавов обмоточной конструкции наиболее целесообразно использовать ткани типа основных, то есть такие, которые обладают высоким сопротивлением разрыву и сравнительно небольшим удлинением на основе. Уток этих тканей состоит из тонких нитей небольшой плотности и имеет технологическое назначение — предохранять нити основы от рассыпания при прорезинивании ткани.

Для рукавов оплеточной конструкции применяются текстильные нити, к которым предъявляются следующие требования: большое сопротивление разрыву при небольшой толщине нити; высокий модуль во избежание значительных деформаций изделий при эксплуатации.

Для сохранения гибкости и обеспечения прочности рукава, работающего при высоких давлениях, применяют проволочную спираль, плетенку или трос, а также проволоку для оплетки рукава. Наибольшую прочность каркасу сообщает оплетка из стальной проволоки толщиной 0,3 мм.

Большое значение имеют не только толщина, но и свойства применяемой стальной проволоки. Как правило, чем ниже прочность при растяжении стали, тем она более гибкая, а чем выше, особенно у верхнего предела, — тем она менее гибкая и более хрупкая. Поэтому очень важно достижение оптимальных свойств.

Применение в составе резин значительных дозировок пластификаторов и мягчителей позволяет повысить количество вводимых наполнителей до 100 и более ч. на 100 ч. (по массе) каучуков. Использование в таких количествах обычных марок технического углерода (П-234 и т. п.) приводит к получению резин с удовлетворительной электрической проводимостью, а для специальных.

В большинстве случаев рукав состоит из трех основных элементов конструкции: внутреннего резинового слоя, или камеры, усиливающего слоя, или силового каркаса, и наружного резинового слоя, или защитного покрытия. Камера обеспечивает герметичность рукава, его сопротивление химическому и физическому воздействию рабочей среды. Силовой каркас предназначен для восприятия механических напряжений от внутреннего или внешнего давления, веса транспортируемого материала. Наружный резиновый слой защищает рукав от воздействия внешних факторов (истирание и другие механические напряжения, атмосферные факторы и т. д.).

Для обеспечения высокого качества рукавов необходимо, чтобы связь между отдельными элементами конструкции была достаточно прочной (в том числе и при многократных деформациях рукава), что требует определенной опрессовки рукавов в процессах их сборки и вулканизации. При изготовлении многослойного силового каркаса между отдельными слоями армирующего материала помещают резиновые прослойки (или промазывают пастой), что повышает монолитность рукава и уменьшает трение между слоями. [3]

Формирование внутреннего, промежуточных и наружного резиновых слоев осуществляется обычными приемами технологии резинового производства (профилирование, наложение каландрованной ленты резиновой смеси).

При сборке силового каркаса важно, чтобы несущие нагрузку нити (или проволока) располагались в «равновесном» направлении, т. е. под таким углом к оси рукава, когда внутреннее давление не вызывает искажения геометрических размеров изделия (при отсутствии растяжения материала). Расчет показывает, что таким равновесным является угол 54°44'. При наложении нитей с меньшими углами рукав при повышении давления увеличивается по диаметру и уменьшается по длине, в результате чего угол приближается к равновесному; при наложении нитей с большими углами наблюдается обратная картина.

Для изготовления каркасов различных видов в производстве рукавов используют: пряжу и корд, ткани из синтетических, хлопковых, льняных и асбестовых волокон, оплетки, трикотажные обвязки. Текстильные прослойки (прокладки) каркаса, несущие нагрузку, могут быть однотипными или комбинированными. В отдельных случаях они образуют наружный, поверхностный слой или внутренний.

Введение

в конструкцию каркасов текстильных материалов, менее растяжимых, нежели резина, обеспечивает прочность и стабильность размеров рукавов, находящихся под гидравлической нагрузкой. Повышения гидравлической прочности рукавных конструкций достигают увеличением числа таких прокладок, что может повести к уменьшению гибкости рукавов. Применяя более прочные материалы, можно повысить прочность и одновременно сохранить гибкость рукава с текстильными прокладками малой толщины. Рукава, работающие при высоких давлениях, дополнительно усиливают либо навивкой проволочкой спирали (поверх рукава или в толщине стенки каркаса), либо с помощью проволочной оплетки или же обмотки кордом.

В зависимости от способа сборки силового каркаса рукава разделяются на несколько видов. В рукавах прокладочной конструкции силовой каркас собирают обертыванием камеры в несколько слоев полосой обрезиненной ткани, раскроенной под углом 45 с (меньше равновесного), поэтому под действием внутреннего давления происходит некоторое увеличение диаметра и уменьшение длины рукава. Применяемые ткани (рукавные, кордпнев, автопнев и др.) должны быть равнопрочными и иметь одинаковые удлинения по основе и утку, в противном случае под действием избыточного внутреннего давления может происходить перекручивание рукава.

рукав резиновый смесь металлооплетка Рисунок 1.1- Схема шпульной оплеточной машины:

1 — передний и задний диски; 2 — катушки с нитями оплетки; 3 — центральный направляющий стакан; 4 — отборочный барабан; 5 — отборочный транспортер.

Более совершенна оплеточная конструкция каркаса, получаемого путем оплетки камеры отдельными нитями. По сравнению с рукавами прокладочной конструкции рукава с плетеным каркасом более гибки, при равной прочности на их изготовление расходуется на 30% меньше армирующих материалов, кроме того, использование оплеточных машин позволяет выпускать достаточно длинномерные рукава.

В отечественной промышленности применяются в основном быстроходные шпульные оплеточные машины с горизонтальным прохождением рукава. Шпули устанавливаются на дисках, вращающихся в противоположном направлении (рисунок 1.1). Потоки нитей со шпуль заднего диска с помощью механических нитеводителей попеременно направляются то выше, то ниже нитей, сходящих со шпуль переднего диска. В результате образуется переплетение потоков по типу саржи «две через две» (рисунок 1.2). В зависимости от диаметра выпускаемого рукава применяют 24-, 32-, 36-, 48- и 64-шпульные машины. Нити в каждом потоке (от 1 до 6) должны ложиться точно одна к другой без пересечения, поэтому важной подготовительной операцией является перемотка нитей на шпули в виде потока (трощение).

а) б)

Рисунок 1.2 — Рукав напорный с каркасом оплеточной конструкции:

а) — общий вид; б) — структура оплетки;

1 — резиновая камера; 2, 4 — плетеные прокладки; 3 — промежуточный резиновый слой; 5 — резиновая обкладка.

Процесс наложения плетеного каркаса характеризуется несколькими основными показателями. Под плотностью оплетения понимают отношение площади, непосредственно занятой нитями, к общей площади оплетенной поверхности. При слишком высокой плотности оплетения снижается, гибкость рукава и затрудняется затекание резиновой смеси между отдельными нитями оплетки в процессе вулканизации, что снижает прочность связи между элементами конструкции. При редкой оплетке существенно снижаются прочностные характеристики рукавов (под действием внутреннего давления возможно образование свищей). Поэтому для каждого типоразмера рукавов подбирается своя оптимальная плотность оплетения. [4]

Шаг оплетения — это расстояние между двумя последовательными витками одной и той же нити (или величина продвижения рукава за время полного оборота дисков оплеточной машины). Угол оплетения (желательно равновесный) определяется соотношением частоты вращения дисков оплеточной машины и скорости протягивания рукава. Поскольку оплеточные машины работают с постоянной частотой вращения, угол оплетения задается скоростью оплетения на основе соотношения:

? = nt = n? d ctg? ,

где? — скорость оплетения, м/мин;

n — частота вращения дисков оплеточной машины, мин-1;

t — шаг оплетения, м;

d — диаметр накладываемого слоя оплетки, м;

? — угол оплетения.

Число слоев оплетки в каркасе зависит от требований, предъявляемых к прочности рукава. Минимальное число слоев требуется в рукавах малого диаметра, работающих при небольших внутренних давлениях, однако для повышения надежности и в этих случаях обычно предусматривают двухслойный каркас. С увеличением диаметра рукава и рабочего давления число оплеток возрастает, что снижает гибкость рукавов, увеличивает число операций при их сборке, уменьшает эффективность использования армирующего материала. Поэтому рукава высокого давления армируются металлооплеткой с использованием стальной (лучше латунированной) проволоки диаметром 0,3—0,6 мм. Во избежание повреждения проволокой внутреннего и наружного резиновых слоев между ними и металлооплеткой обычно размещают слои нитяной оплетки. Вместо оплетки хлопчатобумажными нитями рекомендуется использовать обмотку лентой из лавсанового или капронового сетчатого полотна (толщиной 0,3— 0,35 мм с размером ячеек от 1,1×1,1 до 1,4×1,4 мм).

Сравнительно мало распространены рукава (в основном, пожарные) с круглотканым бесшовным каркасом, непрерывно накладываемым на внутреннюю камеру при протягивании ее через вертикальный круглоткацкий станок. В таком каркасе нити основы расположены вдоль оси рукава, а переплетающие их нити утка — спирально. В пожарных рукавах наружного резинового слоя нет, и для увеличения прочности связи камеры и круглотканого каркаса, а также защиты его от различных видов старения желательна пропитка чехла специальными смолами[5].

1.2 Способы изготовления рукавов Несмотря на разнообразие конструкций и размеров рукавов, существуют четыре основных способа их изготовления: дорновый, полудорновый, бездорновый и на гибких дорнах.

При изготовлении рукавов дорновым способом все процессы сборки и вулканизации проводят на дорне — металлической трубе или прутке из легкого сплава определенного диаметра. Дорновым способом можно собирать рукава всех конструкций и размеров, но длина получаемых изделий ограничивается длиной дорнов и обычно не превышает 20 м (очень редко до 40 м). Поверхность дорна должна быть чистой и гладкой, без вмятин и зазубрин, поэтому необходимы чистка и правка дорнов.

При полудорновым способе изготовления рукавов после формирования силового каркаса заготовки снимают с дорнов, и на них накладывают наружный резиновый слой. Вулканизацию рукавов обычно проводят в ваннах, заполненных водой, при этом во внутреннюю полость рукавов подается вода под давлением 0,5−1,0 МПа, чем достигается некоторая опрессовка изделий. Достоинством полудорнового способа по сравнению с дорновым является некоторое упрощение дорнового хозяйства, сокращение цикла дорнооборота, исключение операций забинтовки и разбинтовки рукавов. Полудорновым способом можно изготавливать рукава сравнительно небольших диаметров, для тех областей использования, где к рукавам не предъявляются жесткие требования в отношении допусков по размерам.

Достоинства бездорновых способов изготовления рукавов: возможность получения изделий практически любой длины, высокая производительность, отсутствие дорнового хозяйства, возможность осуществления непрерывных процессов вулканизации, более высокая степень механизации и автоматизации, что позволяет более точно выдерживать заданные технологические параметры процесса. Однако качество рукавов оказывается несколько хуже, чем при изготовлении на дорнах. Кроме того, применение достаточно дефицитного и токсичного свинца для обкладки рукавов при вулканизации усложняет ведение процесса. Попытки замены свинца термопластичными полимерными материалами с высоким температурами размягчения пока не дали положительных результатов.

Высокое качество рукавов, собираемых на дорнах, и технологические преимущества бездорнового способа сочетаются при изготовлении рукавов на гибких дорнах. Этот прогрессивный способ используют для выпуска напорных рукавов оплеточной и навивочной конструкций внутренним диаметром до 32 мм с применением для силового каркаса проволоки или высокопрочных нитей.

Гибкий дорн разматывается с барабана и проходит через Т-образную головку червячного пресса, где на него экструдируется зажимном патроне гидравлической установки так, чтобы дорн оставался незакрепленным. При постепенном повышении давления воды в гидравлической системе начинается выдвижение дорна из рукава, и по мере его выхода давление постепенно снижают. При увеличении длины дорна возрастает необходимое давление в системе, и современное оборудование позволяет вынимать дорны из рукавов длиной до 500 м.

Гибкие дорны должны удовлетворять ряду требований: иметь гладкую глянцевую поверхность без механических дефектов, в свободном состоянии иметь минимальные отклонения от оптимальных размеров, обладать достаточной прочностью, твердостью и высокой гибкостью, выдерживать многократное воздействие высоких температур. Кроме того, материал дорна должен быть инертным по отношению к резиновым смесям, иметь низкую плотность и хорошую теплопроводность, коэффициент его термического расширения должен быть выше такового для материалов, из которых изготовляется рукав. Последнее требование играет весьма существенную роль. Действительно, сборка рукава на гибком дорне осуществляется при комнатной температуре, поэтому при температурах вулканизации сильнее расширяющийся дорн создает значительное давление на стенки рукава, заключенного в свинцовую оболочку. После вулканизации и охлаждения дорн сокращается до исходного диаметра, а рукав практически не меняет своих размеров, что приводит к нарушению контакта между рукавом и дорном и облегчает выемку дорна[6].

Материал дорна определяет его конструкцию и некоторые особенности технологии изготовления рукавов. Например, резиновые дорны должны иметь сердечник из стального латунированного троса и на концах муфты для стыковки отдельных отрезков (обычно длиной около 75 м) в дорн произвольной длины. Перед экструдированием камеры на такой дорн его поверхность необходимо покрывать антифрикционной смазкой. По окончании процесса рукава разрезают в местах стыков отрезков дорна, извлекают их и перед повторным использованием вновь стыкуют. Более удобны в эксплуатации термопластичные композиции, что позволяет изготовлять дорны методами экструзии, соединять их отрезки путем сварки встык. Более совершенны гибкие дорны с сердечником из эластичного материала (монолитная или губчатая резина из бутилкаучука) и оболочкой из более жесткого термопласта (полиамид, полифениленоксид, полипропилен и др.). Хорошим материалом является полипропилен, особенно наполненный тальком, что придает ему лучшую перерабатываемость, увеличивает теплостойкость и теплопроводность, повышает твердость поверхности.

Наиболее перспективным в производстве рукавов является арамидное волокно «Кевлар». Волокно характеризуется высокой адгезией к резинам, повышенным сопротивлениям воздействию химических веществ, расширенным температурным интервалом эксплуатации, высокой прочностью и незначительной вытяжкой в процессе эксплуатации. Благодаря применению арамидного волокна «Кевлар» вес изделия снижается, а срок службы рукавов увеличивается в несколько раз.

Освоение и совершенствование технологии изготовления рукавов на гибких дорнах является основным путем повышения объема производства рукавов высокого давления, интенсификации технологических процессов. Возможность осуществления вулканизации по непрерывной схеме создает предпосылки для разработки автоматизированных поточных линий производства напорных рукавов высокого качества[7].

2.Общая часть

2.1 Обоснования выбора места строительства завода При выборе места строительства должны учитываться следующие факторы:

близость к сырьевой базе, обеспечение большим количеством сырья и материалов, чтобы не возить из отдаленных районов;

кратчайшие пути реализации готовой продукции;

наличие транспортных средств и подъездных дорог для получения сырья;

— наличие свободных мощностей по выработке энергоресурсов — воды, пара, электроэнергии;

наличие свободной рабочей силы;

климат, рельеф местности, гидрологические условия.

Площадка строительства удовлетворяет санитарным требованиям в отношении облучения и естественного проветривания. Выбор территории для расселения трудящихся производится одновременно с выбором промышленной площади. Время потребляемое трудящимися для передвижения от места жительства к месту работы не должно превышать 45 минут.

При размещении строящегося производства учитываются направления ветров (согласно розе ветров) с тем, чтобы выбрасывающиеся в атмосферу промышленные выбросы не распространялись на жилые массивы города.

При выборе площадки под строительство предусматривается устройство санитарно-защитной озеленительной зоны шириной не менее 500 м от ближайшего жилья.

С учетом вышеизложенного, местом строительства выбран город Нижнекамск. Место строительства обусловлено тем, что город находится в непосредственной близости от центра. Расположен на реке Кама. Следовательно решается вопрос водоснабжения проектируемого предприятия. Электроэнергия может поступать от Камской ГЭС. Станция железной дороги Нижнекамска находится на одной из основных магистралей.

Поставка технического углерода осуществляется железной дорогой из города Сызрань химикаты будут поставляться с заводов химкомплекса города Омска. Эти города ближе всего расположены к объекту строительства, что исключает значительные затраты на их транспортировку. Каучуки закупают в других регионах.

Предполагается, что потребителями выпускаемой продукции будут машиностроительные и автомобильные предприятия данного региона. Рукава с металлооплеткой будут реализовываться на нужды промышленных предприятий и хозяйств Нижнекамского экономического района. Сырая резиновая смесь будет реализовываться на предприятия для химической аппаратуры и обкладки валков.

2.2 Обоснование проектируемого ассортимента изделий Совершенствование производства рукавов с металлооплеткой на гибком дорне включает: рукава высокого давления, диаметр 20 мм [8], производительностью 8 млн. п.м. в год.

Рукава применяются в качестве гибких трубопроводов для подачи под высоким давлением жидкостей, работоспособных в районах умеренного и тропического климата при температуре окружающего воздуха от минус 40 °C до плюс 70 °C.

Рукава состоят из внутреннего резинового слоя, промежуточного резинового слоя, двойной металлической оплетки из стальной углеродистой проволоки диаметром 0,25−0,3 мм согласно техническому условию и внешнего резинового слоя. Внутренний диаметр 20 мм, наружный диаметр 32 мм.

Невулканизованная товарная резиновая смесь применяется для изготовления резиновых технических изделий средней твердости, а также для гуммирования оборудования, температурный диапазон работоспособности резины от минус 30 °C до плюс 70 °C.

Резиновые смеси могут быть двух видов: вальцованными и каландрованными. Резиновые смеси изготавливаются в виде листов или лент толщиной от 3 до 30 мм. Длина и ширина листов и лент регламентируется требованием потребителя. Резиновые смеси по согласованию с потребителем допускается поставлять без вулканизующих агентов и ускорителей вулканизации с последующим введением.

2.3 Технические требования, предъявляемые к изделиям К рукавам высокого давления предъявляются следующие требования:

— рукава должны состоять из внутреннего резинового слоя, обладающего повышенной стойкостью к перекачиваемым средам;

— рукава должны быть морозостойкие при температуре минус 40 °C;

— рукава должны быть работоспособны в рабочих средах и при температурах, указанных в таблице 2.1

Таблица 2.1 — Требования работоспособности

— маслобензостойкость. Изменение массы наружного и внутреннего слоя рукавов после воздействия стандартного растворителя при 23 °C в течение 24 ч не должно превышать 45%, а изменение массы резины внутреннего слоя рукавов после воздействия стандартного масла СЖР-3 при 100 °C в течение 72 ч должно быть от минус 10 до полюс 75%;

— рукав должен быть герметичным при гидравлическом испытательном давлении 1 Па;

— в металлических оплетках не допускаются обрывы, петли, следы коррозии;

— поверхность внутреннего резинового слоя должна быть без складок, пористости, пузырей, трещин. Допускаются отпечатки от дорнов;

— поверхность наружного резинового слоя должна быть без пузырей, отслоений, оголенных участков навивки. Допускается наличие ворса, отпечатки кромок и складок бинта, следы обработки. Следы коррозии в торце рукава;

— физико-механические свойства рукавов должны соответствовать нормам по таблице 2.2

Таблица 2.2 — Физико-механические свойства рукавов

К товарной резиновой смеси предъявляются следующие требования:

— резиновая смесь не должна содержать инородных включений с размерами более 0,5 мм, подвулканизованной резины и скомкавшихся ингредиентов;

— каучуки и ингредиенты, применяемые для изготовления резиновой смеси, должны соответствовать требованиям нормативной документации на них и подвергаться входному контролю;

— физико-механические показатели товарной резиновой смеси должны соответствовать нормам по таблице 2.3.

Таблице 2.3 — Физикомеханические показатели товарной резины.

3. Технологическая часть

3.1Характеристика основного сырья и материалов Все ингредиенты по химическому составу, физико-механическим показателям должны соответствовать государственному стандарту, техническим условиям.

В таблице 3.1 представлены требования, предъявляемые к сырью и материалам.

Таблица 3.1 — Требования, предъявляемые к сырью и материалам

Требования предъявляемые для производства рукавов представлены в таблице 3.2

Таблица 3.2 — Требования предъявляемые для производства рукавов

Требования предъявляемые к вспомогательным материалам представлены в таблице 3.3

Таблица 3.3 — Требования предъявляемые к вспомогательным материалам

3.2 Обоснование выбора рецептов резиновых смесей Резина, применяемая для изготовления рукавов должна быть стойкой воздействию рабочей среды, обладать хорошими технологическим свойствами, хорошей текучестью, большей стойкостью к преждевременной вулканизации, легко шприцеваться, должна быть достаточно клейкой для обеспечения хорошего сцепления всех слоев изделия. В резине не должно быть трещин, пор, посторонних включений[10].

Рецепт резиновой смеси для производства рукавов высокого давления представлены в таблице 3.4 (для наружного слоя).

Таблица 3.4 — Рецепт резиновой смеси для изготовления наружного слоя рукава высокого давления

Теоретическая плотность 1179 кг/м Внешний слой рукавов должен обладать хорошей эластичностью, динамической выносливостью, износостойкостью, маслобензостоикостью, высокой морозостойкостью, малой теплопроводностью, удовлетворительной стойкостью к термоокислительному старению, удовлетворительной газонепроницаемостью, водостойкостью, озоностойкостью. Для этого в смесь добавляют СКН-26 ПВХ-30 и БНКС-18 AM, так как полностью удовлетворяют этим требованиям.

Комбинация каучуков БНКС-18АМ и СКН-26 ПВХ-30 применяется такая же, как и в рецепте для силового каркаса. Вулканизующая группа принята та же, т. е. сера, тиурам, сульфенамид М. Вводятся активаторы: цинковые белила и стеариновая кислота, что и в камерную смесь. Сантогард PVI — замедлитель вулканизации. Канифоль уменьшает вязкость, существенно повышается клейкость и вследствие ее кислого характера замедляется подвулканизация. В присутствии канифоли улучшается диспергирование порошкообразных ингредиентов и сохраняются высокие эластические и динамические свойства резин, улучшается газонепроницаемость.

Для более усиливающего действия физико-механических свойств применяется высокоактивный наполнитель технический углерод П-514. В целях лучшего крепления наружного слоя к металлокаркасу в рецепт введена белая сажа БС-100 и модификатор МК-РУ используется для повышения адгезии резин к металлической нити, что исключает расслаивание рукава при эксплуатации.

IPPD, Воск и Ацетонилин Н — противостарители синергического действия, хорошо защищают изделия от озонного, кислородного воздействия, от теплового старения, повышают выносливость при многократных деформациях.

Рецепт резиновой смеси для производства рукавов высокого давления представлены в таблице 3.5 (для промежуточного слоя).

Таблица 3.5 — Рецепт резиновой смеси для изготовления промежуточного слоя рукава высокого давления

Теоретическая плотность 1204 кг/м Для того, чтобы промежуточный слой обладал хорошей механической прочностью в нее добавляют СКМС-ЗОАРКМ-15. Комбинация каучуков БНКС-18АН и СКМС-30 АРКМ-15 применяется такая же, как и в рецепте для силового каркаса. Вулканизующая группа включает серу, тиурам, сульфенамид Ц. Вводятся активаторы: цинковые белила и стеариновая кислота, действующие аналогично резиновой смеси для камеры. Сантогард PVI — замедлитель вулканизации. Для более усиливающего действия физико-механических свойств применяется высокоактивный наполнитель технический углерод П-803 и П-324. В целях лучшего крепления наружного слоя к нитяному каркасу в рецепт введена белая сажа БС-100, В этой резиновой смеси применяется тот же пластификатор, что и в резиновой смеси для каркаса — масло ПМ и шинпласт.

БКПИЦ-ДБС — модификатор для резин, обеспечивающий высокую прочность связи в системе резина-корд. Олигоэфиракрилат ТГМ-3 применяется в качестве связующего в производстве резинотехнических: изделий, лаков, эмалей, клеев. Снижает вязкость резиновых смесей аналогично традиционным мягчителям, приводит к улучшению технологических свойств композиций.

Рецепт резиновой смеси для производства рукавов высокого давления представлен в таблице: 3.6 (для внутреннего слоя).

Таблица 3.6 — Рецепт резиновой смеси для изготовления внутреннего слоя рукава высокого давления

Теоретическая плотность 1397 м кг/м3

Внутренний слой рукавов должен обладать хорошей эластичностью, маслобензостойкостью, высокой морозостойкостью, малой теплопроводимостью, удовлетворительной стойкостью к термоокислительному старению, удовлетворительной газонепроницаемостью, водостойкостью. Такими комплексами свойств обладает комбинация каучуков БНКС-28АМН, БНКС-40АМН, БНКС-18АМ. Чем выше количество нитрильных групп, тем ниже эластичность, поэтому берется сразу 3 марки этих каучуков.

При использовании резиновой смеси на основе трех каучуков: БНКС-40АН, БНКС — 40 АМН, СКМС-30АРКМ-15, свойства каждого из полимеров дополняют друг друга в композиции. Комбинация этих каучуков обеспечивает повышенную морозостойкость, стойкость к агрессивным средам и хорошую износостойкость. Каучуки общего назначения вулканизуются полимерной серой, активируются окисью цинка и высокоактивным ускорителем сульфенамидом Ц, который замедляет вулканизацию в начале процесса и сообщает резиновой смеси малую склонность к подвулканизации. Наиболее эффективно активатор, оксид цинка взаимодействует в присутствии стеариновой кислоты. Сантогард PVI — замедлитель вулканизации.

Действие стеариновой кислоты основано на том, что при температуре вулканизации она взаимодействует с окисью цинка с образованием солеобразных продуктов, растворимых в каучуке, вследствие чего обеспечивается более равномерное распределение активаторов в резиновой смеси, более лёгкое взаимодействие с ускорителями, с каучуками и с другими компонентами резиновой смеси. Для повышения прочности резин при растяжении, сопротивления раздиру и истиранию в рецептуру введен полуактивный наполнитель технический углерод марок П-550 и 11−803. При добавлении в резиновую смесь пластификаторовдибутилфталата и дибутилсебацината повышается морозостойкость, они являются еще и мягчителями снижая вязкость смеси и улучшая технологические свойства в процессе переработки.

При длительном хранении каучуков и резин, а также эксплуатации рукавов изменяются физические, химические и механические свойства, уменьшается эластичность — резина становится твёрдой, хрупкой, растрескивается, т. е. подвергается старению. Для борьбы с этими явлениями в резиновую смесь вводят противостаритель ацетонанил Н предохраняет резину и вулканизаты от озонного растрескивания, Каолин Кр-1 повышается твердость резин, напряжения при удлинениях, сопротивление истиранию, сопротивление разрушению при многократных деформациях. Пиропластприменяется в резинотехнической промышленности в качестве мягчителя.

Рецепт товарной смеси для производства рукавов высокого давления представлены в таблице 3.7

Таблица 3.7 — Рецепт товарной резиновой смеси.

Теоретическая плотность 1179 кг/м Товарная резиновая смесь применяется для изготовления резиновых технических изделий средней твердости, а также для гуммирования оборудования, то она обладает свойствами: динамической выносливостью, износостойкостью. Для этого в ней используют комбинацию СКН-26 ПВХ-30 и БНКС-18АМ. Вводят активаторы: цинковые белила и стеариновая кислота. Канифоль уменьшает вязкость, существенно повышается клейкость и вследствие ее кислого характера замедляется подвулканизация. Для боле усиливающего действия физикомеханических свойств применяется высокоактивный наполнитель технический углерод П-514. В целях лучшего крепления к металлокаркасу в рецепт введена белая сажа БС-100 и модификатор МК-РУ используется для повышения адгезии резин к металлической нити, что исключает расслаивание рукава при эксплуатации

3.3 Описание технологических процессов

3.3.1 Описание технологического процесса подготовительного цеха Основным подготовительным процессом при изготовлении резиновых изделий являются приготовление резиновых смесей.

Рисунок 3.1 — Технологическая схема подготовительного цеха Основным подготовительным процессом при выпуске резиновых изделий является приготовление резиновых смесей; качество смешения во многом определяет технологические свойства промежуточных материалов и технические характеристики получаемых резин. Сложность состава резиновых смесей, различное агрегатное состояние исходных продуктов, большие различия в дозировках отдельных ингредиентов требуют большой тщательности при развеске и транспортировке материалов и строгого соблюдения технологического режима.

Каучуки подаются со склада с помощью монорельсовой системы на участок развески, где установлены автоматизированные линии для дозирования каучуков типа ДАС-300, каждая из которых закреплена за определенным типом каучука. В машине имеется устройство для грубой резки брикета каучука на три части и устройство для тонкого реза, позволяющее отрезать от брикета полосы толщиной 1 -2 мм. Цикл автоматического дозирования на установке ДАС-300 складывается из следующих стадий: перекладка брикетов каучука из контейнера на ленточный транспортер дозировочной машины посредством манипулятора, грубый рез и подача их в бункер для доведения суммарной массы навески каучука до значения, заданного рецептурой. Готовая навеска автоматически перекладывается на подвеску ПТК и подается к резиносмесителю.

Технический углерод передается в емкости (силосы) из железнодорожных вагонов на склад. Существует много типов транспортных систем для подачи технического углерода в подготовительный цех. В проекте используется наиболее экономичная в эксплуатации пневмовакуумная система. Установка может работать с несколькими типами технического углерода, обеспечивая высокую герметичность и отсутствие потерь материала в окружающую атмосферу. В этой системе все механические средства для транспортировки технического углерода (шнеки, элеваторы) заменены на пневмовакуумную подачу струйную систему типа «Флюид-Флекс».

Оксид цинка, белую сажу, мел, каолин и другие ингредиенты, навески которых имеют относительную большую массу и применяются в большей части смесей, целесообразно подавать децентрализованным способом к расходным бункерам у резиносмесителей. Вулканизующие агенты и ускорители навешивают на централизованном участке, здесь установлены упаковочные автоматы, АУ-ЗА, АУ-10, навеска производится в полиэтиленовые пакеты (температура плавления пленки не выше 70 °С) и доставлять к резиносмесителям по ПТК.

Подготовка жидких материалов поступающих для приготовления резиновых смесей, заключается в том, чтобы обеспечить их транспортабельность по трубам и хранение в промежуточных емкостях перед дозированием без изменения их физико-механических свойств. Весовой метод дозирования жидких материалов и способ их подачи в смесительный агрегат более точен.

Мягчители подаются с промежуточного склада подготовительного цеха по циркуляционной системе через весы и инжектор в резиновую смесь.

Резиносмеситель имеет замкнутую систему охлаждения с применением умягченной воды с предварительным ее кондиционированием. Для каждого типа смеси устанавливается индивидуальный режим смешения, однако существует определенная последовательность введения ингредиентов. Каждую резиновую смесь изготавливают по строго определенному рецепту, которому присваивается специальный шифр. Порядок введения ингредиентов: каучук, технический углерод, наполнитель, пластификатор, противостарители, замедлитель вулканизации, вулканизующие агенты, в соответствии с рецептурной картой.

Смешение резиновой смеси производится в одну стадию. После подготовки и загрузки материалов, начинается смешение. Продолжительность цикла 6 мин. Процесс смешения включает в себя следующие стадии: загрузка, основное смешение под давлением, выгрузка. Выгрузка производится через нижнее отверстие резиносмесителя, типа «откидное днище» и поступает на следующий этап переработки, в червячную машину МЧТ-250 с листовальной головкой. Объем загрузочной воронки позволяет полностью принять всю закладку из резиносмесителя. Из МЧТ выходит резиновая лента с заданной толщиной и шириной листа. Размер регулируется в пределах: толщина листа от 2 до 20 мм; ширинадо 180 мм. Выходящая лента, пропускается через охладительную установку фестонного типа. Далее лента проходит через компенсатор, где обдувается воздухом и укладываются фестонами на поддон или закатывается в виде ленты на барабан.

С каждой закладки отбирается проба для лабораторного контроля. Цель лабораторного контроляне допустить попадания в производство смесей низкого качества, а, значит, предотвратить выход бракованных изделий. При экспрессконтроле определяют: пластичность, плотность, кольцевой модуль.

3.3.2 Описание технологического процесса производства рукавов с металлооплеткой Основным технологическим процессом при изготовлении рукавов являются схема.

Рисунок 3.2- Технологический процесс производства рукавов с металлооплеткой Для производства гибкого дорна используется полипропилен поступающий в цех в мешках с паспортом ОТК, загружается в бун экструдера и при открытии бункера через загрузочную воронку попадает в цилиндр экструдера. Под действием температуры и давления гранулы полностью расплавляются и перемешиваются, образуя гомогенную массу. Экструзия заготовки дорна происходит в один ручей с последующим охлаждением в водяной ванне. Полипропиленовый дорн диаметром 20 мм изготавливается экструзией полипропилена на основу (металлический трос с подогревом основы), свыше текстильная вставка. Температура подогрева основы минус 200 °C. Заготовка гибкого дорна должна иметь гладкую поверхность. Далее заготовку дорна непрерывно при помощи кабестана протягивают через калибратор при температуре (400±10) °С, а затем калиброванный дорн наматывают на барабан. После выбивания гибкий дорн подается на контроль.

Трощение проволоки производится на тростильном станке.

Бинтолента хранится в закрытых сухих помещениях на деревянных поддонах.

Намотка бинтоленты на катушки производится на станке для перемотки бинтоленты. Намотка бинтоленты производится в расплавленном виде, без, складок и морщин.

Резиновая смесь поступает в цех в виде полос шириной не более 100 мм, толщиной (7±2) мм для шприцевания камеры и наружного слоя на червячной машине МЧХВ-90.

Для выпуска промежуточного слоя используется ЕЕК 63.10S с щелевой головкой и валковым устройством, в которой происходит предварительное распределение материала по ширине и передача ее в форме полосы толщиной 10 мм в зазор между валками. Валки формируют резиновую смесь до заданного калибра-1 мм. Калиброванное полотно раскраивается на ленточки.

После раскроя ленточки транспортером подаются в короба. Укладка резиновой ленточки в короба производится пропусканием через стеарат цинка. Короба с резиновой ленточкой и картой продукта подаются напольным транспортом к оплеточным машинам для наложения промежуточного слоя.

Гибкий дорн предварительно пропускается через ванночку с антиадгезивом на основе фторопласта А. Шприцевание камеры на дорн производится на червячной машине фирмы TROESTER МЧХВ-90. Из экструдера нашприцованная на дорн камера поступает в линию оросительного охлаждения проточной технической водой. Затем дорн с нашприцованной камерой пропускается через ванночку с антиадгезивом на основе ПАВ. Намотка на барабан производится без перехлестов и перекрутов.

Сплетение камеры проволокой производится на оплеточных машинах фирмы VP. Барабан с нашприцованной камерой устанавливается на размоточное устройство. Камера на дорне подается в охладитель и наматывается на барабан сделав виток через каждый ролик барабана. Охладитель включается к выдерживается в течение 30 минут, прежде чем камера подается на сплетение: сплетение камеры производится при температуре охладителяминус (20±5) °С. Охладитель и оплеточные машины работают совместно. Оплетение должно проводиться без петель, обрывов проволоки и потоков. Вылежка камеры перед оплетением должна быть не менее 1 часа и не более 72 часов.

Наложение промежуточного слоя производится в процессе сплетения. Каландрованная ленточка поступает в оплеточную машину через направляющие, находящиеся за корпусом машины. Время хранения рукавов с металлооплеткой до наложения наружного резинового слоя должно быть не более 3 суток. После шприцевания наружного резинового слоя на червячной машине фирмы TROESTER МЧХВ-90 рукав проходит через линию оросительного охлаждения и антиадгезионный состав на основе ПАВ с последующей укладкой без перехлестов на барабан.

Маркировка рукавов производится на маркировочном станкероликом. Время хранения рукавов после наложения наружного резинового слоя перед бинтовкой не более 3 суток. Затем рукава забинтовываются на машине для забинтовкиразбинтовки рукавов. Рукав вводится через протаскиватель в машину через блокирующую трубку так, чтобы он выступал примерно на 10 см. Закрепив на ней бинтоленту, регулируются необходимые параметры при помоши клавиатуры. Забинтовка производится по всей длине рукава с нахлестом бинтоленты 50%. Забинтованный рукав наматывается на барабан рядами без прокруток и перехлестов.

Далее производится вулканизация на барабанах в вулканизационном котле КВТМ 3600−8000.Вулканизация производится по режиму: подъем давления пара (0,29±0,05) МПА — (15±5) мин, время вулканизации — (45±5) мин, рабочем давлении пара 0,6 МПа и температуре вулканизации (145±5) °С, сброс давления пара (15±5) мин. После вулканизации барабаны с рукавами охлаждают в водяной ванне. Далее разматывается вручную 2 метра рукава, бинт закрепляется на пустую катушку и рукав направляется в протаскиватель для разбинтовки. Разбинтованный рукав наматывается на барабан без перекрутов и перехлестов. Время вылежки рукавов на дорне после вулканизации не менее 4 ч. Выбивание гибкого дорна производится на с барабане водой под давлением. Рукав снимается участками, перед выбивкой дорна вырезаются дефектные места. После снятия рукавов гибкий дорн подается на контроль.