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第五章压延机第一节概述压延机是橡胶塑料制品加工过程的基本设备之一,在橡胶塑料机械中压延机属于重型高精度机械。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。国际上,橡塑加工用压延机已有约160年的历史。1843年三辊压延机应用于生产中,1880年四辊压延机制造出来了。其后随着橡胶工业的发展、促使压延机不断地更新。尤其近三十年来,由于塑料工业的发展,各种新型压延机不断地出现,有力地促进了压延机的发展。新型压延机的特点是:1、规格大,最大规格已达φ1015×3000毫米;2、辊速快,辊筒线速度已达120~180米/分;最快250m/min。3、半制品的精度高,压延半成品厚度误差高达±0.0025毫米(宽1540、厚0.1Berstoff、采用计算机全闭环控制);4、机器的自动化水平高,用电子计算机控制可达到全部作业的自动化。我国橡胶压延机的设计与生产,几十年来有很大发展。早在1958年就成功地制造了φ610×1730毫米压延机,填补了国产压延机生产的空白,其后各种不同规格与用途的压延机不断的应用于生产中,并已系列化。一、用途与分类(一)用途橡胶压延机主要用于:胶料的压片;纺织物或钢丝帘布的挂胶;胶片的贴合,胶胚的压型;贴轮胎帘布层的隔离胶片等。(二)分类橡胶压延机常按用途、辊筒数目和辊筒排列形式分类。1、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;试验用压延机。2、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。3、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,也称倒“L”型压延机;“Z”型压延机;“S”型压延机。二、结构与组成(一)、设备组成压延成型设备由压延成型主机、压延成型辅机及其控制系统等三大部分组成,统称为压延成型机组。1、压延机主机虽然压延机的类型很多;但压延机的基本结构组成大体相同。压延机主机主要由机架、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、安全装置、加热冷却系统、传动系统及控制系统等所组成。1)机架是压延机的骨架,由一个底座,两个互相平行的机架和一个横梁组合而成,起支承其他零部件和承受压延负荷的作用。2)辊筒是压延机的主要成型部件,辊筒之间构成辊隙,达到对材料进行压延的目的。。3)调距装置和挡料装置分别用以调节压延制品的厚度和存料槽的宽度。4)润滑装置用来对辊筒轴承、传动系统进行必要的润滑和冷却,其润滑油的温度和流量均需自动调节和控制。5)辊筒轴线交叉装置和反弯曲装置主要用于校正辊筒的弯曲变形,提高制品横向厚度尺寸精度。6)加热冷却系统对辊筒进行加热和冷却。7)安全装置用于发生事故时紧急停车,以保护人身和设备的安全。
8)传动系统为辊筒提供转速和扭矩。9)控制系统对整个压延机进行控制。2、压延成型辅机压延成型辅机包括供料系统、前、后联动装置和加热冷却装置等。其中:1)供料系统主要由自动上料设备、密炼机、开炼机、挤出喂料机、皮带输送机等设备组成,保证对压延机进行原料供给。2)加热冷却装置主要由冷、热水泵、过热水加热器、温度调节器、循环管道、旋转节头及其控制设备所组成,其主要是对压延机辊筒进行加热或冷却,使辊筒具有压延成型工艺所必需的温度。3)前联动装置主要由松卷设备、接头设备、干燥设备、扩幅和张力控制设备所组成,主要用于帘子布、人造革、墙面纸等制品成型时,对帘子布、人造革的衬布、墙面纸的衬纸等的松卷、接头、烘干、扩幅以及张力调节。4)后联动装置主要由剥离装置、压花装置、冷却装置、牵引装置、卷取装置等设备所组成,主要用于成型品从辊筒上剥离、压花、冷却定型、牵引与卷取。压延辅机的功能必须与压延主机的功能相适应。因此它设计的原始条件是由主机规格、性能参数和使用范围所决定的。三、工作原理(一)工作原理1、相对回转---两个相邻的辊筒在有速比或等速情况下相对回转;2、胶料在摩擦力作用下被拉入辊隙中,3、由于辊隙截面的逐渐减少,使胶料受到强烈的挤压与剪切,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。(二)压延操作的必要条件1、概念:1)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。2)摩擦角:物料与辊筒表面的摩擦系数为μ,假设μ=tanρ,则角度ρ就叫摩擦角。2、受力分析胶料在辊隙内的受力状态如图所示。1)辊筒对胶料产生径向作用力P,分力为Px、Py;2)切向作用力T。分力为Tx、Ty,。3)垂直分力Py、Ty,方向相同,对胶料起挤压作用。4)水平分力Px、Tx方向相反,Tx拉胶料进人辊隙,Px则反之。由此可见:胶料被拉入辊隙的嵌取力是:Tx-Px。3、必要条件就辊筒对胶料的作用力分析,即有:Tx=TcosαPx=Psinα胶料受力分析图T=Pf式中f----物料与辊筒表面的摩擦系数,f==tanρ(ρ为摩擦角)α——物料与辊筒表面的接触角。代人式Tx-Px>0,并化简得:tanρ>tanα即:ρ>α因此,进行压延操作的必要条件是摩擦角ρ必须大于接触角α。由于压延时,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;另方面压延是连续加料的,辊隙间的堆积胶较少,故接触角很小。一般a=3~10º,这样ρ远远大于a,故压延机操作时,胶料进入辊隙是比较容易的。有的资料上把(Tx–Px)叫作辊筒的钳取力。(三)剪应力和混炼作用1、辊筒速比除某些特殊情况(如贴料)外,一般压延操作时,两个辊筒的转速是不一样的,设Ⅰ号辊筒的表面线速度为V1;Ⅱ号辊筒的表面线速度为V2,则两者之比值叫辊筒速比。其公式为:V1/V2==f2、速度梯度当辊速V1>V2时,两辊表面相对速度使熔料层运动速度沿y轴方向形成速度梯度如图所示。所谓辊筒间隙的速度梯度是指两辊表面线速度之差(Vl一V2)和辊筒间隙2C之比,即:dV=(V1-V2)/2C3、剪应力由于速度梯度的存在,料层间即产生相对运动,其相对运动速度叫做剪切速度,料层之间的相互作用力叫做剪应力。4、混炼与剪切作用当物料被加在两个以不同速度反向旋转的辊隙中时,物料一方面在挤压力作用下被压实和延展;另一方面在钳取力和剪应力作用下,各层熔料以不同速度前进,使熔料之间相互剪切、摩擦而得到进一步混炼、塑化,最后通过辊隙(2C),并由速度较快的或温度较高的辊筒表面导出。如果使被加工的熔料连续地通过如图所示的几对辊筒,而各辊筒间隙逐一减小,辊隙各点速度分布示意并把最后一对辊筒间隙调节到与制品厚度相适应,这样就实现了将熔料成型为连续的具有一定厚薄尺寸精度的、一定表面质量和一定宽度的薄膜或薄片等制品。四、规格表示橡胶压延机规格用“辊筒外直径x辊筒工作部分的长度”来表示,单位是毫米。橡胶压延机的规格型号还可表示为:XY-d-L。X表示橡胶,Y表示压延机,d表示辊筒直径;L表示辊筒工作部分长度。例如Г型φ610X1730毫米四辊压延机,可表示为:XY-610-1730。
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、辊筒的横压力和驱动功率等。一、辊筒长度和长径比辊筒的长度和直径是指辊筒工作部分的长度和直径。这是表征压延机规格大小的特征参数。1、辊筒长度辊筒长度表征了可压延制品的最大幅度。由于两端需留出挡料板安放的位置,因此,辊筒的有效长度为辊筒长度减去非工作表面长度(约为15%辊筒长度)。2、辊筒长径比辊筒工作部分长度和直径的比值叫长径比。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)。它除了与压延材料的性能、辊筒的材质与工作部分长度有关外,主要取决于压延制品的质量要求。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与横压力和功率的关系如图所示。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,图所示为直径φ610mm的辊筒在不同长径比下的刚性比。由图可见,长径比越大,刚性越差。辊筒直径与横压力和功率的关系长径比与刚度的关系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。为了确保压延制品的厚度尺寸精度,根据生产实践经验,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;二、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。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、操作安全和方便来确定。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。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。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。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。三、横压力(一)横压力的特征1、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。2、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。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。胶料通过辊隙的状态(二)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,主要方面有: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。压延制品的厚度;制品厚度越薄,辊隙越小,分离力越大。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。3、辊筒直径和压延宽度。辊筒直径和压延宽度越大,所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,横压力也就越大。5、辊筒的速度;辊筒的速度和横压力的关系比较复杂。1)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;2)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;3)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。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Z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。(三)横压力的计算从理论上准确地计算压延过程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。1)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ν2)经过计算和化简得出横压力的计算公式为:压延胶料变形图2、基于材料的蠕变的横压力计算近年来,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。1)假设:a.辊筒直径相同;b.辊筒线速度相同;c.操作是等温的,视物料为牛顿型流体;d.物料粘度为常数,在辊隙范围内物料与辊面无滑动。2)计算公式式中Pp——横压力μ——胶料粘度v——银筒线速度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3)实际生产中,通常采用电阻应变仪测压法测定。应变求应力。(三)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模压力的参考。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400~700公斤/厘米2。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—700公斤/厘米2φ610X1730毫米压延机P—600公斤/厘米2φ450X1200毫米压延机P—500公斤/厘米2φ360X1120毫米压延机P—450公斤/厘米2苏联φ720X2100毫米橡胶压延机单位横压力P采用700公斤/厘米2。日本推荐的橡胶压延机最大单位横压力是600公斤/厘米2。四、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:1)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。2)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。2、功率计算:功率消耗也是压延机设计的一个重要参数,很难用理论公式准确地求得。这里简要地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·v式中a——计算系数L——辊筒工作部分长度v——压延线速度B.按辊筒数目计算N=K·L·n式中K——计算系数L——辊筒工作部分长度n——辊筒个数。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。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的线速度分别为V1、V2,功率分别为N1、N2,则:N1/N2==V1/V2B、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。五、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。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。3)超前角假定:压延材料从辊距中引出后其厚度等于辊距的大小。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)计算经过推导,可以得出如下结果:A、超前角φ:B、超前系数ρ=V/VbC、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,因此还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译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。3、生产能力1)按压延半成品重量计算Q=60vhbγρ公斤/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。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。六、压延制品的精度、最小厚度及其公差压延制品越来越薄,精度要求越来越高,产量越来越大。于是就提出了这样一个问题:例如用上述大型高速的压延机加工厚度为0.1±0.01mm的薄膜时,如果能使制品厚薄精度提高到±0.005mm,那么仅从原材料的节约这一项一年就可以达到几百吨、上千吨,其价值在几百万元。因此,不需两年,仅从节约原材料所得的价值就可以再买一套这样高速精密的压延机。由此可见,提高压延制品的精度,对使用和经济性都具有十分重大的意义。影响压延制品精度的因素很多,其中主要有下列几项:1.辊筒在负荷作用下的弹性变形的影响压延成型时,辊筒所受的横压力是很大的,在此力作用下,辊筒将产生弹性变形,从而使压延的制品呈中间厚两边薄的横断面形状。2.辊筒工作表面的温度差的影响当压延机沿辊筒全长温度分布不均匀时,辊筒各部位的温度变形也将不一样,这将直接影响到压延制品的精度。图所示为空腔式辊筒,由于其壁厚不匀和轴承的润滑油带走热量,使辊筒两端温度低于中部温度,因而中部温度变形大于两端温度变形,使辊筒间隙出现如图所示的中间小两端大的情况。辊筒弹性变形对制品精度的影响辊筒温度变形对制品精度的影响3.剥离牵引张力的影响为了把已压延成型的制品从最终辊筒上剥离而避免包辊的危险,通常用剥离牵引装置以一定的牵引速度和牵引张力将制品牵引前进。在这个牵引张力作用下,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在采用滑动轴承的场合,为了确保轴颈和轴瓦的相对转动和油膜润滑,轴颈和轴瓦之间留有一定大小的间隙,由于这个间隙的存在,使制品的纵向厚度发生波动。其它,如供料量的变化,传动系统的振动,辊筒加工制造精度等等对压延制品精度都有直接影响。设计压延机的最终目的就是为了在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的精密度和质量的重要参数之一,是一个综合性的指标。国产压延机标准规定部分压延制品的最小厚度及其公差为0.1—0.5±0.02mm,目前国外生产塑料薄膜的四辊压延机可以生产的最小制品厚度为0.05mm,最小厚度公差为±0.0025mm。
第三节传动系统1、压延机的传动特点第一,为适应不同的压延工艺要求,压延机需能变换不同的速比,即可在有速比或等速条件下工作;第二,为适应操作上的需要,压延机需能够平稳(无级)的变换转速,可在慢速与快速条件下工作。以上两点是我们设计传动系统的原则。2、传动方式其传动方式可按下述方法分类。1)按电动机数目分类:单台电动机驱动—用一台主电动机驱动;多台电动机驱动—每个辊筒或每二个辊筒用一台电动机驱动。2)按电动机的种类分类:直流电动机驱动;交流整流子电动机驱动。3)按变换速比的方法分类:速比齿轮装在辊筒的一侧或两侧,用离合器或销子变换速比;速比齿轮装在变速箱内经万向联轴节传动辊筒,用变速器变换速比。4)按结构形式分类:用大小驱动齿轮传动;用万向联轴节与联合减速器传动。3、传动方式的特点1)采用驱动齿轮传动,结构简单,轴向尺寸小,但精度低,影响制品质量,变化速比工作量大,传动齿轮寿命低,维修工作量大。2)采用变速器及万向联轴节来传动。便于采用辊筒轴线交叉来补偿辊筒的挠度,避免了速比齿轮传动作用力对辊筒影响,有利于提高压延制品精度。采用万向联轴节传动时,精度较高,能保证压近半制品的质量,传动部分的维修量小,但结构较复杂,轴向尺寸大。单台电动机传动时速比不可调。4、传动图单台电机传动速比齿轮在辊筒一侧或两侧减速器、速比齿轮传动单台电机、减速器传动多台电机传动变速器、万向联轴节传动变速器传动、万向联轴节速比不可变速比可变
第四节主要零部件设计压延机的主要零部件包括:辊筒、辊筒轴承、机架、调距装置和轴交叉装置等。它们的安全系数应根据各主要零部件在压延机中所处位置的重要程度以及零部件本身复杂程度和损坏后的后果来确定。实践证明。它们的安全系数总的关系是:调距螺母的<调距螺杆的<辊筒的<机架的。推荐的安全系数如下,供设计参考。调距螺母2.0;辊筒3.0~3.2;调距螺杆2.3-2.5;机架4.5~5.0。一、辊筒辊筒是压延成型机的主要零部件,也是决定压延成型制品质量和产量的关键部件。(一)基本要求根据压延成型工艺特点,为保证压延成型制品的质量和产量,对辊筒的设计和加工制造有如下基本要求:(1)压延机辊筒应具有足够的刚性,以确保在重载作用下,弯曲变形不超过许用值;(2)辊筒工作表面应具有足够的硬度,一般要求达到肖氏硬度65~75度以上;(3)同时应具有较好的抗腐蚀能力和抗剥落能力,以确保辊筒工作表面具有较好的耐磨性、耐腐蚀性;(4)辊筒工作表面的加工应具有较高的精度,确保制品的质量。(5)辊筒的材料应具有良好的导热性;辊筒工作表面部分的壁厚应均匀一致,内孔必须经机械加工;(6)辊筒的结构与几何形状应确保在连续运转中,沿辊筒工作表面全长温度分布均匀一致,并且有最大的传热面积;(7)使用可靠,经济合理等。(二)材料辊筒材料一般采用表面硬度高,芯部有一定强度和韧性的冷硬铸铁,加入合金铬、钼或镍以增加冷硬层硬度、机械强度、耐磨性和耐热性。除冷硬铸铁,国外有采用铸钢或锻钢制造,还有用复合材料制造的,辊筒的外周用硬质钢材(淬硬钢、高合金钢等),内部用软质钢材(铸钢、低合金钢等)。1、冷硬铸铁辊筒冷硬铸铁辊筒的外表层系冷硬铸铁组织,坚硬耐磨。冷硬层厚度一般为15~20cm,包括过渡层,厚度共达30~40cm。辊筒内层及轴颈部分为灰口铁或球墨铸铁,具有较好的韧性和较高的强度。冷铸辊筒有两种铸造方法,即普通铸造法和离心铸造法。铸型垂直安装,辊筒的工作表面部分用金属型成型,而辊筒的轴颈部分用砂型成型。当把液体金属浇注在金属型内快速冷却时,与金属型接触的表面则形成白口铁、较深部分为麻口的过渡层,中心部分为灰口铸铁,这就是所要求的冷硬铸铁。在冷硬铸铁中,能出现这样三个主要部分,其主要原因是铸铁在金属型中冷却时,各部分的冷却速度不同而造成。与其他材料相比,冷硬铸铁价廉,加工增塑材料时,粘辊现象较轻。如果设计合理,浇注得法,经过适当时效处理和精密加工,冷铸辊筒一般能够满足压延成型对辊筒提出的刚度、精度、光洁度和耐磨性等要求。但冷铸铁的组织不太均匀,在较高的蒸汽压力或采用油介质加热情况下,往往会产生泄漏现象。同时,其刚度也较低,因此,这种材料并不是最理想的辊筒材料。2、球墨冷铸铁辊筒类似于冷铸辊筒的一种球墨冷铸铁辊筒目前开始采用。与冷铸辊筒不同的是将铁水分入两个铁水包内,一为浇铸冷硬外层用,另一是浇铸球墨铸铁(铁水内适当加镁)内层用。这种辊筒的弹性模数高,钢性好。这是一种价廉物美的材料。3、铸钢辊筒铸钢优于冷硬铸铁,它的弹性模数较大,可以承受较大的负荷,因而可以将辊筒壁做得薄一些,以获得较好的导热性;由于其组织较紧密,可以采用低粘度流体(如热油等)作为导热介质。因此,生产硬聚氯乙烯薄膜和片材时,常常推荐采用铸钢辊筒。但用于加工增塑材料时则容易发生粘辊现象。4、铬铝合金锻钢辊筒铬铝合金锻钢做的辊筒虽然比前述辊筒材料的力学性能优越,如其弹性模数较大,由于其昂贵,同时在加工增塑材料时粘辊现象严重,故一般用于重负荷与实验室小型压延机。(三)结构形式辊筒的结构形式有两种:一种是中空式辊筒,另一种是钻孔式辊筒。1、中空式辊筒中空式辊筒根据制造方法不同分整体式和组合式两种。中空式辊筒结构较简单,制造较方便,成本低;但辊壁较厚,传热面积小,传热效率差,沿辊筒长度上的温度分布不一致,辊筒表面中部与边上的温差有时大于10℃。2、钻孔式辊筒钻孔式辊筒,是在辊筒表面淬火层附近,但需避开淬火层,沿其圆周钻孔并与中心孔相通。钻孔部分的硬度要均匀,以防止钻偏。钻孔式辊筒的加热冷却型式又可分为单钻孔和成组钻孔(3—5个孔为一组)两种,后一种可以加快蒸汽或冷却水的流动速度,传热效果好。(四)辊筒的受力分析辊筒的受力情况视压延机辊筒的排列形式、压延操作和传动形式的不同而异,辊筒主要承受胶料对它的径向作用力Pp(横压力)、圆周作用力P1、贴胶作业时胶料对辊筒的圆周作用力P2和胶料对辊筒的贴合挤压力T以及辊筒自重G。下图所示为不同排列形式的二、三、四辊压延机受力状态图,图中Q为辊筒所受外力的合力。(五)辊筒的变形计算1、辊筒中部最大挠度根据辊筒的受力情况,可以计算出辊筒中部得最大挠度:其中:Q---辊筒的负荷,E---辊筒材料的弹性系数,G---辊筒材料的剪切弹性系数,F---辊筒工作部分截面积,F1--辊筒轴颈部分的截面积,J---辊筒的惯性矩,J1--辊筒轴颈部分的惯性矩,a、b、l---辊筒尺寸2、辊筒挠度差辊筒挠度差就是指辊筒中部挠度与压延制品边缘挠度之差。该挠度差是设计挠度补偿装置的原始条件和依据。因此,为了对辊筒挠度进行合理的补偿,必须首先求出辊筒的挠度差。与辊筒挠度一样,辊筒的挠度差也是弯矩和剪力产生的挠度差之和,即其中:P----辊筒单位长度上的负荷(六)辊筒挠度补偿由上述可知,辊筒在工作负荷下的变形是非常大的,这对制品的精度有很大的影响。为了确保制品的精度,辊筒的设计除了确定合理的结构尺寸和选择合理的材料外,还必须采取适当的补偿措施。比较常见的有中高度法、轴线交叉法和反弯曲法等。为了达到预期的补偿效果,上述三种方法通常是两种甚至三种综合使用。现分别介绍如下。1、辊筒中高度法将辊筒工作表面加工成如图所示的中部大而两端小的腰鼓形,则其最大直径Dmax和最小直径Dmin之差E叫做辊筒的中高度。即E=Dmax-Dmin。当采用具有中高度的辊筒进行压延加工时,辊筒的中高度值就可以使辊筒挠度如图所示那样得以补偿。这种补偿辊筒挠度的方法叫做中高度法。很明显,辊筒中高度曲线的比较理想形状是圆柱形辊筒在工作负荷下的实际变形形状,也即根据在圆柱形辊筒上加工的制品的断面形状来决定。但是由于机械加工和其他条件所限,往往不能使加工的辊筒中高度与实际变形曲线形状一致。因此,在实际设计制造中,通常采用圆弧的一部分或椭圆的一部分或抛物线的一部分作辊筒中高度的补偿曲线来近似地补偿。1)按圆弧加工的辊筒中高度曲线方程为:2)按椭圆加工的辊筒中高度曲线方程为:3)按抛物线加工的中高度曲线方程为4)根据材料为学可以求得辊筒在工作负荷作用下的实际挠度方程为其中:P--辊筒横压力E--辊筒材料的弹性模数J--辊筒断面惯性矩L--辊筒工作表面长度a--轴承压力作用点到轴肩距离x--从轴肩开始发起的任一距离由上看出,不管是那一种加工曲线都是二次曲线,而实际变形曲线则是四次曲线。因此中高度法是不能完全补偿辊筒挠度的。所以,通常中高度法与其他方法联合使用。中高度法比较简单易行,在具有多台压延设备的专业化成型加工厂,若每台设备只需考虑加工一两种或几种性能接近的原料,采用这种方法还是合理的。辊筒的中高度值在没有其他补偿方法联合使用时,通常在0.02—0.10mm范围,在与其他方法联合使用时,通常在0.02—0.06mm范围。由于每个辊筒所处的地位和作用不同,因而,每个辊筒的中高度值也不一样,应根据实际情况确定。2.辊筒轴线交叉法1)辊筒轴线交叉原理此法是采用专门的机构,使压延机的辊筒产生轴线交叉,形成两个相邻辊间表面间距离的改变(从辊筒中央向辊筒两端逐渐扩大),用以补偿辊筒的挠度。如图所示,如果把两个辊筒的轴线以辊筒轴线中点为圆心对称移动一个微小的角度ψ,从而使两个辊筒之间的间隙从中间向两边逐渐增大。辊筒轴线交叉原理2)辊筒轴线交叉时辊距的变化:通过计算可以得出辊筒任一截面辊距增量δx与应能补偿辊筒产生的最大挠度的关系为:当X=L/2时,其辊距增量δL/2等于压延制品能补偿的最大厚度差Δymax,这样就可达到补偿的作用。3)补偿曲线方程经过推导,两辊筒交叉后形成的补偿曲线方程为:辊筒轴线交叉时辊距的变化轴交叉补偿曲线4)结论:从上面分析可知:两辊轴线交叉后,相邻两辊面间形成的曲线为双曲线,其补偿量为δx=f(x2)。而辊筒的实际挠度曲线为δx=f(x4),可见轴线交叉法补偿尚存在一些差异。课本列出了φ610X1730毫米压延机实际挠度与轴交叉补偿量的比较。可以发现,压延半成品的断面往往是两高三低的马鞍形,这常称为U型效应。这种U型效应将随轴交叉量增大而增大,故轴交叉角一般限制在两度以内。当轴交叉法与微小的中高度法配合使用时U型效应会减少,因此,近年来轴交叉法获得广泛的应用。3、辊筒反弯曲法1)工作原理反弯曲法又称预负荷法。此法是预先施力于辊筒支承点外端,使辊筒产生弹性变形,此变形的方向与负荷作用下辊筒弹性变形的方向相反,从而达到补偿辊筒挠度的目的。其工作原理如图所示在反弯曲力F作用下,辊筒中央部位的挠度,即最大挠度如下:式中:F----预负荷 E——辊筒的弹性模量J——辊筒工作部分的惯性矩J1——辊筒轴颈部分的惯性矩上式可见由反弯曲负荷而产生的挠度y’是X的三次方,即y’=f(x3),它与辊筒挠度y=f(X4)又接近了一步,但仍有一定的误差,它与轴交叉一样也要产生U型效应,但比较小些。2)特点a.调节方便。反弯曲补偿法可以根据实际需要使辊筒产生反弯曲(与辊筒挠度相反),或正弯曲(与辊筒挠度相同)。改变反弯曲力的大小,可以调节反弯曲量。b.反弯曲装置占用空间少,便于安装。c.同时,采用反弯曲装置后可以使辊筒始终位于工作位置,使辊筒轴颈紧紧贴在辊筒轴承的承压面上,所以又起到“零间隙”的作用(这种“零间隙”要求在无反弯曲装置的辊筒上一般通过拉回装置来实现)。正由于这样,就较好地克服了辊筒由于轴承间隙和辊距调节装置的间隙在工作负荷发生变化时产生浮动,有利于提高压延制品的精度,防止辊间缺料时碰辊,改善操作条件。d.但是限于结构,反弯曲装置通常与辊筒轴承靠得很近而不能离得太远。因此为了使反弯曲装置产生较大的补偿量,必须加大反弯曲力,而过大的反弯曲力对辊筒轴承(尤其在滑动轴承的情况下)非常不利。基于这个原因,反弯曲法通常也不单独使用,而往往与其他方法并用。4.补偿后压延半成品的厚度误差压延辊筒产生的挠度曲线是特殊的曲线,可粗略的视为抛物线。中高度法形成的曲线近似的视为抛物线,而由轴交叉形成的曲线是双曲线。当用中高度和轴交叉组合去补偿辊筒的弯曲时,会产生挠度曲线与补偿曲线的差异,当压延胶片的厚度要求较高时,这样差异是否能达到压延胶片的容许误差,必须经过验证。经过计算,辊筒实际挠度曲线与补偿曲线比较如下:
二、辊筒轴承从前面有关章节的讨论知道,压延机辊筒承受着强大的工作负荷,而这些负荷最终全部由支承在辊筒两端的轴承来承受。因此,辊筒轴承所承受的载荷是很大的,一般可达几10t、上100t。再加上辊筒转速低,而工作温度高,因此,工作条件十分恶劣,一般说来,辊筒轴承应满足下列要求:(1)承载能力要大,轴瓦和轴颈之间摩擦系数要小,以确保辊筒轴承寿命长,功率损耗小;(2)传热性能好,热膨胀系数小,以确保轴承的散热和轴承间隙;(3)轴颈和轴瓦的间隙选择和油孔开设要合理,以确保轴颈和轴瓦之间具有良好的润滑状态和回转精度。目前用于辊筒的有滑动轴承、滚柱轴承。由于滑动轴承制造、成本低,应用较普通。这里重点介绍之。(一)、辊筒滑动轴承的结构(Ⅰ)、结构组成辊筒滑动轴承的结构如图所示。由图可见,辊筒滑动轴承主要由轴承体7、轴瓦9,压盖1、3、11、14,油封2、13等零件组成。1-压盖;2-油封;3-外侧半压盖4-高压石棉橡胶垫;5-挡油环;6-轴承体;7一机架;8-轴衬(Ⅱ)、特点压延机滑动轴承的结构大体上与开炼机的相同,但它具有如下特点:1、轴承体较小,采用稀油强制润滑与冷却,并配有过滤冷却设备;2、轴衬由扇形轴瓦构成,由于轴承所在位置不同,轴瓦角度也不同;3、同一台压延机不同辊筒的轴承不能互换;4、精度要求高,轴承的间隙需要减至最低限度,以减少半制品误差。(Ⅲ)、轴衬(瓦)轴瓦直接和轴颈接触并支承轴颈运动,是决定轴承性能的关键件。1、轴瓦的材料轴瓦的材料通常有:ZQSn10-1、ZQSn8-12、ZQSn10-10、ZQSn5-25、ZQSn7-17等。其中ZQSn10-1和ZQSn8-12应用较广,尤其是ZQSn10-1是一种较好的减摩材料,因为这种合金里含有Cu3P,所以硬度高、耐磨性强,比较适用于做辊筒那样的重载轴承。2、轴承的润滑和冷却辊筒轴承通常采用稀油进行强制循环润滑和冷却。稀油通过油孔引人后,由油沟进行输送和分配。开设油孔应注意:1)油孔一般在不加压区或同时在加压区各设一个。2)设置一个油孔时,油孔的位置以设置在轴瓦加压区中点前方90º~120º范围内较好,而且油孔应在油沟(一般为轴向开设)的偏前方(如图a所示)。3)当辊筒设有拉回装置时,单进油孔就不行,必须开设两个进油孔。因为当辊筒空运转时,辊筒在自重作用下位于最低位置,正好把油孔堵死,油无法进去。所以为同时考虑辊筒空转和负荷运转时的润滑,必须开设两个进油孔,如图b所示。3、轴瓦的几何尺寸轴瓦的几何尺寸一般根据辊筒轴颈的几何尺寸确定。根据经验,轴颈的直径d通常取辊筒工作部分直径D的0.65~0.70倍,轴瓦的内径D’即为轴颈d加轴承径向间隙Δ;轴瓦的长度通常取1.1~1.2倍轴瓦的内径D’。(Ⅳ)轴承体的结构为了润滑、密封的可靠和加工制造方便,近代压延机都采用整体式轴承体结构,轴承体的内孔形状由轴瓦的外形结构而定,而其外形则根据工作性质和使用要求确定。压延机的辊筒轴承体外形有固定式、移动式和自动调心移动式等几种结构。1、固定式轴承体固定式轴承体在整机装配调整后轴承位置就固定在机架窗孔而不再活动。通常用楔块调整定位。S型四辊压延机的Ⅲ号辊筒和三辊压延机的中辊轴承通常就是这种结构。2、移动式轴承体移动式轴承体即在装配后轴承体可以沿着机架滑槽移动,以实现辊距的调节。四辊压延机的Ⅰ、Ⅱ号辊筒轴承和三辊压延机的Ⅰ号辊轴承体通常采用这种形式。3、自动调心式移动式轴承体自动调心式移动式轴承体既能通过调距装置相对机架滑槽移动又能通过轴线交叉装置相对机架滑槽的某一方向转动一个角度。四辊压延机的IV号辊筒轴承体和三辊压延机的Ⅲ号辊筒轴承体通常为这种结构形式。4、轴承体的尺寸1)轴承体的宽度B。考虑辊筒从机架滑槽装卸起见,它通常比辊筒直径大50mm,即B=D+50mm左右(D为辊筒工作部分外径)。2)轴承体高度h。为保证两辊间距为零时,轴承体外壳不相互接触,故通常取尺寸h=D/2-(5~10)(mm)3)轴承体的轴向长度为轴瓦接触长度加上两端回油槽宽度。5、轴承体材料通常用铸钢或优质灰铸铁制造。铸后应进行人工时效处理。(二)、辊筒轴承的边界润滑设计和轴承间隙的确定(Ⅰ)边界润滑作为滑动轴承的摩擦状态有边界润滑摩擦、液体润滑摩擦或半液体润滑摩擦,由于压延机辊筒轴承是在低速、大负荷、高温条件下工作,尽管多年来曾力图实现液体润滑状态,但经验证明,这种轴承很难避免产生大量铜屑,而实际处于边界润滑状态。故压延机的辊筒轴承应以边界润滑状态进行设计计算比较合理。滑动轴承的边界润滑状态设计通常采用限制轴承单位面积压力p的办法。为了保证不产生过度的磨损,应限制轴承的单位面积压力,即式中Pmax--作用在轴承上最大计算载荷(N)D’--轴瓦的内径(cm)L---轴瓦的有效工作长度(cm)[p]--许用轴承压力(N/cm2),其值依摩擦副的材料及其工作条件而定,对压延机辊筒轴承一般取[p]=500~700(N/cm2)(Ⅱ)润滑与冷却无论滑动或滚动轴承由于采用强制冷却,会造成辊筒两端温度低于中央部位这对生产会带来十分不良的影响,所以轴承的温度必须保证适当的高温。视压延工艺要求不同,一般在60~110℃,并采用温度自动调节装置来控制。润滑油要采用适应高温度而且不易老化的高级润滑油。一般当油在100℃时,应有100~150秒的赛式粘度,并加入一定数量的防锈剂和过酸化抑制剂才能使用。(Ⅲ)辊筒轴承间隙为使辊筒工作时能理想地转动而不使间隙过大,影响制品的精度,其轴承间隙值应综合考虑下列几个因素而确定:1、辊筒轴颈的热膨胀,2、轴承的热膨胀,3、保证轴承润滑条件的必要间隙,4、轴颈、轴承内孔加工装配综合误差。(三)、辊筒滚动轴承的应用(Ⅰ)滑动轴承的缺点滑动轴承作为压延机辊筒轴承使用已有较长的历史和比较成熟的使用经验。由于滑动轴承结构简单、加工制造容易,而且若采用特种青铜做轴瓦、优质铸铁做轴承体,配合适当的拉回装置,采用压力缩环润滑,勉强能满足压延机辊筒轴承的基本要求。因此,目前国内外仍广泛采用。但长期的使用经验也表明、压延机采用滑动轴承也存在着下列比较严重的缺点:(1)无功损失大,效率低。据估计,压延机驱动功率约20%左右消耗在滑动轴承的摩擦损失上;(2)精度低,对制品精度影响大;(3)轴瓦的磨损大、寿命低,维修工作量大。(Ⅱ)滚动轴承的优越性基于这些问题,随着机械制造工业的发展,压延成型机辊筒轴承采用滚动轴承越来越普遍,采用滚动轴承比滑动轴承的优越性在于:(1)体积小采用滚动轴承代替滑动轴承时,由于滚动轴承的宽度比滑动轴承小,因此在保证相同刚性的前提下,辊筒工作表面长度可以增加或在保证辊筒具有等同的工作表面长度而其直径可以相应减小。如辊筒直径为φ550mm的辊筒,当采用滑动轴承时,辊筒工作表面长度为1450mm,但改用滚动轴承后,工作表面长度就可以增加到1800mm。(2)精度高不产生像滑动轴承那样因受力使受压区轴瓦变形而影响制品精度的问题,因此,能提高压延制品的精度和压延制品的最小厚度。(3)无功损失小、效率高用滚动摩擦代替滑动摩擦,机器的无功损失小、效率高。如对直径为φ550mm的辊筒,传动功率可减少30%。(4)辊筒轴颈不磨损由于滚柱轴承的内圈和轴颈是热压配合而固定的,因而避免了采用滑动轴承时辊筒轴颈和轴瓦的磨损问题;同时,辊筒轴颈的表面状态对轴承的寿命没有影响,不需镶配特别的钢套。(5)寿命长由于压延机辊筒的速度比较慢,属于低速轴,故采用滚柱轴承可以有很长的寿命,据资料介绍,辊筒使用滚柱轴承连续运转十年以上,其回转精度不变,这就大大减轻了轴承维修的工作。(6)滚柱轴承承载能力大。(7)制造技术和安装技术要求高,产品成本高。三、机架机架是压延机的主要零件,是决定压延机性能的关键零件之一。机架的刚性对压延制品的质量影响很大,因此机架的结构设计与刚度计算是压延机设计的重要内容。(一)机架的结构机体通常采用优质铸铁制造,为减轻重量,机体各零件均为空心结构,适当设置加强筋以增加其强度和刚度。机架的结构决定于下列几点:(1)辊筒的数目及其排列形式;(2)机器的用途及其对机架的强度、刚度的要求;(3)辊距调节装置、轴线交叉装置、反弯曲装置、挡料装置、润滑装置、切边及边料返回装置等等的设置位置等。(4)压延机机架通常采用整体结构。(二)机架的计算1、安全系数的确定当压延机超负荷时,可能发生破坏的零件有:机架、辊筒和调距螺杆或螺母。这种严重事故是不允许发生的。但三者比较起来,当然调距螺杆与调距螺母破坏所引起的后果稍轻些。因此,在设计压延机时,根据三者的重要程度,按不等强度进行设计,即一般取机架的安全系数大于辊筒的安全系数;辊筒的安全系数大于调距螺杆、螺母的安全系数而调距螺杆的安全系数大于调距螺母的安全系数。这样以便在压延机出现超负荷时,使调距螺母首先破坏,其次是调距螺杆,以前者对后者起到安全保护作用。2、机架危险断面的确定根据上述设计原则,一般用辊筒破坏时作用于机架的外负荷作为计算载荷对机架危险断面进行计算,即机架危险断面的应力不应超过材料的弹性极限。由实测知,I、倒L、S型机架的受力情况和危险断面如图所示,图中P1、P2、P3、P4表示机架所承受作用力的方向;A—A、B—B、C—C、D—D表示危险断面。(三)机架材料机架材料一般采用强度高,抗震性好的灰铸铁,常用牌号有:HT200、HT250。也有采用球墨铸铁,铸钢或钢板焊接的。机架铸造或焊接完后,一定要进行时效处理。
四、辊距调节装置辊距调节装置的作用在于用来调节辊筒间的间隙大小,通常设置在辊筒两端的轴承座上。因为压延机有(n-1)道辊筒间隙(这里n系指辊筒数目),故压延机一般也有(n-1)对辊距调节装置。图所示为S型四辊压延机辊距调节装置的布置情况。S型四辊压延机辊距调节装置的布置情况(一)结构特点对辊距调节装置的基本要求是:1、结构简单体积小,2、调节方便准确度高,3、具有快慢两级调距速度,能实现粗调和微调等。(二)分类1、从调距原理分,有机械调距、液压调距和液压机械调距;2、从传动方式分,可分为集中传动方式和单独传动方式目前应用最多的是单独传动的机械调距方式和单独传动的液压机械调距方式。(三)集中传动调距装置这种集中传动方式虽然需用的电动机少、造价低,但结构复杂且机器的外观零乱,操作不便,特别是无法实现自动控制,因此,除了在旧式压延机上还可见到外,新设计的压延机上已不再采用,而多用单独传动方式(四)单独传动的调距装置单独传动方式即辊筒的每一端都配有一个调距装置而进行单独传动调节。在单独传动方式中有调距螺杆转动和调距螺母转动两种结构。1、调距螺杆转动调距装置2、调距螺母转动的调距装置其特点是结构紧凑,拆装方便。调距装置要求减速器的速比大且结构小,因此一般采用一级或两级蜗轮减速器,或者采用低速大扭距液压马达。在旧式压延机上多采用齿面点接触螺旋形螺轮,但由于其效率较低,因此目前新式压延机上多采用球面蜗杆减速器,由于它不仅齿面接触面积较大,结构紧凑,且传动效率较高。(五)螺杆与支承面接触形式1、球面与球面接触;图ab2、球面与平面接触;图c3、平面与平面接触;图d4、螺杆头装滚动轴承;图e5、轴母转动的平面圆环接触;图f图3-60螺杆与支承面接触形式(六)调距装置设计注意点压延机把辊距调节装置作为辊筒和机架的安全保护装置,因此在设计辊距调节装置时,必须注意以下几点:(1)调距螺杆和螺母的安全系数K须小于辊筒和机架的安全系数,通常取K=2左右;(2)调距装置的结构应使调距螺杆或螺母拆卸方便,以便在其破坏时做到无需拆卸其它部件即可方便地更换;(3)为防止调距超出调节范围而出事故,在电动机带动的调距装置中,必须设置最大调距范围限位安全装置。五、辊筒轴线交叉装置(一)装设方位轴交叉装置装设的位置和方向取决于压延机的用途和辊筒的排列与数目,如图所示。辊筒轴交叉装置位置和方向常用的三辊压延机轴交叉装置一般设在喂料辊上,但也有设在下辊筒上的。四辊筒压延机多用于贴胶作业,多设在1#、4#辊筒上。(二)结构型式轴交叉装置的结构型式是多种多样的。常用的有液压式(弹簧式)、楔块式和球形偏心轮式三种:Ⅰ.液压式轴交叉装置1、结构组成液压式轴交叉装置的结构由三部分组成:1)传动部分电动机经过行星摆线针轮减速器、蜗杆、蜗轮及装在蜗轮轴内的螺母转动,从而使丝杆带动轴承体移动,装在一个辊筒两端的二个轴交叉装置作相反的移动来实现轴交叉。2)液压部分它的作用是与传动部分形成一个平衡的力,以防止辊筒轴承在轴线交叉量正确之后的位置变化。油缸起着帮助轴承体移动和定位作用,防止在切线力作用下辊筒位移。3)自动调心部分辊筒轴线交叉时,为保证轴承袖衬和辊筒轴颈要保证正常的接触,设置一个球形调心支座。2、特点此种装置结构简单,动作可靠,定位压力可根据需要调节,但需要附设一套液压装置。3、弹簧式轴交叉装置弹簧式轴交叉装置实际上就是将上述液压缸换成弹簧代替。此种结构除具有液压式优点外,还省去一套液压装置,但弹簧力的调节不如液压式方便。4、注意事项1)、正确的使用轴交叉装置,需要使辊筒左右两端辊距相同且交叉值相等,否则将引起胶片的厚度误差。2)、另外,左右两端的电动机尽量同步工作,尤其是在负荷下不允许只对一端进行调节,否则将引起辊颈部分的损伤。3)、为了防止调节过量引起机械损伤。设有行程限位开关,以停止电动机转动。Ⅱ.楔块式轴交叉装置楔块式轴
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