壓延機

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更新時間: 2013-12-12

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壓延機概念分類以及構成情況

(1)壓延機由兩個或兩個以上的輥筒,按一定形式排列,在一定溫度下,將橡膠或塑料壓制展延成一定厚度和表面形狀的膠片,並可對纖維簾帆布或鋼絲帘布進行掛膠的機械。
普通壓延機主要由輥筒、機架、輥距調節裝置、輥溫調節裝置、傳動裝置、潤滑系統和控制系統等組成。
精密壓延機除了具有普通壓延機主要零部件和裝置外,增加了保證壓延精度的裝置。
壓型壓延機,用以將膠料壓成一定厚度和一定斷面形狀。
萬能壓延機,能進行擦膠、貼膠和壓片各項工作。
實驗用壓延機,供試驗用。
壓延機按照輥筒數目可分為兩輥、三輥、四輥和五輥壓延機等;按照輥筒的排列方式又可分為「L」型、「T」型、「F」型、「Z」型和「S」型等。

(2)壓延機的主要特徵參數
表徵壓延機的參數很多,其中主要有輥筒數目及其排列型式、輥筒的直徑和長度、輥筒的調速範圍、速比和生產能力、壓延製品的最小厚度和厚度公差、輥筒的橫壓力和驅動功率等。
一、 輥筒長度和長徑比
輥筒的長度和直徑是指輥筒工作部分的長度和直徑。這是表徵壓延機規格大小的特徵參數。
1、輥筒長度
輥筒長度表徵了可壓延製品的最大幅度。由於兩端需留出擋料板安放的位置,因此,輥筒的有效長度為輥筒長度減去非工作表面長度(約為15 %輥筒長度)。
2、輥筒長徑比
輥筒工作部分長度和直徑的比值叫長徑比。輥筒的長徑比(或輥筒直徑)主要影響壓延製品的厚度尺寸精度(異徑輥除外)。它除了與壓延材料的性能、輥筒的材質與工作部分長度有關外,主要取決於壓延製品的質量要求。
3、輥筒直徑與橫壓力和功率、長徑比與剛度的關係
輥筒直徑與橫壓力和功率的關係如圖所示。輥筒直徑越大,橫壓力越大,所需驅動功率也越大,幾乎成直線關係。
輥筒的長徑比主要影響輥筒的剛度,圖所示為直徑φ610mm的輥筒在不同長徑比下的剛性比。由圖可見,長徑比越大,剛性越差。

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輥筒直徑與橫壓力和功率的關係 及長徑比與剛度的關係輥筒直徑與橫壓力和功率的關係 及長徑比與剛度的關係






4、輥筒長度、直徑和長徑比的確定
輥筒長度、直徑和長徑比主要根據製品的生產工藝要求確定,即根據被加工原料的種類、壓延製品的厚度範圍和寬度範圍、輥筒的壓延速度(即產量要求)等要求確定。
為了確保壓延製品的厚度尺寸精度,根據生產實踐經驗,輥筒長徑比應限制在下列範圍內(異徑輥除外):
加工軟質料(如橡膠),一般長徑比為2.5~2.7。最大不超過3;
加工的硬質料,取長徑比為2.0~2.2左右。
輥筒長度、直徑的標準系列:φ360 × 1120;φ450 × 1200; φ550 × 1600;φ610 × 1730;φ710 × 1800;
二、輥筒速度與速比
壓延機輥筒線速度系指輥筒的圓周速度,以「m/min」表示。輥筒的線速度是表徵壓延機生產能力的一個參數,也是表徵壓延機先進程度的參數之一。
1、輥筒速度
輥筒速度主要根據壓延機的工藝用途和生產的自動化水平來決定。輥筒速度應能滿足壓延工藝操作的要求,即輥速應是可調的。
近年來,國際上壓延速度普遍達50~90 m/min,個別的已達到115 m/min。對鋼絲壓延平均速度可達50 m/min,在採用冷壓延(把壓延好的兩層膠片直接壓貼在無緯鋼絲帘布上)時,壓延平均速度達30 m/min。
2、調速範圍
輥筒可以無級變速的範圍叫調速範圍。由於加工材料品種多、性能差異大,為了既滿足生產能力又滿足慢速啟動及操作的要求,一般要求壓延機的調速範圍10倍左右。
最高速度主要根據生產能力的要求確定,最低速度主要根據設備啟動、操作安全和方便來確定。
3、速比
由於壓延時貼膠、擦膠或壓片的工藝要求不同,對輥筒的速比要求亦不同,在同一台壓延機上不同位置的使用要求的不同,其速比也不同。
輥筒速比與壓延工藝、物料性質有關。
1)為排除膠料中的氣泡,一般喂料輥都具有速比,常為1:1.1~1:1.5,中國多採用1:1.1~1:1.4。軟膠料取小值。
2)對於擦膠作業,為使膠料滲入到紡織物中去,擦膠輥要求有速比。速比越大剪切力越大,擦膠效果越好,但速比過大會損壞紡織物的強度,容易使膠料焦燒。而速比過小則膠料的滲透作用差。一般採用1:1.2~1:1.5,中國多採用1:1.4~1:1.5。
3)對於壓片、貼合、貼膠等作業,因主要是要求取得擠壓力,故一般採用等速壓延,速比為1:1。
4、在選擇輥速時要考慮的因素
輥筒速度直接影響壓延機的功率消耗和生產能力。輥速越大,則功率與產量越高,對壓延機的機械化自動化水平要求也越高。因此,在選擇輥速時要考慮:
1)壓延的工藝要求;
2)壓延機的製造水平;
3)壓延機組的自動化水平。
4)輥筒速度應能廣泛的平穩地調整;
5)壓延時輥速儘可能用高值,這有利於發揮設備能力。
可見輥速的高低標誌著壓延機組的先進水平。
近年來,由於採用電動機單獨地傳動每個輥筒,它可使輥筒間的速比在一定範圍內(從1:1到高達1:1.3)任意調節,從而可在一台壓延機上完成多種作業,這就使機台的適應性更加寬廣,並有利於提高輥速。
三、橫 壓 力
(一)橫壓力的特徵
1、橫壓力的概念:膠料通過輥筒間隙時,對輥筒產生徑向作用力和切向作用力,徑向作用力垂直於輥面,力圖將輥筒分開,這個力就叫橫壓力,也叫分離力。
2、輥筒橫壓力的特徵。
膠料通過壓延機輥筒輥隙時,膠料的厚度逐漸由大變小,而壓力逐漸上升,如圖所示。
1)在a,b區域,膠料通過速度在輥隙中央部位較慢,兩邊部位最快。但隨著膠料前進,這一速度差異逐漸減少。
2)當達到b點時,各部位的速度相同,壓力達到最大值。
3)當到達輥距處,即c點處,膠料速度在輥隙中央部位大於輥隙兩邊部位,壓力也就逐漸地下降,膠片厚度增加。
4)直至d點膠片厚度不再增加,膠料對輥筒的壓力降為零。
可見,輥隙中膠料的橫壓力是不均勻的,最大值出現在輥距稍前處。

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壓延機膠料通過輥隙的狀態



 


膠料通過輥隙的狀態
(二)影響橫壓力的因素
在壓延過程中影響橫壓力的因素是多方面的,主要方面有:
1、 加工膠料的種類和性能;
膠種不同則橫壓力不同,同種膠料的硬度不同,粘度不同,則橫壓力不同。硬度、粘度越大,橫壓力越大。
2、 壓延製品的厚度;
製品厚度越薄,輥隙越小,分離力越大。當輥隙極端縮小時,輥筒間將產生極大的分離力。這是因為輥隙越小,製品厚度越薄,輥筒間形成剛性擠壓,分離力急劇上升。從維護輥筒的觀點,這對一般壓延成型機是絕對不允許的。
3、輥筒直徑和壓延寬度。
輥筒直徑和壓延寬度越大,所產生的橫壓力也越大。
4、加膠的包角大小(即進料口處存料量);
加膠包角越大,輥筒工作面越大,橫壓力也就越大。
5、輥筒的速度;
輥筒的速度和橫壓力的關係比較複雜。
1)輥筒轉速增加時,單位時間內壓延熔料的數量增加,致使橫壓力增加;
2)輥筒轉速增加,熔料摩擦發熱增加,溫度上升引起熔料粘度降低,使橫壓力降低;
3)輥筒轉速增加,使壓力提高從而使橫壓力提高等。
所以,輥筒轉速和分離力的關係是幾個方面的綜合結果。經實測,隨輥筒轉速的增加,橫壓力的增加比較緩慢。
6、輥筒的溫度
輥筒的加工溫度越高,材料的粘度越低、流動性越好,產生的橫壓力也越小。反之則越大。
7、加膠的方法(連續或間歇);
當採用片狀或條狀料左右擺動式加料時,加料是比較連續均勻的,因此對輥筒的衝擊作用較小,橫壓力的波動較小Z當採用塊狀加料時,加料是間歇而不均勻的,對輥筒的衝擊作用大,橫壓力的波動也大。 

 三、功 率 消 耗
1、傳動功率:
壓延機傳動功率系指驅動壓延機輥筒所需之功率。其特點如下:
1)傳動功率大。由於壓延機屬重型機械,加上輥筒的轉速較高,所以,傳動功率是很大的。
2)功率消耗比較穩定。又由於壓延機上被加工的膠料已經預熱軟化,橫壓力較小,膠料又是一次通過輥距,壓延前後膠料的變形又不大,故操作是比較穩定的。因此,壓延機電能消耗比較穩定,不像開煉機那樣出現高峰負荷。
2、功率計算:
功率消耗也是壓延機設計的一個重要參數,很難用理論公式準確地求得。這裡簡要地介紹幾種經驗公式近似地計算:
1)單台電動機傳動時的功率計算
A、按輥筒線速度計算
N =a•L•v
式中 a——計算係數
L——輥筒工作部分長度
v——壓延線速度
B.按輥筒數目計算
N=K•L•n
式中 K——計算係數
L——輥筒工作部分長度
n——輥筒個數。
以上兩式的共同缺點是沒有考慮被加工膠料的性質和加工方法,以及輥筒的直徑對功率的影響,而它們對功率消耗的影響又是十分大的。可見上述二個公式都是片面的。
C.類比計算
藉助已知若干機台特性和功率消耗,計算出計算係數a和K,再用上式計算設計(未知)壓延機的功率。
2)多台電動機傳動時的功率計算
一台壓延機由於各個輥筒所在位置不同,工藝用途不同,轉動線速度不同,在壓延過程中各輥消耗的功率不同。在一般條件下,進料輥要比貼合輥所消耗的功率大。
A、壓延時兩輥筒消耗功率與輥筒的線速度成正比
若兩輥筒的線速度分別為V1、V2,功率分別為N1、N2,則:
N1/N2==V1/V2
B、貼膠時所消耗的功率僅為總功率的6%
N貼=0.06N總η
式中 N貼——貼膠輥功率,
N總——有效總功率,
η----傳動總效率。
根據以上兩點,就可以計算出各個輥筒所佔的功率。

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3、塑料機械產品之壓延機

塑料機械中壓延機通常和物料輸送、篩析、計量、捏合和塑煉等先導裝置,引離、牽引、壓花、冷卻、測厚、卷取、截斷等後續裝置,以及傳動、監控和加熱裝置等組成完整的壓延生產線,生產軟硬薄膜、片材、人造革、牆紙和鋪地卷材等產品。

塑料機械中壓延機分類方式有多種,按壓輥數分為二輥、三輥、四輥和五輥等類型。按壓輥排列形式可分為F、Z、S和L等型。

與其它塑料機械不同,壓延機由機架、壓輥及其調節裝置、傳動系統和加熱系統等部分組成,機架通常用鑄鐵製成,直接安裝在鑄鐵或鑄鋼機座兩側,用以支承壓輥軸承、軸交叉或壓輥預彎曲裝置、壓輥調節裝置、潤滑裝置和其它輔助裝置。壓輥由冷硬鑄鐵,鑄鋼製成,其長徑比根據壓輥材料的彎曲強度選定,約為2.6~3.5。為了補償壓輥受力產生的彎曲變形而造成製品厚度不勻的缺陷,壓輥多製成腰鼓形,還可利用輥交叉裝置和輥預彎曲裝置消除製品的厚度不勻。每個壓輥採用單獨電動機傳動。壓輥加熱一般採用水蒸氣或過熱水,要求兩端溫差不超過 1℃。每個壓輥均有獨立的自動加熱系統。現代壓延機都使用滾柱軸承代替傳統的滑動軸承、以節約能量、提高軸承壽命和製品厚度的精度。

根據壓延機規格的不同,所產軟聚氯乙烯薄膜厚度也不同,為50~1000m不等,硬聚氯乙烯薄膜的最小厚度為60m


 

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