高分子材料成型设备培训课件

1、3本节内容本节内容3-6 3-6 开炼机的工作原理开炼机的工作原理重点：重点：2 2、开炼机的工作原理、开炼机的工作原理3、掌握强化炼胶的条件、掌握强化炼胶的条件 4、辊筒横压力的概念及原理、辊筒横压力的概念及原理 3-5-5 辊温调节装置辊温调节装置 开炼机不论塑炼与混炼作业，都需要在一定的温开炼机不论塑炼与混炼作业，都需要在一定的温度下进行。对于天然橡胶在塑炼时，为了保证良好的度下进行。对于天然橡胶在塑炼时，为了保证良好的机械作用，一般要求温度在机械作用，一般要求温度在60oC左右，当超过左右，当超过70oC后，后，塑炼效果将大大下降。在混炼时一般也不超过塑炼效果将大大下降。在混炼时一般也

2、不超过7590oC，以防止胶料的早期硫化。，以防止胶料的早期硫化。 刚开机时辊筒是冷的达不到操作温度，则开机前刚开机时辊筒是冷的达不到操作温度，则开机前需对辊筒用蒸汽预热到所需温度，而在炼胶过程中由需对辊筒用蒸汽预热到所需温度，而在炼胶过程中由于摩擦生热引起胶料内部的温度上升，又需对辊筒进于摩擦生热引起胶料内部的温度上升，又需对辊筒进行冷却。因此从炼胶工艺角度上要求辊筒能进行温度行冷却。因此从炼胶工艺角度上要求辊筒能进行温度调节以保证在一定温度下炼胶。调节以保证在一定温度下炼胶。（一）（一） 调温装置的类型与结构调温装置的类型与结构 辊筒的调温装置有两种辊筒的调温装置有两种开式调温装置、闭式的

3、调温装置。开式调温装置、闭式的调温装置。 开式多用于炼胶机上开式多用于炼胶机上优点是：构造简单，冷却效果好水温可随时用手探知，水管优点是：构造简单，冷却效果好水温可随时用手探知，水管 堵塞时也便于发现，堵塞时也便于发现，缺点是：耗水量大。缺点是：耗水量大。 闭式多用于塑炼机上闭式多用于塑炼机上 闭式调温装置耗水量小但冷却效果差。闭式调温装置耗水量小但冷却效果差。 下图所示是下图所示是开式调温装置开式调温装置。冷却水在压力作用下通过三通接头冷却水在压力作用下通过三通接头1，三通管，三通管2经调节阀经调节阀3进入喷水管进入喷水管4，喷水，喷水管上钻有直径管上钻有直径25毫米的孔，孔位错开排列，其间

4、距为毫米的孔，孔位错开排列，其间距为100125毫米。喷水毫米。喷水管上钻孔的角度，须保证喷出的水对着积胶区，保证胶料发出的热量能及时管上钻孔的角度，须保证喷出的水对着积胶区，保证胶料发出的热量能及时导出。冷却水从孔口喷出后，积于辊筒体导出。冷却水从孔口喷出后，积于辊筒体5的腔内，积水不断从喇叭口的腔内，积水不断从喇叭口6内流内流出进入水槽出进入水槽7中，水槽内的水通过集水器中，水槽内的水通过集水器8的出口排入下水道。的出口排入下水道。（二）结构（二）结构 图示是图示是闭式调温结构闭式调温结构，它的特点是蒸汽的冷凝水或冷，它的特点是蒸汽的冷凝水或冷却水排出采用密闭式结构并防止蒸汽溢出。却水排出

5、采用密闭式结构并防止蒸汽溢出。 影响开炼机冷却效果的因素是多方面的，为了提高冷却影响开炼机冷却效果的因素是多方面的，为了提高冷却效果，在设计、制造和使用时均应特别的注意。实践证效果，在设计、制造和使用时均应特别的注意。实践证明，下述措施是可行的：明，下述措施是可行的： 1要严格控制冷却水的初温，一般要求在要严格控制冷却水的初温，一般要求在10oC左右，最左右，最好不要超过好不要超过14oC，若使用，若使用15oC以上的冷却水，不但会大以上的冷却水，不但会大大增加用水量，甚至会影响胶料的质量，以致破坏炼胶大增加用水量，甚至会影响胶料的质量，以致破坏炼胶作用。作用。 2辊筒内表面在加工时，要用专门

6、的刮具清理，不允许辊筒内表面在加工时，要用专门的刮具清理，不允许有铸造的残渣，否则将增加其热阻，同时，辊筒腔内进有铸造的残渣，否则将增加其热阻，同时，辊筒腔内进水管要装喷头，以便提高冷却的给热系数。水管要装喷头，以便提高冷却的给热系数。（三）（三）强化辊筒冷却效果的措施强化辊筒冷却效果的措施 3要严格控制冷却水的质量，冷却水内不应含有盐类要严格控制冷却水的质量，冷却水内不应含有盐类物质，此类物质沉淀后，就会增大热阻，降低传热系数。物质，此类物质沉淀后，就会增大热阻，降低传热系数。 4辊筒在使用时，要经常的清洗，辊筒内腔可放置钢辊筒在使用时，要经常的清洗，辊筒内腔可放置钢块，当辊筒转动时，钢块冲

7、击腔壁，以便清除内部的沉块，当辊筒转动时，钢块冲击腔壁，以便清除内部的沉淀物，提高传热性能。淀物，提高传热性能。 5在设计时减少辊筒的厚度，这样可以降低辊筒的热在设计时减少辊筒的厚度，这样可以降低辊筒的热阻，增大辊筒的散热面积，有利于提高散热性能，但这阻，增大辊筒的散热面积，有利于提高散热性能，但这必须在保证辊筒强度的条件下才许可。必须在保证辊筒强度的条件下才许可。 6采用钻孔辊筒时，它不但可以提高传热面积，同时采用钻孔辊筒时，它不但可以提高传热面积，同时也可以采取高速流动的冷却水提高给热系数，达到提高也可以采取高速流动的冷却水提高给热系数，达到提高传热性能的要求。传热性能的要求。3-5-6

8、润滑系统润滑系统图示为用稠润滑油在油泵图示为用稠润滑油在油泵4的作的作用下经过滤器送入分配器用下经过滤器送入分配器6中，中，再由分配器送到辊筒轴承再由分配器送到辊筒轴承1中。中。油泵的给油能力：在手动增压油泵的给油能力：在手动增压时每周期送油量为时每周期送油量为8cm3，工作，工作压力可达压力可达100kgcm2。主要是辊筒轴承的润滑主要是辊筒轴承的润滑常用的润滑系统分单独润滑和集中润滑两种，常用的润滑系统分单独润滑和集中润滑两种，少数情况下二者同时采用。少数情况下二者同时采用。按油质分干油和稀油润滑二种按油质分干油和稀油润滑二种这里简要介绍集中润滑系统这里简要介绍集中润滑系统3-5-7 挡挡

9、 胶胶 板及翻胶装置板及翻胶装置 （一）挡胶板（一）挡胶板 挡胶板按结构形式可分为整体与组合式两种。图挡胶板按结构形式可分为整体与组合式两种。图示为整体式结构。由布质酚醛塑料制成挡胶板示为整体式结构。由布质酚醛塑料制成挡胶板1，与螺栓与螺栓2固定在外固定在外 壳壳3上，其所在位置上，其所在位置 可以用螺栓可以用螺栓4控制，控制， 外壳通过轴孔用螺钉外壳通过轴孔用螺钉 5固定在机架压盖的连固定在机架压盖的连 杆上。杆上。翻胶与切割装置主要用于机械捣胶和切割。它提高翻胶与切割装置主要用于机械捣胶和切割。它提高了炼胶作业的机械化程度和减轻工人的劳动强度。了炼胶作业的机械化程度和减轻工人的劳动强度。

10、电动翻胶装置电动翻胶装置气动翻胶装置气动翻胶装置2、分类：、分类：1、作用：、作用：（二）翻胶与切割装置（二）翻胶与切割装置 （1）电动翻胶装置：）电动翻胶装置： 翻胶装置主要由压辊翻胶装置主要由压辊1、2，双向丝杠，双向丝杠3和翻胶摆动辊和翻胶摆动辊4组成。组成。见下图，翻胶装置支架见下图，翻胶装置支架5和和6分别固定在炼胶机机架的上横梁上，分别固定在炼胶机机架的上横梁上，支架上用二对轴承装有压辊支架上用二对轴承装有压辊1和和2，压辊，压辊1的轴承可通过弹簧的轴承可通过弹簧7和压和压杆杆8调节其压力。翻胶摆动辊调节其压力。翻胶摆动辊4装在双向丝杠装在双向丝杠3上，丝杠上，丝杠3和压辊和压辊2

11、是是通过传动链通过传动链9、减速器、减速器10、11和电动机和电动机12传动的。传动的。 （2）气动翻胶装置）气动翻胶装置 下图为用气缸控制压辊的翻胶装置。压辊下图为用气缸控制压辊的翻胶装置。压辊2由电动机、摆线减速由电动机、摆线减速机和一对变速齿轮传动，压辊机和一对变速齿轮传动，压辊2的转动方向与压片机前辊转向相同，的转动方向与压片机前辊转向相同，速度按工艺要求可调，一般采用与前辊相同。胶料靠两压辊的摩擦速度按工艺要求可调，一般采用与前辊相同。胶料靠两压辊的摩擦力带动，未送料时用气缸把压辊力带动，未送料时用气缸把压辊2顶开。顶开。 近年来，国外在大规模开炼机上，采用了自动翻胶装置。此外，近年

12、来，国外在大规模开炼机上，采用了自动翻胶装置。此外，还有固定式或移动式切胶刀。还有的切胶刀装在托盘下面，使用时还有固定式或移动式切胶刀。还有的切胶刀装在托盘下面，使用时由压缩空气驱动，将刀从盘下升起，方便作业。由压缩空气驱动，将刀从盘下升起，方便作业。 3-6 开炼机的工作原理开炼机的工作原理 1.开炼机为什么能够把高弹性的生胶开炼机为什么能够把高弹性的生胶转变为具有可塑性状态的塑炼胶呢？转变为具有可塑性状态的塑炼胶呢？ 2.如何把胶料与各种配合剂均匀混合如何把胶料与各种配合剂均匀混合在一起？在一起？ 当物料加到辊筒上时当物料加到辊筒上时,由于摩擦力作用被拉入辊间隙由于摩擦力作用被拉入辊间隙,

13、受到强烈的挤压、剪切作用，经过多次捏炼，以及捏炼受到强烈的挤压、剪切作用，经过多次捏炼，以及捏炼过程中伴随的化学作用，将橡胶内部的大分子链打断，过程中伴随的化学作用，将橡胶内部的大分子链打断，使配方中的各种成分掺和均匀，最后达到炼胶的目的。使配方中的各种成分掺和均匀，最后达到炼胶的目的。如图所示。如图所示。间歇炼胶过程图间歇炼胶过程图连续炼胶连续炼胶1加料加料2捏炼捏炼3切割胶料切割胶料 胶料在开炼机上加工时，应具备哪些胶料在开炼机上加工时，应具备哪些条件才能得到良好的炼胶效果呢？条件才能得到良好的炼胶效果呢？ 一、胶料进入辊距的条件一、胶料进入辊距的条件 在炼胶操作时我们可以看到，当胶料包覆

14、一个辊筒后在炼胶操作时我们可以看到，当胶料包覆一个辊筒后两辊筒间还有一定数量的堆积胶，这些堆积胶不断被转动的两辊筒间还有一定数量的堆积胶，这些堆积胶不断被转动的辊筒带入辊隙中去，而新的堆积胶又不断形成。这些堆积胶辊筒带入辊隙中去，而新的堆积胶又不断形成。这些堆积胶对炼胶效果的影响是很大的。对炼胶效果的影响是很大的。 若堆积过多，过多的堆积胶便不能及时进入辊隙，只能原地若堆积过多，过多的堆积胶便不能及时进入辊隙，只能原地轻轻抖动，此时炼胶效果显著下降。轻轻抖动，此时炼胶效果显著下降。 若堆积胶过少，则不能形成稳定连续的操作。若堆积胶过少，则不能形成稳定连续的操作。 可见，确定适量的堆积胶是必要的

15、，堆积胶量是由胶与辊筒可见，确定适量的堆积胶是必要的，堆积胶量是由胶与辊筒表面的接触点决定的，为此就需要引入一个称之为接触角的表面的接触点决定的，为此就需要引入一个称之为接触角的概念。概念。即胶料在辊筒上接触点即胶料在辊筒上接触点a与辊筒断面圆心连线和辊筒与辊筒断面圆心连线和辊筒断断面中心线的水平线的交角，以面中心线的水平线的交角，以表示。如图所示。表示。如图所示。胶料能否进胶料能否进入辊隙，取入辊隙，取决于胶料与决于胶料与辊筒的摩擦辊筒的摩擦系数和接触系数和接触角的大小。角的大小。接触角：接触角：Fx的作用的作用：对胶料产生挤：对胶料产生挤压作用，并使其产生变形；压作用，并使其产生变形；Ft

16、的作用的作用：是把胶料推出：是把胶料推出辊距。辊距。 另外，胶料与辊筒之另外，胶料与辊筒之间在运动过程中产生摩擦间在运动过程中产生摩擦作用，即有摩擦力存在，作用，即有摩擦力存在，胶料对辊筒的摩擦力用胶料对辊筒的摩擦力用T表示，方向背离辊距。反表示，方向背离辊距。反过来，辊筒对胶料的摩擦过来，辊筒对胶料的摩擦力，用力，用T表示，方向进入表示，方向进入辊距，它的作用是把胶料辊距，它的作用是把胶料拉入辊距。拉入辊距。l以胶料为研究对象，以接触点以胶料为研究对象，以接触点a作为边缘研究点，在炼胶过程中，胶料对作为边缘研究点，在炼胶过程中，胶料对辊筒产生径向作用力（合力）辊筒产生径向作用力（合力）即横向

17、压力，用即横向压力，用P表示，反过来，辊筒表示，反过来，辊筒对胶料产生一个大小相等、方向相反的作用力对胶料产生一个大小相等、方向相反的作用力横压力的反作用力，用横压力的反作用力，用F表示。把这个力分解成一个水平作用力表示。把这个力分解成一个水平作用力Fx和切向作用力和切向作用力Ft。PT若想胶料进入辊距进行炼胶，只有若想胶料进入辊距进行炼胶，只有TFtPT若想胶料进入辊距进行炼胶，只有若想胶料进入辊距进行炼胶，只有TFtT为摩擦力，应为为摩擦力，应为TF，F为正压力，为正压力，为摩擦系数；为摩擦系数；tg，为摩擦角。为摩擦角。TFtg从分析可知，只有当摩擦角从分析可知，只有当摩擦角大于接大于接

18、触角触角时，胶料才能进入辊距。时，胶料才能进入辊距。从图上可以看出，从图上可以看出，即从即从FtFA得知得知FtFtg 为胶料接触角为胶料接触角又又TFt即有即有TFtg FtFtg即即tg tg有有 一般一般=38420，生胶与金属辊筒摩，生胶与金属辊筒摩擦擦角角=38041。炼胶过程中一般采用接触角。炼胶过程中一般采用接触角=32400，国内推荐采，国内推荐采=36400。只有只有这个条件满足时，才能保证正常炼胶。这个条件满足时，才能保证正常炼胶。橡胶或胶料与金属辊筒的摩擦角橡胶或胶料与金属辊筒的摩擦角与胶料成分及其与胶料成分及其配方、可塑度、炼胶温度及辊筒表面形状等有关。配方、可塑度、炼

19、胶温度及辊筒表面形状等有关。 二、二、 横压力横压力 1.横压力的概念横压力的概念 胶料通过辊隙时，胶料对辊筒产生径向胶料通过辊隙时，胶料对辊筒产生径向作用力作用力Fx和切向作用力和切向作用力Ft（接触应力）。如（接触应力）。如图所示。图所示。亦即横压力，又称分离力。亦即横压力，又称分离力。 径向作用力：径向作用力：Qf（y），它力图使两辊筒分离，），它力图使两辊筒分离，其方向其方向垂直于垂直于辊面，其大小从辊面，其大小从y4y4y1y1截面渐增，截面渐增，从从y1y1y1 y1截面又平滑下降，在截面又平滑下降，在y1y1截面截面为最大值，在为最大值，在y4y4和和y1y1截面为零。径向作用截

20、面为零。径向作用力的分布如图中的虚线所示力的分布如图中的虚线所示。径向作用力径向作用力 切向作用力：切向作用力：f1（y），它力图使胶料拉入辊隙中，），它力图使胶料拉入辊隙中，其方向取决于胶料的运动速度，其大小从其方向取决于胶料的运动速度，其大小从y4y4y1y1截截面由零经最大到零，从面由零经最大到零，从y1y1y1y1截面又由零经最截面又由零经最大到零，由于在大到零，由于在y1y1截面上、下胶料与辊面的相对运动截面上、下胶料与辊面的相对运动方方 向不同，故二向不同，故二 次出现的峰值次出现的峰值 相反。切向作相反。切向作 用力的分布如用力的分布如 图中的实线所示。图中的实线所示。 2.2.

21、分布与效应分布与效应 横压力是开炼机的主要参数，在炼胶过程中，横压力是开炼机的主要参数，在炼胶过程中，胶料在整个夹持弧上都产生对辊筒的径向作用力，胶料在整个夹持弧上都产生对辊筒的径向作用力，而分布是不均匀的，随楔形断面的不断减小，横压而分布是不均匀的，随楔形断面的不断减小，横压力也在不断增大。力也在不断增大。 由实验知，横压力的最大值在夹持弧的由实验知，横压力的最大值在夹持弧的3 36 6 上，上，径向作用力的合力作用点要根据实验来确定，径向作用力的合力作用点要根据实验来确定，合力作用线与水平线的夹角一般在合力作用线与水平线的夹角一般在5 51010范围内，范围内，推荐采用推荐采用1010。

22、横压力有使二辊筒分开的趋势，使辊筒产生弯横压力有使二辊筒分开的趋势，使辊筒产生弯曲变形。辊筒对胶料的径向作用力与胶料对辊曲变形。辊筒对胶料的径向作用力与胶料对辊筒的径向作用力大小相等，方向相反。筒的径向作用力大小相等，方向相反。如图所如图所示。示。 3.影响横压力的因素影响横压力的因素 辊筒横压力的大小，主要取决于胶料的性质、加工辊筒横压力的大小，主要取决于胶料的性质、加工温度、辊距和辊筒线速度等。温度、辊距和辊筒线速度等。用函数式表示出来，用函数式表示出来，即即 P=F(T,V,DL,e，t ) 要从理论上定量的讨论是很困难的，使用时，只要从理论上定量的讨论是很困难的，使用时，只能从现有机台中确定几个参数后，由实验得来。能从现有机台中确定几个参数后，由实验得来。（1）横压力）横压力P与辊温与辊温T的关系，当的关系，当T增大，增大，P减小；减小；当当T减小，减小，P增大。增大。（