【文章內(nèi)容簡介】 低；企業(yè)管理水平低， 產(chǎn)品合格率 較低；資源短缺，產(chǎn)業(yè)集中度低等問題。為此，發(fā)展人造板行業(yè)要根據(jù)行業(yè)的實際情況實施提高產(chǎn)品技術(shù)含量；擴大規(guī)模生產(chǎn)；規(guī)范化經(jīng)營管理 等措施，提高我國人造板行業(yè)的整體水平。 熱壓機的發(fā)展 熱壓機的起源 — 多層壓機 最早在人造板行業(yè)出現(xiàn)的熱壓機是多層壓機，它是借鑒并根據(jù)紡織工業(yè)使用的壓機改造而來，用于以紙漿來生產(chǎn)最早的纖維板。最初的多層壓機盡管還不完善，但已經(jīng)具有現(xiàn)代多層壓機的雛形。裝卸板系統(tǒng)、加熱裝置、壓機閉合開啟裝置等都為人們所了解。 后來多層壓機在刨花板生產(chǎn)中獲得了極大的成功，并推廣開來。多層壓機的使用在促進刨花板工業(yè)的發(fā)展的同時推動了整個人造板工業(yè)的 進步。而刨花板行業(yè)的發(fā)展又為多層壓機的不斷改進提供了生產(chǎn)依據(jù)。 為了提高單機生產(chǎn)能力，多層壓機采用兩種途徑提高產(chǎn)能，一是增加壓機層數(shù)，二是增大熱壓板的幅面。目前通常使用的壓機層數(shù)為 10～ 15層，最多可達 40層，幅面主要有 4和 8英尺。隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，多層壓機的層數(shù)在不斷增多，幅面也在不斷加大。然而多層壓機的缺點也越來越顯現(xiàn)出來： （ 1） 熱壓輔助時間長，壓機有效生產(chǎn)率低。使用多層壓機，需要相應(yīng)配置附屬的裝板、卸板系統(tǒng)，這無形中增加了熱壓的輔助時間，再加上壓機自身所需要的閉合開啟時間，導致熱壓周期 長，生產(chǎn)效率低。而且壓機的層數(shù)越多，輔助時間 2 越長，輔助系統(tǒng)也越復雜。 （ 2） 隨著層數(shù)的增多，多層壓機對系統(tǒng)的同時閉合系統(tǒng)要求更高。而且由于在熱壓過程中各層板坯受壓力不同，造成成品板的產(chǎn)品厚度不均一，產(chǎn)品穩(wěn)定性差。 （ 3） 由于裝板以及熱壓板閉合后板坯在未加壓的情況下受熱，使產(chǎn)品產(chǎn)生較厚的預固化層，砂光余量大。 （ 4） 熱壓板在熱壓過程中，直接受濕熱蒸氣的作用，熱壓板腐蝕嚴重，影響使用壽命。 （ 5） 受壓機開檔和熱壓板的限制，多層壓機生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格具有一定的限制，不能滿足人們對產(chǎn)品多規(guī)格的要求。 盡管多層壓機具有以 上缺點，但是到目前為止，多層壓機仍然占據(jù)壓機市場的大部分市場份額，成為人造板生產(chǎn)的主要壓機之一。 單層熱壓機 繼多層壓機之后，世界上第一臺人造板單層壓機出現(xiàn)了。第一臺單層壓機由德國的比松公司制造，是一種主要用于刨花板生產(chǎn)的半自動系統(tǒng)，于 1957年正式交付使用。 單層壓機的最大特點是使用一條循環(huán)的鋼帶，通過鋼帶牽引鋪裝好的板坯進入壓機進行熱壓，熱壓完成后板坯被牽引出壓機。由于鋼帶的使用減少了下壓板與板坯的直接接觸，避免壓板受到濕熱蒸氣的腐蝕，提高了熱壓板的使用壽命。單層壓機的另 一特點是輔助熱壓時間的降低。與多層壓機相比，由于省去了壓機裝板、卸板裝置，單層壓機的輔助熱壓時間有較大的縮短，因此在一定程度上提高了勞動生產(chǎn)率。同時單層壓機也沒有多層壓機復雜的裝卸板系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)比較簡單，易于操作，而且由于不受壓機開檔的限制在理論上可以生產(chǎn)任意規(guī)格厚度的產(chǎn)品。 鋼帶的使用在人造板壓機史上具有重要的意義。鋼帶的使用一方面保護了熱壓板，一方面使得熱壓時壓力比較均勻，生產(chǎn)的產(chǎn)品尺寸比較穩(wěn)定，減少了砂光余量和鋸切余量。隨著鋼帶技術(shù)的進步，在一定程度上使得后來連續(xù)壓機的出現(xiàn)成為了可能。隨著生產(chǎn) 規(guī)模的不斷擴大和客戶需求的不斷提高，單層壓機的產(chǎn)能也在不斷提高。單層壓機產(chǎn)能的提高依靠壓機長度和寬度的增大。目前單層壓機熱壓幅面寬度在 7～ 9英尺可調(diào)，壓機的有效長度可達 52m。 目前，全世界共有 600多臺單層壓機在世界各個角落運轉(zhuǎn)。制造商包括比松公司、辛北爾康普公司、貝克一馮赫倫公司、迪芬巴赫公司、順智公司以及其他的一些設(shè)備廠商。我國的部分人造板設(shè)備供應(yīng)商雖然也能生產(chǎn)單層壓機，但是由于在熱壓板制造、加熱系統(tǒng)等方面技術(shù)不成熟，與世界的先進水平差距很大。 由于單層壓機的優(yōu)點，使得其與多層壓機 相比具有一定的優(yōu)勢。在世界人 3 造板工業(yè)生產(chǎn)特別是刨花板工業(yè)生產(chǎn)中，單層壓機有替代多層壓機的趨勢。 熱壓機的發(fā)展現(xiàn)狀 國外熱壓機的發(fā)展現(xiàn)狀 無論是單層壓機還是多層壓機，都是間歇式壓機，流水式生產(chǎn)線在此中斷，成為生產(chǎn)線提高產(chǎn)量和自動化的一個瓶頸。而且間歇式壓機還具有生產(chǎn)的產(chǎn)品厚度偏差大，原材料消耗高，能耗大，砂光余量大等自身無法克服的缺陷。在這種情況下，迫切需要一種能夠連續(xù)化生產(chǎn)的壓機。 世界上真正實現(xiàn)連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)壓機是連續(xù)輥壓機，主要用于薄板生產(chǎn)。因為無論是多層壓機還是單 層壓機，其生產(chǎn)薄板都是不經(jīng)濟的。因為壓機的輔助熱壓時間是一定的，熱壓時間隨著板厚的不同而變化。連續(xù)輥壓工藝是第一個實現(xiàn)薄型刨花板和纖維板連續(xù)生產(chǎn)的工藝。世界上第一臺連續(xù)輥壓機首先由德國的 BERSTORFF(貝爾斯托夫 )公司研制成功，并在德國的門德刨花板廠實驗成功，因此也把連續(xù)輥壓機稱為門德壓機。 門德壓機盡管實現(xiàn)了人造板的連續(xù)化生產(chǎn)，但其在生產(chǎn)厚板方面的劣勢是顯而易見的。而且其產(chǎn)量有限，單機產(chǎn)量很難超過 5萬 m3/a。在這種情況下，為了滿足人們對中厚板的大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的要求，連續(xù)平壓壓機問世了。連續(xù)平壓熱壓工 藝最先由英國提出，世界上第一臺連續(xù)平壓壓機于 1953年在 MARK TEY投入刨花板的生產(chǎn)，由英國的 。人們習慣把這種壓機稱為巴特列夫連續(xù)平壓機。自此，巴特列夫連續(xù)平壓機載入了人造板機械的發(fā)展史。 歐洲是世界連續(xù)壓機的發(fā)源地，一直致力于連續(xù)壓機技術(shù)的研究和提高，代表了世界連續(xù)壓機制造的最高水平。全世界的連續(xù)壓機制造商也都集中在歐洲。 國內(nèi)熱壓機的發(fā)展現(xiàn)狀 我國人造板機械業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了一個從無到有，從小到大，從測繪仿制到技術(shù)引進，從單機的自行設(shè)計到生產(chǎn)線的自行開發(fā)的全 過程。近年來，國產(chǎn)人造板設(shè)備的品種也形成了多樣化設(shè)計開發(fā)，例如蘇福馬股份有限公司研制成功定向刨花板生產(chǎn)線、石膏刨花板生產(chǎn)線，信陽木工機械廠的無機膠結(jié)材料人造板生產(chǎn)線，哈爾濱林機廠的水泥刨花板生產(chǎn)線，沈重集團公司與加拿大 IBT公司合作，設(shè)計開發(fā)出年產(chǎn) 600萬 m2高密度模壓門皮生產(chǎn)線。另外，在竹膠合板、二次貼面板設(shè)備設(shè)計開發(fā)上，也有了長足的發(fā)展。 熱壓機的發(fā)展促進了人造板工業(yè)的繁榮。而近年來我國中密度纖維板行業(yè)的超快速發(fā)展也為我國壓機技術(shù)的發(fā)展提供了廣泛的發(fā)展空間。遺憾的是目前我國還不具備連續(xù)壓機的生產(chǎn)能力，國 內(nèi)需要的連續(xù)壓機還需要從國外進口，這嚴重影響了我國人造板機械行業(yè)的整體水平的提高。 4 第 2章 熱壓機總體方案的確定和設(shè)計 由于本設(shè)計熱壓機主要為木材加工工業(yè)、科研單位、高等院校等的實驗室設(shè)備之一，作纖維板，刨花板，膠合板，表面裝飾板，塑料板，中密度纖維板等的熱壓實驗之用，所以本著使用方便、高效、經(jīng)濟、節(jié)約能源的原則，本設(shè)計的液壓系統(tǒng)圖如下： 圖 熱壓機液壓系統(tǒng)圖 系統(tǒng)采用雙泵供油，當液壓缸運動，推進熱壓板快速上升時，高低壓泵同時供油。當熱壓板上升到一定高度，壓力達到一定時，低壓泵停止工作，由高壓泵向油缸供油，提供高壓，緩慢對材料加壓。當材料壓縮完畢，系統(tǒng)內(nèi)的壓力達到一定，高壓泵停止工作。之后對系統(tǒng)進行 510min 的保壓。卸荷既可以采用系統(tǒng)自動卸荷也可以采用快速卸荷手柄卸荷。系統(tǒng)自動卸荷的時候，先由二位二通閥卸掉一部分高壓油，防止因為直接卸荷帶來的噪聲和系統(tǒng)震動，在有二位四通換向閥排除大量的液壓油，整個系統(tǒng)工作完畢。 熱壓機系統(tǒng)內(nèi)部各部件的功用 液壓泵的功用 （ 1） 高壓泵：系統(tǒng)采用小流量高壓泵，主要用于材料熱壓 成型時對系統(tǒng)進行加壓和保壓 。 （ 2）低壓泵：系統(tǒng)采用大流量低壓泵，主要實現(xiàn)液壓缸快速運動時，對液壓缸提供壓力油。 液壓缸的功用 5 液壓缸是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，將壓力能轉(zhuǎn)化為機械能。本系統(tǒng)中，通過液壓缸的向上運動，對熱壓板的加壓，實現(xiàn)材料的熱壓成型。 液壓集成塊的功用 本系統(tǒng)將兩個單向閥、兩個換向閥以及一個溢流閥集成在一個液壓集成塊上，能夠?qū)崿F(xiàn) 調(diào)壓、換向的 功能。這里采用液壓集成塊技術(shù)，使得 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，裝配周期 縮短 。 同時，由于 元件之間實現(xiàn)無管連接，消除了因油管、管接頭等引起 的泄漏、振動和噪聲 。另外， 整個系統(tǒng)配置靈活，外觀整齊，維護保養(yǎng) 更加 容易 ，提高了 標準化、通用化和集成化程度。 油箱的功用 本 設(shè)計中，油箱除了 貯存供系統(tǒng)循環(huán)所需的油液 ，還用來 散發(fā)系統(tǒng)工作時所產(chǎn)生的熱量 ， 釋放混在油液中的氣體。 6 第三章 液壓缸的設(shè)計 液壓缸類型與安裝方式的確定 當下各種液壓缸規(guī)格品種比較少，主要是因各種機械對液壓缸的要求差別太大。比如對液壓缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑、液壓缸的行程和連接方式等要求不一樣。由于本次液壓設(shè)計 主要是實現(xiàn)立式快速的原則，故選單作用柱塞桿立式快速液壓缸的設(shè)計。 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 缸體與缸的連接 缸體與缸的連接形式較多，有拉桿連接、法蘭連接、內(nèi)半環(huán)連接、焊接連接、內(nèi)螺紋連接等。在此選用法蘭連接，如下圖所示：這種連接結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便。 圖 螺栓連接圖 活塞與活塞桿的連接 活塞與活塞桿的連接大多采用螺紋連接結(jié)構(gòu)和卡鍵連接結(jié)構(gòu)。螺紋連接結(jié)構(gòu)形式簡單實用，應(yīng)用較為普遍；卡鍵連接機構(gòu)適用于工作壓力較大，工作機械振動較大的油缸 。 因此從多方面的因素考慮選擇螺紋 連接結(jié)構(gòu)。 液壓缸缸體的安全系數(shù) 對缸體來說，液壓力、機械力和安全系數(shù)有關(guān)的因素都對缸體有影響。液壓缸因壓力過高喪失正常工作能力而破壞，往往是強度問題、剛度和定性問題三種形式給表現(xiàn)出來，其中最重要的還是強度問題。要保證缸體的強度，一定要考慮適當?shù)陌踩禂?shù)。 液壓缸的主要技術(shù)性能參數(shù)的計算 壓力設(shè)定 所謂壓力，是指作用在單位面積上的負載。從液壓原理可知，壓力等于負載力與活塞的有效工作面積之比。 7 P=F/A(N/m2 ) 式中： F— 作用在活塞上的負載力 （ N） A— 活塞的有效工作面積 （ m2 ） 從上述可知，壓力值的建立是因為負載力的存在而產(chǎn)生的，在同一個柱塞的有效工作面積上，負載越大，所需的壓力就越大，柱塞產(chǎn)生的作用力就越大。如果柱塞的有效工作面積一定，壓力越大，柱塞產(chǎn)生的作用力就越大。由此可知： ，選擇柱塞面積合適的液壓缸和壓力適當?shù)囊簤罕谩? 力，設(shè)計和選用合適的液壓缸。 ，確定負載的重量。 在液壓系統(tǒng)中，為了便于液壓元件和管路的設(shè)計選用，往往將壓力分級。見下表 所示： 表 壓力分級 級別 低壓 中壓 中高壓 高壓 超高壓 壓力范圍 （ Mpa） 0~ ~5 8~16 16~32 32 因本次液壓缸的設(shè)計要求中已知的公稱壓力為 30Mpa，由表 可知，本此液壓缸屬于高壓。 流量 所謂流量 是指單位時間內(nèi)液體流過管道某一截面的體積。對液壓缸來說，等于液壓缸容積與液體充滿液壓缸所需時間之比。即： q=V/t 式中： V— 液壓缸實際需要的液體體積 （ L） t— 液體壓力充滿液壓缸缸所需的時間 （ min） 運動速度 運動速度是指單位時間內(nèi)液體流入液壓缸推動柱塞移動的距離，運動速度可表示為： v=q/A 式中 ： q— 流量 （ m3/s） A— 活塞受力作用面積 （ m2 ） 設(shè)計規(guī)定快進速度為 計算運動速度的意義在于： ，控制流量是十分重要。 ，可以選用流量合適的液壓泵。 ，可以確定液壓缸的進、出油口的尺寸，柱塞桿，的直徑。 8 ，可實現(xiàn)液壓缸的慢速攻進和快速退回。 推力和拉力 液壓油作用在柱塞桿上的液壓力，對于單作用柱塞桿液壓缸來說，柱塞桿伸出時的推力為 F1 ： F1=A1P? 106 式中： P— 工作壓力 （ Mpa） D— 缸筒內(nèi)徑 （ m） d— 活塞桿直徑 （ m） 行程 液壓缸的柱塞行程 S，在初步設(shè)計時，主要是按實際工作需要長度來考慮。但是，實際需要的工作行程并不一定是液壓缸的穩(wěn)定性所允許的行程，為了計算行程，應(yīng)首先計算出柱塞桿的最大允許計算長度。 L= ?kPn 103 (cm) 式中： d— 柱塞桿直徑 （ cm） P— 柱塞桿縱向壓縮負載 （ N） n— 末端條件系數(shù)，可查表求出，依題可知 n=1/4 nk — 安全系數(shù)， nk ? 6 根據(jù)液壓缸的各種安裝形式和歐拉公式所確定的柱塞桿計算長度及導出行程計算式。一般情況下，液壓缸看縱向壓縮負載是知道的，有上式即可大概求出液壓缸的最大允許行程。 設(shè)計要求液壓缸的行程為 300mm。 液壓缸的基本參數(shù) 液壓缸內(nèi)徑及柱塞桿外徑尺寸系列 （ GB/T23481993） 液壓缸內(nèi) 徑尺寸 8 10 12 16 20 25