橡塑密煉機翻轉系統改造

王 翔，萬永華

(1.億博橡膠科技有限公司；2.河南中煙工業有限責任公司漯河卷煙廠，河南 漯河 462000)

一、引言

密煉機是橡塑行業進行塑煉和混煉的重要設備，翻轉系統是密煉機的主要部件之一，它由減速機驅動蝸輪蝸桿傳動。在實際工作中由于粉塵污染使電機負載增大燒毀或導致限位開關失靈，而造成蝸輪蝸桿損壞。翻轉系統采用液壓驅動可解決這些問題且便于維修。

二、液壓系統設計思路及計算

在液壓翻轉方案中，考慮以油缸為動力、活塞桿直連于翻轉料斗上。油缸頭部采用銷軸與料斗鉸接聯接，油缸端部固定于密煉機本體上。當料斗處于原位時，油缸活塞桿伸出，翻轉倒料時活塞桿縮回帶動旋轉，到極限位置時碰撞行程開關后停止翻轉。原理圖如圖1所示。

油缸驅動料斗翻轉時，需克服料斗自身的重力G和膠料重力G'產生的力矩Mg1和摩擦阻力矩Mf1之和。油缸回程時需克服料斗自身的重力G產生的力矩Mg2和摩擦阻力矩Mf2。

圖1 密煉機液壓翻轉系統示意圖

1.機構模型的建立

該翻轉機構可看成曲柄搖塊機構(圖1)。A點為油缸與料斗的鉸接點，B點為密煉機旋轉中心點，C點為油缸頭部鉸接在本體上的點。測量B點的垂直距離為460mm，B C水平距離為1 350mm，則LBC=1 397.1mm。

初選油缸直徑D=100mm，選取活塞桿直徑d=50mm的工程用E級油缸。油缸有桿腔面積A1=5.887 5×10-3m3，無桿腔面積A2=7.85×10-3m3。

2.油缸最大工作壓力確定

已知料斗重心與翻轉中心連線與水平位置的夾角為5°，重心距離翻轉中心水平距離為Lg=200mm。料斗重量約2 000k g，最大容膠量為55k g。經計算可知油缸最大工作壓力為Pmax=6.97M P a。

3.油缸工作流量確定

已知料斗工作時需翻轉140°，經計算，油缸的伸縮距離L=639mm，油缸工作最大流量：

式中：A1——油缸有桿槍活塞面積；

t——料斗翻轉工作時間，16.64s(改前)。

三、液壓系統設計

液壓原理圖如圖2所示。

圖2 密煉機翻轉裝置液壓原理圖

流量qa需考慮泄露及溢流量3L/m in，

油泵容積效率取ηm=0.9，電機轉速n0=1 440r/m in。則泵的排量qvmin=qa(ηm·η0)=19.872/(0.9×1 440)=15.33m l/r。

設計液壓系統的工作壓力，要考慮沿程的壓力損失，取Δp=0.5M P a。計算液壓系統的最大工作壓力：

據此選用齒輪泵的型號為G5-20，排量19.9m l/r，總效率為80%。翻轉液壓系統的最大功率：

由于出現最大壓力的時間很短為不足1s，且電機允許過載25%時間運行，求得電機功率P0：

最后選用Y112M-4，功率4kW，轉速1 440r/m in的電機。液壓閥組選用疊加式溢流閥、換向閥、單向閥組實現壓力和流量的控制。

四、電氣控制系統

改造后的電氣原理圖如圖3所示。FR為熱繼電器，S B1為液壓系統停止按鈕。S Q1、S Q2為行程控制開關，S Q3、S Q4為極限保護行程開關。

圖3 液壓翻轉系統電氣原理圖

首先按下S B2，油泵電機啟動。翻轉時按下S B3，當翻轉到極限位置時，行程撞塊按下行程開關S Q2后，油缸停止動作。翻轉后需要返回，按下S B4，帶動翻轉機構返回，行程撞塊按下行程開關S Q1后，油缸停止動作。若翻轉過程中需要停留時，按下按鈕S B5。

按照此方案對密煉機進行改造，已通過驗證且運行2個月未出現故障。

[1]張策．機械原理與機械設計(上冊)2版[M]．北京：機械工業出版社，2011．

[2]聞邦椿．機械設計手冊5版[M]．北京：機械工業出版社，2010．