華橡輸送帶平板硫化機組系列創新設計簡介
2015-01-27
5660核心提示：橡膠機械網 應市場及用戶要求，華橡自控技術股份有限公司廈門研發中心設計研發了新型平帶平板硫化機系列機組，其為鋼絲繩（織物）芯層輸送帶平板硫化生產線成套設備，主機系列化規格分別為1.4、1.8、2.4、3.4～6.4 m多種幅寬規格和9～15 m長度、采用可解體框架、低位節材、兼顧蒸汽—過熱水、電熱油和直接電熱多種熱媒、可中割分幅、單層/雙層設計等應變設計外，還研發配套設計了千斤頂式無泄漏超高壓缸、多缸上位下壓以及超高壓液壓站系統。硫化壓力達5～7MPa，硫化厚度5～50 mm，（如1.8 m機型最寬
中國橡膠機械網 應市場及用戶要求，華橡自控技術股份有限公司廈門研發中心設計研發了新型平帶平板硫化機系列機組，其為鋼絲繩（織物）芯層輸送帶平板硫化生產線成套設備，主機系列化規格分別為1.4、1.8、2.4、3.4～6.4 m多種幅寬規格和9～15 m長度、采用可解體框架、低位節材、兼顧蒸汽—過熱水、電熱油和直接電熱多種熱媒、可中割分幅、單層/雙層設計等應變設計外，還研發配套設計了千斤頂式無泄漏超高壓缸、多缸上位下壓以及超高壓液壓站系統。硫化壓力達5～7MPa，硫化厚度5～50 mm，（如1.8 m機型最寬硫化幅面1.6 m輸送帶）。該機組定位于裝備國際、國內及再生膠利用市場中高強、阻燃鋼繩運輸帶、尼龍簾布運輸帶等平帶和片、卷材生產用戶。本系列機組能同時滿足普通織物（帆布）芯層輸送帶、尼龍織物芯層輸送帶以及鋼絲繩輸送帶等多種結構輸送帶生產工藝技術要求，適應于硫化三大類輸送帶的全功能系列機組，是膠帶生產廠家的理想設備，也是華橡年度自主創新和turn-key(交鑰匙)工程項目之一。
從華橡制造能力出發來研發、制造能適應未來輸送平帶的機組系列，突出經濟、合理的創新要點是必要的。在現有市場需求中體現出自主產權、自主創新設計的上述異于傳統框架式平板寬幅硫化機的創新點即亮點，使其有鮮明的市場屬性，籍以促進盡快形成應用市場是此項課題的要點。目標是華橡輸送帶平板硫化機組系列設計成目前國內自動化水平比較高，結構緊湊、明顯節能減排的系列機組。在廈門研發中心設計項目組努力下，基本達到預期目的。
1、系列機組
主機均采用框式結構，化整為零的迷宮式熱板、新穎的隔熱傳壓結構、柱塞缸或高壓缸均選用優質材料，加工精密，不易腐蝕磨損，維修方便，工作壓力穩定和調整方便，不泄漏且更換密封圈間隔長。控制系統采用HMI（人機界面）+PLC（程序控制器）控制方式，硫化過程可實現多程序自動控制，可自動檢測和同步調節熱板溫度，排氣周期自控、實現多缸同步和穩定控制各項溫度、壓力、張力、扭矩、行程、動作、安防等近千種數據，極大提高了平板硫化機組自動化控制水平，降低了勞動強度，提高了生產效率。根據需要，可以方便地組成網絡組態控制。
該系列機組主要由鋼絲繩導開預張緊機、鋼絲繩液壓張緊恒張站、分梳裝置、移動式冷壓成型機、驅動檢查車、墊布卷取機、尼龍帶導開架、前伸長夾持機、單層（雙）平板硫化機（主機）、主機液壓系統、后固定夾持機、五輥式拉伸牽引裝置、切割裝置、成品卷取機和電氣控制系統等十數種臺（套）設備組成。
其中主機有傳統型（中壓 A/高壓 B）柱塞缸（下置）、更新型（上置C/下置 D）超高壓鋼管缸共四種分型，未來的系列化機組產品主推超高壓鋼管缸（上置）形式，其最為節材、節能、電能裝機容量低、易于輸送帶品種拓展。
2、工藝適應性
該系列機組可以適用三種輸送帶生產工藝流程：
第一種為鋼絲芯繩輸送帶生產流程：鋼絲繩導開預張緊機——鋼絲繩液壓張緊恒張站——分梳裝置——移動式冷壓成型機——驅動檢查車——墊布卷取機——尼龍帶導開架——前伸長夾持機——單層平板硫化機（主機）——主機液壓系統——后固定夾持機——五輥式拉伸牽引裝置——切割裝置——成品卷取機
第二種為尼龍帶層輸送帶生產流程：墊布卷取機——尼龍帶導開架——前伸長夾持機——單層（雙）平板硫化機（主機）——主機液壓系統——后固定夾持機——五輥式拉伸牽引裝置——切割裝置——成品卷取機
第三種為普通織物（帆布）芯層輸送帶生產流程：移動式冷壓成型機（固定、使用其生帶導開裝置）——普通織物（帆布）導開架——前伸長夾持機——單層（雙）平板硫化機（主機）——主機液壓系統——后固定夾持機——五輥式拉伸牽引裝置——切割裝置——成品卷取機
華橡平帶平板硫化機組系列一般為三合一組合產品，用戶不用輔機部分，如鋼絲繩部分裝置，或增加指定裝置，相對調整技術配備和價格。
3、主設計方案
華橡平帶平板硫化機主設計方案為D型主機設計，其中采用上壓式，設計中采用重力下降、機械同步、雙作用缸拉動多缸氣壓補液和高壓加壓至5～7MPa最優硫化壓力的方式，取消了主機的液壓大系統，使用電機功率極大降低，相類用電裝機容量僅為常規機種的四分之一，使得該類機組避免諸如耗能、液壓油污染、龐大的下壓油缸、油路故障、維修等等老大難問題，使得框架結構簡單可靠，力分布均勻、封閉力系合理，設計、制造、運輸、安裝、使用、維護簡潔方便，有效降低綜合生產成本。
作為裝備制造企業，遵從順應市場原則，華橡廈門研發中心針對陜西橡六技術要求單獨設計一套1.8 m x10 m鋼絲繩輸送帶生產線機組，其中主機采用下缸式（A型）鑄鋼柱塞缸。該項設計，我們稱之為傳統型設計，可以完全滿足需方要求。
4、新型系列機組的創新點
（1） 采用電磁離合器被動反驅卷軸形式，避開鋼絲繩錠子與卷軸摩擦，降低預張緊所需動力，精確提供單根鋼繩預張力，減少減速機-電機組數量由16組減為4組，降低能耗和維修難度，減小鋼絲繩導開預張緊站整體空間尺寸，同時提高更換鋼絲繩錠子的便利性；
（2） 液壓張緊恒張站的單張缸采用雙作用油缸取代傳統單作用小徑柱塞缸，缸頭張緊輪采用U槽活支并提高單支強度，提供較寬的工藝張緊力，使用80根數以內鋼繩時簡化操作直拉通過，使用81～160根數時交叉錯位，以減小液壓張緊站整體空間尺寸，同時對單獨的液壓張緊缸進行分組分別壓力監控，以同時采用不同線徑的鋼絲繩；
（3） 冷壓車采用同主機相同缸徑油缸產生較寬冷壓壓力，輪系借用行走式起重機標準主動、被動輪組，前進時與五輥張緊牽引裝置伺服同步，工作后退時與覆蓋膠片導開的墊布卷取裝置伺服同步，并與膠片導開與墊布卷取裝置分立吊裝運輸，現場并裝，增加膠料放卷工位，既作為調配分層膠料，也為異形帶的工藝儲備，設計中采用邊側機動裝料，對在線增添下層膠料提供極大便利；
（4） 主機采用框架板式分離式結構，D型采用雙作用千斤頂式直立油缸，大流量低壓快速行程采用氣壓補液為主，小流量高壓加壓產生閉合力系間所需的寬工藝單位面積硫化壓力，無泄漏密封保壓。各型主機均可選擇采用位置傳感器檢測各缸行程，計算機調整各缸進油流量以達到精確電子多缸同步平衡控制，并以相同的模塊同步溫度控制，所有電控元器件立足國產件配套；
（5） 對傳統熱板進行改造，分立式加熱塊采用CNC加工迷宮槽，同時采用耐高溫抗壓環氧樹脂玻纖層壓板中置水冷塊隔熱，取消通體冷卻板；采用分體熱板提高可加工性和模具安裝可能性；采用薄體整板接觸板減低制作耗材和更換報廢耗材，降低現場安裝起重設備規格，后續設計中，保證間隙和平面度條件下，用電鍍分跨接觸板代替薄體整板接觸板，直接采用上下模具腔板形式完成異形截面帶硫化工藝；
（6） 墊鐵機構采用同步伺服電機兩側同步或分側帶動鏈輪、鏈條組，驅動各跨主墊鐵進退方式，既可以點動、半自動控制，也可在輔助墊鐵條穩定拼貼時，由PLC全自動聯動，其中上壓方式的墊鐵處理相對簡單，兩種結構都做了隔熱、強度等工藝適應性設計，增加機動性同時減少原設計液壓墊鐵的框板內占用空間和用材；
（7） 液壓設計由2.5、21、16、50 MPa多種壓力組成的分系統和液壓站以及管路設計和下壓上、上壓下的中壓、高壓、超高壓油缸設計，其中D型超高壓油缸將成為全系列單一通用標準件；
（8） 兼顧非鋼絲繩輸送帶生產和復雜輸送帶（需模具類）要求以及輸送帶發展要求儲備設計HMI+PLC控制系統，完成工藝存儲調用、過程控溫同步、油缸同步、液壓控制、行走拉伸卷取三位同步、張力控制、安全保護的自動化控制和工位點動控制；
（9） 擴展設計：雙橫向布絲機構、熱媒采用電熱油和純電加熱以及波紋擋邊帶、圓管傳送帶專用帶配套設計。
5、結束語
目前，正在選擇配合用戶，完成該機組系列的制造，建立該機組系列的企業標準，通過產品認證，爭創省部級科技創新獎項。
為保護知識產權，該設計以及產品中涉及的創新關鍵技術部份已申報了實用新型專利，部份將以華橡自控know—how形式保有。
在該系列機組設計中，華橡廈門研發中心得到國內一流的輸送帶廠家、行業專家--青島橡六領導層、技術層的多方面鼎力支持，在未來的聯手雙贏合作中，相信會有更多、更新的亮點，使該系列機組更加趨于完善，同時，也誠懇希望得到同行業資深工程技術人員的指點。我們大家的共同努力將使中國制造的平板硫化機裝備和輸送帶產品一同站在世界的前列。
從華橡制造能力出發來研發、制造能適應未來輸送平帶的機組系列，突出經濟、合理的創新要點是必要的。在現有市場需求中體現出自主產權、自主創新設計的上述異于傳統框架式平板寬幅硫化機的創新點即亮點，使其有鮮明的市場屬性，籍以促進盡快形成應用市場是此項課題的要點。目標是華橡輸送帶平板硫化機組系列設計成目前國內自動化水平比較高，結構緊湊、明顯節能減排的系列機組。在廈門研發中心設計項目組努力下，基本達到預期目的。
1、系列機組
主機均采用框式結構，化整為零的迷宮式熱板、新穎的隔熱傳壓結構、柱塞缸或高壓缸均選用優質材料，加工精密，不易腐蝕磨損，維修方便，工作壓力穩定和調整方便，不泄漏且更換密封圈間隔長。控制系統采用HMI（人機界面）+PLC（程序控制器）控制方式，硫化過程可實現多程序自動控制，可自動檢測和同步調節熱板溫度，排氣周期自控、實現多缸同步和穩定控制各項溫度、壓力、張力、扭矩、行程、動作、安防等近千種數據，極大提高了平板硫化機組自動化控制水平，降低了勞動強度，提高了生產效率。根據需要，可以方便地組成網絡組態控制。
該系列機組主要由鋼絲繩導開預張緊機、鋼絲繩液壓張緊恒張站、分梳裝置、移動式冷壓成型機、驅動檢查車、墊布卷取機、尼龍帶導開架、前伸長夾持機、單層（雙）平板硫化機（主機）、主機液壓系統、后固定夾持機、五輥式拉伸牽引裝置、切割裝置、成品卷取機和電氣控制系統等十數種臺（套）設備組成。
其中主機有傳統型（中壓 A/高壓 B）柱塞缸（下置）、更新型（上置C/下置 D）超高壓鋼管缸共四種分型，未來的系列化機組產品主推超高壓鋼管缸（上置）形式，其最為節材、節能、電能裝機容量低、易于輸送帶品種拓展。
2、工藝適應性
該系列機組可以適用三種輸送帶生產工藝流程：
第一種為鋼絲芯繩輸送帶生產流程：鋼絲繩導開預張緊機——鋼絲繩液壓張緊恒張站——分梳裝置——移動式冷壓成型機——驅動檢查車——墊布卷取機——尼龍帶導開架——前伸長夾持機——單層平板硫化機（主機）——主機液壓系統——后固定夾持機——五輥式拉伸牽引裝置——切割裝置——成品卷取機
第二種為尼龍帶層輸送帶生產流程：墊布卷取機——尼龍帶導開架——前伸長夾持機——單層（雙）平板硫化機（主機）——主機液壓系統——后固定夾持機——五輥式拉伸牽引裝置——切割裝置——成品卷取機
第三種為普通織物（帆布）芯層輸送帶生產流程：移動式冷壓成型機（固定、使用其生帶導開裝置）——普通織物（帆布）導開架——前伸長夾持機——單層（雙）平板硫化機（主機）——主機液壓系統——后固定夾持機——五輥式拉伸牽引裝置——切割裝置——成品卷取機
華橡平帶平板硫化機組系列一般為三合一組合產品，用戶不用輔機部分，如鋼絲繩部分裝置，或增加指定裝置，相對調整技術配備和價格。
3、主設計方案
華橡平帶平板硫化機主設計方案為D型主機設計，其中采用上壓式，設計中采用重力下降、機械同步、雙作用缸拉動多缸氣壓補液和高壓加壓至5～7MPa最優硫化壓力的方式，取消了主機的液壓大系統，使用電機功率極大降低，相類用電裝機容量僅為常規機種的四分之一，使得該類機組避免諸如耗能、液壓油污染、龐大的下壓油缸、油路故障、維修等等老大難問題，使得框架結構簡單可靠，力分布均勻、封閉力系合理，設計、制造、運輸、安裝、使用、維護簡潔方便，有效降低綜合生產成本。
作為裝備制造企業，遵從順應市場原則，華橡廈門研發中心針對陜西橡六技術要求單獨設計一套1.8 m x10 m鋼絲繩輸送帶生產線機組，其中主機采用下缸式（A型）鑄鋼柱塞缸。該項設計，我們稱之為傳統型設計，可以完全滿足需方要求。
4、新型系列機組的創新點
（1） 采用電磁離合器被動反驅卷軸形式，避開鋼絲繩錠子與卷軸摩擦，降低預張緊所需動力，精確提供單根鋼繩預張力，減少減速機-電機組數量由16組減為4組，降低能耗和維修難度，減小鋼絲繩導開預張緊站整體空間尺寸，同時提高更換鋼絲繩錠子的便利性；
（2） 液壓張緊恒張站的單張缸采用雙作用油缸取代傳統單作用小徑柱塞缸，缸頭張緊輪采用U槽活支并提高單支強度，提供較寬的工藝張緊力，使用80根數以內鋼繩時簡化操作直拉通過，使用81～160根數時交叉錯位，以減小液壓張緊站整體空間尺寸，同時對單獨的液壓張緊缸進行分組分別壓力監控，以同時采用不同線徑的鋼絲繩；
（3） 冷壓車采用同主機相同缸徑油缸產生較寬冷壓壓力，輪系借用行走式起重機標準主動、被動輪組，前進時與五輥張緊牽引裝置伺服同步，工作后退時與覆蓋膠片導開的墊布卷取裝置伺服同步，并與膠片導開與墊布卷取裝置分立吊裝運輸，現場并裝，增加膠料放卷工位，既作為調配分層膠料，也為異形帶的工藝儲備，設計中采用邊側機動裝料，對在線增添下層膠料提供極大便利；
（4） 主機采用框架板式分離式結構，D型采用雙作用千斤頂式直立油缸，大流量低壓快速行程采用氣壓補液為主，小流量高壓加壓產生閉合力系間所需的寬工藝單位面積硫化壓力，無泄漏密封保壓。各型主機均可選擇采用位置傳感器檢測各缸行程，計算機調整各缸進油流量以達到精確電子多缸同步平衡控制，并以相同的模塊同步溫度控制，所有電控元器件立足國產件配套；
（5） 對傳統熱板進行改造，分立式加熱塊采用CNC加工迷宮槽，同時采用耐高溫抗壓環氧樹脂玻纖層壓板中置水冷塊隔熱，取消通體冷卻板；采用分體熱板提高可加工性和模具安裝可能性；采用薄體整板接觸板減低制作耗材和更換報廢耗材，降低現場安裝起重設備規格，后續設計中，保證間隙和平面度條件下，用電鍍分跨接觸板代替薄體整板接觸板，直接采用上下模具腔板形式完成異形截面帶硫化工藝；
（6） 墊鐵機構采用同步伺服電機兩側同步或分側帶動鏈輪、鏈條組，驅動各跨主墊鐵進退方式，既可以點動、半自動控制，也可在輔助墊鐵條穩定拼貼時，由PLC全自動聯動，其中上壓方式的墊鐵處理相對簡單，兩種結構都做了隔熱、強度等工藝適應性設計，增加機動性同時減少原設計液壓墊鐵的框板內占用空間和用材；
（7） 液壓設計由2.5、21、16、50 MPa多種壓力組成的分系統和液壓站以及管路設計和下壓上、上壓下的中壓、高壓、超高壓油缸設計，其中D型超高壓油缸將成為全系列單一通用標準件；
（8） 兼顧非鋼絲繩輸送帶生產和復雜輸送帶（需模具類）要求以及輸送帶發展要求儲備設計HMI+PLC控制系統，完成工藝存儲調用、過程控溫同步、油缸同步、液壓控制、行走拉伸卷取三位同步、張力控制、安全保護的自動化控制和工位點動控制；
（9） 擴展設計：雙橫向布絲機構、熱媒采用電熱油和純電加熱以及波紋擋邊帶、圓管傳送帶專用帶配套設計。
5、結束語
目前，正在選擇配合用戶，完成該機組系列的制造，建立該機組系列的企業標準，通過產品認證，爭創省部級科技創新獎項。
為保護知識產權，該設計以及產品中涉及的創新關鍵技術部份已申報了實用新型專利，部份將以華橡自控know—how形式保有。
在該系列機組設計中，華橡廈門研發中心得到國內一流的輸送帶廠家、行業專家--青島橡六領導層、技術層的多方面鼎力支持，在未來的聯手雙贏合作中，相信會有更多、更新的亮點，使該系列機組更加趨于完善，同時，也誠懇希望得到同行業資深工程技術人員的指點。我們大家的共同努力將使中國制造的平板硫化機裝備和輸送帶產品一同站在世界的前列。
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