青科大高分子材料加工机械教案05压延机-1概述

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/min3、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。