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                                                                       新型开炼机驱动系统

近年来，国内橡胶工业有了迅速的发展，不仅在各个加工技术方面有相当的进步，而且设备方面有很大的发展，低速大扭矩半驱式永磁电机在橡塑机械中应用，其高效节能和智能化炼胶作业，大大地提高了炼胶系统效率和自动化水平，同时也引起了炼胶系统的变化。

炼胶设备是橡胶工业中的通用设备，在所有橡胶制品加工中都必须经过炼胶加工工序。因此，炼胶设备是橡胶机械中重要的设备。在橡胶工业中，混炼车间是整个行业的核心，是橡胶工厂最重要的部门，也是能源消耗大户，占全厂40%，也是目前重点节能的部门或工序之一。

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传统开炼机驱动结构一 

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传统橡塑机驱动结构二

功率消耗的特点

1、炼胶过程中，传动电动机的功率消耗是不均匀的。

在炼胶开始很短时间内达到最大值。其值常为工作数分钟后电动机负荷的2～3倍。这是由于炼胶开始时胶料为块状，弹性与硬度都较高，故必然消耗较大功率，随着炼胶时间的加长、胶料升温变软，功率消耗下降。如图所示。   φ650×2100毫米开炼机，进行胎面胶混炼时，功率峰值达210千瓦，但其平均值还不足140千瓦。

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2、消耗的功率大 

炼胶车间是整个橡胶厂消耗电能最大的车间，占整个厂的40％～60％。

影响功率消耗的因素  影响功率消耗的因素是多方面的，也是比较复杂的。如辊筒直径、转速、速比、辊距、一次容量、胶料性质、炼胶温度、加工方法等。 

1、辊筒线速度增大后，增加了单位时间内胶料的过辊次数，即增大了胶料变形次数，这样变形功增大。但在辊速增高时，如胶温升高胶料变软，使功率消耗有所下降；然而，辊速增大后，功率仍有所上升，如下左图所示。

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2、辊距对功率消耗的影响是复杂的，一般情况下，辊距增大，胶料通过辊距时的变形减少，变形功小，功率消耗下降。同时，由于辊距增大横压力下降多，引起摩擦扭矩下降，功率消耗下降。φ160×320毫米开炼机混炼时，辊距与功率的关系，如上右图所示。

3、胶料的硬度越大，功率消耗越大。如前图所示。冷胶块比预热70℃后破胶功率消耗增加30～40％。可见胶料温度越高，胶越软，功率消耗越小。

传统开炼机结构

开炼机的传动系统的设计主要包括电动机、减速器、驱动齿轮和速比齿轮的选择与布置。传动系统设计直接影响开炼机的整体布置、结构型式、占地面积、加工制造和使用维护。

传统开炼机问题：

1.在炼胶操作时我们可见，当胶料包覆一个辊筒后两辊筒间还有一定数量的堆积胶，这些积胶不断被转动的辊筒带入辊隙中去，而新的积胶又不断形成。这些堆积胶对炼胶效果的影响是很大的。若堆积过多，过多的堆积胶便不能及时进入辊隙，只能原地轻轻抖动，此时炼胶效果显著下降；若堆积胶过少，则不能形成稳定连续的操作。

2.速比是开炼机的主要参数之一，它直接影响到炼胶效果、开炼机的功率消耗，以及机台的结构，所以选择速比时要合理。为了保证操作者的安全，一般将后辊筒的速度选的快一些，前辊筒慢一些。

结构1：异步电动机通过圆柱减速器的传动，采用圆柱齿轮减速器，制造简单，工作平稳无噪声，但占地面积大。

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结构2：异步电动机通过圆锥－圆柱齿轮减速器的传动，其整体布置下左图所示。采用圆锥－圆柱齿轮减速器，结构紧凑，占地面积小，但工作时易发生噪音，使用寿命较短。

结构3：异步电动机通过圆弧齿轮减速器的传动，其整体布置如下图所示。它的特点是采用整体机座，取消地脚螺钉，便于迁装。减少了占地面积，采用圆弧齿轮传动较少了噪音，结构简单。

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结构4：异步电动机通过行星摆线减速器的传动，其整体布置如下图所示。它的特点是取消了大小驱动齿轮，采用万向连轴节，减速比较大，但摆线齿轮加工困难，使用寿命低。

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结构5：铰链连轴节的传动，其整体布置如下图所示。它的特点是保证辊筒在单一受力状态下工作，传动主动轴轴线与辊筒轴线交角可达8～100。

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结构6：双电动机通过圆弧齿轮减速器的传动，其整体布置如下左图所示。它的特点是取消了速比齿轮和大驱动齿轮。采用双电动机，通过减速器分别驱动二个辊筒，减速器与辊筒间用万向连轴节，结构紧凑，占地面积小，操作方便。 

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结构7：异步电动机通过圆锥－圆柱减速器的双台传动，其整体布置如下右图所示。它的特点是比较有效地利用车间占地面积。传动轴大大缩短，检修和操作都很方便，但辊距过大时，造成齿的啮合条件恶化，影响齿轮寿命。 

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开炼机工作时负荷变动较大，又考虑到有时需要负载启动。混炼与压片时粉状配合剂飞扬易引起电动机短路，故对开炼机用电动机的要求是：

1．启动扭矩要大；

2．具有超负荷特性，要求Mmax/M额定为2～2.5倍以上；

3．能够正反转动；

4．转速要恒定；

5．制动性能要好； 

6．混炼、压片机电动机应采用封闭型。

近年来，国外开炼机有采用低速同步电动机直接驱动的。它的优点是：功率因数高，不需配置减速器。它的缺点是：电动机成本高、体积大，操作与维护都不方便，故在国内产品中尚未采用。

科技不断创新，技术不断进步，2016年新一代电机“半驱式永磁电机”的产生，给橡塑行业带来了春天。半驱式永磁电机由中速永磁电机和行星减速器组成的一体化驱动装置，其输出转速n≤200rpm,输出转矩T=0.3～5502kN.m。可广泛替代《异步电机+液力偶合器+齿轮箱》的传统低速大转矩驱动装置。该项研发主要针对于我们国家发展现状，适用于：皮带运输机、斗轮堆取料机、矿山刮板运输机、空冷岛风机、石油抽油机、橡塑机械等，代替传统异步电机带减速器结构，更加节能环保。

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                   新型橡塑机驱动装置平面图

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                新型开炼机驱动装置三维图 

半驱式永磁电机特点：

● 运行效率高

在负载、工作制相同的情况下，采用半驱式永磁电机比传统的异步电机驱动系统大约可节省30%左右的电能损耗。

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● 轻量化

在相同工况条件下，半驱式永磁电机与全直驱永磁电机相比，其体积和重量可减小60%；与传统驱动系统相比，其体积和重量可减小50%。

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● 智能化控制系统

半驱式永磁电机驱动系统配套“专用的控制系统”，可进行平滑起动、调速，智能化操作，可靠性高。控制器可提供CAN、RS485、PROFBUS DP等多种通信接口的接入，可实现与上位机通讯，实现多台设备集中控制运行，可将运行数据传送至地面调度室进行在线监测。

传统驱动系统（异步电机+齿轮箱）使用工频电直接起动，起动电流大，控制功能单一，不便于系统的智能化发展。

● 负载启动

半驱式永磁电机启动时电流是随着负载逐步增加，不会存在大电流冲击的情况且可保持极高的效率。而传统驱动系统中多采用的是异步电机，启动时电流是额定电流的5-7倍，电流冲击大，导致定子绕组的漏阻抗压降增大，从而无法实现重载起动，为了保证设备启动能力，通常需选用更大供电容量的异步电机或者加装液力耦合器从而实现重载起动。

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新型半驱式永磁电机以其卓越的电机性能给许多还在使用传统驱动装置（电机+减速机）而付着高昂的电费，生产效率却很低的企业带来了解决问题的办法。产品率先在港口运输皮带机和橡塑机行业应用，不仅生产效率提高了20%，工作环境也一下子由嘈杂变成安静，这样优秀的产品令企业惊讶，也得到了企业的好评。

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 港口运输皮带机应用现场 

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