密炼机啮合型转子安装及间隙的分析

孙庆伟，刘冰

(益阳橡胶塑料机械集团有限公司，湖南 益阳 413000)

密炼机啮合型转子安装及间隙的分析

孙庆伟，刘冰

(益阳橡胶塑料机械集团有限公司，湖南 益阳 413000)

简单介绍了啮合型密炼机混炼机理和啮合型转子结构。介绍了啮合型转子的装配过程，以及转子和混炼室、上顶栓、下顶栓间隙对混炼胶的作用。着重介绍了转子端面和耐磨板之间的端面间隙、转子和转子间隙在安装过程中如何调节保证最小间隙。并简单介绍了密炼机装配间隙调节的发展趋势。

密炼机；转子；上顶栓；下顶栓；混炼室；间隙

1 啮合型密炼机混炼机理

该密炼机转子为啮合型转子，转子本体呈圆筒型，本体上有一条大的螺旋棱依次啮入另一转子的棱间（即转子凹处），使胶料沿螺旋棱不断更新胶面，由于转子凸棱处直径和凸棱根部（转子圆柱形本体）直径不同，因而在旋转时形成不同的圆周速度，产生速比和速度梯度，在上顶栓压力的作用下，使转子间的胶料受到强烈的剪切与挤压，所获得作用是捏炼和混炼的合成，炼胶原理在一定程度上与开炼机相似。另外由于螺旋突棱作用，使混炼室两端的胶料向中心移动，显著的消除了流动很少的滞流区，促使混炼或塑炼的均匀，从而大大提高了炼胶质量。

可见，该密炼机就是将开炼机放在一个密闭的工作容器内。既具有开炼机炼胶的优点，同时利用凸棱翻转胶料，又有效的减少了开炼机对环境的污染以及工人的劳动强度。

1.1 啮合型转子的结构

转子由合金钢铸造的转子体和长轴装配而成，这种结构具有较高的抗弯曲疲劳强度。在转子上与胶料的接触的表面堆焊了耐磨硬质合金。

转子内部采用螺旋沟槽式循环通道，形成一个有效地强制循环回路，且转子凸棱部位也能进行加热、冷却，如下图1所示。

图1 啮合型转子结构

转子支承在自动润滑的双列球面滚子轴承上，轴承内孔为锥形孔，便于安装和拆卸。转子由推力轴承承受轴向力并确定轴向位置，这种装置的轴承受力情况良好，温升低。

1.2 啮合型转子的安装过程

首先在安装转子之前安装好密炼机底座，安装底座时一定要保证底座的平面度。因为轴承支架和左右侧墙板要安装在密炼机底座上面，轴承支架和左右侧墙板均为中间剖分式结构，分为上下轴承支架和上下侧墙板。在转子落在下轴承支架和下墙板以后再安装上轴承支架和上墙板。下顶栓底座和下顶栓通过穿轴联接安装在密炼机底座上。在安装下顶栓底座的过程中要检测下顶栓底座的平面度，和下轴承支架面的平行度。因为下顶栓底座的平面度对后面部件的安装精度和转子棱峰与下顶栓的间隙有直接影响。

在转子落在下轴承座和下侧墙板之前要把动耐磨环热装在转子体的端面处（如果是轴端液压密封）。然后把J型无骨架油封套在侧墙板外端面和轴承支架内端面之间。下一步为在转子轴上安装调心滚子轴承，由于轴承和轴配合面为锥面，安装时用液压推力螺母逐渐推入调心滚子轴承，在推入轴承的过程中用塞尺检测轴承径向间隙，待间隙符合规定值后，代表轴承安装成功。转子轴端面和调心滚子轴承内表面有孔联接，在拆卸调心滚子轴承时从端面孔打入液压油，利用液压力退出调心滚子轴承。

调心滚子轴承安装在转子轴上以后落在下轴承支架和下墙板上。然后安装上轴承支架和上墙板，在上下轴承支架和上下侧墙板落入后螺栓螺母不要把太紧，方便以后转子端面间隙的调节。

在左右轴承支架和左右侧墙板装好以后，在轴承支架内面装上J型油封和剖分式压板，用螺钉把紧，以保证密封性。转子支架内面装配传动端和冷却端一样。轴承支架外端的装配分为冷却端和传动端。冷却端首先装入圆螺母和止动垫以更好的定位调心滚子轴承。下一步装入止推轴承座，用螺钉把紧，在止推轴承座内装入止推轴承，止推轴承中间装入轴套。定位止推轴承中间轴套前面装入圆螺母和止动垫片。在止推轴承和止推轴承座接触端面安装一组弹簧，以便留出转子的轴向窜动量。然后装入密封件和止推轴承盖。在冷却端还要装入联接法兰以便装配旋转接头，装配图如图2所示。

2 啮合型密炼机安装间隙

2.1 安装间隙的分类

在密炼机安装过程中主要保证各部件和转子之间的间隙，主要有上顶栓和转子之间的间隙、下顶栓和转子之间的间隙、转子之间的间隙、转子端面和耐磨板之间的间隙。以上配合间隙对密炼机的炼胶性能有很大的影响，因为在炼胶过程中，胶料在这些间隙中由于有速度差的存在，形成速度梯度，从而对胶料产生剪切力。把高分子橡胶的网状型大分子链剪切成为支链型的小分子链，在这个过程当中提高了加入炭黑补强剂的分散性，和加入其他防老剂、促进剂等分散性。从而提高了混炼胶的性能，胶的混炼性能的好坏对以后的胎面、钢丝帘布的性能起决定性的作用。最终影响橡胶成品如轮胎、胶带的性能。在密炼机的设计过程中，对剪切变形的计算公式如下：

图2 装配图

式中，t为混炼时间, D为转子棱回转直径,n为转速, h为间隙。

由式可知，剪切速率与混炼时间对剪切应变量影响很大，若要在相同的混炼时间内达到一定的剪切变形，则需增加D、n ，减小h。

2.2 转子端面间隙的安装调整方法

胶料在转子上不仅会随转子做圆周运动，同时转子的螺旋凸棱对物料产生轴向推移作用，因此胶料还会沿轴向移动。所以在炼胶的过程当中会产生转子的轴向窜动量。所以在设计密炼机时轴向的端面移动间隙也是必须认真考虑的。在转子安装过程中，通过加工推力轴承中间轴套外端面和推力轴承压盖内端面的方法，来保证转子端面和耐磨板端面的配合间隙值。具体操作是，在开始装入转子后，首先通过外力使转子冷却端面和耐磨板端面接近为零，然后装入推力轴承和中间轴套，装入推力轴承盖。测量推力轴承端面B与相配推力轴承座的端面的间距值，测得值在此定为X，如果转子冷却端面和耐磨板端面值为Y，转子的轴向窜动量为Z。测出以上值以后算出推力轴承中间轴套外端面需加工值为X＋Y＋Z。加工好以后，重新装入推力轴承，推力轴承盖等。如果在安装后冷却端转子端面和圆耐磨板之间的端面大于正确值Y，则需加工推力轴承端面C，加工尺寸为测量值和Y值之差。A、B、C端面在图2中已标出。

2.3 转子和混炼室、上下顶栓之间的间隙

转子表面与密炼室内壁之间形成一个环形间隙，当胶料通过此环形间隙时，则受到捏炼作用。由于转子表面制有螺旋突棱，它与密炼室形成的间隙是变化的，最小间隙在转子棱峰与密炼室内壁之间。当胶料通过此最小间隙时，受到强烈的挤压、剪切和拉伸作用，这种作用与开炼机两辊距的作用相似，但比开炼机效果要大的多。这是由于转动的转子和固定不动的室壁之间胶料的速度梯度比开炼机大的多，而且转子凸棱和密炼室壁所形成的投射角尖锐。胶料在转子凸棱尖端与密炼室内壁之间边捏炼边通过，同时还受到转子其余表面的类似滚压作用，增强了对胶料的捏炼作用。此间隙的保证主要是靠转子和混炼室自身的精度，在装配过程当中可以用塞尺和量块检测转子棱峰和混炼室之间的最小间隙是否达到要求值。

上下顶栓顶部对混炼胶有分流作用，及两转子转速不同，可使胶料在左右混炼室中进行往复捣换。其中一侧转子前面的部分胶料被挤压到对面混炼室转子后面，并随之带如料斗中。彼此往复捣换，如两台相邻开炼机连续倒替混炼时相似。所以上下顶栓表面需堆焊耐磨硬质合金，并要检测其硬度符合标准。在未装混炼室之前应检测下顶栓和转子之间的间隙，使之符合标准。

实践证明，密炼机使用若干年后同等条件下，混炼胶的质量会有所下降。这是因为密炼机使用时间长了，转子棱与密炼室内壁堆焊硬质合金会产生磨损，使转子棱顶和混炼室、上顶栓、下顶栓的间隙会变大，致使剪切应力和剪切速率变小，降低了炼胶效果，使混炼胶的质量下降。要通过补焊合金或增大投胶量来提高炼胶效果，一般要大修密炼机。

2.4 转子和转子间隙的调整方法

两转子的椭圆型表面各点与转子轴心线的距离不等。因而具有不同的圆周速度。因此两转子之间的间隙和速比不是一个恒定值，而是处处不同，时时变化的。速度梯度最大值和最小值相差几十倍。可使胶料受到强烈的剪切、挤压、搅拌作用，两转子之间的容量也会不断发生变化，使胶料产生强烈的混合搅拌作用。

在转子装配过程中要保证转子棱峰和转子基圆之间的最小间隙，此间隙的保证通过转子传动端的齿轮联轴节进行调节。前后转子上所装齿轮联轴节的齿数相差一个，在装配过程中通过计算得出所要转动的齿数，经过反复的配合转动最终调整两转子棱峰和基圆所要求的最小间隙。具体装配计算过程如下。

(1) 定基准使两转子长棱中心线对齐。转子穿轴后加工键槽时，使键槽面与转子长棱中心点重合在一条直线上（如图3）或者端面打点与转子长棱中心点重合。安装前务必让两转子端面基准对齐，通过盘减速机来达到使两联轴节最后都安装好。

(2) 套好后转子联轴节与减速机的内外齿套。观察测量前转子内齿套与减速机外齿套相差的角度α。如图4所示。

(3) 脱开后转子与减速机联轴节内外齿套。

(4) 计算减速机盘车齿数。

设定前转子联轴节齿数为Z1， 后转子联轴节齿数为Z2， Z2-Z1=1。（360/ Z1）-（360/ Z2）= X 。 （1/ X）=Y。所以相差1。时，盘车齿数为Y。Y值须取整数，以保证后转子联轴节内外齿套能够顺利装上。如两联轴节齿数为77和78。

1/0.06=16.67，所以相差1。时，减速机盘车16齿。

如相差度数为α度，那么调节的齿数为16.67×α个齿数。须取整数，以便在盘车过程中始终保持后转子联轴节内外齿套能够套上。

(5) 套上后转子减速机联轴节内外齿套，检查前转子联轴节内外齿套相差角度α。依前步骤直至减速机两联轴节内外齿套均成功套入。在整个过程中两转子端面基准必须对齐。

通过以上步骤使两转子的棱峰和基圆的最小间隙达到标准值，保证转子间隙对炼胶所起的作用。

图3 转子轴传动端面

图4 联轴器齿轮相差角

3 转子间隙调整的新趋势

利用偏心轴承来调整转子间隙，转子间隙的增减可在混炼过程中任一刻完成，并可运用时间、温度、压力参数编程在混炼过程中进行自动混炼控制等。可根据不同的配方、工艺来调整转子之间的间隙，从而改变混炼胶的效果。这种调转子间隙的密炼机引起了业界的极大兴趣，并正在积极的研究开发，相信在不久的将来能根据混炼工艺调间隙的密炼机得到广泛的应用。

4 结束语

本文阐述了啮合型密炼机转子结构和安装过程以及转子与混炼室、耐磨板、上顶栓、下顶栓间隙检测方法，转子端面和耐磨板间隙的调整安装方法，转子和转子间隙的安装调整方法。分析了间隙在炼胶过程中所起的作用，介绍了密炼机转子间隙发展趋势为可变间隙的炼胶方法。

[1] 刘虹，汪传生. 转子间隙对调距式密炼机的影响. 橡胶技术与装备，2005,1.

[2] 张作利.密炼机转子对混炼能力的影响.橡胶工业，2008,11.

[3] 郑玉胜，等.GK型密闭式炼胶机维护检修规程.轮胎生产设备维护检修规程,2011.

中国化工装备橡塑机械与化工装备事业部召开首次生产经营会共谋发展大计

2016年3月底，中国化工装备有限公司新成立的橡塑机械与化工装备事业部在驻地长沙召开首次生产经营会，装备公司总经理蔡挺、装备公司副总经理暨橡塑机械与化工装备事业部总经理李东平、集团公司首席商务官沈忻、克劳斯玛菲集团中国区总裁布莱特等出席了会议。

会议全面分析2016年的生产经营形势，向三家橡机企业下达了2016年度生产经营任务。布莱特先生向事业部全体成员全面介绍了克劳斯玛菲的有关情况，沈忻博士和装备公司CIO董衍善分别就销售整合与八大营销工具以及事业部信息化建设等内容对事业部工作人员进行了培训。围绕事业部各企业的资源整合与协同发展战略目标，与会人员就销售整合、集中采购、IT信息化、技术研发、人事管理等议题开展了分组讨论。

通过此次会议，橡塑机械与化工装备事业部的各项工作逐渐落到实处，事业部的运转迈出实质性的一步。同时这也为更好地协调三家企业的资源，实现技术研发、生产经营，统一采购、产品结构调整等多方面工作的提升，进一步增强装备公司橡塑机械与化工装备板块主营业务的核心竞争力，为高端装备制造打下坚实基础。

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

孙庆伟（1982-），男，工程师，毕业于青岛科技大学机械工程及自动化专业，工学学士，主要从事橡胶机械设计工作。

2015-11-03