開煉機驅動裝置、自動切刀裝置優化設計改造

魏潔

摘 要：輪胎是車輛的重要零部件之一。新時期隨著我國經濟的快速發展，各類工程機械車輛的使用量持續增長，對我國經濟的健康穩定發展起到了重要的作用。工程輪胎作為工程機械車輛的基礎部件之一，應當積極做好產業發展，積極做好各規格輪胎的設計與生產，積極做好礦山、農業、沙漠和港口等工程機械車輛及配套產業發展的基礎保障。開煉機是輪胎等橡膠制品生產中的主要設備之一，用于橡膠膠料的熱煉、混煉以及生膠的塑煉等。為了促進輪胎的安全生產和提高輪胎的生產效率，需要對輪胎生產線中的各類生產設備進行機械及自動化改造，在確保質量、提高效率的同時降低能耗。文章將在分析開煉機特點的基礎上對如何做好開煉機的設計和改造進行分析闡述。

關鍵詞：開煉機；輪胎；驅動裝置；自動切刀裝置

中圖分類號：TQ330 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）19-0104-02

Abstract： Tire is one of the important parts of vehicle. With the rapid development of our economy in the new period， the use of all kinds of construction machinery vehicles continues to increase， which plays an important role in the healthy and stable development of our economy. As one of the basic components of construction machinery vehicles， engineering tires should actively do a good job in industrial development and in the design and production of tires of various specifications. We will actively ensure the development of construction machinery vehicles and supporting industries such as mines， agriculture， deserts and ports. The starter is one of the main equipment in the production of rubber products such as tires， which is used for the heat mixing of rubber materials and the plasticizing of raw rubber. In order to promote the safe production of tires and improve the production efficiency of tires， it is necessary to carry out mechanical and automatic transformation of all kinds of production equipment in the tire production line to ensure the quality， improve efficiency and reduce energy consumption at the same time. On the basis of analyzing the characteristics of the open refiner， the paper will analyze and expound how to do well the design and transformation of the open refiner.

Keywords： opener； tire； drive device； automatic cutter device

開煉機在輪胎生產中發揮著重要的作用。新時期輪胎生產正向著高質量、高效率、低能耗、自動化的方向發展。積極做好開煉機的設計與改造能夠為實現輪胎產業更好更快發展做貢獻。本文將在分析開煉機特點的基礎上，從開煉機的驅動傳動裝置和切刀裝置兩方面入手，對如何做好這兩方面的設計改造，用以提高開煉機的生產質量和生產效率進行分析介紹。

1 開煉機傳統驅動方式所存在的不足

開煉機傳統的驅動方式主要分為單、雙電機驅動兩種形式，而無論是采用上述任何一種驅動形式，開煉機中的減速器都是通過萬向聯軸器來帶動前、后輥筒來進行旋轉。傳統的開煉機受制于減速箱、萬向聯軸器機構限制致使開煉機的體積、重量都較大，使得開煉機運行時的精度和效率都受到了一定的影響。

2 新型開煉機的布局與結構

為提高開煉機的生產效率和生產質量，在傳統形式的基礎上通過設計創新與改造完成了新型雙驅、雙輥開煉機。新型開煉機主體由基座、前后輥筒、驅動電機、主體機構、傳動機構等幾大部分所組成。新型開煉機采用雙驅結構，驅動裝置通過變頻主機來直接帶動前、后輥筒，通過伺服控制能夠對開煉機的前、后輥筒進行相應的速度控制。新型開煉機中的前、后輥筒的傳動裝置分別套在前、后輥筒的兩端，并采用空心軸作為減速器的輸出軸，通過直接與前、后輥筒進行連接驅動能夠實現輥筒的無極變速。在開煉機工作時，通過兩個輥筒的相向回轉來實現膠料的擠壓和剪切，兩輥筒的線速度和速度比能夠在設定區間內實現任意的調整用以滿足各類膠料的生產需求。新型開煉機在結構形式上與傳統開煉機區別不大，其變化部分主要集中在傳動部分。改進后的開煉機其傳動裝置主要由變頻主電機、調整裝置、皮帶裝置、減速器和安全制動器等部分所組成。開煉機中的主電機與減速箱采用平行安裝形式，主電機采用同步皮帶傳動形式，改傳統萬向聯軸器為空心輸出軸相連的形式，空心輸出軸直接與輥筒傳動軸相連套從而使得開煉機的兩輥筒都能夠實現無極變速。在開煉機的主電機與減速箱之間采用的是同步皮帶與減速器相連的形式，通過調整裝置來調節皮帶的預緊力。開煉機中的皮帶裝置主要包含皮帶輪和同步帶兩大部分，傳動的減速比為1：1.5，通過傳動帶將主電機的輸出扭矩水平的傳送至減速器的輸入軸，皮帶輪與光軸的連接依靠的是漲緊環安裝簡單、方便且連接可靠。開煉機中的減速器部分采用的是焊接箱體，由一對錐齒輪副和兩對平行軸齒輪副減速來實現輥筒與主動輪之間的減速。在減速器內部所使用的齒輪全部選用優質低碳鋼作為主要材料，并通過對各對齒輪副進行修形處理來確保開煉機的減速器能夠具有較為良好的減速性。開煉機減速器的結構如下圖1所示。

3 開煉機新型自動化切刀的結構與形式

開煉機中的切刀裝置是開煉機中的重要組成部分，其主要用于開煉機中各類物料的熱料、混煉、出片等的輔助作業。自動化切刀裝置在開煉機中已經得到了實際應用，但是對切刀裝置缺少狀態實時監控，因此需要研究開發一種新型的開煉機自動化切刀裝置，通過結構和控制系統的優化提高開煉機自動化切刀裝置的效率與生產質量。

現今應用于開煉機中的自動化切刀裝置具有多種結構形式。從切刀結構上具有圓盤刀、直板刀等。對于塑煉、熱煉中較硬的物料多采用的是直板刀，而對于生產加工中的混煉下片多采用圓盤刀。在實際生產中，由于圓盤刀相對于直板刀對輥筒的損傷較少，在驅動形式上具有電動、氣動、手動等多種形式，并可以輔助以手動調整的優勢，多應用圓盤刀。由于安裝位置的不同，可以將開煉機自動化切刀裝置分為前輥、后輥、前輥安裝后輥操作等多種方式，對于開煉機自動化切刀裝置的形式和位置可以結合生產工藝來進行選取。新型切刀裝置主要用于開煉機的混煉、下片以及塑煉、熱煉等的工藝。在新型開煉機自動化切刀裝置的設計中根據工藝需要設計有4套切刀機構，并為每套切刀機構設計有單獨的控制單元。切刀機構可以自由進行軸向移動，通過各類軸向傳感器進行檢測，根據所檢測的結果進行自動化控制。為實現上述控制目標，在開煉機自動化切刀裝置的設計與改造中，選用圓盤刀形式。圓盤刀共有4套其中一套為雙面刀，4套切刀能夠在切刀軸上自由移動且能夠進行獨立控制。在開煉機自動化切刀裝置外側加裝安全防護裝置，保障工作人員的安全。開煉機自動化切刀裝置中所使用的刀片是由低碳合金鋼經過調質熱處理后所形成的，在提高了刀片使用壽命的同時降低了刀片對輥面的損害。圓刀片通過軸承安裝在刀架上，并能夠隨著輥筒進行旋轉，從而使得輥筒在工作中所受到的損傷大為減輕。開煉機自動化切刀裝置在工作中，切刀在輥筒表面的切入點位于輥筒表面最低端時對于輥筒表面最小。在設計改造中，出于開煉機自動化切刀裝置刀片空間的限制方面的考慮，可以將切刀片的切入點向前上方移動一定的距離，刀架安裝在切刀基座上并使用軸承進行連接，軸承的使用可以使得刀架的選裝、起落更為方便。

開煉機自動化切刀裝置的控制系統在切刀裝置工作時，其主要包含有切刀起落和切刀軸向移動兩個主要的動作。在開煉機自動化切刀裝置的自動化控制中，主要是對上述這兩個動作進行自動化實現。開煉機自動化切刀裝置的動作主要采用的是氣動驅動，在刀架上安裝有位置檢測開關，刀架在上下移動時通過觸碰固定在氣缸桿上的限位開關來檢測開煉機自動化切刀裝置上下移動的位置，限位開關將所檢測到的信號輸入到控制系統中用以實時監測開煉機自動化切刀裝置的動態位置。開煉機自動化切刀裝置的軸向移動主要依靠的是安裝在切刀軸上的齒條與齒輪嚙合傳動來實現的。位于開煉機自動化切刀機構上的傳動電機通過減速機帶動傳動齒輪與位于切刀軸上的齒條相嚙合，傳動電機上帶有編碼器，能夠對開煉機自動化切刀裝置在軸向上的位置進行精確的控制。在軸向移動時，位于傳動電機上的編碼器能夠將電機移動的距離通過編碼器反饋至控制系統中，實現對于開煉機切刀裝置自動化控制。在開煉機自動化切刀裝置控制邏輯的設計中，其主要由檢測裝置、驅動機構以及控制系統三大部分所組成。由電磁閥來控制氣動系統帶動刀架的上下移動，由電機來帶動刀架進行軸向移動，由限位檢測開關與編碼器分別對開煉機自動化切刀裝置的上下和軸向位置進行檢測，用以對開煉機自動化切刀裝置的位置進行精確的測量，并將所檢測的結果反饋至控制系統中。控制程序的編制需要根據開煉機生產工藝來進行編制，用以控制加工后物料的出片寬度、出片的數量以及出片的位置等的參數。

做好開煉機切刀裝置安全防護的設計與改造。為保障開煉機切刀裝置使用過程中的安全性，在開煉機自動化切刀裝置的外側加裝了一系列的安全防護系統。首先，上肢防護區域傳感器位于開煉機自動化切刀裝置的上側，其通過紅外線等形式來檢測是否有人體上肢或是其他部位越過安全區域進入到開煉機自動化切刀裝置的加工區域。如若有人體部位越過檢測傳感器的監測區域，傳感器將檢測信號及時反饋至控制系統中，控制系統在檢測到該信號后將立即急停，避免意外的發生，在急停的同時報警，需要在人體離開檢測區域后進行復位消除報警后，才能夠重新啟動開煉機自動化切刀裝置。其次，下肢防護安全網主要用于對開煉機自動化切刀裝置工作區域的安全防護，避免人員進入而造成割傷、擠傷等。最后，開煉機自動化切刀裝置的刀片上還安裝有刀套，用以將開煉機自動化切刀裝置刀片周邊120°的區間范圍安全防護起來，其60°范圍刀刃可以與輥筒接觸工作。通過加裝安全裝置，有效避免在開煉機自動化切刀裝置工作過程中不必要的人員觸碰，確保開煉機自動化切刀裝置使用的安全性。

4 結束語

開煉機是輪胎生產線中的重要組成部分，本文在分析開煉機特點的基礎上對如何做好開煉機驅動和切刀裝置的設計改造進行了分析介紹，用以提高開煉機的工作效率和工作質量。

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