第二节 参数

第二节压延机的主要特征参数第二节压延机的主要特征参数表征压延机的参数很多，其中主要有：•辊筒数目及其排列型式、•辊筒的直径和长度、•辊筒的调速范围、•速比和生产能力、•压延制品的最小厚度和厚度公差、•辊筒的横压力、•驱动功率等。压延机的主要特征参数2.1辊筒长度和长径比这是表征压延机规格大小的特征参数。1、辊筒长度•辊筒长度是指辊筒工作部分的长度，表征了可压延制品的最大幅度。•辊筒直径是指辊筒工作部分的直径。表征了压延机规格的大小。LL+XD压延机的主要特征参数2、辊筒长径比•辊筒工作部分长度和直径的比值叫长径比(L/D)。辊筒的长径比（或辊筒直径）主要影响压延制品的厚度尺寸精度（异径辊除外）。3、辊筒直径与横压力和功率、长径比与刚度的关系•辊筒直径越大，横压力越大，所需驱动功率也越大，几乎成直线关系。•辊筒的长径比主要影响辊筒的刚度，长径比越大，刚性越差。图所示为直径φ610mm的辊筒在不同长径比下的刚性比。压延机的主要特征参数辊筒直径与横压力和功率的关系长径比与刚度的关系压延机的主要特征参数4、辊筒长度、直径和长径比的确定•辊筒长度、直径和长径比主要根据制品的生产工艺要求确定，即根据被加工原料的种类、压延制品的厚度范围和宽度范围、辊筒的压延速度（即产量要求）等要求确定。•为确保压延制品的厚度尺寸精度，根据实践经验，辊筒长径比应限制在下列范围内（异径辊除外）：•加工软质料（如橡胶），一般长径比为2.5～2.7。最大不超过3；•加工的硬质料，取长径比为2.0～2.2左右。•辊筒长度、直径的标准系列：φ360×1120；φ450×1200；φ550×1600；φ610×1730；φ710×1800；压延机的主要特征参数2.2辊筒速度与速比压延机辊筒线速度系指辊筒的圆周速度，以“m/min”表示。辊筒的线速度是表征压延机生产能力的一个参数，也是表征压延机先进程度的参数之一。1、辊筒速度•辊筒速度主要根据压延机的工艺用途和生产的自动化水平来决定。辊筒速度应能满足不同压延工艺操作的要求，即辊速应是可调的。•近年来，国际上压延速度普遍达50～90m/min，个别的已达到115m/min。对钢丝压延平均速度可达50m/min，在采用冷压延（把压延好的两层胶片直接压贴在无纬钢丝帘布上）时，压延平均速度达30m/min。压延机的主要特征参数2、调速范围•辊筒可以无级变速的范围叫调速范围。由于加工材料品种多、性能差异大，为了既满足生产能力又满足慢速启动及操作的要求，一般要求压延机的调速范围10倍左右。•最高速度主要根据生产能力的要求确定；•最低速度主要根据设备启动、操作安全和方便确定。3、速比•由于压延时贴胶、擦胶或压片的工艺要求不同，对辊筒的速比要求亦不同，在同一台压延机上不同位置的使用要求的不同，其速比也不同。压延机的主要特征参数辊筒速比与压延工艺、物料性质有关。•1）为排除胶料中的气泡，一般喂料辊都具有速比，常为1:1.1～1:1.5，我国多采用1:1.1～1:1.4。软胶料取小值。•2）对于擦胶作业，为使胶料渗入到纺织物中去，擦胶辊要求有速比。速比越大剪切力越大，擦胶效果越好，但速比过大会损坏纺织物的强度，容易使胶料焦烧。而速比过小则胶料的渗透作用差。一般采用1:1.2～1:1.5，我国多采用1:1.4～1:1.5。•3）对于压片、贴合、贴胶等作业，因主要是要求取得挤压力，故一般采用等速压延，速比为1:1。压延机的主要特征参数4、在选择辊速时要考虑的因素辊筒速度直接影响压延机的功率消耗和生产能力。辊速越大，则功率与产量越高，对压延机的机械化自动化水平要求也越高。因此，在选择辊速时要考虑：•1）压延的工艺要求；•2）压延机的制造水平；•3）压延机组的自动化水平。•4）辊筒速度应能广泛的平稳地调整；•5）压延时辊速尽可能用高值，这有利于发挥设备能力。可见辊速的高低标志着压延机组的先进水平。压延机的主要特征参数•近年来，由于采用电动机单独地传动每个辊筒，它可使辊筒间的速比在一定范围内（从1：1到高达1：1.3）任意调节，从而可在一台压延机上完成多种作业，这就使机台的适应性更加宽广，并有利于提高辊速，并进一步提高产量。压延机的主要特征参数2.3横压力1、横压力的特征•横压力的概念胶料通过辊筒间隙时，对辊筒产生径向作用力和切向作用力，径向作用力垂直于辊面，力图将辊筒分开，这个力就叫横压力，也叫分离力。•辊筒横压力的特征胶料通过压延机辊筒辊隙时，胶料的厚度逐渐由大变小，而压力逐渐上升，如图所示。压延机的主要特征参数•1）在a，b区域，胶料通过速度在辊隙中央部位较慢，两边部位最快。但随着胶料前进，这一速度差异逐渐减少。•2）当达到b点时，各部位的速度相同，压力达到最大值。•3）当到达辊距处，即c点处，胶料速度在辊隙中央部位大于辊隙两边部位，压力也就逐渐地下降，胶片厚度增加。•4）直至d点胶片厚度不再增加，胶料对辊筒的压力降为零。•可见，辊隙中胶料的横压力是不均匀的，最大值出现在辊距稍前处。压延机的主要特征参数•在a，b区域，中间慢，两边最快。•达到b点时，速度相同，压力达到最大值。•c点处，速度开始中间变快，压力也就逐渐地下降。•直至d点胶片厚度不再增加，压力降为零。速度变化图压力曲线辊隙变化图压延机的主要特征参数2、影响横压力的因素在压延过程中，影响横压力的因素是多方面的：•1）加工胶料的种类和性能；胶种不同则横压力不同，同种胶料的硬度不同，粘度不同，则横压力不同。硬度、粘度越大，横压力越大。•2）压延制品的厚度；制品厚度越薄，辊隙越小，横压力越大。当辊隙极端缩小时，辊筒间将产生极大的分离力。这是因为辊隙越小，制品厚度越薄，辊筒间形成刚性挤压，分离力急剧上升。从维护辊筒的观点，这对一般压延成型机是绝对不允许的。压延机的主要特征参数3）辊筒直径和压延宽度；辊筒直径和压延宽度越大，产生的横压力也越大。4）加胶的包角大小（即进料口处存料量）；加胶包角越大，辊筒工作面越大，横压力就越大。5）辊筒的速度；•辊筒转速增加时，单位时间内压延熔料的数量增加，致使横压力增加；•辊筒转速增加，熔料摩擦发热增加，温度上升引起熔料粘度降低，使横压力降低；•辊筒转速增加，使压力提高从而使横压力提高等。•所以，辊筒转速和分离力的关系是几个方面的综合结果。经实测，随辊筒转速的增加，横压力的增加比较缓慢。压延机的主要特征参数6）辊筒的温度•辊筒的加工温度越高，材料的粘度越低、流动性越好，产生的横压力也越小。反之则越大。7）加胶的方法（连续或间歇）；•当采用片状或条状料左右摆动式加料时，加料是比较连续均匀的，因此对辊筒的冲击作用较小，横压力的波动较小；•当采用块状加料时，加料是间歇而不均匀的，对辊筒的冲击作用大，横压力的波动也大。压延机的主要特征参数3、横压力的计算•从理论上准确地计算压延过程中橡胶的横压力是比较困难的。这里为了进一步了解横压力的特性及其确定的方法，而简要地介绍下面几种近似的计算方法。•1）基于材料的弹性变形的横压力计算基于压延胶料的弹性变形如图所示。压延机的主要特征参数•有关参数：供胶厚度h1压延制品厚度h2中性面供胶厚度h辊距e接触角α压延前加料宽度b1压延后胶片宽度b2胶料的弹性模数E泊松比ν压延机的主要特征参数•经过计算和化简得出横压力的计算公式为：压延机的主要特征参数2）基于材料的蠕变的横压力计算•阿德吉费里（Ardichvili）等人，从塑料压延出发基于材料的蠕变，研究了压延机横压力的计算方法。•假设：a.辊筒直径相同；b.辊筒线速度相同；c.操作是等温的，物料为牛顿型流体；d.物料粘度为常数，在辊隙范围内物料与辊面无滑动。压延机的主要特征参数•计算公式式中Pp—横压力；μ—胶料粘度；v—辊筒线速度；R—辊筒半径；L—辊筒工作部分长度；e—辊距；h1—供胶厚度；h2—最终厚度•实际生产中，通常采用电阻应变仪测压法测定。应变求应力。压延机的主要特征参数4、横压力的确定影响横压力的因素太多，从理论上计算横压力只能作确定横压力的参考。目前在压延机设计过程中，一般还是采用类比经验数据和实际测量等来确定横压力值。一般单位横压力值为40～70MPa。国产压延机设计时推荐采用的单位横压力如下：φ700X1800毫米压延机P—70MPaφ610X1730毫米压延机P—60MPaφ450X1200毫米压延机P—50MPaφ360X1120毫米压延机P—45MPa•前苏联φ720X2100压延机单位横压力是70MPa。日本推荐的橡胶压延机最大单位横压力是60MPa。压延机的主要特征参数2.4功率消耗1、传动功率：•压延机传动功率系指驱动压延机辊筒所需之功率。其特点如下：•传动功率大。由于压延机属重型机械，加上辊筒的转速较高，所以，传动功率是很大的。•功率消耗比较稳定。又由于压延机上被加工的胶料已经预热软化，横压力较小，胶料又是一次通过辊距，压延前后胶料的变形又不大，故操作是比较稳定的。因此，压延机电能消耗比较稳定，不像开炼机那样出现高峰负荷。压延机的主要特征参数2、功率计算：功率消耗是压延机设计的重要参数，很难用理论公式准确地求得。现介绍几种经验公式近似地计算：1）单台电动机传动时的功率计算A、按辊筒线速度计算N＝a·L·vB．按辊筒数目计算N＝K·L·n式中a，K——计算系数L——辊筒工作部分长度v——压延线速度n——辊筒个数。压延机的主要特征参数•以上两式的共同缺点是没有考虑被加工胶料的性质和加工方法，以及辊筒的直径对功率的影响，而它们对功率消耗的影响又是十分大的。可见上述二个公式都是片面的。•C.类比计算借助已知若干机台特性和功率消耗，计算出计算系数a和K，再用上式计算设计（未知）压延机的功率。压延机的主要特征参数2）多台电动机传动时的功率计算•一台压延机由于各个辊筒所在位置不同，工艺用途不同，转动线速度不同，在压延过程中各辊消耗的功率不同。在一般条件下，进料辊要比贴合辊所消耗的功率大。A、压延时两辊筒消耗功率与辊筒的线速度成正比•若两辊筒线速度分别为V1、V2，功率分别为N1、N2，则：N1/N2=V1/V2压延机的主要特征参数•B、贴胶时所消耗的功率仅为总功率的6％N贴=0.06N总η式中N贴——贴胶辊功率，N总——有效总功率，η——传动总效率。•根据以上两点，就可以计算出各个辊筒所占的功率。压延机的主要特征参数•2.5生产能力•1、表示方法•压延机的生产能力按单位时间压延半成品重量（公斤／时）、长度（米／时）或面积（米2/时）计算。•不论用那一种表示方法．都必须首先确定压延半成品的速度。取得速度的方法有二种。一种是按辊筒的线速度计算，同时考虑半成品的超前。另一种是按压延半成品实际速度取平均值。压延机的主要特征参数•2、超前胶料的压延过程如图所示。•1）滞后区在abcd这个区域内，胶料的运动速度低于辊筒的线速度，称为胶料对辊筒的滞后，abcd区域称为滞后区。•2）超前区压延超前现象示意图在cdef区域时，胶料运动速度大于辊筒的线速度，称为胶料对辊筒的超前，cdef区域称为超前区。压延机的主要特征参数•3）超前角超前区和滞后区的交界面称之为临界面即cd面，即胶料运动速度等于辊筒的线速度的面，其厚度为h，co’或do与辊筒中心线的夹角φ称为超前角。•4）计算假定：压延材料从辊距中引出后其厚度等于辊距的大小。经过推导，可以得出如下结果：•a、超前角φ：压延机的主要特征参数•b、超前系数ρ=V/Vb•c、相对超前•其中：μ---摩擦系数V---胶料运动速度Vb—辊筒运动速度压延机的主要特征参数•5)研究超前问题的目的：•a、由于生产能力是按半成品的线速度计算的，因此必须了解物料的实际速度。•b、压延半成品的厚度影响产品质量，因此必须了解辊距与压延半成品厚度的关系。•c、同时还为了正确地选择压延机联动装置的速度。•可见超前问题在压延生产中是十分重要的。压延机的主要特征参数•3、生产能力•1）按压延半成品重量计算Q=60vhbγρ公斤／小时•式中v——辊筒线速度，米／分h——压延半成品厚度，米b——压延半成品宽度，米γ——压延半成品重度，公斤／米ρ——