双驱动新型两辊开炼机的研制

石繁章，吴俊功　李国胜

（大连橡胶塑料机械股份有限公司，辽宁　大连　116039）

双驱动新型两辊开炼机的研制

石繁章，吴俊功李国胜

（大连橡胶塑料机械股份有限公司，辽宁大连116039）

Research of a new type oftwo-roll mill with double drives

为了满足广大用户对开炼机的使用要求，提高胶料品质和炼胶效率，我公司新研制开发了双驱动两辊开炼机，该机无论在使用性能还是外观尺寸方面与老机型比都有较大的改进。本文对这种新机型的性能参数、结构特点等作了简述。

两辊开炼机；双驱动；分体辊筒；减速器

开炼机是轮胎等橡胶制品生产中的重要设备之一，主要用于胶料的热炼、混炼、压片及生胶的塑炼。随着炼胶工艺的不断改进，对开炼机的使用性能要求也越来越高，为了满足广大用户的需求，拓宽开炼机的使用范围，大橡塑把开发双驱动新型两辊开炼机定为研究新课题。通过市场调研，了解和掌握开炼机市场的需求特点和发展趋势，我们认为目前我国开炼机的技术水平、使用性能随着与之配套设备及相关技术的不断发展，仍然存在着很大的发展空间，尤其在一次法低温炼胶生产线中，要求开炼机群组、开炼机温度自控装置、自动翻胶冷却装置等可实现无人操作及智能控制，同时为了有效利用厂房的空间位置，要求设备功能强大，尺寸要小。但现有形式的开炼机体积都非常庞大，这一点一直是设备制造厂家需要解决的问题，辊筒与减速器间不管是采用十字轴式万向联轴器，还是采用棒销联轴器，或是采用鼓形齿联轴器都不能从根本上解决问题。

大橡塑研发的双驱动新型两辊开炼机，由于取消了辊筒与减速器间的万向联轴器，使开炼机外形尺寸大大减小。

1　设计方案

1.1主要技术参数

辊筒工作部分直径660 mm

辊筒工作部分长度2 130 mm

辊筒工作速度3～30 m/min

主电机功率132×2 kW

辊筒调速范围0.5～1任意可调

辊筒调距范围0.5～15 mm

调距电机功率3 kW

减速器传动比1/103

1.2产品结构

该机主要由双电机、双减速器、机体、辊筒及底座等部分组成，主电机通过弹性联轴器与锥形齿轮减速器相连，两减速器分别对前后辊筒进行驱动。辊筒与减速器间取消万向联轴器，减速器输出轴为空心轴，直接套在辊筒传动端上，使两辊筒均具有无极变速功能，如图1所示。工作时两个相向回转的辊筒，通过摩擦力的作用，将投放在辊筒工作面上的胶料拉入到两个辊筒之间的缝隙当中，并在这个区域内受到强烈的挤压和剪切.辊筒的线速度和速比在设定的范围内可任意调整，用以满足不同胶料的加工工艺要求。

在整机设计方案中，充分考虑到用于不同场合的开炼机所需要电机功率也不同的特点，另配置了110 kW 和90 kW两种规格的减速器，并进行模块化设计。使之在同规格产品中可以重用和互换，对相关模块进行排列组合就可以得到多种功率不同的开炼机，用以满足不同场合的要求。

2　新旧机型的对比

老式开炼机分单电机驱动和双电机驱动两种形式，单电机驱动，前后两辊筒速比固定，不能随着胶料加工工艺的改变而改变。双电机驱动虽能改变前后辊筒速比，但占地面积较前者要大。图2、图3分别为单、双电机驱动的老式660开炼机（硬齿面）外形图。

老式开炼机无论是单电机驱动还是双电机驱动，减速器都是通过万向联轴器带动辊筒旋转。由于受电机长度和万向联轴器最大偏心角限制，使得万向联轴器轴向尺寸较大，总长度大约在2 m左右，这样就加大了开炼机的总体尺寸。新式开炼机取消了万向联轴器，减速器与辊筒的联接采用悬挂直联式，同是双驱动开炼机，新式机比老式机节省占地面积约40%左右。

新旧形式开炼机主要差异见表1。

3　关键技术和创新点

取消了万向联轴器后，辊筒与减速器间如何联接成为本机的关键技术。为了顺利进行动力传递，我们重点对辊筒和减速器的结构进行了改进。

3.1辊筒

图1　双驱动新型两辊开炼机外形图

辊筒是开炼机的核心零件，主要承受横压力和交变载荷的作用。为了做到既能保证辊筒强调，又可减小辊筒传动端轴颈的尺寸，本机辊筒采用分体结构形式。辊筒主体部分材质由灰铁改为球铁，抗拉强度由180 MPa提高到400 MPa，辊筒工作面硬度为68～75 HSD，辊筒传动轴部分采用优质合金钢。对二者的连接问题，考虑到辊筒的受力、加工工艺、装配难易度及设备维护等诸多因素，采用传动轴套在辊筒主体部分轴端，通过平键和端面螺栓连接的方式。

图2　单电机驱动老式660开炼机

图3　双电机驱动老式660开炼机

表1　新旧形式开炼机主要差异

虽然减速器挂在传动端使辊筒轴端增加了弯矩，但由于辊筒主体部分材质由老机型的灰铁改为球铁，同时减速器重心与辊筒轴线的偏离，削弱了辊筒工作时产生的“反转扭矩”，使辊筒的使用安全系数大大提高。我们分别对老机型和新机型辊筒的强度进行校核，分析在特定工况条件下辊筒的应力分布。利用计算机在I-DEAS V5下完成辊筒及轴的三维实体造型，输出为parasolid格式，定义材料参数，进入ANSYS中进行求解。老式机辊筒的等效应力如图4所示，最大等效应力出现在辊筒传动端轴承边界处，值为80.275 MPa；新式机辊筒的等效应力如图5所示，最大等效应力出现在辊筒传动端轴承边界处，值为78.413 MPa。显而易见，老式机辊筒的抗拉应力是最大实际应力的2.2倍，而新机型由于采用了新技术、新材料、新工艺使辊筒的抗拉应力可达其最大实际应力的5倍。

图4　老机型辊筒的等效应力

图5　新机型辊筒的等效应力

3.2减速器

本机组的创新点是：打破原开炼机的固有模式，取消了减速器与两个辊筒之间的万向联轴器，减速器采用悬挂直联形式。两台变频电机经过减速器减速后，分别驱动两个辊筒转动，使两个辊筒线速度和速比可任意调整，大大提高了开炼机的使用性能。减速器的特点是：

（1）两个主电机分别通过弹性联轴器与高速锥形齿轮减速器相连，两减速器分别对前后辊筒进行驱动。本机组执行新的开炼机国家安全标准，高速轴联轴器上安装有DBHD-255F型空压蝶式制动器，可保证主电机的紧急制动，制动时两个辊筒的惯性转角小于60°。减速器输出轴为空心轴，采用悬挂直联形式，直接套在辊筒传动端上，使两辊筒均具有无极变速功能。

（2）减速器由高速级锥齿轮和两级平行轴齿轮减速，实现辊筒的转速要求；本减速器的重心与减速器的安装角度采用优化设计，用减速器的“重心扭矩”削弱辊筒炼胶时产生的“反转扭矩”，改善辊筒的受力情况，保证机组工作稳定，降低机组的振动和噪音。另外高速级锥齿轮实现90°转向的功能，使布局更加合理，紧凑。

（3）减速器有独立的润滑电机及泵，有过滤器，冷却器，压力表与温度表等电仪原件，保证减速器的正常运行；同时减速器润滑系统采用外挂式，节省空间，便于调距。

4　结束语

产品质量、生产效率的提高与加工设备的先进性相关，通过改进后的双驱动新型两辊开炼机，结构紧凑、操作方便，性能优越，生产效率高、占地面积小、易于实现联动。该机的研制开发填补了我国在该领域的空白，为我国的开炼机产品增加了新的系列，为满足高端产品提供了强有力的基础保障。

（XS-03）

Research of a new type oftwo-roll mill with double drives

Research of a new type oftwo-roll mill with double drives

Shi Fanzhang，Wu Jungong，Li Guosheng
(Dalian rubber&plastic machinery co., LTD., Dalian116039，Liaoning）

In order to satisfy the requirement of the user's to open mill and improve the quality of the rubber and the efficiency of rubber mixing, our company has developed new double drive two roller mill. This machine has a bigger improvement in the performance and size than old models. This paper descripted the new machine's performance parameters, and structure characteristics.

two roller mixing mill; double drive; fi ssion roller; reducer

TQ330.43

1009-797X(2015)01-0025-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.01.005

石繁章（1956-），男，高级工程师，主要从事橡胶、塑料机械的设计开发工作。

2013-09-15