03《橡胶加工机械》教案-培训-第三章

第三章压延机及其联动装置•橡胶压延机及其联动装置是轮胎生产过程中的基本设备之一，属于重型高精度成套设备。压延机19世纪中叶开始应用橡胶生产的是两辊和三辊压延机，到了1880年开始使用四辊压延机。随着生产的发展，与压延机相配套使用的联动生产装置不断涌现。特别近几十年来，由于汽车工业的发展，高速公路的出现，对轮胎的质量日益提高，加上尼龙帘布、钢丝帘布及其它新型骨架材料的应用，对压延机提出了许多新的要求，促使压延机及其联动装置向着高精度高效率及高自动化的方向迅速发展。3.1.用途与分类用途橡胶压延机主要用于：纺织物（帘布帆布及细布）的贴胶与擦胶；钢丝帘布的贴胶；胶料的压片及压型；帘布贴隔离胶片和多层胶片的贴合等。分类按压延机的配置与精度分为：普通型、精密型压延机。按用途分为：贴胶压延机、擦胶压延机、压片压延机、压型压延机、试验用压延机；按辊筒数量分为：两辊压延机、三辊压延机、四辊压延机、异径五辊压延机；按辊筒排列形式分为：Ⅰ型压延机、L型压延机、Г型压延机、Z型压延机、斜Z型压延机、S型压延机。压延工艺示意图•橡胶压延机常用的压延工艺如图所示，为了使压延前的热炼胶料能得到进一步的混炼捏合和均化，通常胶料要预先通过1～2个具有一定速比的配对辊筒的炼胶。三辊压延机工艺过程四辊压延机工艺过程四辊压延机工艺过程五辊压延机工艺过程3.2.基本结构•橡胶压延机主要由辊筒、辊筒轴承、辊距调整装置、机架、辊温调节装置、润滑系统、传动系统和控制系统组成。1－辊温调节装置；2－变速齿轮；3－挡胶板；4－横梁；5－调距装置；6－辊筒滑动轴承；7－驱动齿轮；8－减速机；9－制动器；10－电机；11－底座；12－润滑装置；13－离合器；14－辊筒；15－机架。图3－2三辊普通型压延机图3－3四辊精密压延机（S型）1－辊筒；2－辊筒轴承；3－调距装置；4－轴交叉装置；5－拉回装置(预负荷）；6－机架；7－稀油润滑系统；8－干油润滑系统；9－液压系统；10－万向联轴节。11－减速器；12－减速器润滑系统；13－电机；14－电机底座；15－挡胶板；16－扩布器；17－刺气泡装置；18－弧形扩布辊；19－切边装置；20测量装置。（P35）3.3.传动方式压延机的传动系统是为满足压延工艺与操作要求而配置，其特点：满足压延机在一定范围内变速（或无级调速），能在慢速和快速的条件下运行；其次实现速比可调，辊筒的转速可以是有速比，也可以是等速，以满足一台压延机能完成擦胶、贴胶、压胶等不同的工艺要求。压延机的传动方式可分为：1.大驱动齿轮和速比齿轮传动•这种传动方式与开炼机类似，但是为了适应多种工艺要求有的压延机装有两套速比齿轮如图3－4所示。速比可通过离合器进行转换。图3－4大驱动齿轮传动压延机1－电机；2－减速机；3－联轴节；4－小驱动齿轮；5－大驱动齿轮；6、7－中间速比齿轮；8、10－上速比齿轮；9、11－下速比齿轮；12－齿形离合器。2.组合减速机与万向联轴节传动方式•这种传动方式分为单电机传动和多电机传动。如图3－5所示。•单电机传动方式。所有齿轮都在减速机内，辊筒通过联轴节传动，减速机的体积较大。辊筒转速的调整由电机转速的变化进行调整。•多台电机传动方式。每个辊筒各由一台电机通过组合减速机传动，每台电机的转速都可以调节，因此辊筒的转速由电机的转速决定，辊筒的速比也由电机决定，从而辊筒的速比可任意调整。图3－5用万向联轴器传动的压延机1－电机；2－减速机；3－万向联轴器。用万向联轴器的单电机传动用万向联轴器的多电机传动传动方式优点缺点大、小驱动齿轮与速比齿轮传动1.结构简单、制造方便2.成本低3.占地面积小，重量较轻4.电机功率利用较经济1.齿轮传动的质量直接影响压延质量2.变换速比比较麻烦，操作不便3.难于装设辊筒轴交叉及预负荷等辊筒挠度补偿装置4.速比齿轮润滑条件差，寿命低多台电机组合减速机及万向联轴节传动1.传动平稳，压延质量高2.变换速比方便3.便于装设辊筒挠度补偿装置，提高压延精度。4.速比齿轮寿命长5.速比可在规定范围内无级调节适应多种工艺的要求1.结构较复杂2.成本高3.重量增大，占地面积也增大。4.电机功率有的不充分，总功率较大。以上的几种传动方式有各自的特点现比较如下传动方式优点缺点单台电机组合减速机及万向联轴节传动1.传动平稳，压延质量高2.变换速比方便3.便于装设辊筒挠度补偿装置，提高压延精度。4.速比齿轮寿命长5.电机功率利用较好1.结构较复杂2.成本高3.速比固定，种类少，不适应更多工艺要求。4.重量增大，占地面积也增大。以上的几种传动方式有各自的特点现比较如下3.4.主要零部件•1.辊筒•辊筒是直接完成压延制品的零件，它直接影响压延制品的精度、质量和生产率。辊筒的工作表面必须具有很高的耐磨性和良好的光洁度；辊筒本体必须具有足够的强度和刚度，良好的导热性能。•⑴.材料要求：•压延机辊筒材料与开炼机辊筒基本相似，一般采用表面硬度高、芯部有一定强度和韧性的冷硬铸铁，或加入合金铬、钼或镍的合金冷硬铸铁辊筒。对辊筒的特殊的要求•由于压延工艺要求比炼胶工艺要求严格，因此对辊筒的要求还有以下特殊的要求：•①.辊筒表面要经过研磨的精加工；•②.辊筒工作部位的壁厚应均匀，以免造成传热不均匀；•③.辊筒有足够的刚度和尺寸精度，变形要小。⑵.辊筒结构与各部尺寸•压延机辊筒结构形式有两种，即中空辊筒和钻孔辊筒，其结构与开炼机辊筒相似。由于钻孔辊筒的特殊特点及现代橡胶工业的要求，压延机大量地采用了钻孔辊筒。•钻孔辊筒的加热冷却形式分为单钻孔和成组钻孔两种，成组钻孔方式加快了蒸汽和冷却水的流动速度，传热效果好。压延机钻孔辊筒•如图3－6所示。钻孔辊筒在其工作部分端面冷硬层以下沿圆周钻有多个直孔与斜孔，并与中心孔相通，两端钻孔用密封盖板挡住以形成循环通道。一般采用3～5个钻孔组成一个循环组，成组的循环的钻孔辊筒具有可以减少辊筒两端的斜孔数量，提高冷却或加热介质流速。图3－6钻孔辊筒1－辊筒；2－密封盖板；3－斜孔；4－直孔。钻孔辊筒与中空辊筒比较•钻孔辊筒相比中空辊筒其传热方面有如下优点：•（1）传热面积约为中空辊筒的两倍。•（2）辊筒传热快，表面温度均匀，且易于调节温度。与同规格中空辊筒比，其工作面与传热面间的距离（厚度）大大减少，热阻力小，因此传热效率高，且易于调节温度，保证制品质量。•钻孔辊筒中央部位与两端的厚度一致（中空辊筒两端的厚度略因而辊筒的大），工作部分表面温度两端温差不超过±1℃均匀一致，有利于提高半成品质量。2.辊筒轴承压延机辊筒轴承的工作情况对压延制品精度与压延机正常运转有密切关系，轴承应能满足承载能力大功率消耗小传热性能好工作精度高和维修方便等要求。目前压延机所用的轴承有滑动轴承和滚动轴承两类⑴.滑动轴承压延机滑动轴承的结构与开炼机的大体相同，但它具有如下特点：①.一般采用压力循环稀油润滑与冷却；②.轴承通常为整体结构，偶有采用扇形轴瓦结构（只在轴承负荷区设置）；③.精度要求较高，轴承间隙需要最小，以减少半成品的误差。滑动轴承的构造•滑动轴承的构造如图3－7所示。它由轴承体和轴瓦组成，为了适应稀油润滑，还应设置挡油环密封圈和轴承体上的集油槽。滑动轴承轴瓦的要求是：•具有较高的耐磨性和强度；油孔和油沟的位置要合理；实现合理的润滑；轴瓦与轴承体之间不产生相对的转动或移动；散热性能好。⑵.滚动轴承在新型压延机中采用预负荷、反弯曲等装置使辊筒轴承的附加载荷大大增加，以及考虑节能、维修方面的因素，很多压延机采用滚动轴承取代滑动轴承。滚动轴承的优点•采用滚动轴承具有如下优点：•①滚动摩擦代替滑动摩擦可节能10％～20％；②.承载能力大，使用寿命长，维护方便；③没有轴颈的磨损和拉伤问题，不必镶钢套；④辊筒与轴承的同心度好，间隙小，运转精度高。•缺点是：成本高。•压延机滚动轴承大都为径向承载能力大并可承受部分轴向负荷的圆锥滚柱轴承或双列圆柱滚子轴承。其安装的结构如图3－8所示。图3－8辊筒滚动轴承的安装1－油槽；2、3、6、7－挡圈；4－轴承体；5－滚动轴承；8－聚四氟乙烯密封圈。采用滚动轴承需注意下列事项：①.在轴颈装配滚动轴承时，轴承内环须用油或电感加热，再套装在轴颈上；②.根据工作温度及然膨胀大小，选择滚动轴承内外环与滚柱之间的游隙大小；③.要有良好的润滑条件，润滑油必须经过过滤，清洁；④.应使辊筒两端轴颈工作温度基本相同，特别应注意加热端温度不要过高，以免影响轴承的游隙。3.辊筒调距装置•辊筒调距装置（简称调距装置）用于调节辊筒之间的距离。根据用途不同，调距范围一般在0.1～20mm之间。对调距装置的要求：操作灵活方便，准确可靠，能进行粗调和细调，结构紧凑和维护方便。•⑴.结构形式;•调距装置根据驱动方式可分为：手动机械式、电动机械式和液压式。液压调距装置是近年来发展的新装置，它的特点是：调节速度快、操作安全、效率高，但结构较复杂，制造困难，目前尚未广泛使用。电动调距装置是当前广泛使用的装置。Ⅰ.手动机械式调距装置这种型式的调距装置结构如图3－9所示。它们由手轮和电机减速机组成精调和粗调的功能，一般电动用于粗调，而手轮用于精调。•当双向电机转动时，通过齿轮，伞齿轮，主轴和两对涡轮蜗杆副的传动，转动调距螺杆，调距螺杆与固定在机架上的螺母配合使螺杆作轴向移动。螺杆与轴承体用压盖连接一起，螺杆的轴向运动也带动轴承体在机架上的运动，而轴承体的运动即可改变两辊筒之间的辊距。•手轮调距时，将离合器脱离电机传动的齿轮，这样手轮直接转动伞齿轮而进行精细的调距。图3－9手动机械式调距装置1－电机；2－齿轮；3－手轮；4、5、12－离合器；－伞齿轮；7－主轴；68－涡轮蜗杆传动副；9－轴承；10－调距螺杆；11－轴承座。Ⅱ.电动机械式调距装置•辊筒调距是压延机作业中一项很频繁的操作，现代压延机辊筒的调距大多采用单独电机传动，调距时有快调和慢调的要求。因此，调距电机应满足下列要求：•.电机转速可调；②.电机同步性好，即两端同时调距时相互间转速误差要小；③.电机外形小、重量轻，便于安装；④.能适应自控调距和反馈调节。图3－10电动机械式调距装置1－电机；2－变速器；3－行星齿轮减速机；4－涡轮；5－键；6－调距螺杆；7－螺母；8－压盖；9－止推块；10－止推轴承；11－夹板；12－轴承体；13－蜗杆。•如图3－10所示，调距装置由电机1，变速器2，行星齿轮减速机3，涡轮蜗杆4、13，调距螺杆6和螺母7等组成。辊筒左右两端可以成对调节，也可以单独调节，由于采用了绕线式电机故可以保证左右同步作业。另外通过变速器内的两个电磁离合器（采用联锁控制）进行快、慢两种速度的选择，为了防止调距过大使辊筒送到机械损伤，在机架外侧装有限位开关，在辊筒辊距达到20mm时，触及限位开关，电机自动停止转动。4.压延机压延精度的控制方法及装置⑴、压延机工作过程辊筒的受力分析与挠度•从压延机压延出来的胶片（或胶布）总会产生厚薄不均的现象，即中间厚两边薄呈腰鼓形的断面。产生这种误差的原因主要是由于辊筒受到横压力的作用后，产生的弹性弯曲，即在材料力学中称为挠度而引起的。⑷、压延制品精度的影响因素①、辊筒在压延负荷作用下弹性变形的影响。压延机的辊同在工作时承受着很大的横压力，在横压力作用下辊筒将产生弹性变形。辊筒变形所产生的挠度致使辊筒间隙沿辊筒长度方向发生变化，从而使所压延的制品呈现厚度不一的断面形状。②、沿辊筒工作长度温度差的影响.压延机的操作温度相对较高，若辊筒在工作时沿辊筒工作表面温度的分别不均匀时，则辊筒各部位的温度变形也将不同。通常情况下，压延辊筒的中部温度要高于其两端的温度，因而辊筒中部的温度变形大于两端的温度变形，致使制品出现中间薄两端厚的形状。③、辊筒辊颈与轴承孔之间间隙的影响当辊筒采用滑动轴承时，为保证正常运行，辊筒辊颈与轴瓦之间留有一定间隙。在工作时由于辊筒的负荷变化，辊筒辊颈转子轴瓦内的间隙也会发生变化，从而影响到辊距的准确与稳定，使制品在纵向厚度产生不均匀。④、辊筒制造精度与传动的影响压延机辊筒在加工时其外轮廓形状的不规整、回转中心的偏摆等都会使辊筒间距随着辊筒回转半径