高分子材料成型设备第三章开炼机3

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(3)横压力P与炼胶时间t的关系,t越长;P越小。 (4)堆积胶的多少与横压力的关系,(实际用
接触角也可)α越大,P越大;当α越小,P越 小。
• 三、强化炼胶效果,必须具备四个条件

经过上面分析讨论可知,要想完成炼胶操作及
得到较好的炼胶效果,应实现下面四点:
• 1、使胶料摩擦角大于接触角(φ>α)以便把胶料带 入辊距;
面中心线的水平线的交角,以α表示。如图所示。
胶料能否进
入辊隙,取 决于胶料与 辊筒的摩擦 系数和接触 角的大小。
以胶料为研究对象,以接触点a作为边缘研究点,在炼胶过程中,胶料对 辊筒产生径向作用力(合力)——即横向压力,用P表示,反过来,辊筒 对胶料产生一个大小相等、方向相反的作用力——横压力的反作用力,用 F表示。把这个力分解成一个水平作用力Fx和切向作用力Ft。
闭式多用于塑炼机上
闭式调温装置耗水量小但冷却效果差。
(二)结构
• 下图所示是开式调温装置。
冷却水在压力作用下通过三通接头1,三通管2经调节阀3进入喷水管4,喷水 管上钻有直径2~5毫米的孔,孔位错开排列,其间距为100~125毫米。喷水 管上钻孔的角度,须保证喷出的水对着积胶区,保证胶料发出的热量能及时 导出。冷却水从孔口喷出后,积于辊筒体5的腔内,积水不断从喇叭口6内流 出进入水槽7中,水槽内的水通过集水器8的出口排入下水道。
通过传动链9、减速器10、11和电动机12传动的。
• (2)气动翻胶装置

下图为用气缸控制压辊的翻胶装置。压辊2由电动机、摆线减
速机和一对变速齿轮传动,压辊2的转动方向与压片机前辊转向相同,
速度按工艺要求可调,一般采用与前辊相同。胶料靠两压辊的摩擦
力带动,未送料时用气缸把压辊2顶开。

近年来,国外在大规模开炼机上,采用了自动翻胶装置。此外,
切向作用力
• 图中的实线所示。
• 2.分布与效应

横压力是开炼机的主要参数,在炼胶过程中,
胶料在整个夹持弧上都产生对辊筒的径向作用力,
而分布是不均匀的,随楔形断面的不断减小,横压
力也在不断增大。

由实验知,横压力的最大值在夹持弧的3~6 °
上,径向作用力的合力作用点要根据实验来确定,
合力作用线与水平线的夹角一般在5~10°范围内,
度下进行。对于天然橡胶在塑炼时,为了保证良好的
机械作用,一般要求温度在60oC左右,当超过70oC后, 塑 炼 效 果 将 大 大 下 降 。 在 混 炼 时 一 般 也 不 超 过 75 ~ 90oC,以防止胶料的早期硫化。

刚开机时辊筒是冷的达不到操作温度,则开机前
需对辊筒用蒸汽预热到所需温度,而在炼胶过程中由
• 2、使前后辊速(线速度)不相等,以便对辊隙中的 胶料进行强烈的挤压和剪切;
• 3、炼胶时,需要切割翻胶,以破坏胶料的封闭回流 线,加强物料的分散效果;
• 4、炼胶过程中不断调整辊距,以改变速度梯度,提 高炼胶效果。
作业
• P87:第8题; • 补充题: • 1简述开炼机制工作原理; • 2简述横压力的的概念及其影响因素; • 3简述强化炼胶的条件。
• 5.在设计时减少辊筒的厚度,这样可以降低辊筒的热 阻,增大辊筒的散热面积,有利于提高散热性能,但这 必须在保证辊筒强度的条件下才许可。
• 6.采用钻孔辊筒时,它不但可以提高传热面积,同时 也可以采取高速流动的冷却水提高给热系数,达到提高 传热性能的要求。
§3-5-6 润滑系统
主要是辊筒轴承的润滑
电动翻胶装置 2、分类:
气动翻胶装置
• (1)电动翻胶装置:

翻胶装置主要由压辊1、2,双向丝杠3和翻胶摆动辊4组成。
见下图,翻胶装置支架5和6分别固定在炼胶机机架的上横梁上,
支架上用二对轴承装有压辊1和2,压辊1的轴承可通过弹簧7和压
杆8调节其压力。翻胶摆动辊4装在双向丝杠3上,丝杠3和压辊2是
推荐采用10°。
• 横压力有使二辊筒分开的趋势,使辊筒产生弯 曲变形。辊筒对胶料的径向作用力与胶料对辊 筒的径向作用力大小相等,方向相反。如图所 示。
• 3.影响横压力的因素
• 辊筒横压力的大小,主要取决于胶料的性质、加工
温度、辊距和辊筒线速度等。用函数式表示出来, 即

P=F(T,V,D×L,e,t )

图示是闭式调温结构,它的特点是蒸汽的冷凝水或冷
却水排出采用密闭式结构并防止蒸汽溢出。
(三) 强化辊筒冷却效果的措施
• 影响开炼机冷却效果的因素是多方面的,为了提高冷却 效果,在设计、制造和使用时均应特别的注意。实践证 明,下述措施是可行的:
• 1.要严格控制冷却水的初温,一般要求在10oC左右,最 好不要超过14oC,若使用15oC以上的冷却水,不但会大 大增加用水量,甚至会影响胶料的质量,以致破坏炼胶 作用。
• 2.辊筒内表面在加工时,要用专门的刮具清理,不允许 有铸造的残渣,否则将增加其热阻,同时,辊筒腔内进 水管要装喷头,以便提高冷却的给热系数。
• 3.要严格控制冷却水的质量,冷却水内不应含有盐类 物质,此类物质沉淀后,就会增大热阻,降低传热系数。
• 4.辊筒在使用时,要经常的清洗,辊筒内腔可放置钢 块,当辊筒转动时,钢块冲击腔壁,以便清除内部的沉 淀物,提高传热性能。
• 二、 横压力
• 1.横压力的概念

胶料通过辊隙时,胶料对辊筒产生径向
作用力Fx和切向作用力Ft(接触应力)。如
图所示。径向作用力亦即横压力,又称分离力。

• 径向作用力:Q=f(y),它力图使两辊筒分离,
其方向垂直于辊面,其大小从y4y4→y1y1截面渐增,
从y1y1→-y1 - y1截面又平滑下降,在y1y1截面 为最大值,在y4y4和-y1-y1截面为零。径向作用
对炼胶效果的影响是很大的。
• 若堆积过多,过多的堆积胶便不能及时进入辊隙,只能原地 轻轻抖动,此时炼胶效果显著下降。
• 若堆积胶过少,则不能形成稳定连续的操作。
• 可见,确定适量的堆积胶是必要的,堆积胶量是由胶与辊筒 表面的接触点决定的,为此就需要引入一个称之为接触角的 概念。
接触角:
即胶料在辊筒上接触点a与辊筒断面圆心连线和辊筒 断
于摩擦生热引起胶料内部的温度上升,又需对辊筒进
行冷却。因此从炼胶工艺角度上要求辊筒能进行温度
调节以保证在一定温度下炼胶。
(一) 调温装置的类型与结构
辊筒的调温装置有两种
开式调温装置、闭式的调温装置。
开式多用于炼胶机上 优点是:构造简单,冷却效果好水温可随时用手探知,水管
堵塞时也便于发现, 缺点是:耗水量大。
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9、静夜四无邻,荒居旧业贫。。21.3.1221.3.12Friday, March 12, 2021

10、雨中黄叶树,灯下白头人。。01:50:1201:50:1201:503/12/2021 1:50:12 AM

11、以我独沈久,愧君相见频。。21.3.1201:50:1201:50Mar-2112-Mar-21
从分析可知,只有当摩擦角φ大于接 触角α时,胶料才能进入辊距。
只有φ>α这个条件满足时,才能保证正常炼胶。
橡胶或胶料与金属辊筒的摩擦角φ与胶料成分及其 配方、可塑度、炼胶温度及辊筒表面形状等有关。
一般Φ=38~420,生胶与金属辊筒摩 擦 角φ=38041’。炼胶过程中一般采用接触角 α=32~400,国内推荐采α=36~400。

12、故人江海别,几度隔山川。。01:50:1201:50:1201:50Friday, March 12, 2021

13、乍见翻疑梦,相悲各问年。。21.3.1221.3.1201:50:1201:50:12March 12, 2021

14、他乡生白发,旧国见青山。。2021年3月12日星期五上午1时50分12秒01:50:1221.3.12
力的分布如图中的虚线所示。
径向作用力
• 切向作用力:τ=f1(y),它力图使胶料拉入辊隙中,
其方向取决于胶料的运动速度,其大小从y4y4→y1y1截 面由零经最大到零,从y1y1→-y1-y1截面又由零经最 大到零,由于在y1y1截面上、下胶料与辊面的相对运动 方
• 向不同,故二
• 次出现的峰值
• 相反。切向作 • 用力的分布如
若想胶料进入辊距进行炼胶,只有T>Ft T-为摩擦力,应为T=F·μ,F为正压力,μ为摩擦系数;μ
=tgφ,φ为摩擦角。 ∴T=F·tgφ
从图上可以看出, 即从△FtFA得知 Ft=F·tgα α为胶料接触角 又∵T>Ft 即有T=F·tgφ> FtF·tgα 即tgφ> tgα ∴有φ>α
T'
P

9、没有失败,只有暂时停止成功!。21.3.1221.3.12Friday, March 12, 2021

10、很多事情努力了未必有结果,但是不努力却什么改变也没有。。01:50:1201:50:1201:503/12/2021 1:50:12 AM

11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。。21.3.1201:50:1201:50Mar-2112-Mar-21
• Fx的作用:对胶料产生挤 压作用,并使其产生变形;
• Ft的作用:是把胶料推出 辊距。

另外,胶料与辊筒之
间在运动过程中产生摩擦
作用,即有摩擦力存在, 胶料对辊筒的摩擦力用T' 表示,方向背离辊距。反 过来,辊筒对胶料的摩擦 力,用T表示,方向进入 辊距,它的作用是把胶料 拉入辊距。
T'
P
若想胶料进入辊距进行炼胶,只有T>Ft-5-6 润滑系统 §3-5-7 挡 胶 板及翻胶装置 §3-6 开炼机的工作原理
重点: 1、辊温调节装置、润滑系统、挡胶
板及翻胶装置的作用和结构 2、开炼机的工作原理 3、掌握强化炼胶的条件 4、辊筒横压力的概念及原理
§3-5-5 辊温调节装置

开炼机不论塑炼与混炼作业,都需要在一定的温
• (一)挡胶板 • 挡胶板按结构形式可分为整体与组合式两种。图
示为整体式结构。由布质酚醛塑料制成挡胶板1, 与螺栓2固定在外 • 壳3上,其所在位置 • 可以用螺栓4控制, • 外壳通过轴孔用螺钉 • 5固定在机架压盖的连 • 杆上。
(二)翻胶与切割装置
1、作用:
翻胶与切割装置主要用于机械捣胶和切割。它提高 了炼胶作业的机械化程度和减轻工人的劳动强度。

15、比不了得就不比,得不到的就不要。。。2021年3月上午1时50分21.3.1201:50March 12, 2021

16、行动出成果,工作出财富。。2021年3月12日星期五1时50分12秒01:50:1212 March 2021

17、做前,能够环视四周;做时,你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。。上午1时50分12秒上午1时50分01:50:1221.3.12
• 要从理论上定量的讨论是很困难的,使用时,只
能从现有机台中确定几个参数后,由实验得来。
由于横压力影响因素多而复杂,其大小的计算目前还没有准
确的计算公式 ,在这里只能定性的分析:
(1)横压力P与辊温T的关系,当T增大,P减小; 当T减小,P增大。
(2)横压力P与辊筒规格D×L,当D×L增大, P增大;当D×L减小,P减小。
间歇炼胶过程图 连续炼胶 1-加料 2-捏炼 3-切割胶料
• ?胶料在开炼机上加工时,应具备哪些
条件才能得到良好的炼胶效果呢?
• 一、胶料进入辊距的条件

在炼胶操作时我们可以看到,当胶料包覆一个辊筒后
两辊筒间还有一定数量的堆积胶,这些堆积胶不断被转动的
辊筒带入辊隙中去,而新的堆积胶又不断形成。这些堆积胶
常用的润滑系统分单独润滑和集中润滑两种, 少数情况下二者同时采用。
按油质分干油和稀油润滑二种
这里简要介绍集中润滑系统
图示为用稠润滑油在油泵4的作 用下经过滤器送入分配器6中, 再由分配器送到辊筒轴承1中。 油泵的给油能力:在手动增压 时每周期送油量为8cm3,工作 压力可达100kg/cm2。
§3-5-7 挡 胶 板及翻胶装置
还有固定式或移动式切胶刀。还有的切胶刀装在托盘下面,使用时
由压缩空气驱动,将刀从盘下升起,方便作业。
• §3-6 开炼机的工作原理

• ? 1.开炼机为什么能够把高弹性的生胶
转变为具有可塑性状态的塑炼胶呢?
• ?2.如何把胶料与各种配合剂均匀混合
在一起?
• 当物料加到辊筒上时,由于摩擦力作用被拉入辊间隙, 受到强烈的挤压、剪切作用,经过多次捏炼,以及捏炼 过程中伴随的化学作用,将橡胶内部的大分子链打断, 使配方中的各种成分掺和均匀,最后达到炼胶的目的。 如图所示。
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