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橡膠機(jī)械的“三機(jī)”制造
煉膠設(shè)備是輪胎及其他橡膠制品生產(chǎn)中不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備,其性能水平的高低決定了煉膠質(zhì)量的優(yōu)劣。在煉膠設(shè)備中使用最普遍的當(dāng)屬開煉機(jī)、密煉機(jī)及配套下輔機(jī)。
經(jīng)過近 20 年發(fā)展,我國煉膠設(shè)備設(shè)計(jì)制造水平已達(dá)到國外 20 世紀(jì) 90 年代末水平,完全可滿足國內(nèi)輪胎制造業(yè)的需求。目前我國新上輪胎廠除超大規(guī)格密煉機(jī)外,其他開煉機(jī)、密煉機(jī)及壓片機(jī)等基本選用國貨。此外,我國煉膠設(shè)備還批量出口。
開煉機(jī)
該機(jī)適應(yīng)性強(qiáng),煉膠質(zhì)量較好,簡單實(shí)用,廣泛用于膠料塑煉、混煉、壓片、熱煉等。但隨著大容量密煉機(jī)的推廣,開煉機(jī)在輪胎制造業(yè)中的份額逐漸降低。
我國開煉機(jī)生產(chǎn)技術(shù)較成熟,已形成輥筒直徑為 160 (毫米,下同)、 250 、 360 、 400 、 450 、 480 、 550 ( 510 、 560 )、 610 、 660 、 710 等規(guī)格的系列產(chǎn)品。該機(jī)發(fā)展的主要趨勢:
一是大型化,特別體現(xiàn)在規(guī)格大型化、主電機(jī)功率增大、輥筒轉(zhuǎn)速高速化方面。如,國內(nèi)最大的 710 開煉機(jī)輥筒直徑達(dá) 710 ,工作面長度為 2200 ,配有空氣冷卻式 280 千瓦電機(jī),產(chǎn)量可達(dá) 1400 千克/時(shí)。大連冰山橡塑股份公司近期開發(fā)的 XKR660G 熱煉機(jī)主電機(jī)功率已達(dá) 280 千瓦。為提高煉膠效率和滿足煉膠工藝要求,大規(guī)格開煉機(jī)的輥線速度正在不斷增加, 660 、 710 開煉機(jī)前輥線速度已達(dá)到 40 米/分。
二是結(jié)構(gòu)多樣化,主要表現(xiàn)在傳動(dòng)、輥筒、機(jī)架壓蓋和底座、調(diào)距裝置以及附屬裝置的多樣化方面。在傳動(dòng)方面,電動(dòng)機(jī)可采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng),亦可采用雙電機(jī)各拖一個(gè)輥筒驅(qū)動(dòng);雙出軸閉式齒輪減速箱加萬向聯(lián)軸節(jié)代替了老式的開式齒輪,齒輪減速箱亦更多地采用硬齒面齒輪;液壓技術(shù)逐漸滲入到開煉機(jī)中。在輥筒方面,有中空式、鉆孔式和溝槽式。調(diào)距裝置目前常用的是手動(dòng)和電動(dòng)裝置,并配以安全片裝置。翻膠形式有沿軸線來回?cái)[動(dòng)式、五指輥式、旋轉(zhuǎn)頭式和鏵梨式等。切刀裝置有圓片刀和直板刀,刀片的調(diào)整可以手動(dòng)、氣動(dòng)和電動(dòng)。
三是安全性能更佳。不少開煉機(jī)除了在操作箱上配置緊急停止按鈕開關(guān)外,還配置了雙面腳踢板式安全裝置,以增加多重保險(xiǎn)。剎車后允許輥筒旋轉(zhuǎn)的圓周長度不超過 100 。
密煉機(jī)
我國生產(chǎn)的密煉機(jī)主要有 F 和 GK 系列,兩大系列產(chǎn)品已完全能夠滿足輪胎制造業(yè)的要求。密煉機(jī)發(fā)展的趨勢:
一是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高速化、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速多級(jí)或無級(jí)化。以 270L 為例,上世紀(jì) 80 年代還盛行中低雙速密煉機(jī), 90 年代相繼出現(xiàn)了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為 30 / 60 、 15 / 20 / 30 / 40 、 20 / 30 / 40 / 60 及 4 - 40 、 6 - 60 、 7 - 70r / min 的高速、多級(jí)或無級(jí)密煉機(jī)。
二是主電機(jī)功率逐漸加大, 270L 、 60r / min 密煉機(jī)已由常規(guī)的 1500 千瓦電機(jī)增配到 1800 千瓦,有的甚至達(dá)到 2000 千瓦。
三是壓料裝置液壓化。
四是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)多樣化。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式為密煉機(jī)開發(fā)的重點(diǎn),在輪胎制造業(yè)運(yùn)用最廣的是橢圓形。按轉(zhuǎn)子棱數(shù)分有兩棱、四棱和多棱。現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)型的兩棱轉(zhuǎn)子應(yīng)用較少,而四棱轉(zhuǎn)子發(fā)展很快。
五是強(qiáng)化冷卻。密煉室改變過去噴淋式或夾套式通水冷卻方式,改為沿室壁鉆孔式冷卻結(jié)構(gòu);轉(zhuǎn)子則改變過去噴淋后開式自然回流的方式,改為采用旋轉(zhuǎn)接頭強(qiáng)制水流冷卻結(jié)構(gòu)。在新型轉(zhuǎn)子的棱部設(shè)有通道,對(duì)棱部實(shí)施強(qiáng)制冷卻。為使排膠通暢,卸料門采用個(gè)別孔冷卻的方式。大連冰山橡塑股份公司在新型密煉機(jī)上大多配置閉路循環(huán)水溫控制系統(tǒng),可根據(jù)膠料配方和煉膠工藝的要求,對(duì)各部分工藝溫度進(jìn)行設(shè)定,通過 PID 控制交流系統(tǒng)各段溫度。
六是強(qiáng)化控制功能。在大中型機(jī)組中普遍采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)上輔機(jī)、密煉機(jī)及配套下輔機(jī)的自動(dòng)控制。對(duì)密煉過程采用智能控制,增加了密煉瞬間功率、物料粘度、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、煉膠各段溫度、壓鉈壓力等密煉過程多點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集,再通過在線預(yù)測功能,選擇相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型預(yù)測出煉膠效果,最終使煉膠效果達(dá)到最佳、煉膠的質(zhì)量均勻化。
壓片擠出機(jī)
為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和批量生產(chǎn),現(xiàn)有大型密煉機(jī)組大多采用壓片擠出機(jī)和膠片冷卻裝置。壓片擠出機(jī)主要由擠出裝置、壓片裝置、加料槽、傳動(dòng)系統(tǒng)、水溫控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。壓片擠出機(jī)的發(fā)展趨勢:
一是結(jié)構(gòu)多樣化,用戶可根據(jù)其生產(chǎn)條件及現(xiàn)場狀況等進(jìn)行選擇。
二是傳動(dòng)形式多樣化,共有 4 種形式供選擇,目前采用最多的是直流電機(jī)拖動(dòng)雙出軸減速器,再從雙出軸各由一個(gè)萬向聯(lián)軸器分別帶動(dòng)一個(gè)壓片輥筒。它不僅傳動(dòng)精度高,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠,而且可以實(shí)現(xiàn)較大的開距,便于對(duì)擠出裝置出料部分及積膠的清理。
三是對(duì)與物料接觸的主要部位表面進(jìn)行了處理。螺桿、機(jī)筒與物料的接觸表面都鍍硬鉻,耐磨而不粘料;有的螺桿還采用螺桿棱部堆焊硬質(zhì)合金,機(jī)筒采用雙金屬結(jié)構(gòu),壓片輥多采用冷硬鑄鐵制成。
四是自動(dòng)控制系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng)更加完善,其主傳動(dòng)采用全數(shù)字調(diào)速裝置,控制系統(tǒng)采用 PLC 。在加料裝置處裝有兩組超聲波料位器,以實(shí)現(xiàn)對(duì)擠出和壓片速度的調(diào)整。在壓片裝置處裝有壓力傳感器,用于修正擠出裝置螺桿轉(zhuǎn)速,并將同步信號(hào)傳往膠片冷卻機(jī),實(shí)現(xiàn)全線的同步運(yùn)行。同時(shí)還配有出膠測溫系統(tǒng)、壓片輥筒縫測量及顯示裝置。在安全上配有各種報(bào)警裝置及緊急停車開關(guān)及拉線停車開關(guān),確保人身及設(shè)備安全。