第三章開(kāi)煉機(jī)

1、Changsha University of Science & Technology第三章第三章 開(kāi)煉機(jī)開(kāi)煉機(jī)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 主要性能參數(shù)與工作原理主要性能參數(shù)與工作原理汽車與機(jī)械工程學(xué)院材料成型與控制工程系Changsha University of Science & TechnologyChangsha University of Science & Technology第一節(jié) 概述o 使用最早、結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、最基本的加工設(shè)備o 開(kāi)煉機(jī)主要用于橡膠、塑料和樹(shù)脂的塑煉、混煉、熱煉、壓片和對(duì)壓延機(jī)及擠出機(jī)熱煉供料等，

2、也可用于再生膠生產(chǎn)過(guò)程的破膠和精煉。o 表示方式：輥筒工作部分的直徑長(zhǎng)度，例如f550mm 1500mmChangsha University of Science & Technology第二節(jié) 基本結(jié)構(gòu)o 包括輥筒、輥筒軸承、機(jī)架和橫梁、機(jī)座等主要零部件及傳動(dòng)裝置、調(diào)距裝置、安全制動(dòng)裝置、輥溫調(diào)節(jié)裝置、潤(rùn)滑裝置等。o 整體結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)裝置（圖3-1，略）o 傳動(dòng)裝置包括：電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、大驅(qū)動(dòng)齒輪、小驅(qū)動(dòng)齒輪和速比齒輪等。o 目前主要有三種不同類型的開(kāi)煉機(jī)：標(biāo)準(zhǔn)式開(kāi)煉機(jī)，整體式開(kāi)煉機(jī)，雙電機(jī)傳動(dòng)開(kāi)煉機(jī)Changsha University of Science & Techn

3、ology主要零部件（一）輥筒 主要工作部件，要有足夠的強(qiáng)度與剛度，導(dǎo)熱性好，工作面耐磨，硬度高（肖氏硬度最低6570）。一般采用冷硬法鑄鐵制造。 根據(jù)不同要求，輥筒表面構(gòu)型也不一樣。例如用于塑煉、混煉、壓片和供膠的輥筒表面是光滑的。用于熱煉、破膠、洗膠的輥筒表面設(shè)有溝紋。等等。 Changsha University of Science & Technology輥溫調(diào)節(jié)裝置o 在輥筒內(nèi)腔設(shè)有加熱冷卻裝置，用通入蒸汽或冷卻水來(lái)調(diào)節(jié)輥溫。主要有開(kāi)式和閉式兩種。開(kāi)式開(kāi)式閉式閉式Changsha University of Science & Technology不同輥筒Chang

4、sha University of Science & Technology水冷水冷H型旋轉(zhuǎn)接頭型旋轉(zhuǎn)接頭冷卻輥冷卻輥Changsha University of Science & Technology壓延機(jī)輥o 壓延輥與開(kāi)煉機(jī)輥非常相似，但要求更加精密。其表面粗糙度要達(dá)到0.40.8mm。而輥溫控制更為嚴(yán)格。一般采用冷硬鑄鐵或鑄鋼。o 壓延輥有兩種結(jié)構(gòu)：中空輥筒、鉆孔輥筒。o 中空輥筒一般采用密閉式控溫結(jié)構(gòu)，采用水或者蒸汽通過(guò)輥腔內(nèi)小管進(jìn)行熱交換。這種輥筒的表面溫度分布不均勻，中間溫度要比兩端高78?？梢栽谳佂矁啥嗽O(shè)置高頻交流電磁板輔助加熱。Changsha Univers

5、ity of Science & Technology現(xiàn)代壓延機(jī)一般用鉆孔輥筒，它是在輥筒的表面冷硬層內(nèi)鉆有一系列相互平行的縱向孔，通過(guò)縱向孔進(jìn)行加熱或冷卻。Changsha University of Science & Technology鉆孔輥筒比中空輥筒具有下列優(yōu)點(diǎn)：鉆孔輥筒比中空輥筒具有下列優(yōu)點(diǎn)：1.轉(zhuǎn)熱面積約為中空輥筒的兩倍2.輥筒傳熱快，易于調(diào)溫，傳熱距離小，傳熱效率高3.鉆孔輥筒中央部位與兩端厚度一致，輥筒表面溫度均勻4.鉆孔輥筒在保證輥筒溫度要求條件下，輥筒斷面尺寸可增大（或縮?。?，且整個(gè)工作部分均勻一致，使輥筒的剛性大大提高。因而減輕輥筒彎曲，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

6、缺點(diǎn)：鉆孔輥筒的制缺點(diǎn)：鉆孔輥筒的制造技術(shù)較高，生產(chǎn)時(shí)造技術(shù)較高，生產(chǎn)時(shí)需要專用鉆孔設(shè)備。需要專用鉆孔設(shè)備。Changsha University of Science & Technology（二）輥筒軸承o 一般為滑動(dòng)軸承，大型開(kāi)煉機(jī)也有用滾動(dòng)軸承。o 滑動(dòng)軸承的軸承體用鑄鐵制造，而軸襯要求耐磨損，承載能力強(qiáng)使用壽命長(zhǎng)，制造和安裝方便，一般采用ZQSn812制造。Changsha University of Science & Technology（三）調(diào)距裝置o 調(diào)距范圍在調(diào)距范圍在0.115mm之間；輥距過(guò)大，速比齒之間；輥距過(guò)大，速比齒輪會(huì)因嚙合過(guò)小而斷齒輪會(huì)因嚙合過(guò)

7、小而斷齒。o 調(diào)距裝置的結(jié)構(gòu)形式分為手動(dòng)、電動(dòng)和液壓傳動(dòng)三種。目前多以前兩種為主。前兩種操作方便，但勞動(dòng)強(qiáng)度大；后者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不能自動(dòng)退回，操作可靠性差。o 手動(dòng)調(diào)距裝置如下圖3-6所示。Changsha University of Science & TechnologyChangsha University of Science & Technology（四）安全制動(dòng)裝置o 由于手工操作多，工作負(fù)荷大，操作不當(dāng)容易發(fā)生人身由于手工操作多，工作負(fù)荷大，操作不當(dāng)容易發(fā)生人身及機(jī)械事故，所以需要安全和制動(dòng)裝置。及機(jī)械事故，所以需要安全和制動(dòng)裝置。o安全裝置由輥筒軸承前端的安全墊

8、片起作用。當(dāng)負(fù)荷超過(guò)安全墊片剪切強(qiáng)度極限時(shí)，安全墊片即被剪斷，前輥筒即向調(diào)整螺桿方向移動(dòng)，使輥距增大而避免開(kāi)煉機(jī)破壞。o當(dāng)拉下安全拉桿時(shí)，帶動(dòng)行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作，并導(dǎo)致另外兩個(gè)動(dòng)作：切斷主電機(jī)電源和接通制動(dòng)器的電源。制動(dòng)裝置是使開(kāi)煉機(jī)克服電動(dòng)機(jī)的慣性轉(zhuǎn)動(dòng)而迅速制動(dòng)。一般采用電磁控制制動(dòng)。Changsha University of Science & Technology（五）翻積膠裝置使膠料翻轉(zhuǎn)，便于膠使膠料翻轉(zhuǎn)，便于膠料進(jìn)一步混煉均勻料進(jìn)一步混煉均勻擋膠器擋膠器Changsha University of Science & Technology第三節(jié) 主要性能參數(shù)與工作原理一、

9、輥速、速比和速度梯度21vvf f 為速比；v1，v2分別為后輥筒與前輥筒的線速度，m/min不同用途的開(kāi)煉機(jī)，速比要求不一樣：不同用途的開(kāi)煉機(jī)，速比要求不一樣：Changsha University of Science & Technologyo 由于前后輥速度不同，物料在輥距中產(chǎn)生速度梯度。o 速度梯度(min-1)=V1-V2e=V2e(f-1)Changsha University of Science & Technology二、接觸角與橫壓力o 積膠量：集聚在輥筒間的物料含量。積膠量通過(guò)接觸角來(lái)計(jì)算。o 接觸角：輥筒斷面中心線的水平線和物料在輥筒上接觸點(diǎn)O與輥筒斷

10、面圓心連線的交角，以a表示。輥筒受力輥筒受力Changsha University of Science & Technologyo 橫壓力：物料在輥距間對(duì)輥筒作用的徑向壓力稱為橫壓力。o 橫壓力的合力是作用于接近輥距最小處，與水平軸線的夾角為510。影響橫壓力的因素： 物料愈硬，橫壓力愈大；物料愈硬，橫壓力愈大； 物料溫度愈低，橫壓力愈大物料溫度愈低，橫壓力愈大 軸距減小，橫壓力增加軸距減小，橫壓力增加Changsha University of Science & Technology影響輥距橫壓力的因素影響輥距橫壓力的因素Changsha University of Sc

11、ience & Technology三、工作原理即：則，tantan,tantan,FFFTFFFTtt這里，這里，F(xiàn)是正壓力的反作用力，是正壓力的反作用力，m是物料與輥筒的摩擦力是物料與輥筒的摩擦力f是物料與輥筒的摩擦角，其中是物料與輥筒的摩擦角，其中a是接觸角。是接觸角。只有當(dāng)摩擦角大于接觸角時(shí)，只有當(dāng)摩擦角大于接觸角時(shí)，物料才能進(jìn)入輥距中物料才能進(jìn)入輥距中。物料。物料的可塑度大，溫度高，摩擦的可塑度大，溫度高，摩擦角就大。一般摩擦角為角就大。一般摩擦角為3850Changsha University of Science & Technology物料在輥距中的受力分布物料

12、在滾隙中得到強(qiáng)烈的物料在滾隙中得到強(qiáng)烈的擠壓擠壓和和剪切剪切。 擠壓作用是由于物料通過(guò)逐擠壓作用是由于物料通過(guò)逐漸縮小的輥筒間距而產(chǎn)生，隨漸縮小的輥筒間距而產(chǎn)生，隨著橫壓力的增大而擠壓力增大；著橫壓力的增大而擠壓力增大； 剪切作用是由于前、后輥筒剪切作用是由于前、后輥筒有速比而產(chǎn)生，速比較大，切有速比而產(chǎn)生，速比較大，切應(yīng)力越大。應(yīng)力越大。Changsha University of Science & Technology四、容量與生產(chǎn)能力o 容量是指開(kāi)煉機(jī)一次塑煉、混煉裝料量容量是指開(kāi)煉機(jī)一次塑煉、混煉裝料量。o 容量需要根據(jù)物料包裹前輥筒后，并在兩輥筒間有一定數(shù)量的堆積料來(lái)確定。

13、o 生產(chǎn)能力是單位時(shí)間內(nèi)開(kāi)煉機(jī)的作業(yè)產(chǎn)量，以生產(chǎn)能力是單位時(shí)間內(nèi)開(kāi)煉機(jī)的作業(yè)產(chǎn)量，以kg/h表示。表示。KDLq tqraQ60q，一次裝料容量，一次裝料容量，L；D，輥筒直徑，輥筒直徑，cm；L，輥筒工作部分長(zhǎng)度，輥筒工作部分長(zhǎng)度，cm；K，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取0.00650.0085，L/cm2Q，生產(chǎn)能力，生產(chǎn)能力，kg/h；r，物料的密度，物料的密度，kg/L；t，一次塑煉、混煉時(shí)間，一次塑煉、混煉時(shí)間，min；a，設(shè)備利用系數(shù)，一般，設(shè)備利用系數(shù)，一般0.850.9Changsha University of Science & Technology五、塑煉、混

14、煉過(guò)程中的功率變化規(guī)律功率與輥速、輥距關(guān)系功率與輥速、輥距關(guān)系功率測(cè)定記錄功率測(cè)定記錄Changsha University of Science & Technology密煉機(jī)o 另一種重要塑煉、混煉設(shè)備。o 密煉機(jī)的結(jié)構(gòu)：密煉室和轉(zhuǎn)子、加料與壓料裝置、卸料裝置、傳動(dòng)裝置、機(jī)座等部分組成。o 特點(diǎn)：剪切作用強(qiáng)烈，塑煉效率高；不與空氣接觸，不易氧化分解；同時(shí)也不易排除揮發(fā)份；機(jī)械化程度高，工作安全。Changsha University of Science & TechnologyChangsha University of Science & Technology

15、物料首先從加料口進(jìn)入物料首先從加料口進(jìn)入密煉室，隨之壓下上頂栓，密煉室，隨之壓下上頂栓，物料在一定壓力和進(jìn)入密煉物料在一定壓力和進(jìn)入密煉室，轉(zhuǎn)子，上下頂栓的蒸汽室，轉(zhuǎn)子，上下頂栓的蒸汽加熱下，受到剪切、捏合、加熱下，受到剪切、捏合、很快達(dá)到均勻混合、塑化，很快達(dá)到均勻混合、塑化，最后開(kāi)啟卸料門將混煉好的最后開(kāi)啟卸料門將混煉好的物料排出。物料排出。Changsha University of Science & Technology轉(zhuǎn)子與密煉室結(jié)構(gòu)Changsha University of Science & TechnologyChangsha University of S

16、cience & Technologyo 轉(zhuǎn)子要求耐磨、耐腐蝕，傳熱性好，一般采用45號(hào)鋼，在工作表面堆焊或者噴涂23mm厚的耐磨硬質(zhì)合金。o 橢圓形轉(zhuǎn)子按其螺旋突棱的數(shù)目，可分為雙突棱轉(zhuǎn)子和四突棱轉(zhuǎn)子Changsha University of Science & Technologytantan,tantantantancos即故PPPPTPPPPtrPr為圓周力為圓周力Pt為切向力為切向力T為摩擦力為摩擦力a為轉(zhuǎn)子突棱的螺旋角為轉(zhuǎn)子突棱的螺旋角j為物料與轉(zhuǎn)子金屬表面的摩擦角為物料與轉(zhuǎn)子金屬表面的摩擦角只有切向力大于摩擦力時(shí)，物料才能作軸向移動(dòng)只有切向力大于摩擦力時(shí)，物料才

17、能作軸向移動(dòng)由于由于j=3738，根據(jù)分析，根據(jù)分析，在轉(zhuǎn)子長(zhǎng)軸旋段，物料僅產(chǎn)生圓在轉(zhuǎn)子長(zhǎng)軸旋段，物料僅產(chǎn)生圓周運(yùn)動(dòng)，起著送料作用及滾壓揉搓作用周運(yùn)動(dòng)，起著送料作用及滾壓揉搓作用在轉(zhuǎn)子短螺旋段，物料產(chǎn)生軸向移動(dòng)，物料產(chǎn)生往返切割作用。在轉(zhuǎn)子短螺旋段，物料產(chǎn)生軸向移動(dòng)，物料產(chǎn)生往返切割作用。Changsha University of Science & Technology橢圓形轉(zhuǎn)子的工作原理密煉機(jī)工作時(shí)，物料在密煉室中主要受到幾個(gè)方面的作用：密煉機(jī)工作時(shí)，物料在密煉室中主要受到幾個(gè)方面的作用：轉(zhuǎn)子橢圓形外表面與密煉室壁之間的剪切、攪拌和擠壓作用轉(zhuǎn)子橢圓形外表面與密煉室壁之間的剪切、攪

18、拌和擠壓作用l 端面為橢圓形的轉(zhuǎn)子與密煉室壁之間的任意位置上都形成一端面為橢圓形的轉(zhuǎn)子與密煉室壁之間的任意位置上都形成一個(gè)連續(xù)變化的間隙，物料通過(guò)該間隙時(shí)便受到強(qiáng)烈的擠壓和個(gè)連續(xù)變化的間隙，物料通過(guò)該間隙時(shí)便受到強(qiáng)烈的擠壓和攪拌作用。攪拌作用。l 轉(zhuǎn)子表面上各點(diǎn)的線速度不同，轉(zhuǎn)子與密煉室壁之間的任意轉(zhuǎn)子表面上各點(diǎn)的線速度不同，轉(zhuǎn)子與密煉室壁之間的任意位置上都形成較大的速度梯度且呈連續(xù)變化，使物料受到強(qiáng)位置上都形成較大的速度梯度且呈連續(xù)變化，使物料受到強(qiáng)烈的剪切作用。烈的剪切作用。l 轉(zhuǎn)子突棱與密煉室壁所形成的咬角較小，便于物料通過(guò)。轉(zhuǎn)子突棱與密煉室壁所形成的咬角較小，便于物料通過(guò)。Changs

19、ha University of Science & Technology兩轉(zhuǎn)子之間的捏合、撕拉作用兩轉(zhuǎn)子之間的捏合、撕拉作用l兩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不同，轉(zhuǎn)子表面上各點(diǎn)與轉(zhuǎn)子軸線的距離不等，轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不同，轉(zhuǎn)子表面上各點(diǎn)與轉(zhuǎn)子軸線的距離不等，轉(zhuǎn)子表面的子表面的 線速度之比不斷變化，物料在兩轉(zhuǎn)子之間受到較好線速度之比不斷變化，物料在兩轉(zhuǎn)子之間受到較好的捏合、撕拉作用。的捏合、撕拉作用。轉(zhuǎn)子的軸向翻搗、捏煉作用轉(zhuǎn)子的軸向翻搗、捏煉作用l轉(zhuǎn)子表面有兩個(gè)方向相反、長(zhǎng)度不等的螺旋凸棱，一般長(zhǎng)凸棱轉(zhuǎn)子表面有兩個(gè)方向相反、長(zhǎng)度不等的螺旋凸棱，一般長(zhǎng)凸棱的螺旋角為的螺旋角為30度，短凸棱的為度，短凸棱的為45度，而物料與金屬轉(zhuǎn)子之間的度，而物料與金屬轉(zhuǎn)子之間的摩擦角大都小于摩擦角大都小于30 度，故物料在轉(zhuǎn)子凸棱的作用下沿轉(zhuǎn)子軸度，故物料在轉(zhuǎn)子凸棱的作用下沿轉(zhuǎn)子軸線向兩邊移動(dòng)線向兩邊移動(dòng)l兩個(gè)轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)螺旋凸棱和短螺旋凸棱是相對(duì)安裝的，短凸棱所兩個(gè)轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)螺旋凸棱和短