密煉機嚙合型轉子安裝及間隙的分析

孫慶偉，劉冰

(益陽橡膠塑料機械集團有限公司，湖南 益陽 413000)

密煉機嚙合型轉子安裝及間隙的分析

孫慶偉，劉冰

(益陽橡膠塑料機械集團有限公司，湖南 益陽 413000)

簡單介紹了嚙合型密煉機混煉機理和嚙合型轉子結構。介紹了嚙合型轉子的裝配過程，以及轉子和混煉室、上頂栓、下頂栓間隙對混煉膠的作用。著重介紹了轉子端面和耐磨板之間的端面間隙、轉子和轉子間隙在安裝過程中如何調節保證最小間隙。并簡單介紹了密煉機裝配間隙調節的發展趨勢。

密煉機；轉子；上頂栓；下頂栓；混煉室；間隙

1 嚙合型密煉機混煉機理

該密煉機轉子為嚙合型轉子，轉子本體呈圓筒型，本體上有一條大的螺旋棱依次嚙入另一轉子的棱間（即轉子凹處），使膠料沿螺旋棱不斷更新膠面，由于轉子凸棱處直徑和凸棱根部（轉子圓柱形本體）直徑不同，因而在旋轉時形成不同的圓周速度，產生速比和速度梯度，在上頂栓壓力的作用下，使轉子間的膠料受到強烈的剪切與擠壓，所獲得作用是捏煉和混煉的合成，煉膠原理在一定程度上與開煉機相似。另外由于螺旋突棱作用，使混煉室兩端的膠料向中心移動，顯著的消除了流動很少的滯流區，促使混煉或塑煉的均勻，從而大大提高了煉膠質量。

可見，該密煉機就是將開煉機放在一個密閉的工作容器內。既具有開煉機煉膠的優點，同時利用凸棱翻轉膠料，又有效的減少了開煉機對環境的污染以及工人的勞動強度。

1.1 嚙合型轉子的結構

轉子由合金鋼鑄造的轉子體和長軸裝配而成，這種結構具有較高的抗彎曲疲勞強度。在轉子上與膠料的接觸的表面堆焊了耐磨硬質合金。

轉子內部采用螺旋溝槽式循環通道，形成一個有效地強制循環回路，且轉子凸棱部位也能進行加熱、冷卻，如下圖1所示。

圖1 嚙合型轉子結構

轉子支承在自動潤滑的雙列球面滾子軸承上，軸承內孔為錐形孔，便于安裝和拆卸。轉子由推力軸承承受軸向力并確定軸向位置，這種裝置的軸承受力情況良好，溫升低。

1.2 嚙合型轉子的安裝過程

首先在安裝轉子之前安裝好密煉機底座，安裝底座時一定要保證底座的平面度。因為軸承支架和左右側墻板要安裝在密煉機底座上面，軸承支架和左右側墻板均為中間剖分式結構，分為上下軸承支架和上下側墻板。在轉子落在下軸承支架和下墻板以后再安裝上軸承支架和上墻板。下頂栓底座和下頂栓通過穿軸聯接安裝在密煉機底座上。在安裝下頂栓底座的過程中要檢測下頂栓底座的平面度，和下軸承支架面的平行度。因為下頂栓底座的平面度對后面部件的安裝精度和轉子棱峰與下頂栓的間隙有直接影響。

在轉子落在下軸承座和下側墻板之前要把動耐磨環熱裝在轉子體的端面處（如果是軸端液壓密封）。然后把J型無骨架油封套在側墻板外端面和軸承支架內端面之間。下一步為在轉子軸上安裝調心滾子軸承，由于軸承和軸配合面為錐面，安裝時用液壓推力螺母逐漸推入調心滾子軸承，在推入軸承的過程中用塞尺檢測軸承徑向間隙，待間隙符合規定值后，代表軸承安裝成功。轉子軸端面和調心滾子軸承內表面有孔聯接，在拆卸調心滾子軸承時從端面孔打入液壓油，利用液壓力退出調心滾子軸承。

調心滾子軸承安裝在轉子軸上以后落在下軸承支架和下墻板上。然后安裝上軸承支架和上墻板，在上下軸承支架和上下側墻板落入后螺栓螺母不要把太緊，方便以后轉子端面間隙的調節。

在左右軸承支架和左右側墻板裝好以后，在軸承支架內面裝上J型油封和剖分式壓板，用螺釘把緊，以保證密封性。轉子支架內面裝配傳動端和冷卻端一樣。軸承支架外端的裝配分為冷卻端和傳動端。冷卻端首先裝入圓螺母和止動墊以更好的定位調心滾子軸承。下一步裝入止推軸承座，用螺釘把緊，在止推軸承座內裝入止推軸承，止推軸承中間裝入軸套。定位止推軸承中間軸套前面裝入圓螺母和止動墊片。在止推軸承和止推軸承座接觸端面安裝一組彈簧，以便留出轉子的軸向竄動量。然后裝入密封件和止推軸承蓋。在冷卻端還要裝入聯接法蘭以便裝配旋轉接頭，裝配圖如圖2所示。

2 嚙合型密煉機安裝間隙

2.1 安裝間隙的分類

在密煉機安裝過程中主要保證各部件和轉子之間的間隙，主要有上頂栓和轉子之間的間隙、下頂栓和轉子之間的間隙、轉子之間的間隙、轉子端面和耐磨板之間的間隙。以上配合間隙對密煉機的煉膠性能有很大的影響，因為在煉膠過程中，膠料在這些間隙中由于有速度差的存在，形成速度梯度，從而對膠料產生剪切力。把高分子橡膠的網狀型大分子鏈剪切成為支鏈型的小分子鏈，在這個過程當中提高了加入炭黑補強劑的分散性，和加入其他防老劑、促進劑等分散性。從而提高了混煉膠的性能，膠的混煉性能的好壞對以后的胎面、鋼絲簾布的性能起決定性的作用。最終影響橡膠成品如輪胎、膠帶的性能。在密煉機的設計過程中，對剪切變形的計算公式如下：

圖2 裝配圖

式中，t為混煉時間, D為轉子棱回轉直徑,n為轉速, h為間隙。

由式可知，剪切速率與混煉時間對剪切應變量影響很大，若要在相同的混煉時間內達到一定的剪切變形，則需增加D、n ，減小h。

2.2 轉子端面間隙的安裝調整方法

膠料在轉子上不僅會隨轉子做圓周運動，同時轉子的螺旋凸棱對物料產生軸向推移作用，因此膠料還會沿軸向移動。所以在煉膠的過程當中會產生轉子的軸向竄動量。所以在設計密煉機時軸向的端面移動間隙也是必須認真考慮的。在轉子安裝過程中，通過加工推力軸承中間軸套外端面和推力軸承壓蓋內端面的方法，來保證轉子端面和耐磨板端面的配合間隙值。具體操作是，在開始裝入轉子后，首先通過外力使轉子冷卻端面和耐磨板端面接近為零，然后裝入推力軸承和中間軸套，裝入推力軸承蓋。測量推力軸承端面B與相配推力軸承座的端面的間距值，測得值在此定為X，如果轉子冷卻端面和耐磨板端面值為Y，轉子的軸向竄動量為Z。測出以上值以后算出推力軸承中間軸套外端面需加工值為X＋Y＋Z。加工好以后，重新裝入推力軸承，推力軸承蓋等。如果在安裝后冷卻端轉子端面和圓耐磨板之間的端面大于正確值Y，則需加工推力軸承端面C，加工尺寸為測量值和Y值之差。A、B、C端面在圖2中已標出。

2.3 轉子和混煉室、上下頂栓之間的間隙

轉子表面與密煉室內壁之間形成一個環形間隙，當膠料通過此環形間隙時，則受到捏煉作用。由于轉子表面制有螺旋突棱，它與密煉室形成的間隙是變化的，最小間隙在轉子棱峰與密煉室內壁之間。當膠料通過此最小間隙時，受到強烈的擠壓、剪切和拉伸作用，這種作用與開煉機兩輥距的作用相似，但比開煉機效果要大的多。這是由于轉動的轉子和固定不動的室壁之間膠料的速度梯度比開煉機大的多，而且轉子凸棱和密煉室壁所形成的投射角尖銳。膠料在轉子凸棱尖端與密煉室內壁之間邊捏煉邊通過，同時還受到轉子其余表面的類似滾壓作用，增強了對膠料的捏煉作用。此間隙的保證主要是靠轉子和混煉室自身的精度，在裝配過程當中可以用塞尺和量塊檢測轉子棱峰和混煉室之間的最小間隙是否達到要求值。

上下頂栓頂部對混煉膠有分流作用，及兩轉子轉速不同，可使膠料在左右混煉室中進行往復搗換。其中一側轉子前面的部分膠料被擠壓到對面混煉室轉子后面，并隨之帶如料斗中。彼此往復搗換，如兩臺相鄰開煉機連續倒替混煉時相似。所以上下頂栓表面需堆焊耐磨硬質合金，并要檢測其硬度符合標準。在未裝混煉室之前應檢測下頂栓和轉子之間的間隙，使之符合標準。

實踐證明，密煉機使用若干年后同等條件下，混煉膠的質量會有所下降。這是因為密煉機使用時間長了，轉子棱與密煉室內壁堆焊硬質合金會產生磨損，使轉子棱頂和混煉室、上頂栓、下頂栓的間隙會變大，致使剪切應力和剪切速率變小，降低了煉膠效果，使混煉膠的質量下降。要通過補焊合金或增大投膠量來提高煉膠效果，一般要大修密煉機。

2.4 轉子和轉子間隙的調整方法

兩轉子的橢圓型表面各點與轉子軸心線的距離不等。因而具有不同的圓周速度。因此兩轉子之間的間隙和速比不是一個恒定值，而是處處不同，時時變化的。速度梯度最大值和最小值相差幾十倍。可使膠料受到強烈的剪切、擠壓、攪拌作用，兩轉子之間的容量也會不斷發生變化，使膠料產生強烈的混合攪拌作用。

在轉子裝配過程中要保證轉子棱峰和轉子基圓之間的最小間隙，此間隙的保證通過轉子傳動端的齒輪聯軸節進行調節。前后轉子上所裝齒輪聯軸節的齒數相差一個，在裝配過程中通過計算得出所要轉動的齒數，經過反復的配合轉動最終調整兩轉子棱峰和基圓所要求的最小間隙。具體裝配計算過程如下。

(1) 定基準使兩轉子長棱中心線對齊。轉子穿軸后加工鍵槽時，使鍵槽面與轉子長棱中心點重合在一條直線上（如圖3）或者端面打點與轉子長棱中心點重合。安裝前務必讓兩轉子端面基準對齊，通過盤減速機來達到使兩聯軸節最后都安裝好。

(2) 套好后轉子聯軸節與減速機的內外齒套。觀察測量前轉子內齒套與減速機外齒套相差的角度α。如圖4所示。

(3) 脫開后轉子與減速機聯軸節內外齒套。

(4) 計算減速機盤車齒數。

設定前轉子聯軸節齒數為Z1， 后轉子聯軸節齒數為Z2， Z2-Z1=1。（360/ Z1）-（360/ Z2）= X 。 （1/ X）=Y。所以相差1。時，盤車齒數為Y。Y值須取整數，以保證后轉子聯軸節內外齒套能夠順利裝上。如兩聯軸節齒數為77和78。

1/0.06=16.67，所以相差1。時，減速機盤車16齒。

如相差度數為α度，那么調節的齒數為16.67×α個齒數。須取整數，以便在盤車過程中始終保持后轉子聯軸節內外齒套能夠套上。

(5) 套上后轉子減速機聯軸節內外齒套，檢查前轉子聯軸節內外齒套相差角度α。依前步驟直至減速機兩聯軸節內外齒套均成功套入。在整個過程中兩轉子端面基準必須對齊。

通過以上步驟使兩轉子的棱峰和基圓的最小間隙達到標準值，保證轉子間隙對煉膠所起的作用。

圖3 轉子軸傳動端面

圖4 聯軸器齒輪相差角

3 轉子間隙調整的新趨勢

利用偏心軸承來調整轉子間隙，轉子間隙的增減可在混煉過程中任一刻完成，并可運用時間、溫度、壓力參數編程在混煉過程中進行自動混煉控制等。可根據不同的配方、工藝來調整轉子之間的間隙，從而改變混煉膠的效果。這種調轉子間隙的密煉機引起了業界的極大興趣，并正在積極的研究開發，相信在不久的將來能根據混煉工藝調間隙的密煉機得到廣泛的應用。

4 結束語

本文闡述了嚙合型密煉機轉子結構和安裝過程以及轉子與混煉室、耐磨板、上頂栓、下頂栓間隙檢測方法，轉子端面和耐磨板間隙的調整安裝方法，轉子和轉子間隙的安裝調整方法。分析了間隙在煉膠過程中所起的作用，介紹了密煉機轉子間隙發展趨勢為可變間隙的煉膠方法。

[1] 劉虹，汪傳生. 轉子間隙對調距式密煉機的影響. 橡膠技術與裝備，2005,1.

[2] 張作利.密煉機轉子對混煉能力的影響.橡膠工業，2008,11.

[3] 鄭玉勝，等.GK型密閉式煉膠機維護檢修規程.輪胎生產設備維護檢修規程,2011.

中國化工裝備橡塑機械與化工裝備事業部召開首次生產經營會共謀發展大計

2016年3月底，中國化工裝備有限公司新成立的橡塑機械與化工裝備事業部在駐地長沙召開首次生產經營會，裝備公司總經理蔡挺、裝備公司副總經理暨橡塑機械與化工裝備事業部總經理李東平、集團公司首席商務官沈忻、克勞斯瑪菲集團中國區總裁布萊特等出席了會議。

會議全面分析2016年的生產經營形勢，向三家橡機企業下達了2016年度生產經營任務。布萊特先生向事業部全體成員全面介紹了克勞斯瑪菲的有關情況，沈忻博士和裝備公司CIO董衍善分別就銷售整合與八大營銷工具以及事業部信息化建設等內容對事業部工作人員進行了培訓。圍繞事業部各企業的資源整合與協同發展戰略目標，與會人員就銷售整合、集中采購、IT信息化、技術研發、人事管理等議題開展了分組討論。

通過此次會議，橡塑機械與化工裝備事業部的各項工作逐漸落到實處，事業部的運轉邁出實質性的一步。同時這也為更好地協調三家企業的資源，實現技術研發、生產經營，統一采購、產品結構調整等多方面工作的提升，進一步增強裝備公司橡塑機械與化工裝備板塊主營業務的核心競爭力，為高端裝備制造打下堅實基礎。

李中宏 供稿

Analysis on the installation and clearance of the meshing type rotor of mixer

Sun Qingwei，Liu Bing
(Yiyang Rubber Plastic Machinery Group Co., Ltd., Yiyang 413000, Hunan)

Mesh type mixer mixing mechanism and rotor structure were introduced. How to ensure the minimum clearance between the rotor end face and wear-resistant plate, rotor and rotor clearance during the installation process were mainly introduced. And simply introduces the development trend of the mixer assembly clearance adjustment.

mixer; rotor; upper ram; lower ram; mixing chamber; clearance

TQ330.43

1009-797X(2016)09-0046-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.09.010

孫慶偉（1982-），男，工程師，畢業于青島科技大學機械工程及自動化專業，工學學士，主要從事橡膠機械設計工作。

2015-11-03