開煉機(jī)自動翻膠系統(tǒng)改造

王士波，裴注茗，朱彩惠，程明

(樺林佳通輪胎有限公司，黑龍江 牡丹江 157032)

煉膠工序是輪胎制造的首道工序，也是輪胎制造過程中最復(fù)雜和最關(guān)鍵的工序，煉膠質(zhì)量的好壞直接決定了輪胎產(chǎn)品的最終品質(zhì)。傳統(tǒng)煉膠工藝基本都采用不同容量的密煉機(jī)進(jìn)行多段高溫?zé)捘z工藝，每一段煉膠都經(jīng)過高溫密煉、出片冷卻、停放等步驟，期間伴隨多次反復(fù)高溫加熱冷卻，其中40%左右的能耗在做加溫降溫的無用功，能耗大、效率低，大大增加了企業(yè)成本，降低了產(chǎn)品競爭力，因此煉膠也是整個輪胎生產(chǎn)中耗電最高的工序，所以提高煉膠效率，降低煉膠能源消耗，降低作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，成為行業(yè)研究的重要課題。多年來煉膠工藝方面能耗高、產(chǎn)能低、質(zhì)量波動大，制約了輪胎質(zhì)量的提升，現(xiàn)在雖有少數(shù)企業(yè)采用了低溫一次法煉膠工藝，使煉膠質(zhì)量得到大幅度提升；但有更多的老企業(yè)對于采用投入這種工藝，無論場地、配套設(shè)備和資金等都面臨許多困難，我們公司也面臨同樣的問題。2015年下半年，隨著老廠房的F270膠片冷卻生產(chǎn)線設(shè)備搬遷至新廠房，我們設(shè)備改善小組為這條生產(chǎn)線設(shè)計的用于兩臺開煉機(jī)之間的自動翻膠系統(tǒng)與搬遷工作同步進(jìn)行，于2016年年初投料調(diào)試，順利進(jìn)入試生產(chǎn)階段。

借鑒一次低溫混煉工藝，根據(jù)現(xiàn)場實際設(shè)計條件：密煉機(jī)每次排膠料重量大約為205 kg，660開煉機(jī)壓出膠片規(guī)格為2 000 mm×7 mm。假定堆積膠量需要30 kg，膠片平均密度1.13×103kg/m3，選定運(yùn)輸帶速度30 m/min，計算膠環(huán)長度為 (205-30) kg/（1.13×103 kg/ m3）/ （2 m×0.007 m）=11 m。

結(jié)論：計算長度11 m≥膠片成環(huán)設(shè)計的路徑總長度約10 m，滿足自動翻膠設(shè)計要求。

經(jīng)過幾種初步方案設(shè)計，最后決定采用布局簡化、投資少、適于現(xiàn)場改造的自動翻膠方案（如圖1）。

圖1 自動翻膠系統(tǒng)示意圖

1 自動翻膠系統(tǒng)

自動翻膠系統(tǒng)由擺膠皮帶、擋膠板、刮膠刀、排膠皮帶、供膠皮帶、運(yùn)輸皮帶、電器及氣動元件組成，原來排料斗高度和角度也做了很大改動。

1.1 擺膠皮帶

橫跨在開煉機(jī)主機(jī)上，沿著開煉機(jī)輥筒軸向在兩側(cè)各設(shè)置1臺皮帶機(jī)，工作狀態(tài)兩皮帶機(jī)自轉(zhuǎn)的同時，按照程序設(shè)定在共同的滑軌平臺上移動，將供膠皮帶運(yùn)送來的膠片導(dǎo)入開煉機(jī)。首先分別由兩端的等待位對稱向中間靠攏收窄膠片，到達(dá)預(yù)定間距位置后，兩皮帶機(jī)保持固定間距向左、向右循環(huán)同步移動，使膠片連續(xù)地堆積到開煉機(jī)輥筒整個長度方向上，目的是使膠料混合更加均勻，提高膠料混煉效果，與翻膠輥相比較，效果更好。如圖2所示。

1.2 刮膠刀

前輥、后輥各安裝一套，主要部件是鏟刀，要求耐磨，具備較好的剛性，刃口不必非常鋒利，但要求直線度高。前后鏟刀均設(shè)置在排膠皮帶上側(cè)，由氣缸驅(qū)動鏟刀與輥筒的分離與貼合，工作時鏟刀始終處于貼合狀態(tài)，對于可移動的輥筒，鏟刀動作行程應(yīng)留有余量。當(dāng)有膠料黏在開煉機(jī)輥筒外壁時，膠料隨著輥筒旋轉(zhuǎn)到鏟刀位置被剝離，掉落在運(yùn)轉(zhuǎn)的排膠皮帶上，使這部分膠料返回開煉機(jī)或運(yùn)到下工序，起到防止膠料包在開煉機(jī)輥筒的作用。如圖3所示。

圖2 擺膠皮帶

圖3 刮膠刀及擋膠板

1.3 擋膠板

前輥、后輥各安裝一套。由于密煉機(jī)排出的膠料膠號配方不同，經(jīng)密煉機(jī)混煉后的膠料物理性能必然存在差異，而且即使同一膠號也會因各種原因?qū)е陆?jīng)排料斗落在開煉機(jī)上的位置并不完全一致，還有異常時膠料沒有達(dá)到預(yù)期的混煉程度，呈散料狀態(tài)落下來，所以擋膠板的設(shè)置是非常必要的，擋膠板主體需要一定的剛性，結(jié)構(gòu)要有緩沖能力。

1.4 排膠皮帶

在開煉機(jī)后輥下側(cè)起，向下一臺開煉機(jī)方向設(shè)置，其坡度由2臺開煉機(jī)的間距決定。當(dāng)排膠皮帶的頭部翻轉(zhuǎn)折疊時，與供膠皮帶一起將壓出的膠片向原開煉機(jī)送回，實現(xiàn)自動循環(huán)煉膠。在運(yùn)輸過程中，較以往的翻膠方式運(yùn)輸線路變長，對膠料起到自然降溫的作用；當(dāng)排膠皮帶的頭部不翻轉(zhuǎn)折疊時與運(yùn)輸皮帶共同完成向下一臺開煉機(jī)的輸送。排膠皮帶還設(shè)置自動糾偏裝置、動態(tài)張緊機(jī)構(gòu)，以保證在膠片載荷不均和頭部翻轉(zhuǎn)時排膠皮帶能夠正常工作。如圖4、5所示。

圖4 排膠皮帶頭部翻起

圖5 排膠皮帶頭部落下

1.5 供膠皮帶

將排膠皮帶運(yùn)來的膠料送回開煉機(jī)進(jìn)行混煉。升降氣缸控制供膠皮帶的末端與排膠皮帶之間距離。升降氣缸處于升起狀態(tài)時，供膠皮帶的末端與排膠皮帶距離較大，確保膠片起始端順利通過；供膠皮帶的升降氣缸處于下降狀態(tài)時，供膠皮帶的末端與排膠皮帶的翻轉(zhuǎn)部分形成夾縫，膠片在摩擦作用下翻轉(zhuǎn)到供膠皮帶上。為防止運(yùn)輸中膠片黏在供膠皮帶，卷入供膠皮帶下側(cè)，供膠皮帶在開煉機(jī)上側(cè)的一端設(shè)置了剝膠輥。剝膠輥由供膠皮帶的主動輥傳動，與供膠皮帶為同一個電機(jī)驅(qū)動，供膠皮帶也設(shè)置有糾偏機(jī)構(gòu)。

1.6 運(yùn)輸皮帶

將第一臺開煉機(jī)混煉結(jié)束的膠料運(yùn)輸?shù)较乱慌_開煉機(jī)。此皮帶設(shè)計的難點是皮帶較短，坡度較大，膠片易打滑、打卷。如圖6所示。

圖6 運(yùn)輸皮帶

1.7 排料斗

由于增加擺膠皮帶和供膠皮帶，原來的排料斗末端需要提高，為保證膠料的落點，角度需要調(diào)整。

2 自動翻膠系統(tǒng)的動作過程

（1）密煉機(jī)排膠前，密煉機(jī)給出排膠信號，擺膠皮帶的2臺皮帶機(jī)分別在開煉機(jī)的左右外側(cè)等待，排膠皮帶及供膠皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)，刮膠刀與輥筒貼合，開煉機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）膠料經(jīng)排料斗及擋膠板落入開煉機(jī)輥筒之間開始壓片、出膠，若有膠片包在開煉機(jī)輥筒上，經(jīng)過前后鏟刀將膠片鏟下自然地落到排膠皮帶。

（3）當(dāng)排膠皮帶將膠片起始端輸送接近頭部時，供膠氣缸的升降氣缸驅(qū)動供膠皮帶落下后，翻轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動排膠皮帶頭部翻轉(zhuǎn)，膠片經(jīng)兩皮帶夾縫翻轉(zhuǎn)落到供膠皮帶，最后供膠皮帶將膠片送到原開煉機(jī)上側(cè)。

（4）在膠片起始端由供膠皮帶落到開煉機(jī)的過程中，擺膠皮帶的兩皮帶機(jī)開始自轉(zhuǎn)，同時按照程序控制在共同的移動平臺上同時向開煉機(jī)中心移動，到達(dá)預(yù)定距離后，兩皮帶機(jī)向左或向右循環(huán)同步移動，使收窄的膠片連續(xù)地堆積到開煉機(jī)輥筒整個長度方向上，完成膠片的第一個自動翻膠循環(huán)過程。

（5）膠片在開煉機(jī)-排膠皮帶-供膠皮帶-擺膠皮帶-開煉機(jī)之間的循環(huán)次數(shù)與密煉機(jī)的煉膠時間和各段皮帶的速度緊密相關(guān)，工藝要求是決定因素。

（6）膠片混煉達(dá)到工藝的條件時，排膠氣缸的頭部翻轉(zhuǎn)落下，供膠氣缸控制供膠皮帶升起，同時供膠皮帶反轉(zhuǎn)，疊成雙層的膠片通過運(yùn)輸皮帶傳送下一臺開煉機(jī)，即完成全部自動翻膠動作，進(jìn)入下一個循環(huán)周期。

在空負(fù)荷調(diào)試和帶負(fù)荷初期出現(xiàn)了一些問題，如運(yùn)輸皮帶塞膠、運(yùn)輸皮帶角度過大、各段皮帶速度匹配及先后動作順序等，我們重新進(jìn)行研討解決，目前此裝置運(yùn)行平穩(wěn)，無異常現(xiàn)象。

自動翻膠系統(tǒng)由我們設(shè)備改善組自行設(shè)計、安裝及調(diào)試，共投入15萬元左右，一年人工成本可節(jié)約20多萬元，取得很好的經(jīng)濟(jì)效益，煉膠質(zhì)量也有很大提高，此項目作為優(yōu)良改造項目正在集團(tuán)公司推廣。

該工藝由于減少了煉膠次數(shù)，延長低溫下混煉時間，增加混合物相互混合的時間，加大膠料的混合程度，從而提升了膠料的物理性能、炭黑分散性能、動態(tài)力學(xué)性能等，有效提高膠料性能，通過該工藝制造的輪胎經(jīng)過試驗，磨耗性能明顯提升，磨耗里程增加。

自動翻膠系統(tǒng)改造借鑒了低溫一次法煉膠工藝，用于大中型開煉機(jī)，實現(xiàn)自動翻膠和膠片在開煉機(jī)之間的輸送，在功能上代替了手動翻膠，減少工人的勞動強(qiáng)度、降低操作強(qiáng)度， 在性能上還可增大開煉機(jī)的裝料容量、減少廢料、降低煉膠過程的膠片溫度，提高了膠料工藝質(zhì)量，對原有設(shè)備布局改動小，費(fèi)用少，特別適于原有生產(chǎn)線設(shè)備布局不易改動的情況，對于很多有一次法低溫?zé)捘z工藝改造需求而存在困難的企業(yè)，是很好的改造方向。

3 結(jié)束語

自動翻膠系統(tǒng)改造投用后，開煉機(jī)操作人員減少4人，煉膠質(zhì)量提高，設(shè)備自動化程度提高，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。