机械工程及自动化毕业设计论文(橡胶开炼机翻胶装置设计)

北京化工大学毕业设计（论文）1前言已有100多年历史的开炼机，目前仍然是国内外橡胶企业使用的主要炼胶设备之一，虽然其主机结构无多少变化，但其附属结构却在日新月异地不断改变更新，例如翻胶装置的使用和不断改进，使开炼机逐渐向自动化程方向发展，这些变化，使其在技术水平和性能方面均得到了改进和提高。这样，开炼机不但没有被密炼机所取代或淘汰，相反还在不断发展。开炼机不但在一般橡胶企业里大有市场，就是在轮胎生产中也还占有相当的份额。由于轮胎制造的需要，目前开炼机的规格已经达到了710×2200(2540)，前辊线速度达40m/min，主电机驱动功率增至280kW，且有单电机驱动、双单机驱动和直流电机无级调速驱动等多种驱动方式，另有单机和双机联动两种结构形式。辊筒表面形状有光面和沟槽面两种类型。沟槽面辊筒的沟槽断面形状、大小、分布形式和与轴线的角度有多种多样，可根据工艺需要而定。对于辊面温度控制要求较高者，多数采用钻孔结构。辊筒的支承用滚动轴承取代铜瓦滑动轴承和尼龙瓦滑动轴承。利用滚动轴承作为辊筒支承，具有高效、节能的优点。辊筒调距由手动、电动发展到液压调距。液压调距的控制系统由压力传感器、位移传感器、PLC和触摸屏等组成，可用它作精确调距，设定值与实际值的误差在0.2mm以内。同时翻胶装置也有了很大的改进，逐步实现了翻胶的半自动化程度。本次毕业设计主要通过对现有装备、装置――翻胶装置进行技术挖潜改造，以达到扩大生产能力，提高工艺效果的目的。改进设计后的翻胶装置结构简单，使用维护方便，而且造价低廉。但由于本人能力及时间的限制，论文不可避免存在诸多不完善之处，诚请各位老师、专家、学者批评指正。北京化工大学毕业设计（论文）2第1章文献综述我所做的课题为橡胶开炼机的翻胶装置设计，虽然翻胶装置是开炼机上的附属装置，但是现在却成为开炼机的一个重要组成部分，并且起着举足轻重的地位。在文献查阅过程中，我查找了许多于翻胶装置相关的参考文献，同时更查阅了许多橡胶机械行业相关的一些中外文文献资料，以更好地完成本次对橡胶开炼机翻胶装置的设计。首先，开炼机是橡胶工业中使用历史最悠久的加工设备之一。他随着橡胶工业的诞生而产生，随着橡胶工业的发展而发展。成为橡胶工业中加工橡胶、塑料的常用设备之一，也是基本设备之一。翻胶装置是大中型开炼机上的一个重要组成部分，在过去的大型橡胶开炼机中占据着举足轻重的地位。因为开炼机上安装翻胶装置后，在一定程度上改变了胶料原来的传递方向，从而避免了胶料分子结构的过渡线性化，使各种配合剂分散趋于均匀一致。同时开炼机上安装翻胶装置，不但可以降低操作强度外，还可增大开炼机的装料容量、减少废料、提高胶料工艺质量、减少能耗。据有关资料报导显示，XK-560开炼机装设翻胶装置后，每年可产生经济效益约8万元，由此可见，橡胶开炼机的翻胶装置在整个生产过程中的重要性。其次，橡胶机同塑料机械有许多共同之处，密炼机、开炼机、压延机、挤出机等大同小异，已成孪生兄弟。而橡塑机械作为产业机械的一员，专业性非常强，基本上为橡胶和塑料工业专用。特别是对橡胶机械来说，同橡胶生产工艺的关系极为紧密，如成型机，硫化机等几乎全是根据橡胶产品的工艺要求而开发的。这就要求橡胶机械厂能够进行自主开发，使其适合橡胶产品的工艺要求．在塑料加工中占据半壁江山的注压成型机，近年来在橡胶工业也得到极为迅速的发展。注压成型机可以把橡胶的材料挤出，半成品成型和硫化三道工序连为一体，合而为一，因而使工业橡胶制品的工艺流程大大缩短，生产效率成倍提高，产品性能和质量也进一步得到保证。现在，许多工业橡胶制品厂都已开始大量使用注压成型机，今后将进一步实现普及化。挤出技术不仅可以代替传统的压出，而且还可以取代压延，使设备小型化，从模制品的各种橡胶件到非模制品的胶板、胶条、胶辊，乃至胶管、胶带，甚至实心胎、胶鞋等都可用注压成型机生产。挤出注压机还可取代热炼机，压片机，向压延机供料和给密炼机下片。对于热塑性弹性体类橡胶更可以螺杆混炼机的形式实现连续混炼，从而使橡胶制品生产的流程设计在一条生产线内，预计在未来不长的时间内，即将成为橡机的一大主流产品。在这一变化中，橡机产品对橡胶生产工北京化工大学毕业设计（论文）3艺的依赖性和从动性，决定了橡机厂不仅是设备的设计制造者，更是设备安装使用，乃至维护保养的技术主导和指导者。正如文献CFDmethodsforthereductionofreactivegasemissionfromapaperlaminatingmachine中所述的世界第二大饮料箱制造厂商SIGCombiblo公司，为了提高经济效益，自主对其所使用的压延机进行再次开发，已达到实行经济效益更优化的目的[1]。再次，随着信息产业、光机电一体化等高新技术的发展并在橡机行业得到成功应用，近年来橡机的面貌发生了很大变化，不断推出各种技术含量高的橡胶机新产品。如温控、时控、能控三位一体的智能型密炼机，无泄漏、低噪音、节能耗的环保型密炼机。再如收缩变形小，尺寸精度高，挤出速度快的精密型挤出机，裁剪、粘贴成型与硫化结合一体的多工位功能型注压成型机。另外，还有连续硫化生产线，节能群控自动硫化机等等。这些设备的推广使用，将使橡胶工业由传统劳动密集型进入现代技术密集型时代。小型化，精密化，高效化和节能化将是橡机发展的共同方向。而在这一共同方向的驱使下，这就要求橡塑机的自身性能和其加工工艺非常高，便促使机械设计和交工工艺不断推陈出新，以适应新型材料、精密制品的要求。如文献所说，适当的工艺条件和生产操作措施，可以有效地改变物料和制品的性能。例如在有硫醇填加剂和高活性炭黑存在条件下，活性炭黑粒子进入了橡胶相三维网络结构中，在硫化胶中形成了含有这类交联键的完整的橡胶填充剂硫化网络，在试验硫化胶中会形成上述那种高强度的耐高温化学品作用的交联键，从而保证试验硫化胶具有高水平的物理机械性能，抗撕裂、耐磨耗、动态疲劳、耐寒、耐热、耐高低温介质作用等性能优异，工艺性能好，抗焦烧性能也很突出[2]。最后，橡胶机械技术水平的提高和进步是一个渐进积累的过程，开炼机目前依然是最经典的一种炼胶设备，虽然其主机结构无多少变化，而各国对开炼机的改进和提高一直没有停止过，但其附属结构却在日新月异地不断改变更新，例如翻胶装置的使用和不断改进，使开炼机逐渐向自动化程方向发展，这些变化，使其在技术水平和性能方面均得到了改进和提高。北京化工大学毕业设计（论文）4第2章我国橡胶机械行业的现状1.行业主要生产厂家及从业人员情况行业主要生产厂家及从业人员情况从20世纪80年代开始，我国橡胶机械行业得到了快速的发展，从事橡胶机械产品生产的企业数量，从公有制为主的30多家到2000年时的各种经济成分的企业已达到250家，从业人员约为3万人，其中技术人员约为3000人。近年来，在发展子午线轮胎的浪潮中，橡胶机械行业迎来新一轮的发展高峰，根据最新统计，全国橡胶机械企业已达到400家，主要骨干企业30家。全国主要橡机企业及其经济体制类型见表2.1。2.行业主要橡胶机械产品、产量与技术水平行业主要橡胶机械产品、产量与技术水平改革开放以前，我国橡胶机械行业处于落后局面。虽然能生产出从开炼机、密炼机、挤出机、压延机、成型机到轮胎定型硫化机等门类较齐全的橡胶机械，但主机的精度、性能和配套的检测技术、热工元件技术、液压气动技术，电器元件技术以及计算机技术都相当落后，严重地制约了国内橡胶机械的发展。改革开放后，国内的橡胶企业先后从日本、美国、德国、英国、意大利和荷兰等国引进了具有先进水平的各种橡胶机械，国内橡胶机械行业在原有的工业基础水平上，通过关键设备和联动生产线的消化吸收，并根据国内橡胶企业的生产实际情况和生产条件进行改造、创新，使国内橡胶机械的技术水平有了相当大的提高。加上近年，尤其是入世以来，国外名牌配套企业以势不可挡之势涌入国内，使国内长期处于落后状态的电气配套、热工管路配套、液压气动配套、检测仪表配套、计算机软件以及控制配套技术等得以迅速提升，国内橡胶机械的总体水平与国外技术之间的差距迅速缩小。目前国内已能生产出较高水平的炼胶机、平板硫化机、挤出机、压延机以及橡胶注射机，同时也能生产出高度机械化、联动化和自动化的上辅机—密炼机—下辅机联动生产线、复合胎面联动生产线、钢丝帘布联动生产线、钢丝帘布裁断拼接联动生产线、一次法全钢轮胎成型机、半钢轮胎成型机、高精度的曲柄连杆轮胎定型硫化机以及液压轮胎定型硫化机等。也能生产出较高水平的橡胶制品设备，如力车胎设备、翻胎设备、再生胶设备、胶管设备、胶带设备和某些连续硫化联动生产线等[4]。我国橡胶机械主要产品、产量及企业分布情况见表2.2。北京化工大学毕业设计（论文）5表2.1全国主要橡胶机械企业、企业类型及主要产品[3]企业名称企业性质主要橡机产品国有民营外资桂林橡胶机械厂○fgIj益阳橡塑机械集团有限公司○abfj北京橡研院机电技术开发有限公司○ch桂林橡胶工业新技术开发实业公司○cf大连橡塑股份有限公司○ebdef北京航空制造工程研究院○i无锡双象集团橡塑有限公司○abde广东湛江机械制造公司○fj青岛双星橡胶机械股份有限公司○aegij青岛环球集团橡胶机械股份有限公司○ghij青岛东亚橡机集团有限公司○aj天津赛象科技股份有限公司○gik青岛高校软控股份有限公司○cei上海精元机械有限公司○fghi四川亚西橡塑机械有限公司○ab无锡第一橡塑机械有限公司○ab大连诚信橡塑机械有限公司○ab北京化工大学毕业设计（论文）6北京敬业机械设备有限公司○h上海思南橡塑机械有限公司○abdj绍兴精诚橡塑机械有限公司○bdgj福建建阳龙翔机械电器有限公司○h桂林银河橡塑机械有限公司○cfg蚌埠化工机械制造有限公司○c注:a炼胶机;b密炼机及下片机;c密炼机上下辅机系统;D压延机;e压延联动装置;f挤出机;g挤出联动线;h半钢轮胎成型机;i全钢轮胎成型机;j轮胎硫化机;k平板硫化机;l注射成型硫化机;m硫化罐;n其他。表2.2全国橡胶机械主要产品、产量及企业分布情况[3]设备类型年产量生产企业分布地区或重要企业通用设备:开炼机300070大连、上海、无锡、青岛翻转密炼机50018大连、四川乐山、青岛、无锡挤出机77040青岛、桂林、内蒙、上海平板硫化机700090浙江湖州、上海、青岛、绍兴轮胎设备:大型密炼机1305益阳、大连橡塑、青岛环球大型压延机2大连橡塑、无锡双象半钢轮胎成型机12010北京敬业、北橡机电、建阳龙翔全钢轮胎成型机1506天津赛象、北京航空工程、青岛软控轮胎定型硫化机9508桂林橡机、福建华橡、湖南益神3.橡胶机械行业的产值与效益随着近年来轮胎行业的迅猛发展，橡胶机械行业也随之迅猛发展，其产值在经过2000年前后的徘徊以后，2001～2004年连年快速发展，分别为23亿元、28亿元、42亿元、57亿元，增长速度平均为35%。橡胶机械行业2001～2004年实现利税分别约为1.5亿元、1.7亿元、2.3亿元、4.0亿元。按各年度总产值折算成利税率分别为13%、10%、7%、9.5%。从以上数据可以看出，橡胶机械行业的效益最高时，其利税率也只有13%，北京化工大学毕业设计（论文）7而其最低仅为7%，这样除了税收外，企业所得的利润就很低了。4.我国橡胶机械在国际橡胶机械市场的地位(1)我国橡胶机械的出口国内橡胶机械出口贸易逐年增加，2000～2004年分别为1.9亿元、2.1亿元、4亿元、4.8亿元，其增长率分别为10%、90%、20%，增长速度是比较快的，为国内橡胶机械的发展提供了良好的前景。从国内橡胶机械的出口率来看，一般只占总产值的7%～9%，出口率很低，一方面说明我国的橡机产品质量和技术含量与国际橡胶机械有较大差距，应迎头赶上；另一方面说明我国橡胶机械仍有进一步开发国际市场的巨大潜力，要抓好抓紧这一机会。(2)国内橡胶机械的进口从20世纪80年代后期开始，我国橡胶机械进口量不断增大，在2000年以前这段时间，我国进口橡机贸易额达到6亿美元以上，在2000～2002年3年期间进口金额达到了2亿美元以上;2003年当年进口