寬幅內襯層三輥壓延設備

張松，陶麗梅

(1.雙錢輪胎集團有限公司，上海 200025；2.大連橡膠塑料機械有限公司，遼寧 大連 116033)

隨著工程子午胎的快速發展，工程胎用壓延法內襯層生產線，由于其具有生產效率高、膠片精度高、質量好等諸多優點，在國內外工程子午胎生產中被廣泛采用。內襯層壓延法生產線可根據工藝要求選用不同形式的壓延流程。本機組是根據工藝要求自主開發研制的，用于較大幅寬的橡膠內襯層單層純膠片的壓延、或2層及3層膠片的貼合。

1 寬幅內襯層三輥壓延機組

1.1 主要技術參數

1.2 基本組成

三輥壓延法內襯層生產線基本組成包括供料裝置、三輥壓延主機、測厚裝置、接取輸送帶、膠片冷卻裝置、測速裝置、擺動糾偏輸送帶、雙功能導開裝置、貼合裝置、卷取裝置等組成。其生產流程圖如下：

1.3 生產工藝要求

將熱煉好的膠料經擠出喂料機及開煉機通過供膠輸送機送入三輥壓延機，壓延出的膠片修邊后經接取輸送帶送入冷卻裝置冷卻定型，再經定中輸送帶后，由1#工位卷取裝置（兼具導開功能）卷取。多層膠片貼合時，將儲存的膠片放置在1#導開卷取或2#導開卷取上與壓延主機壓制的膠片共同經過貼合輸送帶進行貼合。經過糾偏定中后，由單工位中心卷取裝置收卷。可根據需要生產單層及2層、3層的復合膠片。

2 壓延主機結構特點

自主開發高精度的液壓調距壓延機。主要由高強度高精度軋輥、滾子軸承、液壓調距、予負荷裝置、軸交叉裝置、擋膠板裝置、傳動系統、切邊裝置、喂料裝置、溫控裝置、液壓及氣動系統等組成。其工作原理是將熱煉好的膠料，送入擠出喂料裝置，經過擺動裝置輸送至1#、2#輥隙，再經過2#、3#輥縫，壓延成所需要的內襯層膠片。

圖1 三輥壓延法內襯層生產線生產流程圖

調距裝置采用液壓驅動，與測厚裝置形成閉環自動調整系統，根據壓延制品精度的變化進行輥距的自動調整,保證壓延制品的精度，極大的降低了物料的浪費。液壓調距裝置設在1#、3#輥筒軸承體上。液壓調距裝置由油缸、高精度位移傳感器、比例伺服閥、壓力傳感器、換向閥、節流閥、液壓管路及控制部分等組成。液壓調距系統由執行油缸、高精度的位置檢測元件、控制部分組成位置閉環伺服系統。高精度的位置檢測元件實時檢測輥筒的實際位置。位置控制精度可達±0.01 mm。當壓延貼合力大于設定的極限壓力且持續時間超過某一設定值時，輥筒間距可快速打開，保護設備。當有輸入或控制內部出現緊急情況時，輥筒可快速打開到最大極限位置。

輥筒是直接壓延制品的零件，是壓延機最主要的組件，輥筒的質量直接影響制品的質量。三個輥筒由3臺變頻電機單獨驅動，使輥筒速比可以無級調整，以適應不同的工藝要求。輥筒采用表面硬度高、心部有一定韌性和強度的合金冷硬鑄鐵制成，表面經過精加工后達到精度高，耐磨。輥筒工作表面沿周邊均勻的鉆孔，加熱、冷卻轉換速率快，反應靈敏。每個輥筒都有獨立的智能溫控系統，溫度可以單獨調節設定，通過PLC自動監控調節溫度，輥筒工作表面溫度公差±1 ℃。為了使輥筒軸承有較高的額定載荷（使用壽命）和最佳的運轉質量，采用耐熱高精度的雙列滾柱軸承，經過特殊的加工與裝配，保證同軸度，減小輥筒回轉時產生的偏心和振動，保證了壓延膠片的質量。支承輥筒的兩側機架，采用經孕育處理的高強度鑄鐵制成，結構緊湊，外形美觀。

壓延機1#、2#輥上設有拉回裝置，用來消除輥筒軸承間隙及調距螺桿與螺母之間的間隙。在1#、3#輥上設置了軸交叉裝置，當輥筒因負載而產生變形，膠片出現兩端薄中間厚時，調節交叉裝置來進行一定補償。主機上1#、2#輥上設有分體電動擋膠板裝置，用于防止輥縫中物料向輥筒端面溢出，通過氣缸驅動升降便于清理物料。切刀切除余邊通過返膠邊輸送機送至壓延機喂料輥縫。

3 壓延輔機結構特點

本輔機主要由測厚裝置、接取輸送帶、冷卻裝置、測速裝置、擺動糾偏輸送帶、貼合裝置、卷取裝置等組成。

為了滿足內襯層薄膠片的無張力運行與卷取，保證膠片在運行中不變形、不打摺起皺；多層膠片貼合時，為了防止層與層之間產生氣泡，降低貼合力和層與層之間不對中，本輔機針對上述關鍵問題采取了相應的技術措施，展現出先進實用的結構特點。

接取輸送帶用于將壓延機壓延出的膠片輸送到膠片冷卻裝置中。為了保證傳送帶的速度與主機速度同步,防止由于速度不一致而造成拉扯膠片,在主機與接取輸送帶之間設置測速裝置,以協調之間速度.采用氣缸實現輸送帶的升降.

冷卻裝置用來對膠片進行冷卻定型。主要由輥筒、左右機架及冷卻水管路等組成.輥筒的一端帶有動力，由電機經由圓錐齒輪減速器驅動。輥筒內筒結構采用螺旋式，外層為鋼板制成。冷卻水通過旋轉接頭流入螺旋流道，冷卻效果顯著，輥面溫度較均勻，每個輥筒的進水口裝有截止閥，用以調節進水量。冷卻裝置上設有引布系統。引布系統主要由電機、傳動軸、鏈傳動、引布桿及張緊輪等。自接取輸送帶出的膠片纏繞在引布桿上，隨著鏈輪鏈條傳動被引布桿自動導入冷卻輥中。自動化程度高，減少人工引片困難，避免拉升。

測速裝置主要由導輥、支架和角位移傳感器等組成。用于檢測膠片的張力情況，并發出反饋電信號，傳至后面膠片所經過的單機的傳動系統，控制工作線速度，協調前后兩個帶動力的單機之間的線速度,以保持膠片無張力的運行。本生產線在兩個帶動力的單機之間均采用此裝置。

擺動糾偏輸送帶前后功設置三套.是保證卷取對中、膠片貼合對中的核心裝置。主要由輸送帶、傳動系統、國外進口的E+L糾偏系統等組成。輸送帶與E+L電動推桿相連，通過雙CCD傳感器檢測信號，控制電動推桿進退，實現糾偏定中功能，定中精度±1 mm。每套擺動糾偏輸送帶的爬坡段上裝有毛刷輥,防止膠片脫落和粘連在輸送帶上;在前兩套輸送帶末端各有一套定中檢測導輥。為便于引片，此處導輥由氣缸帶動前后移動，可實現導輥前、中、后三個工作位要求。

雙功能導開裝置具備膠片卷取和導開兩種功能，通過電磁離合器交替工作。由膠片卷取裝置，墊布導開裝置，張力檢測裝置，墊布糾偏裝置，雙CCD傳感器，導開磁粉制動器，切換工作模式的電磁離合器，小車移動部分等組成。其中卷取裝置和墊布導開均由電機、制動器、傳動側電磁離合器、安全夾頭、方鋼、非傳動側離合器、磁粉制動器、機架等組成。當純膠片進行收卷時，此裝置具有卷取功能。接通傳動側的電磁離合器,切斷非傳動側的電磁離合器，以斷開非傳動側磁粉制動器；同時切斷墊布導開裝置的驅動電機，接通磁粉制動器來保持導開墊布的恒張力。通過張力檢測裝置，控制糾偏輸送帶和卷取電機之間速度，以保證純膠片無張力運行。膠片在卷取時，通過雙CCD攝像機感應膠片的兩側邊緣，控制糾偏輸送帶上的電動執行器,使膠片對中。當墊布導開時，設有紅外線電眼檢測布邊跑偏情況， 當墊布跑偏時，檢測探頭接收的信號改變，控制執行機構動作，導開架作軸向移動， 糾正墊布跑偏。當進行2層或3層貼合時，此卷取裝置用來導開膠片，具有導開功能；同時墊布導開裝置用于收取墊布，具有收卷功能。通過電磁離合器進行功能之間的切換。膠片導開動力由墊布收卷電機提供，導開張力由磁粉制動器提供。為保證膠片貼合的對中性，通過導開膠片與輸送帶之間雙CCD傳感器檢測，控制定中輸送帶上電動執行器，使從主機壓延過來的膠片與導開膠片對中，進行2層或3層貼合，通過張力檢測裝置進行控制，保證膠片無張力運行。

貼合裝置主要由導輥、環形運輸帶、貼合輥等組成。將導開裝置導出的膠片與壓延主機輸送過來的膠片進行貼合并輸送。貼合輥由氣缸驅動，當需要輸送單層膠片時，貼合輥筒抬起，膠片可以順利通過，當需要貼合膠片時，氣缸切入，貼合輥對2層及3層膠片進行貼合。

卷取裝置主要由卷取方鋼、支架、傳動系統、墊布導開裝置，糾偏裝置、雙CCD傳感器等組成，安裝在移動小車上。小車通過交流電機驅動，當需更換墊布卷時，啟動小車，將該裝置移出，驅動電機帶有制動裝置，保證小車在靜止的狀態下，此裝置不會發生意外移動。卷取動力由電機通過減速機驅動安全夾頭，帶動卷取方鋼進行工作。通過雙CCD傳感器檢測，控制裝在定中運輸帶上的電動推桿執行機構，保證卷取的對中性。膠片的卷取張力及速度匹配由張力檢測裝置進行控制。

4 關鍵技術

（1）液壓調距采用比例伺服閥及高精度位置檢測位置,控制精度可達到±0.01 mm。液壓調距與測厚閉環自動調整系統，根據壓延制品精度的變化進行輥距的自動調整,保證壓延制品的精度，極大的降低了物料的浪費。

（2）應用計算機仿真技術對壓延機輥筒加載進行工作狀態模擬，進行強度及變形分析，確定合理輥筒中高度值。同時配有軸交叉裝置、預負荷彎曲等措施，保證壓延制品精度。

（3）雙功能導開裝置通過離合器轉化實現膠片收卷和導開雙功能。采用變頻調速閉環控制系統，使生產實現連續，自動化、穩定性高。

（4）采用自動引膠片裝置，將膠片自動引入冷卻裝置，提高生產效率，減少人工引片困難，避免拉升。

（5）先進的器件和設計理念應用，可靠性高。在選擇器件方面，采用國際最新的可靠器件，如電機選用西門子電機、E+L糾偏系統、THK的直線導軌、西門子PLC、西門子的編碼器等，保障設備的可靠性；采用模塊化設計，簡化結構。

（6）采用先進的PLC程序控制技術、總線技術、遠程I/O、人機界面，配方創建、管理及MES診斷功能，提前預知設備的故障點。

5 電氣控制系統

電控系統主要由PLC可編程控制器、人機界面、交流變頻調速系統、溫度控制系統、輥距調距系統及潤滑控制系統等組成，滿足壓延機組生產內襯層膠片要求。

采用先進的設計原理和可靠的選型使整個機組具有操作簡單可靠，監視保護系統功能完善，串行通訊接口齊備等特點。運用速度、電流雙閉環系統與PLC的給定相配合，同時輔以多處速度緩沖裝置做速度隨調，消除誤差，實現高精度控制，以滿足各種工藝的速度要求。采用可編程序控制器（PLC）進行自動控制，同時運用數模轉換器通過軟件PID編程作系統給定，具有自動化程度高，控制功能齊全，控制精度高等特點，確保機組同步運轉和制品精度。PLC系統完成壓延主機傳動，壓延輔機傳動，速度控制，調距控制，壓延控制系統其它控制聯鎖，以及與聯動線之間的數據傳送，并可通過人機界面進行全線速度的控制、狀態監控和故障顯示等。與主傳動控制器通過Profibus通訊方式連接，完成壓延機組的操作、配方設定、配方管理、運行狀態的檢測、運行數據的傳輸，并預留以太網通訊接口。采用速度檢測裝置來反饋控制各個單機的電機運行速度，保證機組速度協調一致，確保膠片在無張力狀態下運行，提高了制品的精度等級。輥縫、軸承回油溫度、輥筒表面溫度均采用數字顯示，并進行自動控制。熱水循環加熱采用PID自動控溫技術，溫度控制精度高，輥面溫差小，保證了壓延制品質量。整線設有聯鎖及安全保護措施，在各操作處設有緊急停車開關。

完善的安全檢測和控制系統是保證設備正常運行安全和人身安全的有力保障。設備開機前開機條件達不到不允許開機，設備工作過程中工藝條件不滿足自動停機，并發出警報。本控制系統在各操作面板上都安裝了緊急停車按鈕，在設備的相應操作位安裝了急停按鈕盒。所有的緊急停車開關都獨立于PLC控制，即采用獨立控制回路完成急停功能，并將急停信號送入PLC做顯示和相關聯鎖控制。

6 結語

本機組是根據工藝要求自主研制的新產品。在結構和原理等方面都采用了新的設計思想和理念。采用進口的E+L糾偏、雙CCD傳感器來實現高精度的膠片定中功能，首次采用電磁離合器實現卷取和導開雙功能作用，實現一機多用，使設備更具有結構簡單、效率高、操作方便、功耗低、制品優良等優點。本機組不論從主要性能參數、結構特點還是從用戶使用情況來看，均達到國際先進水平。通過市場調研，寬幅內襯層將越來越多地采用大型壓延機來生產,在全鋼工程子午胎生產內襯層中被廣泛采用。