第5课-密炼机主要零部件

3.3传动系统与机台布置3.3.1传动系统传动系统是密炼机的重要组成部分之一，它用来传递动力，使转子克服工作阻力而转动，从而完成炼胶作业。密炼机在炼胶过程中消耗大量的功率，但转速并不高，一般在20~60r/min范围内，而电动机的转速却高达750~1500r/min，因此密炼机的传动装置具有传递功率大和传动比大两个特点。电机特性一般密炼机的转子的转速是不同的，且多数密炼机转子的速比是固定不变的，因此传动系统需要安装速比齿轮。密炼机的工作环境比较恶劣，工作过程中又有高峰负荷，因此对电动机的要求较高。（1）瞬时过载系数要大于2.48，有耐超负荷特性；（2）起动转矩大；（3）可以正、反转；（4）用封闭式电动机。因此多选用三相异步交流笼型电动机。对于单速双速密炼机分别采用单双速电动机，对于变速密炼机则采用直流电动机来驱动。（现在的同步转子不在需要速比齿轮，而是双输出）。密炼机的传动型式密炼机传动型式的分类：单台传动多台传动单速双速变速（2）按密炼机的转子转速（1）按电机同时驱动密炼机台数已淘汰（4）按减速机构形式（重点讨论见下页）左传动右传动（3）按电机和密炼机相对位置中间传动带大驱动齿轮的传动无大驱动齿轮的单独传动采用双输出轴减速机一般减速机行星减速机单电机F、GK双电机带大驱动齿轮的传动如图所示，电动机1通过弹性联轴节带动减速器2，然后通过齿轮联轴节带动小驱动齿轮3和大驱动齿轮4使后转子8转动，再由装在后转子上的速比齿轮6使前转子7转动。这种传动系统结构比较零散，安装复杂，机器总长度较长。较少采用。不带大驱动齿轮的传动带行星减速机带一般减速机如图所示，这种传动与第一种传动不同之处是没有一对大小驱动齿轮，结构紧凑，零件较少，但减速器会增大。1-滚动轴承；2、3-转子；4、5-速比齿轮；6-齿形联轴器；7-行星减速器；8-弹性联轴节；9-电动机双出轴减速机传动将所有传动齿轮速比齿轮集中在减速箱内，并集中润滑。改善了齿轮使用条件，并减轻了转子轴承的负荷，但减速箱比较大而且复杂。目前大多数密炼机采用这种减速器。3.3.2密炼机的布置密炼机属于重型设备，根据生产工艺及操作的需要，应配有若干辅助设备，如混炼前物料的自动称量（输送、投料）与混炼胶压片、冷却等设施。在厂房内合理合理地配置这些机械设备，对形成合理的生产组织、节省空间容量和保护建筑物及使机台自身免受振动损坏等具有重要意义。密炼机在厂房内的布置形式，就其基础安装方法分为以下几种。（1）密炼机安装于第一层厂房矮基础上。在专用平台3上进行投料，混炼后的胶料由倾斜式运输带4及翻动料槽7传输于压片机5上。这种形式基础设施要求低、机器安装检修方便、厂房高度低，但整体设施占地面积大。（2）密炼机设于第一层楼房的高基础上，并在二层楼上装设料斗，密炼机与压片机之间以水平运输带3相连。这种布置将加料与排料隔离开来，可以减少第一层楼的灰尘，便于实现投料的机械化和自动化操作。密炼机和压片机之间的距离可适当减少，但高基础设施施工复杂并易产生振动。（3）密炼机安装于第一层楼房的钢筋混凝土平台上（图2-48），在第二层楼上设加料斗，压片机或挤出机设于密炼机正下方，密炼室卸出的胶料沿卸料槽直接落于压片机上。这种形式占地面积小，为众多厂家采用。图2-49为密炼机被高架后，其投料实现机械化与自动化操作以及胶料排卸后的布置情况。（4）密炼机直接安装于第二层楼地面上（图2-50），不必搭建基础高台，减少占地面积，但厂房高度增加。3.4主要零部件密炼机的主要零部件为转子、密炼室、加料及压料装置、卸料装置、密封装置等。3.4.1转子（Rotor）（1）转子的作用转子（rotor）是密炼机的主要工作部件，称之为密炼机的“心脏”。转子的结构形式、强度等技术性能直接影响着工作性能、生产效率和炼胶质量。与混炼室一起完成对胶料的混合剪切和捏炼作用。（2）转子的性能要求与材料选择在炼胶过程中，转子直接与胶料接触，承受着胶料的摩擦、挤压、腐蚀、高温作用及巨大的扭矩，这些作用比开炼机中强烈得多。故要求转子：①具有足够的强度和刚度，以确保转子工作的安全可靠。②表面硬度大，耐磨性及耐腐蚀性好，以延长使用寿命。③良好的导热性能，以利于混炼温度的控制。转子的材料密炼机的转子多以铸钢（ZG310~570）制成，而后在突棱顶堆焊一层5~8mm的耐磨硬质合金（硬度HRC55-62），其余工作表面堆焊或喷涂一层2-3mm的耐磨硬质合金或者焊后整体镀铬，铬层0.1mm。此外某些高性能的密炼机转子还有以优质合金钢材料或不锈钢材料制造的，价格昂贵，使用有限。严重裂纹的转子堆焊轻微裂纹的转子堆焊（3）转子类型与结构按转子断面形状可分为椭圆型圆筒型三角型椭圆型转子按螺旋棱数目不同二棱三棱四棱六棱转子的结构形状与密炼机的生产效率及混炼质量密切相关。（ellipticaltyperotor）（cylindricaltyperotor）（triangulartyperotor）椭圆形转子是当今密炼机最为广泛使用的一种转子，其突出的高剪切性能有力地促进了物料的分散混合与分布混合，并且吃料快，排料净，生产效率高。椭圆形转子按螺旋突棱的数目可分为两棱转子、四棱转子和六棱转子。突棱越多，转子的机械捏炼作用越强，混炼速度越快，混炼效率越高，但结构越复杂。实践证明，四棱转子密炼机比二棱转子密炼机缩短混炼周期25%~30%，生产能力提高25%，能耗降低15%~20%。二棱转子图F四棱转子图三棱同步转子图六棱VCMT转子图转子的结构尺寸二棱转子。两个突棱，由转子工作部分的两端成螺旋形向中心前进。一左旋，一右旋，互不相干；一长一短，互不相连。转子各部分的尺寸是根据工作部分的回转直径来确定的。转子工作部分的长度L=(1.45~1.70)D短螺旋棱轴向长度L1=（0.38~0.43）L长螺旋棱轴向长度L2=（0.70~0.72）L长螺旋段的螺旋突棱与轴线的夹角α=30°，短螺旋段的螺旋突棱与轴线的夹角α=45°。转子的内部铸成空腔，以便通入冷却水或蒸汽进行冷却或加热。转子的主要外形尺寸（4）转子的冷却方式在炼胶过程中，在转子与密炼室内壁间的高剪切区因胶料剧烈变形产生大量的热量，如不及时对捏炼区及时冷却导热并控温将无法确保混炼过程的正常进行。所以密炼机的转子及混炼室等部件的冷却性能直接影响到排胶温度和炼胶质量。对于高压快速密炼机来说更是如此。转子的冷却方式常见的有两种，因结构不同，冷却效果也不同。①喷淋式冷却适用于两棱低转速转子的冷却。②强制循环冷却适用与高压快速密炼机转子的冷却。3.4.2密炼室前密炼室壁后密炼室壁侧壁(1)密炼室的作用密炼室（mixingchamber）是密炼机的另一个主要工作部件。它与转子一起共同完成对胶料的捏炼作用。它与上顶栓、卸料门（就是下顶栓）组成密闭的炼胶空间。（2）密炼室的性能要求及材料选择密炼室在炼胶过程中承受物料强烈的摩擦、挤压与高温等作用，工作情况复杂，物料对密炼室壁面的磨损十分严重。内壁磨损后，转子突棱与密炼室内壁间隙加大，直接影响混炼效果并延长混炼时间，严重者则损坏密炼室壁，使机器无法使用。因此密炼室必须具有较大的力学强度与刚度、表面硬度大、耐磨性、耐腐蚀性、导热性好，便于安装与维修。密炼室材料一般密炼室正面壁材料要求不低于Q235钢（Q235:国内标准,Q代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，,Q235意思是屈服点（σs）为235MPa的碳素结构钢。）为保证其表面耐磨性，可在密炼室内壁堆焊2~4mm厚的耐磨合金，硬度不低于HRC40，或用镶装不锈钢衬套、表面喷涂、表面镀铬等方法提高其耐磨性耐腐蚀性。侧面壁为铸铁件（3）密炼室的结构上下组合式密炼室前后组合式密炼室开闭式密炼室倾斜式密炼室翻转式密炼室密炼室的结构①上下组合式（对开式）由上、下混炼室及上、下机壳组成。分界面在转子轴线位置上，上下混炼室为焊接件，带有通冷却水的夹套，为提高内壁的强度和增大冷却水回流路线，在夹套中焊有加强筋。此种结构对制造、安装和检修都比较方便。上下组合式②前后组合式由前后两正面壁14、17，左右两侧面壁组成。1，6-侧面壁；2-左托架3-热电偶；4-加油管；5-右托架；7、8-壳盖；9-密封压板；10-上盖；11-正面盖；12-加强筋；13-管子14、17-正面壁；15、16-轴套前后组合式③开闭式（亮翅式）由前后两可开闭的正面壁及两侧壁组成。这种结构的前后混炼室壁可以打开，便于更换物料品种时进行清理和检查。因此，结构比较复杂。一般实验室用的小型密炼机才采用此种结构型式。④倾斜式两转子轴线连线与水平方向呈一定角度，不平行。实验室用得多。⑤翻转式密炼室作为一个整体，可翻转一定角度。上顶栓转子密炼室加压气缸加料口密炼室在翻转传动机构的驱动下可绕前转子的轴心向前翻转110-140°，从而排卸物料。翻转式密炼室的下方无须设置下顶栓，两个正面壁连为一个整体，形成“ω”式的内腔，左右侧面壁以螺钉固接在正面壁之上，密炼室由三大件组成。翻转式密炼室排料迅速、自洁性能好、更换物料方便、机器低，适合多种小批量物料的混合。（4）密炼室的冷却椭圆型密炼机主要靠混炼室将炼胶过程中产生的大量热量传递出去。冷却方式有以下几种：①喷淋式：结构简单，冷却效果一般，用于旧式密炼机。②水浸式：结构简单，水流速慢，冷却效果一般。以上两种侧面壁都不能冷却。③夹套式密炼室壁为一夹套，中间有许多隔板，夹套分两半部，冷却水由一边进入后，在夹套中沿轴线方向循环流动，再由侧壁至另一边循环后流出。这种冷却方式可以增大冷却面积，增加冷却水的流速，提高冷却效果。但因为密炼室壁较厚，冷却效果不是太理想。④钻孔式在密炼室壁内沿着轴向方向钻了许多小孔，冷却水沿孔道循环流动，对密炼室壁分上下两半部进行冷却。因钻孔的截面积较夹套的小，故水流速度较快，且孔与密炼室内壁距离更接近，导热系数高，传热快，故冷却效果较前一种好。大孔串连式小孔并联式小孔串连式分为钻孔式大孔串连式大孔串连式由于在浇铸时是把孔铸出来的，孔有毛刺和砂未清理干净；浇铸时铸件会有不均匀现象；孔大，冷却水流速不快，所以冷却效果不佳。小孔并联式对于小孔并联式，当水在空中流动时会走捷径，冷却水在孔中有呆滞现象，故冷却效果也不好。采用这种型式在加工上也较为困难。小孔串连方式把堆焊后的密炼室壳进行钻孔。如11D型密炼机，在一台密炼室壳钻孔ф26毫米的孔30个，孔间的距离为40～50毫米，距内壁24毫米。孔在两端面上交叉进行沟通，然后再用弧型板盖盖住，这样构成了一个串连孔道。在混炼时通进流速为3～4米/秒的冷却水。一般情况下进出水温度差为3～50C。此种方式冷却效果最佳。冷却水的最佳温度实践证明，以40-60°的温水对密炼机进行温度控制更有益于混炼过程的进行。因为温水冷却将克服因水温过低而在混炼室剪切壁上所导致的“露水效应”而延缓混炼过程的弊病；保持混炼冷却水温的一致，使胶料加工的稳定性有所保证，并节省能量、缩短混炼周期、提高设备使用效率。3.4.3密封装置密炼机的密炼室是密闭的，工作时两个转子相对回转，转子轴颈与密炼室侧壁之间的环形空隙在混炼时物料容易泄漏。因此在该交界处需要装设密封装置（duststop）。特别是近年来随着高压快速密炼机的发展，密封问题显得更为重要。常见密封形式端面密封：将两个精密的平面在介质压力下或外力（如弹簧力、液压力）的作用下相互贴紧并相互回转运动而构成的动密封装置。迷宫密封：将两个有凹凸形结构的迷宫环相互配合安装，形成通路曲折的迷宫，并作相对回转运动而形成的密封装置。反螺纹密封：在两相对回转的密封环之一上，切制成与轴的正常旋转方向相反的螺纹，则可使漏出的物料返回原处的动密封装置。填料密封：将填料压入填料箱内由于压盖对填料施加轴向压力，使填料在产生轴向压缩的同时产生径向伸张，从而使填料与填料箱内孔及转动轴外圆表面密切结合而产生密封作用的动密封装置。密封装置的结构形式很多，目前常见的有以下几种：（1）外压端面式密封装置这种装置结构简单，密封可靠，使用寿命长（2-3年），但使用时要