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沈陽化工大學畢業(yè)設(shè)計(論文)
前言
已有100多年歷史的開煉機，目前仍然是國內(nèi)外橡膠企業(yè)使用的主要煉膠設(shè)備之一，雖然其主機結(jié)構(gòu)無多少變化，但其附屬結(jié)構(gòu)卻在日新月異地不斷改變更新，例如橡膠設(shè)置的使用和不斷改進，是開煉機逐漸像自動化程方向發(fā)展，這些變化，使其在技術(shù)水平和性能方面均得到了改進和提高。這樣開煉機不但沒有被密煉機所取代或淘汰，相反還在不斷發(fā)展。開煉機不但在一般橡膠企業(yè)里大有市場，就是在輪胎生產(chǎn)中也還占有相當?shù)姆蓊~。由于輪胎制造的需要，目前開煉機的規(guī)格已經(jīng)達到了710*2200（2540），前輥線速度達40m/min，只惦記驅(qū)動功率增至280kw，而且有單電機驅(qū)動，雙單機驅(qū)動和直流電機無限調(diào)速等多種驅(qū)動方式，另有單機和雙機聯(lián)動兩種結(jié)構(gòu)形式。輥筒表面形狀有光面和溝槽面兩種類型。溝槽面輥筒的溝槽斷面形狀、大小、分布形式和與軸線的角度有多種多樣，可根據(jù)工藝需要而定。對于輥面溫度控制要求較高者，多采用鉆孔結(jié)構(gòu)。輥筒的支承用滾動軸承取代銅瓦滑動軸承和尼龍滑動軸承。利用滾動軸承作為輥筒支承，具有高效、節(jié)能的優(yōu)點。輥筒調(diào)距由手動、電動發(fā)展到液壓調(diào)距。液壓調(diào)距的控制系統(tǒng)由壓力傳感器、位移傳感器、PLC和觸摸屏等組成，可用它作精確調(diào)距，設(shè)定值與實際值的誤差在0.2mm以內(nèi)。
概述
煉膠設(shè)備是橡膠工業(yè)中的通用設(shè)備，在所有橡膠制品加工中都必須經(jīng)過煉膠加工工序。因此，煉膠設(shè)備是橡膠機械中重要的設(shè)備之一。目前的煉膠設(shè)備主要有開煉機、密煉機（間歇式生產(chǎn)，目前通用），連續(xù)混煉擠出機（連續(xù)式生產(chǎn)，橡膠方面正在研究之中，塑料方面已工業(yè)化）。
???在橡膠工業(yè)中，混煉車間是整個行業(yè)的核心，是橡膠工廠最重要的部門，也是能源消耗大戶，占全廠40%，也是目前重點節(jié)能的部門或工序之一。它包括烘箱、切膠機、開煉機、密煉機及其輔機。近年來，國外橡膠工業(yè)有了迅速的發(fā)展，不僅在各個加工技術(shù)方面有相當?shù)倪M步，而且設(shè)備方面有很大的發(fā)展，廣泛地應(yīng)用電子計算機管理和控制煉膠作業(yè)，大大地提高了煉膠系統(tǒng)地自動化水平，同時也引起了煉膠系統(tǒng)的變化。
???多年來，國外對煉膠系統(tǒng)的技術(shù)改革實踐證明：首先改革煉膠機及其裝置，并使之現(xiàn)代化，以取得較高的勞動生產(chǎn)率、較高的效率和煉膠作業(yè)最佳化，才能真正實現(xiàn)煉膠系統(tǒng)技
術(shù)創(chuàng)新。經(jīng)過多年的改革，當代煉膠系統(tǒng)尤其是輪胎廠的煉膠系統(tǒng)已發(fā)展成自動化水平較高的工程系統(tǒng)。
一、用途
開煉機主要用于：
1.生膠的塑煉、破碎、洗滌、壓片；
2.膠料的混煉、壓片以及膠料中的雜質(zhì)清除；
3.混煉膠的熱煉、供膠；
4.再生膠的粉碎、混煉、壓片。
此外，它還廣泛應(yīng)用于塑料加工和油漆顏料工業(yè)生產(chǎn)中。
從目前來看，開煉機的用途還是很廣泛的，現(xiàn)在在許多方面用密煉機可以代替，但開煉機仍有實際意義。
1.在中、小型廠是必備的設(shè)備。因為密煉機的投資大，而且密煉機的用途不如開煉機的廣泛。
2.某些對熱敏性強的混煉膠可避免早期硫化，而便于散熱，必須用開煉機混煉。
3.某些生產(chǎn)廠家混煉各種不同顏色的膠料，只用開煉機便于清洗。
4.特殊用途橡膠，如丁腈加強膠
2－3??開煉機基本結(jié)構(gòu)
???開煉機主要由輥筒、軸承、機架、壓蓋、傳動裝置、調(diào)距裝置、潤滑系統(tǒng)、輥溫調(diào)節(jié)裝置和緊急制動裝置等組成（見下圖）。開煉機雖然大小不同，但其基本結(jié)構(gòu)都是大同小異的。
下面我們要了解幾種不同結(jié)構(gòu)的開煉機
1 老 式傳 動 開 煉 機???????????????????????????
2、新 型 傳 動
3、雙電機傳動式開煉機???????????????4、帶翻膠裝置開煉機
2—4?開煉機的工作原理
開煉機為什么能夠把高彈性的生膠轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂锌伤苄誀顟B(tài)的塑煉膠呢？如何把橡膠與各種配合劑均勻混合在一起？這是因為開煉機在煉膠過程中主要是依靠兩個相對回轉(zhuǎn)的輥筒對膠料產(chǎn)生擠壓、剪切作用，經(jīng)過多次捏煉，以及捏煉過程中伴隨的化學作用，將橡膠內(nèi)部的大分子鏈打斷，使膠料內(nèi)部的各種成分摻和均勻，而最后達到煉膠的目的。從輥筒間隙中排除的膠片，由于兩個輥筒表面速度和溫度的差異而包覆在一個輥筒上，重新返回兩輥間，這樣多次往復，完成煉膠作用。在塑煉時促使橡膠的分子鏈由長變短。彈性由大變??；在混煉時促使膠料各組分表面不斷更新，均勻混合。在間歇操作的開煉機上，加料后膠料反復通過輥距數(shù)次，最后切割下片。如圖2－2所示。在用作連續(xù)操作的開煉機上，膠料從輥筒的一端連續(xù)的加入，按煉膠工藝規(guī)定的時間反復通過輥筒數(shù)次，從輥筒的另一端連續(xù)切割所要求膠條。
圖2－2?間歇煉膠過程圖
三、強化煉膠效果，必須具備四個條件
經(jīng)過上面分析討論可知，要想完成煉膠操作及得到較好的煉膠效果，應(yīng)實現(xiàn)下面四點：
1、使膠料摩擦角大于接觸角（φ>α）以便把膠料帶入輥距；
2、使前后輥速（線速度）不想等，以便對輥隙中的膠料進行強烈的擠壓和剪切；
3、煉膠時，需要切割翻膠，以破壞膠料的封閉回流線，加強物料的分散效果；
4、煉膠過程中不斷調(diào)整輥距，以改變速度梯度，提高煉膠效果。
2－5?技術(shù)特征
一、規(guī)格表示
開煉機的規(guī)格用“輥筒工作部分直徑×輥筒工作部分長度”來表示，如Φ550×1500，單位是毫米。我國部頒標準規(guī)定的表示方法是在輥筒直徑數(shù)字之前冠以漢語拼音符合，以表示機臺的用途。由于國產(chǎn)密煉機以成系列，且絕大部分前后輥筒直徑相同，因此，國家標準規(guī)定了長徑比，一般只用輥筒直徑表示。如
XK－400：X表示橡膠，K表示開煉機，400表示輥筒直徑；SK－400：S表示塑料，K表示開煉機，400表示輥筒直徑；X（S）K－400：X（S）表示橡膠塑料通用，K表示開煉機，400表示輥筒直徑。
對于一些特殊用途的專用開煉機，還要增加一個符合，如
XKP－400：其中P表示破膠機；XKA－400：其中A表示熱煉機。
二、技術(shù)特征
機臺的技術(shù)特征是我們比較關(guān)心的，因為我們在進行廠房設(shè)計時，機臺的技術(shù)特征就顯得比較重要，技術(shù)特征主要表明機器的性能參數(shù)，有些可在產(chǎn)品總目錄及樣本上查到，較詳細的應(yīng)找說明書。
對開煉機來講，技術(shù)特征應(yīng)包括：輥速、速比、功率、煉膠容量、輥距調(diào)整范圍以及外形安裝尺寸和傳動方式等。國產(chǎn)煉膠機的規(guī)格與技術(shù)特征見下表。
煉膠機規(guī)格
（mm）
速比
前輥線速度?（m/min）
主電機功率?（kw）
一次加料
（kg）
用途
φ650×2100
φ550×1500
φ550×800
φ450×1200
φ400×1000
φ350×900
φ160×320
φ160×320
1～1.1
1.2～1.3
1.25～1.35
1.2～1.3
1.2～1.3
1.2～1.3
1.25～1.35
速比可調(diào)
32
28
26
24
19
17
10
可調(diào)
115
95
75
55
40
28
5.5
5.5
150
45～70
2000公斤/時
30～50
20～35
15～25
2
2
壓片
塑煉、混煉、熱煉
破膠
塑煉、混煉、熱煉
塑煉、混煉、熱煉
塑煉、混煉、熱煉
實驗用
實驗用
第三節(jié)?????主要技術(shù)參數(shù)
開煉機的主要技術(shù)參數(shù)確定是進行該設(shè)備設(shè)計的重要工作，有必要對開煉機的幾個重要參數(shù)進行認真地討論。
3－1??輥筒工作表面的直徑與長度
輥筒是開煉機的主要工作零件。它的工作表面直徑和長度是表示設(shè)備規(guī)格和生產(chǎn)能力的重要參數(shù)之一。
目前，開煉機的輥筒工作表面直徑和長度已由國家進行了標準化。
D???，L???,加工能力???，產(chǎn)量?Q??，
當D一定，L??，輥筒變形???，撓度??，安全性??。
對開煉機來講，主要用于膠料的粗加工，橫壓力變大，因此，在輥筒設(shè)計時，必須保證足夠的強度和剛度。
?3-2?輥筒的輥距
一、定義:兩輥筒表面的最小距離稱之為輥距。單位用mm,me表示。
一、輥筒回轉(zhuǎn)速度
1、定義：輥筒回轉(zhuǎn)速度，常以輥筒表面的線速度V（m/min）來表示，或以輥筒的轉(zhuǎn)速（1/rad)來表示。
二、速比f
1定義：開煉機輥筒的速比即是主動輥（后輥）與其被動（前輥）筒的線速度之比。一般用f表示，即
?
f=????????????????????
?式中：?f-兩輥筒的速比
v1、v2-分別表示后輥筒和前輥筒的線速度，單位m/min。
從實踐中知道，增加速度梯度，膠料所受的剪切作用加強，能夠強化煉膠，提高煉膠效果，對提高質(zhì)量是有利的，但速度梯度增加過大，由于剪切作用強，摩擦生熱快，膠料溫度T也隨之上升，這樣，膠料粘度下降，對提高煉膠質(zhì)量不利。所以速度梯度不能取很大，也不能取的過小，據(jù)一般資料介紹，對于膠料的塑煉、混煉一般取=7500/min左右為最佳。
實際操作可根據(jù)工藝要求，在不致產(chǎn)生焦燒的情況下，可短時間內(nèi)減小輥距。開煉機的速度梯度規(guī)定如下：
用途
計算速度梯度的輥距e
梯度值
塑煉、混煉、熱煉、壓片
3mm
1500~2200/min
?
試驗用小規(guī)格開煉機用
1500/min
?
生產(chǎn)用大規(guī)格開煉機用
2200/min
破碎、粉碎
1.5(破碎)、2（粉碎）
7500/min
3－7?傳動功率
傳動電機功率是開煉機傳動設(shè)計的一個主要依據(jù)。
機的功率。
五、電機的選擇：
1.要求：
（1）啟動力矩要大；
（2）轉(zhuǎn)速要恒定；
（3）可以正反轉(zhuǎn)；
（4）有耐超負荷的特性；
（5）封閉性能要好。
2、電機選擇：
根據(jù)上述要求，一般選用Y、YR三相異步電動機。
§?3－8生產(chǎn)能力
1、定義：單位時間內(nèi)開煉機的產(chǎn)量稱為開煉機的生產(chǎn)能力。以公斤/小時表示。
第四節(jié)?????傳動系統(tǒng)
一、傳動型式
開煉機的傳動系統(tǒng)的設(shè)計主要包括電動機、減速器、驅(qū)動齒輪和速比齒輪的選擇與布置。傳動系統(tǒng)設(shè)計直接影響開煉機的整體布置、結(jié)構(gòu)型式、占地面積、加工制造和使用維護。為此，設(shè)計時要給予充分的重視。
開煉機的傳動型式頗多，大體上按下述方法分類：
開煉機工作時負荷變動較大，又考慮到有時需要負載啟動。混煉與壓片時粉狀配合劑飛揚易引起電動機短路，故對開煉機用電動機的要求是：
1．啟動扭矩要大；
2．具有超負荷特性，要求Mmax/M額定為2～2.5倍以上；
3．能夠正反轉(zhuǎn)動；
4．轉(zhuǎn)速要恒定；
5．制動性能要好；
6．混煉、壓片機電動機應(yīng)采用封閉型。
近年來，國外開煉機有采用低速同步電動機直接驅(qū)動的。它的優(yōu)點是：功率因數(shù)高，不需配置減速器。它的缺點是：電動機成本高、體積大，操作與維護都不方便，故在國內(nèi)產(chǎn)品中尚未采用。
參 考 文 獻
[1] 機械工程師手冊 第二版［S］ 機械工業(yè)出版社 288~305
[2] 成大先主編，機械設(shè)計手冊 第四版 第四卷［M］ 化學工業(yè)出版社出版2004：53~150，192~206．
[3] 楊順根主編，橡膠機械安裝 維護 保養(yǎng)和檢修［M］ 1999.1，化學工業(yè)出版社
[4] 濮良貴，紀名剛主編，機械設(shè)計（第七版）［M］ 2002.1，高等教育出版社
[5] 張美麟，閻華，張莉彥編，機械基礎(chǔ)課程設(shè)計［M］ 2001.12，化學工業(yè)出版社
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