開(kāi)煉機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、自動(dòng)切刀裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)改造

魏潔

摘 要：輪胎是車輛的重要零部件之一。新時(shí)期隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各類工程機(jī)械車輛的使用量持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的健康穩(wěn)定發(fā)展起到了重要的作用。工程輪胎作為工程機(jī)械車輛的基礎(chǔ)部件之一，應(yīng)當(dāng)積極做好產(chǎn)業(yè)發(fā)展，積極做好各規(guī)格輪胎的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，積極做好礦山、農(nóng)業(yè)、沙漠和港口等工程機(jī)械車輛及配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)保障。開(kāi)煉機(jī)是輪胎等橡膠制品生產(chǎn)中的主要設(shè)備之一，用于橡膠膠料的熱煉、混煉以及生膠的塑煉等。為了促進(jìn)輪胎的安全生產(chǎn)和提高輪胎的生產(chǎn)效率，需要對(duì)輪胎生產(chǎn)線中的各類生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行機(jī)械及自動(dòng)化改造，在確保質(zhì)量、提高效率的同時(shí)降低能耗。文章將在分析開(kāi)煉機(jī)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)如何做好開(kāi)煉機(jī)的設(shè)計(jì)和改造進(jìn)行分析闡述。

關(guān)鍵詞：開(kāi)煉機(jī)；輪胎；驅(qū)動(dòng)裝置；自動(dòng)切刀裝置

中圖分類號(hào)：TQ330 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）19-0104-02

Abstract： Tire is one of the important parts of vehicle. With the rapid development of our economy in the new period， the use of all kinds of construction machinery vehicles continues to increase， which plays an important role in the healthy and stable development of our economy. As one of the basic components of construction machinery vehicles， engineering tires should actively do a good job in industrial development and in the design and production of tires of various specifications. We will actively ensure the development of construction machinery vehicles and supporting industries such as mines， agriculture， deserts and ports. The starter is one of the main equipment in the production of rubber products such as tires， which is used for the heat mixing of rubber materials and the plasticizing of raw rubber. In order to promote the safe production of tires and improve the production efficiency of tires， it is necessary to carry out mechanical and automatic transformation of all kinds of production equipment in the tire production line to ensure the quality， improve efficiency and reduce energy consumption at the same time. On the basis of analyzing the characteristics of the open refiner， the paper will analyze and expound how to do well the design and transformation of the open refiner.

Keywords： opener； tire； drive device； automatic cutter device

開(kāi)煉機(jī)在輪胎生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。新時(shí)期輪胎生產(chǎn)正向著高質(zhì)量、高效率、低能耗、自動(dòng)化的方向發(fā)展。積極做好開(kāi)煉機(jī)的設(shè)計(jì)與改造能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)輪胎產(chǎn)業(yè)更好更快發(fā)展做貢獻(xiàn)。本文將在分析開(kāi)煉機(jī)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從開(kāi)煉機(jī)的驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置和切刀裝置兩方面入手，對(duì)如何做好這兩方面的設(shè)計(jì)改造，用以提高開(kāi)煉機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率進(jìn)行分析介紹。

1 開(kāi)煉機(jī)傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式所存在的不足

開(kāi)煉機(jī)傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式主要分為單、雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種形式，而無(wú)論是采用上述任何一種驅(qū)動(dòng)形式，開(kāi)煉機(jī)中的減速器都是通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸器來(lái)帶動(dòng)前、后輥筒來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)的開(kāi)煉機(jī)受制于減速箱、萬(wàn)向聯(lián)軸器機(jī)構(gòu)限制致使開(kāi)煉機(jī)的體積、重量都較大，使得開(kāi)煉機(jī)運(yùn)行時(shí)的精度和效率都受到了一定的影響。

2 新型開(kāi)煉機(jī)的布局與結(jié)構(gòu)

為提高開(kāi)煉機(jī)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，在傳統(tǒng)形式的基礎(chǔ)上通過(guò)設(shè)計(jì)創(chuàng)新與改造完成了新型雙驅(qū)、雙輥開(kāi)煉機(jī)。新型開(kāi)煉機(jī)主體由基座、前后輥筒、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主體機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等幾大部分所組成。新型開(kāi)煉機(jī)采用雙驅(qū)結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)變頻主機(jī)來(lái)直接帶動(dòng)前、后輥筒，通過(guò)伺服控制能夠?qū)﹂_(kāi)煉機(jī)的前、后輥筒進(jìn)行相應(yīng)的速度控制。新型開(kāi)煉機(jī)中的前、后輥筒的傳動(dòng)裝置分別套在前、后輥筒的兩端，并采用空心軸作為減速器的輸出軸，通過(guò)直接與前、后輥筒進(jìn)行連接驅(qū)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)輥筒的無(wú)極變速。在開(kāi)煉機(jī)工作時(shí)，通過(guò)兩個(gè)輥筒的相向回轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)膠料的擠壓和剪切，兩輥筒的線速度和速度比能夠在設(shè)定區(qū)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)任意的調(diào)整用以滿足各類膠料的生產(chǎn)需求。新型開(kāi)煉機(jī)在結(jié)構(gòu)形式上與傳統(tǒng)開(kāi)煉機(jī)區(qū)別不大，其變化部分主要集中在傳動(dòng)部分。改進(jìn)后的開(kāi)煉機(jī)其傳動(dòng)裝置主要由變頻主電機(jī)、調(diào)整裝置、皮帶裝置、減速器和安全制動(dòng)器等部分所組成。開(kāi)煉機(jī)中的主電機(jī)與減速箱采用平行安裝形式，主電機(jī)采用同步皮帶傳動(dòng)形式，改傳統(tǒng)萬(wàn)向聯(lián)軸器為空心輸出軸相連的形式，空心輸出軸直接與輥筒傳動(dòng)軸相連套從而使得開(kāi)煉機(jī)的兩輥筒都能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)極變速。在開(kāi)煉機(jī)的主電機(jī)與減速箱之間采用的是同步皮帶與減速器相連的形式，通過(guò)調(diào)整裝置來(lái)調(diào)節(jié)皮帶的預(yù)緊力。開(kāi)煉機(jī)中的皮帶裝置主要包含皮帶輪和同步帶兩大部分，傳動(dòng)的減速比為1：1.5，通過(guò)傳動(dòng)帶將主電機(jī)的輸出扭矩水平的傳送至減速器的輸入軸，皮帶輪與光軸的連接依靠的是漲緊環(huán)安裝簡(jiǎn)單、方便且連接可靠。開(kāi)煉機(jī)中的減速器部分采用的是焊接箱體，由一對(duì)錐齒輪副和兩對(duì)平行軸齒輪副減速來(lái)實(shí)現(xiàn)輥筒與主動(dòng)輪之間的減速。在減速器內(nèi)部所使用的齒輪全部選用優(yōu)質(zhì)低碳鋼作為主要材料，并通過(guò)對(duì)各對(duì)齒輪副進(jìn)行修形處理來(lái)確保開(kāi)煉機(jī)的減速器能夠具有較為良好的減速性。開(kāi)煉機(jī)減速器的結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

3 開(kāi)煉機(jī)新型自動(dòng)化切刀的結(jié)構(gòu)與形式

開(kāi)煉機(jī)中的切刀裝置是開(kāi)煉機(jī)中的重要組成部分，其主要用于開(kāi)煉機(jī)中各類物料的熱料、混煉、出片等的輔助作業(yè)。自動(dòng)化切刀裝置在開(kāi)煉機(jī)中已經(jīng)得到了實(shí)際應(yīng)用，但是對(duì)切刀裝置缺少狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，因此需要研究開(kāi)發(fā)一種新型的開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置，通過(guò)結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的優(yōu)化提高開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置的效率與生產(chǎn)質(zhì)量。

現(xiàn)今應(yīng)用于開(kāi)煉機(jī)中的自動(dòng)化切刀裝置具有多種結(jié)構(gòu)形式。從切刀結(jié)構(gòu)上具有圓盤(pán)刀、直板刀等。對(duì)于塑煉、熱煉中較硬的物料多采用的是直板刀，而對(duì)于生產(chǎn)加工中的混煉下片多采用圓盤(pán)刀。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于圓盤(pán)刀相對(duì)于直板刀對(duì)輥筒的損傷較少，在驅(qū)動(dòng)形式上具有電動(dòng)、氣動(dòng)、手動(dòng)等多種形式，并可以輔助以手動(dòng)調(diào)整的優(yōu)勢(shì)，多應(yīng)用圓盤(pán)刀。由于安裝位置的不同，可以將開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置分為前輥、后輥、前輥安裝后輥操作等多種方式，對(duì)于開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置的形式和位置可以結(jié)合生產(chǎn)工藝來(lái)進(jìn)行選取。新型切刀裝置主要用于開(kāi)煉機(jī)的混煉、下片以及塑煉、熱煉等的工藝。在新型開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置的設(shè)計(jì)中根據(jù)工藝需要設(shè)計(jì)有4套切刀機(jī)構(gòu)，并為每套切刀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有單獨(dú)的控制單元。切刀機(jī)構(gòu)可以自由進(jìn)行軸向移動(dòng)，通過(guò)各類軸向傳感器進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)所檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)化控制。為實(shí)現(xiàn)上述控制目標(biāo)，在開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置的設(shè)計(jì)與改造中，選用圓盤(pán)刀形式。圓盤(pán)刀共有4套其中一套為雙面刀，4套切刀能夠在切刀軸上自由移動(dòng)且能夠進(jìn)行獨(dú)立控制。在開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置外側(cè)加裝安全防護(hù)裝置，保障工作人員的安全。開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置中所使用的刀片是由低碳合金鋼經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)熱處理后所形成的，在提高了刀片使用壽命的同時(shí)降低了刀片對(duì)輥面的損害。圓刀片通過(guò)軸承安裝在刀架上，并能夠隨著輥筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而使得輥筒在工作中所受到的損傷大為減輕。開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置在工作中，切刀在輥筒表面的切入點(diǎn)位于輥筒表面最低端時(shí)對(duì)于輥筒表面最小。在設(shè)計(jì)改造中，出于開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置刀片空間的限制方面的考慮，可以將切刀片的切入點(diǎn)向前上方移動(dòng)一定的距離，刀架安裝在切刀基座上并使用軸承進(jìn)行連接，軸承的使用可以使得刀架的選裝、起落更為方便。

開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置的控制系統(tǒng)在切刀裝置工作時(shí)，其主要包含有切刀起落和切刀軸向移動(dòng)兩個(gè)主要的動(dòng)作。在開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置的自動(dòng)化控制中，主要是對(duì)上述這兩個(gè)動(dòng)作進(jìn)行自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)。開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置的動(dòng)作主要采用的是氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，在刀架上安裝有位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)，刀架在上下移動(dòng)時(shí)通過(guò)觸碰固定在氣缸桿上的限位開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置上下移動(dòng)的位置，限位開(kāi)關(guān)將所檢測(cè)到的信號(hào)輸入到控制系統(tǒng)中用以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置的動(dòng)態(tài)位置。開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置的軸向移動(dòng)主要依靠的是安裝在切刀軸上的齒條與齒輪嚙合傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。位于開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀機(jī)構(gòu)上的傳動(dòng)電機(jī)通過(guò)減速機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪與位于切刀軸上的齒條相嚙合，傳動(dòng)電機(jī)上帶有編碼器，能夠?qū)﹂_(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置在軸向上的位置進(jìn)行精確的控制。在軸向移動(dòng)時(shí)，位于傳動(dòng)電機(jī)上的編碼器能夠?qū)㈦姍C(jī)移動(dòng)的距離通過(guò)編碼器反饋至控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)于開(kāi)煉機(jī)切刀裝置自動(dòng)化控制。在開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置控制邏輯的設(shè)計(jì)中，其主要由檢測(cè)裝置、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及控制系統(tǒng)三大部分所組成。由電磁閥來(lái)控制氣動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)刀架的上下移動(dòng)，由電機(jī)來(lái)帶動(dòng)刀架進(jìn)行軸向移動(dòng)，由限位檢測(cè)開(kāi)關(guān)與編碼器分別對(duì)開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置的上下和軸向位置進(jìn)行檢測(cè)，用以對(duì)開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置的位置進(jìn)行精確的測(cè)量，并將所檢測(cè)的結(jié)果反饋至控制系統(tǒng)中。控制程序的編制需要根據(jù)開(kāi)煉機(jī)生產(chǎn)工藝來(lái)進(jìn)行編制，用以控制加工后物料的出片寬度、出片的數(shù)量以及出片的位置等的參數(shù)。

做好開(kāi)煉機(jī)切刀裝置安全防護(hù)的設(shè)計(jì)與改造。為保障開(kāi)煉機(jī)切刀裝置使用過(guò)程中的安全性，在開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置的外側(cè)加裝了一系列的安全防護(hù)系統(tǒng)。首先，上肢防護(hù)區(qū)域傳感器位于開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置的上側(cè)，其通過(guò)紅外線等形式來(lái)檢測(cè)是否有人體上肢或是其他部位越過(guò)安全區(qū)域進(jìn)入到開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置的加工區(qū)域。如若有人體部位越過(guò)檢測(cè)傳感器的監(jiān)測(cè)區(qū)域，傳感器將檢測(cè)信號(hào)及時(shí)反饋至控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)在檢測(cè)到該信號(hào)后將立即急停，避免意外的發(fā)生，在急停的同時(shí)報(bào)警，需要在人體離開(kāi)檢測(cè)區(qū)域后進(jìn)行復(fù)位消除報(bào)警后，才能夠重新啟動(dòng)開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置。其次，下肢防護(hù)安全網(wǎng)主要用于對(duì)開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置工作區(qū)域的安全防護(hù)，避免人員進(jìn)入而造成割傷、擠傷等。最后，開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置的刀片上還安裝有刀套，用以將開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置刀片周邊120°的區(qū)間范圍安全防護(hù)起來(lái)，其60°范圍刀刃可以與輥筒接觸工作。通過(guò)加裝安全裝置，有效避免在開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置工作過(guò)程中不必要的人員觸碰，確保開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)化切刀裝置使用的安全性。

4 結(jié)束語(yǔ)

開(kāi)煉機(jī)是輪胎生產(chǎn)線中的重要組成部分，本文在分析開(kāi)煉機(jī)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)如何做好開(kāi)煉機(jī)驅(qū)動(dòng)和切刀裝置的設(shè)計(jì)改造進(jìn)行了分析介紹，用以提高開(kāi)煉機(jī)的工作效率和工作質(zhì)量。

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