第12章　鼓式硫化机

12.1　概述

12.1.1　用途与分类

鼓式硫化机按用途可分为平带鼓式硫化机与V带鼓式硫化机。

平带鼓式硫化机主要用于生产表面光滑或有特殊花纹和对表面质量有特殊要求的薄形胶（塑胶）板或胶（塑胶）带，如花纹胶板、花纹胶带、印刷胶板及印染导带等。配上前预拉伸装置及后冷定伸装置，可用于生产带骨架层的分层输送带、传动带及与其结构相类似的胶带制品。近年来，在建筑橡胶防水片（卷）材及雨布类制品、橡胶地板、墙纸、塑料板以及装饰胶合板、含胶刨花板、纤维板的生产上也得到广泛应用。

V带鼓式硫化机主要用于周长较大的A、B、C型V带的硫化，带坯可在自然状态下连续硫化，然后将未冷却的V带移至定型装置上加张力冷却定型，生产出的V带尺寸稳定准确、外观质量好、长度不受限制，是线绳包布V带理想的硫化方式。但其结构复杂，一次性投资较大，国内仅有个别厂家开始生产，未形成批量。且钢丝压力带用钢丝编织，表面一般都包有一层橡胶，使产品表面光亮度不够理想，而没有被广泛使用。

12.1.2　工作原理与工作条件

（1）工作原理　平带鼓式硫化机基本原理如图12-1所示。上辊2为驱动辊，动力由上辊2输入，驱动压力钢带转动，依靠压力钢带与制品对各辊与硫化鼓之间的摩擦，驱动各辊及硫化鼓。制品6的半成品带坯从1#加压辊处导入压力钢带3与硫化鼓4之间，制品受压力钢带3和2#加压辊7的作用，被紧压在硫化鼓4的鼓面上。在硫化鼓的加热下，边缓慢转动边加热进行硫化，待从硫化鼓4上面引出时，制品硫化完毕。压力钢带3对硫化鼓4上制品的压力，由张力油缸推动张力辊5对压力钢带施加张力来实现。

图12-2为目前广泛使用的一种五辊平带鼓式硫化机。工作时，半成品带坯由导开装置导出，经第一加压辊6进入压力钢带2和主硫化鼓3之间。压力钢带2由张力油缸和张力辊5张紧，将带坯紧压在主硫化鼓上，并可根据不同带坯的工艺要求，对带坯施加不同的压力。主机动力由传动装置13传递给驱动辊1，驱动辊1以一定转速转动时，通过压力钢带2的摩擦传动驱动主硫化鼓3、张力辊5、第一加压辊6、第二加压辊10一起按所硫化制品的硫化时间要求缓慢转动。主硫化鼓3内部通有蒸汽对鼓壁进行加热，硫化鼓再对带坯加热，逐步完成硫化过程。通过调节进入鼓内的蒸汽压力，即可控制硫化温度。不同的硫化压力可通过调节张力辊5对压力钢带2施加不同的张力来获得。因此，半成品带坯在通过主硫化鼓3和压力钢带2的包角范围内，在保证硫化时间、硫化温度及硫化压力的工艺条件下，完成对制品的硫化生产过程。

第二加压辊10可对硫化制品进行辅助加压和定型，并可挤出刚进入硫化区的带坯内的气泡。钢带清洁辊8可对压力钢带2工作表面上的积垢进行清刷。

为提高鼓式硫化机的生产效率，在压力钢带2的背面安装有电加热装置4，利用红外线的热辐射，对处在硫化区的压力钢带2的背面进行加热，使制品双面加热进行硫化，这对硫化厚制品是十分必要的。另外，除张力辊5外，驱动辊1、第一加压辊6、第二加压辊10的内部均通蒸汽进行加热，以提高鼓式硫化机的工作速度。

为防止压力钢带2跑偏，在张力辊5的驱动连杆的底部设有钢带调偏装置，用手柄调节张力辊5的升降，对压力钢带2进行手动调节。

图12-3为五辊鼓式硫化机生产线设备流程。半成品带坯4从导开装置1导出，在接头硫化机2上与牵引带接头，通过牵引带将带坯导入硫化主机。若半成品带坯是以尼龙或聚酯帆布作为骨架材料，需经过前拉伸装置3进行预拉伸后，再进入主机5进行硫化。硫化后的成品需经过冷却装置6进行冷却，再进入后拉伸装置7进行拉伸定型。如成品带有硫化缺陷，可在修补硫化机8上进行修补，最后成品带在卷取装置9上卷取包装。

（2）工作条件　平带鼓式硫化机和平板硫化机相比，其主要优点是可以连续硫化。使用鼓式硫化机硫化的胶板、胶带类橡胶制品，其硫化后的制品表面光洁、厚度均匀、致密性好、无气泡、耐磨耗、耐屈挠，无二次重复硫化接头，无接头的暗棱，且可实现环形无接头硫化。对于表面精度要求高或具有连续花纹的板、带制品，其优越性尤为显著，在制品全长上的各种性能可达到均匀一致，极大地提升了制品的品质。其生产的产品厚度精度能够达到±0.02mm。

由于鼓式硫化机能够连续硫化生产，易于实现机械化、自动化，因此可提高生产效率，减少操作人员，降低劳动强度。

因鼓式硫化机采用钢带加压硫化，硫化压力有一定的局限性，不能用于硫化厚度较厚的带类橡胶制品，一般仅用于硫化厚度在22mm以下的胶板、胶带类制品。对于硫化较厚（22mm以上）或硫化压力要求较高的带类制品，应使用平板硫化机。为克服加压、加热不足的缺点，经过多年对鼓式硫化机的研究和改进，增加了多辊加压装置和加热钢带的辅助加热装置，使对制品的硫化压力可从0.5MPa提高到2.0MPa，硫化效率也大大提高。随着平带鼓式硫化机的理论研究和结构设计的日益完善，其应用范围必将逐步扩大。

12.1.3　基本结构

（1）普通鼓式硫化机　通常用于硫化胶板和薄型胶带制品的普通鼓式硫化机都为四辊结构，结构比较简单，压力钢带所提供对制品的硫化压力较小。而要硫化较厚制品和输送带制品，则要采用五辊结构的鼓式硫化机，即增加一个加压辊，以提高压力钢带对所硫化制品的硫化压力。五辊结构的鼓式硫化机可完全取代四辊结构，而且使用越来越广泛。

（2）五辊鼓式硫化机　图12-2为五辊平带鼓式硫化机基本结构。鼓式硫化机主要由驱动辊1、压力钢带2、主硫化鼓3、电加热装置4、张力辊5、第一加压辊6、机架7、钢带清洁辊8、钢带调节装置9、第二加压辊10、加压装置11、机架底座12、主机传动装置13等部件组成。其中，主硫化鼓和压力钢带是最主要的工作部件。

（3）高压鼓式硫化机　为了增加鼓式硫化机的硫化压力，可适当增加辅助加压辊和压力钢带，图12-4所示为多压辊和多压力钢带增压的鼓式硫化机工作原理，即在半成品带坯开始进入硫化的区域内，增设一个或多个辅助压辊，以补充压力钢带对硫化制品的硫化压力，或将单压力钢带换成双压力钢带甚至三压力钢带，以提高压力钢带的硫化压力。虽然这种结构的鼓式硫化机能够提高硫化压力，有利于对较厚制品的生产，但其结构复杂，制造难度和成本增加，而无法得到广泛的推广、使用。

（4）环形胶带鼓式硫化机　环形胶带鼓式硫化机专门用于生产环形胶带。这种鼓式硫化机为了环形胶带的装卸，在主机结构上作了特殊设计。其上辊是可以翻转的，主硫化鼓的一端用铰链连接，可打开用于装卸胶带。

这种鼓式硫化机结构复杂，操作难度大，装卸胶带等辅助时间长，生产效率低，没有推广使用价值，各生产厂家基本没有使用。

12.1.4　传动系统

平带鼓式硫化机的传动主要有交流电机→无级变速器→驱动齿轮→驱动辊、直流电机或变频电机→减速器→驱动齿轮→驱动辊、液压马达→减速器→驱动齿轮→驱动辊这三种方式，其动力大都是从固定的上驱动辊传入的，个别也有由传动装置直接驱动主硫化鼓的。

（1）交流电机驱动传动系统　交流电机→无级变速器→驱动齿轮→驱动辊：这种传动方式的传动比可达1:30或1:50，一般使用齿链式无级变速装置，操作灵活，变速比较平稳，但调速范围小，传动效率低，结构复杂，并只能在运行状态下进行调速，停机时不能调速。因此，目前已很少采用这种传动方式。

（2）直流电机驱动传动系统　直流电机→减速器→驱动齿轮→驱动辊：其传动比可达1:250。这种传动方式操作简便，调速范围大，变速平稳、可靠，无论开机或停机速度可任意调节，这种传动方式目前已得到广泛采用。

（3）液压马达驱动传动系统　液压马达→减速器→驱动齿轮→驱动辊：液压马达能够在低速下输出大的扭矩，因而可以减小减速器的速比。这种传动方式结构紧凑，占用空间较小，并可减少飞轮作用，可以确保鼓式硫化机在低速下平稳启动。但因液压系统易出现泄漏，速度控制不是十分准确，目前还没有得到广泛采用。

（4）变频调速驱动传动系统　变频电机→减速器→驱动齿轮→驱动辊：这种传动方式操作简便，调速范围大，变速平稳、可靠，无论开机或停机速度可任意调节。这种传动方式目前已得到广泛采用，但因变频电机低速特性不稳定，低速时不如直流电机输出扭矩大。

（5）传动系统示例　图12-5为ф1500mm×2300mm五辊平带鼓式硫化机的传动系统，是目前采用较多的一种传动方式。主电机7为直流电机或变频电机，通过同步齿形带，带动速比为1:280的主减速机8，主减速机有三根输出轴。第一根输出轴上的小驱动齿轮直接驱动主驱动齿轮9，而主驱动齿轮9与驱动辊16同轴，驱动辊16通过压力钢带与硫化制品的摩擦，带动主硫化鼓15、张力辊14及第一压力辊、第二压力辊转动，完成制品的硫化过程。第二根输出轴通过同步齿形带带动无级变速器6，无级变速器6的调速范围为1:6，无级变速器6的输出轴再通过同步齿形带带动速比为1:240的减速器5，减速器5经过传动链条4、离合器3、大传动链轮2带动前拉伸装置1的拉伸辊转动，使其与主硫化鼓15保持同步，同时能够使进入主硫化鼓15的半成品带坯保持一定的预拉伸力。如不需要前拉伸，可用离合器3将动力断开。第三根输出轴上的链轮经过链条10、离合器11、大传动链轮12带动后拉伸装置13的拉伸辊转动，使其与主硫化鼓15保持同步，同时能够使拉伸辊移离开主硫化鼓15，已完成硫化的成品保持一定的定型拉伸力，使硫化好的成品带冷却定型。

为防止因停电等设备事故发生而使进入主硫化鼓部分的制品产生过硫化，在主减速机的第二根输出轴上留有手动调节轴头，可在停电等事故发生时，由人工手动转动调节轴头，将已经进入主硫化鼓的、已硫化的制品转出主硫化鼓。

主直流驱动电机7通过主减速机8、主驱动齿轮9、驱动辊16、压力钢带带动主硫化鼓15转动，调节主直流驱动电机7的转速，可使主硫化鼓15的硫化速度进行无级调节，硫化速度变化范围为4.5～95m/h。主硫化鼓15的实际运行速度可在主控制台上显示和控制。

12.1.5　型号规格的表示、技术要求与主要性能参数

（1）型号规格的表示　鼓式硫化机的规格表示方法，目前尚未制定出国家标准，一般有两种表示方法：一种以主硫化鼓的直径×主硫化鼓的长度表示；另一种以主硫化鼓的直径×可硫化制品的最大宽度来表示。现普遍采用的是后一种，如ф700mm×1500mm，表示主硫化鼓的直径为700mm，硫化制品的最大宽度为1500mm。

（2）主要技术要求

硫化压力：0.4～0.5MPa。

主硫化鼓表面：粗糙度0.20mm；镀硬铬层>0.20mm。

主硫化鼓硫化包角：270°～280°。

硫化温度：150～180℃。

硫化时间：2～40min。

蒸汽压力：≥0.6MPa。

硫化制品厚度：1～22mm。

（3）主要性能参数与主要生产单位

①主要性能参数　目前最常用的几种鼓式硫化机的主要性能参数见表12-1。

②主要生产单位　上海橡胶机械一厂；青岛头马橡胶科技有限公司；大连华韩橡胶机械有限公司；东毓油压机械股份有限公司。

12.2　主要性能参数的确定

12.2.1　硫化鼓的直径与工作长度

鼓式硫化机是在主硫化鼓上完成带类制品的加热、加压和硫化。因此，硫化鼓的直径和长度，是其最具有代表性的参数之一。它不仅直接影响着硫化时间、硫化温度与硫化压力，而且也影响制品的规格、压力钢带尺寸及生产能力和主硫化鼓的刚度。

主硫化鼓直径常用的规格有350mm、700mm、1000mm、1500mm、1525mm、2000mm、2500mm、3000mm、3500mm。

主硫化鼓直径的选择，需要考虑的主要因素有生产能力、制品硫化压力、压力钢带强度、加工制造成本及主机外形尺寸等。主硫化鼓直径与生产能力成正比；若压力钢带的张力一定，主硫化鼓直径与硫化压力成反比；若压力钢带的厚度一定，主硫化鼓直径与压力钢带的弯曲应力成反比；对于主硫化鼓直径<1000mm的机型，最好使用挂胶钢丝编织带，而不使用薄钢带，否则，不但会降低钢带的弯曲疲劳寿命，而且钢带的张力也会受到限制；此外，主硫化鼓直径的加大，还会加大制造成本，使机台结构过于庞大。

12.2.2　驱动辊、加压辊和张力辊直径

驱动辊、加压辊及张力辊等辅辊的直径一般取主硫化鼓直径的2/3左右。如辅辊的直径太小，会影响压力钢带的弯曲疲劳寿命，若辅鼓的直径太大，则主机的结构尺寸增大，生产能力没有增加，反而增加了制造成本。

12.2.3　硫化压力

平带鼓式硫化机压力钢带作用于半成品制品的硫化压力，将直接影响到产品的质量。硫化压力不足，会使橡胶制品出现气泡、明疤、脱层、附着力下降等缺陷。因此，保证足够的硫化压力，是提高橡胶制品硫化质量的关键因素之一。目前，一般的四辊平带鼓式硫化机，通过压力钢带产生的硫化压力为0.4～0.5MPa，而带有第二加压辊的五辊鼓式硫化机，在第二加压辊处的线硫化压力能够达到3kN/cm左右，基本能够满足一般平带类橡胶制品的需要。

压力钢带施加给橡胶制品的硫化压力p（MPa）可由下式决定：

　　（12-1）

式中，Q为两个张力油缸对张力辊的总推力，kN；D为主硫化鼓直径，mm；L为压力钢带的有效宽度，mm；α为压力钢带在张力辊上的包角，（°），见图12-6。

12.2.4　压力钢带的张力

如图12-6所示，压力钢带单位宽度上的张力如用S（N/mm）表示（摩擦力略去），其与压力钢带的总张力及张力油缸的总推力Q（N）之间的关系为：

　　（12-2）

由此可得硫化压力p（MPa）的另一表达式，即：

p=2S/D　　（12-3）

由此可见，鼓式硫化机的硫化压力与压力钢带单位宽度的张力S成正比，在主硫化鼓直径一定的情况下，若提高硫化压力，就必须增大压力钢带的张力。但这并不是简单地提高张力油缸的推力（单边为Q/2）所能达到的。提高压力钢带的张力，还要受到压力钢带自身的拉伸强度、弯曲强度和疲劳寿命的限制。

12.2.5　主硫化鼓的转速

若鼓式硫化机的上辊为驱动辊，则主硫化鼓的转速n（r/min）与驱动辊转速n0（r/min）之间的关系为：

n=n0D0/D　　（12-4）

式中，D为主硫化鼓直径，mm；D0为驱动辊直径，mm。

主硫化鼓的转速是由硫化时间决定的。通常根据最短和最长硫化时间确定鼓式硫化机的最高和最低转速。在最高和最低转速之间，要能够无级调速。主硫化鼓的最低转速nmin（r/min）和最高转速nmax（r/min）可按下列两式计算：

nmin=ψ/（360tmax）　　（12-5）

nmax=ψ/（360tmin）　　（12-6）

式中，ψ为压力钢带在主硫化鼓上的包角（一般为270°～280°）；tmax为制品最长硫化时间，min；tmin为制品最短硫化时间，min。

合理的硫化时间，还要取决于产品的结构、配方、硫化时间及硫化鼓内加热蒸汽的压力及温度。

12.2.6　硫化时间

胶带制品厚薄不同，胶料配方不一样，其硫化时间也不相同，因此应按生产工艺给定的硫化时间来调节主硫化鼓的转速。

从式（12-5）和式（12-6）可得出，工艺上给定的硫化时间t（min），与主硫化鼓的转速n（r/min）的关系为：

t=ψ/（360n）　　（12-7）

而主硫化鼓的圆周速度v（mm/min）为：

v=πDn　　（12-8）

由此可见，在确保硫化时间t的情况下，包角ψ越大，主硫化鼓的转速就越高。因此，在主硫化鼓直径一定的条件下，包角ψ越大，其硫化制品的生产速度就越快。

然而，受硫化主机结构的限制，增加压力钢带对主硫化鼓的包角，会有一定的限度。如图12-2所示，驱动辊1与加压辊6不能碰在一起，要留有进出半成品带坯的位置。压力钢带上、下两边也不能碰到主硫化鼓3上。目前，平带鼓式硫化机的包角一般为270°～280°。若驱动辊1与主硫化鼓3中心距为L2，驱动辊1与张力辊5中心距为L3，主硫化鼓的包角ψ可按如下公式计算：

　　（12-9）

相应的张力辊的包角α为：

　　（12-10）

12.2.7　硫化温度

鼓式硫化机的硫化温度，应根据生产工艺条件和设备性能，并结合硫化压力（用饱和蒸汽加热时，即蒸汽压力）和硫化时间等参数综合考虑。

目前，平带鼓式硫化机的硫化温度通常为145～165℃，高者可达180～190℃。本着节能高效的原则，目前向着高温短时间的硫化工艺发展，但同时要考虑下面几点。

①橡胶是不良导体，对较厚的制品，硫化时应该对制品的内、外层同时加热，使其同时达到正硫化温度。

②各种橡胶的耐高温性能不同，如天然橡胶的硫化温度超过180℃时，会出现解聚和返原现象，而氯丁橡胶要超过170℃、丁苯橡胶和丁腈橡胶要超过190℃会出现解聚和返原现象。

③硫化剂不同，硫化温度会有很大差别。

④加热介质不同，能够达到的硫化温度也不同。如用导热油作为加热介质，硫化温度能够达到200℃以上。

12.2.8　生产能力

在硫化时间确定后，平带鼓式硫化机的生产能力主要取决于主硫化鼓的直径、压力钢带在主硫化鼓上的包角和主硫化鼓的回转速度。当产品以长度计算产量时，其生产能力Q1（m/h）为：

Q1=60πDn/1000　　（12-11）

当产品以面积计算产量时，其生产能力Q2（m2/h）为：

Q2=60πDnL/106　　（12-12）

式中，D为主硫化鼓直径，mm；n为主硫化鼓转速，r/min；L为硫化制品宽度，mm。

12.2.9　功率消耗

平带鼓式硫化机的功率消耗不大，它只需克服驱动辊、主硫化鼓、张力辊及加压辊轴承的摩擦以及半成品带坯卷入主硫化鼓时的瞬间摩擦。但由于传动系统速比很大，再加上变速系统的效率不高，大约其功率的70％要消耗在传动和变速系统上。

若传动系统的功率消耗忽略不计，则鼓式硫化机主机的功率可作如下计算。

设压力钢带的总张力Q作用在主硫化鼓和其他辅辊的轴承上，则各轴承上的摩擦力矩MT（N·mm）为：

MT=1.57Qrf　　（12-13）

主硫化鼓、驱动辊、张力辊、加压辊（两个）共有五对轴承，则总的摩擦力矩∑MT（N·mm）为：

∑MT=5×1.57Qrf　　（12-14）

式中，Q为压力钢带总张力作用在主硫化鼓和各辅辊上的总压力，N；r为轴承内半径，mm；f为轴承的摩擦系数，滚动轴承f=0.004。

硫化时靠摩擦力卷入半成品带坯的扭矩M'T（N·mm）为：

　　（12-15）

式中，p为硫化压力，MPa；L为压力钢带有效硫化宽度，mm；D为主硫化鼓直径，mm；f’为带坯覆盖胶与钢的摩擦系数，取f'=0.8；r’为主硫化鼓半径+带坯厚度，mm。

总力矩M（N·mm）为：

　　（12-16）

按平带鼓式硫化机最短硫化时间，则相应最高转速下所需的最大功率Nmax（kW）为

Nmax=Mnmax/（9750000η）　　（12-17）

式中，M为总力矩，N·mm；nmax为主硫化鼓最高转速，r/min；η为传动效率。

上述功率计算公式忽略了主硫化鼓与各辅辊之间的直径差异，以及包角的不同而引起的辅辊轴承上的压力差异。因此，公式的精确性较差。如果要进行精确计算，则应按主硫化鼓和各个辅辊直径、钢带压力和包角的不同分别计算主硫化鼓和每个辅辊轴承半径与轴承压力以及相应的摩擦力矩，分别计算其所需的功率，再求其总和。

事实上，由于平带鼓式硫化机的工作速度很低，做有用功所消耗的功率不大，而大部分都消耗在了传动系统上。因此，进行上述粗略计算基本可满足设计和使用要求。

12.3　主要零部件结构设计与计算

12.3.1　主硫化鼓

（1）结构简介　主硫化鼓是平带鼓式硫化机的关键部件，对所硫化制品的内在质量和外在质量有着非常重要的影响。因此，主硫化鼓的设计、加工制作要能满足以下要求。

①要有足够的强度和刚度，轴颈与鼓面要有精度很高的同轴度。

②鼓面要有高精度的表面粗糙度，也可镀铬抛光。

③鼓面壁厚要均匀一致，材质均匀，表面温度分布均匀。

主硫化鼓的基本结构如图12-7所示，主要由旋转接头1、轴承座2、轴承3和硫化鼓筒体4等零部件组成。轴承3采用锥形调心轴承，硫化鼓筒体4采用铸钢铸造或用厚锅炉钢板卷焊而成，两端用厚钢板封口，再焊接锻钢轴头。焊接完成后，鼓体需整体进行退火处理，再进行机械加工，鼓面的表面粗糙度要求达到≤0.20μm。如制品的表面精度要求较高，需在鼓表面镀硬铬，镀层厚度一般在0.2mm以上，以提高鼓面的耐磨性、耐腐蚀性，并能够起到防锈作用。硫化鼓加工完成后，需按压力容器要求，用1.25倍工作压力进行水压试验。对于表面带有花纹和沟槽的制品，需采用相应的带有花纹或沟槽的硫化鼓。

硫化鼓两端盖和轴头裸露部分，应尽量保温隔热，以减少热量损失。

硫化鼓的筒体有三种用于加热的结构。第一种为中空结构，适用于蒸汽加热，即蒸汽通过旋转接头进入硫化鼓内腔，加热鼓壁，凝结水再通过虹吸管从旋转接头内管排出，硫化鼓的温度可通过调节蒸汽压力来控制。第二种为鼓壁钻孔结构，适用于蒸汽、导热油、过热水加热。第三种为在鼓内壁圆周上焊接半圆盘管，半圆盘管和鼓内壁形成一个循环的加热回路，适用于导热油和过热水加热。钻孔鼓比中空结构和鼓内壁焊接半圆盘管的布局要能使鼓面的表面温度均匀一致。

无论采用哪种加热方式，加热介质都要从轴头上的旋转接头进出，现国内有许多专业的旋转接头制造厂家，生产各种结构的、适用于各种加热介质的旋转接头，可根据不同用途直接选用。

（2）强度和刚度的计算　硫化鼓壁厚的确定一般以刚度计算为准，刚度能够满足要求时，强度自然就能够满足要求。对于鼓式硫化机，其硫化制品的厚度偏差精度要求较高，故硫化鼓的最大挠度要控制在0.04～0.06mm以内。

硫化鼓的受力情况如图12-8所示。鼓的内腔作用有0.5～0.8MPa的蒸汽压力，在压力钢带包角范围内则受有0.5MPa左右的均匀硫化压力。因此，硫化鼓工作时的作用力有压力钢带总张力Q引起的轴承支承反力Ra和Rb、回转扭矩Mn、温度应力。对于安装有加压辊的鼓式硫化机还有加压辊的作用力。

为便于计算，需将硫化鼓的受力条件进行适当简化。如硫化鼓内的蒸汽压力、温度应力和加压辊的作用力对挠度的影响并不大，故可忽略不计。

由于硫化鼓的长径比通常小于3，故硫化鼓的挠度可按短梁计算，应考虑剪切效应。其总挠度Ymax（mm）等于弯曲挠度Ywmax（mm）和剪切挠度Ygmax（mm）之和，即：

　　（12-18）

式中，q为硫化鼓单位长度上的载荷，q=Q/b，N/mm；b为硫化制品的最大宽度，mm；Q为压力钢带最大总张力，N；J1为硫化鼓A—A截面的惯性矩，mm4；J2为硫化鼓B—B截面的惯性矩，mm4；F1为硫化鼓A—A截面的截面积，mm2；F2为硫化鼓B—B截面的截面积，mm2；E为材料的弹性模量，MPa；G为材料的切变模量，MPa；fs1为A—A截面的剪切挠度因子；fs2为B—B截面的剪切挠度因子。

剪切挠度因子fs视鼓体结构而异，薄壁鼓体fs≈2，d/D=K<0.6的厚壁鼓体fs则为：

　　（12-19）

如果硫化鼓需要进行强度校核时，则可按下式计算其当量应力σ当（MPa）：

　　（12-20）

式中，σ为最大正应力，，MPa；τ为最大切应力，，MPa；p为硫化鼓内蒸汽压力，MPa；［σ］为许用应力，MPa；q为硫化鼓上单位长度的载荷，N/mm。

式（12-20）仍然是个粗略的计算公式，它忽略了温度应力和加压辊的压力对硫化鼓强度计算的影响。

12.3.2　驱动辊

驱动辊的外径一般取硫化鼓外径的2/3左右。鼓式硫化机的动力是通过驱动辊输入的，其受力状态除了受压力钢带的压紧力、辊内蒸汽压力作用外，还受到输入扭矩的作用。因输入扭矩、辊内蒸汽压力和温度应力对驱动辊的刚度计算影响不大，故在计算驱动辊的刚度时可忽略不计，其刚度计算可参照硫化鼓的刚度计算。

12.3.3　压力钢带

压力钢带是鼓式硫化机的主要工作部件，与硫化鼓一样，它直接与硫化制品接触，对硫化制品的成品质量起着非常重要的作用。

（1）压力钢带的结构和材料　目前，平带鼓式硫化机使用的压力带有两种：薄钢板压力带和钢丝绳编织压力带。薄钢板压力带的结构如图12-9所示，它是由焊接性能较好、厚度为1.0～2.2mm的镍铬合金薄钢板焊接而成。对于较宽的薄钢板压力带，其纵向焊缝每条压力带不得多于2条，横向焊缝不得多于1条。横向焊缝与宽度方向成45°角，并相互错开。加工好的环形的薄钢板压力带其左、右内周长之差要<2.0mm。焊缝焊接后，压力带的表面需经精磨抛光处理，与硫化制品接触表面的粗糙度Ra≤0.1μm。

薄钢板压力带的早期产品采用冷轧碳素钢制成，但由于冷轧碳素钢的强度不够高，在使用中经常会出现拉长现象，影响了使用寿命，现已越来越多地被冷轧低碳不锈钢薄钢板压力带所取代。目前，国内平带鼓式硫化机所使用的薄钢板压力带大部分是瑞典SANDVIK公司和奥地利BAIDEF公司生产的，国内钢铁企业目前还生产不了这种特殊用途的宽幅不锈钢薄板压力带。

瑞典SANDVIK生产的薄钢板压力带的钢材化学成分为：Cr 16.5％，Ni 4％，Cu 4％，C 0.07％以下，Si 1％，Mn 1％。大致相当于牌号为0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢，其拉伸强度在常温下为1400MPa，150℃时为1300MPa，200℃时为1290MPa，屈服极限在150℃时为1200MPa。薄钢板压力带的表面粗糙度一般不低于0.16μm。

德国Berstorff公司生产的鼓式硫化机使用的薄钢板压力带，有的采用牌号为BC13的碳素钢板（主要用于生产胶板），有的采用牌号为BN12、BN14的不锈钢板，见表12-2。

薄钢板压力带在使用时，可在处在硫化区的压力带背面用远红外电加热装置对压力带进行加热，使制品两面受热硫化，以提高硫化速度。由于压力带直接对制品加压硫化，硫化后的成品要求表面有较高的光亮度。薄钢板压力带由于强度的关系，不能太薄，而增加厚度又会降低其屈挠性能。因此，薄钢板压力带宜在硫化鼓直径1000mm以上的大型平带鼓式硫化机上使用。另外，薄钢板压力带缺乏弹性，一旦有金属块等较硬异物掉入压力带与硫化鼓或各辊之间，将会把压力带压坏，甚至压破，使用时需要特别注意。

钢丝绳编织压力带是由细钢丝绳编织而成，钢丝表面需镀铜，以便增加钢丝绳与橡胶的附着力。钢丝绳编织压力带在与制品接触的一面，挂有一层厚5.5mm的耐热橡胶（通常为氯丁橡胶），橡胶层直接与制品接触，可起到一定的保温作用。但由于橡胶胶片的隔热作用，不能在压力带背面采用红外电加热装置对其进行加热，制品只能通过硫化鼓进行单面加热硫化，钢丝绳编织压力带只能起到对制品加压的作用，因此这种结构的平带鼓式硫化机硫化速度较慢，只适用于硫化较薄的橡胶平带制品。另外，压力带的橡胶层长期在高温作用下，容易老化龟裂，要经常清除更新，给使用带来许多不便。因此，现在平带鼓式硫化机上已很少使用。但由于其耐屈挠性能较好，在V带鼓式硫化机上采用得较多。

（2）薄钢板压力钢带厚度的确定　薄钢板压力钢带在工作过程中主要受弯曲和拉伸的作用，其弯曲应力σw（MPa）可由下式求得：

　　（12-21）

式中，E为材料弹性模量，MPa；δ为压力带厚度，mm；ρ为曲率半径，其值取压力带绕过的最小辊筒半径，mm。

薄钢板压力钢带的拉应力σl（MPa）为

　　（12-22）

式中，p为硫化压力，MPa；D为硫化鼓直径，mm；δ为压力钢带厚度，mm。

薄钢板压力钢带的总应力σ（MPa）为

　　（12-23）

应当权衡弯曲和拉伸这两种应力，来确定压力带厚度δ（mm）的合理值，使之总应力最小，疲劳寿命最高。为此，将式（12-23）微分后得δ（mm）值为：

　　（12-24）

由式（12-24）求得的δ值，还应适当考虑腐蚀和磨耗的裕度、钢板的厚度偏差以及焊接与抛光的影响等。

钢丝绳编织压力带的计算，主要根据经线钢丝绳的强度来考虑，而弯曲应力可以忽略不计。

（3）压力钢带的长度计算　压力钢带的长度主要取决于主硫化鼓、驱动辊、张力辊、加压辊的直径、中心线位置和数量，主硫化鼓和各辊之间中心线的相对位置的确定，主要应考虑到便于压力钢带的安装和更换。

如图12-10所示，成品压力钢带为一个完整的环形钢带，在设计时其周长应经过准确的计算，以免周长不足而无法安装使用。

目前在用的平带鼓式硫化机的结构设计上，在更换压力钢带时只需从机架一端拆卸主硫化鼓，而其他辊不动，其拆卸钢带一侧的机架底部有一对可拆卸的底座，将底座拆下后，压力钢带可直接套入主机，再将主硫化鼓装到主机机架上即可，更换压力钢带非常方便。

因鼓式硫化机的结构不同，压力钢带的长度计算方法也各不相同，在设计时只能根据具体结构进行计算。

压力钢带在张紧状态时，在主硫化鼓上的包角为270°～280°。此时，处在驱动辊和张紧辊之间的压力钢带不应碰在硫化鼓上，以免引起压力钢带的表面摩擦。对于不锈钢材质的压力钢带而言，其在张紧状态下的伸长量可以忽略不计，故在拆卸和张紧状态下，压力钢带的周长看作是相同的。

（4）压力钢带的疲劳寿命计算　压力钢带的主要失效形式是由于屈挠而产生的疲劳破坏。因此，设计时应计算其疲劳寿命。根据绕行传动带的疲劳寿命方程，其疲劳寿命的计算公式为：

　　（12-25）

式中，H为使用寿命，h；M为寿命指数，本式取M=7～8；u为绕转次数，u=V/L，s-1；V为压力钢带线速度，mm/s；L为压力钢带周长，mm；x为辊筒个数，本式取x=5；σmax为最大应力，取σmax=σl+σw［见式（12-21）和式（12-22）］，MPa；［σy］为在N0=107循环基数下的疲劳极限，MPa。

12.3.4　张力辊

张力辊的外径一般取硫化鼓外径的2/3左右，与驱动辊相同。鼓式硫化机压力钢带的张力是通过张力辊施加的，其受力状态主要受压力钢带的反作用力及张力油缸对两端轴承的推力。其强度计算主要以刚度计算为主，刚度计算可参照硫化鼓的刚度计算。

12.3.5　压力钢带张力调节装置

压力钢带投入使用后，受张力油缸推力及半成品厚度偏差的影响，在跑合一段时间时，常常会出现因钢带两边伸长变形不一致而引起的跑偏现象。为保证压力钢带的使用寿命，钢带两边的伸长变形必须是平行等距的。为此，在鼓式硫化机的硫化过程中，必须要保证张力辊的中心线与主硫化鼓的中心线平行一致，故张力油缸必须设有一套可调整其中心线偏移的调节装置。此调节装置在调节张力辊中心线偏移的同时，也作为调节压力钢带跑偏的调节装置使用。

压力钢带张力调节装置的结构如图12-11所示，主要由张力油缸1、钢带2、机架3、张力辊4、主连杆5、副连杆6、电动（手动）调节装置7等组成。压力钢带依靠张力辊4两端的两个张力油缸1推动主连杆5沿其转轴转动，张力辊4向前移动而张紧。张力辊4一端的主连杆5下端支撑在副连杆6上，而另一端直接支撑在机架上，副连杆6直接与电动（手动）调节装置7连接。调节副连杆转动，可使这一侧的主连杆上下移动，而使张力辊中心线水平移动，来调节压力钢带跑偏。

因张力辊4两端滚动轴承受力为低速重载，要由润滑油泵将润滑油打入其轴承座中对轴承进行润滑，回油经过回油管流回油箱。

根据生产工艺要求，压力钢带2对制品施加的压力在硫化过程中要保持不变。因此，张力油缸1的供油压力控制必须要满足其压力能在一定范围内调节以及压力要能稳定在工艺要求的精度范围内。

（1）压力钢带张力液压控制系统　压力钢带张力液压控制的系统压力由压力传感器来调节和控制。根据不同的制品宽度和规格所要求的压力钢带的硫化压力，可通过控制仪表设定压力传感器的压力，当张力油缸推动张力辊达到系统设定压力时，压力传感器发出控制信号，油泵停止供油，液控单向阀使系统保压。当系统压力低于所设定的压力下限时，压力传感器发出信号，系统自动补压。系统中设有同步阀，控制两个张力油缸的同步张紧动作。系统中的溢流阀可对液压系统起到保护作用。液压系统原理图略。

（2）压力钢带的跑偏调整　压力钢带在制品硫化过程中，由于制品厚度不一致或调整等方面的原因而产生偏移，必须要随时进行调整。压力钢带跑偏调节和控制装置如图12-11所示，在驱动辊出口处的压力钢带两侧各设有一个光电开关，用于检测压力钢带的跑偏位移量，当压力钢带向一侧跑偏时，这一侧的光电开关发出控制信号，控制电动调节装置7向上或向下移动一个设定位移量，通过副连杆6、主连杆5的作用使张力辊中心线上下移动，调节压力钢带向相反的方向偏移，反之亦然。采用电动压力钢带调偏装置，结构简单，动作可靠。而采用液压油缸调偏的调节装置，其结构复杂，液压系统控制调节要求高，故障率高，维修困难。

12.3.6　加压辊

较大规格的平带鼓式硫化机都装有加压辊装置，在硫化较厚制品时，能对硫化制品起到辅助加压的作用。加压辊及调距装置如图12-12所示，由加压辊2、加压油缸3、螺旋定位装置4、机架5、轴承座6等组成。

加压辊的外径一般取主硫化鼓外径的2/3左右，与驱动辊、张力辊相同。加压辊对鼓式硫化机压力钢带施加一辅助硫化压力，其受力状态主要受压力钢带及制品的反作用力及加压油缸对两端轴承座的拉力。其强度计算主要以刚度计算为主，刚度计算可参照主硫化鼓的刚度计算。

根据硫化不同制品的工艺要求，调定好加压油缸3的系统油压，再根据硫化制品的厚度和压缩比，调节好螺旋定位装置4的定位尺寸。当硫化制品进入主硫化鼓1后，启动加压油缸3的液压系统，加压油缸3回拉将加压辊2压紧在压力钢带上，这时加压辊轴承座6连杆头部的定位销轴与螺旋定位装置4头部的定位块接触，使加压辊2定位。当液压系统油压达到设定值时，压力传感器发出控制信号，液压系统停止工作并开始保压。该液压系统带有自动补压功能。

螺旋定位装置4的主要作用是对硫化制品进行辅助加压和最终确定硫化厚度。

12.3.7　调距装置

ф1525mm×2300mm五辊平带鼓式硫化机在1#加压辊2上装有电（手）动辊距调节装置5，如图12-13所示。根据不同硫化制品的厚度和压缩比，通过电（手）动辊距调节装置5来调节1#加压辊2和主硫化鼓1之间的辊缝距离。辊缝距离通过滑动式变阻器来进行测量，在触摸屏上显示和设定。

12.3.8　挡边装置

挡边装置的作用是使硫化制品的两个边部整齐。对于带有边胶的输送带制品，在硫化时都要安装上挡边装置，而对于切边输送带，硫化时可不用挡边装置。

挡边装置一般有两种形式，一种是软的耐热橡胶挡圈，一种是硬的金属挡圈。橡胶挡圈是带有帆布增强层的较窄的橡胶环形带，其厚度比硫化制品略小，安装在主硫化鼓上制品的两边，并由压力钢带压住，工作时，可随主硫化鼓一起转动。橡胶挡圈装置既可根据硫化制品的宽度调节两边橡胶挡圈的内宽，也可调节两边挡圈的张紧力。这种软挡圈在换规格时不会伤及主硫化鼓和钢带表面，而且主硫化鼓不用降温，操作比较简便，但橡胶挡圈制作比较麻烦，硫化后制品两个边部、特别是接头部位不是很光滑整齐。金属挡圈是两个可拆卸的金属圆环，安装在主硫化鼓上制品的两端，挡圈的外面由定位铁定制品的硫化宽度，其厚度要比硫化制品小0.8～1.5mm，以确保对硫化制品有一定的压缩比。其优点是硫化后的制品边部光滑整齐，制品厚度、宽度尺寸精度高，适合于大批量生产，但在更换挡圈时，主硫化鼓需降温，易损伤主硫化鼓和钢带表面。

目前，在用的平带鼓式硫化机使用金属圆环挡圈的较多，使用橡胶挡圈的较少。

12.3.9　切边装置

切边装置安装在主硫化鼓的出口处和驱动辊的前端，用于切边带的生产。切边装置内一般安装有多把圆盘切刀或直切刀对制品起纵裁的作用，可同时切割单条或多条切边带，切割宽度可在制品全宽内任意调节。使用圆盘切刀时，切刀的旋转速度与制品的硫化速度一致，刀刃部位带有滴水装置用于切割润滑。直切刀是切刀不动，刀尖插入制品的切割部位，利用硫化带子的移动将带子划开。

12.3.10　主硫化鼓和钢带除垢装置

主硫化鼓和压力钢带在经过一段时间使用后，其表面都会生锈及积垢，为使硫化制品能有光滑清洁的表面，必须定时对主硫化鼓和压力钢带的工作表面进行清擦。主硫化鼓一般用毛毡辊清擦，以保护主硫化鼓的镀铬表面。清擦主硫化鼓时，将毛毡辊靠在主硫化鼓的工作面上，转动毛毡辊，同时慢慢转动主硫化鼓，毛毡辊除转动外，还依靠其凸轮机构的作用，作轴向往复运动，主硫化鼓转动一周，清擦结束。压力钢带工作面的清擦可在工作时进行，其清擦辊采用0.2～0.3mm的细铜丝刷辊，能有效地清除压力钢带工作面上的积垢。气缸通过连杆将清擦辊压在压力钢带表面，转动清擦辊，压力钢带也在缓慢移动，从而将压力钢带表面清洁干净。

12.3.11　机架和轴承

鼓式硫化机的机架大部分采用焊接结构，也有采用高强度铸铁或铸钢铸造结构，机架在焊接或铸造后要经过时效处理，消除内应力，再进行机械加工。主硫化鼓和辅辊通过其轴承座固定在机架上，如图12-14所示，由机架承受巨大的张力，要求机架有足够的刚性和稳定性。各轴承采用自动调心滚柱轴承，通过稀油循环润滑。

12.4　主机配套系统

12.4.1　加热与温控系统

加热及温控系统是平带鼓式硫化机的重要组成部分，加热及温控系统对主硫化鼓和压力钢带的硫化温度控制是否准确，将直接影响到硫化制品的产品质量。加热及温控系统包括主硫化鼓、驱动辊、加压辊内蒸汽加热系统和主硫化鼓外、压力钢带背面电加热系统两部分，其中电加热系统只适用于使用薄钢板压力钢带的鼓式硫化机。

（1）主硫化鼓蒸汽加热系统　硫化鼓内腔一般均采用蒸汽加热。ф1525mm×2300mm平带鼓式硫化机的蒸汽加热系统如图12-15所示。硫化鼓的硫化温度，通过控制台的温控器或计算机设定调节。工作时设定好硫化温度，温控器（或计算机）4将控制信号送到压力调节阀5的电动执行器3，而压缩空气则通过截止阀1经分水滤气器、减压阀和油雾器组合单元2送到电动执行器3，由电动执行器控制压缩空气的流量来控制气动隔膜阀的开启量，蒸汽经截止阀、过滤器、气动隔膜阀和旋转接头等进入硫化鼓及各辊。为防止意外，在旋转接头的前面设有安全阀。进汽回路上的旁路截止阀在主回路发生故障时使用。硫化鼓中的冷凝水由虹吸管通过旋转接头引出，经截止阀、汽水分离器6到乏汽管路中排放。

（2）钢带加热装置　为提高平带鼓式硫化机的硫化速度，增加生产能力，可在鼓式硫化机压力钢带对主硫化鼓的包容面外侧，安装由远红外电加热管组成的电加热装置。ф1525mm×2350mm平带鼓式硫化机的电加热装置如图12-16所示。该装置由安装支撑电热管的支撑罩1和电加热管2组成。电热管组共分四组布置在四个加热区中，每支电热管的加热功率为2.5kW，第一加热区有4支电热管，加热功率为10kW，第二加热区有14支电热管，加热功率为35kW，第三加热区有9支电热管，加热功率为22.5kW，第四加热区有6支电热管，加热功率为15kW，电加热装置的总功率为82.5kW。

电加热装置的加热温度是利用每个区的温度调节器与温度传感器来控制的。当设定好电加热温度后，压力钢带外侧温度发生变化时，由各区的温度传感器将温度变化值转换成电信号送到各区的温度调节器，温度调节器在与设定温度值进行比较后，发出调节信号，使自耦变压器的输出电压发生变化，电加热管的加热功率也随之发生变化，电加热温度得到调整。温度传感器由温度传感头和滚轮组成。温度传感头由滚轮支撑使之与钢带保持一定间距，一般为0.5～1mm。

电加热管安装时不能与压力钢带靠得太近，一般离开25～50mm，以免损坏电加热管和压力钢带。

12.4.2　液压系统

ф1525mm×2350mm平带鼓式硫化机的液压系统原理图如图12-17所示。它由前夹紧油缸和前拉伸油缸、张紧油缸和第二加压辊油缸、后夹紧油缸和后拉伸油缸的液压回路的液压系统组成。系统由一台高、低压组合油泵供油，各油缸的动作分别由电磁换向阀控制，其压力则可通过液控单向阀保持，以确保工作时压力稳定。当系统压力下降到极限值时，压力继电器发出控制信号，重新启动油泵电机，将压力升到设定值。液压系统的工作压力可通过溢流阀调节，油箱中安装有换热器盘管，可通蒸汽或冷却水，使油温控制在正常范围内，一般工作油温<60℃。液压系统可用20号、30号机械油或46号液压油。

12.4.3　润滑系统

主减速机一般采用油泵供油到上部喷淋润滑。主硫化鼓、张力辊、驱动辊、第一和第二加压辊轴承使用油泵强制供油循环润滑，润滑油泵与主机联锁，只有润滑油进入各辊轴承后，主机才能启动。

辊筒强制循环润滑系统原理图如图12-18所示。在启动主机之前，先打开油箱换热器低压蒸汽管道进汽阀门，通入蒸汽加热油箱中的润滑油，当润滑油温升到规定温度（一般为35℃）时，关闭进汽阀门，停止加热。这时，启动油泵，润滑油通过油泵7泵入润滑系统，润滑油经过过滤器10、冷却器11到达主机各个辊筒轴承座中及其他润滑部位，当润滑油压力达到设定压力时，压力开关15发出控制信号，主机才能启动。各辊筒润滑油进油管路上都安装有流量控制节流阀，用于控制进入各辊筒轴承座中的润滑油流量。各润滑回路的回油通过主机两侧回油箱后再回到主油箱1内。压力开关15可在润滑油压力超出设定范围时发出报警，一般设定压力下限为0.5kgf/cm2，上限为1kgf/cm2，油压超出此范围时，发出报警信号。当供油回路中的润滑油温度超过规定值（40～55℃）的上限时，温度开关13发出控制信号，打开闸阀16，冷却水进入冷却器11使润滑油冷却。在鼓式硫化机工作过程中，要时时注意润滑油的回油是否顺畅，油温是否正常，以免因缺油或油温过高而使辊筒轴承损坏。

12.4.4　控制系统

在鼓式硫化机的控制系统中已广泛采用了PLC和工控机（触摸屏）对生产过程和工艺参数进行自动控制。硫化过程中的各种工艺参数可在工控机（触摸屏）中进行设定，并且可以显示硫化压力、硫化温度、硫化时间和主鼓运行速度等重要工艺参数以及各液压阀及电机的工作状态。

在自动操作过程中，能够实现自动调压、自动调温、自动计时功能及自动报警等控制过程。

控制系统要求如下。

①整条生产线能进行分区控制，可根据工艺要求和安全要求，在控制系统中加必要的联锁。

②PLC可采用西门子、三菱等系统，16点I/O接口。

③主要常规电器元件选用施耐德产品。

④控制柜与操作台分离，主机操作台带有各机台动作模拟显示板，可显示各机台动作状态。

⑤工控机能控制生产产品的工艺控制参数，并能显示压力、温度、时间等各种工艺参数。

⑥全线可进行手动、自动和全线必要的联动操作。

12.5　鼓式硫化机生产线

平带鼓式硫化机可根据生产产品的不同要求，配备各种不同的辅机，组成各种专用的鼓式硫化机生产线，用于生产不同的平带制品。一般通用的鼓式硫化机生产线由半成品导开装置、半成品定伸装置、刺气泡装置、鼓式硫化主机、切边装置、冷却装置、成品冷定伸装置、修补硫化机、成品卷取装置等设备组成。

12.5.1　生产线基本结构组成与工作原理

（1）输送带鼓式硫化机生产线　图12-19所示为青岛头马橡胶科技有限公司生产的ф1525mm×2350mm五辊平带鼓式硫化生产线。主要由半成品导开装置1、接头硫化机2、半成品定伸装置3、刺气泡装置4、切边装置5、鼓式硫化主机6、冷却装置7、成品定伸装置8、修补硫化机9、成品卷取装置10等设备组成。

输送带半成品带坯放在导开装置1上，通过垫布卷取装置将带坯拉出，在接头硫化机2上与牵引带进行硫化接头，通过牵引带将带坯牵引进硫化主机中。半成品定伸装置3通过定伸油缸推动定伸辊使带坯进行预定伸。硫化后的成品带经过冷却装置7冷却后，进入成品定伸装置8。在冷定伸油缸的作用下，冷定伸辊将成品带进行冷却定型。因定伸的张力和定伸量是通过定伸油缸的推力和行程来调节的，因此定伸的张力和定伸量可以任意调节，以适应各种硫化制品的不同要求。如检查发现硫化后的成品带表面有明疤、缺胶等缺陷，可在修补硫化机9上进行修补，最后在成品卷取装置10上进行卷取包装。

另外，还有一种将半成品成型和鼓式硫化机联动组成的成型-硫化生产线。将成型用胶布和覆盖胶片分别挂在挂料架上，通过压合牵引将各布层和上下覆盖胶压合在一起，切边装置按要求的宽度将带芯切边后，进入硫化主机硫化。这种成型-硫化联动生产线，适用于切边带和层数较少的轻型输送带的生产，辅机造价较高，局限性较大。

（2）胶片鼓式硫化机生产线　专用的胶片鼓式硫化机生产线设备配置比较简单，一般由导开、硫化、切边、冷却、卷取等设备组成。因鼓式硫化机连续加压硫化生产，硫化产品受压均匀，表面质量好，生产效率高，适用范围广，因此胶片生产广泛采用鼓式硫化机。

对于生产需要布纹的胶片，可在半成品胶片进入鼓式硫化机前，在胶片的一面或两面衬以聚丙烯帆布，一起进入鼓式硫化机硫化，硫化后将聚丙烯帆布和胶片分开，就可生产出带各种布纹的胶片。

还有一种冷喂料销钉机筒辊筒机头挤出机与鼓式硫化机组合在一起的胶片鼓式硫化机生产联动线。胶料喂入销钉机筒挤出机，经过塑化，均匀喂入辊筒机头压出一定宽度与厚度的胶片，经过测厚装置检测，由输送带送入鼓式硫化机硫化。硫化后的胶片经冷却装置冷却，由切边装置切成一定宽度，再由卷取装置卷取包装。

这种利用辊筒机头挤出机挤出胶片，直接输入鼓式硫化机硫化，避免了胶片的反复卷取与导开，胶片不需经过冷却直接硫化，从而节省了能源，缩短了硫化时间，提高了生产效率。但因冷喂料销钉机筒辊筒机头挤出机生产效率高，造价也较高，一台配一台鼓式硫化机，会造成冷喂料销钉机筒辊筒机头挤出机生产能力过剩，形成资源浪费。目前很少采用。

（3）环形胶带鼓式硫化机生产线　环形胶带鼓式硫化机专门用于生产环形胶带。这种鼓式硫化机为了环形胶带的装卸，在主机结构上作了特殊设计。其上辊是可以翻转的，主硫化鼓的一端用铰链连接，可打开用于装卸胶带。

这种鼓式硫化机结构复杂，操作难度大，装卸胶带等辅助时间长，生产效率低，没有推广使用价值，各生产厂家基本没有使用。

12.5.2　鼓式硫化机生产线辅机结构简介

（1）半成品导开装置　ф1525mm×2350mm五辊平带鼓式硫化机生产线配置的半成品导开装置如图12-20所示，主要由行走驱动装置1、垫布卷取装置2、导开车3、摩擦导开卡盘4、导开卷轴5等组成。

导开装置机架底部带有行走轮，在行走驱动装置1的作用下，可横向移动，使半成品带芯中心线与主机中心线对齐。垫布卷取装置2的电机采用力矩电机，使半成品带芯导出时能保持一定的张力。导开卷轴5放在斜盘式摩擦导开卡盘4中，导开卡盘的一端安装有盘式摩擦盘，通过手轮调节其制动力矩，防止半成品带芯在导出时松卷。

（2）半成品接头硫化机　接头硫化机如图11-37所示。

（3）半成品伸张装置　图12-21为ф1525mm×2350mm五辊平带鼓式硫化机生产线配置的半成品伸张装置。带芯从导开装置导出后，绕过牵引辊6及伸张辊3送向鼓式硫化机。带芯由夹持辊5压在牵引辊6上，以防止带芯在伸张时与牵引辊发生相对滑动。伸张辊3左右两侧的轴承座在伸张油缸1的驱动下，可以沿导轨滑动，伸张油缸的油压可以用压力调节阀调节，因而带芯的张力可按工艺要求进行调节。牵引辊6由鼓式硫化机的传动系统经传动链条7驱动。

（4）成品伸张（冷定型）装置　对于骨架材料为尼龙、聚酯的输送带产品，在硫化后需要在伸张状态下进行定型冷却。因此，输送带鼓式硫化机都配有成品伸张（冷定型）装置。一般情况下，成品的伸张力要比半成品伸张力大。

图12-22所示为ф1525mm×2350mm五辊平带鼓式硫化机生产线配置的成品伸张装置。硫化后的成品通过冷却水槽1时，用水喷淋冷却，挤压辊3将带体上下表面的水挤干。然后，绕过伸张辊5和牵引辊6导出，供卷取装置卷取。成品带用夹持辊7压紧在牵引辊6上，以防止成品带在伸张时与牵引辊6发生相对滑动。伸张辊5的左右两个轴承座，在伸张油缸2的驱动下，可沿导轨移动，使成品带伸张定型，伸张油缸的伸张力大小可由调节阀调节，以满足不同产品的伸张定型要求。为了实现伸张辊5的平行移动，在机架左右两侧装有同步链轮4，伸张辊5轴承座上有链节与链条连接，机架两侧的同步链轮安装在同一根轴上，可使机架两侧的链轮同步转动。为增大牵引辊6与成品带之间的牵引摩擦力，牵引辊表面包有一层12mm厚的橡胶，并在轴向上开有周向均布的沟槽。伸张装置的牵引动力可通过鼓式硫化机主机的传动系统经传动链条传递，也可配置一套单独的动力系统，由直流电机驱动。

（5）成品卷取装置（包装机）　成品卷取装置有中心卷取和地轴卷取两种形式。中心卷取的结构与半成品导开装置类似，其驱动电机一般采用力矩电机，可使成品带在卷取过程中保持一定的张力。图12-23所示为地轴式成品卷取装置，主要由地轴式卷取辊1、导向辊2、机架3、卷取圆杠5组成。卷取用的铁芯套在圆杠5上，圆杠两端卡在机架3的导向槽内可上下滑动，成品带的头部固定在卷取铁芯上，靠其自重压在卷取辊1上，当卷取辊1由电机、减速机带动转动时，依靠摩擦力的作用，带动卷取铁芯转动，将成品带卷取在铁芯上。随着卷取直径的增大，圆杠5自动上移，为防止成品带卷偏，在卷取辊上装有定位用的圆盘式挡圈。

12.6　设备安装、使用和维护与保养

对于不同结构的鼓式硫化机，有不同的安装、使用和维护保养方式。四辊结构的鼓式硫化机比较简单，下面重点介绍ф1525mm×2350mm五辊平带鼓式硫化机的安装、使用和维护保养。

12.6.1　安装

（1）安装辅辊

①ф1525mm×2350mm五辊平带鼓式硫化机的左、右机架4分别安装在两侧的底座6上，如图12-24（a）所示。安装底座时，底座上平面的纵向和横向的水平度一般要求不大于0.04mm/1000mm。

将压力钢带、主硫化鼓、驱动辊、第一压力辊、第二压力辊和张力辊经检查擦洗干净后，放于衬垫（胶垫、棉毯或毛毡）上，主硫化鼓表面则需用毯子包好。

②用吊车将第二加压辊5从机架4中心孔处吊装到其安装位置，用销轴将辊筒轴承座的连杆支点与机架固定在一起，如图12-24（b）所示。

③按②中方法将第一加压辊3安装到位，如图12-24（c）所示。

④将驱动辊1安装到位，如图12-24（d）所示。

⑤将张力辊2安装到位，如图12-24（e）所示。

（2）安装压力钢带　按图12-24所示安装程序安装好各辅辊后，开始安装压力钢带。

①如图12-25（a）所示，先将主机1机架侧面支架5固定在左侧机架上，用钢带吊架4将钢带3吊起，从侧面穿进支架5，停放在机架侧面。

②用千斤顶6将支架5顶紧，使左侧机架的支撑力全部集中在千斤顶6上。这时，拆除左侧机架下部活动支座2，使左侧机架处于悬空状态。用吊架4将钢带3吊起，从左侧机架底部悬空处将钢带慢慢移入主机中，如图12-25（b）所示。

③将活动支座2安装在左侧机架下部，用连接螺栓紧固。松开千斤顶6，拆除支架5，再将钢带3从吊架4中卸下，钢带安装完毕，如图12-25（c）所示。

（3）安装主硫化鼓　按图12-25所示安装程序安装好压力钢带后，开始安装主硫化鼓。

①如图12-26（a）所示，用钢带拉杆2将钢带1撑开固定在机架内侧圆弧形面上，使钢带1撑开成圆形。

②用连接螺栓将曲梁式专用吊装装置4固定在主硫化鼓3侧面的专用吊装螺栓孔上，用主吊索5和副吊索将曲梁式专用吊装装置4挂在厂房内的吊车吊钩6上，如图12-26（b）所示。

③用吊车将主硫化鼓吊起，从机架侧面将主硫化鼓穿过机架，安装在硫化鼓轴承座支撑点上，用定位螺栓将硫化鼓轴承座固定，拆除曲梁式专用吊装装置4，主硫化鼓安装完毕，如图12-26（c）所示。曲梁式专用吊装装置4的侧视图如图12-26（d）所示。

（4）更换压力钢带　更换压力钢带的程序正好与安装压力钢带的程序相反。即按安装主硫化鼓的相反程序将主硫化鼓拆下，再按安装压力钢带的相反程序将需要更换的旧压力钢带拆下，按上述（2）、（3）的安装程序将新压力钢带和主硫化鼓安装到位即可。

12.6.2　使用的操作程序

①开机前，要用棉纱清擦整个鼓式硫化机，要特别注意压力钢带和主硫化鼓的清擦，检查所有连接螺栓是否上紧，辊筒和压力钢带内部是否有杂物。

②打开冷却循环水。

③辊筒轴承润滑油工作温度一般为50～60℃。如果润滑油温度低于30℃，应往油箱的加热器中通入低压蒸气，将润滑油温度加热到40～45℃。

④开启润滑油泵，检查进入各辊筒轴承座中的轴承润滑油流量是否符合要求。

⑤检查第一压力辊与主硫化鼓之间的辊距在两端刻度盘上的数据是否一致。对于第二压力辊与主硫化鼓之间的辊距要以塞尺实际测量为准。

⑥将牵引带引入主硫化鼓和钢带之间，启动液压油泵，将钢带张力油缸的油压增加至1.5MPa。

⑦打开前后辅机离合器，低速启动主机。注意设备各部件有无异常声音，检查电机、减速机、驱动齿轮有无发热及声音异常现象。

⑧打开总回路和各分回路蒸汽阀门，此时，辊筒温度应以每小时40℃的速度升温（每15min升10℃），直至辊筒加热到工艺规定温度。

⑨辊筒温度达到工艺要求后，在带坯进入主硫化鼓前30min，接通钢带电加热器，每隔两分钟接通一组。

⑩在带坯进入第一压力辊辊距前，将钢带压力逐渐调整到工艺规定压力，同时将硫化速度调整到工艺规定的速度。

每隔一段时间，检查一次温度、速度、钢带压力、钢带跑偏程度、润滑油及液压油油位、压力等，必要时进行调整，同时要注意钢带表面有无黏附异物。

当硫化好的成品带离开主硫化鼓后，要立刻关闭钢带电加热器，并逐渐将钢带张力降低到1.5MPa。

关闭总回路和各分回路蒸汽阀门，同时打开四个加热辊筒的乏汽旁路阀门，排掉辊筒中的蒸汽。

待垫带全部包住主硫化鼓后，将钢带压力降到零。

主机以低速运行，各辊筒以每小时40℃的速度自然冷却降温，直到辊温降至60℃时停机。

全线设备停机后，检查各辊筒表面有无异常，并擦干辊筒表面水迹。

如在硫化生产中突然发生停电事故，可打开液压系统各停止阀，用手动油泵来保持系统压力，同时将手柄装在传动装置的齿轮减速机的输入轴上，用手摇手柄来带动鼓式硫化机和辅机继续运转。

12.6.3　维护和保养

（1）日常维护保养

①在启动前要检查各润滑点的润滑情况，要仔细检查润滑系统的过滤器和油箱液位。

②检查和清洁硫化鼓和压力钢带工作面，必须始终保持清洁干净。

③垫带和成品带厚度相一致，挡边带厚度必须小于成品带厚度1～1.5mm。

④热力管道和液压管道的接头和阀门不得有泄漏。

⑤停机时一定要缓慢关掉电加热器，切断电加热器后，主机需运转10min左右才能停机。停机后要做好设备的清洁、清扫工作。

⑥各转动部位和相对运动部位应及时加油，滚动轴承加润滑脂，每半年更换一次。链条每三月加油一次。

润滑要求见表12-3。

⑦钢带工作表面要每月清理一次。工作前，要检查清洁辊减速器、链条和轴承是否需要加油。

⑧主硫化鼓工作表面结炭时，要及时清理。清理时，硫化挡圈和顶圈要拆掉，主硫化鼓反向转动，用溶剂甲苯将鼓面清理干净。

（2）压力钢带的修补　薄板压力钢带是鼓式硫化机最主要和最贵重的配套件，约占设备总造价的1/6左右。在使用不当时，易发生损坏，应尽量修复，以免造成更大的损失。

由于薄板压力钢带的材质各不相同，其焊补修理方法也不尽相同。下面简单介绍奥地利BERNDORF公司薄板压力钢带的修复方法。

薄板压力钢带修补的焊接设备，是一种专用的氩气保护的高频电弧焊机，其额定电流为125A，负载持续率为100％。焊枪上有ф1.6mm的焊极，焊极磨成尖头，由含2％钍的钨合金制成。焊枪上有一个内径为10mm的气罩。

①裂缝修理的一般步骤　用砂布将压力钢带裂缝处上下面的周围擦干净，用锉将裂缝表面锉干净。然后用一根铜棒置于裂缝下面，进行焊接。裂缝两端要焊接10～15mm以上，以防止细微的裂纹存在而继续延伸。

②薄板压力钢带小范围的损坏　如出现小范围的损坏时，必须对压力钢带进行修补。

先在损坏的中心钻一个ф9mm的孔，以这个孔为中心，使用螺旋冲孔器冲出ф20.6mm的孔，然后再以ф20.6mm孔为中心，冲出ф63.5mm的孔。将与压力钢带同样材质和大小的补丁，补到冲孔上。补丁仍可由冲孔器冲出。补丁和压力钢带的切割边都必须光滑锉平，并用砂布擦净氧化层。有的压力钢带在修补的切割边处，要求将带厚的2/3锉成V形，V形的上部开口要能容下0.8mm的焊接熔丝。焊缝打光后，必须用溶剂洗净。

焊接前，压力钢带与补丁要铺平。然后，在补丁的直径方向点焊2点，固定补丁位置，在第二点焊好后，用气体火焰将焊接点烧至粉红色（620℃）进行退火。如果补丁位置需要调整时，用软锤把补丁调整到准确位置，再以均布的位置在焊缝的圆周上点焊6点，共8点，然后在接缝处焊接。焊接电流要适当，不能过高，否则会产生以后不能修复的变形。

焊好之后，需要按不同的材质先研磨焊缝，然后进行回火处理，或者，先回火再进行焊缝的研磨。回火温度约520℃，保持7～12min。

研磨焊缝时，先用硬砂轮研磨焊缝的顶部，最后用粒度为150～180的砂轮研磨，研磨必须按压力钢带的转动方向进行。

为了提高焊缝的硬度和强度，焊接后的焊缝在研磨之前，必须用锤击焊缝。也可以先研磨焊缝的顶部，接着锤击，最后研磨焊缝的其他部分。

③压力钢带边部损坏的修补　当压力钢带在边部损坏时，应使用一个三角的补丁进行修补，可得到最佳的修理效果。先在压力钢带边部裂缝的顶端钻一个孔，成为三角形的顶部，然后从钻孔的两侧分别引出两条切线，成为一个以压力钢带边部为底的三角形，使压力钢带破损的部分都在三角形内。接着加工一个与它同样材质同样形状的三角形补丁进行焊补。

详细的焊接修补方法，应按有关厂家的焊接说明进行。

12.7　设备常见的故障、原因与排除方法

（1）张力油缸压力上不去或油缸柱塞爬行

①油缸或油路系统进入空气或泄漏，排气或查堵漏点。

②液压油质不合格或黏度下降，更换新液压油。

③过滤器堵塞，吸油量不足，清洗过滤网。

④液压油泵故障，维修或更换液压油泵。

⑤安全阀或节流阀不当，重新调节额定值。

⑥油缸活塞密封渗漏，更换密封圈。

⑦油箱油量不足，按要求加油。

（2）压力钢带跑偏

①第一压力辊或第二压力辊左右两侧的刻度尽没有校准到基准位置，需重新校准调节辊筒的基准位置。

②直接进入鼓式硫化机的半成品带坯跑偏或左右摆动进鼓，调整带坯使之直线运行进鼓。

③带坯力部厚度偏差超出1.5mm时，在硫化过程中，压力钢带易出现跑偏，提高带坯成型质量。

压力钢带跑偏可以由安装在钢带边部的光电传感器检测，当钢带的跑偏量超过设定极限值时，光电传感器发出信号报警。

压力钢带跑偏的调节可以通过调节张力辊轴承支撑端的蜗轮千斤顶的手柄来调节。调节蜗轮千斤顶的手柄，可以改变张力辊中心线与主硫化鼓中心线之间的平行度，从而使钢带跑回到主机中心线的位置。

（3）硫化速度不稳　齿链式无级变速器齿链太松打滑，调整齿链张力。

（4）硫化温度波动

①进入比例调节阀的压缩空气含水或太脏，清理过滤器，排除汽水分离器存水。

②隔膜阀皮膜坏或弹簧失效，更换新皮膜或弹簧。

（5）硫化鼓与压力钢带温差太大

①压力钢带背面电加热管部分损坏，更换损坏的电加热管。

②电加热反射罩离压力钢带太远，距离调整到（150±10）mm。

12.8　制品常见缺陷、原因及解决方法

带体边部出现海绵状是常见的缺陷，其产生的原因及解决办法如下。

①带坯两边厚度超出公差范围，提高带坯成型质量。

②边部欠压，调节1#压力辊或2#压力辊的辊距，调整挡圈厚度。

③两边挡圈宽度超差，调节挡圈到规定宽度。

④边部欠硫，采取边部保温措施，提高边部硫化温度。