压延机

第三章压延机（calendar)本章主要内容第一节压延机概述第二节压延机的主要特征参数第三节传动系统第一节概述所谓压延机，就是对混炼好的橡胶或塑料进行压实、延展的机器。压延机是橡胶塑料制品加工过程的基本设备，在橡胶塑料机械中压延机属于重型高精度机械。我们从以下几个方面进行介绍压延机的发展历史压延机的特点压延机的用途与分类压延机的结构与组成压延机的工作原理压延机的技术特征1.1发展历史国际：1843年---发明了三辊压延机；1880年---发明了四辊压延机。国内：1958年---制造出了φ610×1730压延机；目前---已系列化。大连橡塑机厂、上海橡机厂等已基本能生产各种不同规格与用途的压延机。超大规格、超高精度的压延机在国内还是空白。1.2特点规格大---φ1015×3000mm；辊速快---120~180m/min，250m/min，500m/min；半制品的精度高---±0.0025mm；机器的自动化水平高---控制、检测。1.3用途与分类1.用途橡胶压延机：压片---胶料挂胶、擦胶---帘布贴合、贴胶---胶片压型---胶胚橡胶压延机是轮胎、输送带生产中必不可少的设备压片胶片贴合倒L型四辊压延机贴合胶片塑料压延机：PVC薄膜人造革装饰纸地板树脂片材无纺布随着压延成型设备、成型理论、加工技术的进步，树脂改性和配方技术的提高，塑料压延成型范围越来越大。用途与分类2.分类压延机按用途、辊筒数目和辊筒排列形式分类。按用途可分为：压片压延机擦胶压延机压片擦胶压延机贴合压延机压型压延机压光压延机实验用压延机按辊筒数目可分为：两辊压延机三辊压延机四辊压延机五辊压延机按辊筒的排列形式可分为：“I”型压延机“Δ”型压延机“L”型压延机“Г”型压延机“Z”型压延机“S”型压延机以下是几种压延机的实物图片：XY-3I230X630•XY-4Г610X1730•S型四辊压延机1.4结构与组成1.设备组成机架、辊筒、辊筒轴承、辊距调整装置、挡料装置、轴线交叉装置、润滑装置、主机安全装置、传动系统及控制系统供料系统辅机前联动装置松卷、接头、烘干、扩幅及张力调节后联动装置剥离、压花、冷却定型、牵引与卷取加热冷却装置控制系统设备组成机架辊筒滚筒轴承辊距调整装置挡料装置加热冷却系统传动系统控制系统冷却卷取装置(水平)冷却卷取装置(垂直)干燥装置(垂直)1.5工作原理1.工作原理相对回转---相邻辊筒、有速比或等速；摩擦力---将胶料拉入辊隙中；挤压与剪切---辊隙截面的逐渐减少，完成延展成型（压片）；或把胶料挤压在钢丝帘布上（双面贴胶）；胶胚表面压花（压型）；多层胶片的贴合等。2.压延操作的必要条件1)概念：接触角：胶料在辊筒上接触点a与辊筒圆心的连线和两辊筒圆心连线的夹角，用α表示。摩擦角：物料与辊筒表面的摩擦系数为f，假设f=tanρ，则角度ρ就叫摩擦角。工作原理2)受力分析径向作用力P，分力为Px、Py；切向作用力T，分力为Tx、Ty。Py、Ty，方向相同，对胶料起挤压作用。Px、Tx方向相反，Tx拉胶料进人辊隙，Px则反之。工作原理3）压延机操作必要条件对上述作用力分析，即有：Tx＝TcosαPx＝Psinα而T=Pf=Ptanρ将胶料拉入辊隙的必要条件钳取力：Tx-Px＞0tanρ＞tanα即：ρ＞α工作原理结论：进行压延操作的必要条件：摩擦角ρ＞接触角α；压延时，辊温比较高，胶料已达粘流态，胶料与辊筒表面的摩擦角较大；压延是连续加料的，辊隙间的堆积胶较少，故接触角很小，一般a=3～10º；ρ远远大于a，故压延操作时，胶料进入辊隙是比较容易的。1.6规格表示例如：φ610×1730mmГ型四辊压延机Г型φ610×1730四辊橡胶（塑料）压延机X(S)Y－610－1730X(S)Y－610×1730X(S)Y－4Г610×1730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、辊筒长度和直径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)。主要影响压延制品的厚度尺寸精度。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。下图所示为直径φ610mm的辊筒直径与横压力和功率的关系以及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主要根据制品的生产工艺要求确定，即：原料的种类制品的厚度范围和宽度范围压延速度（即产量）等加工软质料，取长径比为2.5～2.7加工的硬质料，取长径比为2.0～2.2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1、辊筒速度辊筒速度系指辊筒表面的线速度。是表征压延机生产能力和先进程度的一个参数。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。应能满足不同压延工艺操作的要求，即辊速应是可调的。现在，压延速度已达120~180m/min，个别的已达到250m/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。压延机的调速范围一般要求10倍左右。最高速度主要根据最大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、物料性质的关系一般喂料辊都具有速比。多采用1:1.1～1:1.4。软胶料取小值。对于擦胶作业，多采用1:1.4～1:1.5。为使胶料渗入到纺织物中去，擦胶辊要求有速比。对于压片、贴合、贴胶等作业，速比为1:1。因主要是要求取得挤压力，故一般采用等速压延。压延机的主要特征参数4、在选择辊速时要考虑的因素辊速直接影响压延机的功率消耗和生产能力。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，如下图所示。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1）加工胶料的种类和性能；2）压延制品的厚度；3）辊筒直径和压延宽度；4）加胶的包角大小（即进料口处存料量）；5）辊筒的速度（熔料量、摩擦发热）；6）辊筒的温度；7）加胶的方法（连续或间歇）。压延机的主要特征参数3、横压力的确定目前在压延机设计过程中，一般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压延机的主要特征参数2.4压延制品的精度、最小厚度及其公差压延机的发展趋势:压延制品越来越薄，精度要求越来越高，产量越来越大。提高压延制品的精度，对使用和经济性具有十分重大的意义。1）辊筒在负荷作用下的弹性变形的影响压延机的主要特征参数2）辊筒工作表面的温度差的影响3）剥离牵引张力的影响在牵引张力作用下，引起制品边缘部分收缩，使制品横向厚度不均。4）辊筒轴瓦和轴颈间的间隙的影响这个间隙的存在，使制品的纵向厚度发生波动。压延机的主要特征参数5）供料量的变化6）传动系统的振动7）辊筒加工制造精度8）控制系统的水平高速下生产出质量符合工艺要求的制品，达到最高的经济性和最佳的使用价值。因此，压延制品的最小厚度和公差是表征压延机精度和质量的重要参数之一，是一个综合性的指标。压延机的主要特征参数2.5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2.6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——压延半成品超前系数，可采用上式计算，一般可取ρ=1.1。压延机的主要特征参数2）按压延半成品长度计算Q=60vρ米／时式中符号与上式同。机器的实际生产能力，要考虑机器时间利用系数a，一般在固定一种胶料生产时a=0.92；经常变换胶种生产时a=0.7～0.8。按实际生产能力计算时上两式要乘以a。附属装置挡胶板与刮胶边装置切胶边装置划气泡装置扩布与扩边装置递布与接布头装置测厚装置自动测厚（同位素射线或射线技术对工艺过程中压延制品的厚度进行自动测量合控制）供胶系统压延联动装置