影响水下切粒外观质量的因素分析及改进措施

·60聚酯工业1997年影响水下切粒外观质量的因素 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 一-7及改进措施。，杨家吉(天津石化，^＼习涤纶厂，300271)；z、2。由~ll-ll$尝试用力学基本原理分析影响水下切粒外观质量的因素．通过分析引料问瞎c、切割间隙对切軎I力能参数的影响，进而说明该两伺缘对切粒外观质量的影响，同时介绍了几点其它影响切粒，观质量构圆素及其实践中的改进措施。由于目前对橐酯理化性能指标的铡试、研究尚不完善，所，分析立足手定性分析，改进措施也是在定性分析的基趾篓⋯错，’关甓调查!竺墼铸带头聚L酯盗l侄．l前言2水下切粒设备的工作过程简介聚酯(PET)切粒质量分为内在质量和外在质量两方面。内在质量是指物理、化学性能等；而外在质量就是其外观形状、大小等，它主要取决于水下切粒设备。切粒的外观质量对下一道纺丝工序影响很大。如果粒子大小不一，在熔融时会出现熔融速度不一致，加热时间延长，严重时不能纺丝。因此，在纺丝前需要进行筛选。这样，给用户带来很大的不便。而且，消耗升高。如果切片边缘带有毛刺，那么，在风送过程中，毛刺与输送管道磨擦形成粉末，同样会给用户造成不便。由于水下切粒设备在我国是80年代后才开始引进的，而且对外观质量的影响因素又异常复杂，目前，国内还没有专著对它进行阐述。我厂间歇缩聚车间6套生产装置全部使用国产水下切粒设备。由于设计制造问题比较多，因此，有银多的机会进行改造和摸索。本文就是基于近六年来，在使用调试、改造中的经验，结合有关的机械理论，系统的对影响切粒外观质量的主要因素进行分析，同时，介绍一下我们的改造经验，以供使用同类设备的同行参考。·本文获第九次聚爵年会优秀论文一等奖。水下切粒系统包括有：铸带头、切粒机、水输送、干燥等。其工作过程见图1。熔体经铸带头变成条状，铸条首先浸没在切粒机启动板上的溢流水中冷却，后经带槽的导向板进入切割室，在此过程中喷淋水进一步冷却、固化，最后经前后两引料辊引入到动、定刀之间，经动刀的旋转作用将铸带切断。由于切断后的粒子中心还未完全冷却，而处于半熔融状态下，所以为防止其粘连，由输送水进一步冷却，并把粒子送入干燥器、脱水、风干。3影响切粒外观质量因素切粒外观质量指标，我厂根据用户的情况制定了自己的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。即：尺寸为椭圆形；长轴：4±0．3ram；短轴：2．5土0．3ram：长度：4±0．3mm；误切粒率≤4‰：(即：不规则切片占总数的百分比≤4‰)。31刀具刃口几何形状的影响3．1．1刃前角对切片外观质量的影响切削过程中的刀刃受力分布情况见图2。维普资讯http://www.cqvip.com第4期聚酯工业61·图l水下切粒机系统I_旖带头2．溢泡水箱3．导向板4喷淋管5后引料辊6．动刀7切片出口8．前引料辊9．切割室盖10．固定刀I纠÷，180’一—＼图2刀刃受力分布情况1．刀架2．固定刀3．罐带4．动刀L诗带作用于定刀上的压力．祷带作用于动刀上的压力，旖带作用于动刀的摩擦力动刀后角y．动刀前角F动刀切削力根据各个作用力之间关系不难看出，图2刀尖部受的总切削力是铸带给予刀尖部的反作用力，与刀后面受摩擦力的合力，前角y、后角a与、，形成的四边形可用余弦定理求出其切削力F。F2=。+一2pfcos[180一(口+)]=+2pf~os(口+y)，所以，角增大，总切削力F在一定范围内．以余弦关系下降，而且能减小切粒的塑性变形，改善外观质量。对于PET材料，其强度、硬度并不高，而塑性较大。所以应选择较大前角。当然，加大前角必须以保证刀具足够的强度为前提。3．12后角对切片外观质量的影响动刀后角是为减少刃面与切片磨擦，其磨擦过程见图3。图3切粒切断后，后面与旖带的关磊1．罐条2．动刀3．切片4．定刀在切断瞬间，铸带仍在继续下降，在后继齿未来到之前，铸带与后面发生磨擦，磨擦的结果导致铸条的不规则运动，铸条拱起形成乱切(形成不规则的碎切片)。所以，后角越大越好，则刀的强度相应降低。维普资讯http://www.cqvip.com62·聚酯工业1997芷图4f料受力模型B咬人舟正压力重力TY．摩擦力的纵向分量N+正压力的瓤向分量h．祷带厚度．引料问障1一l／／，L，／．I11一产一．一、．．—，{．·一·、；l固4一I切断时刀尖速崖矢量关系N口Tc∞pPsina3．2引料问黥对切片外观的影响切粒机喂入辊在引料时，铸带条主要依靠引料辊问的摩擦力而“咬入”的，当铸条与旋转着的』料辊相接触时，引料辊对铸带的作用力包括正压力和摩擦力(见图4)，在垂直方向上能拉动铸带向下运动的力为：ZF=L+W—Ny式中：：TcosflNy=Nsin~为能保证引料过程的继续进行，分析I—I断面受力情况，必须使2F>O，即：Tcosp—Nsinfl+W>0(1)摩擦力的大小、方向事实上是变化的，原因如图4—1。当切刀切入铸带瞬问，>弓f料，所以此时铸带处于“崩紧状态”，而粒子切断后到后继齿切入铸带前这段时间里，从引料辊到固定刀之间的铸带处于自由状态，(1)式 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达的是此时的力学条件；当动刀切入铸带时，表达式发生了变化：∑F=Tcosfl—Nsirt／?+Ⅳpsina(为切削力)当wpsin~>Nsin／~时，Tcosfl方向要改变．要阻碍铸带下降，所以，此时保证引料过程的条件是：2F≤0；因为为保守力．它是随合力的大小变化而变化，所以zF只能等于零。即：一Tcosfl—NsinB+Wpsina=0(2)如果式(2)大于零，说明前后引料辊给予铸带的摩擦力、正压力的垂直分力不足以抵抗切削力的垂直分力，即，前后辊给予铸带的正压力不够，此时铸带被拉动。即铸带在两引料辊之间产生滑动，设计的喂入速度与切刀速度的比例关系被破坏，而切片的尺寸在引料辊及刀的几何尺寸确定后，它们的比例关系(i)决定着切片长度，即，切片长度L=后幅·{／(月为刀齿数，推导过程从略，i为I料辊转速与切刀转速之比)，因此，当铸带被拉动时，对铸带来说，喂入速度与剪切速度之比不等于t，就会出现长短不齐的切片。所以，要切出合格的切片，必须要求引料辊对铸带有足够的正压力，以借其产生的摩擦阻力，来克服切削时产生的向下分力。此正压力的产生，其内在因素是依靠铸带在两个引料辊间有足够的压陷深度保证的，外界因素是依靠两气缸(顶紧气缸)对前I料辊提供的压紧力，在外界因素正常情况下，可以定性的假设这个足够的压陷深度为(由于气缸对前引料辊的压紧力一定．所以，当铸带硬度一维普资讯http://www.cqvip.com第4期聚酯工业定．该压陷深度为定值)。因此。为保证切削过程的顺利进行，其引料间隙与铸带厚度必须满足如下关系，见图4。d≤h—"(”为两辊压入量之和)该式说明引料间隙必须小于铸带厚度与压入深度的差值。而且必须有一定的压力(即顶紧力)才能保证(1)、(2)式都成立，即正常切粒，否则会造成切条乱抖，切出类似牙嵌式的切片。实际情况是，当引料间隙过大时．60根铸条似银蛇乱舞，切出的成品大小不一．并伴有大量的长条切粒无法进行。另外，当后引科辊超量磨损后，由于沿辊长方向的间隙不均匀(局部磨损，如图5)，在凹陷部位的铸条亦不能喂入，造成剪切时产生的旋转力矩及向下拉力无法平衡，产生乱切。5l料辊间晾1前剞料辊2．后目『料辊围6切剖时链带受力圜a．切剖问隙．切割力的水平分量P，切制力的垂直分量．铸带转角3．3切謇I间隙对切片外观质量的影响。’切割间隙的大小对切片外观质量有着重要影响，铸带在整个剪切过程中可简单看作两个过程，即刀片压入铸带阶段、铸带滑动阶段。压入阶段作用在铸带上的力矩如图6。当刀压入铸条时，动、定刀对铸带的作用力P组成力矩P·口，此力矩使铸带沿图示方向转动，当转过一个角度y后，便停止转动。此时。该力矩与夹迭辊给予铸带的力矩平衡。铸带停止转动后，刀片压入达到一定深度时．力克服了剪切面上铸带的剪切阻力，此时，剪切过程由压入阶段过渡到滑动阶段，铸带沿剪切面精动，直到剪断为止。由图6可知，的大小与铸带抗剪切性能有关，那么，切割I可隙增大后，P·增大(当剪断时)，那么y角就增大，引料辊给予铸带头的平衡力矩就越大。y角的增大意味着切片外形扭曲。当间隙过大时，铸带拉力增加，所以，剪切后期切粒不是被剪断而是被拉断，从而造成毛刺，严重时，不能切断．即产生连刀粒，周成团。所以，经多次实践摸索．切割间隙在0．O2～0．05mm为宜，刀的间隙受动刀机加工工艺条件限制，动刀外圆跳动量为0．01mm。因此．动、定刀间隙太小会打刀。当大于0．05ram时，或在刀刃磨损严重时．会出现切不断现象。34冷却水沮对切粒外观质量的影响水温对切粒外观质量的影响，在现实工作中是相当大的，它涉厦到高分子材料在各种不同温度下的理化性能。且没有资料可查．很复杂。因此，在此只能依靠实际使用经验，做一下定性分析。水温太高(或水流量Jb)，物料不能充分冷却，而这时，PET的流变性能使得物料不能切断。即使能切断．切断后不能充分冷却，严重时切粒互相粘连成团状．无法输送及使用。水温太低，物料在切时冷却过于充分而发脆，在切粒过程中会出现过多粉末，粉末在循环水中堵塞冷却水喷嘴及过滤器。又使水量减小，从而又使物料不能适当冷却，造成切不断的恶性循环。几年来摸索出的经验是：水最适合的强度：26~32"C维普资讯http://www.cqvip.com聚酯工业1997正溢流水流量：6～7t／h喷淋水流量：7．5～8t／h3．5引料速度的影响铸带头吐出的流量在N压力一定时是一定的。因此，切粒速度太高意味着单位时间内切的粒子增多。那么，切粒直径将缩小，达到极限值时。则直径太小，不能正常引料，形成斜切粒，它的计算见引料速度的确定一节。针对现有铸带头60孔，每分钟吐出90kg的锌带头合适的引料速度为150mJmin，此时电机转速为1170r／miu(变频调速)。3．6切粒刀轴、引料辊等转动邮件的轴承的影响水下切粒机是相当幸蕾密的动设备，其切割间隙仅有0．02～0．05mm，引料间隙也在1．3O～1．80ram之间，如果转动部件轴承稍有损坏(游隙变化，径向跳动稍大)都会影响切割间隙及引料问隙，从而影响产品质量。而它的工作环境又极其恶劣，长期浸在水中，因此，其密封要求非常严格。否则浸水后，造成润滑脂失效，损坏轴承。圈7铸带头纵剞面圈1．球闽2．腔壁t3吐出板4．盲板37铸带头对切片外现的影响铸带头的型腔，从#100球阀到吐出口之间的距离。由于物料粘度、物料的主流集中在断面的中6-线，而在模壁上则有显著的停滞精势，筒腔臂构成的角度越大，则停滞的趋势越显著(见图7)，其横断面上速度分布见囝8所示。所以，表现在实际生产中出现中间条粗，两边条细。切出的成品粗细不均。严重时，带头两边的铸条厚度小于引料间隙，使铸条引入不能正常进行，无法切粒。此种情况的发生，我们是有深刻教训的。圉8紊赢状态下型麓逮壹分布圉咖。．中一最大流速玑平均速度4针对影响外观质量的因素所采取的措施41研制新型滚切刀(动刀)以保证切片质量原滚切刀为整体Ctl2MoV材料，由于受热处理条件限制，刀的硬度极不稳定。而且，加工精度较差。其公称尺寸为：外圆162．5螺旋角口：2o前角1，后角20~。当切粒lOOOt后，这种滚切刀的刃口就要修磨一次。否则，切出的切粒带毛刺，影响切粒质量。因此，我们与机械厂合作，在国内首次研制开发了新型的“司太利复合刀”，并取得了巨大的成功。这种刀是以SUS304不锈钢为基体，刃部堆焊司太利台金，尽管刃部强度有所下降，但铸条在切断时心部仍处于软状态。对万的寿命影响不大。这种复合刀由于硬度稳定．红硬性好，可以连续切粒3400t再修磨一次。而且．由于加大了“后角”．所以几乎从未因为刀的原因出现误切。4．2后引料辊喷涂新型材料，以防止辊面超量磨损目前．国内外各生产厂家对后引料辊超量维普资讯http://www.cqvip.com第4期聚酯工业·65·磨损后，影响切片外观质量这个问题均无理想的解决办法，一般都是对引料辊修磨数次后，即告报废。不但增加了维修费用，还影响了切粒的正常进行。就这个问题试验了许多方法，进行改进，最后采用外表喷涂工业陶瓷的方法，解决了问题。喷涂材料：工业陶瓷表面硬度：HRC70，喷涂厚度：0．05--0．1Omm。新改进的后引料辊，连续运转一年后仍光亮如初，而原为iCrl7Ni2材质的引料辊，使用3个月后就要更换。4．3改变铸带头型腔结构由影响切片外观的因素5、7可知，要想得到直径相同的切片，那么铸带头60个孔，每一孔单位时间出料量必须一致，但由于铸带头腔壁对物料的摩擦，其主流集中在中心部，所以，铸带头的型腔必须改变。改进方法如下，据图8紊流状态下速度分布：=0．75～(3)——平均流速——心部最大流速原铸带头的吐出宽度为40ram，那么，要想使流量均匀，其面积的分布要按流速的分布状态作相应改变。即两端的面积要大于中心面积，这样就可以使两端与中心的物料流量趋近相等。要实现上述的两端面积大于中心面积，我们的做法是，在腔壁上焊接如图9所示的弧形板。据式(3)确定了腔体中心部台适的宽度b：0．75×40=30ram(40ram为原铸带头吐出口宽度)。以下的冷冻水(CW)通过板式换热器冷却切粒机使用后的循环水(Qw)。 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图见图10。由于车间是间歇生产，每一时刻QW带走的热量是不相同的。当切粒机工作时，尤其是3台切粒机同时工作时，热量急剧增加，水温上升很快。而当切粒机全部停止时，水温迅速下降，这样忽冷忽热，对切片质量影响极大。改进方法是：如图1O，增加虚线部分，即在CW管线上加一自动调节阀，在水罐(Js)上增加一热电偶，自动阀开关受热电偶控制。当Js水温超过26℃时，自动阀开启，水在换热器内有热交换。低于26℃时，自动阀关闭，水在换热器内无热交换，使Js罐水温永远保持恒定温度，收到极好效果。图9改进后的锌带头型腔结构该弧形板焊接后，解决了出料直径不均的问题，6O个铸条直径基本相同。4．4冷却水系统的改进车间原冷却水系统为循环使用，即：用8℃45引料速度的确定引料速度的计算过程如下：铸带头吐出量在N2压力一定的情况下(4MPa)，吐出量为90kg／min(实验测得)，60孔同时出料，每孔流量为90t60=1．5kg／min，要求切粒的尺寸为长轴4ram、短轴2．5ram的椭圆。设引料速度为，切片比重为(不同的熔体d不同)，则下式应成立：S切片面积‘p‘d：1．5kg／rainS切片面积=长轴‘短蛐‘耳／4：4×2．5×耳／4=4×1．5×10—0／(×4×2．5×10—·d)m／min(4)(下转第67页)维普资讯http://www.cqvip.com第4期聚酯工业的优秀论文1O篇，并给予奖励。六、大会决定第十蒎年会于1999年召开，具体地点待新一届组长单位天津石油化工公司确定。大会倡议协作组各成员单位精诚协作，互相帮助，团结一致，为我国的聚酯工业发展作出贡献。全国聚酯生产技术协作组一九九七年九月二十五日于海口《高分子辞典》一书出版发行由著名高分子科学家，中科院院士冯新德教授任主编，张中岳、施良和教授任副主编；由知名学者马德柱、王有槐、丘坤元、李福绵、李惠生、沈德言、武荣瑞、周啸、封麟先、徐戆、焦书科教授等组成编委会；还聘请了各方面专家共54人编写的有关高分子工具书<高分子辞典)已于1997年lO月由中国石化出版杜出版。该书共收词7000余条，内容包括高分子化学、物理、工艺、工程、加工应用以及材料领域中天然与合成橡胶、塑料、纤维、功能材料、结构材料、粘合及涂敷材料等，是我国正式出版的首部高分子辞典。也是高分子科研、教学、生产人员必备的工具书。全书170余万字，定价80元。欲购者请将书款汇至以下地址：北京安定门大街58号(邮编100011)中国石化出版社发行部张景山。凡本刊读者欲购，可免收邮费。(Jz接第65页)(4)式对调整引料速度具有指导意义。对于PET切片d=1．17t／m，则：口=163．32m／minu的调整可以通过调整变频电机转速来实现。对现行使用的切粒机，调速范围可在85～200m／min内任意调节。参考文献[1]E．G费希编著塑料模具设计(英)中国工业出版社l964[2】同亭选．唐玉自编著．工程流体力学北京钢铁学院出版社．(3】s．Timo~henkoFLUIDMECHANICS(美)．机械工业出版杜．1969．[4]EM特伦特著刀具设计(英)．机械工业出版社，1980．(收穑El期1997．09-22)维普资讯http://www.cqvip.com