全液压式实验密炼机加料、压料及传动部分的设计

前言炼混炼胶料存在质量差、效率低、劳动强度工作环境恶劣等一系列问题。

为了克服这一系列的问题密炼机慢慢出现。

随着高分子材料的飞速发展和科学技术的不断进步，密炼机的用途越来越广泛，主要用于橡胶的塑炼及混炼，还可以用于塑料、沥青等其它高分子材料的混合以及橡塑共混等，由于其独特的优越性，已经成为橡塑工业中最关键的混炼设备之一。

自密炼机产生以后，在混炼过程中显示了它一系列的优点：混炼时间短，生产效率高，操作容易，较好的克服粉尘飞扬，减少配合剂的损失，改善劳动条件，减轻劳动强度等。

随着科技的进步，人们对橡胶混炼的要求越来越高，迫切要求对原来的旧机台进行更新换代，对旧的密炼机技术进行提高和完善。

随着世界橡胶工业的全面复苏及轮胎工业的全面崛起，于是密炼机正向着密炼室容量大型化、主电机大功率，转子转速高速化，多级化或无级化的方向发展。

一种作为研制开发作用的小型实验密炼机的出现势在必行，其为各种密炼机的发展演示起着至关重要的作用。

X(S)M-1全液压式实验密炼机就是顺应密炼机发展，功能演示的一种高性能的密炼机。

其具有橡塑共混，同步高速转子转动，尺寸比较小结构比较紧凑，主要适用于实验室等良好的环境的场合下，尺寸结构简洁、经济、实用的众多优点。

本设计总结了X(S)M-1全液压式实验密炼机的设计过程，设计方法和设计理论依据，设计机台的优缺点。

本说明书主要介绍了X(S)M-1全液压式实验密炼机的加料压料装置、传动装置设计计算，还有有关的技术说明。

本设计力求使机台性能达到同类机台的先进水平。

希望所设计的机台既能准确完成既定的工艺生产要求，又能使机台强度、刚度、耐磨性、寿命等可靠。

并注意汲取先前的经验，注意创新改进，使机台结构简单，外形美观，且能提高生产率和降低能耗，另外，还要考虑加工成本和维修方便等。

1.绪论1.1 密炼机的发展与我国密炼机现状1.1.1密炼机的发展概述1.1.2 我国内密炼机现状国内在20世纪80年代以前，混炼胶加工机械的发展与工业化国家生产的机型、数量、结构形式、自动化程度、可靠性和联动化的水平等都存在很大的差距。

通过改革开放，国内引进了许多世界先进的密炼机以及许多相关的制造技术，在此基础上通过消化吸收和改造创新，使我国的设计，生产制造密炼机的技术得到了极大的提高，我国已经生产出400立升容量的密炼机，开发了具有现代水平的XM系列(即F系列)密炼机,XMF系列密炼机。

此外,还引进了GKN 系列和GKE系列密炼机技术。

我们不但掌握了相切型转子的技术, 同时, 还开发了啮合型转子的技术,以适应不同胶料加工工艺的需要。

从转速不同的异步转子发展到二个轮子以固定相位同速运转的同步转子。

密炼机转子的转速从单一的低速向高速、多速和无级变速方向发展。

随着子午线轮胎生产的发展, 为适应加工子午胎胶料的需要,在驱动装置方面加大了驱动电机的功率。

为了解决密炼机压料装置对胶料单位面积压力不稳的问题, 将传统的气压压料装置改为液压压料装置。

我国的密炼机生产厂家在对国外密炼机进行引进吸收的基础上，对自己的密炼机产品进行了大量的技术改进和创新，如采用了各种构型的转子（销钉转子、同步转子、可调距转子）、液压上顶栓、液压式转子端面密封、PID 温度自动控制系统、计算机全自动监控等。

但是，受国家整体的工业水平的限制，我国的密炼机在产品的可靠性、适应性以及稳定性方面与工业化国家仍有一定的差距。

近年来，随着汽车工业及其它各行业的快速发展，尤其是节能与效率方面各种高标准的提出，对密炼机的性能提出了更高的要求。

现代密炼机发展的标志之一是高速，高压，高效能机台。

密炼机的机构也在不断的发展，密炼机工作过程及整个机组的机械化，自动化水平也在不断的提高，这种发展是在大大强化捏炼过程，提高机台性能，减轻体能劳动和改善工作环境等。

密炼机的出现是炼胶机械的一项重要成果，至今仍然是塑炼和混炼中的典型设备，并且在以后的橡胶工业及轮胎工业仍然有着极其重要的作用。

随着国际形式的发展以及我国加入WTO的国际影响，我国密炼机的发展动向：1、消化吸收，填补和扩展系列F系列密炼计和GK系列密炼计，在我国已经有了较长时间的摸索，获得了许多经验和教训，同时经过了多年的消化吸收，因此，设计、生产制造已具备了条件。

如果在选材、精加工、热处理以及严格的配套件筛选方面加以重视，生产这些密炼机的风险不大。

F系列和GK系列的适应性比较强，用量也比较大，有一定的市场，因市场经济的规律，应填补和扩展并不断的提高质量、提高效率在市场上站稳脚跟。

2、跟踪新材料发展，填补空白传统的密炼机通常是单一的混炼橡胶或单一的混炼塑料。

当今的新材料层出不穷。

橡塑共混的改性材料已经越来越多，传统的密炼机趋于普遍，配种多样化，传统的密炼机已经很难适应要求。

要跟踪和根据材料的发展，设计制造出与之相应的密炼机填补空白。

3、利用高新技术嫁接，提高智能化水平密炼机的发展是一部不断嫁接新技术的历史，除主机本身的发展以外，其下辅机从开炼机发展到单螺杆压片机，再到双螺杆压片机；其上辅机从人工加料到机械加料再到功能齐全的全自动上辅机加料，这是利用了高新技术嫁接传统技术成功范例。

目前应该考虑一下如下问题：影响胶质量的主要因素是什么？如何在不同配方、不同的条件进行炼胶的控制？如何优化混炼胶质量？4、跟踪国际前沿，立足自主创新在橡胶工业近一个世纪的过程中，虽然已完善到高度机械化，联动化和自动化。

但却一直没有突破连续化这一功能。

混炼胶加工机械向连续化加工发展的趋势发展。

连续混炼高质量的分散混炼和分布混炼已基本解决，利用计算机和相关的配套设备实现连续的定量加料已成为可能。

不过目前的连续混炼要求使用胶粒或胶粉，使连续混炼机的使用收到很大的限制，因此迟迟不能推广。

5、传动系统多样化为适应不同的橡胶工艺需求和国产配套条件的制约，密炼机的传动系统采用多种形式。

（1）双速电动机配单速减速机，通过电机的变速使密炼机的转子转速获得双速变化。

（2）单速电动机配变速减速机，通过减速机换档变速使转子获得不同的转速。

（3）变速电机（如: 直流电动机、变频电动机等）配单速减速机，使转子具有无级变速功6、推进减速机强化、优化设计，采用集中传动结构针对密炼机负荷性加大、载荷周变频率加快而引起偶发断齿现象，对减速机进行优化设计、强化CAD 设计。

在合理地优选材质，严格热处理工艺和中硬齿面的精密加工工艺上下工夫，使减速机整体结构紧凑、耐用、噪声低、操作环境良好。

7、加料装置结构更趋合理、实用（1）适当加大加料装置风缸直径，更适合我国橡胶厂、轮胎厂风压普遍偏低的情况，使胶料获得较大的压力，以提高炼胶效率。

（2）在风缸下加设支座，使维修和更换密封有较大的空间，更方便。

（3）压铊和胶料接触的表面用堆焊硬质合金或镀硬铬，使之更加耐磨耐蚀。

（4）压铊可以通水冷却，增强对炼胶的冷却效果。

（5）在加料装置与密炼室连接处，采用四块耐磨板衔接，不仅耐磨和便于维修，而且使密炼室的组装定位更加简便可靠。

8、混炼部分的结构不断更新，更趋于先进（1）转子结构多样化。

随着炼胶配方和工艺的发展，对密炼机转子结构也提出了新的不同要求。

（2）转子采用新材质，机械性能优异，铸造性能好、可焊性强。

并在转子工作部分表面堆焊高硬度的硬质合金，做精密的整形加工，或表面镀硬铬，使转子具有更好的耐磨耐蚀性能，且自洁性更好。

（3）转子端面密封装置普遍采用拨叉外压式密封结构，保证高压润滑油注入密封端面，精密地调整、研合密封面，使整个端面密封可靠耐用。

（4）改进密炼室组装结构，采用定位耐磨板、定位楔块及销，配有硬度适宜的大螺栓组合，使密炼室整体结构刚性足，坚固耐用，装卸方便。

（5）密炼室采用周围钻孔的冷却结构，内壁堆焊硬质合金，表面耐磨，冷却效果极佳。

9、采用排料迅速、密封可靠的下落式卸料结构〔2〕。

1.2密炼机结构简单介绍密炼机由转子、混炼室、加料、压料装置、传动装置、液压系统、加热冷却系统、润滑系统等组成。

1.2.1转子转子由合金钢铸造的转子体和长轴装配而成。

这种结构不仅具有弯曲度小的优点，而且可以再利用。

在转子体上堆焊了耐磨硬质合金。

两转子和混炼室、耐磨板一样可以进行有效强制循环加热、冷却。

1.2.1.1转子支撑转子支撑在自动润滑的双列球面滚子轴承上，轴承内孔为锥形孔，便于安装和拆卸。

1.2.1.2转子密封转子密封采用内压式机械密封。

它有一个固定在正面壁上的静耐磨环.1.2.2加料、压料装置加料装置主要由右墙板、后墙板、上下墙板和加料门等组成。

压料装置安装在加料装置顶部，上顶栓与胶料接触部位堆焊了一层硬质合金，并可进加料和冷却。

为了缩短加料时间，设计尺寸较大的加料口。

加料、压料安装在前墙壁和密炼室上。

1.2.3卸料装置和液压控制系统卸料装置主要由卸料门、旋转油缸、锁紧装置等组成。

卸料门的开关由旋转油缸驱动，卸料门在关闭位置由锁紧油缸通过锁紧块锁紧。

在炼胶过程中胶料对下顶栓产生的压力主要由锁紧滑块支撑，锁紧接触面为斜面接触并堆焊了硬质合金，可长期使用，便于维修。

卸料门顶部与胶料接触部位堆焊了一层硬质耐磨合金，边缘有冷却孔，可以由通过卸料门轴内孔引入的介质组成循环回路，进行加热和冷却。

在排料时，旋转油缸可将卸料门打开大约180度。

卸料门、锁紧装置的动作由液压系统驱动。

液压系统分为主回路、保压和事故手动泵回路。

主回路和保压回路均由电机油泵驱动。

主回路油压为90bar,流量为39L/min,保压回路油压为40 bar,流量为3.9L/min..在机器断电情况下,电动油泵不能正常工作,可由手动泵将卸料门打开。

1.2.4传动装置传动装置由直流电机、弹性联轴器、减速机和齿轮联轴器组成。

转子转速可由电器控制电动机进行无级调速。

1.2.5加热冷却系统胶料过程温度的变化对炼胶质量具有重要意义。

密炼室、转子、下顶栓都具有用于加热、冷却通道，它与温度控制系统相连即可控制胶料温度。

温度控制系统有两中控制方法供用户选择。

一种是电加热控制方法，一种是蒸汽加热控制方法。

电加热、蒸汽加热系统有两个独立的回路，一个回路单独加热和冷却，另一个回路给密炼室和下顶栓冷却加热。

该系统分别调节回路介质的流量和平衡温度。

每个回路都有必要的测试和调节元件。

这个自动加热、冷却系统作为一个单独的集成单元装在密炼机的控制系统中。

1.2.6润滑系统密炼机的使用寿命和运转的可靠性，首先取决于对它的保养，其中最重要的一点是对所有运动部件进行正确的润滑。

所有润滑点都需要密封润滑剂或密封润滑介质。

润滑剂由润滑油泵驱动，这些油泵的出口都可以单独调节润滑油输出量。

润滑油罐内必须经常保持一定量润滑油，并需经常检查，绝对不允许油泵空转。

如果在润滑管道内进入了空气，则润滑点得不到连续润滑，设备很可能会出现损坏，并且空气也很难从管道中排出。