橡膠雙螺桿擠出壓片機的改造

劉婧，薛澎皓，韓幫闊(大連橡膠塑料機械有限公司，遼寧　大連　116039)

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橡膠雙螺桿擠出壓片機的改造

劉婧，薛澎皓，韓幫闊
(大連橡膠塑料機械有限公司，遼寧大連116039)

摘要：國外某輪胎企業(yè)的雙箱結(jié)構(gòu)雙螺桿擠出壓片機在使用過程中出現(xiàn)了一系列的問題，經(jīng)對其結(jié)構(gòu)進行分析并綜合考慮其現(xiàn)場實際情況，決定運用新型的單箱結(jié)構(gòu)對其進行改造。本文分別介紹了雙箱與單箱結(jié)構(gòu)的特點和工作原理，并對二者的結(jié)構(gòu)和使用做了對比。最后選用一種新排布形式對此臺設(shè)備進行了改造，經(jīng)實踐證明，改造后的設(shè)備使用情況良好，達到了預(yù)期目的。

關(guān)鍵詞：橡膠雙螺桿擠出壓片機；雙箱；單箱；錐齒輪；速比齒輪；

傳統(tǒng)的橡膠制品生產(chǎn)，都離不開煉膠工序。由于具有操作靈活、冷卻效果好等優(yōu)點，長期以來，開煉機一直是密煉機的常用下輔機。近年來，隨著科學(xué)發(fā)展觀、清潔生產(chǎn)等理念的逐步推進，環(huán)保性更好的橡膠雙螺桿擠出壓片機被越來越多的橡膠制品企業(yè)所采用，尤其是輪胎等用膠量大的企業(yè)。作為國內(nèi)的橡機龍頭企業(yè)，自1987年起，大連橡膠塑料機械股份有限公司（以下簡稱“大橡塑”）先后開發(fā)了四代橡膠雙螺桿擠出壓片機，從最初的單螺桿，經(jīng)過不斷的結(jié)構(gòu)完善，直到今天具有國際先進水平的錐型雙螺桿結(jié)構(gòu)。

2012年，“大橡塑”接到某國外輪胎企業(yè)一臺雙箱結(jié)構(gòu)雙螺桿擠出壓片機（相當于“大橡塑”的第三代產(chǎn)品結(jié)構(gòu)）的改造任務(wù)。為充分利用用戶現(xiàn)場的零部件以降低改造成本，并綜合考慮各種實際情況，“大橡塑”從多種方案中確定了最后實施方案。2012年10月份，新制作的零部件對現(xiàn)場設(shè)備進行更換。經(jīng)連續(xù)負荷運轉(zhuǎn)至今，改造后的設(shè)備運行狀態(tài)良好，解決了以往存在的各種問題和隱患?，F(xiàn)將此次改造向大家進行介紹，以期能給設(shè)備制造廠家和用戶帶來一定的啟發(fā)。

1　改造前的雙箱結(jié)構(gòu)

1.1結(jié)構(gòu)特點及工作原理

這臺雙箱結(jié)構(gòu)的雙螺桿擠出壓片機由兩臺電動機分別驅(qū)動擠出傳動裝置和壓片傳動裝置，從而實現(xiàn)兩螺桿的相向嚙合轉(zhuǎn)動，擠出膠料至壓片裝置輥筒，再通過兩輥筒的相互滾動最終壓出一定厚度的膠片。如圖1所示，該設(shè)備由一臺電機帶動兩個擠出減速器，這兩個減速器又同時掛在擠出裝置的左、右螺桿上。設(shè)備工作時，萬向聯(lián)軸器的一端與擠出電機輸出軸相聯(lián)，另一端與其中一個減速箱的輸入軸相聯(lián)。如圖2所示，這是擠出減速器輸入部分的局部剖視圖。從圖中我們可以看出，錐齒輪軸通過與錐齒輪的相互嚙合實現(xiàn)力矩的輸出與轉(zhuǎn)向，從而帶動減速器運轉(zhuǎn)，又通過普通平鍵實現(xiàn)與輸出軸的剛性連接。同時，這根輸出軸再與對稱側(cè)減速器上的輸入軸通過萬向聯(lián)軸器連接起來，控制輸出軸螺桿的同步嚙合。

1.2使用時容易出現(xiàn)的問題

從理論上來說，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計是可行的。但在該用戶的實際使用過程中，出現(xiàn)了下述的問題：

(1)擠出減速器震動嚴重；

(2)減速器中錐齒輪輪齒折斷；

(3)擠出裝置的螺桿漏水、彎折，螺桿支撐軸承破損等。

經(jīng)分析，我們認為，雖然理論上說該結(jié)構(gòu)可行，但其對初始安裝精度及日常維護要求很高。不精密的安裝以及維護不當會導(dǎo)致減速器錐齒輪副嚙合不良、萬向聯(lián)軸器同軸度變差，繼而導(dǎo)致減速器箱體異常震動等一系列問題。累積的異常震動，首先會使放置在底座與擠出減速器間的碟簧組失效，沒有了碟簧良好的緩沖吸震能力，最終會導(dǎo)致錐齒輪輪齒折斷等重大問題。

圖1　橡膠雙螺桿擠出壓片機（雙箱）

圖2　擠出減速器輸入部分局部剖視圖

圖3　橡膠雙螺桿擠出壓片機（單箱）

圖4　單箱擠出傳動部分

2　方案制定

2.1按常規(guī)單箱結(jié)構(gòu)改造整機

進行設(shè)計方案時，我們首先想到的是按常規(guī)的單箱結(jié)構(gòu)改造這臺設(shè)備。“大橡塑”于2005年開發(fā)出了新型單箱結(jié)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)形式見圖3。擠出減速器為單輸入單輸出傳動，如圖4所示。由于這種結(jié)構(gòu)具有裝配簡單、安裝及日后維護方便等優(yōu)點（但該結(jié)構(gòu)也會增加主機底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計難度及加工、包裝和運輸成本），故自被研制出以來，單箱結(jié)構(gòu)逐步占領(lǐng)了橡膠雙螺桿擠出壓片機的市場，并受到廣大國內(nèi)外客戶的認可和青睞（目前，“大橡塑”已售出百余臺單箱設(shè)備）。

（1）方案一：按標準結(jié)構(gòu)的單箱進行改造。

通常，我們在進行設(shè)備改造時，要做到保證原來的安裝尺寸不變及更換零部件盡可能少。所以在最初的方案制定時，我們只是將擠出裝置部分和擠出減速器按單箱結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。又因現(xiàn)場的設(shè)備是右傳動（面向壓片輥的出片方向，壓片傳動裝置和擠出減速器均放置在右側(cè)），所以我們也將擠出減速器掛在了右側(cè)的螺桿上。但是經(jīng)過計算分析，我們發(fā)現(xiàn)由于用戶現(xiàn)場的擠出和壓片電機外形龐大，空間不足以在一側(cè)同時放置兩個：如圖5中的左側(cè)圖所示，兩個電機在空間位置上產(chǎn)生了重疊和干涉。所以，該方案最終被否決。

（2）方案二：按非標結(jié)構(gòu)的單箱進行改造。

用戶主機左側(cè)的空間其實是足夠大的，所以我們又制定了將擠出減速器放置到左側(cè)的方案（見圖5中的右側(cè)圖）。但經(jīng)與用戶溝通，由于其上游的密煉機發(fā)生故障時，往往要將叉車停放到在左側(cè)位置以輔助進行維修和故障排除，所以設(shè)備左側(cè)空出的位置不能被占用。所以，該方案最終又被否決。

是否有這樣一種方案：既應(yīng)用新型先進的單箱結(jié)構(gòu)，又能充分利用用戶的廠房空間，還能保證在用戶廠安裝方便和整機順利運行呢？

圖5　按常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案圖

2.2進一步改進預(yù)案

2.2.1拋開傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，充分利用廠房空間

圖6　單箱橡膠雙螺桿擠出壓片機擠出傳動裝置

通過對用戶廠房空間的了解，我們發(fā)現(xiàn)，在該主機的后方有很大一塊空間，且該空間允許放置固定的設(shè)備或物品。因此，我們考慮，是否可以將那個外形龐大的擠出電機甩在機身的后面呢？為了驗證這一想法的可行性，我們先來分析一下擠出傳動裝置是否滿足改裝條件。如圖6所示的擠出傳動裝置，我們發(fā)現(xiàn)，只需將輸出軸稍微做一下調(diào)整便能滿足條件，即將輸出軸兩端孔槽尺寸互相調(diào)換（根據(jù)螺桿穿到輸出軸中及定位的需要，輸出軸的兩端孔槽尺寸不一致），而擠出減速器的外形尺寸不用作調(diào)整，由安裝在左側(cè)螺桿改成安裝在右側(cè)螺桿即可（需要注意的是，此時要注意調(diào)整擠出減速器排油口的位置）。這樣一來，既不影響原本就很成熟的傳動理念，又可以將擠出裝置、擠出減速器與電機成整體縱向排布，以實現(xiàn)我們的設(shè)計意圖。如圖7中的右側(cè)圖所示，改造的初衷已初具可行性了。

圖7　方案對比示意圖

2.3最終方案確定

經(jīng)方案分析與對比，我們確定了最終的方案，見圖8。我們可以看出，擠出電機由一個帶有15°傾斜角度（與機筒的安裝平面、最終出片方向同一角度）的底座單獨支撐。為保證主電機輸出軸與減速器輸入軸共線，新制作4件足夠高的墊塊。墊塊上鉆有固定擠出主電機用的螺紋孔，待其余零部件均調(diào)整好后，確定主電機的最終位置，最后將4件墊塊現(xiàn)場焊接在電機底座上。

圖8　最終方案

我們將此方案及現(xiàn)場調(diào)整辦法與國外用戶做了溝通，他們最終采納了我們的意見。

3　方案實施

由于用戶現(xiàn)場的設(shè)備屬于帶病工作，停機的風險大，故在確定好改造方案后， “大橡塑”盡快完成了技術(shù)資料的準備工作并抓緊生產(chǎn)。2012年10月份，改造所需的所有零部件產(chǎn)成，經(jīng)廠內(nèi)檢驗合格后發(fā)貨。為保證設(shè)備安裝精度等符合方案設(shè)計要求，“大橡塑”派了一名經(jīng)驗豐富的裝配技工進行現(xiàn)場指導(dǎo)。在雙方的共同努力下，原零部件的拆裝及新件的安裝順利進行，經(jīng)空負荷運轉(zhuǎn)后，投料進行負荷工作并獲成功。

該設(shè)備改造后連續(xù)負荷正常運轉(zhuǎn)至今，據(jù)該用戶反映，整機運行狀態(tài)良好，不僅維護方便，原機臺存在的問題也得到了解決。因此，2013年，該用戶按同樣的方法又改造了現(xiàn)場另一臺雙箱結(jié)構(gòu)的橡膠雙螺桿擠出壓片機，日前已交貨。目前，國內(nèi)也有不少輪胎企業(yè)正與“大橡塑”探討對現(xiàn)場設(shè)備進行類似的改造事宜。

4　結(jié)束語

對于橡膠雙螺桿擠出壓片機來說，用新型單箱結(jié)構(gòu)去替換既有的雙箱結(jié)構(gòu)，再跟據(jù)用戶現(xiàn)場的實際情況，有針對性地制定出最優(yōu)良的方案并加以實施，是可以做好設(shè)備改造工作的。

科技的進步以及觀念的更新使得越來越多的新設(shè)備、新結(jié)構(gòu)投放市場，這些新概念更多的體現(xiàn)出了綠色、經(jīng)濟、便捷等人文因素。誠然，這些新的理念經(jīng)過老版本的蛻變會呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)上的成熟以及性能上的優(yōu)越，但這并不意味要將老設(shè)備、老結(jié)構(gòu)完全摒棄不用。我們可以試著換一種思路，類似于本次改造，把新結(jié)構(gòu)嫁接到老設(shè)備上使用，盡可能多地利用現(xiàn)場的零部件再新制作部分件，既解決了問題，又大幅節(jié)約了成本，從而保證資源得到了有效、充分的利用。

Rubber twin-screw extrusion sheeting machine modif cation

（R-01）

Rubber twin-screw extrusion sheeting machine modif cation

Liu Jing, Xue Penghao, Han Bangkuo
(Dalian Rubber Plastic Machinery Co., LTD., Dalian 116039, Liaoning, China )

Key words:rubber twin-screw extrusion pelleting machine; double box; single box; bevel gears; gear ratio

Abstract:This paper introduced the characteristics of structure and working principle of the double-box and single-box , and made a contrast between structure and use of the two.Finally forms a new conf guration for the transformation of this device. The practice proved that the modified equipment used in good condition, andachieved the expected goal.

中圖分類號：TQ330.44

文章編號：1009-797X(2016)13-0055-04

文獻標識碼：B

DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.13.011

作者簡介：劉婧（1987-），女，2010年畢業(yè)于大連海洋大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，現(xiàn)主要從事橡膠塑料機械的研發(fā)設(shè)計工作。

收稿日期：2015-12-25