01《橡胶加工机械》教案-培训-第一章

橡胶加工机械教材《橡胶加工机械》李木松著青岛橡胶轮胎工程专修学院课程进度（共38课时）第一章：开炼机4个课时；第二章：密炼机4个课时；第三章：压延机8个课时；第四章：挤出机4个课时；第五章：裁断机2个课时；第六章：成型机8个课时；第七章：硫化机8个课时。概述在现代橡胶工业中完成橡胶制品的加工制造，离不开使用各种各样的设备。《橡胶加工机械》是讲述橡胶加工工艺过程中所使用的机器、设备的结构、性能及其运行的一门课程。通过本课程的学习，使学员掌握如何正确选择、使用、管理、维护橡胶加工设备，为从事橡胶工厂设备技术工作打下必要的技术理论基础。.本次课程只讲述普通轮胎生产制造过程中所使用的设备，说明橡胶机械在橡胶轮胎工业中应用情况。让我们先了解轮胎的结构及有关的加工过程。图1－1三种轮胎结构轮胎结构分类轮胎按结构可分为：•斜交胎；•子午线轮胎；•以及浇铸轮胎等类型。含骨架材料的轮胎均以胎面、胎侧、帘布层、缓冲层（带束层）及胎圈等组成。虽然轮胎结构的不同，除了其成型设备有很大的差异之外，而其他生产工艺过程几乎相似。普通轮胎生产流程钢丝圈生产制造↑↓配料→炼胶→压出→成型→硫化→成品↓↑帘布压延→裁断普通轮胎生产流程与设备的应用练胶工序准备工序（切胶机）塑炼（开密、挤）混炼（密、开）压片（开、挤、冷终炼（密、开）压片（开挤、冷）胶片停放内胎内胎热炼（开炼机）滤胶（滤胶挤出机压型（挤出机）定长裁断（切断机）接头（接头机）定型、硫化机胎面胎面热炼（开、销冷喂料挤出机）压型：胎面挤出机冷却：胎面生产线定长裁断（胎面裁断装置）胎面存放（存放车）胶帘布胶帘布热炼（开、销冷机帘布压延（压延机）帘布冷却冷却装置裁断（裁断机）帘布存放钢丝圈钢丝圈热炼（开炼机）覆胶（挤出机）成型（生产线）包布（包布机）胎圈存放成型、硫化成型硫化成型（成型机）定型（定型机）硫化（硫化机、罐成品检验人工机验产品入库学习重点充气轮胎的外胎工艺加工过程所采用的设备是橡胶工业中最典型、设备结构较为复杂的。因此，本次学习的重点是轮胎外胎制造过程所使用的设备。第一章开放式炼胶机•炼胶设备是橡胶工业生产中所通用的设备，在所有橡胶制品加工中都必须经过炼胶加工工序。•炼胶设备是橡胶机械中重要的设备。•开放式炼胶机简称开炼机，是橡胶制品生产中应用最广泛的一种设备，至今已有一百多年历史。随着科技的不断发展，开炼机的结构和性能有了很大改进，在技术上已达到一个新的水平。1．1用途与分类开炼机主要用于橡胶的热炼、压片、塑炼、混炼和破胶。也可用于再生胶的粉碎、捏炼和精炼。表1－1开炼机的分类开炼机名称辊面形状用途开炼机光滑胶料热炼供胶，生胶塑炼和胶料混炼。压片机光滑用于密炼机卸料压片热炼机光滑／沟纹胶料预热或粗炼破胶机光滑／沟纹生胶塑炼前的破胶粉碎机沟纹／沟纹废旧橡胶块的破碎再生胶捏炼机光滑再生胶粉的捏炼精炼机腰鼓形清除再生胶中的硬杂物1．2基本结构•开炼机主要由前、后辊筒轴承，机架，压盖，传动装置，速比齿轮，调距装置，润滑系统，辊温调节装置和紧急制动装置等组成。•开炼机的主要工作部件是前、后辊筒，前后两个辊筒由辊筒轴承支撑安装在左、右两个机架上；压盖由螺栓固定在机架顶部；压紧后辊轴承座，而与前辊轴承保留一定间隙，使其能够在机架上前后滑动，以便调节辊距；调距装置安装在机架的前侧；传动装置带动前、后辊筒以一定的速比相对回转，机架和传动装置安装在底座上；安全装置•在两辊筒的上方操作者最容易接触到的地方设有紧急停车装置的安全拉杆，以避免事故的发生；在前辊筒轴承的前端装有安全装置，以保护开炼机主要零件在机器超负荷或发生故障时不受损坏；辊温调节装置用以加热或冷却辊筒，以满足工艺要求。开炼机的结构特点⒈开式传动开炼机图1－2，调距装置为手动式，辊筒安全保护采用安全垫片。轴承润滑采用干油或稀油润滑。这种设备的特点是：大驱动齿轮具有储能作用，因此在炼胶过程不容易出现蹩车、使用可靠，成本低。缺点是开式齿轮传动噪音较大、不易维护、寿命短、机器占地面积大。（目前采用较多）1.2基本结构图1-2开放式传动炼胶机1前辊筒2后辊筒3机架4压盖梁5底座6手动调距装置7大驱动齿轮8减速箱9电机10紧急抱闸11安全拉杆12速比齿轮13回水漏斗14油箱另外在前滚筒装有安全片，保护过载机不受损辊筒⒉集中传动式开炼机这种开炼机的前、后辊筒由电机6通过大型封闭式齿轮减速机7和万向联轴5节驱动。滚筒轴承采用大型自动调芯滚柱轴承，电动调距。它的特点是结构紧凑，将速比齿轮和大驱动齿轮都纳入一个大型减速机内，与辊筒的连接采用万向联轴节，传动轴轴线与辊筒轴线的交角可达8°～10°。传动效率高，噪音小，润滑良好，寿命长，维护方便。见图1－3图1－3集中传动式开炼机1－辊筒；2－轴承；3－压盖；4－机架；5－万向联轴节；6－电机；7－减速机。集中传动式开炼机集中传动式开炼机集中传动式开炼机带倒胶装置⒊双电机传动式开炼机双电机传动开炼机的特点是：辊筒1由两台电机9通过封闭式减速机6中的两组减速系统分别减速后，由万向联轴节7带动。这种设备开炼机也装备了电动调距装置和液压辊筒安全装置8。辊筒轴承为自动调芯滚子轴承或滑动轴承。由于采用双电机驱动，减速机中取消了速比齿轮和大驱动齿轮，同时两个辊筒的速比可以由电机的转速进行控制，速比调整范围较大。采用这种减速系统使机器结构紧凑，传动效率高，维护方便，可适应各种工艺加工的要求。缺点是制造成本较高。图1-4图1－4双电机传动开炼机1－辊筒；2－轴承；3－机架；4－压盖；5－电动调距装置；6－减速机；7－万向联轴节；8－液压安全装置；9－电机。4.整体式传动开炼机整体式开炼机的结构特点是，电动机安装在辊筒下方，减速器的传动齿轮安装在右机架内部，整个机器安装在整体的铸铁底座上。其传动方式与传统结构开炼机相比只是传动系统各部件安装位置的变化。整体式开炼机的特点是结构紧凑，占地面积小，质量小，安装方便，外形美观。缺点是维护、检修不便，驱动齿轮和速比齿轮仍为开式齿轮传动，寿命短。图1-5整体式传动开炼机图1－5整体式开炼机1－辊温调节装置；2－调距装置；3－液压调距装置压力表；4－辊筒；5－挡胶板；6－安全拉杆；7－辊筒轴承；8－压盖；9－机架；10－底座；11－电机；12－传动装置。5.角传动开炼机角传动开炼机实质是采用伞齿轮传动与电机连接，与圆柱齿轮传动不同是，电机轴线垂直于辊筒轴线，由此命名为角传动。其特点是纵向尺寸缩小，占地面积少，结构紧凑。但是圆锥齿轮传动噪音较大，在大功率传动中，这种噪音更为明显，另外圆锥齿轮使用寿命低。图1-6图1-6小结•开炼机的传动方式很多，除了上述的几种主要传动方式之外，还有行星齿轮传动、圆弧齿轮传动等方式，而各种传动方式都有各自的特点，它们基本上可以归纳为表1－2所示的几种类型。表1－2开炼机传动方式及其特点(P6)。1.3.主要零部件1．辊筒辊筒是开炼机的主要工作零件。它必须具有足够的强度、硬度和导热性能。其材料一般采用冷硬铸铁。这种材料表层坚硬、耐磨、耐腐蚀、内部韧性好、强度大、易导热、制造容易、造价低。冷硬铸铁辊筒分为普通冷硬铸铁和合金冷硬铸铁。辊筒工作表面形状及辊筒各部尺寸（1）辊筒工作表面形状。开炼机的用途不同，辊筒的工作表面也不同。用于塑炼、混炼、热炼、压片的辊筒一般为光滑面；用于破胶、洗胶、精炼均有特殊的构型。请见下表1－3所示。表1－3辊筒工作表面形状及其特点P7。（2）辊筒结构与尺寸辊筒结构有两种：中空辊筒和钻孔辊筒。如图所示钻孔滚筒。2．辊筒调温装置辊筒的调温装置有两种，一种是开放式调温装置，另一种是封闭式调温装置。前一种多用于炼胶机，后者多用于炼塑机上。A:开放式调温装置的特点是：结构简单，冷却效果好，水温可随时用手感知，水管堵塞便于发现和清理，其缺点是耗水量大。B:封闭式调温装置特点是蒸汽的冷凝水或冷却水排出采用封闭式结构，防止蒸汽溢出，耗水量少，但冷却效果差。影响开炼机冷却效果的因素⑴.要严格控制冷却水的初温。一般要求在10℃左右，最好不要超过14℃，若使用15℃以上的冷却水，不但会大大增加用水量，甚至会影响炼胶质量，以致破坏炼胶作用。⑵.辊筒内腔表面在加工时，要用专门的工具，不允许有铸造的残渣，否则将增加其热阻，同时，辊筒内腔进水管要装喷头，以便提高冷却的给热系数。⑶.要严格控制冷却水的质量，冷却水中不应含有盐类物质，此类物质沉淀后，就会形成水垢，增加热阻，降低传热系数。影响开炼机冷却效果的因素（4）.辊筒在使用时，要经常地清洗，辊筒内腔可放入钢块，辊筒转动时钢块冲击内腔壁，以便清除内部的沉淀物，提高传热性能。⑸.采用钻孔辊筒可以提高传热面积，同时使冷却水的流速增大，从而提高传热系数，因此提高传热性能。⑹.在设计时减少辊筒的壁厚，降低辊筒的热阻，增大辊筒传热面积，也有利于提高传热性能，但必须在保证辊筒强度的前提才允许这样做。3.辊筒轴承•开炼机辊筒轴承承受负荷大，速度低，温度高，这就要求轴承耐磨、承载能力强、使用寿命长、制造安装方便。辊筒轴承主要采用滑动轴承和滚动轴承。⑴滑动轴承滑动轴承是开炼机辊筒使用最多的一种轴承，这种轴承结构简单，制造方便，成本低。一般滑动轴承采用铅青铜或尼龙作轴衬材料，用润滑油或润滑脂润滑，采用尼龙轴瓦的滑动轴承导热性能差，热膨胀大，因此应在轴承座内设置冷却结构。滑动轴承的结构如图1－7所示。图1－7滑动轴承结构1－轴承体；2－轴瓦。⑵滚动轴承滚动轴承具有使用寿命长、摩擦损失小、节能、安装方便、维护容易、润滑油消耗量少，但造价高，一般开炼机因为负荷较大，使用较少。开炼机安装滚动轴承的结构如图1－8所示。图1－8滚动轴承安装结构1－轴承座；2－双列向心球面滚子轴承；3－定距套。4.安全装置为了保护人身和设备的安全，开炼机一般都设置了安全装置。（1）.人身安全装置主要用于防止操作人员因操作失误引起工伤事故而设置的。.•开炼机的结构虽然比较简单，但是由于操作人员在转动的辊筒旁工作，使用时存在很多不安全因素，相当于其他橡胶加工设备来说，开炼机比较容易发生人身安全事故或出现机械故障，因此，应在传动系统中设立紧急制动装置。紧急制动装置的作用时：当出现操作危险时，只要触动安全拉杆或紧急制动按钮，设备便会立刻停止运转。国家标准规定，此时设备因惯性自转不得大于1/4圈。确保不被辊筒的辊距夹伤。确保操作人员人身安全。紧急制动装置一般有机械制动装置和电气制动装置两种•机械制动装置是以电磁抱闸的方式对运行部件实施机械制动，又称电磁抱闸。通常它们有两种制动方式：通电制动方式和断电制动方式。它们的工作机理是：开炼机在操作时，若发生意外险情，操作人员只要触动控制部件（拉杆、按钮或脚踏开关），即可实现切断主电机电源，或接通电磁线圈的电源；或切断电磁线圈的电源，电磁线圈的通电（或断电），就会使电磁铁移动，电磁铁的移动便带动各个杆件产生动作，完成紧急制动。通电机械制动装置•通电机械制动装置安装在电机与减速机联轴节上，其结构如图1－9所示。两制动闸瓦块1固定在两支臂4上，支臂经拉杆5、杠杆6、立杆7与电磁铁3下方的连杆2相连接。一般情况下，电磁铁3的线圈内不通电无电流通过，两制动闸瓦块自然松驰不制动；如果启动按钮和安全拉杆，线圈马上通电，电磁铁就会被吸入线圈内，电磁铁被吸入时即拉动连杆2，使拉杆绕支点逆时针偏转，经各个杆件的共同作用，两制动闸瓦块1向内收缩，即紧紧地抱紧联轴节，实现制动。图1－9通电机械制动装置的结构1－制动闸瓦；2－连杆；3－电磁铁；4－支臂；5－拉杆；6－杠杆；7－立杆。断电机械制动装置•断电机械制动装置的结构如图1－10所示。与上述通电制动装置不同的是，这种装置的电磁铁3的线圈在接通电源时连杆2被提起，两闸瓦松脱；若电磁线圈断电，连杆2受重锤的作用被拉下，经各个杆件的作用，两闸瓦会紧紧抱住联轴节，实现紧急制动。比较通电制动装置，断电机械制动装置电磁线圈长时间通电、线圈发热严重，易损坏、使用寿命低。图1－10断电机械制动装置的结构1－制动闸瓦；2－连杆；3－电磁铁；4－重锤。电气制动装置•电气制动装置，这种装置的工作机理是，当启动紧急按钮（或拉杆）时，