岳亞旗，張翼飛，張敦誼，高國(guó)利

（1.平頂山市礦益膠管制品有限公司，河南 平頂山 467021；2.平煤神馬機(jī)械裝備集團(tuán)，河南 平頂山 467021）

開(kāi)放式煉膠機(jī)簡(jiǎn)稱開(kāi)煉機(jī)，是橡膠制品生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的一種設(shè)備，開(kāi)煉機(jī)的工作原理是膠料在兩個(gè)相對(duì)回轉(zhuǎn)的輥筒上，依靠不同的線速度，在摩擦力作用下被拉入輥筒，通過(guò)輥距斷面的縮小，使膠料受到強(qiáng)烈的剪切與擠壓，在一定溫度條件下發(fā)生氧化斷鏈，增加可塑度，從而達(dá)到煉膠的目的[1]。

隨著新橡膠制品的研發(fā)，橡膠配方的變化，導(dǎo)致部分膠料物理性能變硬，使輥筒的擠壓力增大，造成電機(jī)等負(fù)載增加，因此，頻繁出現(xiàn)開(kāi)煉機(jī)噎死、電機(jī)過(guò)熱等問(wèn)題，不能滿足生產(chǎn)需要。

針對(duì)以上問(wèn)題，如果更換大規(guī)格煉膠機(jī)，一次性投入太大，可以考慮提高設(shè)備的輸出功率，以最小的投入解決這一問(wèn)題。

1 電機(jī)及底座改造方案設(shè)計(jì)

1.1 電機(jī)參數(shù)的選擇

目前的方案為保證電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，功率提升一檔；改變現(xiàn)行18寸煉膠機(jī)標(biāo)配的55 kW電機(jī)，更換為75 kW電機(jī)；原電機(jī)型號(hào)為：Y280M-6，功率55 kW，現(xiàn)電機(jī)型號(hào)選Y315S-6，功率75 kW。

1.2 電機(jī)底座和聯(lián)軸器設(shè)計(jì)

1.2.1 電機(jī)底座設(shè)計(jì)方法

（1）當(dāng)電機(jī)型號(hào)變化后，底座上面的安裝孔改變，底座中心高同時(shí)改變；

（2）不同橡膠配方的硬度不同，底座設(shè)計(jì)考慮可以安裝兩種型號(hào)的電機(jī)，設(shè)計(jì)兩套安裝孔，同時(shí)，設(shè)計(jì)以兩種電機(jī)型號(hào)高度差為厚度的墊板，大電機(jī)不使用墊板；

（3）為了盡量減小改造土建工程量，新底座的地腳孔需與舊底座一致。

1.2.2 聯(lián)軸器設(shè)計(jì)方法

在聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)上，我們僅更換了電機(jī)端半聯(lián)軸器，改變內(nèi)孔和鍵槽相應(yīng)尺寸，其余不變。兩種電機(jī)的參數(shù)如表1所示。

表1 查閱兩種電機(jī)參數(shù)下

在表1中，E+C尺寸變動(dòng)，是電機(jī)底座設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。XK450升級(jí)的底座圖如圖1所示。

圖1 XK450底座升級(jí)圖

2 方案可行性論證分析

2.1 減速箱輸入軸強(qiáng)度計(jì)算

按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，適用于只承受轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸的精確計(jì)算，也可用于既受彎矩又承受扭矩的軸的近似計(jì)算[2]。減速箱輸入軸既傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩，也可以近似計(jì)算。表2為常用材料的[τ]值和C值。

表2 常用材料的[τ]值和C值

注：當(dāng)作用在軸上的彎矩比傳遞的扭矩小或只傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，C取較小值；否則取較大值。

軸的材料為45#鋼，選取C為中間值，C值取110，傳遞的功率P為75 kW。將所選取的值帶入以下設(shè)計(jì)公式：

式中，

P為電機(jī)功率，kW;

n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，rpm。

所改造開(kāi)放煉膠機(jī)型號(hào)為XK-450所用的減速機(jī)，輸入軸軸徑d2=60mm，大于計(jì)算值，改造后完全滿足需要，并具有一定的安全系數(shù)，所以方案可行。

2.2 軸瓦強(qiáng)度計(jì)算

軸瓦表面擠壓應(yīng)力為σ壓，其計(jì)算方法為：

式中，

P為軸承軸瓦上的最大壓力，N；

E1為鑄鐵軸頸的彈性模量，E1=1.2×105N/mm2；

E2為軸瓦材料的彈性模量，青銅的E2=1.0×105N/mm2；

d為軸頸直徑，mm；

l為軸頸支承部分長(zhǎng)度，mm；

δ為（0.001 5~0.002）d，mm；

[σ壓]為許用表面擠壓應(yīng)力，青銅的[σ壓]=75N/mm2。

推薦的開(kāi)煉機(jī)單位橫壓力Px=9 000N/cm[1]。

開(kāi)煉機(jī)輥筒主要尺寸如下[1]:

結(jié)合以上計(jì)算，軸瓦表面擠壓應(yīng)力遠(yuǎn)小于許用擠壓應(yīng)力，完全滿足升級(jí)改造的需要。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上分析，標(biāo)明我們對(duì)開(kāi)煉機(jī)的改造方案切實(shí)可行：

（1）通過(guò)計(jì)算，開(kāi)煉機(jī)升級(jí)改造方案可行。

（2）開(kāi)練機(jī)改造完成后，經(jīng)半年的使用，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，進(jìn)一步驗(yàn)證了升級(jí)改造的可行性。

（3）該方案可以應(yīng)用于其他型號(hào)開(kāi)練機(jī)的升級(jí)改造。

[1]楊順根，白仲元.橡膠工業(yè)手冊(cè).第九分冊(cè)（上冊(cè)）橡膠機(jī)械[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1992.

[2]楊可楨，程光蘊(yùn).機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，1999.