橡胶传动带生产工艺及设备_曾宪奎

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 第 26 卷 　第 4 期 2005 年 8 月 特 种 橡 胶 制 品 Special Purpose Rubber Product s Vol. 26 　No. 4 　August 2005 橡胶传动带生产工艺及设备 曾宪奎1 ,李志洋2 (1. 青岛科技大学 机电学院 ,青岛 　266042 ;2. 青岛摩森机电技术有限公司 ,青岛 　266100) 摘 　要 :从带传动的现状和发展趋势入手 ,以传动带的生产工艺和生产设备为中心 ,较为全面地介绍了传动带 的分类、结构形式以及发展方向 ,并叙述了传动带的生产工艺及生产设备的分类、用途、工作原理和基本结构。 关键词 :橡胶 ;传动带 ;生产设备 中图分类号 : TQ330. 4 + 6 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :1005 - 4030 (2005) 04 - 0044 - 06 收稿日期 :2004 - 12 - 29 作者简介 :曾宪奎 (1967 - ) ,男 ,山东青州人 ,青岛科技大学高级工 程师。 　　带传动是机械传动重要的传动形式之一 ,随 着工业技术水平的不断提高以及对机械设备精密 化、轻量化、功能化和个性化的要求 ,传动形式愈 来愈多 ,其应用范围越来越广。作为带传动中的 主体部件 ———传动带也由原来的易损件向功能件 方向转变 ,其品种规格向多样性发展 ,由传统的普 通包布 V 带和普通平带发展了窄 V 带、宽 V 带、 联组 V 带、切边 V 带、多楔带、同步带、绳芯平带 和片基平带等。这些传动带已广泛应用于汽车、 机械、纺织、家电、轻工、农机等各个领域 ,在国民 经济和人民日常生活中发挥着愈来愈重要的作 用。随着传动带品种多样性、使用性能标准的不 断提高 ,在传动带生产中不断采用了新材料 ,新技 术和新工艺 ,使用越来越先进的生产装备和检测 手段。 我国传动带生产的工装设备通过多年来的引 进消化吸收和自行开发 ,已有长足的进步 ,尤其是 上世纪 90 年代以来 ,以生产线绳 V 带工装设备 和切边 V 带、同步带及多楔带工装设备 2 大系列 为主要代表的生产装备已达到了相当水平 ,基本 能满足我国传动带制造的需要。 1 　分类、结构形式及其使用设备 1 . 1 　分类 根据传动形式 ,传动带可以分为 2 大类 :一类 为通过皮带轮和传动带的摩擦力而传递动力的摩 擦传动带 ;另一类为通过皮带轮轮齿和传动带带 齿相互啮合而传递动力的齿形传动带。具体分类 见图 1。 按照其用途 ,传动带还可以分为工业用传动 带和汽车用传动带。汽车用传动带依照其用途大 致可分为 2 类 :一类是用于汽车发动机的辅助部 件 ,承担着传递动力的传动带 ,以使风扇、发电机、 水泵、空气压缩机、空调、动力转向器及其他附属 装置处于正常运转工作状态 ;另一类是驱动内燃 机凸轮轴、燃料喷射泵及平衡轴等的传动带。前 者没有必要保证严格的转速 ,一般可采用摩擦传 动带 ;后者必须保证准确的转速 ,故使用齿形传动 带。 1 . 2 　结构形式 传动带的结构通常可以分为外包布、上顶布、 顶胶、接合胶、强力层 (芯绳) 、底胶、下底布等几部 分 ,根据传动带种类的不同 ,结构稍微有所区别。 具体结构见图 2。 1 . 3 　使用设备的分类及用途 传动带设备的分类方式很多 ,主要有 : 包布 V 带生产设备 ,用于橡胶包布 V 带的生 产 ;切边 V 带、同步带、多楔带生产设备 ,用于橡 胶切边 V 带、同步带、多楔带的生产 ;传动平带生 产设备 ,用于橡胶传动平带的生产。 本文以切边 V 带、同步带、多楔带生产设备 为例 ,对橡胶传动带的整个生产工艺和设备进行 了介绍。 2 　生产工艺与设备 2 . 1 　生产工艺流程 切边 V 带、多楔带和同步带生产工艺和生产 设备基本相同 ,只是某些具体工序所使用的设备 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 2005 年 　曾宪奎等 　橡胶传动带生产工艺及设备 45　　　 图 1 　传动带分类示意图 图 2 　传动带结构示意 1 - 包布层 ;2 - 顶布 ;3 - 伸长胶层 ;4 - 粘合胶 ;5 - 线绳 ;6 - 压缩层 ;7 - 底布 ;8 - 层合布 ①背布 ; ②芯绳 ; ③接合胶 ; ④楔部胶 ; ⑤顶胶 ; ⑥芯绳 ; ⑦齿部胶 ; ⑧齿底布 和后道工序有所区别。生产工艺包括各部件准备 (出片、短纤维胶片拼接、尼龙弹性布缝接、裁布) 、 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 46　　　 特 种 橡 胶 制 品 第 26 卷 　第 4 期 成型、硫化、切割、磨削、检验 (外观、尺寸、性能) 等。工艺流程见图 3 : 图 3 　橡胶传动带生产工艺流程 2 . 2 　工艺及设备 2 . 2 . 1 　混炼与压延 切边 V 带、多楔带和同步带所用胶料均是以 氯丁橡胶为主。氯丁橡胶极性强 ,易结晶 ,混炼时 易生热 ,易焦烧 ,易粘辊 ,因而需根据胶料性质制 定合理的混炼工艺才能使混炼过程顺利进行。可 以用开放式炼胶机或密闭式炼胶机炼胶 ,但必须 控制好炼胶温度。 缓冲胶和短纤维底胶的胶料需经压片工序加 工成胶片。以氯丁橡胶为主的这 2 种胶料在热炼 时要低辊温、小容量、快操作为原则。对压延机来 说 ,温度要控制在 50 ℃左右。胶料包辊后 ,慢慢 加入氧化锌。对短纤维底胶应先加入短纤维 ,再 加入氧化锌 ,待胶片压光后方可投入压延机。如 果热炼中辊温升高 ,则要落盘凉辊 ,不可长时间碾 压。压片前 ,先调好压延机辊筒温度 ,即 :上辊 60 ℃左右 ,中辊 50 ℃左右 ,下辊 45 ℃左右。压延 短纤维胶片时 ,混炼胶要按短纤维纵向投入压延 机辊缝中 ,出片速度要慢 ,以保证短纤维充分定 向 ,压延后胶片要经冷却 ,使其温度不高于 30 ℃。 胶片要卷齐、卷紧。 用压延机还可以对需要擦胶的布料进行擦 胶 ,擦胶胶料也是以氯丁橡胶为主 ,压延机辊筒温 度也要控制好。 2 . 2 . 2 　短纤维胶片的裁断与拼接 切边 V 带、多楔带和同步带所用的短纤维胶 片要在裁断拼接机上裁断和拼接 ,才能在成型时 使用。 混有短纤维的胶料在用压延机压延成胶片的 过程中 ,会使胶料中短纤维的排列方向和压延方 向基本一致。为了改变这种排列方向 ,压延后的 胶片需经 90°裁断后变换方向拼接 ,使胶片中的 短纤维成横向排列 ,来达到 V 带在使用中的纵横 向刚性和韧度的平衡 ,从而以适当增加 V 带的横 向刚性。 短纤维填充胶片裁断拼接的工艺过程见图 4。压延好的短纤维胶片从胶片导开装置上导开 , 经过定长裁断 ,胶片运动方向改变 90°,然后 2 片 胶片对接 ,接头无重叠 ,最后胶片由卷曲装置卷曲 成卷。 图 4 　胶片裁断拼接机的工作原理 压延机压出的胶片一般宽度为 1200mm ,横 裁及拼接后的胶片宽度为 1050mm。短纤维胶片 的拼接要密实 ,无明显厚度差异 ,卷布要整齐。 2 . 2 . 3 　成型 切边 V 带、多楔带和同步带的成型要在专用 的成型机上成型 ,见图 5。成型机一般由如下几 部分组成 :主机、线绳导开装置、线绳排放装置、胶 片贴合装置、供胶片装置、电气控制系统和气动系 统等。 成型机主机主要由底座、床头箱、尾架等组 成。主机采用 Z4 系列的直流电机驱动 ,调速比较 大 ,可实现无级变速 ,满足不同工艺、各种直径成 型鼓的需要。采用同步齿型带传动 ,具有传递扭 矩大 ,运转平稳 ,传动精度准确 ,传动效率高 ,噪声 低等特点。尾架是用来支承成型鼓的 ,由油压系 统实现翻转及套筒的前后移动。尾架的动作全部 由油压驱动来完成 ,可同时实现手动和自动操作 ; 尾架采用翻转式 ,使模具在成型完成后直接竖起 , 操作方便实用。由底座、床头箱、尾架等组成成型 机主机 ,其主要作用是将成型模具装夹到设备上 , 并且为模具提供所需的扭矩和转速 ,方便成型时 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 2005 年 　曾宪奎等 　橡胶传动带生产工艺及设备 47　　　 胶片的铺放和线绳的缠绕。 线绳导开装置的主要作用是为成型机提供有 一定速度和恒定张力的线绳。有单工位和双工位 之分 ,单工位张力机主要用于切边 V 带和多楔带 的成型。双工位张力机主要用于同步带的成型。 线绳张力的大小与恒定是影响胶带质量的一个重 要因素。该装置对线绳张力的控制 ,是靠重砣以 及其调节系统来完成的 ,更换重砣数量和大小 ,可 以调节线绳张力的大小。对线绳速度的控制 ,是 靠直线拉杆电位器和交流伺服系统来完成。 图 5 　切边 V带、多楔带和同步带成型机 1 - 线绳导开装置 ;2 - 主机 ;3 - 线绳排放装置 ;4 - 成型模具 ;5 - 供胶片装置 　　线绳排放装置固定在溜板上 ,可作横向和纵 向移动 ,以完成单根或双根线绳的排放。双根线 绳的间距由 2 个排线轮上不同间距的轮槽确定 , 通过更换排线轮来调整线绳间距。线绳的排放间 距 (导程)可通过触摸屏设定 ,由交流伺服电机及 减速器驱动滚珠丝杠实现纵向进给以完成线绳的 缠绕。排线轮由气缸驱动 ,可前后摆动。成型时 气缸前伸 ,排线轮压在模具上 ,更好地保证了线绳 排放的均匀性。排线架的横向移动由手轮和丝杠 完成。该装置的纵横向极限位置均有接近开关检 测 ,安全可靠。 胶片导开装置一般配有 4 工位的胶片导开 架 ,可分别提供 4 种不同的胶片 ,或根据成型工艺 的不同 ,提供 1～2 个备料。圆盘张紧机构使胶片 在成型贴合时保持适当的张力。压合装置安装在 胶片导开架上 ,可以随胶片导开装置前后移动。 压辊压合动作由气缸完成 ,压力可调 ,可实现对胶 片贴合时的压紧力 ,并将胶片间的空气压出 ,防止 成型的带筒有气泡。为防止失压而造成压辊下 落 ,设有安全锁紧装置。 电气控制系统和气动系统的作用是对整台设 备的动作进行控制 ,主要由 PL C 和工业触摸屏、 气动缸、气动阀等组成。 切边 V 带、多楔带和同步带的成型时的顺序 为 :上短纤维胶片 —上缓冲胶片 —排线绳 —上缓 冲胶片 —上顶布。各层胶片要保持清洁 ,粘合牢 固 ,不得存有气泡。如胶片粘性变差 ,应刷胶浆或 溶剂 ,待挥发干燥后再进行贴合。各层材料要按 其强度采用不同的成型速度。成型时还要注意胶 片或胶布搭接宽度要适当。 2 . 2 . 4 　硫化 切边 V 带、多楔带和同步带的硫化要使用专 门的立式胶套硫化罐来完成 ,见图 6。 胶套式硫化罐是一种立式硫化罐 ,罐盖用齿 环锁紧 ,并用油缸 (或气缸)启闭 ,与普通立式硫化 罐类似 ,其主要区别在于内部结构和硫化工艺方 法不同。 胶套式硫化罐由罐体、罐盖、错齿锁环及开闭 罐盖的油缸 (或气缸) 等组成。罐体内设有平台 , 用于放置硫化模具 ,并作为胶套密封用的下端面 , 因此要求平台的面板表面光滑平整 ,材料表面硬 度要高 ,耐冲击。罐体的底部设有内压、外压进气 管及排水管。罐口设有与普通硫化罐罐口密封圈 类同的橡胶密封圈。罐体与罐盖之间用错齿锁环 锁紧。错齿锁环在油缸 (或气缸)的驱动下可以转 动 ,以便锁紧或松开罐盖 ,当错齿锁环松开罐盖 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 48　　　 特 种 橡 胶 制 品 第 26 卷 　第 4 期 后、罐盖可在油缸 (或气缸)的驱动下开启或关闭。 为防止热量散失 ,硫化罐的罐体和罐盖覆有 保温材料。 图 6 　胶套式硫化罐工作示意结构 1 - 罐体 ;2 - 硫化胶套 ;3 - 待硫化带筒 ;4 - 模具 ; 5 - 托板 ;6 - 浮动盖板 胶套式硫化罐有一套特殊的使用工艺方法 , 见图 6。首先将成型好的带坯 3 连同模具 4 一并 吊入硫化罐内 ,外面套上硫化胶套 2 之后 ,盖上浮 动盖板 6 ,即可将罐盖关闭进行硫化。硫化时 ,先 通入外压蒸气 ,密封胶套端边。外压蒸气不可进 入胶套和带坯之间的间隙或模具内部 ,胶套用于 对带坯外周加压。待外压蒸气升至规定压力 ,再 向模具内腔通入内压蒸气 ,内压蒸气压力比外压 蒸气压力低 ,以保持胶套和盖板之间的密封。包 布式 V 带硫化的外压一般为 0. 8～1. 0MPa ,内压 比外压低 0. 6MPa 左右。硫化切边 V 带时的外 压还可高些 ,同时也可先在模具内抽真空 ,使胶套 紧压带筒 ,而后再加外压 ,外压建立后关闭真空 , 通内压硫化 ,硫化完毕。先排内压后排外压 ,内外 压排净后再开罐取出硫化模具卸带。 胶套式硫化罐通常适宜于硫化带长小于 2500mm 的切边 V 带、多楔带和同步带 ,也可硫 化包布式 V 带 ,胶带硫化质量较高。包布式 V 带 的硫化还可使用鄂式平板硫化机来硫化 ,但硫化 胶带有接头 ,影响质量。 2 . 2 . 5 　切割 切割设备根据用途可以分为同步带切割机、 多楔带切割机、切边 V 带切割机 ;根据切割方式 分为直切和斜切 ;根据带筒的张紧方式分为单鼓 切割机和双鼓切割机。本节主要介绍切边 V 带 单鼓切割机。 切边 V 带单鼓切割机的作用是将硫化好的 带筒切割成“V”形 ,是用 2 把圆盘刀同时进行切 割 ,并用圆盘刀的旋转由电机驱动 ,其进给轨迹成 一定的角度。主要结构包括主轴箱、膨胀鼓、尾 架、打磨装置、切割装置等几部分 ,见图 7。 图 7 　V带单鼓切割机 1 - 主轴箱 ;2 - 膨胀鼓 ;3 - 尾架 ;4 - 切割装置 ;5 - 打磨装置 　　主机采用 Z4 系列的直流电机驱动 ,调整比较 宽 ,可实现无级变速 ,满足不同工艺、各种直径成 型鼓的需要。采用同步齿型带传动 ,具有传递扭 矩大 ,运转平稳 ,传动精度准确 ,传动效率高 ,噪声 低等特点。 采用可膨胀式切割鼓 ,可以根据不同规格胶 带内周长的需要 ,每种规格的膨胀鼓在一定直径 范围内可任意膨胀和收缩 ,其动作由驱动气缸和 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 2005 年 　曾宪奎等 　橡胶传动带生产工艺及设备 49　　　 手调丝杠协同完成 ,实现手动和自动操作 ;鼓面盖 板由轻质铝合金材料制成 ,质量小 ,强度高 ;盖板 之间以齿型啮合 ,保证鼓膨胀后有较小的周向间 隙。鼓膨胀是由镶嵌在盖板上的楔形滑块与可轴 向移动的圆锥形滑座的轴向相对移动来完成的 , 楔型滑块与圆锥滑座之间以 T 型槽形式连接 ;手 动丝杠调节装置安装在鼓空心轴之内 ,通过尾架 套筒内的手动板手的转动 ,实现手动调节。 尾架是用来支承成型切割鼓的。尾架的动作 全部由气缸驱动来完成 ,可同时实现手动和自动 操作。尾架形式采用前后摆动式 ,操作方便实用。 切割装置由上、下 2 部分组成。整套装置由 交流伺服电机通过无间隙滚珠丝杠驱动 ,该丝杠 具有传动效率高 ,有较高的重复定位精度和运动 精度、无间隙、刚性好等一系列优点。导轨采用直 线滚珠导轨 ,寿命长、机械能耗小、精度高、速度 快。上、下切刀各有一套溜板来调节角度 ,可以根 据不同带子不同的工艺要求来任意调节切割角 度。切刀为圆盘刀 ,由电机通过切割刀箱来驱动 , 使切割刀在切割时实现高速运转。喷水冷却装置 一方面对切刀进行冷却 ,另一方面可以起润滑作 用。油缸上的调速阀可以任意调节切刀进给速 度。 打磨装置固定在溜板上。打磨装置配备特殊 的磨削砂轮 ,用以磨削生胶套。砂轮的作用是在 金属骨架上喷涂碳化硅或金刚砂等硬质磨料 ,在 磨削橡胶时 ,具有不粘附的优点。磨削进给量可 以通过触摸屏进行设定 ,精度可以控制在 0. 5mm 范围之内。 带筒经停放 24h 后才能切割 ,以消除应力并 稳定尺寸。切割带筒之前 ,要根据带筒规格及 V 带截面尺寸调整切割机各项参数 ,然后再进行切 割。切割后的带子应以每个带筒为单位进行编 号。 2 . 2 . 6 　磨削设备 磨削设备根据用途可以分为同步带磨削机、 多楔带磨楔机 ;根据带筒的张紧方式分为单辊磨 削机和双辊磨削机。 同步带磨削机的用途是将硫化好的带筒背面 进行磨削 ,要求磨削好的带筒厚度均匀 ,表面光 滑 ,尺寸稳定并符合产品的标准和使用要求。其 磨削方式分 2 种 :一种是硫化好后先不脱模 ,在模 具上进行磨削 ,这种磨削方式由于受模具精度、机 床精度的限制 ,不容易保证磨削精度 ;后一种是硫 化好后脱模 ,将带筒放到专用的磨削机上磨削 ,这 种磨削机用双辊将带筒张紧进行磨削 ,不受模具 精度、机床精度的限制 ,磨削精度容易得到保证。 多楔带磨楔机的作用是将硫化好的多楔带带 坯进行磨楔 ,又分为多楔带整筒磨楔机 (带模具磨 削)和多楔带单根磨楔机。与同步带磨削机一样 , 由于受模具精度、机床精度的限制 ,多楔带整筒磨 楔机不容易保证磨削精度。多楔带磨楔机用的磨 轮为成型磨轮 ,根据楔型分为 J , K ,L ,M 型。多 楔带磨楔要求进给精度高 ,带厚均匀 ,楔型标准。 图 8 为多楔带单根磨楔机的工作原理图。 磨削过程如下 :装上带坯 ,移动张紧轮将带坯 张紧 ,主动轮转动带动带坯转动 ,同时带坯沿着磨 削进给方向向左进给 ,磨轮旋转进行磨削 ,磨削进 给量由控制系统控制 ,磨削时为提高表面质量 ,一 般在磨削时对磨削表面进行喷水 ,既起到冷却的 作用 ,又起到冲洗磨屑的作用。 图 8 　多楔带单根磨楔机的工作原理 1 - 磨削砂轮 ;2 - 主动轮 ;3 - 多楔带带坯 ;4 - 张紧轮 3 　结语与展望 以上介绍了传动带的生产工艺以及现阶段比 较先进的生产设备的原理及结构特点。现阶段我 国传动带行业已经取得了突破性的发展 ,与上世 纪八、九十年代相比有了很大进步。今后随着工 业的不断发展 ,特别是汽车工业的飞速发展 ,我国 传动带行业也将继续壮大。 参考文献 : [ 1 ] 　邹维涛. 新型传动带生产设备现状及发展方向[J ] . 橡塑技 术与装备 ,2002 , 2. (下转第 52 页) © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 52　　　 特 种 橡 胶 制 品 第 26 卷 　第 4 期 [ 4 ] 　张文修等. 模糊控制与系统 [ M ]1 西安 :西安交通大学出版 社 ,199811～161 [ 5 ] 　谢剑英等. 微型计算机控制技术[ M ]1 第 3 版1 北京 :国防工业出版社 ,20011 1331 Intell igent Control for the Ram Piston Pressure of Mixer L i J un1 , M a Tie 2j un2 , Zhang hai2 ( 11 Sichuan University of Science Engineering , Sichuan Zigong 　643033 ; 21 Southchina U niversity of Technology , Guangzhou 　510641) Abstract :After analysis of f uzzy cont rol and PID cont rol , PID combine wit h f uzzy cont rol was ap2 plied to cont rol the p ressure of ram piston because of t he worse effect of t raditional cont rolling met h2 ods. And t he detailed plan of carrying out was given in t his article. Experiment data indicated that t he cont rol system of ram piston pressure based on intelligent cont rol had achived bet ter effect . Key words :ram piston pressure ; intelligent cont rol ; PID ; Fuzzy - PID (上接第 49 页) Production Technology of Rubber Transmission Belt and used Equipment Z EN G X i an2k ui1 , L I Zhi2y an g2 ( 1. Qingdao University of Science and Technology , Qingdao 　266042 , China ; 2. Qingdao Mosen Machine2Elect rical Technology Co . L td. , Qingdao 　266100 , China) Abstract :Some classify , st ructure characteristic and develop ment of rubber t ransmission belt were totally int roduced , and production technology of the belt and principle and basic st ruct ure of used equip ment s were discussed. Key words :rubber ; t ransmission belt ; equip ment (上接第 58 页) Study on Microwave Preheating of Green Tyre before Vulcanization TA N G W ei2qi ang , Z H EN G Yue2j un , Z H A N G H ai , CA I Yi2t ao ( Southchina U niversity of Technology , Guangzhou 　510640 ,China) Abstract :A way of external heating and hot conduct was always used in t raditional tyre vulcaniza2 tion , t he way had some shortcoming of big temperature gradient and slow heating rate , and effected on t he tyre vulcanization quality. Some researchers and research unit s were seeking more reasonable vulcanization technology for solving t his p roblem , and obtained same temperature on t he inside2out2 side of t he green tyre to develop tyre vulcanization quality. The preheating technology of t he green tyre before vulcanization was studied and tested by using microwave heatng way. It was indicated t hat t he shortcoming of the inside heating2up slowness and the out side quickness was overcomed , and t he vulcanization quality and efficiency were bot h developped by using microwave p reheating technology. Key words :microwave ; p reheating ; tyre