第三章开炼机

（三）调距装置
调距范围在0.1~15mm之间；辊距过大，速比齿 轮会因啮合过小而断齿。
调距装置的结构形式分为手动、电动和液压传 动三种。目前多以前两种为主。前两种操作方 便，但劳动强度大；后者结构简单，但不能自 动退回，操作可靠性差。 手动调距装置如下图3-6所示。
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物料首先从加料口进入 密炼室，随之压下上顶栓， 物料在一定压力和进入密炼 室，转子，上下顶栓的蒸汽 加热下，受到剪切、捏合、 很快达到均匀混合、塑化， 最后开启卸料门将混炼好的 物料排出。
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（二）辊筒轴承
一般为滑动轴承，大型开炼机也有用滚动轴承。
滑动轴承的轴承体用铸铁制造，而轴衬要求耐磨 损，承载能力强使用寿命长，制造和安装方便， 一般采用ZQSn8~12制造。
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（四）安全制动装置
由于手工操作多，工作负荷大，操作不当容易发生人身 及机械事故，所以需要安全和制动装置。
安全装置由辊筒轴承前端的安全垫片起作用。当负荷超过安全垫片 剪切强度极限时，安全垫片即被剪断，前辊筒即向调整螺杆方向移 动，使辊距增大而避免开炼机破坏。 当拉下安全拉杆时，带动行程开关动作，并导致另外两个动作：切 断主电机电源和接通制动器的电源。制动装置是使开炼机克服电动 机的惯性转动而迅速制动。一般采用电磁控制制动。
影响辊距横压力的因素
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三、工作原理
这里，F是正压力的反作用力，m是物料与辊筒的摩擦力 T Fm , m tanf，
Ft Ftana 即：f a
f是物料与辊筒的摩擦角，其中a是接触角。
T Ft , 则F tanf F tana
1. 转热面积约为中空辊筒的两倍 2. 辊筒传热快，易于调温，传热距离小， 传热效率高 缺点：钻孔辊筒的制 3. 钻孔辊筒中央部位与两端厚度一致，辊 造技术较高，生产时 筒表面温度均匀 需要专用钻孔设备。 4. 钻孔辊筒在保证辊筒温度要求条件下， 辊筒断面尺寸可增大（或缩小），且整 个工作部分均匀一致，使辊筒的刚性大 大提高。因而减轻辊筒弯曲，提高产品 质量。
第一节 概述
使用最早、结构较为简单、最基本的加工设备
开炼机主要用于橡胶、塑料和树脂的塑炼、混 炼、热炼、压片和对压延机及挤出机热炼供料 等，也可用于再生胶生产过程的破胶和精炼。 表示方式：辊筒工作部分的直径×长度，例如 f550mm ×1500mm
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第三章 开炼机
第一节 第二节 第三节 概述 基本结构 主要性能参数与工作原理
汽车与机械工程学院材料成型与控制工程系
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（五）翻积胶装置
使胶料翻转，便于胶 料进一步混炼均匀
挡胶器
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第三节 主要性能参数与工作原理
一、辊速、速比和速度梯度 v1 f v2
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圆筒形转子密炼机的工作原理
两个相互啮合的转子本体呈圆筒形状，有一条大的螺旋 突棱和两条小的突棱，两转子以同速作相向运动。 旋转时，一个转子的突棱依次啮入另一转子的棱间。由 于转子的突棱外径和根径都不同，故其线速度也不同， 这则产生了速度梯度。于是物料在一对转子的顶部和根 部之间进行挤压、剪切、压延和捏炼作用。 此机的压砣和下料门的表面均做成与密炼室相同的曲率， 是密炼室的组成部分，这与椭圆形转子密炼机的不同。 椭圆形转子的混炼效率高，分散度好，导热性能好，排 料温度亦低。
横压力：物料在辊距间对辊筒作用的径向压力 称为横压力。
横压力的合力是作用于接近辊距最小处，与水 平轴线的夹角为5~10°。 影响横压力的因素：
① 物料愈硬，横压力愈大；
② 物料温度愈低，横压力愈大 ③ 轴距减小，横压力增加
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冷却辊
水冷H型旋转接头
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压延机辊
压延辊与开炼机辊非常相似，但要求更加精密。其表面 粗糙度要达到0.4~0.8mm。而辊温控制更为严格。一 般采用冷硬铸铁或铸钢。 压延辊有两种结构：中空辊筒、钻孔辊筒。
中空辊筒一般采用密闭式控温结构，采用水或者蒸汽通 过辊腔内小管进行热交换。这种辊筒的表面温度分布不 均匀，中间温度要比两端高7~8℃。可以在辊筒两端设 置高频交流电磁板辅助加热。
第二节 基本结构
包括辊筒、辊筒轴承、机架和横梁、机座等主 要零部件及传动装置、调距装置、安全制动装 置、辊温调节装置、润滑装置等。
整体结构与传动装置（图3-1，略）
传动装置包括：电动机、减速机、大驱动齿轮、小驱动 齿轮和速比齿轮等。 目前主要有三种不同类型的开炼机：标准式开炼机，整 体式开炼机，双电机传动开炼机
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转子与密炼室结构
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转子要求耐磨、耐腐蚀，传热性好，一般采用45号钢， 在工作表面堆焊或者喷涂2~3mm厚的耐磨硬质合金。
只有当摩擦角大于接触角时， 物料才能进入辊距中。物料 的可塑度大，温度高，摩擦 角就大。一般摩擦角为 38~50°
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物料在辊距中的受力分布
物料在滚隙中得到强烈的挤压 和剪切。 挤压作用是由于物料通过逐 渐缩小的辊筒间距而产生，随 着横压力的增大而挤压力增大； 剪切作用是由于前、后辊筒 有速比而产生，速比较大，切 应力越大。
椭圆形转子按其螺旋突棱的数目，可分为双突棱转子和 四突棱转子
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Pr为圆周力 Pt为切向力 T为摩擦力 a为转子突棱的螺旋角 T Pm P tan 为物料与转子金属表面的摩擦角
P Pr cosa Pt P tana
五、塑炼、混炼过程中的功率变化规律
功率与辊速、辊距关系
功率测定记录
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密炼机
另一种重要塑炼、混炼设备。
密炼机的结构：密炼室和转子、加料与压料装 置、卸料装置、传动装置、机座等部分组成。 特点：剪切作用强烈，塑炼效率高；不与空气 接触，不易氧化分解；同时也不易排除挥发份； 机械化程度高，工作安全。
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现代压延机一般用钻孔辊筒，它是在辊筒的表面冷 硬层内钻有一系列相互平行的纵向孔，通过纵向孔 进行加热或冷却。
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钻孔辊筒比中空辊筒具有下列优点：
椭圆形转子的工作原理
密炼机工作时，物料在密炼室中主要受到几个方面的作用：
①转子椭圆形外表面与密炼室壁之间的剪切、搅拌和挤压作用 端面为椭圆形的转子与密炼室壁之间的任意位置上都形成 一个连续变化的间隙，物料通过该间隙时便受到强烈的挤 压和搅拌作用。 转子表面上各点的线速度不同，转子与密炼室壁之间的任 意位置上都形成较大的速度梯度且呈连续变化，使物料受 到强烈的剪切作用。 转子突棱与密炼室壁所形成的咬角较小，便于物料通过。
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主要零部件
（一）辊筒
主要工作部件，要有足够的强度与刚度，导热性好， 工作面耐磨，硬度高（肖氏硬度最低65~70）。一般 采用冷硬法铸铁制造。 根据不同要求，辊筒表面构型也不一样。例如用于 塑炼、混炼、压片和供胶的辊筒表面是光滑的。用于热 炼、破胶、洗胶的辊筒表面设有沟纹。等等。
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辊温调节装置
在辊筒内腔设有加热冷却装置，用通入蒸汽或 冷却水来调节辊温。主要有开式和闭式两种。 开式
闭式
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不同辊筒
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②两转子之间的捏合、撕拉作用
两转子转速不同，转子表面上各点与转子轴线的距离不等，转 子表面的 线速度之比不断变化，物料在两转子之间受到较好 的捏合、撕拉作用。
③转子的轴向翻捣、捏炼作用
转子表面有两个方向相反、长度不等的螺旋凸棱，一般长凸棱 的螺旋角为30度，短凸棱的为45度，而物料与金属转子之间的 摩擦角大都小于30 度，故物料在转子凸棱的作用下沿转子轴 线向两边移动 两个转子的长螺旋凸棱和短螺旋凸棱是相对安装的，短凸棱所 生产的推力较大，从而使得物料在两转子之间沿轴线来回地翻 捣、折卷、交叉， 得到强烈的混炼
f 为速比； v1，v2分别为后辊筒与前辊筒的线速度，m/min
不同用途的开炼机，速比要求不一样：
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由于前后辊速度不同，物料在辊距中产生速度 梯度。 V2 V1-V2 -1 (f-1) 速度梯度(min )= = e e
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二、接触角与横压力
积胶量：集聚在辊筒间的物料含量。积胶量通 过接触角来计算。
接触角：辊筒断面中心线的水平线和物料在辊 筒上接触点O与辊筒断面圆心连线的交角，以a 表示。 辊筒受力
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只有切向力大于摩擦力时，物料才能作轴向移动 故P tana P tan ,即 tana tan a
由于37~38°，根据分析，在转子长轴旋段，物料仅产生圆周 运动，起着送料作用及滚压揉搓作用 在转子短螺旋段，物料产生轴向移动，物料产生往返切割作用。
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四ຫໍສະໝຸດ Baidu容量与生产能力
容量是指开炼机一次塑炼、混炼装料量。 容量需要根据物料包裹前辊筒后，并在两辊筒间有一定数 量的堆积料来确定。 生产能力是单位时间内开炼机的作业产量，以kg/h表示。
q KDL
60 qra Q t
q，一次装料容量，L； D，辊筒直径，cm； L，辊筒工作部分长度，cm； K，经验系数，一般取0.0065~0.0085，L/cm2 Q，生产能力，kg/h； r，物料的密度，kg/L； t，一次塑炼、混炼时间，min； a，设备利用系数，一般0.85~0.9
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