【正文】 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前言 在 19 世紀(jì)初期開始 ,膠料的塑煉和混煉主要靠開煉機來實現(xiàn) .由于開煉機塑煉混煉膠料存在質(zhì)量差、效率低、勞動強度工作環(huán)境惡劣等一系列問題。為了克服這一系列的問題密煉機慢慢出現(xiàn)。隨著高分子材料的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，密煉機的用途越來越廣泛，主要用于橡膠的塑煉及混煉，還可以用于塑料、瀝青等其它高分子材料的混合以及橡塑共混等，由于其獨特的優(yōu)越性，已經(jīng)成為橡塑工業(yè)中最關(guān)鍵的混煉設(shè)備之一。 自密煉機產(chǎn)生以后，在混煉過程中顯示了它一系列的優(yōu)點：混煉時間短，生產(chǎn)效率高，操作容易，較好的克服粉塵飛揚，減少配合劑的損 失，改善勞動條件，減輕勞動強度等。隨著科技的進步，人們對橡膠混煉的要求越來越高，迫切要求對原來的舊機臺進行更新?lián)Q代，對舊的密煉機技術(shù)進行提高和完善。隨著世界橡膠工業(yè)的全面復(fù)蘇及輪胎工業(yè)的全面崛起，于是密煉機正向著密煉室容量大型化、主電機大功率，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高速化，多級化或無級化的方向發(fā)展。一種作為研制開發(fā)作用的小型實驗密煉機的出現(xiàn)勢在必行，其為各種密煉機的發(fā)展演示起著至關(guān)重要的作用。 X(S)M1 全液壓 式實驗 密煉機就是順應(yīng)密煉機發(fā)展，功能演示的一種高性能的密煉機。其具有橡塑共混，同步高速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，尺寸比較小結(jié)構(gòu) 比較緊湊，主要適用于實驗室等良好的環(huán)境的場合下，尺寸結(jié)構(gòu)簡潔、經(jīng)濟、實用的眾多優(yōu)點。 本設(shè)計總結(jié)了 X(S)M1 全液壓式實驗密煉機 的設(shè)計過程，設(shè)計方法和設(shè)計理論依據(jù)，設(shè)計機臺的優(yōu)缺點。 本說明書主要介紹了 X(S)M1 全液壓式實驗密煉機 的加料 壓料 裝置、傳動裝置設(shè)計計算，還有有關(guān)的技術(shù)說明。 本設(shè)計力求使機臺性能達到同類機臺的先進水平。希望所設(shè)計的機臺既能準(zhǔn)確完成既定的工藝生產(chǎn)要求，又能使機臺強度、剛度、耐磨性、壽命等可靠。并注意汲取先前的經(jīng)驗，注意創(chuàng)新改進，使機臺結(jié)構(gòu)簡單，外形美觀，且能提高生產(chǎn)率和降 低能耗，另外，還要考慮加工成本和維修方便等。 機械設(shè)計的一般過程： 1） 明確設(shè)計任務(wù)，制定設(shè)計任務(wù)書。 2） 提供方案并進行評價。 3） 按照選定的方案進行各零部件的總體布置，運動學(xué)、動力學(xué)和零件工作X（ S） M1 全液壓式實驗密煉機加料、壓料及傳動部分 的 設(shè)計 2 能力計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計和繪制總設(shè)計圖。 3） 根據(jù)總體設(shè)計的結(jié)果，考慮結(jié)構(gòu)工藝性等要求，繪出零件工作圖。 4） 審核圖紙。 5） 整理設(shè)計文件，編寫計算說明書。 在整個設(shè)計工程中本人查閱了大量的相關(guān)資料，了解了國內(nèi)外密煉機的發(fā)展過程和發(fā)展趨勢。同時學(xué)習(xí)了設(shè)計所需要的各種設(shè)計軟件，例如： Auto CAD202 PCCAD 202 SolidWorks 202 proe 等。學(xué)會使用各種工具書，例如：機械設(shè)計手冊、橡膠工業(yè)手冊、機械設(shè)計等。熟練使用了各種辦公設(shè)計軟件，例如： Microsoft Word202機械設(shè)計手冊（軟件版） 、北京英科宇機械工程師等。 總結(jié)本設(shè)計的優(yōu)缺點及設(shè)計工作中的經(jīng)驗，以利以后從事這方面的工作，既要掌握一般機械的設(shè)計步驟，改善自己的畫圖水平，提高理論知識水平，加強設(shè)計與實際相結(jié)合的能力。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 密煉機是橡膠工業(yè)的主要設(shè)備之一，主要用于橡膠的塑煉和混煉。作為橡膠機械行業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備，密煉機還 有著廣泛的發(fā)展和研究前景，為了適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)和社會的需要，努力趕超世界先進水平，并使設(shè)計更加合理完善。我們參觀了青島雙星輪胎廠、賽輪子午線輪胎有限公司、青島亞東橡機集團、青島元通模具廠。密煉機并參考了大量的文獻和資料，本著高效，節(jié)能，低耗的指導(dǎo)思想，吸收新技術(shù)，兼顧舊機臺，設(shè)計了本實驗小密煉機，本設(shè)計主要是加料裝置以及傳動裝置。 密煉機的發(fā)展與我國密煉機現(xiàn)狀 密煉機的發(fā)展概述 自密煉機問世以來，人們在追求強化捏煉過程、提高混煉物料的物理機械性能和分散度、減輕體力勞動、改善工作環(huán)境的同時，使得 密煉機的結(jié)構(gòu)和性能也在不斷發(fā)展、完善，密煉機的種類日益增多，用途也愈來愈廣泛，從密煉機的發(fā)展情況來看，它可以分為以下幾個發(fā)展階段 : 第一階段（ 1820～ 1875），這一階段也叫密煉機的早期發(fā)展階段。它主要是以英國倫敦的 Thomas Hancock 于 19 世紀(jì)早期（ 1820～ 1840）設(shè)計的“單轉(zhuǎn)子密煉機”（ The SingleRotor Masticator)和美國麻省 Newburyport 的 Nathaniel Goodwin 公司于 1865 年發(fā)明的“石英碾磨機”（ The Quartz Mill)以及俄亥俄州的 James Barden 和 Samuel Crudden 于 1875 年發(fā)明的“旋轉(zhuǎn)攪拌機” (The Rotary Churn)為代表。在這三種設(shè)備中，“單轉(zhuǎn)子密煉機”主要用于對橡膠進行塑、混煉；而“石英碾磨機”則主要對高分子材料進行破碎、碾壓。它是一種帶有兩個非嚙合反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子攪拌器，實際上可以認(rèn)為它是剪切型密煉機的前身；“旋轉(zhuǎn)攪拌機”則是一種帶有兩個嚙合類似齒輪的轉(zhuǎn)子攪拌器，主要用于生產(chǎn)膏狀的物料，實際上也可以認(rèn)為它是嚙合型轉(zhuǎn)子密煉機的前身。 第二階段（ 1876～ 1909），這一階段是建立早期混煉技術(shù)的 發(fā)展階段。這一階段主要是以德國的沃爾太堡州的斯圖加特的 Fergburger、 Paul Pfleiderer 和Harmann Werner 等人相互合作制造出了五種類型的密煉機，并申請了五項專利。這幾種類型的密煉機轉(zhuǎn)子的形狀開始接近于現(xiàn)在的剪切型密煉機轉(zhuǎn)子的形狀。X（ S） M1 全液壓式實驗密煉機加料、壓料及傳動部分 的 設(shè)計 4 它們主要用于高分子材料的塑、混煉。 第三階段（ 1910～ 1915），這一階段也可以認(rèn)為是橡膠工業(yè)密煉機發(fā)展的早期階段。因為在 20 世紀(jì)的前 15 年里，橡膠工業(yè)得到了迅速發(fā)展，從而對密煉機的要求變得十分迫切。橡膠雖屬于高分子材料，但它有獨特的高彈性，因此其加 工必須要配備專用的設(shè)備。在這一時期，德國的康斯塔特 —— 斯圖加特的魏爾納爾 . 普佛萊德瑞公司的 在 19 191 1914 年分別發(fā)明了三種密煉機，隨后申請了專利，命名為橡膠密煉機或橡膠捏煉機，其轉(zhuǎn)子的特點不同以前，其突棱是螺旋形的，其前后混煉室不在同一水平上，是傾斜的，WernerPfleiderer 將該類型密煉機簡稱為 GK 系列密煉機。 第四階段（ 1916～ 1935）這一階段是 Banbury 密煉機的發(fā)展階段，有人把此階段也稱為 Banabury 時代，這主要是因為橡膠密煉機是由 Fernley Banbury來發(fā)明創(chuàng)造的。他的專利命名為“加工橡膠和其他高塑性材料的機器”，其主要特點 :一是轉(zhuǎn)子是有兩條螺旋突棱；二是有了上頂栓。這種新機器可以說是密煉機工業(yè)一大革命，開創(chuàng)了密煉機的新紀(jì)元。伯明翰鑄造廠生產(chǎn)這種密煉機，并命名為本伯里密煉機（ Banbury Mixer)，該名一直延續(xù)至今?，F(xiàn)在人們把剪切型（橢圓形）轉(zhuǎn)子密煉機稱為本伯里密煉機。應(yīng)該說本伯里密煉機（ Banbury Mixer)的發(fā)明，促進了橡膠工業(yè)的迅速發(fā)展。有人認(rèn)為這種新型密煉機是當(dāng)今密煉機的始祖。本伯里對密煉機的貢獻除了轉(zhuǎn)子外，那就是密煉機 的整體結(jié)構(gòu)和混煉工藝方法，如上頂栓、卸料門、配料問題、混煉室和轉(zhuǎn)子冷卻問題、加料系統(tǒng)的設(shè)計、排料系統(tǒng)的設(shè)計、容量等方面的內(nèi)容。而且對密煉機進行了不斷的改進設(shè)計，如轉(zhuǎn)子的止推軸承的設(shè)計、混煉室耐磨部件的設(shè)計、上頂栓的設(shè)計、可拆卸的混煉室的設(shè)計、快速密煉機（ 60rpm)等，使密煉機的結(jié)構(gòu)更加完善。這些結(jié)構(gòu)可以說是當(dāng)今 F 系列密煉機的前身，有的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在還繼續(xù)采用。 第五階段（ 1936～ 1985），這一階段也叫新型密煉機的發(fā)展階段，是密煉機發(fā)展的鼎盛時期，除了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有較大變化外，在整體結(jié)構(gòu)方面也日趨完善，形成了系列 產(chǎn)品，滿足了高聚物合成工業(yè)的迅速發(fā)展的需要。 第六階段（ 1986～現(xiàn)在），這一階段也叫現(xiàn)代階段，是密煉機技術(shù)發(fā)展更加完善的階段。這一時期，密煉機的新技術(shù)新成果不斷涌現(xiàn)，從事密煉機方面研究的單位和人員不斷增加，提出了一系列的混煉理論和新的專利，研究出了許多成果 [1]。 我國內(nèi)密煉機現(xiàn)狀 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 國內(nèi)在 20 世紀(jì) 80 年代以前，混煉膠加工機械的發(fā)展與工業(yè)化國家生產(chǎn)的機型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)形式、自動化程度、可靠性和聯(lián)動化的水平等都存在很大的差距。通過改革開放，國內(nèi)引進了許多世界先進的密煉機以及許多相關(guān)的制造技術(shù)，在此 基礎(chǔ)上通過消化吸收和改造創(chuàng)新，使我國的設(shè)計，生產(chǎn)制造密煉機的技術(shù)得到了極大的提高，我國已經(jīng)生產(chǎn)出 400 立升容量的密煉機，開發(fā)了具有現(xiàn)代水平的 XM 系列 (即 F 系列 )密煉機 ,XMF 系列密煉機。此外 ,還引進了 GKN系列和 GKE 系列密煉機技術(shù)。我們不但掌握了相切型轉(zhuǎn)子的技術(shù) , 同時 , 還開發(fā)了嚙合型轉(zhuǎn)子的技術(shù) ,以適應(yīng)不同膠料加工工藝的需要。從轉(zhuǎn)速不同的異步轉(zhuǎn)子發(fā)展到二個輪子以固定相位同速運轉(zhuǎn)的同步轉(zhuǎn)子。密煉機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速從單一的低速向高速、多速和無級變速方向發(fā)展。隨著子午線輪胎生產(chǎn)的發(fā)展 , 為適應(yīng)加工子午胎膠料的需要 ,在驅(qū)動裝置方面加大了驅(qū)動電機的功率。為了解決密煉機壓料裝置對膠料單位面積壓力不穩(wěn)的問題 , 將傳統(tǒng)的氣壓壓料裝置改為液壓壓料裝置。我國的密煉機生產(chǎn)廠家在對國外密煉機進行引進吸收的基礎(chǔ)上，對自己的密煉機產(chǎn)品進行了大量的技術(shù)改進和創(chuàng)新，如采用了各種構(gòu)型的轉(zhuǎn)子（銷釘轉(zhuǎn)子、同步轉(zhuǎn)子、可調(diào)距轉(zhuǎn)子）、液壓上頂栓、液壓式轉(zhuǎn)子端面密封、 PID 溫度自動控制系統(tǒng)、計算機全自動監(jiān)控等。但是，受國家整體的工業(yè)水平的限制，我國的密煉機 在產(chǎn)品的可靠性、適應(yīng)性以及穩(wěn)定性方面與工業(yè)化國家仍有一定的差距。近年來，隨著汽車工業(yè)及其它各行業(yè)的 快速發(fā)展，尤其是節(jié)能與效率方面各種高標(biāo)準(zhǔn)的提出，對密煉機的性能提出了更高的要求。 現(xiàn)代密煉機發(fā)展的標(biāo)志之一是高速，高壓，高效能機臺。密煉機的機構(gòu)也在不斷的發(fā)展，密煉機工作過程及整個機組的機械化，自動化水平也在不斷的提高，這種發(fā)展是在大大強化捏煉過程，提高機臺性能，減輕體能勞動和改善工作環(huán)境等。密煉機的出現(xiàn)是煉膠機械的一項重要成果，至今仍然是塑煉和混煉中的典型設(shè)備，并且在以后的橡膠工業(yè)及輪胎工業(yè)仍然有著極其重要的作用。隨著國際形式的發(fā)展以及我國加入 WTO 的國際影響，我國密煉機的發(fā)展動向： 消化吸收，填補和 擴展系列 F 系列密煉計和 GK 系列密煉計，在我國已經(jīng)有了較長時間的摸索，獲得了許多經(jīng)驗和教訓(xùn)，同時經(jīng)過了多年的消化吸收，因此，設(shè)計、生產(chǎn)制造已具備了條件。如果在選材、精加工、熱處理以及嚴(yán)格的配套件篩選方面加以重視，生產(chǎn)這些密煉機的風(fēng)險不大。 F 系列和 GK 系列的適應(yīng)性比較強，用量也比較大，有一定的市場，因市場經(jīng)濟的規(guī)律，應(yīng)填補和擴展并不斷的提高質(zhì)量、提高效率在市場上站穩(wěn)腳跟。 X（ S） M1 全液壓式實驗密煉機加料、壓料及傳動部分 的 設(shè)計 6 跟蹤新材料發(fā)展，填補空白 傳統(tǒng)的密煉機通常是單一的混煉橡膠或單一的混煉塑料。當(dāng)今的新材料層出不窮。橡塑共混的改性材料已經(jīng)越來越多，傳統(tǒng) 的密煉機趨于普遍，配種多樣化，傳統(tǒng)的密煉機已經(jīng)很難適應(yīng)要求。要跟蹤和根據(jù)材料的發(fā)展，設(shè)計制造出與之相應(yīng)的密煉機填補空白。 利用高新技術(shù)嫁接，提高智能化水平 密煉機的發(fā)展是一部不斷嫁接新技術(shù)的歷史，除主機本身的發(fā)展以外，其下輔機從開煉機發(fā)展到單螺桿壓片機，再到雙螺桿壓片機；其上輔機從人工加料到機械加料再到功能齊全的全自動上輔機加料，這是利用了高新技術(shù)嫁接傳統(tǒng)技術(shù)成功范例。目前應(yīng)該考慮一下如下問題：影響膠質(zhì)量的主要因素是什么？如何在不同配方、不同的條件進行煉膠的控制？如何優(yōu)化混煉膠質(zhì)量？ 跟蹤國際前沿， 立足自主創(chuàng)新 在橡膠工業(yè)近一個世紀(jì)的過程中，雖然已完善到高度機械化，聯(lián)動化和自動化。但卻一直沒有突破連續(xù)化這一功能?；鞜捘z加工機械向連續(xù)化加工發(fā)展的趨勢發(fā)展。連續(xù)混煉高質(zhì)量的分散混煉和分布混煉已基本解決，利用計算機和相關(guān)的配套設(shè)備實現(xiàn)連續(xù)的定量加料已成為可能。不過目前的連續(xù)混煉要求使用膠?；蚰z粉，使連續(xù)混煉機的使用收到很大的限制，因此遲遲不能推廣。 傳動系統(tǒng)多樣化 為適應(yīng)不同的橡膠工藝需求和國產(chǎn)配套條件的制約， 密煉機的傳動系統(tǒng)采用多種形式。 （ 1）雙速電動機配單速減速機，通過電機的變速使密煉機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 速獲得雙速變化。 （ 2）單速電動機配變速減速機，通過減速機換檔變速使轉(zhuǎn)子獲得不同的轉(zhuǎn)速。 （ 3）變速電機（如 : 直流電動機、變頻電動機等）配單速減速機，使轉(zhuǎn)子具有無級變速功 推進減速機強化、優(yōu)化設(shè)計，采用集中傳動結(jié)構(gòu) 針對密煉機負(fù)荷性加大、載荷周變頻率加快而引起偶發(fā)斷齒現(xiàn)象，對減速機進行優(yōu)化設(shè)計、強化 CAD 設(shè)計。在合理地優(yōu)選材質(zhì)，嚴(yán)格熱處理工藝和中硬齒面的精密加工工藝上下工夫，使減速機整體結(jié)構(gòu)緊湊、耐用、噪聲低、操作環(huán)境良好。 加料裝置結(jié)構(gòu)更趨合理、實用 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 （ 1）適當(dāng)加大加料裝置風(fēng)缸直徑，更適合我國 橡膠廠、輪胎廠風(fēng)壓普遍偏低的情況，使膠料獲得較大的壓力，以提高煉膠效率。 （ 2）在風(fēng)缸下加設(shè)支座，使維修和更換密封有較大的空間， 更方便。 （ 3）壓鉈和膠料接觸的表面用堆焊硬質(zhì)合金或鍍硬鉻，使之更加耐磨耐蝕。 （ 4）壓鉈可以通水冷卻，增強對煉膠的冷卻效果。 （ 5）在加料裝