橡胶密炼机的正文

1、前 言在19世纪初期开始,胶料的塑炼和混炼主要靠开炼机来实现.由于开炼机塑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。XM-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,

2、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XM-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XM-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。机械设计的一般过程：1明确设计任务,制定设计任务书。2提供方案并进行评价。3按照选定的方案进行各零部件的总体布置,运动学、动力学和零件工作能力计算,结构设计和绘制总设计图。3根据总体设计的结果,考虑结构工艺性等要求,绘出零件工作图。4审核图纸。5整理设计文件,编写计算说明书。在整个设计工程中本人查阅了大量的相关资料,了解了国外密炼机的发展过程和发展趋势。同时学习了设计所需要的各种设计软件,例如：Auto CAD2004、PCCAD 2004、Soli

3、dWorks 2006、proe等。学会使用各种工具书,例如：机械设计手册、橡胶工业手册、机械设计等。熟练使用了各种办公设计软件,例如：Microsoft Word2003、机械设计手册软件版V3.0、英科宇机械工程师等。总结本设计的优缺点及设计工作中的经验,以利以后从事这方面的工作,既要掌握一般机械的设计步骤,改善自己的画图水平,提高理论知识水平,加强设计与实际相结合的能力。1.绪论密炼机是橡胶工业的主要设备之一,主要用于橡胶的塑炼和混炼。作为橡胶机械行业的基础设备,密炼机还有着广泛的发展和研究前景,为了适应当前生产和社会的需要,努力赶超世界先进水平,并使设计更加合理完善。我们参观了双星轮胎厂、赛轮子午线轮胎、亚东橡机集团、元通模具厂。密炼机并参考了大量的文献和资料,本着高效,节能,低耗的指导思想,吸收新技术,兼顾旧机台,设计了本实验小密炼机,本设计主要是加料装置以及传动装置。1.1 密炼机的发展与我国密炼机现状1.1.1密炼机的发展概述自密炼机问世以来,人们在追求强化捏炼过程、提高混炼物料的物理机械性能和分散度、减轻体力劳动、改善工作环境的同时,使得密炼机的结构和性能也在不断发展、

4、完善,密炼机的种类日益增多,用途也愈来愈广泛,从密炼机的发展情况来看,它可以分为以下几个发展阶段:第一阶段18201875,这一阶段也叫密炼机的早期发展阶段。它主要是以英国伦敦的Thomas Hancock于19世纪早期18201840设计的单转子密炼机The Single-Rotor Masticator和美国麻省Newburyport的Nathaniel Goodwin公司于1865年发明的石英碾磨机The Quartz Mill以及俄亥俄州的James Barden 和Samuel Crudden于1875年发明的旋转搅拌机为代表。在这三种设备中,单转子密炼机主要用于对橡胶进行塑、混炼；而石英碾磨机则主要对高分子材料进行破碎、碾压。它是一种带有两个非啮合反向旋转的转子搅拌器,实际上可以认为它是剪切型密炼机的前身；旋转搅拌机则是一种带有两个啮合类似齿轮的转子搅拌器,主要用于生产膏状的物料,实际上也可以认为它是啮合型转子密炼机的前身。第二阶段18761909,这一阶段是建立早期混炼技术的发展阶段。这一阶段主要是以德国的沃尔太堡州的斯图加特的Fergburger、Paul Pfleid

5、erer和Harmann Werner等人相互合作制造出了五种类型的密炼机,并申请了五项专利。这几种类型的密炼机转子的形状开始接近于现在的剪切型密炼机转子的形状。它们主要用于高分子材料的塑、混炼。第三阶段19101915,这一阶段也可以认为是橡胶工业密炼机发展的早期阶段。因为在20世纪的前15年里,橡胶工业得到了迅速发展,从而对密炼机的要求变得十分迫切。橡胶虽属于高分子材料,但它有独特的高弹性,因此其加工必须要配备专用的设备。在这一时期,德国的康斯塔特斯图加特的尔纳尔. 普佛莱德瑞公司的F.Kempter在1910、1913、1914年分别发明了三种密炼机,随后申请了专利,命名为橡胶密炼机或橡胶捏炼机,其转子的特点不同以前,其突棱是螺旋形的,其前后混炼室不在同一水平上,是倾斜的,WernerPfleiderer将该类型密炼机简称为GK系列密炼机。第四阶段19161935这一阶段是Banbury密炼机的发展阶段,有人把此阶段也称为Banabury时代,这主要是因为橡胶密炼机是由Fernley Banbury来发明创造的。他的专利命名为加工橡胶和其他高塑性材料的机器,其主要特点:一是转子是

6、有两条螺旋突棱；二是有了上顶栓。这种新机器可以说是密炼机工业一大革命,开创了密炼机的新纪元。伯明翰铸造厂生产这种密炼机,并命名为本伯里密炼机Banbury Mixer,该名一直延续至今。现在人们把剪切型椭圆形转子密炼机称为本伯里密炼机。应该说本伯里密炼机Banbury Mixer的发明,促进了橡胶工业的迅速发展。有人认为这种新型密炼机是当今密炼机的始祖。本伯里对密炼机的贡献除了转子外,那就是密炼机的整体结构和混炼工艺方法,如上顶栓、卸料门、配料问题、混炼室和转子冷却问题、加料系统的设计、排料系统的设计、容量等方面的容。而且对密炼机进行了不断的改进设计,如转子的止推轴承的设计、混炼室耐磨部件的设计、上顶栓的设计、可拆卸的混炼室的设计、快速密炼机60rpm等,使密炼机的结构更加完善。这些结构可以说是当今F系列密炼机的前身,有的结构现在还继续采用。第五阶段19361985,这一阶段也叫新型密炼机的发展阶段,是密炼机发展的鼎盛时期,除了转子结构有较大变化外,在整体结构方面也日趋完善,形成了系列产品,满足了高聚物合成工业的迅速发展的需要。第六阶段1986现在,这一阶段也叫现代阶段,是密炼机技术发

7、展更加完善的阶段。这一时期,密炼机的新技术新成果不断涌现,从事密炼机方面研究的单位和人员不断增加,提出了一系列的混炼理论和新的专利,研究出了许多成果1。1.1.2 我国密炼机现状国在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

8、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

9、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

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