王存雷

(1.天津機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津 300131；2.天津賽象科技股份有限公司，天津 300131)

淺談天然橡膠粉碎機的設(shè)計

Design of natural rubber grinder

王存雷1，2

(1.天津機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津 300131；2.天津賽象科技股份有限公司，天津 300131)

介紹了天然橡膠粉碎機設(shè)計過程中切刀（包括動刀和定刀）材質(zhì)的選擇，切刀鎖緊形式，以及切刀的調(diào)整方法，切刀咬入角的設(shè)計。

天然橡膠粉碎機；轉(zhuǎn)子軸；動刀鎖緊；定刀；切刀預(yù)調(diào)

0 概述

隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展, 輪胎制造工業(yè)生產(chǎn)工藝流程不斷改進變化，傳統(tǒng)的煉膠工藝需要先將天然膠塊放置在烘房內(nèi)預(yù)熱后切割成幾大塊，然后采用不同容量的密煉機進行多段、多批次反復(fù)煉膠；分段密煉期間膠料反復(fù)被加熱、冷卻，生產(chǎn)工藝能耗很大，生產(chǎn)效率低，煉膠質(zhì)量的均一性也不能很好地滿足下工藝的技術(shù)要求。

橡膠低溫連續(xù)混煉技術(shù)的開發(fā)解決了傳統(tǒng)的煉膠生產(chǎn)工藝存在的缺陷，已被輪胎制造企業(yè)逐漸廣泛采用?？紤]到低溫連續(xù)混煉技術(shù)有個先決條件，各種物料必須是流動性好的顆粒狀、粉末狀物料。將天然橡膠或合成橡膠膠塊切碎及碎膠塊間的隔離混拌、存儲輸送是橡膠低溫連續(xù)混煉工藝設(shè)備中關(guān)鍵的前置設(shè)備，其為密煉機提供合適橡膠碎塊原料，完成從原料碎膠的自動稱量和投入到密煉機中，配合完成低溫連續(xù)混煉工藝，以獲得質(zhì)量均一性好的混煉膠。天津賽象科技股份有限公司借鑒國內(nèi)外相關(guān)成熟的經(jīng)驗，研制開發(fā)出天然橡膠粉碎機成套設(shè)備。它能在常溫下將天然膠塊粉碎成小塊狀，可以取消烘房的采暖消耗，節(jié)約能源的同時，也極大的提高了煉膠的生產(chǎn)效率和煉膠質(zhì)量。

1 結(jié)構(gòu)簡介及設(shè)計要點

天然橡膠粉碎機成套設(shè)備由天然橡膠粉碎機、混拌罐裝置、隔離劑噴灑單元、連接輸送皮帶組成（見圖1）。本文重點介紹天然橡膠粉碎機的設(shè)計過程中需要重點注意的問題。

圖1 天然橡膠粉碎機結(jié)構(gòu)圖

1.1 切刀材料的選擇

天然橡膠在常溫下具有較高的彈性，稍帶塑性，具有非常好的機械強度，滯后損失小，在多次變形時生熱低，因此其耐屈撓性也很好，根據(jù)天然橡膠的特性，在切刀選擇時需考慮硬度、柔韌性、耐磨性。

選擇碎膠機的切刀，不僅僅從刀的鋒利程度（硬度）來看，而是要綜合考慮其硬度，保持性（抗腐蝕性），柔韌性，可修復(fù)性等方面綜合因素，在材質(zhì)選擇上，我們綜合分析常用刀具材料高速刀具鋼，硬質(zhì)合金鋼，冷作模具鋼，通過比較幾種應(yīng)力和應(yīng)變曲線，最終確定采用Cr12Mo1V1鋼。

Cr12Mo1V1是國際上較廣泛采用的高碳高鉻冷作模具鋼，屬萊氏體鋼，具有高淬透性、淬硬性、高的耐磨性；高溫抗氧化性能好，淬火和拋光后抗銹蝕能力好，熱處理變形小，其化學(xué)成分及臨界溫度（見表1、表2）。

表1 Cr12Mo1V1 鋼的化學(xué)成分表

表2 Cr12Mo1V1 鋼的臨界溫度

Cr12Mo1V1鋼采用1 050～1 100 ℃溫度淬火，510～540 ℃高溫回火2次 硬度60～64 HRC。經(jīng)過反復(fù)試驗，Cr12Mo1V1材質(zhì)的切刀在硬度、柔韌性、耐磨性等方面都滿足要求。

1.2 切刀的調(diào)整及壓緊

天然橡膠粉碎機的定刀和動刀的間隙調(diào)整是切刀切膠效率和使用壽命的關(guān)鍵，轉(zhuǎn)子軸上的每組動刀的高度必須一致，安裝前，采用切刀預(yù)調(diào)裝置將每組動刀調(diào)整到同一水平高度，再將動刀放入動刀槽內(nèi)，采用鎖緊塊鎖緊。

動刀的預(yù)調(diào)和壓緊，為了保證動刀在旋轉(zhuǎn)過程中同每個定刀的間隙一致，在將動刀放入轉(zhuǎn)子軸刀槽鎖緊前必須經(jīng)過切刀預(yù)調(diào)這個工序，保證所有的四把動刀等高，其調(diào)整方法見圖2。

動刀完成預(yù)調(diào)后，安裝在特殊的空腔內(nèi)并用楔塊鎖緊，這種方法可以使受到的力分布在刀片的全部表面防止刀片出現(xiàn)破碎或裂紋。同時，這種壓緊形式使動刀更易于更換（見圖3）。

圖2 切刀預(yù)調(diào)示意圖

圖3 切刀壓緊示意圖

動刀裝配完成后，動刀和定刀之間的間隙通過調(diào)整定刀的調(diào)整螺栓完成，保證定刀和動刀之間的間隙達到工藝要求值（見圖4）。

圖4 切刀調(diào)整示意圖

1.3 切刀咬入角

由于在切膠過程中，定刀和動刀所受橡膠的反向沖擊力較大，如果采用平行咬入的形式，勢必會對切刀造成較大的損傷，經(jīng)過分析，我們采用逐漸咬入式結(jié)構(gòu)，將定刀與水平方向成一定角度，動刀與定刀在切膠過程中是逐漸咬入的過程，減少高速狀態(tài)下切膠對動刀和定刀的沖擊損傷，提高切刀的使用壽命（見圖5）。

圖5 定刀漸入角示意圖

2 工藝參數(shù)

橡膠尺寸 寬度 350～450 mm

長度 600～800 mm

厚度 150～300 mm

重量 30～35 kg

轉(zhuǎn)子直徑 700 mm

工作寬度 1 000 mm

旋轉(zhuǎn)刀片數(shù)量 4（Nr.8×500 mm）

固定刀片數(shù)量 2(Nr.4×500 mm）

刀片打磨使用次數(shù) 10次

一次投料量 ≤3塊

篩子孔徑 Φ100 mm

破碎后膠塊平均粒度 40～80 mm

破碎后膠塊最大粒度 90 mm

適應(yīng)膠塊種類 天然膠及合成膠

電機功率 250 kW

生產(chǎn)能力 ≥8 t/h

換刀片前最小保證產(chǎn)量 1 200 t

膠塊破碎后最高溫升 8 ℃

壓縮空氣壓力 0.6 MPa

冷卻水源 0.25～0.3 MPa，24±2 ℃

噪音 ≤98 dB（距設(shè)備1 m處測量）

3 結(jié)語

低溫一次法連續(xù)煉膠技術(shù)的主要優(yōu)點在于：

（1）由于低溫一次法煉膠技術(shù)減少了普通煉膠工藝的分段混煉次數(shù)，延長低溫下的混煉時間，增加混合物相互混合的時間大大提高了膠料的物理性能、炭黑分散性能、動態(tài)力學(xué)性能等。提高混煉膠的均一性，可大大降低后續(xù)擠出、壓延工藝中膠部件制品的質(zhì)量波動，同時，也相應(yīng)地提高了輪胎質(zhì)量穩(wěn)定性。

（2）由于低溫一次法煉膠技術(shù)減少烘膠環(huán)節(jié)，節(jié)省了能源；同時避免大塊天然膠進入密煉機混煉不均導(dǎo)致的瞬時電流過大，耗能增加。據(jù)有關(guān)廠家測算，低溫一次法煉膠技術(shù)平均降低用電及蒸汽等能源消耗27%以上，可實現(xiàn)噸膠耗電降低20%左右。

我公司研制開發(fā)天然橡膠粉碎機歷時2年的時間，經(jīng)過反復(fù)試驗，反復(fù)改進，已經(jīng)達到設(shè)計的工藝要求，整體技術(shù)已達國外同類產(chǎn)品先進水平。

TQ330.52

1009-797X(2015)15-0047-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.15.012

王存雷（1982-），男，工程師，主要從事新品開發(fā)及設(shè)備改造工作。

2014-05-21