扶手带模压机.doc

上海宝研机械液压技术发展有限公司Shanghai Baoyan M.& H. Technology Development Co. Ltd.扶手带模压机一、 扶手带模压机背景电梯扶手带模压成型机（以下简称“扶手带模压机”），是一种可专门用作生产电梯扶手带的硫化成型设备。电梯扶手带广泛应用于商场、地铁、车站、过街天桥等自动扶梯上，随着世界经济尤其是中国经济的高速发展，对扶手带的需求量开始急剧增加，并对扶手带的质量、规格、特色有更多更高的要求。我国电梯扶手带的生产、研究和应用起步晚，因现有国产扶手带模压机机型相对落后，许多生产电梯扶手带的厂商，其扶手带模压机依赖于国外进口，这些设备不但制造周期长，成本高，而且维护保养不便，并存在一些跟不上时代和市场的弱点。为了顺应国内外市场的需求，上海宝研发展机械液压技术发展有限公司（以下简称“上海宝研发展”）设计、制造和改造出五条以上新的扶手带模压机生产设备，从而成功地实现了扶手带模压机进口设备的国产化，也为我国电梯扶手带生产企业提供了一个新的选择。二、 扶手带模压机介绍1、 扶手带模压机基本生产原理：电梯扶手带是扶手带模压机生产出来的。扶手带模压机通过对已具备初步形状的原材料的加热，在高压下经过一段时间的保温硫化，使原材料模压成具有稳定形状的能够长久使用的电梯扶手带。原材料成长条层状，一般包含有胶布层、聚氨酯等有机物橡塑层、抗拉钢丝层及表面特殊附着层。其中聚氨酯等有机物橡塑层是特殊的螺旋螺杆橡塑挤型机挤压而成，而抗拉钢丝层是通过分切机把较宽的含胶钢丝卷定尺分切出来的。通过粘合，可把这几个层初加工成长条状。电梯扶手带最常见的是黑色带，随着社会发展的需要，开始出现红色、绿色、蓝色、黄色等不同颜色的扶手带，这些扶手带的不同是因为混合有不同的添加剂。不同弹性、不同耐磨性、不同抗拉疲劳强度以及环保卫生型的电梯扶手带，由扶手带的原材料组份决定。最近出现的能提供宣传广告功用的扶手带，则主要是改变表面特殊附着层来实现。而不同大小、截面形状的扶手带则是由不同规格的模具副来形成。模具副是扶手带模压机的重用组成部分，也是生产电梯扶手带的最关键组件。不同的模具副均可安装在同一种扶手带模压机上，生产时只需改变扶手带模压机的压力、速度和温度等，就可以方便地生产出各种类别的电梯扶手带。扶手带模压机是生产电梯扶手带最终也是最重要的一个环节，扶手带模压机不同的硫化温度、压力及时间，扶手带模压机本身的组成、形状、精度、强度及控制，都最终决定着电梯扶手带的质量和生产效率。2、 扶手带模压机基本性能参数：扶手带模压机四缸总压下力 100200 T扶手带模压机硫化时间 520 min扶手带模压机硫化温度 180 扶手带模压机最快压下速度 30 mm/s扶手带模压机驱动电机总功率 22 kW扶手带模压机最大硫化长度 3000 mm扶手带模压机模芯进出速度 1830030000 mm/min扶手带模压机设备大小（长宽高） 1210019002800 mm扶手带模压机设备总重量 18 T3、 扶手带模压机组成与功用说明：扶手带模压机按位置分有三部分：泵站部分、主机部分、模芯直线导轨油马达链传动部分。泵站部分主要包括油箱、泵电机组、基础底座、油冷却器、过滤器、调压控制阀组、主压下电液换向阀阀组、辅助动作叠加阀组、调速阀控制阀组、压力显示仪表盘及手动应急泵功能组件等。其中调压阀组中的大小溢流阀分别控制双联泵的大小泵出口压力；电液换向阀控制油缸上下的主动作，柔性换向阀及节流阀控制系统的旁通节流及柔性快速卸压；叠加阀组靠外边的两组控制着扶手前后段夹紧缸，中间的两组则分别控制着模芯运动用油马达和扶手原材料抗拉试验用液压缸；调速阀控制阀组则分别是用来保证抽Core（即模芯）开模不干涉、进Core慢速、抽Core三段速控制的；手动应急泵主要使用在停电时能快速完成对各执行元件的手动操作。主机部分主要包括由五块C型牌坊组成的主机架、四台模压油缸、四油缸用齿轮齿条机械同步装置、上下热平板、进端夹紧C形架组件、出端夹紧C形架组件、模压控制组件、分流集流管等液压管路以及拉伸油缸组件等。其中，主机顶上的两条分流集流管前端的平衡阀和电控单向阀控制四个主液压缸，平衡阀防止油缸失控下坠，电控单向阀及该回路上的蓄能器共同实现模压力的稳定和保持。无杆腔回路上的压力传感器则精确监控系统的压力变化，当油缸压紧力压力损失到一定值时，发出指令令高压泵加载，同时电液换向阀动作，向蓄能器和油缸无杆腔加压；加压到设定值时，压力传感器再次发出指令，令高压泵卸载，同时电液换向阀失电，让蓄能器及电控单向阀继续发挥保压作用。四台模压油缸同时工作，通过主机两侧的齿轮齿条和油缸活塞杆头部的刚性梁实现同步抬升和压下。刚性梁下面连接有上热平板，主机C型架牌坊C型开口下端面上装有下热平板。热平板的作用主要是利用内部的高温导热油对模具副加热，以满足材料硫化所需的温度。C型架牌坊上装有位移传感器，通过焊接在刚性梁上的连接臂，精确监控着四台油缸的动作情况。通过位移传感器，在油缸不同的行程上，自动实现油缸快速、慢速的上下动作切换以及一些列的BUMPS排气动作。主机两侧均有一套小的C型架，分别为进料和出料夹紧装置。主机正面右侧的C型架为进料夹紧，该装置安装在两根水平布置的导杆上，在拉伸油缸的作用下可以沿导杆作水平往复动作。夹紧装置和拉伸缸在调定压力下可以检测扶手原材料的抗拉强度。注意：夹紧回路的减压阀、拉伸回路的减压阀和先导溢流阀其调定均是右旋调节螺钉压力升高！主回路上油缸有杆腔的平衡阀则是左旋压力升高！模芯直线导轨油马达链传动部分则由液压马达减速机组传动装置、链轮链条传动装置、直线导轨组件、终端电气控制元件和支架等组成。所有装置均安装在支架上，在液压力作用下液压马达减速机传动装置带动链轮链条作往复运动。链条又通过特制的连接装置，带动模芯臂形滑板沿着两条直线导轨作水平往复运动。由于调速阀的设置，设备进Core时动作稍慢，以满足设备安全操作的要求；抽Core时分慢快慢三段控制，以节约时间进一步提高生产效率。4、 扶手带模压机工艺过程：各执行元件的原始状态：主压模缸（PRESS：4D203.2d88.9281）活塞杆处于最高位置，前后进出夹紧缸（ENTRY、EXIT CLAMP：2D40d25254）活塞杆亦处于最高位置，扶手拉伸试验用拉伸缸（STRETCH：D63d32152）活塞杆处于完全缩回位置，液压马达与链轮传动装置处于进料端最里处（远离主机处）。系统自动工作前，生产人员先把待加工的电梯扶手坯料手工放至生产设备料架上。系统最先动作的是液压马达，其通过链轮传动装置，驱动电梯扶手内孔成型模芯从远离主机位置水平直线运行至主机压模缸的正下方。然后，主压模缸、前后夹紧缸的活塞杆先后开始往下运动；在夹紧缸到位后而压模缸仍未到位前，拉伸试验缸开始拉伸动作。试验完毕，拉伸缸处于张紧状态，直到硫化开始才释压缩回。主压模缸开始时全速下压，到一定位置后，速度变慢后再下压，总压下时间约1011秒。主压下到位后，通过压力传感器与位移传感器的控制，热平板开始反复上下动作进行排气。排气结束后，进出夹紧缸与拉伸试验缸释压，同时扶手硫化开始。按要求硫化数分钟后，出料夹紧缸重新夹紧，四台压模缸活塞杆开始全速往上缩回。紧跟着液压马达驱动模芯水平运动，由主机压模硫化处沿远离主机方向缩回至进料端最里处。主压模缸与液压马达动作完毕，夹紧缸亦完全缩回。此后生产人员把硫化好的扶手两侧的皮料边去除掉，作为成品运走。至此一个完整的生产循环结束。5、 扶手带模压机相关图纸照片：参见本文后附录。三、 扶手带模压机技术特点与优势1、 现有扶手带模压机的概况最初的扶手带模压机都是整套从国外进口的，机型统一，性能优越，自动化程度高，在近十年的电梯扶手带发展中发挥了重要的作用。不过，顺应市场经济的需求，在随后的几年里，我国某些具有自主研发能力的企业也开始设计制造出一些适合企业现况的形式不同的扶手带模压机。现有的扶手带模压机其主机架一般都采用C型结构，模具副形状也基本一样。下面，我们对现有电梯扶手带模压机的形式、特点及应用等作了一个简单的对比和分析。n 几种典型的进口机型引进国主机牌坊模芯控制夹紧方式拉伸方式主机功率动力形式德国厚度大电机带传动气缸气动18kW定量双联泵加拿大厚度小马达液压传动液压缸液压11kW变量定量泵n 进口与国产机型的比较产地合模形式模芯控制操作方式拉伸检测控制程度价格国产压上式部分人工按钮无简单低进口压下式自动触摸屏有复杂很高加拿大扶手带模压机的优点是：设备安全可靠，生产质量好，效率高，性能卓越。其不足之处有：系统动力配备稍小，变量泵需长期处于高压变量状态，致使变量泵和主控换向阀每年要维修一次，每23年需更换一套；主机架结构稍显单薄，在应力集中的地方出现裂纹；设备有些地方过于保守，无形之中增加了设备的制造成本；其设备结构过于紧凑，泵站置于主机牌坊中，控制调节元件也分散在主机上，给生产人员在实际操作和维护中带来极大的不便；相对于国产机型，其造价太高。德国扶手带模压机其优势是：主机架结构牢靠，泵站维护方便，泵和主换向阀的故障率显著下降。不过由于其辅助机械装置采用气动，模芯控制采用电马达带传动，也带来了一系列较严重的问题。生产时间稍长，电磁换向阀和气缸等元器件内就滞储过多的水分，导致元器件动作不灵甚至没有动作。而电马达同步带传动装置，由于可靠性和能力重量比先天性不足，在使用一段时间后，经常出现模芯无法抽出的现象。液压设计上不够完善，其定量双联泵形式导发热严重，能源利用率偏低。现有国产扶手带模压机其液压泵有采用比例型的，合模形式大都采用压上式。压上式工位较高，给模芯的进出带来不便，同时给液压系统配管带来难度。现有国产扶手带模压机故障率较高，生产效率偏低，扶手带质量稍差。2、 上海宝研发展设计制造的扶手带模压机的特点与优势1) 液压系统本设计中泵站上尽可能地把各种液压元件集中在一起，把压下主回路控制油路块、辅助液压系统油路块、调压油路块、压力表盘、调速阀油路块等全部集中到油箱盖板上，同时把泵电机组从油箱下部移到非常利于检修监控的油箱一侧。这种泵站在实际使用，便于调整、监控、维护与检修，效果显著，得到了用户的肯定。出于合模硫化时需很长的保压时间（往往10分钟以上），本设计把原有设备的高压泵不停地供压方式，改成靠近主油缸设置蓄能器和高性能电控单向阀的保压方式。这样，一方面降低了系统的能耗，另一方面能成倍地延长泵、阀等元件的工作寿命，并能大幅度吸收扶手带模压机BUMPS时产生的巨大液压换向冲击。液压泵采用Vickers定量双联叶片泵，噪声低，液压输出平稳，价格便宜，性能好，使用寿命长。电机功率选为22kW，有合理的余量，能同时满足某些时候需要更大速度和合模压力的特殊要求。在主回路和辅助系统回路上，各设有一套电控单向阀调速阀的装置。主回路上，电控单向阀和调速阀是前后串联的，而辅助回路上两者则式并联的。前者可以确保主压下系统与辅助液压系统同时工作时互不干涉，使BUMPS、慢速开模、拉伸试验、抽CORE等动作独立开来。后者能实现抽CORE动作的3段调速，节省整个循环的工作时间。现有扶手带模压机压下油缸的活塞密封采用的全是金属环密封，虽然适应压力和温度范围宽，工作可靠，寿命长，但内泄漏大，造价高。所以，此次设计采用价格便宜、制作简单、密封性能良好、适用面极广的格来圈组合密封。另外，本设计中大幅度增加了活塞杆头部的尺寸，并采用可拆卸式的螺纹连接，有效避免现有设备杆头经常疲劳断裂的现象。现有扶手带模压机都的拉伸试验装置，表现欠佳。本设计更改了拉伸油缸的尺寸，原油缸缸径稍大，造成调节精度偏低，现缸径变为40mm，杆径为18mm，使整体调节精度提高1.5倍，有效避免高拉伸力过高、低拉伸力难调出来的现象。同时把原有的难于调整和监控的压力继电器更换成Hydac的压力传感器，把高低压力拉伸试验的参数方便、直观、精确、可靠、高速、连续任意可调的表现在操作液晶屏上。为保险起见，在拉伸油缸附近，并行增设双拉伸弹簧回程装置，即使因加工精度不够产生较大摩擦附着力，也能确保拉伸试验的顺利进行。本次设计所用液压元件大部分采用美国伊顿Vickers的，相比德国博世Rexroth的同类产品，其在保证性能同样优越的前提下，交货期短很多，且价格便宜不少。而与国产件相比，Vickers产品性能优越许多，但价格相去并不大。由于关键元件采用了性能优异的进口，整个系统动作可靠、准确，且待机时总功耗不超过满负荷的25，油箱油液冷却并不吃紧，整机节能效果明显。2) 主机采用C型牌坊多片固联式，由于全部采用国产，故在板厚等强度或刚度尺寸上进行了一定比例的放大。比如，在保证生产工艺尺寸基本不变的情况下，主机牌坊都增厚至80mm，机械同步轴放大至75mm，同步齿条截面尺寸最小处也增大至2100mm2，各关键受力处理论上都增大了15以上。主机的制作相对较难，其重量大，外形尺寸大，焊接量大，内应力消除困难，工作基准面不易加工。尤其是热平板，孔道细长（253200），数量众多，要求密封、耐压，需要很好的加工方法才能确保热平板的质量。3) 辅助机械设备辅助机械设备主要包括进处端夹紧装置，入端拉伸试验装置，模芯（Core）进出驱动装置等。德国设备采用气动夹紧、拉伸和电马达带传动，实际使用效果差；加拿大设备是液压驱动，效果好。我们采用液压马达链传动装置，该装置出力大，动作平稳、可靠，配合调速阀的作用，能顺利实现进、抽Core的动作。本次扶手带模压机辅助机械设备国产优化主要体现在选材和制作工艺要求上。比如价格非常昂贵的直线导轨副，我们采用性价比好得多的国产件。在导杆滑动处，我们均增设一定数量的干油润滑点，而导杆本身则表面镀厚铬并抛光，保证耐磨、滑动阻力小。此外我们增设了一些辅助性的小装置，如拉伸试验标定用的小拉钩，直线导轨上臂形拖钩极限位置的增设机械限位等。4) 加热方式现有的扶手带模压机设备，均采用蒸汽加热的方式，这种方式的缺点是使用不够安全，大面积加热时也不够均匀。现我们采用技术相对先进的导热油加热，能较好地克服蒸汽加热的不足，另一方面，我们设置模芯（Core）电加热预热装置，更加保证了电梯扶手带所需恒定的、均匀的硫化温度。有了这些措施，相比现有的扶手带模压机设备，电梯扶手带的良品率和整体质量都有所提高。5) 电气控制新的系统，总功率虽有所增大，但由于总效率大幅提高，冷却系统的控制相对简单，不再设置电接点温度计、加热器、电磁换向阀的闭式油温控制回路，实际使用证明效果非常好。新系统去除了四处完全没必要电控阀安全保护，而增设了调速阀控制回路、蓄能器保压回路、夹紧回路的接近控制和链传动的时间控制，拉伸回路的继电器控制改成能在触摸屏上进行调整监控的压力传感器控制。本系统另一个最大的改进是，所有电气控制点，包括各种电磁控制阀、过滤器等发讯器、压力传感器、位移传感器、行程开关、接近开关以及主控柜内部的各核心控制元件，全部采用自动监控，一旦出现故障，即能直观、可靠、准确、及时地从触摸屏上警示出来，从很大程度上方便和简化了系统的调试调整及故障诊断。在选材、形态设计和制作上，新的电气控制系统与原有的相比，也有所不同。触摸屏选用响应速度较快的PROFICE牌产品，编程模块采用性价比较高的SIEMENS品牌，其他控制元件则采用性能较好的ABB产品，主控柜操作柜则采用DONGAN。电