第12章　鼓式硫化機

12.1　概述

12.1.1　用途與分類

鼓式硫化機按用途可分為平帶鼓式硫化機與V帶鼓式硫化機。

平帶鼓式硫化機主要用于生產表面光滑或有特殊花紋和對表面質量有特殊要求的薄形膠（塑膠）板或膠（塑膠）帶，如花紋膠板、花紋膠帶、印刷膠板及印染導帶等。配上前預拉伸裝置及后冷定伸裝置，可用于生產帶骨架層的分層輸送帶、傳動帶及與其結構相類似的膠帶制品。近年來，在建筑橡膠防水片（卷）材及雨布類制品、橡膠地板、墻紙、塑料板以及裝飾膠合板、含膠刨花板、纖維板的生產上也得到廣泛應用。

V帶鼓式硫化機主要用于周長較大的A、B、C型V帶的硫化，帶坯可在自然狀態下連續硫化，然后將未冷卻的V帶移至定型裝置上加張力冷卻定型，生產出的V帶尺寸穩定準確、外觀質量好、長度不受限制，是線繩包布V帶理想的硫化方式。但其結構復雜，一次性投資較大，國內僅有個別廠家開始生產，未形成批量。且鋼絲壓力帶用鋼絲編織，表面一般都包有一層橡膠，使產品表面光亮度不夠理想，而沒有被廣泛使用。

12.1.2　工作原理與工作條件

（1）工作原理　平帶鼓式硫化機基本原理如圖12-1所示。上輥2為驅動輥，動力由上輥2輸入，驅動壓力鋼帶轉動，依靠壓力鋼帶與制品對各輥與硫化鼓之間的摩擦，驅動各輥及硫化鼓。制品6的半成品帶坯從1#加壓輥處導入壓力鋼帶3與硫化鼓4之間，制品受壓力鋼帶3和2#加壓輥7的作用，被緊壓在硫化鼓4的鼓面上。在硫化鼓的加熱下，邊緩慢轉動邊加熱進行硫化，待從硫化鼓4上面引出時，制品硫化完畢。壓力鋼帶3對硫化鼓4上制品的壓力，由張力油缸推動張力輥5對壓力鋼帶施加張力來實現。

圖12-2為目前廣泛使用的一種五輥平帶鼓式硫化機。工作時，半成品帶坯由導開裝置導出，經第一加壓輥6進入壓力鋼帶2和主硫化鼓3之間。壓力鋼帶2由張力油缸和張力輥5張緊，將帶坯緊壓在主硫化鼓上，并可根據不同帶坯的工藝要求，對帶坯施加不同的壓力。主機動力由傳動裝置13傳遞給驅動輥1，驅動輥1以一定轉速轉動時，通過壓力鋼帶2的摩擦傳動驅動主硫化鼓3、張力輥5、第一加壓輥6、第二加壓輥10一起按所硫化制品的硫化時間要求緩慢轉動。主硫化鼓3內部通有蒸汽對鼓壁進行加熱，硫化鼓再對帶坯加熱，逐步完成硫化過程。通過調節進入鼓內的蒸汽壓力，即可控制硫化溫度。不同的硫化壓力可通過調節張力輥5對壓力鋼帶2施加不同的張力來獲得。因此，半成品帶坯在通過主硫化鼓3和壓力鋼帶2的包角范圍內，在保證硫化時間、硫化溫度及硫化壓力的工藝條件下，完成對制品的硫化生產過程。

第二加壓輥10可對硫化制品進行輔助加壓和定型，并可擠出剛進入硫化區的帶坯內的氣泡。鋼帶清潔輥8可對壓力鋼帶2工作表面上的積垢進行清刷。

為提高鼓式硫化機的生產效率，在壓力鋼帶2的背面安裝有電加熱裝置4，利用紅外線的熱輻射，對處在硫化區的壓力鋼帶2的背面進行加熱，使制品雙面加熱進行硫化，這對硫化厚制品是十分必要的。另外，除張力輥5外，驅動輥1、第一加壓輥6、第二加壓輥10的內部均通蒸汽進行加熱，以提高鼓式硫化機的工作速度。

為防止壓力鋼帶2跑偏，在張力輥5的驅動連桿的底部設有鋼帶調偏裝置，用手柄調節張力輥5的升降，對壓力鋼帶2進行手動調節。

圖12-3為五輥鼓式硫化機生產線設備流程。半成品帶坯4從導開裝置1導出，在接頭硫化機2上與牽引帶接頭，通過牽引帶將帶坯導入硫化主機。若半成品帶坯是以尼龍或聚酯帆布作為骨架材料，需經過前拉伸裝置3進行預拉伸后，再進入主機5進行硫化。硫化后的成品需經過冷卻裝置6進行冷卻，再進入后拉伸裝置7進行拉伸定型。如成品帶有硫化缺陷，可在修補硫化機8上進行修補，最后成品帶在卷取裝置9上卷取包裝。

（2）工作條件　平帶鼓式硫化機和平板硫化機相比，其主要優點是可以連續硫化。使用鼓式硫化機硫化的膠板、膠帶類橡膠制品，其硫化后的制品表面光潔、厚度均勻、致密性好、無氣泡、耐磨耗、耐屈撓，無二次重復硫化接頭，無接頭的暗棱，且可實現環形無接頭硫化。對于表面精度要求高或具有連續花紋的板、帶制品，其優越性尤為顯著，在制品全長上的各種性能可達到均勻一致，極大地提升了制品的品質。其生產的產品厚度精度能夠達到±0.02mm。

由于鼓式硫化機能夠連續硫化生產，易于實現機械化、自動化，因此可提高生產效率，減少操作人員，降低勞動強度。

因鼓式硫化機采用鋼帶加壓硫化，硫化壓力有一定的局限性，不能用于硫化厚度較厚的帶類橡膠制品，一般僅用于硫化厚度在22mm以下的膠板、膠帶類制品。對于硫化較厚（22mm以上）或硫化壓力要求較高的帶類制品，應使用平板硫化機。為克服加壓、加熱不足的缺點，經過多年對鼓式硫化機的研究和改進，增加了多輥加壓裝置和加熱鋼帶的輔助加熱裝置，使對制品的硫化壓力可從0.5MPa提高到2.0MPa，硫化效率也大大提高。隨著平帶鼓式硫化機的理論研究和結構設計的日益完善，其應用范圍必將逐步擴大。

12.1.3　基本結構

（1）普通鼓式硫化機　通常用于硫化膠板和薄型膠帶制品的普通鼓式硫化機都為四輥結構，結構比較簡單，壓力鋼帶所提供對制品的硫化壓力較小。而要硫化較厚制品和輸送帶制品，則要采用五輥結構的鼓式硫化機，即增加一個加壓輥，以提高壓力鋼帶對所硫化制品的硫化壓力。五輥結構的鼓式硫化機可完全取代四輥結構，而且使用越來越廣泛。

（2）五輥鼓式硫化機　圖12-2為五輥平帶鼓式硫化機基本結構。鼓式硫化機主要由驅動輥1、壓力鋼帶2、主硫化鼓3、電加熱裝置4、張力輥5、第一加壓輥6、機架7、鋼帶清潔輥8、鋼帶調節裝置9、第二加壓輥10、加壓裝置11、機架底座12、主機傳動裝置13等部件組成。其中，主硫化鼓和壓力鋼帶是最主要的工作部件。

（3）高壓鼓式硫化機　為了增加鼓式硫化機的硫化壓力，可適當增加輔助加壓輥和壓力鋼帶，圖12-4所示為多壓輥和多壓力鋼帶增壓的鼓式硫化機工作原理，即在半成品帶坯開始進入硫化的區域內，增設一個或多個輔助壓輥，以補充壓力鋼帶對硫化制品的硫化壓力，或將單壓力鋼帶換成雙壓力鋼帶甚至三壓力鋼帶，以提高壓力鋼帶的硫化壓力。雖然這種結構的鼓式硫化機能夠提高硫化壓力，有利于對較厚制品的生產，但其結構復雜，制造難度和成本增加，而無法得到廣泛的推廣、使用。

（4）環形膠帶鼓式硫化機　環形膠帶鼓式硫化機專門用于生產環形膠帶。這種鼓式硫化機為了環形膠帶的裝卸，在主機結構上作了特殊設計。其上輥是可以翻轉的，主硫化鼓的一端用鉸鏈連接，可打開用于裝卸膠帶。

這種鼓式硫化機結構復雜，操作難度大，裝卸膠帶等輔助時間長，生產效率低，沒有推廣使用價值，各生產廠家基本沒有使用。

12.1.4　傳動系統

平帶鼓式硫化機的傳動主要有交流電機→無級變速器→驅動齒輪→驅動輥、直流電機或變頻電機→減速器→驅動齒輪→驅動輥、液壓馬達→減速器→驅動齒輪→驅動輥這三種方式，其動力大都是從固定的上驅動輥傳入的，個別也有由傳動裝置直接驅動主硫化鼓的。

（1）交流電機驅動傳動系統　交流電機→無級變速器→驅動齒輪→驅動輥：這種傳動方式的傳動比可達1:30或1:50，一般使用齒鏈式無級變速裝置，操作靈活，變速比較平穩，但調速范圍小，傳動效率低，結構復雜，并只能在運行狀態下進行調速，停機時不能調速。因此，目前已很少采用這種傳動方式。

（2）直流電機驅動傳動系統　直流電機→減速器→驅動齒輪→驅動輥：其傳動比可達1:250。這種傳動方式操作簡便，調速范圍大，變速平穩、可靠，無論開機或停機速度可任意調節，這種傳動方式目前已得到廣泛采用。

（3）液壓馬達驅動傳動系統　液壓馬達→減速器→驅動齒輪→驅動輥：液壓馬達能夠在低速下輸出大的扭矩，因而可以減小減速器的速比。這種傳動方式結構緊湊，占用空間較小，并可減少飛輪作用，可以確保鼓式硫化機在低速下平穩啟動。但因液壓系統易出現泄漏，速度控制不是十分準確，目前還沒有得到廣泛采用。

（4）變頻調速驅動傳動系統　變頻電機→減速器→驅動齒輪→驅動輥：這種傳動方式操作簡便，調速范圍大，變速平穩、可靠，無論開機或停機速度可任意調節。這種傳動方式目前已得到廣泛采用，但因變頻電機低速特性不穩定，低速時不如直流電機輸出扭矩大。

（5）傳動系統示例　圖12-5為ф1500mm×2300mm五輥平帶鼓式硫化機的傳動系統，是目前采用較多的一種傳動方式。主電機7為直流電機或變頻電機，通過同步齒形帶，帶動速比為1:280的主減速機8，主減速機有三根輸出軸。第一根輸出軸上的小驅動齒輪直接驅動主驅動齒輪9，而主驅動齒輪9與驅動輥16同軸，驅動輥16通過壓力鋼帶與硫化制品的摩擦，帶動主硫化鼓15、張力輥14及第一壓力輥、第二壓力輥轉動，完成制品的硫化過程。第二根輸出軸通過同步齒形帶帶動無級變速器6，無級變速器6的調速范圍為1:6，無級變速器6的輸出軸再通過同步齒形帶帶動速比為1:240的減速器5，減速器5經過傳動鏈條4、離合器3、大傳動鏈輪2帶動前拉伸裝置1的拉伸輥轉動，使其與主硫化鼓15保持同步，同時能夠使進入主硫化鼓15的半成品帶坯保持一定的預拉伸力。如不需要前拉伸，可用離合器3將動力斷開。第三根輸出軸上的鏈輪經過鏈條10、離合器11、大傳動鏈輪12帶動后拉伸裝置13的拉伸輥轉動，使其與主硫化鼓15保持同步，同時能夠使拉伸輥移離開主硫化鼓15，已完成硫化的成品保持一定的定型拉伸力，使硫化好的成品帶冷卻定型。

為防止因停電等設備事故發生而使進入主硫化鼓部分的制品產生過硫化，在主減速機的第二根輸出軸上留有手動調節軸頭，可在停電等事故發生時，由人工手動轉動調節軸頭，將已經進入主硫化鼓的、已硫化的制品轉出主硫化鼓。

主直流驅動電機7通過主減速機8、主驅動齒輪9、驅動輥16、壓力鋼帶帶動主硫化鼓15轉動，調節主直流驅動電機7的轉速，可使主硫化鼓15的硫化速度進行無級調節，硫化速度變化范圍為4.5～95m/h。主硫化鼓15的實際運行速度可在主控制臺上顯示和控制。

12.1.5　型號規格的表示、技術要求與主要性能參數

（1）型號規格的表示　鼓式硫化機的規格表示方法，目前尚未制定出國家標準，一般有兩種表示方法：一種以主硫化鼓的直徑×主硫化鼓的長度表示；另一種以主硫化鼓的直徑×可硫化制品的最大寬度來表示。現普遍采用的是后一種，如ф700mm×1500mm，表示主硫化鼓的直徑為700mm，硫化制品的最大寬度為1500mm。

（2）主要技術要求

硫化壓力：0.4～0.5MPa。

主硫化鼓表面：粗糙度0.20mm；鍍硬鉻層>0.20mm。

主硫化鼓硫化包角：270°～280°。

硫化溫度：150～180℃。

硫化時間：2～40min。

蒸汽壓力：≥0.6MPa。

硫化制品厚度：1～22mm。

（3）主要性能參數與主要生產單位

①主要性能參數　目前最常用的幾種鼓式硫化機的主要性能參數見表12-1。

②主要生產單位　上海橡膠機械一廠；青島頭馬橡膠科技有限公司；大連華韓橡膠機械有限公司；東毓油壓機械股份有限公司。

12.2　主要性能參數的確定

12.2.1　硫化鼓的直徑與工作長度

鼓式硫化機是在主硫化鼓上完成帶類制品的加熱、加壓和硫化。因此，硫化鼓的直徑和長度，是其最具有代表性的參數之一。它不僅直接影響著硫化時間、硫化溫度與硫化壓力，而且也影響制品的規格、壓力鋼帶尺寸及生產能力和主硫化鼓的剛度。

主硫化鼓直徑常用的規格有350mm、700mm、1000mm、1500mm、1525mm、2000mm、2500mm、3000mm、3500mm。

主硫化鼓直徑的選擇，需要考慮的主要因素有生產能力、制品硫化壓力、壓力鋼帶強度、加工制造成本及主機外形尺寸等。主硫化鼓直徑與生產能力成正比；若壓力鋼帶的張力一定，主硫化鼓直徑與硫化壓力成反比；若壓力鋼帶的厚度一定，主硫化鼓直徑與壓力鋼帶的彎曲應力成反比；對于主硫化鼓直徑<1000mm的機型，最好使用掛膠鋼絲編織帶，而不使用薄鋼帶，否則，不但會降低鋼帶的彎曲疲勞壽命，而且鋼帶的張力也會受到限制；此外，主硫化鼓直徑的加大，還會加大制造成本，使機臺結構過于龐大。

12.2.2　驅動輥、加壓輥和張力輥直徑

驅動輥、加壓輥及張力輥等輔輥的直徑一般取主硫化鼓直徑的2/3左右。如輔輥的直徑太小，會影響壓力鋼帶的彎曲疲勞壽命，若輔鼓的直徑太大，則主機的結構尺寸增大，生產能力沒有增加，反而增加了制造成本。

12.2.3　硫化壓力

平帶鼓式硫化機壓力鋼帶作用于半成品制品的硫化壓力，將直接影響到產品的質量。硫化壓力不足，會使橡膠制品出現氣泡、明疤、脫層、附著力下降等缺陷。因此，保證足夠的硫化壓力，是提高橡膠制品硫化質量的關鍵因素之一。目前，一般的四輥平帶鼓式硫化機，通過壓力鋼帶產生的硫化壓力為0.4～0.5MPa，而帶有第二加壓輥的五輥鼓式硫化機，在第二加壓輥處的線硫化壓力能夠達到3kN/cm左右，基本能夠滿足一般平帶類橡膠制品的需要。

壓力鋼帶施加給橡膠制品的硫化壓力p（MPa）可由下式決定：

　　（12-1）

式中，Q為兩個張力油缸對張力輥的總推力，kN；D為主硫化鼓直徑，mm；L為壓力鋼帶的有效寬度，mm；α為壓力鋼帶在張力輥上的包角，（°），見圖12-6。

12.2.4　壓力鋼帶的張力

如圖12-6所示，壓力鋼帶單位寬度上的張力如用S（N/mm）表示（摩擦力略去），其與壓力鋼帶的總張力及張力油缸的總推力Q（N）之間的關系為：

　　（12-2）

由此可得硫化壓力p（MPa）的另一表達式，即：

p=2S/D　　（12-3）

由此可見，鼓式硫化機的硫化壓力與壓力鋼帶單位寬度的張力S成正比，在主硫化鼓直徑一定的情況下，若提高硫化壓力，就必須增大壓力鋼帶的張力。但這并不是簡單地提高張力油缸的推力（單邊為Q/2）所能達到的。提高壓力鋼帶的張力，還要受到壓力鋼帶自身的拉伸強度、彎曲強度和疲勞壽命的限制。

12.2.5　主硫化鼓的轉速

若鼓式硫化機的上輥為驅動輥，則主硫化鼓的轉速n（r/min）與驅動輥轉速n0（r/min）之間的關系為：

n=n0D0/D　　（12-4）

式中，D為主硫化鼓直徑，mm；D0為驅動輥直徑，mm。

主硫化鼓的轉速是由硫化時間決定的。通常根據最短和最長硫化時間確定鼓式硫化機的最高和最低轉速。在最高和最低轉速之間，要能夠無級調速。主硫化鼓的最低轉速nmin（r/min）和最高轉速nmax（r/min）可按下列兩式計算：

nmin=ψ/（360tmax）　　（12-5）

nmax=ψ/（360tmin）　　（12-6）

式中，ψ為壓力鋼帶在主硫化鼓上的包角（一般為270°～280°）；tmax為制品最長硫化時間，min；tmin為制品最短硫化時間，min。

合理的硫化時間，還要取決于產品的結構、配方、硫化時間及硫化鼓內加熱蒸汽的壓力及溫度。

12.2.6　硫化時間

膠帶制品厚薄不同，膠料配方不一樣，其硫化時間也不相同，因此應按生產工藝給定的硫化時間來調節主硫化鼓的轉速。

從式（12-5）和式（12-6）可得出，工藝上給定的硫化時間t（min），與主硫化鼓的轉速n（r/min）的關系為：

t=ψ/（360n）　　（12-7）

而主硫化鼓的圓周速度v（mm/min）為：

v=πDn　　（12-8）

由此可見，在確保硫化時間t的情況下，包角ψ越大，主硫化鼓的轉速就越高。因此，在主硫化鼓直徑一定的條件下，包角ψ越大，其硫化制品的生產速度就越快。

然而，受硫化主機結構的限制，增加壓力鋼帶對主硫化鼓的包角，會有一定的限度。如圖12-2所示，驅動輥1與加壓輥6不能碰在一起，要留有進出半成品帶坯的位置。壓力鋼帶上、下兩邊也不能碰到主硫化鼓3上。目前，平帶鼓式硫化機的包角一般為270°～280°。若驅動輥1與主硫化鼓3中心距為L2，驅動輥1與張力輥5中心距為L3，主硫化鼓的包角ψ可按如下公式計算：

　　（12-9）

相應的張力輥的包角α為：

　　（12-10）

12.2.7　硫化溫度

鼓式硫化機的硫化溫度，應根據生產工藝條件和設備性能，并結合硫化壓力（用飽和蒸汽加熱時，即蒸汽壓力）和硫化時間等參數綜合考慮。

目前，平帶鼓式硫化機的硫化溫度通常為145～165℃，高者可達180～190℃。本著節能高效的原則，目前向著高溫短時間的硫化工藝發展，但同時要考慮下面幾點。

①橡膠是不良導體，對較厚的制品，硫化時應該對制品的內、外層同時加熱，使其同時達到正硫化溫度。

②各種橡膠的耐高溫性能不同，如天然橡膠的硫化溫度超過180℃時，會出現解聚和返原現象，而氯丁橡膠要超過170℃、丁苯橡膠和丁腈橡膠要超過190℃會出現解聚和返原現象。

③硫化劑不同，硫化溫度會有很大差別。

④加熱介質不同，能夠達到的硫化溫度也不同。如用導熱油作為加熱介質，硫化溫度能夠達到200℃以上。

12.2.8　生產能力

在硫化時間確定后，平帶鼓式硫化機的生產能力主要取決于主硫化鼓的直徑、壓力鋼帶在主硫化鼓上的包角和主硫化鼓的回轉速度。當產品以長度計算產量時，其生產能力Q1（m/h）為：

Q1=60πDn/1000　　（12-11）

當產品以面積計算產量時，其生產能力Q2（m2/h）為：

Q2=60πDnL/106　　（12-12）

式中，D為主硫化鼓直徑，mm；n為主硫化鼓轉速，r/min；L為硫化制品寬度，mm。

12.2.9　功率消耗

平帶鼓式硫化機的功率消耗不大，它只需克服驅動輥、主硫化鼓、張力輥及加壓輥軸承的摩擦以及半成品帶坯卷入主硫化鼓時的瞬間摩擦。但由于傳動系統速比很大，再加上變速系統的效率不高，大約其功率的70％要消耗在傳動和變速系統上。

若傳動系統的功率消耗忽略不計，則鼓式硫化機主機的功率可作如下計算。

設壓力鋼帶的總張力Q作用在主硫化鼓和其他輔輥的軸承上，則各軸承上的摩擦力矩MT（N·mm）為：

MT=1.57Qrf　　（12-13）

主硫化鼓、驅動輥、張力輥、加壓輥（兩個）共有五對軸承，則總的摩擦力矩∑MT（N·mm）為：

∑MT=5×1.57Qrf　　（12-14）

式中，Q為壓力鋼帶總張力作用在主硫化鼓和各輔輥上的總壓力，N；r為軸承內半徑，mm；f為軸承的摩擦系數，滾動軸承f=0.004。

硫化時靠摩擦力卷入半成品帶坯的扭矩M'T（N·mm）為：

　　（12-15）

式中，p為硫化壓力，MPa；L為壓力鋼帶有效硫化寬度，mm；D為主硫化鼓直徑，mm；f’為帶坯覆蓋膠與鋼的摩擦系數，取f'=0.8；r’為主硫化鼓半徑+帶坯厚度，mm。

總力矩M（N·mm）為：

　　（12-16）

按平帶鼓式硫化機最短硫化時間，則相應最高轉速下所需的最大功率Nmax（kW）為

Nmax=Mnmax/（9750000η）　　（12-17）

式中，M為總力矩，N·mm；nmax為主硫化鼓最高轉速，r/min；η為傳動效率。

上述功率計算公式忽略了主硫化鼓與各輔輥之間的直徑差異，以及包角的不同而引起的輔輥軸承上的壓力差異。因此，公式的精確性較差。如果要進行精確計算，則應按主硫化鼓和各個輔輥直徑、鋼帶壓力和包角的不同分別計算主硫化鼓和每個輔輥軸承半徑與軸承壓力以及相應的摩擦力矩，分別計算其所需的功率，再求其總和。

事實上，由于平帶鼓式硫化機的工作速度很低，做有用功所消耗的功率不大，而大部分都消耗在了傳動系統上。因此，進行上述粗略計算基本可滿足設計和使用要求。

12.3　主要零部件結構設計與計算

12.3.1　主硫化鼓

（1）結構簡介　主硫化鼓是平帶鼓式硫化機的關鍵部件，對所硫化制品的內在質量和外在質量有著非常重要的影響。因此，主硫化鼓的設計、加工制作要能滿足以下要求。

①要有足夠的強度和剛度，軸頸與鼓面要有精度很高的同軸度。

②鼓面要有高精度的表面粗糙度，也可鍍鉻拋光。

③鼓面壁厚要均勻一致，材質均勻，表面溫度分布均勻。

主硫化鼓的基本結構如圖12-7所示，主要由旋轉接頭1、軸承座2、軸承3和硫化鼓筒體4等零部件組成。軸承3采用錐形調心軸承，硫化鼓筒體4采用鑄鋼鑄造或用厚鍋爐鋼板卷焊而成，兩端用厚鋼板封口，再焊接鍛鋼軸頭。焊接完成后，鼓體需整體進行退火處理，再進行機械加工，鼓面的表面粗糙度要求達到≤0.20μm。如制品的表面精度要求較高，需在鼓表面鍍硬鉻，鍍層厚度一般在0.2mm以上，以提高鼓面的耐磨性、耐腐蝕性，并能夠起到防銹作用。硫化鼓加工完成后，需按壓力容器要求，用1.25倍工作壓力進行水壓試驗。對于表面帶有花紋和溝槽的制品，需采用相應的帶有花紋或溝槽的硫化鼓。

硫化鼓兩端蓋和軸頭裸露部分，應盡量保溫隔熱，以減少熱量損失。

硫化鼓的筒體有三種用于加熱的結構。第一種為中空結構，適用于蒸汽加熱，即蒸汽通過旋轉接頭進入硫化鼓內腔，加熱鼓壁，凝結水再通過虹吸管從旋轉接頭內管排出，硫化鼓的溫度可通過調節蒸汽壓力來控制。第二種為鼓壁鉆孔結構，適用于蒸汽、導熱油、過熱水加熱。第三種為在鼓內壁圓周上焊接半圓盤管，半圓盤管和鼓內壁形成一個循環的加熱回路，適用于導熱油和過熱水加熱。鉆孔鼓比中空結構和鼓內壁焊接半圓盤管的布局要能使鼓面的表面溫度均勻一致。

無論采用哪種加熱方式，加熱介質都要從軸頭上的旋轉接頭進出，現國內有許多專業的旋轉接頭制造廠家，生產各種結構的、適用于各種加熱介質的旋轉接頭，可根據不同用途直接選用。

（2）強度和剛度的計算　硫化鼓壁厚的確定一般以剛度計算為準，剛度能夠滿足要求時，強度自然就能夠滿足要求。對于鼓式硫化機，其硫化制品的厚度偏差精度要求較高，故硫化鼓的最大撓度要控制在0.04～0.06mm以內。

硫化鼓的受力情況如圖12-8所示。鼓的內腔作用有0.5～0.8MPa的蒸汽壓力，在壓力鋼帶包角范圍內則受有0.5MPa左右的均勻硫化壓力。因此，硫化鼓工作時的作用力有壓力鋼帶總張力Q引起的軸承支承反力Ra和Rb、回轉扭矩Mn、溫度應力。對于安裝有加壓輥的鼓式硫化機還有加壓輥的作用力。

為便于計算，需將硫化鼓的受力條件進行適當簡化。如硫化鼓內的蒸汽壓力、溫度應力和加壓輥的作用力對撓度的影響并不大，故可忽略不計。

由于硫化鼓的長徑比通常小于3，故硫化鼓的撓度可按短梁計算，應考慮剪切效應。其總撓度Ymax（mm）等于彎曲撓度Ywmax（mm）和剪切撓度Ygmax（mm）之和，即：

　　（12-18）

式中，q為硫化鼓單位長度上的載荷，q=Q/b，N/mm；b為硫化制品的最大寬度，mm；Q為壓力鋼帶最大總張力，N；J1為硫化鼓A—A截面的慣性矩，mm4；J2為硫化鼓B—B截面的慣性矩，mm4；F1為硫化鼓A—A截面的截面積，mm2；F2為硫化鼓B—B截面的截面積，mm2；E為材料的彈性模量，MPa；G為材料的切變模量，MPa；fs1為A—A截面的剪切撓度因子；fs2為B—B截面的剪切撓度因子。

剪切撓度因子fs視鼓體結構而異，薄壁鼓體fs≈2，d/D=K<0.6的厚壁鼓體fs則為：

　　（12-19）

如果硫化鼓需要進行強度校核時，則可按下式計算其當量應力σ當（MPa）：

　　（12-20）

式中，σ為最大正應力，，MPa；τ為最大切應力，，MPa；p為硫化鼓內蒸汽壓力，MPa；［σ］為許用應力，MPa；q為硫化鼓上單位長度的載荷，N/mm。

式（12-20）仍然是個粗略的計算公式，它忽略了溫度應力和加壓輥的壓力對硫化鼓強度計算的影響。

12.3.2　驅動輥

驅動輥的外徑一般取硫化鼓外徑的2/3左右。鼓式硫化機的動力是通過驅動輥輸入的，其受力狀態除了受壓力鋼帶的壓緊力、輥內蒸汽壓力作用外，還受到輸入扭矩的作用。因輸入扭矩、輥內蒸汽壓力和溫度應力對驅動輥的剛度計算影響不大，故在計算驅動輥的剛度時可忽略不計，其剛度計算可參照硫化鼓的剛度計算。

12.3.3　壓力鋼帶

壓力鋼帶是鼓式硫化機的主要工作部件，與硫化鼓一樣，它直接與硫化制品接觸，對硫化制品的成品質量起著非常重要的作用。

（1）壓力鋼帶的結構和材料　目前，平帶鼓式硫化機使用的壓力帶有兩種：薄鋼板壓力帶和鋼絲繩編織壓力帶。薄鋼板壓力帶的結構如圖12-9所示，它是由焊接性能較好、厚度為1.0～2.2mm的鎳鉻合金薄鋼板焊接而成。對于較寬的薄鋼板壓力帶，其縱向焊縫每條壓力帶不得多于2條，橫向焊縫不得多于1條。橫向焊縫與寬度方向成45°角，并相互錯開。加工好的環形的薄鋼板壓力帶其左、右內周長之差要<2.0mm。焊縫焊接后，壓力帶的表面需經精磨拋光處理，與硫化制品接觸表面的粗糙度Ra≤0.1μm。

薄鋼板壓力帶的早期產品采用冷軋碳素鋼制成，但由于冷軋碳素鋼的強度不夠高，在使用中經常會出現拉長現象，影響了使用壽命，現已越來越多地被冷軋低碳不銹鋼薄鋼板壓力帶所取代。目前，國內平帶鼓式硫化機所使用的薄鋼板壓力帶大部分是瑞典SANDVIK公司和奧地利BAIDEF公司生產的，國內鋼鐵企業目前還生產不了這種特殊用途的寬幅不銹鋼薄板壓力帶。

瑞典SANDVIK生產的薄鋼板壓力帶的鋼材化學成分為：Cr 16.5％，Ni 4％，Cu 4％，C 0.07％以下，Si 1％，Mn 1％。大致相當于牌號為0Cr17Ni4Cu4Nb不銹鋼，其拉伸強度在常溫下為1400MPa，150℃時為1300MPa，200℃時為1290MPa，屈服極限在150℃時為1200MPa。薄鋼板壓力帶的表面粗糙度一般不低于0.16μm。

德國Berstorff公司生產的鼓式硫化機使用的薄鋼板壓力帶，有的采用牌號為BC13的碳素鋼板（主要用于生產膠板），有的采用牌號為BN12、BN14的不銹鋼板，見表12-2。

薄鋼板壓力帶在使用時，可在處在硫化區的壓力帶背面用遠紅外電加熱裝置對壓力帶進行加熱，使制品兩面受熱硫化，以提高硫化速度。由于壓力帶直接對制品加壓硫化，硫化后的成品要求表面有較高的光亮度。薄鋼板壓力帶由于強度的關系，不能太薄，而增加厚度又會降低其屈撓性能。因此，薄鋼板壓力帶宜在硫化鼓直徑1000mm以上的大型平帶鼓式硫化機上使用。另外，薄鋼板壓力帶缺乏彈性，一旦有金屬塊等較硬異物掉入壓力帶與硫化鼓或各輥之間，將會把壓力帶壓壞，甚至壓破，使用時需要特別注意。

鋼絲繩編織壓力帶是由細鋼絲繩編織而成，鋼絲表面需鍍銅，以便增加鋼絲繩與橡膠的附著力。鋼絲繩編織壓力帶在與制品接觸的一面，掛有一層厚5.5mm的耐熱橡膠（通常為氯丁橡膠），橡膠層直接與制品接觸，可起到一定的保溫作用。但由于橡膠膠片的隔熱作用，不能在壓力帶背面采用紅外電加熱裝置對其進行加熱，制品只能通過硫化鼓進行單面加熱硫化，鋼絲繩編織壓力帶只能起到對制品加壓的作用，因此這種結構的平帶鼓式硫化機硫化速度較慢，只適用于硫化較薄的橡膠平帶制品。另外，壓力帶的橡膠層長期在高溫作用下，容易老化龜裂，要經常清除更新，給使用帶來許多不便。因此，現在平帶鼓式硫化機上已很少使用。但由于其耐屈撓性能較好，在V帶鼓式硫化機上采用得較多。

（2）薄鋼板壓力鋼帶厚度的確定　薄鋼板壓力鋼帶在工作過程中主要受彎曲和拉伸的作用，其彎曲應力σw（MPa）可由下式求得：

　　（12-21）

式中，E為材料彈性模量，MPa；δ為壓力帶厚度，mm；ρ為曲率半徑，其值取壓力帶繞過的最小輥筒半徑，mm。

薄鋼板壓力鋼帶的拉應力σl（MPa）為

　　（12-22）

式中，p為硫化壓力，MPa；D為硫化鼓直徑，mm；δ為壓力鋼帶厚度，mm。

薄鋼板壓力鋼帶的總應力σ（MPa）為

　　（12-23）

應當權衡彎曲和拉伸這兩種應力，來確定壓力帶厚度δ（mm）的合理值，使之總應力最小，疲勞壽命最高。為此，將式（12-23）微分后得δ（mm）值為：

　　（12-24）

由式（12-24）求得的δ值，還應適當考慮腐蝕和磨耗的裕度、鋼板的厚度偏差以及焊接與拋光的影響等。

鋼絲繩編織壓力帶的計算，主要根據經線鋼絲繩的強度來考慮，而彎曲應力可以忽略不計。

（3）壓力鋼帶的長度計算　壓力鋼帶的長度主要取決于主硫化鼓、驅動輥、張力輥、加壓輥的直徑、中心線位置和數量，主硫化鼓和各輥之間中心線的相對位置的確定，主要應考慮到便于壓力鋼帶的安裝和更換。

如圖12-10所示，成品壓力鋼帶為一個完整的環形鋼帶，在設計時其周長應經過準確的計算，以免周長不足而無法安裝使用。

目前在用的平帶鼓式硫化機的結構設計上，在更換壓力鋼帶時只需從機架一端拆卸主硫化鼓，而其他輥不動，其拆卸鋼帶一側的機架底部有一對可拆卸的底座，將底座拆下后，壓力鋼帶可直接套入主機，再將主硫化鼓裝到主機機架上即可，更換壓力鋼帶非常方便。

因鼓式硫化機的結構不同，壓力鋼帶的長度計算方法也各不相同，在設計時只能根據具體結構進行計算。

壓力鋼帶在張緊狀態時，在主硫化鼓上的包角為270°～280°。此時，處在驅動輥和張緊輥之間的壓力鋼帶不應碰在硫化鼓上，以免引起壓力鋼帶的表面摩擦。對于不銹鋼材質的壓力鋼帶而言，其在張緊狀態下的伸長量可以忽略不計，故在拆卸和張緊狀態下，壓力鋼帶的周長看作是相同的。

（4）壓力鋼帶的疲勞壽命計算　壓力鋼帶的主要失效形式是由于屈撓而產生的疲勞破壞。因此，設計時應計算其疲勞壽命。根據繞行傳動帶的疲勞壽命方程，其疲勞壽命的計算公式為：

　　（12-25）

式中，H為使用壽命，h；M為壽命指數，本式取M=7～8；u為繞轉次數，u=V/L，s-1；V為壓力鋼帶線速度，mm/s；L為壓力鋼帶周長，mm；x為輥筒個數，本式取x=5；σmax為最大應力，取σmax=σl+σw［見式（12-21）和式（12-22）］，MPa；［σy］為在N0=107循環基數下的疲勞極限，MPa。

12.3.4　張力輥

張力輥的外徑一般取硫化鼓外徑的2/3左右，與驅動輥相同。鼓式硫化機壓力鋼帶的張力是通過張力輥施加的，其受力狀態主要受壓力鋼帶的反作用力及張力油缸對兩端軸承的推力。其強度計算主要以剛度計算為主，剛度計算可參照硫化鼓的剛度計算。

12.3.5　壓力鋼帶張力調節裝置

壓力鋼帶投入使用后，受張力油缸推力及半成品厚度偏差的影響，在跑合一段時間時，常常會出現因鋼帶兩邊伸長變形不一致而引起的跑偏現象。為保證壓力鋼帶的使用壽命，鋼帶兩邊的伸長變形必須是平行等距的。為此，在鼓式硫化機的硫化過程中，必須要保證張力輥的中心線與主硫化鼓的中心線平行一致，故張力油缸必須設有一套可調整其中心線偏移的調節裝置。此調節裝置在調節張力輥中心線偏移的同時，也作為調節壓力鋼帶跑偏的調節裝置使用。

壓力鋼帶張力調節裝置的結構如圖12-11所示，主要由張力油缸1、鋼帶2、機架3、張力輥4、主連桿5、副連桿6、電動（手動）調節裝置7等組成。壓力鋼帶依靠張力輥4兩端的兩個張力油缸1推動主連桿5沿其轉軸轉動，張力輥4向前移動而張緊。張力輥4一端的主連桿5下端支撐在副連桿6上，而另一端直接支撐在機架上，副連桿6直接與電動（手動）調節裝置7連接。調節副連桿轉動，可使這一側的主連桿上下移動，而使張力輥中心線水平移動，來調節壓力鋼帶跑偏。

因張力輥4兩端滾動軸承受力為低速重載，要由潤滑油泵將潤滑油打入其軸承座中對軸承進行潤滑，回油經過回油管流回油箱。

根據生產工藝要求，壓力鋼帶2對制品施加的壓力在硫化過程中要保持不變。因此，張力油缸1的供油壓力控制必須要滿足其壓力能在一定范圍內調節以及壓力要能穩定在工藝要求的精度范圍內。

（1）壓力鋼帶張力液壓控制系統　壓力鋼帶張力液壓控制的系統壓力由壓力傳感器來調節和控制。根據不同的制品寬度和規格所要求的壓力鋼帶的硫化壓力，可通過控制儀表設定壓力傳感器的壓力，當張力油缸推動張力輥達到系統設定壓力時，壓力傳感器發出控制信號，油泵停止供油，液控單向閥使系統保壓。當系統壓力低于所設定的壓力下限時，壓力傳感器發出信號，系統自動補壓。系統中設有同步閥，控制兩個張力油缸的同步張緊動作。系統中的溢流閥可對液壓系統起到保護作用。液壓系統原理圖略。

（2）壓力鋼帶的跑偏調整　壓力鋼帶在制品硫化過程中，由于制品厚度不一致或調整等方面的原因而產生偏移，必須要隨時進行調整。壓力鋼帶跑偏調節和控制裝置如圖12-11所示，在驅動輥出口處的壓力鋼帶兩側各設有一個光電開關，用于檢測壓力鋼帶的跑偏位移量，當壓力鋼帶向一側跑偏時，這一側的光電開關發出控制信號，控制電動調節裝置7向上或向下移動一個設定位移量，通過副連桿6、主連桿5的作用使張力輥中心線上下移動，調節壓力鋼帶向相反的方向偏移，反之亦然。采用電動壓力鋼帶調偏裝置，結構簡單，動作可靠。而采用液壓油缸調偏的調節裝置，其結構復雜，液壓系統控制調節要求高，故障率高，維修困難。

12.3.6　加壓輥

較大規格的平帶鼓式硫化機都裝有加壓輥裝置，在硫化較厚制品時，能對硫化制品起到輔助加壓的作用。加壓輥及調距裝置如圖12-12所示，由加壓輥2、加壓油缸3、螺旋定位裝置4、機架5、軸承座6等組成。

加壓輥的外徑一般取主硫化鼓外徑的2/3左右，與驅動輥、張力輥相同。加壓輥對鼓式硫化機壓力鋼帶施加一輔助硫化壓力，其受力狀態主要受壓力鋼帶及制品的反作用力及加壓油缸對兩端軸承座的拉力。其強度計算主要以剛度計算為主，剛度計算可參照主硫化鼓的剛度計算。

根據硫化不同制品的工藝要求，調定好加壓油缸3的系統油壓，再根據硫化制品的厚度和壓縮比，調節好螺旋定位裝置4的定位尺寸。當硫化制品進入主硫化鼓1后，啟動加壓油缸3的液壓系統，加壓油缸3回拉將加壓輥2壓緊在壓力鋼帶上，這時加壓輥軸承座6連桿頭部的定位銷軸與螺旋定位裝置4頭部的定位塊接觸，使加壓輥2定位。當液壓系統油壓達到設定值時，壓力傳感器發出控制信號，液壓系統停止工作并開始保壓。該液壓系統帶有自動補壓功能。

螺旋定位裝置4的主要作用是對硫化制品進行輔助加壓和最終確定硫化厚度。

12.3.7　調距裝置

ф1525mm×2300mm五輥平帶鼓式硫化機在1#加壓輥2上裝有電（手）動輥距調節裝置5，如圖12-13所示。根據不同硫化制品的厚度和壓縮比，通過電（手）動輥距調節裝置5來調節1#加壓輥2和主硫化鼓1之間的輥縫距離。輥縫距離通過滑動式變阻器來進行測量，在觸摸屏上顯示和設定。

12.3.8　擋邊裝置

擋邊裝置的作用是使硫化制品的兩個邊部整齊。對于帶有邊膠的輸送帶制品，在硫化時都要安裝上擋邊裝置，而對于切邊輸送帶，硫化時可不用擋邊裝置。

擋邊裝置一般有兩種形式，一種是軟的耐熱橡膠擋圈，一種是硬的金屬擋圈。橡膠擋圈是帶有帆布增強層的較窄的橡膠環形帶，其厚度比硫化制品略小，安裝在主硫化鼓上制品的兩邊，并由壓力鋼帶壓住，工作時，可隨主硫化鼓一起轉動。橡膠擋圈裝置既可根據硫化制品的寬度調節兩邊橡膠擋圈的內寬，也可調節兩邊擋圈的張緊力。這種軟擋圈在換規格時不會傷及主硫化鼓和鋼帶表面，而且主硫化鼓不用降溫，操作比較簡便，但橡膠擋圈制作比較麻煩，硫化后制品兩個邊部、特別是接頭部位不是很光滑整齊。金屬擋圈是兩個可拆卸的金屬圓環，安裝在主硫化鼓上制品的兩端，擋圈的外面由定位鐵定制品的硫化寬度，其厚度要比硫化制品小0.8～1.5mm，以確保對硫化制品有一定的壓縮比。其優點是硫化后的制品邊部光滑整齊，制品厚度、寬度尺寸精度高，適合于大批量生產，但在更換擋圈時，主硫化鼓需降溫，易損傷主硫化鼓和鋼帶表面。

目前，在用的平帶鼓式硫化機使用金屬圓環擋圈的較多，使用橡膠擋圈的較少。

12.3.9　切邊裝置

切邊裝置安裝在主硫化鼓的出口處和驅動輥的前端，用于切邊帶的生產。切邊裝置內一般安裝有多把圓盤切刀或直切刀對制品起縱裁的作用，可同時切割單條或多條切邊帶，切割寬度可在制品全寬內任意調節。使用圓盤切刀時，切刀的旋轉速度與制品的硫化速度一致，刀刃部位帶有滴水裝置用于切割潤滑。直切刀是切刀不動，刀尖插入制品的切割部位，利用硫化帶子的移動將帶子劃開。

12.3.10　主硫化鼓和鋼帶除垢裝置

主硫化鼓和壓力鋼帶在經過一段時間使用后，其表面都會生銹及積垢，為使硫化制品能有光滑清潔的表面，必須定時對主硫化鼓和壓力鋼帶的工作表面進行清擦。主硫化鼓一般用毛氈輥清擦，以保護主硫化鼓的鍍鉻表面。清擦主硫化鼓時，將毛氈輥靠在主硫化鼓的工作面上，轉動毛氈輥，同時慢慢轉動主硫化鼓，毛氈輥除轉動外，還依靠其凸輪機構的作用，作軸向往復運動，主硫化鼓轉動一周，清擦結束。壓力鋼帶工作面的清擦可在工作時進行，其清擦輥采用0.2～0.3mm的細銅絲刷輥，能有效地清除壓力鋼帶工作面上的積垢。氣缸通過連桿將清擦輥壓在壓力鋼帶表面，轉動清擦輥，壓力鋼帶也在緩慢移動，從而將壓力鋼帶表面清潔干凈。

12.3.11　機架和軸承

鼓式硫化機的機架大部分采用焊接結構，也有采用高強度鑄鐵或鑄鋼鑄造結構，機架在焊接或鑄造后要經過時效處理，消除內應力，再進行機械加工。主硫化鼓和輔輥通過其軸承座固定在機架上，如圖12-14所示，由機架承受巨大的張力，要求機架有足夠的剛性和穩定性。各軸承采用自動調心滾柱軸承，通過稀油循環潤滑。

12.4　主機配套系統

12.4.1　加熱與溫控系統

加熱及溫控系統是平帶鼓式硫化機的重要組成部分，加熱及溫控系統對主硫化鼓和壓力鋼帶的硫化溫度控制是否準確，將直接影響到硫化制品的產品質量。加熱及溫控系統包括主硫化鼓、驅動輥、加壓輥內蒸汽加熱系統和主硫化鼓外、壓力鋼帶背面電加熱系統兩部分，其中電加熱系統只適用于使用薄鋼板壓力鋼帶的鼓式硫化機。

（1）主硫化鼓蒸汽加熱系統　硫化鼓內腔一般均采用蒸汽加熱。ф1525mm×2300mm平帶鼓式硫化機的蒸汽加熱系統如圖12-15所示。硫化鼓的硫化溫度，通過控制臺的溫控器或計算機設定調節。工作時設定好硫化溫度，溫控器（或計算機）4將控制信號送到壓力調節閥5的電動執行器3，而壓縮空氣則通過截止閥1經分水濾氣器、減壓閥和油霧器組合單元2送到電動執行器3，由電動執行器控制壓縮空氣的流量來控制氣動隔膜閥的開啟量，蒸汽經截止閥、過濾器、氣動隔膜閥和旋轉接頭等進入硫化鼓及各輥。為防止意外，在旋轉接頭的前面設有安全閥。進汽回路上的旁路截止閥在主回路發生故障時使用。硫化鼓中的冷凝水由虹吸管通過旋轉接頭引出，經截止閥、汽水分離器6到乏汽管路中排放。

（2）鋼帶加熱裝置　為提高平帶鼓式硫化機的硫化速度，增加生產能力，可在鼓式硫化機壓力鋼帶對主硫化鼓的包容面外側，安裝由遠紅外電加熱管組成的電加熱裝置。ф1525mm×2350mm平帶鼓式硫化機的電加熱裝置如圖12-16所示。該裝置由安裝支撐電熱管的支撐罩1和電加熱管2組成。電熱管組共分四組布置在四個加熱區中，每支電熱管的加熱功率為2.5kW，第一加熱區有4支電熱管，加熱功率為10kW，第二加熱區有14支電熱管，加熱功率為35kW，第三加熱區有9支電熱管，加熱功率為22.5kW，第四加熱區有6支電熱管，加熱功率為15kW，電加熱裝置的總功率為82.5kW。

電加熱裝置的加熱溫度是利用每個區的溫度調節器與溫度傳感器來控制的。當設定好電加熱溫度后，壓力鋼帶外側溫度發生變化時，由各區的溫度傳感器將溫度變化值轉換成電信號送到各區的溫度調節器，溫度調節器在與設定溫度值進行比較后，發出調節信號，使自耦變壓器的輸出電壓發生變化，電加熱管的加熱功率也隨之發生變化，電加熱溫度得到調整。溫度傳感器由溫度傳感頭和滾輪組成。溫度傳感頭由滾輪支撐使之與鋼帶保持一定間距，一般為0.5～1mm。

電加熱管安裝時不能與壓力鋼帶靠得太近，一般離開25～50mm，以免損壞電加熱管和壓力鋼帶。

12.4.2　液壓系統

ф1525mm×2350mm平帶鼓式硫化機的液壓系統原理圖如圖12-17所示。它由前夾緊油缸和前拉伸油缸、張緊油缸和第二加壓輥油缸、后夾緊油缸和后拉伸油缸的液壓回路的液壓系統組成。系統由一臺高、低壓組合油泵供油，各油缸的動作分別由電磁換向閥控制，其壓力則可通過液控單向閥保持，以確保工作時壓力穩定。當系統壓力下降到極限值時，壓力繼電器發出控制信號，重新啟動油泵電機，將壓力升到設定值。液壓系統的工作壓力可通過溢流閥調節，油箱中安裝有換熱器盤管，可通蒸汽或冷卻水，使油溫控制在正常范圍內，一般工作油溫<60℃。液壓系統可用20號、30號機械油或46號液壓油。

12.4.3　潤滑系統

主減速機一般采用油泵供油到上部噴淋潤滑。主硫化鼓、張力輥、驅動輥、第一和第二加壓輥軸承使用油泵強制供油循環潤滑，潤滑油泵與主機聯鎖，只有潤滑油進入各輥軸承后，主機才能啟動。

輥筒強制循環潤滑系統原理圖如圖12-18所示。在啟動主機之前，先打開油箱換熱器低壓蒸汽管道進汽閥門，通入蒸汽加熱油箱中的潤滑油，當潤滑油溫升到規定溫度（一般為35℃）時，關閉進汽閥門，停止加熱。這時，啟動油泵，潤滑油通過油泵7泵入潤滑系統，潤滑油經過過濾器10、冷卻器11到達主機各個輥筒軸承座中及其他潤滑部位，當潤滑油壓力達到設定壓力時，壓力開關15發出控制信號，主機才能啟動。各輥筒潤滑油進油管路上都安裝有流量控制節流閥，用于控制進入各輥筒軸承座中的潤滑油流量。各潤滑回路的回油通過主機兩側回油箱后再回到主油箱1內。壓力開關15可在潤滑油壓力超出設定范圍時發出報警，一般設定壓力下限為0.5kgf/cm2，上限為1kgf/cm2，油壓超出此范圍時，發出報警信號。當供油回路中的潤滑油溫度超過規定值（40～55℃）的上限時，溫度開關13發出控制信號，打開閘閥16，冷卻水進入冷卻器11使潤滑油冷卻。在鼓式硫化機工作過程中，要時時注意潤滑油的回油是否順暢，油溫是否正常，以免因缺油或油溫過高而使輥筒軸承損壞。

12.4.4　控制系統

在鼓式硫化機的控制系統中已廣泛采用了PLC和工控機（觸摸屏）對生產過程和工藝參數進行自動控制。硫化過程中的各種工藝參數可在工控機（觸摸屏）中進行設定，并且可以顯示硫化壓力、硫化溫度、硫化時間和主鼓運行速度等重要工藝參數以及各液壓閥及電機的工作狀態。

在自動操作過程中，能夠實現自動調壓、自動調溫、自動計時功能及自動報警等控制過程。

控制系統要求如下。

①整條生產線能進行分區控制，可根據工藝要求和安全要求，在控制系統中加必要的聯鎖。

②PLC可采用西門子、三菱等系統，16點I/O接口。

③主要常規電器元件選用施耐德產品。

④控制柜與操作臺分離，主機操作臺帶有各機臺動作模擬顯示板，可顯示各機臺動作狀態。

⑤工控機能控制生產產品的工藝控制參數，并能顯示壓力、溫度、時間等各種工藝參數。

⑥全線可進行手動、自動和全線必要的聯動操作。

12.5　鼓式硫化機生產線

平帶鼓式硫化機可根據生產產品的不同要求，配備各種不同的輔機，組成各種專用的鼓式硫化機生產線，用于生產不同的平帶制品。一般通用的鼓式硫化機生產線由半成品導開裝置、半成品定伸裝置、刺氣泡裝置、鼓式硫化主機、切邊裝置、冷卻裝置、成品冷定伸裝置、修補硫化機、成品卷取裝置等設備組成。

12.5.1　生產線基本結構組成與工作原理

（1）輸送帶鼓式硫化機生產線　圖12-19所示為青島頭馬橡膠科技有限公司生產的ф1525mm×2350mm五輥平帶鼓式硫化生產線。主要由半成品導開裝置1、接頭硫化機2、半成品定伸裝置3、刺氣泡裝置4、切邊裝置5、鼓式硫化主機6、冷卻裝置7、成品定伸裝置8、修補硫化機9、成品卷取裝置10等設備組成。

輸送帶半成品帶坯放在導開裝置1上，通過墊布卷取裝置將帶坯拉出，在接頭硫化機2上與牽引帶進行硫化接頭，通過牽引帶將帶坯牽引進硫化主機中。半成品定伸裝置3通過定伸油缸推動定伸輥使帶坯進行預定伸。硫化后的成品帶經過冷卻裝置7冷卻后，進入成品定伸裝置8。在冷定伸油缸的作用下，冷定伸輥將成品帶進行冷卻定型。因定伸的張力和定伸量是通過定伸油缸的推力和行程來調節的，因此定伸的張力和定伸量可以任意調節，以適應各種硫化制品的不同要求。如檢查發現硫化后的成品帶表面有明疤、缺膠等缺陷，可在修補硫化機9上進行修補，最后在成品卷取裝置10上進行卷取包裝。

另外，還有一種將半成品成型和鼓式硫化機聯動組成的成型-硫化生產線。將成型用膠布和覆蓋膠片分別掛在掛料架上，通過壓合牽引將各布層和上下覆蓋膠壓合在一起，切邊裝置按要求的寬度將帶芯切邊后，進入硫化主機硫化。這種成型-硫化聯動生產線，適用于切邊帶和層數較少的輕型輸送帶的生產，輔機造價較高，局限性較大。

（2）膠片鼓式硫化機生產線　專用的膠片鼓式硫化機生產線設備配置比較簡單，一般由導開、硫化、切邊、冷卻、卷取等設備組成。因鼓式硫化機連續加壓硫化生產，硫化產品受壓均勻，表面質量好，生產效率高，適用范圍廣，因此膠片生產廣泛采用鼓式硫化機。

對于生產需要布紋的膠片，可在半成品膠片進入鼓式硫化機前，在膠片的一面或兩面襯以聚丙烯帆布，一起進入鼓式硫化機硫化，硫化后將聚丙烯帆布和膠片分開，就可生產出帶各種布紋的膠片。

還有一種冷喂料銷釘機筒輥筒機頭擠出機與鼓式硫化機組合在一起的膠片鼓式硫化機生產聯動線。膠料喂入銷釘機筒擠出機，經過塑化，均勻喂入輥筒機頭壓出一定寬度與厚度的膠片，經過測厚裝置檢測，由輸送帶送入鼓式硫化機硫化。硫化后的膠片經冷卻裝置冷卻，由切邊裝置切成一定寬度，再由卷取裝置卷取包裝。

這種利用輥筒機頭擠出機擠出膠片，直接輸入鼓式硫化機硫化，避免了膠片的反復卷取與導開，膠片不需經過冷卻直接硫化，從而節省了能源，縮短了硫化時間，提高了生產效率。但因冷喂料銷釘機筒輥筒機頭擠出機生產效率高，造價也較高，一臺配一臺鼓式硫化機，會造成冷喂料銷釘機筒輥筒機頭擠出機生產能力過剩，形成資源浪費。目前很少采用。

（3）環形膠帶鼓式硫化機生產線　環形膠帶鼓式硫化機專門用于生產環形膠帶。這種鼓式硫化機為了環形膠帶的裝卸，在主機結構上作了特殊設計。其上輥是可以翻轉的，主硫化鼓的一端用鉸鏈連接，可打開用于裝卸膠帶。

這種鼓式硫化機結構復雜，操作難度大，裝卸膠帶等輔助時間長，生產效率低，沒有推廣使用價值，各生產廠家基本沒有使用。

12.5.2　鼓式硫化機生產線輔機結構簡介

（1）半成品導開裝置　ф1525mm×2350mm五輥平帶鼓式硫化機生產線配置的半成品導開裝置如圖12-20所示，主要由行走驅動裝置1、墊布卷取裝置2、導開車3、摩擦導開卡盤4、導開卷軸5等組成。

導開裝置機架底部帶有行走輪，在行走驅動裝置1的作用下，可橫向移動，使半成品帶芯中心線與主機中心線對齊。墊布卷取裝置2的電機采用力矩電機，使半成品帶芯導出時能保持一定的張力。導開卷軸5放在斜盤式摩擦導開卡盤4中，導開卡盤的一端安裝有盤式摩擦盤，通過手輪調節其制動力矩，防止半成品帶芯在導出時松卷。

（2）半成品接頭硫化機　接頭硫化機如圖11-37所示。

（3）半成品伸張裝置　圖12-21為ф1525mm×2350mm五輥平帶鼓式硫化機生產線配置的半成品伸張裝置。帶芯從導開裝置導出后，繞過牽引輥6及伸張輥3送向鼓式硫化機。帶芯由夾持輥5壓在牽引輥6上，以防止帶芯在伸張時與牽引輥發生相對滑動。伸張輥3左右兩側的軸承座在伸張油缸1的驅動下，可以沿導軌滑動，伸張油缸的油壓可以用壓力調節閥調節，因而帶芯的張力可按工藝要求進行調節。牽引輥6由鼓式硫化機的傳動系統經傳動鏈條7驅動。

（4）成品伸張（冷定型）裝置　對于骨架材料為尼龍、聚酯的輸送帶產品，在硫化后需要在伸張狀態下進行定型冷卻。因此，輸送帶鼓式硫化機都配有成品伸張（冷定型）裝置。一般情況下，成品的伸張力要比半成品伸張力大。

圖12-22所示為ф1525mm×2350mm五輥平帶鼓式硫化機生產線配置的成品伸張裝置。硫化后的成品通過冷卻水槽1時，用水噴淋冷卻，擠壓輥3將帶體上下表面的水擠干。然后，繞過伸張輥5和牽引輥6導出，供卷取裝置卷取。成品帶用夾持輥7壓緊在牽引輥6上，以防止成品帶在伸張時與牽引輥6發生相對滑動。伸張輥5的左右兩個軸承座，在伸張油缸2的驅動下，可沿導軌移動，使成品帶伸張定型，伸張油缸的伸張力大小可由調節閥調節，以滿足不同產品的伸張定型要求。為了實現伸張輥5的平行移動，在機架左右兩側裝有同步鏈輪4，伸張輥5軸承座上有鏈節與鏈條連接，機架兩側的同步鏈輪安裝在同一根軸上，可使機架兩側的鏈輪同步轉動。為增大牽引輥6與成品帶之間的牽引摩擦力，牽引輥表面包有一層12mm厚的橡膠，并在軸向上開有周向均布的溝槽。伸張裝置的牽引動力可通過鼓式硫化機主機的傳動系統經傳動鏈條傳遞，也可配置一套單獨的動力系統，由直流電機驅動。

（5）成品卷取裝置（包裝機）　成品卷取裝置有中心卷取和地軸卷取兩種形式。中心卷取的結構與半成品導開裝置類似，其驅動電機一般采用力矩電機，可使成品帶在卷取過程中保持一定的張力。圖12-23所示為地軸式成品卷取裝置，主要由地軸式卷取輥1、導向輥2、機架3、卷取圓杠5組成。卷取用的鐵芯套在圓杠5上，圓杠兩端卡在機架3的導向槽內可上下滑動，成品帶的頭部固定在卷取鐵芯上，靠其自重壓在卷取輥1上，當卷取輥1由電機、減速機帶動轉動時，依靠摩擦力的作用，帶動卷取鐵芯轉動，將成品帶卷取在鐵芯上。隨著卷取直徑的增大，圓杠5自動上移，為防止成品帶卷偏，在卷取輥上裝有定位用的圓盤式擋圈。

12.6　設備安裝、使用和維護與保養

對于不同結構的鼓式硫化機，有不同的安裝、使用和維護保養方式。四輥結構的鼓式硫化機比較簡單，下面重點介紹ф1525mm×2350mm五輥平帶鼓式硫化機的安裝、使用和維護保養。

12.6.1　安裝

（1）安裝輔輥

①ф1525mm×2350mm五輥平帶鼓式硫化機的左、右機架4分別安裝在兩側的底座6上，如圖12-24（a）所示。安裝底座時，底座上平面的縱向和橫向的水平度一般要求不大于0.04mm/1000mm。

將壓力鋼帶、主硫化鼓、驅動輥、第一壓力輥、第二壓力輥和張力輥經檢查擦洗干凈后，放于襯墊（膠墊、棉毯或毛氈）上，主硫化鼓表面則需用毯子包好。

②用吊車將第二加壓輥5從機架4中心孔處吊裝到其安裝位置，用銷軸將輥筒軸承座的連桿支點與機架固定在一起，如圖12-24（b）所示。

③按②中方法將第一加壓輥3安裝到位，如圖12-24（c）所示。

④將驅動輥1安裝到位，如圖12-24（d）所示。

⑤將張力輥2安裝到位，如圖12-24（e）所示。

（2）安裝壓力鋼帶　按圖12-24所示安裝程序安裝好各輔輥后，開始安裝壓力鋼帶。

①如圖12-25（a）所示，先將主機1機架側面支架5固定在左側機架上，用鋼帶吊架4將鋼帶3吊起，從側面穿進支架5，停放在機架側面。

②用千斤頂6將支架5頂緊，使左側機架的支撐力全部集中在千斤頂6上。這時，拆除左側機架下部活動支座2，使左側機架處于懸空狀態。用吊架4將鋼帶3吊起，從左側機架底部懸空處將鋼帶慢慢移入主機中，如圖12-25（b）所示。

③將活動支座2安裝在左側機架下部，用連接螺栓緊固。松開千斤頂6，拆除支架5，再將鋼帶3從吊架4中卸下，鋼帶安裝完畢，如圖12-25（c）所示。

（3）安裝主硫化鼓　按圖12-25所示安裝程序安裝好壓力鋼帶后，開始安裝主硫化鼓。

①如圖12-26（a）所示，用鋼帶拉桿2將鋼帶1撐開固定在機架內側圓弧形面上，使鋼帶1撐開成圓形。

②用連接螺栓將曲梁式專用吊裝裝置4固定在主硫化鼓3側面的專用吊裝螺栓孔上，用主吊索5和副吊索將曲梁式專用吊裝裝置4掛在廠房內的吊車吊鉤6上，如圖12-26（b）所示。

③用吊車將主硫化鼓吊起，從機架側面將主硫化鼓穿過機架，安裝在硫化鼓軸承座支撐點上，用定位螺栓將硫化鼓軸承座固定，拆除曲梁式專用吊裝裝置4，主硫化鼓安裝完畢，如圖12-26（c）所示。曲梁式專用吊裝裝置4的側視圖如圖12-26（d）所示。

（4）更換壓力鋼帶　更換壓力鋼帶的程序正好與安裝壓力鋼帶的程序相反。即按安裝主硫化鼓的相反程序將主硫化鼓拆下，再按安裝壓力鋼帶的相反程序將需要更換的舊壓力鋼帶拆下，按上述（2）、（3）的安裝程序將新壓力鋼帶和主硫化鼓安裝到位即可。

12.6.2　使用的操作程序

①開機前，要用棉紗清擦整個鼓式硫化機，要特別注意壓力鋼帶和主硫化鼓的清擦，檢查所有連接螺栓是否上緊，輥筒和壓力鋼帶內部是否有雜物。

②打開冷卻循環水。

③輥筒軸承潤滑油工作溫度一般為50～60℃。如果潤滑油溫度低于30℃，應往油箱的加熱器中通入低壓蒸氣，將潤滑油溫度加熱到40～45℃。

④開啟潤滑油泵，檢查進入各輥筒軸承座中的軸承潤滑油流量是否符合要求。

⑤檢查第一壓力輥與主硫化鼓之間的輥距在兩端刻度盤上的數據是否一致。對于第二壓力輥與主硫化鼓之間的輥距要以塞尺實際測量為準。

⑥將牽引帶引入主硫化鼓和鋼帶之間，啟動液壓油泵，將鋼帶張力油缸的油壓增加至1.5MPa。

⑦打開前后輔機離合器，低速啟動主機。注意設備各部件有無異常聲音，檢查電機、減速機、驅動齒輪有無發熱及聲音異常現象。

⑧打開總回路和各分回路蒸汽閥門，此時，輥筒溫度應以每小時40℃的速度升溫（每15min升10℃），直至輥筒加熱到工藝規定溫度。

⑨輥筒溫度達到工藝要求后，在帶坯進入主硫化鼓前30min，接通鋼帶電加熱器，每隔兩分鐘接通一組。

⑩在帶坯進入第一壓力輥輥距前，將鋼帶壓力逐漸調整到工藝規定壓力，同時將硫化速度調整到工藝規定的速度。

每隔一段時間，檢查一次溫度、速度、鋼帶壓力、鋼帶跑偏程度、潤滑油及液壓油油位、壓力等，必要時進行調整，同時要注意鋼帶表面有無黏附異物。

當硫化好的成品帶離開主硫化鼓后，要立刻關閉鋼帶電加熱器，并逐漸將鋼帶張力降低到1.5MPa。

關閉總回路和各分回路蒸汽閥門，同時打開四個加熱輥筒的乏汽旁路閥門，排掉輥筒中的蒸汽。

待墊帶全部包住主硫化鼓后，將鋼帶壓力降到零。

主機以低速運行，各輥筒以每小時40℃的速度自然冷卻降溫，直到輥溫降至60℃時停機。

全線設備停機后，檢查各輥筒表面有無異常，并擦干輥筒表面水跡。

如在硫化生產中突然發生停電事故，可打開液壓系統各停止閥，用手動油泵來保持系統壓力，同時將手柄裝在傳動裝置的齒輪減速機的輸入軸上，用手搖手柄來帶動鼓式硫化機和輔機繼續運轉。

12.6.3　維護和保養

（1）日常維護保養

①在啟動前要檢查各潤滑點的潤滑情況，要仔細檢查潤滑系統的過濾器和油箱液位。

②檢查和清潔硫化鼓和壓力鋼帶工作面，必須始終保持清潔干凈。

③墊帶和成品帶厚度相一致，擋邊帶厚度必須小于成品帶厚度1～1.5mm。

④熱力管道和液壓管道的接頭和閥門不得有泄漏。

⑤停機時一定要緩慢關掉電加熱器，切斷電加熱器后，主機需運轉10min左右才能停機。停機后要做好設備的清潔、清掃工作。

⑥各轉動部位和相對運動部位應及時加油，滾動軸承加潤滑脂，每半年更換一次。鏈條每三月加油一次。

潤滑要求見表12-3。

⑦鋼帶工作表面要每月清理一次。工作前，要檢查清潔輥減速器、鏈條和軸承是否需要加油。

⑧主硫化鼓工作表面結炭時，要及時清理。清理時，硫化擋圈和頂圈要拆掉，主硫化鼓反向轉動，用溶劑甲苯將鼓面清理干凈。

（2）壓力鋼帶的修補　薄板壓力鋼帶是鼓式硫化機最主要和最貴重的配套件，約占設備總造價的1/6左右。在使用不當時，易發生損壞，應盡量修復，以免造成更大的損失。

由于薄板壓力鋼帶的材質各不相同，其焊補修理方法也不盡相同。下面簡單介紹奧地利BERNDORF公司薄板壓力鋼帶的修復方法。

薄板壓力鋼帶修補的焊接設備，是一種專用的氬氣保護的高頻電弧焊機，其額定電流為125A，負載持續率為100％。焊槍上有ф1.6mm的焊極，焊極磨成尖頭，由含2％釷的鎢合金制成。焊槍上有一個內徑為10mm的氣罩。

①裂縫修理的一般步驟　用砂布將壓力鋼帶裂縫處上下面的周圍擦干凈，用銼將裂縫表面銼干凈。然后用一根銅棒置于裂縫下面，進行焊接。裂縫兩端要焊接10～15mm以上，以防止細微的裂紋存在而繼續延伸。

②薄板壓力鋼帶小范圍的損壞　如出現小范圍的損壞時，必須對壓力鋼帶進行修補。

先在損壞的中心鉆一個ф9mm的孔，以這個孔為中心，使用螺旋沖孔器沖出ф20.6mm的孔，然后再以ф20.6mm孔為中心，沖出ф63.5mm的孔。將與壓力鋼帶同樣材質和大小的補丁，補到沖孔上。補丁仍可由沖孔器沖出。補丁和壓力鋼帶的切割邊都必須光滑銼平，并用砂布擦凈氧化層。有的壓力鋼帶在修補的切割邊處，要求將帶厚的2/3銼成V形，V形的上部開口要能容下0.8mm的焊接熔絲。焊縫打光后，必須用溶劑洗凈。

焊接前，壓力鋼帶與補丁要鋪平。然后，在補丁的直徑方向點焊2點，固定補丁位置，在第二點焊好后，用氣體火焰將焊接點燒至粉紅色（620℃）進行退火。如果補丁位置需要調整時，用軟錘把補丁調整到準確位置，再以均布的位置在焊縫的圓周上點焊6點，共8點，然后在接縫處焊接。焊接電流要適當，不能過高，否則會產生以后不能修復的變形。

焊好之后，需要按不同的材質先研磨焊縫，然后進行回火處理，或者，先回火再進行焊縫的研磨。回火溫度約520℃，保持7～12min。

研磨焊縫時，先用硬砂輪研磨焊縫的頂部，最后用粒度為150～180的砂輪研磨，研磨必須按壓力鋼帶的轉動方向進行。

為了提高焊縫的硬度和強度，焊接后的焊縫在研磨之前，必須用錘擊焊縫。也可以先研磨焊縫的頂部，接著錘擊，最后研磨焊縫的其他部分。

③壓力鋼帶邊部損壞的修補　當壓力鋼帶在邊部損壞時，應使用一個三角的補丁進行修補，可得到最佳的修理效果。先在壓力鋼帶邊部裂縫的頂端鉆一個孔，成為三角形的頂部，然后從鉆孔的兩側分別引出兩條切線，成為一個以壓力鋼帶邊部為底的三角形，使壓力鋼帶破損的部分都在三角形內。接著加工一個與它同樣材質同樣形狀的三角形補丁進行焊補。

詳細的焊接修補方法，應按有關廠家的焊接說明進行。

12.7　設備常見的故障、原因與排除方法

（1）張力油缸壓力上不去或油缸柱塞爬行

①油缸或油路系統進入空氣或泄漏，排氣或查堵漏點。

②液壓油質不合格或黏度下降，更換新液壓油。

③過濾器堵塞，吸油量不足，清洗過濾網。

④液壓油泵故障，維修或更換液壓油泵。

⑤安全閥或節流閥不當，重新調節額定值。

⑥油缸活塞密封滲漏，更換密封圈。

⑦油箱油量不足，按要求加油。

（2）壓力鋼帶跑偏

①第一壓力輥或第二壓力輥左右兩側的刻度盡沒有校準到基準位置，需重新校準調節輥筒的基準位置。

②直接進入鼓式硫化機的半成品帶坯跑偏或左右擺動進鼓，調整帶坯使之直線運行進鼓。

③帶坯力部厚度偏差超出1.5mm時，在硫化過程中，壓力鋼帶易出現跑偏，提高帶坯成型質量。

壓力鋼帶跑偏可以由安裝在鋼帶邊部的光電傳感器檢測，當鋼帶的跑偏量超過設定極限值時，光電傳感器發出信號報警。

壓力鋼帶跑偏的調節可以通過調節張力輥軸承支撐端的蝸輪千斤頂的手柄來調節。調節蝸輪千斤頂的手柄，可以改變張力輥中心線與主硫化鼓中心線之間的平行度，從而使鋼帶跑回到主機中心線的位置。

（3）硫化速度不穩　齒鏈式無級變速器齒鏈太松打滑，調整齒鏈張力。

（4）硫化溫度波動

①進入比例調節閥的壓縮空氣含水或太臟，清理過濾器，排除汽水分離器存水。

②隔膜閥皮膜壞或彈簧失效，更換新皮膜或彈簧。

（5）硫化鼓與壓力鋼帶溫差太大

①壓力鋼帶背面電加熱管部分損壞，更換損壞的電加熱管。

②電加熱反射罩離壓力鋼帶太遠，距離調整到（150±10）mm。

12.8　制品常見缺陷、原因及解決方法

帶體邊部出現海綿狀是常見的缺陷，其產生的原因及解決辦法如下。

①帶坯兩邊厚度超出公差范圍，提高帶坯成型質量。

②邊部欠壓，調節1#壓力輥或2#壓力輥的輥距，調整擋圈厚度。

③兩邊擋圈寬度超差，調節擋圈到規定寬度。

④邊部欠硫，采取邊部保溫措施，提高邊部硫化溫度。