第五章压延机.ppt

1、第六章 压 延 机,一.引言 压延成型是将已经基本塑化的热塑性塑料,在热的辊筒中滚压并成型为片材或薄膜的方法,也可生产人造革(塑料与布或与纸的复合制品)。压延成型的主要塑料是聚氯乙烯、ABS ,聚乙烯醇、纤维素、改性聚苯乙烯、聚乙烯等塑料。 压延成型产品，一般可分为薄膜、片材、人造革和其他涂层制品三类:,第一节 概 述,习惯上生产厚度为0.050.3mm范围内的称薄膜，0.3mm以上的称片材或板材。 聚氯乙烯薄膜和片材又有硬质、半硬质和软质之分，由所含增塑剂份数而定。含增塑剂05份称为硬制品，625份称为半硬制品，25份以上称为软制品。 压延薄膜主要用于农业、工业包装、室内装饰及生活用品，并可

2、刻花、印花，产品繁多。,片材也有软质、硬质之分。软薄片有时称为无衬人造革。 压延片材常用作地板、垫板、录音唱片基材、传送带及热成型片材等。 通常以棉织品或合成纤维织物作底层的复层制品又称人造革，人造革用途广泛。以纸作为底层的复层品称纸质复层品，可作为包装、文具封面、建筑物的室内贴墙等用途。 压延成型的特点是产品质量好，生产连续，生产线速度大，加工能力大，产品变化多，自动化程度高。,一般情况下 , 普通的四辊压延机手加工能力达500010000t，生产薄膜的线速度为60120m/mi n ,甚至可达250m/min。压延产品厚薄均匀，厚薄公差可在10%以内，而且表面平整。若在辅机中配以轧花辊或印

3、刷机械还可直接得到各种花纹和图案的产品。自动化程度高助压延机组具有压延成型联动装置只需1-2个人操作。 压延成型的主要缺点是设备庞大，投资高，维修复杂、制品幅宽受压延机辊筒的限制，因而在生产片材方面没有挤出成型发展迅速。,二.分类 压延机通常以辊筒数目及其排列方式分类。按照辊筒数目不同，压延机可分为双辊、三辊、四辊、五辊等。其中以三辊和四辊压延机为最普遍。 若辊筒的数目为n，则辊间间隙为(n一1)道。两辊机只有一道辊隙，通常用于混炼或半制品的生产。三辊虽有两道辊隙，其成型制品的精度，表面质量以及压延速度都受到限制。四辊比三辊多一道辊隙、辊筒线速度可以提高，而且产品厚度均匀、表面光洁程度提高。通

4、常四辊压延机的压延速度是三辊的24倍。,所以在塑料工业中，三辊压延机正逐步为四辊压延机所代替。 但是，辊筒数目增多，设备复杂、机器庞大、投资大，目前为专门生产某种产品用的未普遍使用。,三辊压延机,四辊压延机,按照辊筒排列方式不同。三辊压延机的排列方式有“I”型、“F”型、三角形:四辊压延机则有“I”型、“F”型、“L”型、“Z”型、“S”型等。 辊筒的排列主要考虑尽量避免邻近辊筒受力时横压力对压延制品厚度的影响，以及便于在辊筒上面留出较大地位安装白动四辊机由F型改为Z型或“S”。然而实际上没有供料装置和操作空间，例如三辊机由原来的“I”改变成“F”或型，一种排列方式是尽善尽美的，各有优缺点。,

5、“I”型 : 三只(或四只)辊筒呈上下一线式排列，压延过程中，由于物料顶开棍筒的作用，使所有辊简的变形都近乎在垂直平面内、互相干扰。同时.随着压延速度、物料、辊温和进口存料的变化，辊筒的变形也在不断变化，尤其第二(或第三)道间隙，随着这些因素的变动，直接影响制品的质量同时，加料也不方便。,“F”型 : 只是在“I”型的基础上把1号辊移向一旁，与2号辊在同一水平线上 .这样机器的高度减小，加料方便。,“Z”型四辊压延机3辊的变形近乎垂直向下，但对成型制品的第三道间隙影响很小因而有利于提高制品精度。由于各辊互相独立，受力不相互千扰，这样传动平稳，操作简便。各辊筒拆卸灵活，易于检修。物料包辊长度短，

6、受热少，不易分解。但对附属的装置的设置带来不便。 “S” 型,既有“Z”型的优点，又使1,3和2,4辊间距离增加，操作方便，各辊相互独立、易调整和控制，物料包辊受热时间少，不易分解，上料方便、目前，新设计的压延机 以“S”型居多。,三. 三辊和四辊压延机的基本结构组成 三辊压延机的基本构造如图,1,2,3,4,1-挡料装置 2-辊筒 3-导开装置 4-卷取装置,(1)挡料装置 挡料起到调节制品幅宽的作用，使生产制品的最大幅宽近于辊筒长度，防止物料从辊筒端部挤出。 (2)辊筒 辊筒是压延机的关键部件，辊简内部可加热或冷却，以适应被加工物料的工艺要求。 (3)机架 由铸钢制成，个相互平行骨架和一横

7、梁组 成，用以支承辊筒、调距装置和承受坛延负荷和其他附件的作用。,(4)调距装置 调距装置是调节辊间间隙，以便生产各种不同厚度的制品。调距装置是成对出现的，设置在辊筒两端轴承座上。通常的压延机倒数第二辊是固定的，其余各辊均可调节间隙。 (5)轴承 轴承是用来承受辊筒强大的工作载荷，必须保证良好的润滑和冷却。,四辊压延机的结构组成与三辊相类似，增加了一只辊筒，多一对调距装置以及机架的结构形状有些不同之外，还多了辊筒轴交叉装置和自动测厚装置等 ，如图：,表征压延机的参数很多，主要有辊筒数目、辊筒直径、辊筒长度和长径比、辊筒线速度、辊筒凋速范围、辊筒速比和驱动功率等。 一.辊筒直径和长度 辊筒直径(

8、外径)和长度L(有效长度)通常用以表征压延机的规格，是重要的特征参数。 辊简长度越大，表示所能加工制品的宽度越大。平常所说辊筒长度，是指有效长度，并非实际长度。一般实际长度比有效长度多2030mm，这跟操作技术有关二有效长度就是制品的最大幅宽。,第二节 压延机的主要技术参数,随着辊筒长度增大，辊筒直径一也要相应增加，以增大辊筒的刚性，否则辊筒变形大，无法保证制品的精度。 压延机辊筒的长径比是指辊筒有效长度与辊筒直径的比值。加工软质塑料制品，由于辊筒所受的分离力比硬质制品小，其长径比可以大些，常取L/D=2.52.7,一般不超过3;而硬质制品，L/D常取2.2。长径比的取大取小，跟冶金和机械制造

9、技术水平有关，各国不尽相同。 长径比取小，对提高制品精度有利，但会使单位产量的功率消耗增大。,二.辊筒线速度和调速范围 辊筒线速度是表征压延机生产能力的重要参数。线速度的高低，取决于机械化、自动化水平的高低，因而辊筒线速度也是代表压延机先进水平的技术参数。 目前世界先进水平的四辊压延机辊筒线速度已达200250m/min,辊筒线速度确定之后，压延机的生产能力也就确定了，压延机的生产能力,Q=60 v e b (公斤小时) 式中,-生产能力 (公斤/小时) v-辊筒线速度 (米/分) e-制品厚度 (米) b-制品宽度 (米) -压延机的使用系数,根据生产条件定.可取0.70.8 -物料的重度

10、(公斤/米3) -超前系数,如下图,物料在被压延过程中厚度不断减小。随着厚度的减小其长度和宽度都在增加。但是，当物料前进到达某一位置时，宽度便不在增加，只增加长度.,调速范围是指辊筒的无级变速范围，用辊筒线速度表示。由于被加工物料品种多软、硬差异大，既满足高的生产速度，又满足低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,压延机相邻两辊筒线速度之比称为辊筒速比。四辊压延机一般以3辊的线速度为标准，其他三只辊筒都对3号辊维持一定的速度差，以便对物料产生剪切、塑化并使物料按顺序贴在下一只辊筒上，保证压延的正常进行。 速比过大有可能造成物料包在一只辊筒上，而不贴向下一只辊筒。速比过小，物料

11、贴附能力差，容易夹带空气，造成气泡、同时影响塑化质量。 速比与物料种类、相同物料不同厚度或不同用途有关。,三.辊筒的速比,四.驱动功率 驱动功率是指驱动压延机辊筒转动所需要的总功率。它表征压延机的可靠性、经济性的主要参数。影响压延机功率消耗的因素很多，并随塑料品种和制品软硬程度、制品的厚度和宽度、辊筒直径、压延速度和辊筒温度(影响物料粘度)等的变化而异，所以理论计算难以准确。目前主要以实测数据为依据，运用类比法确定。,1.按辊筒线速度计算 N = n v (马力) 式中 N-电动机功率 （马力） v-辊筒线速度 （米秒） n-辊数,现介绍几个近似公式：,2.按辊筒工作部件长度计算 N = K

12、n b(马力) 式中 N-电动机功率（马力） b-辊筒的有效长度（厘米） n-辊数 k-计算系数 以上两种方法都有缺点。没有考虑加工物料的性质和工艺条件。前者没有考虑辊筒尺寸，后者未计算速度的影响。,第三节辊 筒,辊筒,电辊筒,辊 筒,辊筒是压延机的主要部件，是决定压延制品质量和产量的关键部件，因此辊筒结构设计、材料选择和加工制造都很重要 一.对辊筒的要求: 1.压延机辊筒应具有足够的刚性，以确保工作时强大负荷作用下，弯曲变形不超过许用值; 2.辊简土作表面应具有足够硬度，以抵抗长时间的工作磨损。一般辊筒工作表面硬度要求达到肖氏硬度HS6575;轴颈HS3748同时应具有较好的抗腐蚀能力和抗剥

13、落能力。 3.辊筒应精细加工，以保证表面光洁程度。工作表面，应经过磨削和抛光，粗糙度Ra0.10.125(光洁度在10以上)，不允许有气孔或沟纹。,4.辊筒工作表面外径的加工应达到GB169-59和GB174-59基轴制七级精度以上，以给辊筒留有使用后的修磨余量。 5.辊简材料应具有良好的导热性。 6.辊筒的结构与几何形状应确保沿辊筒土作表面全长温度分布均匀一致，防止应力集中。 二.辊筒结构 辊筒的结构按照载热体流道形式大致可归纳为空腔式和钻孔式两种，相应的加热冷却方法有蒸气加热、油加热、电一蒸气加热、蒸气加热和电加热并用以及目前广泛采用的过热水加热等。,1.空腔式辊筒 空腔式辊筒的加热面积太

14、小，用蒸气加热时。由于筒壁太厚以及冷凝水会附着在辊筒内壁，因此传热较慢，不利十及时控制操作温度。另外由于结构上的缺陷，辊筒中部温度比两端高，这样就使辊筒各部分的热变形不一致致制品厚薄不均。,2.钻孔式辊筒 结构下图-1所示。在辊筒靠近白口层和灰口部分，沿圆周钻直径为30mm左右的通孔，并与中心孔相通。钻孔辊筒的热载体加热冷却方法如下图-2,钻孔辊筒的传热面积一般为空腔式的2倍，由于传热面积大，导热介质又以相当高的速度由接近辊筒的外表面的许多孔道进行加热或冷却，因此辊筒表面对温度的反应很快，灵敏度高。通常把辊筒从外界加热到需要冷却的转折点时的线速度称辊筒临界转速。 当压延机辊筒线速度达到某一定数

15、值，剪切和磨擦产生的热量超过物料所需的热量，这时辊筒需要冷却，而不是加热。临界转速的高低与被加工物料的性质、制品的厚度、辊筒速比等条件有关，只好用一个范围来表示，例如硬质聚氯乙烯的临界转速为25 35m/min.,当线速度高于临界转速后，辊筒需要不断冷却，引走多余的热量。而空腔式辊筒，由于传热壁厚度大，难于迅速引走多余量。辊筒温度的变化对制品精度的影响是很明显的。克服这种温度变化影响的措施主要是采用钻孔式辊筒以及合理的孔道沟通方法。钻孔式辊筒孔道沟通方法如下图,图 (a)的情况是载热体从辊筒一端进人，穿过孔道，从另一端引出。这样载热体同时通过所有孔道，流速低，传热效率低。而图(b), (c)是

16、三孔或五孔为 一组的形式，同组孔道首尾串联，载热体从一组孔道进人，从另一组孔道返回。这样，载热体流过的截面积较不分组时小，流速加快，传热效率提高，故较前一种优越，采用较多。不过流体阻力增大，动力消耗加大。钻孔辊筒常用过热水作载热体，也有用油的。过热水用循环泵在1一3MPa的压力下高速循环，对辊筒不断加热或冷却)。,尽管钻孔式辊筒具有许多优点，但精度要求高，数目又多，细而深的孔道钻制加工难度大，造价高。同时因钻孔加工的需要，辊颈尺寸减小使辊筒刚性下降，另外载热体的加热、冷却装置和自动调温控制系统结构庞大复杂，成本增高，因此，对大型 ,高速、精密压延机较适合，小型压延机采用尚少。,三.横压力,在压

17、延过程中，辊筒对物料施加压力，而物料对辊筒又产生反作用力，这个力使辊筒趋向分离，因此称为分离力。分离力是对两只辊筒而言，当具体到一只辊筒时，往往则称为横压力 影响横压力大小的因素很多，分述如下：,如图，横压力随辊距的变小而增大，即辊距越小，横压力越大。当辊距接近零时，辊筒之间变成刚性挤压，横压力急剧上升，从维护辊筒的角度，这是不允许的。,.辊距大小,辊距横压力曲线,.被加工物料的种类和性能,被加工物料的粘性越大，横压力越大,.加工温度,对同一被加工物料，温度高，其粘度小，流动 性好，所产生的横压力就小，反之就大,.辊筒直径和压延宽度,横压力随着辊筒直径的增大而增大，辊径增大 物料与辊筒接触面积

18、加大，被挤压的物料增多 横压力分布面积扩大，辊筒长度大，总横压力 增加。,.压延速度,压延速度对横压力的影响是复杂的。,现今的压延机辊简轴承，多为滑动轴承，而在高精度压延机卜已采用向心推力滚柱轴承。 压延机的滑动轴承，一般都采用稀油强制循环润滑，润滑的另一个重要日的就是冷却，以保证热平衡,润滑油和轴承温度不超过许用值。由于轴承所在位置不同，轴瓦分开面对水平的角度也不相同。因而同一台压延机，不同辊筒的轴承不能互换。,第四节 辊筒轴承及润滑系统,一.辊筒轴承,滚柱轴承和滑动轴承比较，它的优点是: 滑动轴承的间隙大于滚动轴弱，因而滚柱轴承可提高压延机的精度; 滚柱轴承的内座圈与辊顶没有相对运动，可以

19、保护辊颈不受磨损; 由于磨擦小，可以降低驱动辊筒的动力消耗; 寿命长，维修费用少。 但是，滚动轴承的制造和安装技术要求高，初投资大,压延机一般采用稀油强制循环润滑，如下图所示为四辊压延机辊筒轴承，循环滑润原理图。 在对油进行加热时，可采用短路循环，即A B C D N R，当油温达到要求后才对轴承润滑，即A B C D E F G H L R 在运行过程中，油温由直型电接点温度计(或其他温度计)G白动控制，温度过高，开启冷却器M进行冷却;过低，由加热器Q.加热。如有断油、缺油发生，则由油量自动报警器H报警，人工调节。,318,辊距调节装置的作用是调节辊筒间的间隙大小，通常设置在辊筒两端的轴承座

20、上。 因为压延机有(n一I)道辊筒间隙(n是指辊筒数目)，故压延机有(n - 1)对辊距调节装置。,第五节 辊距调整装置及传动系统,调距装置的基本结构，是在传动系统带动下产生移动，带动轴承在沟槽内移动，实现辊距调节。使螺旋与螺母发生相对转动，从而产 具体结构差异有以下两点:,一.辊距调整装置,(1)传动方式 有集中传动和单独传动两种。集中传动所用电机少，造价低、传动件多，外观杂乱，操作不便，多用于旧式压延机。单独传动用调距螺杆(或者螺母)转动、结构紧凑，折装方便多用于新式压延机。 (2)调距螺旋头部结构 头部结构有求形和推力轴承两种基本类型。前者为滑动摩擦，阻力较大后者为滚动摩擦,二.传动系统

21、 压延成型对传动系统的要求是: 传动系统具有足够大的驱动功率，以满足压延成型工艺要求。 传动平稳，振动小，同时当负荷发生变化时，传动速度不变。 各个辊筒有不同变速装置，调速范围大。 传动系统有较高的自动化程度，维修简便。,旧式压延机多为一只交流电机或整流子电机带动，速比齿轮直接安装在辊筒轴端二调速有级，调速范围小。传动齿轮的误差，传动振动直接影响制品精度，并给轴交叉装置的设置带来困难。 目前新式压延机广泛采用直流电动机通过单独齿轮箱和万向联轴节的传动形式。分别由一个电动机带动四只辊筒，或者两只辊筒，或一只辊筒。,传动齿轮与辊筒间用万向联轴节连接具有下列特点: 克服了传动系统的振动对制品精度的影

22、响。 为安装轴交叉、预应力装置提供便利。 直流电机调速范围宽，速比可任意调节。 设备的加工制造和安装维修方便。 可是，配备直流发电机组，投资高。目前新设计中，有的采用可控硅整流，代替直流发电机组。,压延成型工艺过程是通过一套完整的压延设备来实现。这一整套设备通称压延成型机组。除压延机外，其余设备统称压延机的辅助设备，主要包括供料装置(如开炼机、密炼机、喂料机等)、辊筒加热冷却装置、引离和轧花装置、制品冷却装置、卷取装置和金属检除器等。 压延辅机配合主机完成各项工作，对压延成型有重要作用，而且数量较多，在成套的机组中所占比例甚大。 压延辅机的功能要与主机功能相适应，辅机的性能参数是由主机的规格、

23、性能参数和使用范围决定的。,第六节 辅 机,辅机,供料装置主要由白动计量配方设备、高速混合机、密炼机、喂料机、运输带、金属检除器等组成。由于开炼机塑化效率低质量差，劳动强度大，所以目前以采用密炼机、喂料机或单独一台大型喂料机的供料方式。,一.供料装置,二.辊筒的加热与冷却装置,压延机辊筒的加热与冷却方式有蒸气加热，水冷却和载热体(常为过热水)加热冷却两种。:前者适合空腔式辊筒，后者适合钻孔式辊筒。 采用过热水加热时，过热水加热或冷却辊筒的循环系统如上图所示。 当需要加热时，加热器自动开启进行加热，同时冷却器自动停止冷却。相反，当需要冷却时，则自动停止加热，并开启冷却器进行冷却。冷却水量的大小也

24、完全自动调节，漏损的过热水，由给水泵通过补蓄器预热后自动供给。为避免水垢的生成，影响传热，水必须经过软化处理。,辊筒在不断旋转，而过热水的进出管道又不能旋转，因此，为使过热水在辊筒运转过程中不断地输人和排出，又不发生渗漏，设计一种在旋转零件和固定零件之件用填料密封卯旋转接头。如下图,旋转接头结构简单，但不十分可靠，寿命也较短。如果采用石墨密封，可提高耐磨性，延长使用寿命，工作可靠，但结构复杂，目前使用较少。 但是，由于辊筒要进行辊距调节和轴交叉，因此，过热水进出的管道还必须能够移动。解决管道移动的办法有金属软管接头，伸缩管接头或球面活接头等。,制品在卷取前必须经过冷却定型。冷却装置由多只卧式排

25、列的铝质磨砂辊筒组成。辊筒的数目由生产速度、制品厚度、辊筒直径、室温、冷却效率等确定。常见排列方法如下图,三.制品的冷却装置,冷却水从辊轴一端进人，沿着紧贴辊筒表面的夹套螺旋槽前进，从另一端引出。若为进一步提高冷却能力，可增大夹套螺槽升角，采用双头或三头螺旋。 为使冷却水充满冷却辊的夹套螺旋槽，冷却水的出水管应高出冷却辊的上表面。,冷却辊,加热和冷却辊,压延机的卷取装置大多是中心卷取。为适应压延生产的连续性和高速化，大多采用双工位或三工位的自动或半自动卷取装置。 随着膜卷直径的增大，如果卷取速度不变，薄膜会越卷越紧。因此必须使卷取辊的转速随膜卷直径的增大而降低。 张力调节器是保证随膜卷直径的增大而反比例改变电动机的转速，使卷取的线速度保持一定，使膜卷内外层薄膜的松紧程度一致。,四.卷取装置,张力调节装置是有张力调节辊、同调整辊固 结的链轮以及和链轮轴相连接的电位器所组成。当 压延速度与卷取速度相等时，张力辊悬浮在长槽中 部位置。如果压延速度大于卷取速度，薄膜的张力 减小，张力辊因重力作用而沿支架长槽下降。在下 降过程中，通过链轮、链条的带动、调节电位器的 电阻，以调节卷取电机的磁放大器和电枢电流，使 卷取电