1、Changsha University of Science & Technology第三章第三章 開煉機開煉機第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 基本結構基本結構第三節(jié)第三節(jié) 主要性能參數(shù)與工作原理主要性能參數(shù)與工作原理汽車與機械工程學院材料成型與控制工程系Changsha University of Science & TechnologyChangsha University of Science & Technology第一節(jié) 概述o使用最早、結構較為簡單、最基本的加工設備o開煉機主要用于橡膠、塑料和樹脂的塑煉、混煉、熱煉、壓片和對壓延機及擠出機熱煉供料等，也可用于再生膠生產過程的破膠

2、和精煉。o表示方式：輥筒工作部分的直徑長度，例如f550mm 1500mmChangsha University of Science & Technology第二節(jié) 基本結構o包括輥筒、輥筒軸承、機架和橫梁、機座等主要零部件及傳動裝置、調距裝置、安全制動裝置、輥溫調節(jié)裝置、潤滑裝置等。o整體結構與傳動裝置（圖3-1，略）o傳動裝置包括：電動機、減速機、大驅動齒輪、小驅動齒輪和速比齒輪等。o目前主要有三種不同類型的開煉機：標準式開煉機，整體式開煉機，雙電機傳動開煉機Changsha University of Science & Technology主要零部件（一）輥筒 主要工作部件，要有足夠

3、的強度與剛度，導熱性好，工作面耐磨，硬度高（肖氏硬度最低6570）。一般采用冷硬法鑄鐵制造。 根據(jù)不同要求，輥筒表面構型也不一樣。例如用于塑煉、混煉、壓片和供膠的輥筒表面是光滑的。用于熱煉、破膠、洗膠的輥筒表面設有溝紋。等等。 Changsha University of Science & Technology輥溫調節(jié)裝置o在輥筒內腔設有加熱冷卻裝置，用通入蒸汽或冷卻水來調節(jié)輥溫。主要有開式和閉式兩種。開式開式閉式閉式Changsha University of Science & Technology不同輥筒Changsha University of Science & Technolo

4、gy水冷水冷H型旋轉接頭型旋轉接頭冷卻輥冷卻輥Changsha University of Science & Technology壓延機輥o壓延輥與開煉機輥非常相似，但要求更加精密。其表面粗糙度要達到0.40.8mm。而輥溫控制更為嚴格。一般采用冷硬鑄鐵或鑄鋼。o壓延輥有兩種結構：中空輥筒、鉆孔輥筒。o中空輥筒一般采用密閉式控溫結構，采用水或者蒸汽通過輥腔內小管進行熱交換。這種輥筒的表面溫度分布不均勻，中間溫度要比兩端高78。可以在輥筒兩端設置高頻交流電磁板輔助加熱。Changsha University of Science & Technology現(xiàn)代壓延機一般用鉆孔輥筒，它是在輥筒的表

5、面冷硬層內鉆有一系列相互平行的縱向孔，通過縱向孔進行加熱或冷卻。Changsha University of Science & Technology鉆孔輥筒比中空輥筒具有下列優(yōu)點：鉆孔輥筒比中空輥筒具有下列優(yōu)點： 轉熱面積約為中空輥筒的兩倍 輥筒傳熱快，易于調溫，傳熱距離小，傳熱效率高 鉆孔輥筒中央部位與兩端厚度一致，輥筒表面溫度均勻1.鉆孔輥筒在保證輥筒溫度要求條件下，輥筒斷面尺寸可增大（或縮小），且整個工作部分均勻一致，使輥筒的剛性大大提高。因而減輕輥筒彎曲，提高產品質量。缺點：鉆孔輥筒的制缺點：鉆孔輥筒的制造技術較高，生產時造技術較高，生產時需要專用鉆孔設備。需要專用鉆孔設備。Chan

6、gsha University of Science & Technology（二）輥筒軸承o一般為滑動軸承，大型開煉機也有用滾動軸承。o滑動軸承的軸承體用鑄鐵制造，而軸襯要求耐磨損，承載能力強使用壽命長，制造和安裝方便，一般采用ZQSn812制造。Changsha University of Science & Technology（三）調距裝置o調距范圍在調距范圍在0.115mm之間；輥距過大，速比齒之間；輥距過大，速比齒輪會因嚙合過小而斷齒輪會因嚙合過小而斷齒。o調距裝置的結構形式分為手動、電動和液壓傳動三種。目前多以前兩種為主。前兩種操作方便，但勞動強度大；后者結構簡單，但不能自動退回

7、，操作可靠性差。o手動調距裝置如下圖3-6所示。Changsha University of Science & TechnologyChangsha University of Science & Technology（四）安全制動裝置o由于手工操作多，工作負荷大，操作不當容易發(fā)生人身由于手工操作多，工作負荷大，操作不當容易發(fā)生人身及機械事故，所以需要安全和制動裝置。及機械事故，所以需要安全和制動裝置。o安全裝置由輥筒軸承前端的安全墊片起作用。當負荷超過安全墊片剪切強度極限時，安全墊片即被剪斷，前輥筒即向調整螺桿方向移動，使輥距增大而避免開煉機破壞。o當拉下安全拉桿時，帶動行程開關動作，并導

8、致另外兩個動作：切斷主電機電源和接通制動器的電源。制動裝置是使開煉機克服電動機的慣性轉動而迅速制動。一般采用電磁控制制動。Changsha University of Science & Technology（五）翻積膠裝置使膠料翻轉，便于膠使膠料翻轉，便于膠料進一步混煉均勻料進一步混煉均勻擋膠器擋膠器Changsha University of Science & Technology第三節(jié) 主要性能參數(shù)與工作原理一、輥速、速比和速度梯度21vvff 為速比；v1，v2分別為后輥筒與前輥筒的線速度，m/min不同用途的開煉機，速比要求不一樣：不同用途的開煉機，速比要求不一樣：Changsha

9、 University of Science & Technologyo由于前后輥速度不同，物料在輥距中產生速度梯度。o速度梯度(min-1)=V1-V2e=V2e(f-1)Changsha University of Science & Technology二、接觸角與橫壓力o積膠量：集聚在輥筒間的物料含量。積膠量通過接觸角來計算。o接觸角：輥筒斷面中心線的水平線和物料在輥筒上接觸點O與輥筒斷面圓心連線的交角，以a表示。輥筒受力輥筒受力Changsha University of Science & Technologyo橫壓力：物料在輥距間對輥筒作用的徑向壓力稱為橫壓力。o橫壓力的合力是作

10、用于接近輥距最小處，與水平軸線的夾角為510。影響橫壓力的因素：o物料愈硬，橫壓力愈大；物料愈硬，橫壓力愈大；o物料溫度愈低，橫壓力愈大物料溫度愈低，橫壓力愈大軸距減小，橫壓力增加軸距減小，橫壓力增加Changsha University of Science & Technology影響輥距橫壓力的因素影響輥距橫壓力的因素Changsha University of Science & Technology三、工作原理即：則，tantan,tantan,FFFTFFFTtt這里，這里，F(xiàn)是正壓力的反作用力，是正壓力的反作用力，m是物料與輥筒的摩擦力是物料與輥筒的摩擦力f是物料與輥筒的摩擦角，

11、其中是物料與輥筒的摩擦角，其中a是接觸角。是接觸角。只有當摩擦角大于接觸角時，只有當摩擦角大于接觸角時，物料才能進入輥距中物料才能進入輥距中。物料。物料的可塑度大，溫度高，摩擦的可塑度大，溫度高，摩擦角就大。一般摩擦角為角就大。一般摩擦角為3850Changsha University of Science & Technology物料在輥距中的受力分布物料在滾隙中得到強烈的物料在滾隙中得到強烈的擠壓擠壓和和剪切剪切。 擠壓作用是由于物料通過逐擠壓作用是由于物料通過逐漸縮小的輥筒間距而產生，隨漸縮小的輥筒間距而產生，隨著橫壓力的增大而擠壓力增大；著橫壓力的增大而擠壓力增大； 剪切作用是由于前、

12、后輥筒剪切作用是由于前、后輥筒有速比而產生，速比較大，切有速比而產生，速比較大，切應力越大。應力越大。Changsha University of Science & Technology四、容量與生產能力o容量是指開煉機一次塑煉、混煉裝料量容量是指開煉機一次塑煉、混煉裝料量。o容量需要根據(jù)物料包裹前輥筒后，并在兩輥筒間有一定數(shù)量的堆積料來確定。o生產能力是單位時間內開煉機的作業(yè)產量，以生產能力是單位時間內開煉機的作業(yè)產量，以kg/h表示。表示。KDLq tqraQ60q，一次裝料容量，一次裝料容量，L；D，輥筒直徑，輥筒直徑，cm；L，輥筒工作部分長度，輥筒工作部分長度，cm；K，經驗系數(shù)，

13、一般取，經驗系數(shù)，一般取0.00650.0085，L/cm2Q，生產能力，生產能力，kg/h；r，物料的密度，物料的密度，kg/L；t，一次塑煉、混煉時間，一次塑煉、混煉時間，min；a，設備利用系數(shù)，一般，設備利用系數(shù)，一般0.850.9Changsha University of Science & Technology五、塑煉、混煉過程中的功率變化規(guī)律功率與輥速、輥距關系功率與輥速、輥距關系功率測定記錄功率測定記錄Changsha University of Science & Technology密煉機o另一種重要塑煉、混煉設備。o密煉機的結構：密煉室和轉子、加料與壓料裝置、卸料裝置、

14、傳動裝置、機座等部分組成。o特點：剪切作用強烈，塑煉效率高；不與空氣接觸，不易氧化分解；同時也不易排除揮發(fā)份；機械化程度高，工作安全。Changsha University of Science & TechnologyChangsha University of Science & Technology 物料首先從加料口進入物料首先從加料口進入密煉室，隨之壓下上頂栓，密煉室，隨之壓下上頂栓，物料在一定壓力和進入密煉物料在一定壓力和進入密煉室，轉子，上下頂栓的蒸汽室，轉子，上下頂栓的蒸汽加熱下，受到剪切、捏合、加熱下，受到剪切、捏合、很快達到均勻混合、塑化，很快達到均勻混合、塑化，最后開啟卸料

15、門將混煉好的最后開啟卸料門將混煉好的物料排出。物料排出。Changsha University of Science & Technology轉子與密煉室結構Changsha University of Science & TechnologyChangsha University of Science & Technologyo轉子要求耐磨、耐腐蝕，傳熱性好，一般采用45號鋼，在工作表面堆焊或者噴涂23mm厚的耐磨硬質合金。o橢圓形轉子按其螺旋突棱的數(shù)目，可分為雙突棱轉子和四突棱轉子Changsha University of Science & Technologytantan,tanta

16、ntantancos即故PPPPTPPPPtrPr為圓周力為圓周力Pt為切向力為切向力T為摩擦力為摩擦力a為轉子突棱的螺旋角為轉子突棱的螺旋角j為物料與轉子金屬表面的摩擦角為物料與轉子金屬表面的摩擦角只有切向力大于摩擦力時，物料才能作軸向移動只有切向力大于摩擦力時，物料才能作軸向移動由于由于j=3738，根據(jù)分析，根據(jù)分析，在轉子長軸旋段，物料僅產生圓在轉子長軸旋段，物料僅產生圓周運動，起著送料作用及滾壓揉搓作用周運動，起著送料作用及滾壓揉搓作用在轉子短螺旋段，物料產生軸向移動，物料產生往返切割作用。在轉子短螺旋段，物料產生軸向移動，物料產生往返切割作用。Changsha University

17、 of Science & Technology橢圓形轉子的工作原理密煉機工作時，物料在密煉室中主要受到幾個方面的作用：密煉機工作時，物料在密煉室中主要受到幾個方面的作用：轉子橢圓形外表面與密煉室壁之間的剪切、攪拌和擠壓作用轉子橢圓形外表面與密煉室壁之間的剪切、攪拌和擠壓作用l端面為橢圓形的轉子與密煉室壁之間的任意位置上都形成一端面為橢圓形的轉子與密煉室壁之間的任意位置上都形成一個連續(xù)變化的間隙，物料通過該間隙時便受到強烈的擠壓和個連續(xù)變化的間隙，物料通過該間隙時便受到強烈的擠壓和攪拌作用。攪拌作用。l轉子表面上各點的線速度不同，轉子與密煉室壁之間的任意轉子表面上各點的線速度不同，轉子與密煉室

18、壁之間的任意位置上都形成較大的速度梯度且呈連續(xù)變化，使物料受到強位置上都形成較大的速度梯度且呈連續(xù)變化，使物料受到強烈的剪切作用。烈的剪切作用。l轉子突棱與密煉室壁所形成的咬角較小，便于物料通過。轉子突棱與密煉室壁所形成的咬角較小，便于物料通過。Changsha University of Science & Technology兩轉子之間的捏合、撕拉作用兩轉子之間的捏合、撕拉作用l兩轉子轉速不同，轉子表面上各點與轉子軸線的距離不等，轉兩轉子轉速不同，轉子表面上各點與轉子軸線的距離不等，轉子表面的子表面的 線速度之比不斷變化，物料在兩轉子之間受到較好線速度之比不斷變化，物料在兩轉子之間受到較好的捏合、撕拉作用。的捏合、撕拉作用。轉子的軸向翻搗、捏煉作用轉子的軸向翻搗、捏煉作用l轉子表面有兩個方向相反、長度不等的螺旋凸棱，一般長凸棱轉子表面有兩個方向相反、長度不等的螺旋凸棱，一般長凸棱的螺旋角為的螺旋角為30度，短凸棱的為度，短凸棱的為45度，而物料與金屬轉子之間的度，而物料與金屬轉子之間的摩擦角大都小于摩擦角大都小于30 度，故物料在轉子凸棱的作用下沿轉子軸度，故物料在轉子凸棱的作用下沿轉子軸線向兩邊移動線向兩邊移動l兩個轉子的長螺旋凸棱和短螺旋凸棱是相對安裝的，短凸棱所兩個轉子的長螺旋凸棱和短螺旋凸棱是相