岳亚旗,张翼飞,张敦谊,高国利
(1.平顶山市矿益胶管制品有限公司,河南 平顶山 467021;2.平煤神马机械装备集团,河南 平顶山 467021)
开放式炼胶机简称开炼机,是橡胶制品生产中应用最广的一种设备,开炼机的工作原理是胶料在两个相对回转的辊筒上,依靠不同的线速度,在摩擦力作用下被拉入辊筒,通过辊距断面的缩小,使胶料受到强烈的剪切与挤压,在一定温度条件下发生氧化断链,增加可塑度,从而达到炼胶的目的[1]。
随着新橡胶制品的研发,橡胶配方的变化,导致部分胶料物理性能变硬,使辊筒的挤压力增大,造成电机等负载增加,因此,频繁出现开炼机噎死、电机过热等问题,不能满足生产需要。
针对以上问题,如果更换大规格炼胶机,一次性投入太大,可以考虑提高设备的输出功率,以最小的投入解决这一问题。
目前的方案为保证电机转速不变,功率提升一档;改变现行18寸炼胶机标配的55 kW电机,更换为75 kW电机;原电机型号为:Y280M-6,功率55 kW,现电机型号选Y315S-6,功率75 kW。
1.2.1 电机底座设计方法
(1)当电机型号变化后,底座上面的安装孔改变,底座中心高同时改变;
(2)不同橡胶配方的硬度不同,底座设计考虑可以安装两种型号的电机,设计两套安装孔,同时,设计以两种电机型号高度差为厚度的垫板,大电机不使用垫板;
(3)为了尽量减小改造土建工程量,新底座的地脚孔需与旧底座一致。
1.2.2 联轴器设计方法
在联轴器的设计上,我们仅更换了电机端半联轴器,改变内孔和键槽相应尺寸,其余不变。两种电机的参数如表1所示。
表1 查阅两种电机参数下
在表1中,E+C尺寸变动,是电机底座设计的主要依据。XK450升级的底座图如图1所示。
图1 XK450底座升级图
按照扭转强度计算,适用于只承受转矩的传动轴的精确计算,也可用于既受弯矩又承受扭矩的轴的近似计算[2]。减速箱输入轴既传递转矩又承受弯矩,也可以近似计算。表2为常用材料的[τ]值和C值。
表2 常用材料的[τ]值和C值
注:当作用在轴上的弯矩比传递的扭矩小或只传递转矩时,C取较小值;否则取较大值。
轴的材料为45#钢,选取C为中间值,C值取110,传递的功率P为75 kW。将所选取的值带入以下设计公式:
式中,
P为电机功率,kW;
n为电机转速,rpm。
所改造开放炼胶机型号为XK-450所用的减速机,输入轴轴径d2=60mm,大于计算值,改造后完全满足需要,并具有一定的安全系数,所以方案可行。
轴瓦表面挤压应力为σ压,其计算方法为:
式中,
P为轴承轴瓦上的最大压力,N;
E1为铸铁轴颈的弹性模量,E1=1.2×105N/mm2;
E2为轴瓦材料的弹性模量,青铜的E2=1.0×105N/mm2;
d为轴颈直径,mm;
l为轴颈支承部分长度,mm;
δ为(0.001 5~0.002)d,mm;
[σ压]为许用表面挤压应力,青铜的[σ压]=75N/mm2。
推荐的开炼机单位横压力Px=9 000N/cm[1]。
开炼机辊筒主要尺寸如下[1]:
结合以上计算,轴瓦表面挤压应力远小于许用挤压应力,完全满足升级改造的需要。
综上分析,标明我们对开炼机的改造方案切实可行:
(1)通过计算,开炼机升级改造方案可行。
(2)开练机改造完成后,经半年的使用,设备运转正常,进一步验证了升级改造的可行性。
(3)该方案可以应用于其他型号开练机的升级改造。
[1]杨顺根,白仲元.橡胶工业手册.第九分册(上册)橡胶机械[M].北京:化学工业出版社,1992.
[2]杨可桢,程光蕴.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社,1999.