一种橡胶全自动无级均匀强制收缩装置及控制方法与流程

1.本发明涉及橡胶机械设备领域，更具体涉及一种橡胶全自动无级均匀强制收缩装置及控制方法。


背景技术：

2.在橡胶轮胎行业生产中，胶料从复合机挤出后，要经过一个收缩机构装置进行强制收缩。现有强制收缩装置采用多个驱动电机分别驱动多段输送辊道（如图1所示），电气控制系统需根据不同的配方对每一台驱动电机赋予相应的工作频率，控制程序和数据库较为复杂。整个强制收缩装置中各段输送辊筒的线速度呈阶梯式变化（如图2中a所示），无法实现不同配方的橡胶需按照不同的收缩率在每一根输送辊筒上面进行均匀强制收缩的工艺需求。即使采用机械收缩形式，即各输送辊筒的直径沿橡胶输送方向按特定的比率依次缩小，各段输送辊筒的线速度仍按倾斜的阶梯式变化（如图2中b所示），而无法呈整体平滑的线性变化。且各输送辊筒的备件互不通用，增加了维护保养的难度和成本。各输送辊筒上橡胶强制收缩的不均匀导致橡胶的横截面形状产生较大幅度的波动，不利于橡胶制品的品质提高。且由于驱动电机数量较多，整体能耗较大。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供了一种橡胶全自动无级均匀强制收缩装置及控制方法，解决整个强制收缩装置中各输送辊筒线速度的变化不均匀，导致橡胶的横截面形状产生较大幅度波动的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种橡胶全自动无级均匀强制收缩装置，包括机架，所述机架上设置有若干并列的输送辊筒，每个所述输送辊筒连接有差速器，所述差速器的齿轮传动机构采用全封闭式壳体，所述差速器之间采用串联式相互交错传动，串联式相互交错传动合理配置速比使之满足工艺要求，两端所述差速器各连接有一个驱动电机，所述驱动电机和所述差速器之间设置有张紧链轮。
5.进一步，所述差速器两侧各设置有内侧链轮和外侧链轮进行速比匹配，两个所述驱动电机分别与内侧链轮和外侧链轮连接。
6.进一步，最后端所述输送辊筒连接有链轮一，后端驱动电机通过链条传动，驱动链轮一，进一步驱动差速器的内侧链轮。
7.进一步，所述机架上最前端输送辊筒的前端设置有传动辊，所述传动辊连接有与外侧链轮连接的链轮二，所述驱动电机通过链条传动，驱动链轮二，进一步驱动差速器的外侧链轮。
8.进一步，所述输送辊筒与所述差速器之间通过联轴器连接。
9.一种橡胶全自动无级均匀强制收缩装置的控制方法，橡胶输送经过的每一根输送辊筒的线速度按输送方向逐渐均匀下降，具体速比配置计算方式如下：外侧链轮的转速v
外n
=v
外（n-1）
*z
（n-1）
/zn；
内侧链轮的转速v
内（n-1）
=v
内n
*zn/z
（n-1）
；输送辊筒的转速v
辊n
=（v
外n
+ v
内n
）/2。
10.外侧链轮连接的驱动电机通过链条传动，驱动，进一步驱动差速器的外侧链轮，并通过相互交错链传动的方式带动所有的外侧链轮旋转。第n个外侧链轮的转速为前一个外侧链轮的转速乘以外侧链轮的齿数除以此外侧链轮的齿数（式中z代表外侧链轮/内侧链轮的齿数）。
11.驱动电机通过链条传动，驱动链轮一，进一步驱动差速器的内侧链轮，并通过相互交错链传动的方式带动所有的内侧链轮旋转，第n-1个内侧链轮的转速为后一内侧链轮的转速乘以外侧链轮的齿数除以此外侧链轮的齿数。
12.此时，第n个输送辊筒的转速v
辊n
=（v
外n
+ v
内n
）/2，由此配比计算出各个输送辊筒的所需转速，由此调整两个驱动电机的工作参数。
13.综上所述，本发明具有如下有益效果：（1）各输送辊筒之间通过差速器串联式相互交错传动，通过合理配置各差速器的传动速比，调节两个驱动电机的速度差，使各输送辊筒的线速度都可以按设定的整体速比进行均匀递增或递减，能实现橡胶全自动无极均匀强制收缩，使橡胶的横截面尺寸变得更加稳定。速度变化均匀且整体收缩率可以任意设定、结构可靠、维护便捷、使用寿命长。
14.（2）整套能实现橡胶全自动无级均匀强制收缩的装置驱动电机数量从原先的8台减少到2台，控制系统只要根据不同的配方对这2台驱动电机赋予相应的工作频率，控制程序和数据库相对简单。
15.（3）所需驱动电机数量减少，整体功耗降低。
16.（4）差速器采用全封闭结构，润滑简单，维护周期长，内部锥齿轮式行星轮、太阳轮传动机构布局紧凑，外形尺寸小。
附图说明
17.图1为现有技术中收缩装置采用多个驱动电机分别驱动多段输送辊道示意图；图2为不同收缩装置中各输送辊筒的线速度变化对比图；图3为本发明结构示意图；图4为本发明结构俯视图；图5为本发明实施例控制计算示意图；图6为本发明中差速器结构示意图。
18.标注说明：1、差速器；2、驱动电机；3、输送辊筒；4、联轴器；5、内侧链轮；6、外侧链轮；7、驱动电机；8、张紧链轮。
具体实施方式
19.参照图1至图6对本发明一种橡胶全自动无级均匀强制收缩装置及控制方法的具体实施方式作进一步的说明。
20.一种橡胶全自动无级均匀强制收缩装置，包括机架，所述机架上设置有若干并列的输送辊筒3，每个所述输送辊筒3连接有差速器1，所述差速器的齿轮传动机构采用全封闭式壳体，所述差速器1之间采用串联式相互交错传动，串联式相互交错传动合理配置速比使
之满足工艺要求，两端所述差速器1各连接有一个驱动电机7/2，所述驱动电机和所述差速器之间设置有张紧链轮8，通过张紧链轮8可以调节链条的张力。
21.本实施例优选地，所述差速器1两侧各设置有内侧链轮5和外侧链轮6进行速比匹配，两个所述驱动电机2/7分别与内侧链轮5和外侧链轮6连接。
22.本实施例优选地，最后端所述输送辊筒3连接有链轮一33，后端驱动电机2通过链条传动，驱动链轮一33，进一步驱动差速器1的内侧链轮5。
23.本实施例优选地，所述机架上最前端输送辊筒3的前端设置有传动辊，所述传动辊连接有与外侧链轮6连接的链轮二32，所述驱动电机7通过链条传动，驱动链轮二32，进一步驱动差速器1的外侧链轮6。
24.本实施例优选地，所述输送辊筒3与所述差速器1之间通过联轴器4连接。
25.实施例，如图2和图3所示，每一根输送辊筒3配置一台专门的差速器1，差速器1与输送辊筒3之间采用联轴器4连接，各差速器1两侧各有内侧链轮5、外侧链轮6进行速比匹配，各差速器1采用串联式相互交错传动。
26.整套强制收缩装置同时由驱动电机2和驱动电机7进行驱动，驱动电机2和驱动电机7分别位于装置的首部和尾部，分别驱动第一个和最后一个差速器1。
27.合理配置各差速器1的传动速比，调节驱动电机2和驱动电机7的速度差，使各输送辊筒3的线速度都可以按设定的整体速比进行均匀递增或递减（参照图2中c所示）。
28.一种橡胶全自动无级均匀强制收缩装置的控制方法，橡胶输送经过的每一根输送辊筒的线速度按输送方向逐渐均匀下降，具体速比配置计算方式如下：外侧链轮的转速v
外n
=v
外（n-1）
*z
（n-1）
/zn；内侧链轮的转速v
内（n-1）
=v
内n
*zn/z
（n-1）
；输送辊筒的转速v
辊n
=（v
外n
+ v
内n
）/2。
29.外侧链轮连接的驱动电机通过链条传动，驱动链轮二，进一步驱动差速器的外侧链轮，并通过相互交错链传动的方式带动所有的外侧链轮旋转。第n个外侧链轮的转速为前一个外侧链轮的转速乘以外侧链轮的齿数除以此外侧链轮的齿数。
30.驱动电机通过链条传动，驱动链轮一，进一步驱动差速器的内侧链轮，并通过相互交错链传动的方式带动所有的内侧链轮旋转，第n-1个内侧链轮的转速为后一内侧链轮的转速乘以外侧链轮的齿数除以此外侧链轮的齿数。
31.此时，第n个输送辊筒的转速v
辊n
=（v
外n
+ v
内n
）/2，由此配比计算出各个输送辊筒的所需转速，由此调整两个驱动电机的工作参数。
32.如图5所示，工作过程中，橡胶的输送方向沿箭头所指方向，工艺要求橡胶输送经过的每一根输送辊筒的线速度按输送方向逐渐均匀下降。驱动电机31通过链条传动，驱动链轮二32，进一步驱动差速器的外侧链轮1-1，并通过相互交错链传动的方式带动所有的外侧链轮旋转。此时外侧链轮2-1的转速为外侧链轮1-1的转速乘以外侧链轮1-1的齿数除以外侧链轮2-1的齿数，即v
（2-1）
=v
（1-1）
*z
（1-1）
/z
（2-1）
；外侧链轮3-1的转速为外侧链轮2-1的转速乘以外侧链轮2-1的齿数除以外侧链轮3-1的齿数，即v
（3-1）
=v
（2-1）
*z
（2-1）
/z
（3-1）
。以此类推，所有外侧链轮的转速依次为v
（1-1）
、v
（2-1）
、v
（3-1）
……v（30-1）
。
33.驱动电机34通过链条传动，驱动链轮一33，进一步驱动差速器的内侧链轮30-2，此时内侧链轮30-2的转速为v
（30-2）
，并通过相互交错链传动的方式带动所有的内侧链轮旋转。
此时，输送辊筒30-3的转速v
（30-3）
=（v
（30-1）
+ v
（30-2）
）/2，内侧链轮29-2的转速为内侧链轮30-2的转速乘以内侧链轮30-2的齿数除以内侧链轮29-2的齿数，即v
（29-2）
= v
（30-2）
*z
（30-2）
/z
（29-2）
；从而，输送辊筒29-3的转速v
（29-3）
=（v
（29-1）
+ v
（29-2）
）/2。
34.内侧链轮28-2的转速为内侧链轮29-2的转速乘以内侧链轮29-2的齿数除以内侧链轮28-2的齿数，即v
（28-2）
= v
（29-2）
*z
（29-2）
/z
（28-2）
；从而，输送辊筒28-3的转速v
（28-3）
=（v
（28-1）
+ v
（28-2）
）/2。
35.内侧链轮27-2的转速为内侧链轮28-2的转速乘以内侧链轮28-2的齿数除以内侧链轮27-2的齿数，即n
（27-2）
=n
（28-2）
*z
（28-2）
/z
（27-2）
；从而，输送辊筒27-3的转速v
（27-3）
=（v
（27-1）
+n
（27-2）
）/2。
36.以此类推，内侧链轮1-2的转速为内侧链轮2-2的转速乘以内侧链轮2-2的齿数除以内侧链轮1-2的齿数，即v
（1-2）
= v
（2-2）
*z
（2-2）
/z
（1-2）
；从而，输送辊筒1-3的转速v
（1-3）
=（v
（1-1）
+ v
（1-2）
）/2。
37.如图6所示，差速器1内部采用锥齿轮形式太阳轮14、锥齿轮形式太阳轮17和锥齿轮形式行星轮组15传动的形式。
38.差速器内部的锥齿轮形式太阳轮14、锥齿轮形式太阳轮17分别位于锥齿轮形式行星轮组15组的两侧，且相互独立。
39.差速器内部的行星轮组中心轴16插入差速器中心轴13，通过联轴器4的传动，使差速器行星轮组中心轴16同与该差速器相联接的输送辊筒同时以差速器中心轴13为中心进行转动。
40.差速器的锥齿轮形式太阳轮14、锥齿轮形式太阳轮17分别与套筒12和套筒19连接，套筒12和套筒19分别与外侧链轮6、内侧链轮5连接。差速器之间采用调整外侧链轮6、内侧链轮5齿数的方式进行速度匹配。
41.本实施例中整套能实现橡胶全自动无级均匀强制收缩的装置驱动电机数量从原先的8台减少到2台，控制系统只要根据不同的配方对这2台驱动电机赋予相应的工作频率，控制程序和数据库相对简单。
42.按每台驱动电机功率为1.5 kw进行计算，整体功耗为3kw，比现有设备节省50%的功耗。按每天24小时每年300天工作计算，一年可以省电21600千瓦时。
43.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。