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開煉機文獻綜述
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文獻綜述
國產(chǎn)開煉機的發(fā)展歷程與趨勢
摘要: 介紹國產(chǎn)開煉機的發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢。開煉機產(chǎn)品結構主要經(jīng)歷了從開式傳動、閉式傳動到雙聯(lián)傳動結構的變化, 控制方式實現(xiàn)了智能化, 新材料、新工藝、新技術、新裝置以及新標準的應用進一步提高了開煉機的整體性能。大規(guī)格和液壓驅動是國產(chǎn)開煉機的發(fā)展方向。
關鍵詞: 開煉機; 發(fā)展歷程; 發(fā)展趨勢計開發(fā)工作。
1.發(fā)展概況
我國規(guī)?；a(chǎn)化工機械設備起步較晚。其中, 開煉機的生產(chǎn)始于20 世紀50 年代, 生產(chǎn)技術基本是沿襲前蘇聯(lián)的, 規(guī)格只有5400, 5450 和5560 等少數(shù)幾種, 結構形式以開式傳動為主。80年代, 隨著我國機械工業(yè)的飛速發(fā)展和全球經(jīng)濟的復蘇, 汽車、石油以及高分子材料等工業(yè)得到迅猛發(fā)展, 帶動了相關行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大, 一些新工藝、新設備也隨之應運而生, 特別是橡膠行業(yè), 不斷開發(fā)出各種新型橡膠生產(chǎn)設備, 開煉機的產(chǎn)品規(guī)格和結構形式也有了極大發(fā)展, 主要表現(xiàn)在產(chǎn)品規(guī)格系列化、結構形式多樣化和控制方式智能化。
1.1 產(chǎn)品規(guī)格系列化
開煉機的應用范圍在不斷拓展, 其產(chǎn)能配套情況必須隨使用要求而定, 絕大多數(shù)情況下, 開煉機生產(chǎn)只是產(chǎn)品生產(chǎn)的一個中間環(huán)節(jié), 需要與其它生產(chǎn)設備組合成生產(chǎn)線配套使用。這樣, 開煉機的生產(chǎn)能力就必須滿足生產(chǎn)線中各配套設備的產(chǎn)能要求, 而與開煉機配套的密煉機、壓延機等設備規(guī)格較多, 產(chǎn)能也各不相同, 因此, 為滿足使用要求, 我國又陸續(xù)開發(fā)出了5360, 5550, 5610,5660 和5710 等多種規(guī)格開煉機, 并且每種規(guī)格都形成了系列, 以滿足不同的速度、速比及潤滑和安全防護方式等方面的要求。
1.2 產(chǎn)品結構形式多樣化
開煉機雖然都是通過電動機驅動, 但由于制造年代和使用工藝條件的不同, 傳動結構各式各樣, 其中主要包括開式傳動結構、閉式傳動結構和雙聯(lián)傳動結構。
( 1) 開式傳動結構
早期開煉機普遍采用開式傳動結構。開式傳動結構簡單, 造價低廉, 傳動部分分散, 安裝調整繁瑣。輥筒軸承通常采用銅或尼龍材質的滑動軸承, 調距方式多為手動。前后輥筒速比通過安裝在輥筒一端的速比齒輪來實現(xiàn)。由于前后輥筒的動力直接靠速比齒輪傳遞, 而且生產(chǎn)過程中輥距需要調整, 造成了速比齒輪的嚙合不能處于理想狀態(tài), 因此開式傳動開煉機的傳動齒輪壽命較短,傳動效率較低。
( 2) 閉式傳動結構
20 世紀七八十年代出現(xiàn)了閉式傳動結構的開煉機, 并迅速得到了用戶的認可和推廣, 成為當時開煉機產(chǎn)品的標準形式。閉式傳動結構開煉機將傳動部分完全統(tǒng)一起來, 把傳動齒輪及速比齒輪全部集中到一個箱體內, 減速機采用雙軸輸出,輸出軸與輥筒之間靠萬向聯(lián)軸器連接。閉式傳動結構較開式傳動結構有了很大的進步。首先, 將傳動部分集中統(tǒng)一起來, 便于安裝和維修, 而且齒輪的嚙合精度和整機的機械效率大大提高, 既延長了設備使用壽命, 又降低了無用功的消耗; 其次, 設備承載能力大大提高。輥筒軸承多采用圓柱滾動軸承, 運轉更加平穩(wěn), 使用壽命更長, 不必經(jīng)常更換軸承, 減少了設備維護維修的工作量。
( 3) 雙聯(lián)傳動結構
雙聯(lián)傳動開煉機是我國近幾年開發(fā)出的一種特殊結構的開煉機( 見圖1) , 它由1 臺主電機和1臺減速機驅動, 減速機的雙側輸出軸各驅動兩個輥筒, 減速機與輥筒之間通過齒型聯(lián)軸器連接。雙聯(lián)傳動開煉機可以根據(jù)用戶要求使兩端的輥筒產(chǎn)生不同的速比, 從而實現(xiàn)不同的煉膠工藝要求,而且兩側機體相距較近, 縮短了膠料運輸行程, 提高了膠料混煉效率。雙聯(lián)傳動開煉機已經(jīng)得到越來越多的用戶認可。除上述3 種結構形式外, 為滿足一些特殊使用環(huán)境及工藝要求, 又陸續(xù)產(chǎn)生了整體式、角式傳動和雙電機驅動等多種結構形式開煉機, 大大豐富了開煉機的產(chǎn)品結構類型, 提高了開煉機的應用范圍, 極大地滿足了不同用戶的各種使用要求。
1.3 控制方式智能化
在開煉機產(chǎn)品結構發(fā)生重大變化的同時, 開煉機控制方式也更加趨于完善, 開始重視控制系統(tǒng)的安全、高效、合理和智能化。以往開煉機的控制系統(tǒng)只針對單機進行操作, 極少與其它設備進行通訊, 設備的控制和操作非常麻煩。目前, 由于計算機控制工程的不斷發(fā)展, 一些新技術被不斷應用到機械產(chǎn)品中, 開煉機實現(xiàn)了程序控制, 并與前后配套設備之間實現(xiàn)了通訊控制, 可以根據(jù)生產(chǎn)線的工作情況確定啟動、停止、緊急制動、調整輥筒線速度或自動調整輥距等工作狀態(tài), 甚至在相對惡劣的工作條件下實現(xiàn)無人看守。開煉機實現(xiàn)智能控制既可以提高生產(chǎn)效率, 又可以避免一些安全事故的發(fā)生。
2.性能優(yōu)化
開煉機結構和控制方式改進的最終目的是提高整機性能, 在工作過程中充分體現(xiàn)出低能耗、高效率、低噪聲和高安全性等特性。在影響開煉機性能的諸多因素中, 新材料、新工藝、新裝置、新標準起到了至關重要的作用。
2.1 新材料與新工藝
采用合金冷硬鑄鐵新材料后, 輥筒機械強度提高, 承載能力加大, 使用壽命延長。通過深孔鉆等機械加工手段加工出的鉆孔輥筒, 工作過程中的冷卻條件得到改善, 開煉機的煉膠質量明顯提高。
圖1 雙聯(lián)傳動開煉機結構示意
開煉機傳動齒輪大量使用了如20CrMnMo等合金鋼材, 齒面硬度提高, 齒輪更加耐磨, 具有更高的接觸強度和彎曲強度。采用磨齒加工技術后, 齒輪齒形精度和嚙合度得到了提高, 開煉機傳動系統(tǒng)的傳動效率明顯提高, 而且運行噪聲大大降低, 在性能提高的同時更加環(huán)保。
2. 2 新技術
越來越多的新技術被應用到開煉機中。開煉機控制系統(tǒng)實現(xiàn)了可編程控制, 通過PLC 接收并發(fā)送指令, 使其更好地與前后配套設備配合協(xié)調,實現(xiàn)部分功能的自動化控制。液壓、氣動等技術的應用使開煉機各部件間的銜接配合更加穩(wěn)定、有序、準確, 同時工人的勞動強度大大降低, 設備安全性提高。
2. 3 新裝置
開煉機附屬裝置的性能對整機性能的影響尤為關鍵, 為此, 一些新的裝置不斷得到開發(fā)和應用。氣動和電動切刀裝置的開發(fā), 使膠片的切割和輸送更加方便、快捷; 壓桿緊急制動裝置和防止制動反轉的光電開關使開煉機工作時更加安全,避免工人的人身安全受到威脅; 自動翻膠裝置取代了人工翻膠, 膠料混煉的質量更高、更省力; 特別是液壓調距裝置的應用, 不僅實現(xiàn)了輥距設定后的自動調整, 而且可以在工作過程中對輥筒載荷準確地進行實時監(jiān)控, 并根據(jù)程序設定要求, 實現(xiàn)對輥筒等核心工作元件的保護, 從而避免因設備超載所造成的破壞和人身傷害事故, 同時取代了機械安全片, 免去了更換安全片這樣繁瑣的重
復勞動, 生產(chǎn)的連續(xù)性得到了很好保證。
2. 4 新標準
開煉機屬于低轉速、重載荷機械設備, 尤其在工作狀態(tài)下載荷的波動非常大, 不僅設備本身承受很大沖擊, 而且絕大多數(shù)開煉機需要人工操作,對操作者存在著極大的人身傷害安全隱患。為避免意外事故的發(fā)生, 雖然開煉機上安裝了安全壓桿和急停按鈕等用于安全防護的裝置, 并可通過制動電磁鐵實現(xiàn)設備的緊急制動, 最大限度地避免人身傷害的發(fā)生, 但這些防護措施并不全面, 在一些平時并不引起注意的環(huán)節(jié)上仍然存在著安全隱患。為此, 我國參照歐洲EN 1417 標準制定了開煉機的國家安全標準, 詳盡地規(guī)定了開煉機所應達到的各項安全防護措施。新標準已于2006年頒布, 2007 年7 月1 日起實施, 這標志著我國開煉機設備的使用性能和安全性能正在接近國際先進水平。
3. 發(fā)展趨勢
目前我國開煉機的技術水平和安全性能正在接近國際先進水平, 但隨著與之相配套設備及相關技術的不斷發(fā)展, 開煉機設備在產(chǎn)品結構方面仍然存在著很大的發(fā)展空間。
3. 1 開煉機規(guī)格的大型化
以輪胎生產(chǎn)行業(yè)為例, 目前270 L 密煉機普遍配置的下輔機為5660 或5710 規(guī)格的開煉機, 但隨著各輪胎廠生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大, 370和400 L 及以上規(guī)格密煉機的應用越來越廣泛,其一次排膠量遠遠超過了我國現(xiàn)有規(guī)格開煉機的最大一次投料量, 因此, 現(xiàn)有大規(guī)格密煉機的下輔機普遍采用擠出壓片機, 這就造成了生產(chǎn)工藝流程的單一性, 一些特殊工藝條件的實施受到限制。為彌補這一缺陷, 最大限度地滿足用戶的使用要求, 對大規(guī)格開煉機的開發(fā)已是大勢所趨,況且國外已經(jīng)具有應用大規(guī)格開煉機的成功經(jīng)驗, 以我國機械行業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件, 完全可大規(guī)模生產(chǎn)5760 和5810 等大規(guī)格開煉機, 未來幾年大規(guī)格開煉機必將成為開煉機市場的一個新賣點。
3. 2 液壓電機的應用
液壓技術在開煉機上應用是開煉機系列產(chǎn)品結構和性能上的一個重大突破, 也是推動開煉機技術繼續(xù)發(fā)展的重要力量。隨著液壓調距裝置在開煉機上的成功應用, 人們越來越認識到了液壓技術所具有的動作平穩(wěn)、控制靈活和安全可靠等
這些機械式結構所無法比擬的優(yōu)勢。在國外, 特別是在歐洲的一些技術發(fā)達國家, 液壓電機已經(jīng)普遍作為開煉機的驅動裝置。液壓傳動開煉機具有以下特點。
( 1) 結構簡單, 占地面積小。液壓電機作為開煉機的動力裝置, 直接將扭矩傳遞給兩個輥筒, 避免了反復的動力傳遞過程, 節(jié)省了大量空間, 對用
戶廠房的排布十分有利。
( 2) 安裝調整方便、快捷。液壓傳動開煉機結構小巧, 安裝時只需調整機體和輥筒部分的精度就可以實現(xiàn)開煉機的正常運轉。
( 3) 維護保養(yǎng)容易。由于結構簡單, 液壓傳動開煉機的維護保養(yǎng)容易, 并且液壓電機的安裝和拆卸都比較方便, 可以節(jié)省大量的維護保養(yǎng)時間,為用戶節(jié)省大量的資金和精力。
( 4) 安全性能極好。液壓電機作為開煉機的動力源, 可以實現(xiàn)輥筒的快速制動, 使輥筒在極小的轉動角度內實現(xiàn)完全制動, 而且不會對設備造成大的沖擊, 最大限度地保護設備和人員安全。目前, 我國液壓技術還不是很先進, 液壓電機
等關鍵液壓設備的質量和性能還有待提高, 但從國際上開煉機的發(fā)展情況來看, 發(fā)展液壓驅動開煉機是一種必然趨勢, 將來液壓驅動開煉機有可能成為開煉機設備的主流。
4 結語
我國橡膠機械制造業(yè)的發(fā)展雖然存在著科技發(fā)展相對滯后、市場化程度不高、機械加工手段不夠先進、接觸國際市場較晚以及國產(chǎn)液壓元件和系統(tǒng)的穩(wěn)定性差等諸多制約因素, 但是, 我們應該有信心克服這些制約因素, 依靠我國自主研發(fā)力量推動國產(chǎn)開煉機的快速發(fā)展, 逐步完善產(chǎn)品性能, 達到國際先進水平, 增強國產(chǎn)開煉機的國際市場競爭力。
5.參考文獻
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2、《塑料機械設計》，北京化工學院，華南工學院，輕工業(yè)出版社，第一版
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6、《塑料機械液壓傳動》，北京化工大學，華南理工大學，中國輕工業(yè)出版社，第一版
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