（机械工程专业论文）eirich强力混捏机备件国产化开发.pdf

e i r i c hi n t e n s i v em i x e rp a r t sh o m e m a d e b y z h o ug u o j i n g s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rz h a n gt i a n x i a s e n i o re n g i n e e rc h e nc h a n g s h e n g n o r t e a s t e r nu n i v e r s i t y o c t o b e r2 0 0 7 - 1 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中 取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表 或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 ， 学位论文作者躲同l 司罩x t 日期：沙弘v 。；7 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： 等作了详细的探讨。 混捏机筒体内装有耐磨衬板，在混捏过程中，各种不同性质、不同粒度的物料在约 1 6 0 的混捏温度状况下直接与衬板接触，衬板的磨损主要来自混捏中搅起物料的冲刷， 主要失效形式为磨粒磨损，衬板是混捏机的主要消耗大件，对它的国产化有着重要意义， 本文详细分析了国产常用耐磨材料的使用性能，并归纳介绍了近几年来发展起来的准贝 氏体耐磨钢的耐磨原理及组织性能，在混捏机国产衬板上作了尝试。 搅刀国产化是此次混捏机备件国产化的重点，一是因为搅刀是混捏机的核心部件， 物料的混捏质量状况与搅刀有着直接的关系；二是因为搅刀是混捏机最大的磨损件和消 耗件，而搅刀制作难度大、工艺复杂，需从类似备件制作上参考经验；三是从成本和时 间上考虑，不可能一直依靠进口件，必须尽早实现搅刀的国产化。 进口搅刀的耐磨层是在搅刀基体表面焊一层硬质合金，在后续设备运转中可以看 出，耐磨效果比较好。结合到国内制造技术水平，本次搅刀的国产化采用两种方式分别 试验，即表层用钎焊的方法镶嵌硬质合金和在搅刀表层堆焊碳化钨耐磨焊条，两种备件 加工出来后上线检验，观测使用效果。堆焊搅刀表现出良好的耐磨性和经济性。 关键词：e i r i c h 混捏机备件国产化准贝氏体耐磨钢硬质合金堆焊碳化钨 r 一 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t e i r i c hi n t e n s i v em i x e rp a r t sh o m e m a d e a b s t r a c t e i f i c hi n t e n s i v em i x e ri sf a m o u sa sh i g he f f i c i e n c ya n dh i g hh e m o g e n o u s ， e i r i c hm i x i n g s y s t e mc o m p r i s e sj u s t3c o m p o n e n t s ：t h er o t a t i n gm i x i n gp a r e t w om i x i n gt o o l sa r r a n g e d e c c e n t r i c a l l yw h i c ha r ec a p a b l eo fc r e a t i n gac o u n t e r f l o wo rac r o s s - f l o w ；t h es t a t i o n a r y ：；t iu p c rt o o l ，w h i c hp r e v e n t sm a t e r i a lb u i l d - 叩a tt h ew a l l sa n dt h ef l o o ro ft h ep a na n d a c c e l e r a t e st h ee m p t y i n gp r o c e s sa tt h ee n do ft h em i x i n gt i m e i nt h i sp a p e r ，d o m e s t i cb l a d e sa n dl i n e r so fm i x e ri si n t r o d u c e di nd e t a i l i n2 0 0 2 ，e i r i c h m i x e rw a si m p o r t e da n db r o u g h ti n t ou s ei n2 0 0 4 b e c a u s et h ep a r t sp r i c ei sh i g h e ra n di t s s u p p l yc y c l ei sl o n g e r ， w em u s tm a k et h e md o m e s t i cf o rt h ee l e m e n to fm i x e r e i r i c hm i x e rw a l le q u i p p e dw i t hw e a r - r e s i s t a n tc y l i n d e rl i n e r d u r i n gm i x i n g ，t h ed i f f e r e n t n a t u r eo ft h em a t e r i a l so fd i f f e r e n tp a r t i c l es i z eo fa b o u t16 0 o ci nt h em i x i n gt e m p e r a t u r e c o n d i t i o n sd i r e c tt o u c hw i n lt h el i n e r ，t h el i n e rw e a rm a i n l yf r o mm i x i n gi ne x p a n d i n g m a t e r i a l se r o s i o n ，t h em a i nf o r mo ff a i l u r et oa b r a s i v ew e a r ，t h el i n e ri sm i x e rm a i n c o n s u m p t i o nb u l k y ， i t sh o m e m a d eo fg r e a ts i g n i f i c a n c e ，t h ep a p e rd e t a i l e da n a l y s i so f t h e w e a r - r e s i s t a n tm a t e r i a l su s e di nd o m e s t i cp r o p e r t i e s ，a n da r en o wg r o u p e dt o g e t h e ro nt h e d e v e l o p m e n ti nr e c e n ty e a r so fw e a r - r e s i s t a n tm e t a - b a i n i t es t e e lp r i n c i p l ea n dw e a r - r e s i s t a n t p r o p e r t i e so f t h eo r g a n i z a t i o n ，i nm i x e rm a d eh o m e m a d el i n e rt r y d o m e s t i cb l a d ei st h em i x e rs p a r ep a r t sl o c a l i z a t i o no ft h ef o c u s ，f i r s t ， b e c a u s et h e ya r e c o r ec o m p o n e n t so fm i x e r ，t h eq u a l i t yo fm i x i n gm a k ead i r e c tr e l a t i o n s h i pt ob l a d e s ； s e c o n d ， b e c a u s eb l a d ei st h el a r g e s tc o n s u m p t i o no fw e a ra n db l a d em a k i n gd i f f i c u l t ， c o m p l i c a t e dp r o c e s sr e q u i r e df r o mt h ec a t e g o r yi n f o r m a t i o no nt h ep r o d u c t i o no fs p a r ep a r t s m i g h te x p e r i e n c e ；t h i r d ， f r o mt h ec o s ta n dt i m ec o n s i d e r a t i o n s ，n o ta l w a y sr e l yo n i m p o r t e di t e m sm u s tb er e a l i z e da se a r l y a sp o s s i b l ed i s t u r bt h ed o m e s t i cb l a d e s f o ri m p o r t sb l a d e s ，t h ew e a r - r e s i s t a n tl a y e ri nt h es u b s t r a t es u r f a c ew a sb r a z e dh a r da l l o y ，a s w ek n o w ，i t sg o o da tw e a r a b l e c o m b i n i n gt h ed o m e s t i cm a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g yl e v e l ， w ed e c i d et w ow a yt om a d et h eb l a d e s o n ei ss a m ep r o c e s sa si m p o r tp a r t s t h eo t h e ri s s u r f a c i n gw e l d i n gw i t ht u n g s t e nc a r b i d e ( d u r m a t - aw e l d i n gr o d s ) t h et w os p a r ep a r t s p r o c e s s i n go u to nt h el i n ea f t e rt e s t i n g ，t h eu s eo f o b s e r v a t i o nr e s u l t s t h es e c o n dw a ys h o w g o o dr e s i s t a n c et ow e a ra n de c o n o m i c a la f t e ru s i n gi m p r o v i n gb l a d e s k e yw o r d s ： e i r i c hm i x e rp a r t sh o m e - - m a d em e t a b a i n i t es t e e lw e a rr e s i s t a n t p l a t eh a r da l l o y h a r d f a c i n gt u n g s t e nc a r b i d e i i ， 东北大学硕士学位论文 目录 目录 摘要。i f i 一补i n t e n s i v em i x e rp a r t sh o m e m a d e i i a b s t r a c t i i 目录i i i 第一章前言l 1 1 混捏的目的与方法分类1 1 1 1 混捏的目的1 1 1 2 混捏方法分类。l 1 2 混捏原理1 1 3 混捏设备简介3 1 3 1 卧式双轴搅拌混捏机3 1 3 2 连续生产混捏机4 1 3 3 逆流高速混捏机5 1 3 4 爱立许强力混捏冷却机5 第二章e i r i c h 强力冷却混捏机6 2 。1d w 2 9 4 型爱立许混捏机简介6 2 1 1 强力混捏原理7 2 1 2d w 2 9 - 4 强力混捏冷却机参数8 2 2 爱立许d w 2 9 4 混捏机各部件组成及工作原理8 2 2 1 混捏圆盘及其驱动机构9 2 2 2 转子工具1 1 2 2 3 卸料门机构12 2 2 4 侧壁及底板刮刀1 3 2 2 5 其他机构16 第三章备件国产化工作思路及项目拟定1 7 3 1 混捏机备件国产化工作思路1 7 3 1 1 国产化工作的几个阶段1 7 3 1 2 国产化工作的途径18 3 1 3 国产化工作应注意的几个重点1 8 3 2 混捏机国产化备件项目的拟定19 第四章混捏机衬板国产化2 0 4 1 衬板工作状况2 0 4 2 常用耐磨材料比较2 0 i i l 。 东北大学硕士学位论文 目录 4 3 准贝氏体钢性能研究2 3 4 3 1 准贝氏体钢的力学性能及组织特征2 4 4 3 2 准贝氏体钢的疲劳性能2 5 4 3 3 准贝氏体钢的焊接性能2 5 4 3 4 准贝氏体钢的耐磨性能2 6 4 3 5 准贝氏体钢的强化机制2 6 4 4 小结。2 7 第五章混捏机搅刀国产化2 8 5 1 搅刀工况及失效分析2 8 5 2 混捏机搅刀结构介绍2 9 5 2 11 # 转子工具2 9 5 2 22 # 转子工具3 0 5 3 搅刀基体材料的选择31 5 4 搅刀强度校核3 2 5 4 1 理论基础3 2 5 4 2 搅刀载荷分析及强度计算3 9 5 5 搅刀耐磨层制作工艺之一：镶嵌硬质合金4 l 5 5 1 硬质合金牌号的选择4 1 5 5 2 钎焊工艺介绍4 2 5 5 3 搅刀制作工艺分析4 3 5 5 4 搅刀焊接加工工艺制定4 5 5 6 搅刀耐磨层制作工艺之- - ：堆焊耐磨焊条4 7 5 6 1d i 瓜m a t 铁基硬质合金焊条4 7 5 6 2 碳化钨条氧一乙炔火焰堆焊工艺4 7 5 7 试制搅刀上线检验及性能分析5 0 第六章混捏机其他备件国产化5 2 6 1 液压元件5 2 6 1 1 油缸5 2 6 1 2 液压阀件5 2 6 2 进料阀国产化5 4 第七章结论5 5 7 1 结论5 5 7 2 展望5 5 参考文献5 6 致谢5 8 1 v 东北大学硕士学位论文 第一章前言 第一章前言弟一早月u 茜 1 1 混捏的目的与方法分类 1 1 1 混捏的目的 在炭素材料生产过程中，为了能顺利成型，并使成品结构具有良好的均匀性，要求 将配好的各种物料放在一定设备中进行搅拌，使之达到均匀性。这种使骨料的各种成分， 各种粒度及粘结剂达到均匀混合，以得到可塑性糊料的工艺过程称为混捏。混捏的目的 在于【1 1 ： 1 )使各种不同的粒径混合均匀，用小颗粒填充大颗粒之间的空隙，以提高糊料的 密实程度； 2 )使骨料和粘结剂混合均匀，让粘结剂均匀地覆盖在骨料颗粒的表面，并部分渗 透到颗粒的空隙中去。由粘结剂的粘结力把所有颗粒结合起来，赋予糊料以塑性， 以利于成型。 1 1 2 混捏方法分类 根据被混物料的品种不同，将混捏方法分为两大类： 1 ) 冷混捏混捏时不加沥青粘结剂，或者沥青粘结剂以固体粉木状加入。把物料装 到容器中，利用容器的翻滚及物料本身的自重进行物料之间的掺和。这种工艺主 要用于模压制品。两种密度不同的物料，如石墨一金属材料的配料常用此法。 2 ) 热混捏由于沥青在常温下为固体，为使沥青以液态与骨料混合，并在骨料表面 浸润，通常要在加热情况下进行混合。这种工艺主要用于使用沥青或树脂作为粘 结剂的配料，或是物料密度相差不大的物料进行混捏。 1 2 混捏原理 经过混捏所得的糊料，各种粒度的焦炭应均匀混合，为了达到这种“均匀”的目的， 应选择合适的混捏设备，混捏时间，混捏温度。 粘结剂煤沥青与焦炭充分混合，其目的是： a 使沥青在所有粒度焦炭的表面形成粘结薄膜，在成型后，把各种不同粒度的焦炭 粘结在一起。 b 煤沥青最大程度地渗入到各种粒度焦炭的表面微孔中。对于在混捏过程中这种沥 青与焦炭的相互作用，中国炭素行业的著名专家李圣华形容为“沾湿”和“浸湿”。沥 青能否对焦炭充分地“沾湿 和“浸湿”，除了和与温度密切相关的沥青的粘度、表面 东北大学硕士学位论文第一章前言 张力等特性外，还与沥青和焦炭间相互作用的两个物理概念紧密相关。 其一，沥青与焦炭的液固相界面接触角。图1 为熔融沥青与加工的焙烧品薄片液 固相界面接触角( 0 ) 。对于某一软化点的煤沥青而言，在一定的温度下，0 是一个常数， 若0 值在9 0 0 1 8 0 0 之间，则沥青就不能沾湿焙烧品。若0 值在0 0 9 0 0 之间，则沥青可以 沾湿焙烧品；在此范围内，e 值越小，沥青越易沾湿焙烧品。对于软化点为1 l o 的沥青 来说，根据试验结果，当温度从1 4 0 升n 1 8 0 时，其与焙烧品的液固相界面接触角 从9 3 0 降到约6 5 0 t 2 l 。 气液体沥青 焦炭 图1 1沥青与焦炭液固相界面接触角( 0 ) 示意图 f i g 1 1c a r b o nc o k ew e t t e db yp i t c hl i q u i d 。 其二，沥青对焦炭表面微孔的毛细压力。液体沥青对焦炭表面孔隙的浸湿( 即渗入 焦炭表面孔隙) 能力，在一定的时间范围内，除与液体沥青的粘度、表面张力和作用时 间有关外，还和液体沥青对焦炭微孔的毛细压力有关。毛细压力为负值，则沥青就难以 渗入焦炭的表面孔隙；毛细压力为正值，则沥青能渗入焦炭的表面孔隙；毛细压力越大， 则沥青越易渗入焦炭的表面孔隙。根据有关试验结果，软化点为1 1 0 的煤沥青，对于 毛细管半径为0 0 0 1 m m 的焙烧品的毛细压力，当温度升n 1 5 0 以上时，开始由负值变 为正值，约到1 7 0 时，出现转折点，毛细压力上升很快。 对于软化点为1 1 0 的煤沥青，在温度为1 7 0 左右再上升时，既是沥青对焙烧品 毛细压力上升的转折点，也相当于其与焙烧品液固相界面接触角为8 0 0 并且变化率增大 的转折点。 因此，要达到上述目的，混捏过程应具备下述两个条件： ( 1 ) 要有足够高的混捏温度。因为对液体煤沥青来说，足够高的温度，可以使粘度和表面 张力降低，其与焦炭的液固相界面接触角才能达到小于9 0 0 ，对焦炭表面微孔的毛细压 力才能由负值转化为正值。这样，沥青不仅能均匀地“沾湿”焦炭，也可最大限度的“浸 湿”焦炭。 ( 2 ) 要有足够长的混捏时间。因为在一定的时问范围内，沥青粘附在焦炭表面的均匀程度 及浸润到焦炭表面微孔中的量和程度都随时问的延长而增加。 2 东北大学硕士学位论文第一章前言 1 3 混捏设备简介 1 3 1 卧式双轴搅拌混捏机 卧式双轴搅拌混捏机是目前国内使用最普遍的混捏机，用于带粘结剂糊料的热混 捏。它主要由锅体、搅刀和减速传动装置构成。锅体的上部是立方体，下部是两个半圆 形氏僧，在两个半圆形槽中间构成一个纵向脊背形。锅体内镶锰钢衬板( 可定期更换) 。 锅体外为蒸汽或电加热的夹套，有盖混捏锅的锅盖上有骨料和粘结剂加入口和烟气排出 口。在两个半圆形槽内装有两根平行的相同形状的麻花形搅刀，分别在长槽内以不同转 速而彼此相向地转动，搅刀边缘与锅底的间隙依配料最大颗粒而定。表1 1 是这类混捏 机的t 要技术特性【l 】。 图1 2 双轴搅拌混捏机 f i g1 2d o u b l e - a x i s m i x e r 1 一电动机2 一对轮3 一蜗轮减速机4 一衬板5 一搅拌轴 双轴搅拌混捏机是间歇式生产设备，按加料一混捏一卸料周期性循环操作。物料在 混捏机内首先经过一段时间干混，使物料相互之间温度均匀，并提高了物料的堆积密度。 然后加入粘结剂进行混捏，在混捏机内，糊料同时受到挤压和分离两种混捏作用。由于 两根搅刀相向以不同转速转动，依次将应变力作用于糊料的各点上，这是进行挤压混捏。 当糊料被挤到混捏锅底部的脊背处，就马上被劈成两部分。当一部分糊料被脊背劈下而 脱离搅刀l 的作用时，就被搅刀2 带走，同样，当搅刀2 转到脊背处时，被劈下的糊料 被搅刀l 带走，这时进行分离混捏。这样两个搅刀不断转动，把糊料挤压、劈分、搅拌、 捏合，从而达到混匀的目的。为避免被劈分的两个部分糊料反复相遇，又能使两个半圆 形槽内的糊料互相混匀，两根搅刀的转速比相差一倍左右。 混捏好的糊料有两种卸料方式，一为用传动机构使混捏锅向一侧倾翻一定角度，同 时打开锅盖，将糊料倒出来。这种卸料方式烟尘较大，且锅内料不易卸尽，但锅体检修 方便。另一种为底开阀式排料，混捏机运转时，每台机组的液压锁紧装置紧紧锁住底开 阀。而排料时，锁紧装置松开，油缸动作，打开底开阀，完成排料。这种方式环境较好， - 3 - 东北大学硕士学位论文 第一章前言 糊料也易于卸尽，且设备生产能力较高，但锅体检修不方便，有时会因卸料口密闭不好 而漏料。 表1 1 双轴搅拌混捏机的主要技术参数 t a b l 1d o u b l e - a x i sm i x e rm a i nt e c h n o l o g yp a r a m e t e r 主要性能参数 混捏机规格型号 2 0 0 01 2 0 06 0 02 0 0 计算容积，l 有效容积，l 前搅刀转速，r m i n 后搅刀转速，r m i n 搅拌电机功率，k w 锅体倾翻最大角度，度 倾翻一次时间，s 加热蒸汽压力，m p a 搅刀搅拌直径，i i l i l l 搅刀长度，m i l l 1 2 0 0 8 0 0 2 l 1 1 0 5 5 8 3 1 0 4 8 8 0 0 6 0 0 2 7 1 5 0 5 4 6 3 8 3 8 3 0 0 2 0 0 2 9 1 7 0 5 3 5 8 6 6 8 1 3 2 连续生产混捏机 双轴搅拌混捏锅为间歇式生产，生产效率较低，劳动强度大，生产环境差，且不便 与自动化生产，故近年来趋向于采用连续混捏机。连续混捏机有双轴连续混捏机和单轴 连续混捏机两类。 双轴连续混捏机由锅体、搅拌轴和加热系统等组成。锅体是一个铸钢或钢板焊成的 u 型或椭圆形外壳，锅体内有两根平行配置带有搅刀的主轴( 转子) ，轴由电动机经减 速机带动，轴上安装有正向搅刀和反向搅刀。正向搅刀使糊料前进，反向搅刀使糊料后 退或停滞。两轴相对转动，使糊料受挤压，当糊料到达脊背处被劈成两部分，分别由两 边搅刀带走而被分离，使物料受到混捏。为了使糊料一边搅拌，一边向料口移动，正向 搅刀的数量比反向搅刀的数量多。正向搅刀数量愈多，物料被混捏时间愈短，此时，产 量高而糊料质量较差。反向搅刀数量愈多，糊料被混捏时间愈长，产量相对较低1 】。 连续混捏机需要和连续配料设备配套使用。特别是沥青的准确计量及均匀加入混捏 机是保证糊料质量的关键。由于液态沥青连续计量较困难，故多数采用软化点较高的固 态沥青。 连续混捏机的优点是机械化程度高，便于实现自动化，劳动条件较好，但必须与精 确配料设备配合使用，使整个设备较复杂，调整较困难，故只适用于大批量单一配方产 品的生产，如阳极糊生产过程。 4 咖咖加帖8 m 鲐吣糯档 姗姗加m 8 m 鲐吣雠麟 东北大学硕士学位论文第一章前言 图1 3 双轴连续混捏机示意图 f i 9 1 3d o u b l ec o n t i n u a t i o nm i x e rc h a r t 1 3 3 逆流高速混捏机 逆流高速混捏机的主体是一个 可以作水平方向旋转的圆筒，从筒 体上部向筒内插入搅拌装置，搅拌 轴的方向与圆筒转动方向相反，搅 拌轴的安装是偏心的。由于搅拌的 同时圆筒也在旋转，故仍然能使筒 内各部分的料受到反复搅拌并混 捏。这种混捏机混捏时间短，糊料 质量好，设备结构简单，操作和维 修方便【1 】。 图1 4 逆流高速混捏机示意图 f i g1 4c o n t r af l o wh i 【g hs p e e dm i x e rc h a r t 1 3 4 爱立许强力混捏冷却机 这种设备由德国爱立许( e r i c h ) 公司生产。该混捏机的机体是一个可以顺时针低 速旋转的园筒，筒内装有一组或二组高速旋转工具的立式搅拌器，上部进料，底部排 料，有连续工作和间断工作两种。按照额定产能工作，混捏l m i n 左右，即可达到混匀 的程度。间断排料的多用于电极工厂，目前在国内外使用的有十多家企业，连续排料的 用于预焙阳极或阳极糊工厂，目前在国外有4 、5 家工厂使用，其中3 家分别为1 9 9 7 年、 1 9 9 9 年投入使用：由于其排料量可以控制，因而单台设备可以根据所需的产能调整混捏 时间。单台设备常用的混捏时间为4 6 m i n 。在阳极工厂，典型的设备配套为：焦炭电加 热器，2 台爱立许混捏机，前面1 台为保温混捏功能，后面l 台为冷却混捏功能。有的工 厂为2 台焦炭电加热器，2 台爱立许保温混捏机、1 台爱立许冷却混捏机。在下一章我 们将重点阐述。 5 一 l 东北大学硕士学位论文 第二章e i r i c h 强力冷却混捏机 第二章e i r i c h 强力冷却混捏机 爱立许集团位于德国中南部哈德海姆，踞德国金融中心法兰克福市1 0 0 多公里。总 部拥有机械制造、工程设计、控制系统制造和软件开发几大部门，可以为用户提供全套 交钥匙工程。爱立许试验中心汇集小试、中试设备1 0 余台，可以对用户提供的原料进 行试验和分析。在美国，日本，南非，巴西，印度和中国分别建有分厂，全球范围雇员 1 5 0 0 多人。 爱立许成立于1 8 6 4 年，1 4 0 多年来，一直致力于混合、配料以及输送技术的设计开 发和设备制造，在该领域一直处于领先地位。尤其是爱立许r 型立式混捏机，其巧妙的 设计原理和先进的制造工艺可以达到极高的混合均匀度，并降低设备的运行成本。爱 立许设备应用范围包括铸造、玻璃、建材、冶金、陶瓷、电池和环保等行业。 2 1d w 2 9 4 型爱立许混捏机简介 从8 0 年代开始中国客户开始选择爱立许设备，到目前已有2 0 0 多套设备在中国正 常运转。 中国铝业贵州分公司在2 0 0 2 年阴极炭素技改工程中，从德国爱立许公司引进一套 混捏生产系统，包括配料、混捏流程自动控制系统，电阻加热器、强力冷却混捏机、圆 盘给料机几大主体设备。其中的核心设备就是d w 2 9 4 型强力冷却混捏机。其外形如下 图： 图2 1d w 2 9 - 4 型强力冷却混捏机 f i g 2 1d w 2 9 - 4e i r i c hi n t e n s i v em i x e r 6 东北大学硕士学位论文 第二章e i r i c h 强力冷却混捏机 2 1 1 强力混捏原理 强力混捏机以它的高均质效果而闻名。尽管自身的转动速度仍然相对较低，以避免 粒子的磨损和破碎，但转动工具与转动混捏盘的不平常布置，创造了一个非常强的水平 和乖真物流。一个固定的侧壁和底部刮刀，保持混捏容器干净，并作为物料导向装置来 丁作，将物料导向进入搅拌器的工作区域。混捏盘的运转速度为7 2 转分，整个批次的 柑丘圳个完整的通道，每8 3 秒通过转动区域一次，以1 5 分钟的混捏时间为例，在混 捏过程中会出现1 0 8 次混捏行为，根据实际工艺阶段及原料情况可通过变频的方法来改 变搅拌器转速p 4 j 。 图2 2e i r i c h 混捏机混捏原理示意图 f i g 2 2e i r i c hm i x i n gp r i n i c i p l e 该设备与同类设备相比有如下优点： l 、高效：每批次生产时间1 8 分钟，每小时可达1 0 t 的产能，而老混捏机混捏一批糊 料需近3 小时； 2 、 均质：通过两套带搅刀的强力转子工具，对物料充分翻搅，混捏均匀性好；其 中一套强力转子工具带变频调速，可根据物料情况进行调整； 3 、稳定：经过摸索得到的最佳产品配方一旦确定，质量很少受人为因数影响，对产 品的稳定、连续生产提供保证；同时，自动采集的工艺数据对产品质量的分析和 改进提供很大便利； 4 、强力冷却：大胆采用冷却水对糊料降温，解决制约产能的糊料降温问题，能在几 分钟时间内将糊料从1 6 0 度( 混捏温度) 降到1 l o 度( 排料温度) 。 5 、e i r i c h 混合系统能确保在易损件和维护费用降低的情况下得到充分均匀的混 合料。 6 、温度控制安全、可靠、偏差小。 7 、 封闭系统，安全防护严。 8 、工艺控制系统能确保质量的稳定性。 9 、下道工序不再需干燥器和冷却器 - 7 东北大学硕士学位论文第二章e i r i c t t 强力冷却混捏机 2 1 2d w 2 9 - 4 强力混捏冷却机参数 型号：d w 2 9 - 4 电器驱动： 混捏盘驱动电机： 2x1 8 5 k w 1 群搅刀驱动电机：7 5 k w 2 # 搅刀驱动电机：1 1 0 k w 变频调速3 7 1 1 0 k w 油冷却器电机：0 7 5 k w 液压站驱动电机：4 k w 润滑脂泵电机：2 台0 1 8 k w 混捏盘速度： 7 2r m i n l 群搅刀转速： 7 5r m i n 2 群搅刀转速：5 6 - - 1 6 5r m i n 机器净重： 约1 5 0 0 0 k g 2 2 爱立许d w 2 9 4 混捏机各部件组成及工作原理 如图2 3 ：d w 2 9 - 4 型强力冷却混捏机中部为l j f j 转子2 8 、2 j | j 转子3 2 ，两转子在混 捏腔中相对运转，分别由电机1 5 、6 通过皮带传动带动齿轮箱1 l 驱动转子；底部为可 转动的圆盘，由侧部两台带电机的减速器2 2 、2 3 驱动圆盘上的大齿圈转动 5 。 图2 3e i r i c h 混捍机结构示意图 f i g2 3e i r i c hm i x e rs t r u c t u r ec h a r t 各部件转动方向如图2 4 ：l j f j 转子顺时针方向，2 逆时针方向，底部圆盘顺时针方 8 奎! ! 垄堂塑主堂堡垒查 一 第二章e i r i c h 强力冷却混捏机 _ 二= = 二 竺：! ：! ：! 兰2 ： 向。1 7 为侧壁刮刀，用于及时清除混捏腔侧部的粘结糊料，在混捏结束排料时通过转动 臂将糊料导向到排料口，以实现在短时间内将混捏机中的糊料全部排出。 图2 4 混捏机各机构运动方向 f i g 2 4d i r e c t i o no f m i x e rm e c h a n i s mm o t i o n 主要组成部件： 个慢速转动的混捏圆盘及其驱动机构 两个强有力的转子工具即转子l 、转子2 ； 一个相对固定的侧壁和底部刮刀及其排料机构、 集中润滑系统、 液压站 卸料门及其开闭机构、 帮援刀 2 2 1 混捏圆盘及其驱动机构 2 2 1 1 混捏圆盘结构功能 配制好的物料的混捏过程就在混捏圆盘腔内完成，混捏盘由一个平面底板和一个圆 柱形简体组成一个混捏腔，混捏盘固定在可旋转的球形滚子轴承( 回转支撑轴承) 上， 在运行中慢速旋转，回转支撑则固定在设备机架上，如图2 5 。 在圆盘底板中部有卸料门，混捏过程中卸料门关闭，卸料孔的直径为1 0 0 0 n u n 。在 混捏盘的圆柱形筒体上装备有与简体弧度一样的检修门，通过它可调整或更换混捏机内 的各部件，也可方便地对混捏腔内的各部件清理。 整个混捏盘内部装有可更换的耐磨衬板。其中圆盘底板由六块尺寸相同的扇形耐磨 板构成，侧部衬板由多块弧形耐磨衬板固定在圆筒内壁上，拆卸时从检修门处开始，而 安装则在检修门处最后结束，圆盘底部及侧部耐磨衬板如图2 6 所示。 - 9 东北大学硕士学位论文 第二章e i r i c h 强力冷却混捏机 l、 ： 协： 。 厂1 l -k 盯_ t 一谨妤j 1 毋。i 丁_ 1 1 0 e ： 。、盐y 蠢 ，i & 捏腔， 图2 5 混捏圆盘结构示意图 f i g2 5m i x i n gp a ns t r u c t u r ec h a r t 图2 8l # 转子工具 f i g2 8 1 撑r o t o rt o o l 转子工具主要为混捏腔内物料的强力混捏服务，底部刀片带有两个扒架，上面装有 两块小刀片，其与圆盘底部的间距最小5 m m ，可通过固定螺栓调整，它主要用来搅动 和清理混捏中圆盘底面的物料。 2 2 2 22 # 鼓形转子工具( 2 # 搅刀) 2 # 搅刀转动起来像鼓，所以又称鼓形转子工具，共有9 层刀片，每层对称装有两 把刀片，2 # 转子共1 8 把，装上刀片的转子直径为8 0 0 m m ，每块刀片表面都镶有许多 小块的耐磨硬质合金片，就像马赛克，转子转动方向为逆时针方向；2 # 转子结构如图 2 9 。 转子工具主要为混捏腔内物料的强力混捏服务，底部刀片( 2 0 ) 带有两个扒架，上 面装有两块小刀片，其与圆盘底部的间距最小5 m m ，可通过固定螺栓调整，它主要用 来搅动和清理混捏中圆盘底面的物料。与l # 转子不同，2 # 转子装有变频控制系统，根 据生产工艺要求，在不同的混捏过程其速度可在5 6 1 6 5 r m i n 之间调整。这样，一方面 可以提高混捏效率，物料的混合更加均匀，同时也减缓了转子速度过快而造成物料的二 次破碎。 东北大学硕士学位论文 第二章e i r i c h 强力冷却混捏机 图2 92 # 转予工具 f i g 2 92 撑r o t o rt o o l 2 2 2 3 转子驱动系统 1 # 、2 # 转子的动力来自安装于混捏机侧部的两台立装电机，电机通过皮带轮将动 力传到减速器上，减速器的输出轴与转子工具用螺栓直接连接，在主、从动皮带轮上装 有速度监测装置，当监测到主、从动皮带轮转速差超过设定值时，提出报警故障，以防 止皮带打滑影响动力传递效率。 减速器直接安装固定在机体顶盖上，为了降低设备运转中油的温度，减速器配备了 油循环冷却系统，由专门的油泵将油通过热交换器( 水冷) 打入减速箱中。油循环冷却 系统包括循环泵、热交换器、油过滤器、水过滤器及管道等组成，冷却水由管路上的一 个流量监测器监测，当流量每分钟低于7 升时，就会产生报警；为保证齿轮润滑良好， 通常每年需对油进行一次含水量测定。 图2 1 0 转子驱动机构 f i g2 10d r i v em e c h a n i s mo fr o t o r 2 2 3 卸料门机构 物料在混捏腔内经过约1 8 分钟的混捏，就通过混捏盘中部约1 米直径的排料孔直 1 2 东北大学硕士学位论文 第二章e i r i c h 强力冷却混捏机 接排入下游设备。排料过程很快，大部分物料在2 0 秒就排完，整个排料过程持续约6 0 秒。 2 2 3 1 结构描述 系统液压站为卸料门机构提供压力油，通过油缸的伸缩，带动连杆机构运动，实现 卸料门的开闭动作。卸料门位于混捏底板中部，整个卸料阀板在运行中与混捏底板一样 j 卜，并随圆盘一起转动；在开启阀板时，实际是两个动作，先在垂直方向将阀板下移以 实现与混捏圆盘分离，再沿顺时针方向回转，离开圆盘中部，让出排料空间。阀板关闭 时，先逆时针回转到圆盘中部位置，再将阀板上顶，与圆盘结合密封。 图2 1 1 卸料门机构 f i g 2 11d i s c h a r g eg a t em e c h a n i s m 2 2 3 2 阀板升降机构 整个阀板升降机构封闭在一个密封的箱体里，阀板表面是耐磨衬板，材质与圆盘底 板一样，阀板固定在装有轴承的伸缩缸上，四周有四块橡胶支撑座，连杆运动带动提升 板转动，实现机构的升降，阀板与圆盘底板的高度可通过下部的高度调节螺母套调整； 阀板与底板中心位置的定位则通过阀板固定座端部与机架上的三颗定位顶丝来调节。 图2 1 2 卸料阀板升降机构 f i g 2 12u p d o w nm e c h a n i s mo fd i s c h a r g ep l a t e 2 2 4 侧壁及底板刮刀 在混捏结束后，加入调质沥青的糊料有很强的粘性，为了保持一个清洁的混捏腔体， 13 东北大学硕士学位论文 第二章e i r i c h 强力冷却混捏机 同时也为了更快地将糊料排出，在混捏机简体内设有圆盘侧壁及底板清理机构，一是将 圆盘侧壁上粘附的糊料清理干净，二是通过辅助排料板( 9 ) 的转动，将糊料导入排料 口，加速排料。 2 2 4 1 结构描述 整个机构由两大部分组成，即刮刀固定架和刮刀组件。刮刀组件固定在混捏机内部 的刮刀固定架上，固定架直接安装在混捏机顶部，上部带有转动轴承，通过液压缸可实 现固定架的小幅度转动。 刮刀组件组成如图2 1 3 一块角部刮刀( 1 2 ) ，一块角部磨损板( 1 0 ) ，4 块侧壁刮 刀( 1 ) ，一块磨损板( 8 ) ，一块排料刀片( 9 ) ，各刀片用内六角螺栓固定在固定架上。 2 242 刀具调整 在混捏温度8 0 - 1 8 0 c 的工况，刮刀与侧壁距离6 m m ，刮刀与底板距离8 m m ，通 过松动固定在支架2 上的螺栓4 可调节固定架的水平位置，以调节侧壁刮刀与圆筒侧壁 之间的距离；松动固定架上的螺栓1 4 可调节固定架上的垂直位簧，以此调节刮刀与圆 东北大学硕士学位论文 第二章e i r i c h 强力冷却混捏机 图2 1 3 侧壁及底板刮刀 f i g2 13w a l la n db o t t o mb l a d e