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1、第二节第二节 工作原理和主要参数工作原理和主要参数l21 工作原理工作原理l22 主要参数主要参数21 工作原理工作原理l在密炼室内，生胶的混炼和混炼胶的混炼过程，在密炼室内，生胶的混炼和混炼胶的混炼过程，比开炼机的塑炼和混炼要复杂的多，物料加入比开炼机的塑炼和混炼要复杂的多，物料加入密炼室后，就在由两个具有密炼室后，就在由两个具有螺旋棱、有速比螺旋棱、有速比、相对回转相对回转的转子与密炼室壁，上、下顶栓组成的转子与密炼室壁，上、下顶栓组成的混炼系统内受到不断变化反复进行的强烈的混炼系统内受到不断变化反复进行的强烈剪剪切切和和挤压挤压作用，使胶料产生剪切变形，进行了作用，使胶料产生剪切变形，进
2、行了强烈的捏炼。由于转子有螺旋棱，在混炼时胶强烈的捏炼。由于转子有螺旋棱，在混炼时胶料反复地进行料反复地进行轴向往复运动轴向往复运动，起到了，起到了搅拌搅拌作用，作用，致使混炼更为强烈。致使混炼更为强烈。密炼机的炼胶过程是比较复杂的，我们可以从下密炼机的炼胶过程是比较复杂的，我们可以从下面的图简单地表示炼胶过程。面的图简单地表示炼胶过程。就是使配合剂分散在橡胶中就是使配合剂分散在橡胶中混炼混炼混混炼炼原原理理讨论讨论分散介质分散介质( (液相液相) )配合剂配合剂分散相分散相看作看作看作看作生生 胶胶如何把配合剂分散在生胶中，主要看生胶的湿润如何把配合剂分散在生胶中，主要看生胶的湿润能力及表面
3、张力，也要看配合剂是否易被打湿。能力及表面张力，也要看配合剂是否易被打湿。工艺上工艺上机械上机械上可增加表面活性剂硬脂酸等，以帮可增加表面活性剂硬脂酸等，以帮助湿润配合剂助湿润配合剂必须以一定的作用力，以便将配合必须以一定的作用力，以便将配合剂混入生胶中，并破坏其聚集体剂混入生胶中，并破坏其聚集体一一一一 、混炼过程混炼过程混炼过程混炼过程基基本本步步骤骤1 1、细分（、细分（ break）2 2、混入、混入(捏炼捏炼) （ intermix，blend）3 3、分散、分散（微观分散微观分散,分散混炼分散混炼）（Dispersive Mixing）4 4、简单结合、简单结合(单纯混合单纯混合,
4、宏观分散、分布混炼宏观分散、分布混炼)5、塑化阶段、塑化阶段1 1 、细分（细分（细分（细分（breakbreak） : : 将较大的配合剂团块或聚集体进一步粉碎将较大的配合剂团块或聚集体进一步粉碎将较大的配合剂团块或聚集体进一步粉碎将较大的配合剂团块或聚集体进一步粉碎、分细分细分细分细 使橡胶和配合剂粉碎使橡胶和配合剂粉碎 2 2、混入、混入(捏炼捏炼)l将粉状或液态物料混入橡胶中形成粘结块将粉状或液态物料混入橡胶中形成粘结块( (需要需要较长时间较长时间),),要使配合剂混入，首先必须使块状要使配合剂混入，首先必须使块状橡胶变形，以形成与填充剂接触的新界面橡胶变形，以形成与填充剂接触的新界
5、面. .此界此界面形成的方式，从理论上分析有面形成的方式，从理论上分析有两种两种两种两种。 lA A、在低速下拉伸橡胶时在低速下拉伸橡胶时, ,它可像液体一样的它可像液体一样的流动。被充分拉伸后，填充剂就会粘着在新流动。被充分拉伸后，填充剂就会粘着在新生的界面上。然后，橡胶收缩将粘着的填充生的界面上。然后，橡胶收缩将粘着的填充剂包围起来，并形成一个整体，就像把橡胶剂包围起来，并形成一个整体，就像把橡胶的棱边拉伸、包卷，再拉伸等，最后在挤压的棱边拉伸、包卷，再拉伸等，最后在挤压下形成一个整体。下形成一个整体。生胶生胶炭黑二次聚集体炭黑二次聚集体再拉伸再拉伸包卷包卷拉伸拉伸分分散散B B、在高速下
6、使橡胶变形时在高速下使橡胶变形时, ,它呈现固体性质，它呈现固体性质，即发生脆性破坏而成粒状。这些新生成的胶粒即发生脆性破坏而成粒状。这些新生成的胶粒表面上就布满了填充剂接着就在压力下，结合表面上就布满了填充剂接着就在压力下，结合成一整体，成为块胶料。成一整体，成为块胶料。l由于由于天然胶天然胶强度大强度大，尤其在采用尤其在采用老老式慢速密炼式慢速密炼机时机时，其混入方式显然属于其混入方式显然属于A A的形式的形式；而而丁苯胶丁苯胶, ,顺丁胶顺丁胶, ,乙丙胶乙丙胶等所谓干酪状橡胶等所谓干酪状橡胶( (与天然胶相比与天然胶相比) )，在密炼机转子转速达到某种程度以上时在密炼机转子转速达到某种
7、程度以上时，即即不能发挥其弹性不能发挥其弹性，就可能出现就可能出现B B的形式的形式。l有有人人做做过过实实验验：充充油油丁丁苯苯与与顺顺丁丁胶胶并并用用进进行行混混炼炼，1.31.3kgkg胶胶，在在混混炼炼初初期期竟竟被被分分割割成成18001800块块，表表面面布布满满炭炭黑黑的的颗颗粒粒，但但进进一一步步混混炼炼结结合合为为3030块胶料块胶料，再进一步混炼再进一步混炼，则成为一个整体了则成为一个整体了。l由此可见，由此可见，B B的形式简单又有效。故近代的高的形式简单又有效。故近代的高速密炼机是较理想的混炼设备。速密炼机是较理想的混炼设备。 3 3、分散分散分散分散( (微观分散微观
8、分散微观分散微观分散，分散混炼分散混炼分散混炼分散混炼) ) Dispersive MixingDispersive Mixing l在混入阶段，虽然填充剂混入橡胶中，并形成在混入阶段，虽然填充剂混入橡胶中，并形成了一个整体，但填充剂的粒子仍为较大的团聚了一个整体，但填充剂的粒子仍为较大的团聚集体集体( (二次聚集体二次聚集体) )。要使这些由范德华力。要使这些由范德华力( (附附聚集力聚集力) )而结合的二次聚集体破坏，则需施加而结合的二次聚集体破坏，则需施加一定外力。由于混炼胶的粘度和转子转速的影一定外力。由于混炼胶的粘度和转子转速的影响，在填充剂粒子中产生了牵引力响，在填充剂粒子中产生了
9、牵引力( (即剪切力即剪切力) )，一旦这个力超过了填充剂二次聚集体的聚集，一旦这个力超过了填充剂二次聚集体的聚集力后，填充剂就逐渐分散开来，生成的各个粒力后，填充剂就逐渐分散开来，生成的各个粒子子( (炭黑一次聚集体炭黑一次聚集体) )就沿着橡胶滚动的方向而就沿着橡胶滚动的方向而移动。移动。 因此在分散阶段因此在分散阶段, ,需要一定的剪应力需要一定的剪应力, ,以便破坏聚以便破坏聚集体集体, ,若剪应力小于附聚力若剪应力小于附聚力, ,则分散难于进行。则分散难于进行。 一次聚集体一次聚集体二次聚集体二次聚集体填充剂填充剂分散分散对于对于非牛顿非牛顿流体流体l 最大剪切应力最大剪切应力: l
10、 最大剪切速率最大剪切速率:l 1胶料粘度胶料粘度l m流变常数流变常数l 转子棱处剪切速率转子棱处剪切速率l D转子棱回转直径转子棱回转直径l n转速转速l h间隙间隙l 则则max=1 (Dn/h)m 由式可见，由式可见，增大转子直径、转速，减小间隙增大转子直径、转速，减小间隙，均，均可提高剪切应力，从而提高分散的速度。可提高剪切应力，从而提高分散的速度。4 4、简单结合简单结合简单结合简单结合( (单纯混合单纯混合单纯混合单纯混合，宏观分散，分布混炼宏观分散，分布混炼宏观分散，分布混炼宏观分散，分布混炼) ) 将将粒粒子子从从一一点点移移到到另另一一点点，并并不不改改变变其其物物理理形形
11、状状和和大小大小，主要是使物种进一步，主要是使物种进一步分散均匀分散均匀。 均均匀匀化化需需要要使使胶胶料料如如在在开开炼炼机机上上那那样样往往复复捣捣动动(用用人人工工或或翻翻胶胶装装置置)，在在密密炼炼机机中中则则主主要要靠靠转转子子螺螺旋旋突突棱棱的的作作用用使使其其在在密密炼炼室室中中往往复复运运动动。当当剪剪切切应应力力一一旦旦超超过过破破碎碎填填充充剂剂二二次次聚聚集集体体的的吸吸附附力力之之后后，填填充充剂剂的的分分散散就就与与剪剪切切应应力力无无关关，而决定于施加给混炼胶总剪切应变量。而决定于施加给混炼胶总剪切应变量。总剪切变形总剪切变形总剪切变形总剪切变形 由式可知由式可知，
12、剪切速率剪切速率与与混炼时间混炼时间对对剪切应变剪切应变量量影响很大影响很大，若要在相同的混炼时间内达到若要在相同的混炼时间内达到一定的一定的 ，则需则需增加增加D、n ，减小减小h。 实际上，在密炼过程中，在密炼机的密炼室实际上，在密炼过程中，在密炼机的密炼室内，以上几个基本过程是同时进行的。内，以上几个基本过程是同时进行的。 t混炼时间混炼时间 D转子棱回转直径转子棱回转直径n转速转速 h间隙间隙5、塑化阶段、塑化阶段l由于力化学作用而使高聚物主链断裂，从而由于力化学作用而使高聚物主链断裂，从而使之变化更易变形如弹性较小的状态，即改变使之变化更易变形如弹性较小的状态，即改变物料的流变特性，
13、使之适应于后面各加工过程物料的流变特性，使之适应于后面各加工过程的需要。的需要。w生生胶胶和和配配合合剂剂由由加加料料斗斗加加入入，首首先先落落入入两两个个相相对对回回转转的的转转子子口口部部，在在上上顶顶栓栓的的压压力力及及摩摩擦擦力力的的作作用用下下，被被带带入入两两转转子子之之间间的的间间隙隙处处，受受到到一一定定的的捏捏炼炼作作用用，然然后后由由下下顶顶栓栓的的尖尖棱棱将将胶胶料料分分开开，进进入入转转子子与与密密炼炼室室壁壁的的间间隙隙中中，在在此此处处经经受受强强烈烈的的剪剪切切捏捏炼炼作作用用后后，被被破破碎碎的的两两股股胶胶料料又又相相会会于于两两个个转转子子口口部部，然然后后
14、再再进进入入两两转转子子间间隙隙处处，如此循环往复。如此循环往复。 胶料在密炼室中的混炼过程胶料在密炼室中的混炼过程胶料在密炼室中的混炼过程如下：胶料在密炼室中的混炼过程如下：二、二、二、二、胶料在密炼室中所受的机械作用胶料在密炼室中所受的机械作用胶料在密炼室中所受的机械作用胶料在密炼室中所受的机械作用l1、 转转子子外外表表面面与与密密炼炼室室内内壁壁间间的的捏捏炼炼作作用用 （ 椭圆型转子密炼机椭圆型转子密炼机尤为明显尤为明显）（A）密炼机中流线和填充情况示意图密炼机中流线和填充情况示意图（B）局部放大，转子突棱棱峰处物料流动情况局部放大，转子突棱棱峰处物料流动情况 l转转子子表表面面与与
15、密密炼炼室室内内壁壁间间形形成成了了一一个个环环形形间间隙隙，当胶料通过此环形间隙时，则受到捏炼作用。当胶料通过此环形间隙时，则受到捏炼作用。l由由于于转转子子表表面面制制有有螺螺旋旋突突棱棱，它它与与密密炼炼室室形形成成的的间间 隙隙 是是 变变 化化 的的（ 如如 XM-50密密 炼炼 机机 间间 隙隙 为为 4-80mm,XM-250密密炼炼机机间间隙隙为为2.5-120mm），最最小小间间隙隙在在转转子子棱棱峰峰与与密密炼炼室室内内壁壁之之间间。当当胶胶料料通通过过此此最最小小间间隙隙时时，受受到到强强烈烈的的挤挤压压、剪剪切切、拉拉伸伸作作用用，这这种种作作用用与与开开炼炼机机两两辊
16、辊距距的的作作用用相相似似，但但比比开开炼炼机机的的效效果果要要大大的的多多。这这是是由由于于转转动动的的转转子子与与固固定定不不动动的的室室壁壁之之间间胶胶料料的的速速度度梯梯度度比比开开炼炼机机大大的的多多，而而且且，转转子子突突棱棱与与密密炼炼室室壁壁所所形形成成的的透透射射角角尖尖锐锐。胶胶料料在在转转子子突突棱棱尖尖端端与与密密炼炼室室内内壁壁之之间间边边捏捏炼炼，边边通通过过，同同时时，还还受受到到转转子子其其余余表表面面的的类似滚压作用。类似滚压作用。 2 2 、两转子之间的混合搅拌、挤压作用、两转子之间的混合搅拌、挤压作用、两转子之间的混合搅拌、挤压作用、两转子之间的混合搅拌、
17、挤压作用（啮合型密炼机啮合型密炼机啮合型密炼机啮合型密炼机尤为明显）尤为明显）尤为明显）尤为明显）l两转子的椭圆形表面各点与转子轴心线的距离不等，两转子的椭圆形表面各点与转子轴心线的距离不等，因而具有不同的圆周速度。因此两转子间的因而具有不同的圆周速度。因此两转子间的间隙间隙和和速比速比不是一个恒定值，而是不是一个恒定值，而是处处不同，时时变化处处不同，时时变化的。的。l速度梯度最大值和最小值相差达几十倍。可使胶料速度梯度最大值和最小值相差达几十倍。可使胶料受到强烈的剪切、挤压、搅拌作用。受到强烈的剪切、挤压、搅拌作用。 又由于两转子转速不同，其相对位置也是时刻变又由于两转子转速不同，其相对位
18、置也是时刻变化的，使胶料在两转子间的容量也经常变化，产化的，使胶料在两转子间的容量也经常变化，产生强烈的混合、搅拌作用。生强烈的混合、搅拌作用。 公式公式3 3 、上下顶栓分流、剪切和交换作用、上下顶栓分流、剪切和交换作用、上下顶栓分流、剪切和交换作用、上下顶栓分流、剪切和交换作用 由由于于上上、下下顶顶栓栓顶顶部部的的分分流流作作用用，及及两两转转子子的的转转速速不不同同，可可使使胶胶料料在在左左右右密密炼炼室室中中进进行行折折卷卷捣捣换换。其其中中一一侧侧转转子子前前面面的的部部分分胶胶料料（高高压压区区）被被挤挤压压到到对对面面密密炼炼室室转转子子后后面面（低低压压区区），并并随随之之带
19、带入入料料斗斗中中。彼彼此此往往复复捣捣换换，如如两两台台相相邻邻开开炼炼机连续倒替混炼时相似。机连续倒替混炼时相似。l为了有效交换，一个转子必须把胶料直接拨到相为了有效交换，一个转子必须把胶料直接拨到相对应的转子棱峰后部间隙中。否则，因压力平衡对应的转子棱峰后部间隙中。否则，因压力平衡性阻止交换。这就要求两转子转到适当位置进行性阻止交换。这就要求两转子转到适当位置进行交换，这取决于速比。交换，这取决于速比。 4 4 4 4、 转子的轴向往复切割捏炼作用转子的轴向往复切割捏炼作用转子的轴向往复切割捏炼作用转子的轴向往复切割捏炼作用 胶料在转子上不仅会胶料在转子上不仅会随转子作圆周运动，随转子作
20、圆周运动，同时转子的螺旋突棱同时转子的螺旋突棱对物料产生对物料产生轴向的推轴向的推移作用移作用，因此胶料还，因此胶料还会沿轴向移动。由右会沿轴向移动。由右面的突棱螺旋的受力面的突棱螺旋的受力分析可以看出，两突分析可以看出，两突棱螺旋升角的不同其棱螺旋升角的不同其作用也不同，这样胶作用也不同，这样胶料在转子的轴向往复料在转子的轴向往复移动就形成了切割捏移动就形成了切割捏炼的作用。炼的作用。l每个转子都有二个方向不同、长短不一的螺旋每个转子都有二个方向不同、长短不一的螺旋棱，当转子旋转时，转子螺旋棱表面对胶料产棱，当转子旋转时，转子螺旋棱表面对胶料产生一个垂直作用力生一个垂直作用力P，这个力可分解
21、为轴向力这个力可分解为轴向力Px和圆周力和圆周力Pa。l圆周力圆周力Pa使胶料使胶料绕转子轴线转动绕转子轴线转动PaPcos l轴向力轴向力Px使胶料使胶料沿转子轴线移动沿转子轴线移动PxPsin l因为胶料与转子表面的摩擦力因为胶料与转子表面的摩擦力T阻止胶阻止胶料轴向移动，故要使胶料产生轴向移动料轴向移动，故要使胶料产生轴向移动条件是：条件是：lPxTxlP sin P tan coslP P tantanP P tanltantan tantanll为胶料与转子金属表面的摩擦角，为胶料与转子金属表面的摩擦角，随胶料温度变化而变。随胶料温度变化而变。l从从试试验验得得知知，胶胶料料与与金金
22、属属表表面面的的摩摩擦擦角角=37-3837-38。这这样样即即可可得得出出胶胶料料在在转转子子上上的运动情况为：的运动情况为：l 在在转转子子长长螺螺旋旋段段。=30,=30,，即即PxPxTxTx。因因此此对对胶胶料料不不会会产产生生轴轴向向移移动动，仅仅产产生生圆圆周周运运动动。起起着着送送料料作作用用及及滚滚压压揉揉搓搓作用。作用。l 在转子短螺旋段。在转子短螺旋段。=45=45， 即即PxPxTxTx。因此胶料使因此胶料使产生轴向移动产生轴向移动，对胶，对胶料往复切割。料往复切割。l由于一对转子的螺旋长段和短段是相对安装由于一对转子的螺旋长段和短段是相对安装的，从而促使胶料从转子一端
23、移动另一端；的，从而促使胶料从转子一端移动另一端；而另一端转子又使胶料作相反方向移动。因而另一端转子又使胶料作相反方向移动。因此，使胶料来回混杂，进行强烈的混炼此，使胶料来回混杂，进行强烈的混炼 。l此外，在转子外形的此外，在转子外形的 设计上有将突棱的工设计上有将突棱的工 作面的圆弧曲率半径作面的圆弧曲率半径 选的小些，这样就会选的小些，这样就会 使棱的圆弧面与密炼使棱的圆弧面与密炼 室内壁形成的工作区室内壁形成的工作区 的容积由大逐渐变小，的容积由大逐渐变小， 胶料通过时，挤压力胶料通过时，挤压力 增加；棱的另一面设计成凹形的，工作区的容积增加；棱的另一面设计成凹形的，工作区的容积由小变大
24、，更易流动，增加了紊流态。即由小变大，更易流动，增加了紊流态。即“S”转子。转子。两棱转子展开图两棱转子展开图 胶料流动示意图胶料流动示意图 胶料的轴向移动情况示意图胶料的轴向移动情况示意图 三、胶料在转子上的流动情况三、胶料在转子上的流动情况lGK四棱转子展开图四棱转子展开图胶料的轴向移动情况示意图胶料的轴向移动情况示意图 GK四棱转子四棱转子22 主要参数主要参数l一、转子的转速与速比一、转子的转速与速比 1、转速、转速 转子的转速是密炼机主要性能指标之一。转子的转速是密炼机主要性能指标之一。转转子子转转速速生产能力生产能力功率消耗功率消耗炼胶质量炼胶质量混炼成本混炼成本（1 1）转子转速
25、对生产能力的影响）转子转速对生产能力的影响）转子转速对生产能力的影响）转子转速对生产能力的影响l炼胶效率的高低，取决于施加在胶料上炼胶效率的高低，取决于施加在胶料上的剪切力的大小，而剪切应力受剪切速的剪切力的大小，而剪切应力受剪切速率的影响。由下式可看出：率的影响。由下式可看出：wu胶料的粘度胶料的粘度wm流变常数流变常数提高提高n生产率生产率提高提高为什么？为什么？A、由上面公式知，对于一个由上面公式知，对于一个机台来讲，机台来讲，D，h都是固定都是固定的，只有改变的，只有改变n。提高提高n，可以提高剪切速率，缩短可以提高剪切速率，缩短 t，从而提高产量；从而提高产量；B 、提高提高转子转速
26、转子转速n , ,被搅拌被搅拌的胶料表面交换频繁，这的胶料表面交换频繁，这就加速了配合剂在胶料中就加速了配合剂在胶料中的混合作用，使的混合作用，使t 缩短，从缩短，从而提高产量；而提高产量；C、提高提高 n，胶料对密炼室胶料对密炼室P 也增大，胶料受到的机械也增大，胶料受到的机械作用增大，作用增大，t 缩短，从而提缩短，从而提高产量。高产量。上图为上图为转子转速与混炼时间关系转子转速与混炼时间关系（2）转子转速对电机功率的影响）转子转速对电机功率的影响从公式和图从公式和图4-14看看，功率与转子转速，功率与转子转速近似成正比。近似成正比。N=4u2B/h N-转子单位上的功率消耗；转子单位上的
27、功率消耗；-胶料的粘度；胶料的粘度； u-转子棱顶的回转线速度转子棱顶的回转线速度； B-转子棱顶宽度；转子棱顶宽度；h-转子棱顶与密炼室内壁间转子棱顶与密炼室内壁间隙隙 。（3 3）转子转速对排胶温度的影响转子转速对排胶温度的影响l混炼时，必须保持胶温在一定限度内，转子转混炼时，必须保持胶温在一定限度内，转子转速过快将使物料温度迅速上升，粘度下降，影速过快将使物料温度迅速上升，粘度下降，影响剪切效果，同时也降低了胶料的分散度。响剪切效果，同时也降低了胶料的分散度。l在在第一段混炼第一段混炼时，一般排胶温度应控制在时，一般排胶温度应控制在1301500C以下，否则除了会引起分散不良外，以下，否
28、则除了会引起分散不良外，还容易使胶料发生化学反应，如出现热裂解、还容易使胶料发生化学反应，如出现热裂解、凝胶等现象。凝胶等现象。l最终混炼最终混炼为防止焦烧，一般排胶温度控制在为防止焦烧，一般排胶温度控制在1001200C以下。据此，为了获得最有效的混炼，以下。据此，为了获得最有效的混炼，也按不同的胶料选择最适宜的转子转速。也按不同的胶料选择最适宜的转子转速。l目前目前多速多速和和调速密炼机调速密炼机的应用均被重视。的应用均被重视。2 2 2 2、转子速比、转子速比、转子速比、转子速比 l密炼机转子的速比通常为密炼机转子的速比通常为1:1.151:1.151 1：1.181.18。近年来，近年
29、来，新新开发研制开发研制的的同步转子密炼机同步转子密炼机，其转，其转子速比为子速比为 1 1：1 1。二、转子棱顶与密炼室内壁间隙二、转子棱顶与密炼室内壁间隙二、转子棱顶与密炼室内壁间隙二、转子棱顶与密炼室内壁间隙 l在流变学分析中已讲到，对胶料起分散作用的主在流变学分析中已讲到，对胶料起分散作用的主要因素是要因素是, ,在转子棱顶与密炼室内壁间隙在转子棱顶与密炼室内壁间隙h形成的形成的高剪切区内，间隙大小，直接影响胶料的及剪切高剪切区内，间隙大小，直接影响胶料的及剪切应力和剪切速率。应力和剪切速率。 生产实践证明生产实践证明：密炼机在使用若干年后，同等条：密炼机在使用若干年后，同等条件下，混
30、炼胶的质量下降。件下，混炼胶的质量下降。l原因是：密炼机使用时间长了，原因是：密炼机使用时间长了，转子棱与密炼室转子棱与密炼室内壁会产生磨损，使转子棱顶与密炼室内壁间隙内壁会产生磨损，使转子棱顶与密炼室内壁间隙h增大增大，致使致使剪切应力和剪切速率剪切应力和剪切速率减小，降低了炼减小，降低了炼胶效果，胶效果，使混炼胶的质量下降使混炼胶的质量下降。 应对措施是：应对措施是：l补焊；补焊；增加容量。增加容量。三、生产能力与填充系数三、生产能力与填充系数三、生产能力与填充系数三、生产能力与填充系数 l计算密炼机生产能力，可用下式：计算密炼机生产能力，可用下式： 式中式中G -生产能力，公斤生产能力，
31、公斤/小时；小时； V1 -密炼机工作容量，升；密炼机工作容量，升； -胶料的比重，公斤胶料的比重，公斤/升；升； t -一次炼胶时间，分。一次炼胶时间，分。 l工作容量工作容量V1由下式计算由下式计算：l V1=V 式中：式中：V-密炼室总容量（密炼室总容量减去转子所占体积）密炼室总容量（密炼室总容量减去转子所占体积）-胶料的填充系数胶料的填充系数 由此可知，填充系数直接影响密炼机的工作容由此可知，填充系数直接影响密炼机的工作容量大小，即影响生产能力的大小。但填充系数量大小，即影响生产能力的大小。但填充系数过大或过小均会影响炼胶质量，也影响生产能过大或过小均会影响炼胶质量，也影响生产能力。力
32、。 四、上顶栓对胶料的单位压力四、上顶栓对胶料的单位压力四、上顶栓对胶料的单位压力四、上顶栓对胶料的单位压力 上顶栓对胶料的单位压力是强化炼胶的主要手上顶栓对胶料的单位压力是强化炼胶的主要手上顶栓对胶料的单位压力是强化炼胶的主要手上顶栓对胶料的单位压力是强化炼胶的主要手段之一。段之一。段之一。段之一。 增加增加上顶栓对胶料的上顶栓对胶料的压力压力，可以，可以提高提高胶料中的胶料中的流流体静压力体静压力, ,虽然不直接影响剪切应力，但是由于虽然不直接影响剪切应力，但是由于减少了密炼室内胶料的空隙，使得胶料与密炼室减少了密炼室内胶料的空隙，使得胶料与密炼室内壁，转子，上、下顶栓等之间内壁，转子，上
33、、下顶栓等之间，以及胶料内部以及胶料内部各种物料之间更加迅速地互相接触和挤压，加速各种物料之间更加迅速地互相接触和挤压，加速各种物料混入胶料中的过程，从而缩短混炼时间，各种物料混入胶料中的过程，从而缩短混炼时间，提高密炼机的功效。提高密炼机的功效。胶料混炼胶料混炼分散分散关键关键剪切应力剪切应力决定因素决定因素提高上顶栓压力的方法：提高上顶栓压力的方法：提高上顶栓压力的方法：提高上顶栓压力的方法：l（1）提高压缩空气的压力；）提高压缩空气的压力；l（2）加长风筒直径；）加长风筒直径；l（3）采用液压代替风压。）采用液压代替风压。增加上顶栓压力增加上顶栓压力，使物料之间更加迅速地互使物料之间更加
34、迅速地互相相接触和挤压接触和挤压，并使物料之间，并使物料之间接触面积增大接触面积增大，从而从而减少了减少了胶料与密炼室内壁及胶料与转子胶料与密炼室内壁及胶料与转子表面的表面的滑动滑动，能间接的，能间接的导致较高的剪切应力导致较高的剪切应力，加速分散过程加速分散过程，从而，从而缩短混炼时间缩短混炼时间，提高了，提高了混炼胶质量。混炼胶质量。五、功率五、功率五、功率五、功率 l（一（一 ）功率消耗的确定）功率消耗的确定 电动机功率主要消耗在：电动机功率主要消耗在： 胶料捏炼过程中的剪切、搅拌混合和机器各胶料捏炼过程中的剪切、搅拌混合和机器各转动部的摩擦，前者是主要的。转动部的摩擦，前者是主要的。胶
35、料的性质胶料的性质配方配方混炼温度混炼温度加料方法和顺序加料方法和顺序上顶栓压力上顶栓压力转子的转速转子的转速转子的结构转子的结构功功率率消消耗耗密炼机容量密炼机容量 假定胶料是在粘度不变、等温下捏炼过程，假定胶料是在粘度不变、等温下捏炼过程，转子单位长度上的功率消耗表示为：转子单位长度上的功率消耗表示为： N=4u2B/h N-转子单位上的功率消耗；转子单位上的功率消耗； -胶料的粘度；胶料的粘度； u-转子棱顶的回转线速度；转子棱顶的回转线速度； B-转子棱顶宽度；转子棱顶宽度； h-转子棱顶与密炼室内壁间隙转子棱顶与密炼室内壁间隙 。 但但是是，橡橡胶胶属属非非牛牛顿顿型型流流体体，对对
36、一一台台特特定定的的密炼机来说，其功率消耗表示为：密炼机来说，其功率消耗表示为：N=Cuk+1 k -胶料特性系数，胶料特性系数，k1： u-转子棱顶回转线速度；转子棱顶回转线速度； C-系数系数 。（二）密炼机功率消耗的因素分析（二）密炼机功率消耗的因素分析（二）密炼机功率消耗的因素分析（二）密炼机功率消耗的因素分析 l1、功率与密炼机工作容量的关系。、功率与密炼机工作容量的关系。 从从图图4-12知知，密密炼炼机机工工作作容容量量越越大大，其其功功率率消耗越多。消耗越多。l2、功率与转子棱顶和密炼室内壁间隙的关系、功率与转子棱顶和密炼室内壁间隙的关系 ，功率消耗功率消耗与转子棱顶和密炼室内壁与转子棱顶和密炼室内壁间隙间隙（h）成成反比反比。l3、功率与转子转速的关系、功率与转子转速的关系 从公式和图从公式和图4-14看，功率与转子转速近似成正比。看，功率与转子转速近似成正比。 l4、功率与上顶栓压力的关系、功率与上顶栓压力的关系 上上顶顶栓栓压压力力的的增增加加，会会导导致致功功率率消消耗耗的的增增加。加。l5、功率与转子结构的关系、功率与转子结构的关系 转转子子由由二二个个螺螺旋旋棱棱增增加加至至四四个个螺螺旋旋棱棱、六六个个螺螺旋旋棱棱时时，加加剧剧了了胶胶料料在在捏捏炼炼中中的的分分流流和和增增加加了了胶胶料料的的剪剪切切次次数数，故故增增加加了了功功率率消耗消耗 。
