魏洁

摘 要：轮胎是车辆的重要零部件之一。新时期随着我国经济的快速发展，各类工程机械车辆的使用量持续增长，对我国经济的健康稳定发展起到了重要的作用。工程轮胎作为工程机械车辆的基础部件之一，应当积极做好产业发展，积极做好各规格轮胎的设计与生产，积极做好矿山、农业、沙漠和港口等工程机械车辆及配套产业发展的基础保障。开炼机是轮胎等橡胶制品生产中的主要设备之一，用于橡胶胶料的热炼、混炼以及生胶的塑炼等。为了促进轮胎的安全生产和提高轮胎的生产效率，需要对轮胎生产线中的各类生产设备进行机械及自动化改造，在确保质量、提高效率的同时降低能耗。文章将在分析开炼机特点的基础上对如何做好开炼机的设计和改造进行分析阐述。

关键词：开炼机；轮胎；驱动装置；自动切刀装置

中图分类号：TQ330 文献标志码：A 文章编号：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

開炼机在轮胎生产中发挥着重要的作用。新时期轮胎生产正向着高质量、高效率、低能耗、自动化的方向发展。积极做好开炼机的设计与改造能够为实现轮胎产业更好更快发展做贡献。本文将在分析开炼机特点的基础上，从开炼机的驱动传动装置和切刀装置两方面入手，对如何做好这两方面的设计改造，用以提高开炼机的生产质量和生产效率进行分析介绍。

1 开炼机传统驱动方式所存在的不足

开炼机传统的驱动方式主要分为单、双电机驱动两种形式，而无论是采用上述任何一种驱动形式，开炼机中的减速器都是通过万向联轴器来带动前、后辊筒来进行旋转。传统的开炼机受制于减速箱、万向联轴器机构限制致使开炼机的体积、重量都较大，使得开炼机运行时的精度和效率都受到了一定的影响。

2 新型开炼机的布局与结构

为提高开炼机的生产效率和生产质量，在传统形式的基础上通过设计创新与改造完成了新型双驱、双辊开炼机。新型开炼机主体由基座、前后辊筒、驱动电机、主体机构、传动机构等几大部分所组成。新型开炼机采用双驱结构，驱动装置通过变频主机来直接带动前、后辊筒，通过伺服控制能够对开炼机的前、后辊筒进行相应的速度控制。新型开炼机中的前、后辊筒的传动装置分别套在前、后辊筒的两端，并采用空心轴作为减速器的输出轴，通过直接与前、后辊筒进行连接驱动能够实现辊筒的无极变速。在开炼机工作时，通过两个辊筒的相向回转来实现胶料的挤压和剪切，两辊筒的线速度和速度比能够在设定区间内实现任意的调整用以满足各类胶料的生产需求。新型开炼机在结构形式上与传统开炼机区别不大，其变化部分主要集中在传动部分。改进后的开炼机其传动装置主要由变频主电机、调整装置、皮带装置、减速器和安全制动器等部分所组成。开炼机中的主电机与减速箱采用平行安装形式，主电机采用同步皮带传动形式，改传统万向联轴器为空心输出轴相连的形式，空心输出轴直接与辊筒传动轴相连套从而使得开炼机的两辊筒都能够实现无极变速。在开炼机的主电机与减速箱之间采用的是同步皮带与减速器相连的形式，通过调整装置来调节皮带的预紧力。开炼机中的皮带装置主要包含皮带轮和同步带两大部分，传动的减速比为1：1.5，通过传动带将主电机的输出扭矩水平的传送至减速器的输入轴，皮带轮与光轴的连接依靠的是涨紧环安装简单、方便且连接可靠。开炼机中的减速器部分采用的是焊接箱体，由一对锥齿轮副和两对平行轴齿轮副减速来实现辊筒与主动轮之间的减速。在减速器内部所使用的齿轮全部选用优质低碳钢作为主要材料，并通过对各对齿轮副进行修形处理来确保开炼机的减速器能够具有较为良好的减速性。开炼机减速器的结构如下图1所示。

3 开炼机新型自动化切刀的结构与形式

开炼机中的切刀装置是开炼机中的重要组成部分，其主要用于开炼机中各类物料的热料、混炼、出片等的辅助作业。自动化切刀装置在开炼机中已经得到了实际应用，但是对切刀装置缺少状态实时监控，因此需要研究开发一种新型的开炼机自动化切刀装置，通过结构和控制系统的优化提高开炼机自动化切刀装置的效率与生产质量。

现今应用于开炼机中的自动化切刀装置具有多种结构形式。从切刀结构上具有圆盘刀、直板刀等。对于塑炼、热炼中较硬的物料多采用的是直板刀，而对于生产加工中的混炼下片多采用圆盘刀。在实际生产中，由于圆盘刀相对于直板刀对辊筒的损伤较少，在驱动形式上具有电动、气动、手动等多种形式，并可以辅助以手动调整的优势，多应用圆盘刀。由于安装位置的不同，可以将开炼机自动化切刀装置分为前辊、后辊、前辊安装后辊操作等多种方式，对于开炼机自动化切刀装置的形式和位置可以结合生产工艺来进行选取。新型切刀装置主要用于开炼机的混炼、下片以及塑炼、热炼等的工艺。在新型开炼机自动化切刀装置的设计中根据工艺需要设计有4套切刀机构，并为每套切刀机构设计有单独的控制单元。切刀机构可以自由进行轴向移动，通过各类轴向传感器进行检测，根据所检测的结果进行自动化控制。为实现上述控制目标，在开炼机自动化切刀装置的设计与改造中，选用圆盘刀形式。圆盘刀共有4套其中一套为双面刀，4套切刀能够在切刀轴上自由移动且能够进行独立控制。在开炼机自动化切刀装置外侧加装安全防护装置，保障工作人员的安全。开炼机自动化切刀装置中所使用的刀片是由低碳合金钢经过调质热处理后所形成的，在提高了刀片使用壽命的同时降低了刀片对辊面的损害。圆刀片通过轴承安装在刀架上，并能够随着辊筒进行旋转，从而使得辊筒在工作中所受到的损伤大为减轻。开炼机自动化切刀装置在工作中，切刀在辊筒表面的切入点位于辊筒表面最低端时对于辊筒表面最小。在设计改造中，出于开炼机自动化切刀装置刀片空间的限制方面的考虑，可以将切刀片的切入点向前上方移动一定的距离，刀架安装在切刀基座上并使用轴承进行连接，轴承的使用可以使得刀架的选装、起落更为方便。

开炼机自动化切刀装置的控制系统在切刀装置工作时，其主要包含有切刀起落和切刀轴向移动两个主要的动作。在开炼机自动化切刀装置的自动化控制中，主要是对上述这两个动作进行自动化实现。开炼机自动化切刀装置的动作主要采用的是气动驱动，在刀架上安装有位置检测开关，刀架在上下移动时通过触碰固定在气缸杆上的限位开关来检测开炼机自动化切刀装置上下移动的位置，限位开关将所检测到的信号输入到控制系统中用以实时监测开炼机自动化切刀装置的动态位置。开炼机自动化切刀装置的轴向移动主要依靠的是安装在切刀轴上的齿条与齿轮啮合传动来实现的。位于开炼机自动化切刀机构上的传动电机通过减速机带动传动齿轮与位于切刀轴上的齿条相啮合，传动电机上带有编码器，能够对开炼机自动化切刀装置在轴向上的位置进行精确的控制。在轴向移动时，位于传动电机上的编码器能够将电机移动的距离通过编码器反馈至控制系统中，实现对于开炼机切刀装置自动化控制。在开炼机自动化切刀装置控制逻辑的设计中，其主要由检测装置、驱动机构以及控制系统三大部分所组成。由电磁阀来控制气动系统带动刀架的上下移动，由电机来带动刀架进行轴向移动，由限位检测开关与编码器分别对开炼机自动化切刀装置的上下和轴向位置进行检测，用以对开炼机自动化切刀装置的位置进行精确的测量，并将所检测的结果反馈至控制系统中。控制程序的编制需要根据开炼机生产工艺来进行编制，用以控制加工后物料的出片宽度、出片的数量以及出片的位置等的参数。

做好开炼机切刀装置安全防护的设计与改造。为保障开炼机切刀装置使用过程中的安全性，在开炼机自动化切刀装置的外侧加装了一系列的安全防护系统。首先，上肢防护区域传感器位于开炼机自动化切刀装置的上侧，其通过红外线等形式来检测是否有人体上肢或是其他部位越过安全区域进入到开炼机自动化切刀装置的加工区域。如若有人体部位越过检测传感器的监测区域，传感器将检测信号及时反馈至控制系统中，控制系统在检测到该信号后将立即急停，避免意外的发生，在急停的同时报警，需要在人体离开检测区域后进行复位消除报警后，才能够重新启动开炼机自动化切刀装置。其次，下肢防护安全网主要用于对开炼机自动化切刀装置工作区域的安全防护，避免人员进入而造成割伤、挤伤等。最后，开炼机自动化切刀装置的刀片上还安装有刀套，用以将开炼机自动化切刀装置刀片周边120°的区间范围安全防护起来，其60°范围刀刃可以与辊筒接触工作。通过加装安全装置，有效避免在开炼机自动化切刀装置工作过程中不必要的人员触碰，确保开炼机自动化切刀装置使用的安全性。

4 结束语

开炼机是轮胎生产线中的重要组成部分，本文在分析开炼机特点的基础上对如何做好开炼机驱动和切刀装置的设计改造进行了分析介绍，用以提高开炼机的工作效率和工作质量。

参考文献：

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