密炼机技术资料 - 图文

压力平衡性阻止交换。这就要求两转子转到适当位置进行交换，这取决于速比。

转子在回转运动中，胶料在螺旋突棱处对转子产生正压力为P′。根据作用力于反作用力，转子在突棱处对产生垂直作用力为P，将P分解成圆周力（径向作用力）Pr和切向力Pt，其中Pr边作用是使胶料绕转子轴线转动，Pt作用是使胶料产生轴向移动。 Pt=P*tgα

胶料在转子突棱产生轴向移动。肯定会有摩擦力阻止胶料作轴向移动。摩擦力T=Pμ=Ptgυ。∵ 只有Pt＞T，胶料才能作轴向移动。即

α﹥υ

υ=37°-38°

α﹥38° 45°

故胶料在转子短棱处产生轴向的移动。对胶料往复通切割；在长棱处由于α=30°＜υ 胶料不会产生轴向移动，仅产生圆周运动，起着运料作用及滚压揉搓作用。 （4）转子轴向往返切割作用。

密炼机每个转子都具有两个方向相反、长度不等的螺旋突棱。 长螺旋突棱的螺旋角 α=30° 短螺旋突棱的螺旋角 α=45°

胶料在转子回转的作用力下，不仅 转子作用周运动，而且由于转子螺旋突棱的螺旋作用，对胶料产生轴向力，使胶料沿转子轴向移动。现将两部分作用情况分析如下：

由于转子的移动，转子螺旋突棱对胶料产生一个垂直作用力P 。分为两个力，如图所示。

P-转子 对胶料产生垂直作用力

Pr-P力圆周分力，使胶料绕转子轴线转动。

Pr=P/cosα, cosα=P/Pr α=45° Pt-P切向分力，使胶料沿转子轴线移动。 Pt=Ptgα tgα=Pt/P

由于以P力作用于胶料，胶料同时以P这样的反作用力于 。实际上P力可以看作是胶料对转子表面的正压力，所以企图阻止胶料作轴向移动的摩擦力T为 T-阻止胶料轴向移动的摩擦力 T=Pf=Ptgυ

只有当Pt＞T 时，胶料才能轴向移动 即 Ptgα＞Ptgυ tgα＞tgυ α＞υ 从试验得知，胶料与金属表面的摩擦角υ=37°-38°。这样即可得出胶料在转子上的运动情况为：

在转子长螺旋段。∵α=30°,∴α＜υ 即Pt＜T。因此对胶料不会产生轴向移动，仅产生圆周运动。起着送料作用及滚压揉搓作用。

在转子短螺旋段。∵α=45°，∴α＞υ 即Pt＞T。因此胶料使产生轴向移动，对胶料往复切割。

由于一对转子的螺旋长段和短段是相对安装的，从而促使胶料从转子一端移动另一端；而另一端转子又使胶料作相反方向移动。因此，使胶料来回混杂，进行强烈的混炼。 四突棱转子和二突棱转子的工作原理对比简介如下：

四个突棱转子，即有两个长突棱和两个短突棱。增加两个小短突棱能增加搅拌作用图1-56所示，是转子尺寸图。图中A、C表示长突棱，B、D表示短突棱。二个突棱的两

个转子旋转时，胶料沿1、2、3三个方向流动。第一股分流胶料受到突棱A与混炼 壁间的剪切捏炼，2、3股分流胶料直接流向突棱C.其中一部分被突棱 C所捏炼。可见二突棱转子每一转对胶料的剪切仅一次。但是增加两个小突棱 B、D以后，捏炼的情况就不同了。第一股分流经 突棱A第一次捏炼后，有相当一部分被突棱B所折回与2、3股与原混合后又经突棱C作第二次捏炼。而且胶料左右来回捏炼的作用也加强了。因此在长段突棱的作用下，对胶料的混炼效果更为显著、缩短混炼的时间。

第三节 主要参数的确定

一、转子的转速与速比 （一）转子的转速

转子的转速是密炼机主要性能指标之一，它直接影响密炼机的生产能力、功率小消耗、炼胶质量等。从流变分析中知，转子棱顶与密炼室内壁间隙处的剪切速率可概略地从下是

??求得：

式中

??=

V?Dn （4-4） ?hh??-----剪切速率，1/秒;

u-------转子外圆回转线速度，米/秒；

h------转子棱顶与密炼室内壁间隙，米。

V=

?Dn 式中 D----转子外圆直径，米；n-----转子转速，转/秒。

对于某一台密炼机来说，h是个常数，剪切速率的大小，仅有转子的转速而定。即是说，转子转速越高，剪切速率越大，叫料变形越快，捏炼效果越好，且可缩短混炼时间。然而转子转速的提高在一定条件下是有限的，因为，一般来说，随着转子转速的提高，胶料温度也升高，从而胶料粘度下降，使剪切应力减小，结果可能导致降低分散效果。反之，速度过低，因剪切速率小，减少了剪切应力，也会降低捏炼效果。在第一段混炼时，一般排胶温度控制

o

在150~170C以下，否则除了会引起分散不良外，还易事胶料发生化学变质，如出现热裂解、

o

凝胶，等。最终混炼为防止焦烧，一般排胶温度控制在100~120C以下。据此，为了获得最有效的混炼，也按不同的胶料选择最适宜的转子转速。

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目前多速和调速密炼机的应用均被重视。也就是说，在一个捏炼过程中，开始时，转子以较高的转速使胶料迅速升温，降低粘度，以便使胶料迅速变形，尔后，则降低温度，来降低胶料温升，提高粘度，给胶了解快的压碎分散，产生高剪切应力。

图4-7所示，为转子转速与混炼时间关系。 (二)转子速比

两个转子的名义速比则由速比齿轮决定，这个名义速比一般为1：1.07-1:1.12。对圆筒形转子速比为1。因此这个名义速比值表面上与开炼机的速比差不多，但是，又与转子具有突棱，转子表面上每一点具有不同的速度，而两个转子因有速比齿轮而有不同的转速，因此，转子之间间隙处的实际速比也是变化的，物料各部分搅拌速度也在变化，导致紊流加剧，提高捏炼效果。

1、转子棱顶与密炼室内壁间隙

从流变分析中已讲到，对胶料起分散作用的主要在转子棱顶与密炼室内壁间隙h形成的高剪切区内，间隙大小，直接影响胶料的剪切速率及剪切应力。生产实践证明：密炼机使用年久后，由于磨损，致使h增大，一般要延长混炼时间，或增加装料量，才能得到弥补，以

维持炼胶质量。h大小的确定，目前一般用类比分析的方法求得，表4-2时国外若干密炼机的h值。

2、生产能力与填充参数

密炼机生产能力是由密炼机的工作容量决定的，而工作容量又由密炼室有效容量算出。计算密炼机生产能力，可用下式：

V1? (4-5) t式中 G----生产能力，公斤/小时； V1----密炼机工作容量，升； G?60

?----胶料的比重，公斤/升；

t----一次炼胶时间，分。

作为车间生产能力计算时公式（4-5）应乘一个

?值----机器时间利用系数，因为密

炼机属间歇式生产的机械，它主要与生产组织有关，通常

?=0.8~0.9。

工作容量V1由下式计算：

V1=Vβ (4-6)

式中，V----密炼室有效容量（密炼室总容量减去转子所占体积），升；

β----胶料的填充系数。

由此可知，填充系数直接影响密炼机的工作容量大小，即影响生产能力的大小。但填充系数过大或过小均会影响炼胶质量，也影响生产能力。

影响填充系数值大小的因素很多，如上顶栓压力、转子转速、机器结构、胶料性质、加料方法等等。例如在一定范围内加大上顶栓的压力，增加转子转速，改变转子的结构等以求增大β值。故β值的大小十分重要。β值大小的合理选定，目前尚未有一个确切的计算方法，一般通过类比分析和实验的方法确定。长期以来在普通典型密炼机中一直认为β值在0.54左右为合理，但是现代发展情况是β值却已在0.5~0.75以上。 3、上顶栓对胶料的单位压力

胶料混炼的关键在于分散，分散好坏的决定因素是剪切应力。增加上顶栓对胶料的压力作用，可以提高胶料中的流体静压力，而不直接影响剪切应力，但是，由于减少了密炼室内胶料的空隙，增加了胶料之间的接触面，并减少了胶料与密炼室内壁及胶料与转子表面的滑动。所以，增加上顶栓压力，能间接的导致较高的剪切应力，加速分散过程，从而缩短混炼时间。如表4-4和图4-8，图4-9所示。

当上顶栓压力低时，胶料经常发生滑动，导致剪切应力和剪切速度的下降，从而减少胶料的分散作用，延长混炼时间。

2

上顶栓对胶料单位压力的范围，一般在1~5公斤/厘米。一般加工硬料的上顶栓压力比加工软料的顶栓压力要高。

提高上顶栓压力的措施一般采用加大上顶栓气缸直径，现在也有采用油压的，但要注意渗漏问题。表4-5时列举不同型号密炼机的上顶栓气缸（油缸）的尺寸以作参考。 4、功率

（1）功率消耗的确定

电动机功率主要消耗在：胶料捏炼工程中的剪切、搅拌混合和机器各转动部的摩擦，前者是主要的。

功率与使用密炼机的认识有关，实际上密炼机功率消耗与很多因素有关，如胶料的性质、

配方、混炼温度、加料方法和顺序、上顶栓压力、转子的转速、转子的结构等等。

假定胶料是在粘度不变、等温下捏炼过程，转子单位长度上的功率消耗表示为：

2

N=4?η?uB/h (4-7)

式中 N----转子单位上的功率消耗； η----胶料的粘度；

u----转子棱顶的回转线速度； B----转子棱顶宽度；

h----转子棱顶与密炼室内壁间隙。

但是，橡胶属非牛顿型流体，对一台特定的密炼机来说，其功率消耗表示为：

k+1

N=Cu （4-8）

式中 k ----胶料特性系数，k＜1;

u----转子棱顶回转线速度； C----系数。

（2）密炼机功率消耗的因素分析 1）功率与密炼机工作容量的关系

从图4-12知，密炼机工作容量越大，其功率消耗越多。 2）功率与转子棱顶和密炼室内壁间隙的关系

从图4-13和（4-7）式知，功率消耗与转子棱顶和密炼室内壁间隙（h）成正比。 3）功率与转子棱顶宽的关系

从（4-7）式知，转子棱顶越宽，功率消耗越大。 4）功率与转子转速的关系

从（4-8）式和图4-14看，功率与转子转速近似成正比。 5）功率与上顶栓压力的关系

上顶栓压力的增加，会导致功率消耗的增加。 6）功率与转子结构的关系

转子由二个螺旋棱增加至四个螺旋棱时，加剧了胶料在捏炼中的分流和增加了胶料的剪切次数，故增加了功率消耗。

第四节 传动系统与机台配置

传动简介

传动系统是密炼机重要组成部分之一。密炼机在工作过程中消耗掉大量的功率，但是转子的转速并不高（20～60转／分），而电机的的转速很高（750～1500转／分），这就要求密炼机的传动系统具有传递大功率和大的传动比等特点。 密炼机的两个转子的转速是不同的，且多数密炼机的转子的速比是固定不变的，因此需要安装速比齿轮来满足要求。对双速密炼机多采用双速电动机，变速密炼机则多采用直流电动机来驱动。 一、传动型式

密炼机传动型式，按密炼机的转子转速分为单速、双速、及变速传动三种；按电机的相对位置分为左传动和右传动。 （一）带大驱动齿轮的传动

如图4－51所示，电动机1通过弹性联轴节带动减速器2，然后通过齿轮联轴节带动小驱动齿轮3和大驱动齿轮4使后转子8转动，再由装在后转子上的速比齿轮6使前转子7转动。这种传动系统结构比较零散，安装复杂，机器总长度较长。较少采用。 (二)没有大驱动齿轮的单独传动