密煉機(jī)再造技術(shù)

趙冬梅， 劉彥昌，胡慶斌，徐建光，陳正道(.青島科技大學(xué)，山東 青島 6604；.天津國際聯(lián)合輪胎橡膠股份有限公司，天津 00457 ；.昆山皓群精密機(jī)械有限公司，江蘇 昆山 54)

密煉機(jī)再造技術(shù)

趙冬梅1， 劉彥昌1，胡慶斌2，徐建光1，陳正道3
(1.青島科技大學(xué)，山東 青島 266042；2.天津國際聯(lián)合輪胎橡膠股份有限公司，天津 300457 ；3.昆山皓群精密機(jī)械有限公司，江蘇 昆山 215341)

密煉機(jī)在橡膠加工工業(yè)中具有極其重要的作用和地位，隨著密煉技術(shù)的新發(fā)展，不斷研發(fā)出新技術(shù)，這些技術(shù)不斷應(yīng)用到新的機(jī)器上，提高了密煉機(jī)的相關(guān)性能。如何才能使舊的密煉機(jī)在大修或升級改造中提高機(jī)械性能，本文主要討論密煉機(jī)再造技術(shù)的發(fā)展情況。

橡膠；密煉機(jī)；再造技術(shù)

密煉機(jī)在橡膠加工工業(yè)中是一關(guān)鍵設(shè)備，具有極其重要的作用和地位。它處于橡膠產(chǎn)品加工工藝流程中的首道工序–煉膠工序，起批次塑煉生膠和混煉膠料的煉膠作用。密煉機(jī)的水平和質(zhì)量直接深刻影響煉膠質(zhì)量（如分布混合、分散混合和排膠溫度等）、煉膠效率、單位能耗和環(huán)境粉塵等性能，進(jìn)而影響橡膠產(chǎn)品的質(zhì)量好壞、成本高低和生產(chǎn)穩(wěn)定性等。因此，密煉機(jī)的性能必須優(yōu)良和穩(wěn)定。

然而，由于運(yùn)行中的正?；虍惓Ｄp、熱應(yīng)力和/或機(jī)械應(yīng)力引起的局部結(jié)構(gòu)變形等，經(jīng)過一定時(shí)間（大約4~8年）使用后，將造成上述的密煉機(jī)的主要性能嚴(yán)重下降甚至失效。在這種情況下，必須要對密煉機(jī)進(jìn)行所謂的大修，目的是修舊如新，恢復(fù)其原有性能。

隨著密煉機(jī)技術(shù)的新發(fā)展，一些設(shè)計(jì)先進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)不斷出現(xiàn)，并迅速而廣泛地應(yīng)用到新機(jī)臺上。實(shí)際煉膠效果已經(jīng)證明：這些先進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)極大地提高了密煉機(jī)的相關(guān)性能。這就向人們提出了這樣一個(gè)問題，在大修現(xiàn)有密煉機(jī)的同時(shí)，是否可以部分地甚至全部地應(yīng)用上這些先進(jìn)技術(shù)？也就是在大修時(shí)，可否同時(shí)進(jìn)行水平升級？對這一問題，工程實(shí)際已經(jīng)得到了可行性的一些肯定答案。但大修與升級相結(jié)合（大修升級）的理論支撐還非常缺乏。

我們把上述的密煉機(jī)的大修恢復(fù)和大修升級統(tǒng)稱為密煉機(jī)的再造，即密煉機(jī)再造可以分為“恢復(fù)再造”和“升級再造”二種。

密煉機(jī)再造之所以有很好的市場前景，主要原因在于既能大量節(jié)約新購成本，又能大幅提升現(xiàn)有機(jī)臺性能。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般情況下恢復(fù)再造與新購機(jī)臺的費(fèi)用之比大約是1:3。

本文主要論述密煉機(jī)恢復(fù)再造的一般技術(shù)和升級再造的初步定性理論分析。

1 恢復(fù)再造

密煉機(jī)恢復(fù)再造的重點(diǎn)包括轉(zhuǎn)子、C型室（密煉室正面壁）、壓砣和卸料門。恢復(fù)再造的技術(shù)主要是如何修復(fù)磨損嚴(yán)重的主要零件表面。

對于轉(zhuǎn)子、C型室、壓砣和卸料門，它們的恢復(fù)再造的一般過程是：

（1）清洗零件（一般用酸清洗）。

（2）測量磨損量。如果零件設(shè)計(jì)有冷卻通道（如轉(zhuǎn)子、C型室和卸料門等），還必須進(jìn)行水壓測試，以便確認(rèn)滲漏點(diǎn)。

（3）根據(jù)測量數(shù)據(jù)和試壓結(jié)果，確定恢復(fù)再造方案。如果磨損程度低而不影響相關(guān)整個(gè)工作間隙，進(jìn)行局部修復(fù)；如果磨損程度嚴(yán)重而影響相關(guān)整個(gè)工作間隙，進(jìn)行整面修復(fù)（有硬質(zhì)合金層的，需要將該合金層全部去除，重新再堆焊硬質(zhì)合金層）；如果磨損程度非常嚴(yán)重以致無法修復(fù)，則需要更新整個(gè)零件。

（4） 恢復(fù)再造方案的實(shí)施。方案的主要工序?yàn)檠a(bǔ)焊、機(jī)加、研磨等。這些工序目前以手工作業(yè)為普遍。但采用焊接機(jī)器人堆焊整面硬質(zhì)合金、數(shù)控機(jī)床加工轉(zhuǎn)子棱等先進(jìn)加工技術(shù)，能夠極大地降低勞動(dòng)強(qiáng)度和提高加工效率，保證精密加工質(zhì)量。因此，這些類的加工技術(shù)也是密煉機(jī)恢復(fù)再造技術(shù)的發(fā)展方向。

恢復(fù)再造前與恢復(fù)再造后的部分效果對比如圖1所示。

圖1 再造前后效果對比圖

2 升級再造

密煉機(jī)升級再造的重點(diǎn)包括轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子密封裝置、壓料裝置和整機(jī)控制系統(tǒng)等。升級再造技術(shù)的關(guān)鍵是更換新型零（部）件的可行性分析。密煉機(jī)升級再造的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)依據(jù)價(jià)值工程（價(jià)值=功能/成本）的原理來進(jìn)行的可行性確認(rèn)。要選取水平高、功能高和價(jià)值高的方案進(jìn)行升級再造。

另外，更重要的是更換不同新型零（部）件，還必須考慮相應(yīng)的因素，如結(jié)構(gòu)許可性、動(dòng)力滿足性等。

2.1 轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子升級再造的因素包括轉(zhuǎn)子種類、轉(zhuǎn)子規(guī)格、轉(zhuǎn)子中心距和驅(qū)動(dòng)扭矩等。

（1） 不同種類轉(zhuǎn)子（相切型與嚙合型），即使是同一規(guī)格，由于嚙合型轉(zhuǎn)子的最大回轉(zhuǎn)直徑大于兩轉(zhuǎn)子中心距而相切型轉(zhuǎn)子的最大回轉(zhuǎn)直徑小于兩轉(zhuǎn)子中心距，因此相切型轉(zhuǎn)子和嚙合型轉(zhuǎn)子之間一般不能直接進(jìn)行互換。

（2） 相同種類、不同規(guī)格的轉(zhuǎn)子之間，顯然由于兩轉(zhuǎn)子中心距的顯著差別，它們也不能直接互換。

（3） 同一種類、相同或相近規(guī)格的不同形式轉(zhuǎn)子（相切型：如二棱、四棱和六棱；嚙合型：如S、PES1、PES3和PES5等），由于轉(zhuǎn)子中心距接近，只要驅(qū)動(dòng)扭矩滿足要求，一般就可以進(jìn)行直接互換。如果驅(qū)動(dòng)扭矩不能滿足需求，則需要改造驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這需要應(yīng)用價(jià)值工程綜合考慮其可行性。

如果更換是在相切型轉(zhuǎn)子之間，則一般有兩個(gè)方向：一是同棱數(shù)高性能轉(zhuǎn)子替代同棱數(shù)低性能轉(zhuǎn)子（如高效四棱轉(zhuǎn)子或同步轉(zhuǎn)子替代標(biāo)準(zhǔn)四棱轉(zhuǎn)子）；二是多棱數(shù)轉(zhuǎn)子替代少棱數(shù)轉(zhuǎn)子（如四棱轉(zhuǎn)子替代二棱轉(zhuǎn)子、六棱轉(zhuǎn)子替代四棱轉(zhuǎn)子）。盡管轉(zhuǎn)子棱數(shù)的增加將使密煉機(jī)工作容積有所減少，但是填充系數(shù)的增加和煉膠效率的提高，能夠很好地補(bǔ)償這一工作容積的減少。

對于在嚙合型轉(zhuǎn)子之間的更換，與相切型轉(zhuǎn)子的情況類似。

由上述分析可知，轉(zhuǎn)子的升級再造主要是相同種類、相同規(guī)格的高性能形式轉(zhuǎn)子在現(xiàn)有機(jī)臺上的應(yīng)用。然而，必須注意的是，盡管新型轉(zhuǎn)子有其先進(jìn)性能，但并不一定適合更換，這是因?yàn)槊恳还S的膠料配方、煉膠工藝等都是針對某類產(chǎn)品并且經(jīng)過長期應(yīng)用而被固化成熟的，只一味追求轉(zhuǎn)子的先進(jìn)性，勢必干擾原有的生產(chǎn)過程。

2.2 轉(zhuǎn)子密封裝置

轉(zhuǎn)子密封裝置的升級再造也必須在相同規(guī)格的密煉機(jī)上進(jìn)行，主要考慮不同種類的密封裝置在結(jié)構(gòu)上更換的難易性。

（1）轉(zhuǎn)子密封裝置常見的有內(nèi)壓式密封和外壓式密封兩種，盡管這兩種密封裝置的密封原理基本相似，但由于結(jié)構(gòu)相差較大，它們之間一般不能互換。

（2）轉(zhuǎn)子密封裝置的更換主要是在各種形式的外壓端面接觸式轉(zhuǎn)子密封裝置之間，通常是液壓式轉(zhuǎn)子密封替換機(jī)械式轉(zhuǎn)子密封，即液壓撥叉式或油缸直壓式替換彈簧撥叉式。這種升級再造既結(jié)構(gòu)變動(dòng)較小、替換容易，又增加許多優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括壓力均勻、密封比壓穩(wěn)定、密封比壓容易調(diào)節(jié)等，克服了機(jī)械式密封中的彈簧由于制造誤差引起彈力不均且需經(jīng)常調(diào)節(jié)彈簧力以彌補(bǔ)轉(zhuǎn)子工作中的軸向移動(dòng)和動(dòng)定圈磨損，能夠確保密封良好。

2.3 壓料裝置

壓料裝置的升級再造也必須考慮結(jié)構(gòu)因素，應(yīng)在相同規(guī)格的密煉機(jī)上進(jìn)行，主要是液壓式壓料裝置替換氣壓式壓料裝置。這一再造結(jié)構(gòu)變動(dòng)不大，但會(huì)增加許多優(yōu)點(diǎn)：壓砣對密煉室中膠料產(chǎn)生的壓力穩(wěn)定、調(diào)節(jié)范圍寬，壓砣升降速度快，無噪音、無污染、節(jié)能（如氣壓式壓料耗電75 kW/h，液壓式壓料耗電40 kW/h）等。

2.4 整機(jī)控制系統(tǒng)

整機(jī)控制系統(tǒng)再造不存在結(jié)構(gòu)上適合的問題，容易實(shí)施，主要方向有：

（1）將老機(jī)臺的常規(guī)繼電器控制升級為PLC（可編程序控制器控制），實(shí)現(xiàn)PLC計(jì)算機(jī)監(jiān)控，具備信息實(shí)時(shí)輸出功能。

（2）可選擇性地增加密煉機(jī)自診斷監(jiān)控功能，如磨損、軸承溫度、預(yù)期壽命等，時(shí)時(shí)對密煉機(jī)進(jìn)行健康評估，為密煉機(jī)裝備的可靠良好運(yùn)行，提供有力的技術(shù)保障方法和手段。

（3） 與機(jī)械設(shè)計(jì)制造配合，增加生膠和配合劑配料袋自動(dòng)投放、終煉膠片自動(dòng)儲(chǔ)存搬運(yùn)等自動(dòng)化作業(yè)，將PLC控制進(jìn)一步升級到智能控制，實(shí)現(xiàn)密煉機(jī)煉膠的全自動(dòng)化。

3 結(jié)語

上述的密煉機(jī)再造技術(shù)，雖然能夠顯著提高現(xiàn)有機(jī)臺性能，但由于受有關(guān)結(jié)構(gòu)的限制，一般不會(huì)達(dá)到最優(yōu)化狀態(tài)。然而，作為舊機(jī)臺的利用，是非常值得的大力推廣。

[1] 閆錦濤，孫勇. 密煉機(jī)檢修雜談. 橡塑技術(shù)與裝備.2006, 1: 44~46.

Internal mixer rebuilding technologies

Internal mixer rebuilding technologies

Zhao Dongmei1, Liu Yanchang1, Hu Qingbin2, Xu Jianguang1, Chen Zhengdao3
(1.Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, Shandong, China; 2. Tianjin International Joint Tire and Rubber Co., LTD., Tianjin 300457;
3. Kunshan Hao Chun Precision Machinery Co., LTD., Kunshan 215341, Jiangsu,Jiangsu)

Mixer played an important role in the rubber processing industry. This paper mainly discuss the development of rebuilding technologies for internal mixer.

rubber; Internal mixer; rebuilding technology

TQ330.43

：1009-797X(2016)15-0030-03

BDOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.15.005

(R-03)

趙冬梅 （1968-），男，青島科技大學(xué)，主要從事控制自動(dòng)化教學(xué)和科研工作。

通訊郵箱：zhaodm007@sina.com

2016-04-05