浅谈单层热压机的特点及其技术改进

设计与研究Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　浅谈单层热压机的特点及其技术改进　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ－ｏｐｅｎｉｎｇ　ｈｏｔ　ｐｒｅｓｓ　陆安进　朱典想　（１　２南京林业大学木材工业学院南京２１００３７）　摘要：本文对人造板生产中的单层热压机进行了比较详细的介绍。包括单层压机的特点、典型　单层压机的工艺布局及单层压机的技术改进。　关键词：单层热压机，工艺布局，特点，技术改进　中图分类号：ＴＳ６５３　１，２ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　ｗｏｏｄ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ，２１　００３７　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ａ　ｍｏｒｅ　ｄｅｔａｉｌｅｄ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ—ｏｐｅｎｉｎｇ　ｈｏｔ　ｐｒｅｓｓ　ｉｎ　ｗｏｏｄ－ｂａｓｅｄ　ｐａｎｅｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｉｎｇＩｅ—Ｏｐｅｎｉｎｇ　ｈｏｔ　ｐｒｅｓｓ，ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｉｍｊｏｕｔ　ｏｆ　ａ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｓｉｎｇｌｅ一０ｐｅｎｉｎｇ　ｈｏｔ　ｐｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｓｉｎｇＩｅ—Ｏｐｅｎｉｎｇ　ｈｏｔ　ｐｒｅｓｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｉｎｇｌｅ—Ｏｐｅｎｉｎｇ　ｈｏｔ　ｐｒｅｓｓ，ｐｒｏｃｅｓｓ　ｌａｙｏｕｔ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ　热压机是人造板生产中最重要的设备之　引铺装好的板坯进入压机进行热压，热压完成　一。热压机的生产能力决定了人造板生产线的　后板坯被牵引出压机。由于钢带的使用减少了　产量，而热压机的技术水平也在很大程度上决　下压板与板坯的直接接触，避免压板受到湿热　定了人造板产品的质量。当前，在人造板行　蒸气的腐蚀，提高了热压板的使用寿命。单层　业中连续压机备受青睐，多层压机占有率逐步　压机的另一特点是辅助热压时问的降低，这在　下降，单层压机的应用范围有进一步扩大的趋　一定程度上提高了劳动生产率。同时单层压机　势，有关单层压机的研究逐步成为热点之一。　也没有复杂的装卸板系统，结构比较简单，易　本文主要讲述单层压机的特点、工艺结构及其　于操作，且由于不受压机开档的，在理论　改进。　上可以生产任意规格厚度的产品。钢带的使用　１　单层压机的特点　在人造板压机史上具有重要的意义：一方面保　护了热压板；一方面使得热压时压力比较均　１．１　单层压机简介　匀，生产的产品尺寸比较稳定，减少了砂光余　单层热压机属于周期式热压机一种，主要　量和锯切余量。随着钢带技术的进步，在一定　用于中密度纤维板、产量低于５万ｍ　／ｙ的刨花板　程度上使得后来连续压机的出现成为可能。　生产中，但较少用于胶合板生产。继多层压机　随着生产规模的不断扩大和客户需求的不断提　之后，世界上第一台人造板单层压机出现了。　高，单层压机的产能也在不断提高。单层压机　第一台单层压机由德国的比松公司制造，是一　产能提高依靠压机长度和宽度的增大。目前单　种主要用于刨花板生产的半自动系统。单层压　层压机热压幅面宽度在７～９英尺可调，压机的　机的一大特点是使用循环的钢带，通过钢带牵　有效长度可达５２ｍｌ１］。目前，数百台单层压机在　２８　Ｗｏ０ＤＷＯＲＫＩＮＧ　ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ　世界各个角落运转，制造商包括辛北尔康普公　司、贝克一冯赫司、迪芬公司以及其　他的一些设备厂商。我国人造板设备供应商也　生产单层压机，但是由于在热压板制造、加热　系统等方面技术不太成熟，与世界的先进水平　存在一定差距。　１．２　单层压机与多层压机的比较　单层压机热压板幅面大，只需裁整幅大幅　面板四边；而多层热压机每块成品板均需要裁　四边，裁边损失比单层热压机大，材料利用率　低。　单层压机生产的产品为大幅面规格，可　根据用户需要截成非标大小不同规格幅面的产　品，满足用户多方面的需要；而多层压机产品　幅面规格单一。　单层热压机开档小，闭合时间和辅助时间　短，板坯在热压板中，产生的预固化层薄，砂　光量小；而多层压机开档大，辅助时间长，预　固化层厚，砂光量大。　单层压机幅面大，占地面积大，但是因不　需复杂的预压机和装卸板装置，整个热压线长　度与多层压机热压线相比不算太长。　单层压机操作简单，使用故障率低，器件　寿命长，维护费用低。　单层压机的板坯铺装在钢带上，运送距离　短，板坯与钢带直接进入热压机，铺装板坯的　厚度上下对称性不易被破坏，成品板不变形；　而多层压机运输距离长，要倒换多个运输机进　行热压机装板等工序，板坯多层扭曲、拉扯，　降低了铺装好板坯厚度的对称性，易造成成品　板因厚度对称性差而翘曲变形『２】。　单层压机在使用一定时间后会出现压机变　形现象，且由于压机钢带大多利用焊接生产，　使用一段时间后会出现焊接裂缝，需要频繁返　木工机床２０１２　Ｎｏ．２　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ设计与研究　修。　综合单层压机的优缺点，其与多层压机相　比具有一定的优势。在世界人造板工业生产特　别是刨花板工业生产中，单层压机有替代多层　压机的趋势。　１．３　单层压机与连续压机的比较　单层压机虽然工作效率比多层压机高，但　单层压机仍然是间歇式压机，流水式生产线在　此中断，成为生产线实现自动化的一个瓶颈。　连续压机的出现解决了上述问题。　连续压机与单层压机比具有很多优点：　可以在有效长度上以固定的压力和温度曲线对　板坯进行加热加压，产品质量更稳定。可以在　全部有效长度上排除热压过程中板坯产生的水　蒸气，最大程度上避免板坯放炮的发生。热压　产品质量高，表面光洁，厚度均匀，砂光余量　更小，产品规格多。板厚可在２～４０ｒａｍ之间选　择。可以有效地节约生产原料，同时，电能、　热能的消耗也有大幅度的降低，压机运行更加　平稳，适应了市场对大规模、高品质产品生产　的要求。　连续压机与单层压机相比也有缺点，最主　要的设计制造难度大，材料品种多，要求高，　零部件制造精度及安装要求都很高，结构重量　大，价格昂贵。同时，保养、维修比较困难。　因为单层压机综合了多层压机的价格优势　与连续压机的效率优势。在一些规模较小的刨　花板企业，单层压机应用广泛。　２　单层压机工艺布局　根据从板坯铺装至热压作业线上采用的运　输带的条数，单层热压机工艺布局可分为有三　条运输带的单层热压生产线和一条运输带的单　层热压生产线两种形式［３】。　２９　设计与研究Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　图１｛３１所示为三条运输带的单层压机工艺生　产线。它由固定式铺装机、预压机、横截圆锯　机、单层热压机和钢带运输装置等组成。生产过　程中，在连续运行的铺装带上，铺装机８将原料　不断地铺装成连续的板坯带，并通过连续式预压　机７预压后，由横截锯按制品所需长度将板坯截　断；截断后的板坯在另一输送带上加速运行，并　由热压钢带送人热压机中进行热压。为了缩短热　压时间和减小钢带的温度应力，热压钢带３先经　气体加热装置４进行预热。有的作业线上还设置　了板坯高频加热装置９，铺装后板坯先经高频加　热装置进行预热，可缩短热压周期。　图１　ｊ条运输带的单层热压作业线　１．板坯铺装带２．运输钢带３．热压钢带　４．预热装置５．单层热压机６．横截锯机　７琏续式预压机８．铺装机９．高频加热装置　一条运输带的作业方式可分为移动式铺装　和移动式热压两种。图２　所示为一条运输带的　移动式铺装单层热压作业线。生产中，板坯不　是连续进行铺装的，而是配合热压机的工作周　期，在铺装区域一定范围内，由移动式铺装机　边移动边铺装，逐块铺装成型。然后，板坯逐　块输送至预压机中进行预压。预压好的板坯在　压机张开出板的同时由钢带送人单层压机中，　逐一热压成制品。　图２一条运输带的移动式铺装单层热压作业线　１．移动式铺装机２．平板式预压机３．单层热压机４．钢带　３０　图３１３１所示为一条运输带的移动式热压单层　热压作业线的另一种型式。在恒速运行的网带　上，多头式铺装机将原料铺装成型。板坯经横截　后送人单层热压机。热压过程中，压机和网带一　起同速前行。热压完毕后压机开启，并迅速向铺　装方向返回，接着对下一块板坯进行热压。　、　＿、尹　、　图３一条运输带的移动式热压单层热压作业线　１．铺装机２．横截锯３．移动式单层热压机４网带　３单层压机技术改进　３．１　热压机结构改进　３．１．１　加装机械同步装置　热压机动梁是靠重力下降，油缸的充液是　靠负压抽吸高位水箱中的水。动梁的上升由回　程缸拉动，由于各液压缸密封和动梁导向间摩　擦阻力不同，同步阀调整不好等原因，使得动　梁的上下运动不平稳、倾斜，这样压机四角安　装的角闭合装置就检测不到动梁到位信号，无　法实现设备自动化，影响生产。尽管回程缸采　用特殊的同步油缸结构，但同步阀较难调整，　达不到理想的效果。因此可用机械连杆同步控　制（见图４【５　），使动梁６点（中间和两边）与拉杆连　接，拉杆通过转臂与连杆连接，压机两侧的转　臂通过轴、键连接，使两侧的转臂转角相同，　这样就使得动梁６点强制在同一水平面内上下运　动，确保了动梁平稳的上升和下降　】。　ＷＯＯＤＷＯＲＫＩＮＧ　ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ　图４热压机机械同步装置　１．动梁２．拉杆３．转臂４．连杆　３．１．２　压力油缸的改进　单层压机油缸和阀的密封一般采用Ｙｘ型和　０型密封圈。在使用过程中，油缸多数出现漏　油，有些严重，有些轻微，情况不等，既影响生　产，又产生巨大浪费。造成压力油缸漏油主要　有以下几方面的原因：缸体与缸套间隙过大；　受机械加工精度影响，尤其是尺寸极限偏差和　零件形状公差；０型密封槽深度超差；０型密封　圈材料硬度太底，密封圈有飞边；０型圈槽无圆　角，槽底表面粗糙度太低；Ｙｘ型密封圈槽表面　粗糙度太低；Ｙｘ型密封圈外圈有的有毛刺，有　的由于不易安装导致密封圈破损［６】。在使用过程　中经常泄漏或损坏，影响生产。　改进措施有两种：　１．液压缸改用先进的聚四氟乙烯材料制作　的格莱圈与０型圈成组合式密封圈，并在密封圈　的滑动面涂以特殊的耐磨材料以减少磨损，提高　使用寿命，若压力传递介质采用液压油效果更　好，保证在０～４０　ＭＰａ压力下无泄漏。液压系统　在比例阀的控制下减少对管道的冲击和泄漏，使　系统单位压力达２８．５　３３　ＭＰａ也无泄漏　。　２．用ｕ型组合圈作为低压密封、格来圈用于　高压密封、双侧用导向环导向（见图５『５　），以确保　木工机床２０１２　Ｎｏ．２　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ设计与研究　密封件的可靠性。液压缸缸体的结构也由原来的　整体结构改为缸体、法兰分体结构，采用紧定螺　栓连接，降低了制造成本，同时也降低了维护费　用。阀的密封由原０型圈加耐磨挡圈改用新型格　来圈（见图６　），提高了密封件的使用寿命　。　ａ改造前液压缸的结构和密封ｂ改造后液压缸的结构和密封　图５液压缸结构和密封　１．Ｙｘ密封圈２．柱塞３．缸体４．防尘圈５、８导向环　６．Ｕ型组合圈７．格莱圈９．缸筒１０．法兰　ａ改进前的阀芯密封结构　ｂ改进后的阀芯密封结构　图６阀芯密封结构　３．１．３其它结构改进　国外部分厂家取消了单层压机笨重的整　体活动上横梁，适当增加热压板厚度，这样改　善了热压板在压制板坯过程中的变形。一种结　构改进为工作压力油缸在热压板宽度方向分三　排排列，使压力在板面上更加均匀分布，油缸　直接作用在热压板上，除中问一排压力缸可分　别控制外，液压缸在板面长度方向也可分区控　制，以实现整块板面的厚度精度。另一种结构　仍分为三排压力缸，两侧压力缸作用在小横粱　上，中间一排压力缸设在小横粱与热压板之　间，且中间的压力缸行程很小。小横梁与热压　板选用高强度防松螺栓连接。这两种结构虽有　不同，但其控制压力缸的方式大致一样。当压　制刨花板结束时，中间一排油缸保压，两侧油　３ｌ　设计与研究Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　缸卸压，由于压制的刨花板在卸压时出现厚度　回弹，或在回程缸作用下使上热压板两侧向上　弯曲，产生微小变形，刨花板两侧排汽，然后　中间一排油缸卸压，排出板中间部分的汽体。　整个热压周期采用程序控制，避免排汽不畅或　放炮的现象　。　３．２　单层压机控制系统的改进　单层热压机的控制系统是一个电液控制系　统。单纯的改进电子部分，例如用可编程控制器　代替传统的继电器控制，将传感器和计算机应用　到检测、监视工艺参数和质量指标的变化情况　中，可以一定程度上提升压热压产品的质量。但　是单纯改进电子部分而继续沿用传统液压控制系　统很难取得较好匹配效果，因此，压机控制系统　的改进，要有总体观念，电液不可分家、工艺和　控制同样不可分。在考虑控制系统时，要先考虑　到工艺，特别是热压过程中板坯性质的变化。热　压机的压板是由液压系统来驱动的，而液压系统　是由电子系统控制的，液压系统静态性能直接决　定了压板的运动精度，因此要先根据压板的运动　精度来设计液压系统、选择液压零部件，然后根　据液压系统的要求和关键零部件静态性能指标及　整个系统的输入、显示和数据处理等要求来匹配　电子控制部　。　３．３压制产品厚度控制改进　单层压机对压制扳的厚度控制，大多数都　采用块式厚度规。压制不同厚度的刨花板需更　换相应的厚度规，厚度规设在压机框架内侧，　只要有一块厚度规没合上，板的厚度就会产生　误差，加上厚度规表面的粉尘不便清除，这样　就会导致板厚度误差更大，且垫板易变形。用　一段时问后，板面厚度偏差增大。　采用无触点电子测厚和三排缸，压力缸分　小区式单缸控制，在好的铺装机配合下可使板　３２　厚度公差减少。　３．４辅助设备的改进　生产线的设计生产能力是以压机的能力为　依据的，其计算参数是成熟的理论数据或经验　数据，但仍有较大的提高空间。随着企业管理　水平的提高，生产工艺经验的积累，工人对操　作设备熟练程度的不断提高，压机的实际生产　能力会大大提高。　改进措施有三种：１提高板坯铺装速度、输　送速度。通过改进板坯输送链和压制进料装置　两台设备的传动装置，增大电机功率，将机械　调速改为变频调速，增大调速范围，使操作更　方便、准确。２提高纵锯锯片的转速可提高板子　的锯切质量，并且将锯切进给速度改为变频调　速，以适应不同板厚的要求。３改进横锯锯切进　给推板的结构，使其在推板回退时不影响纵锯　锯切，减少辅助时间，以提高产量。　４　总结　（１）通过将单层压机与多层压机和连续压　机进行优劣比较，阐述了单层压机的特点及其　应用情况。单层压机综合了多层压机的价格优　势与连续压机的效率优势，所以单层压机应用　很广泛。　（２）单层压机可改进之处包括：结构的改　进，加装机械同步装置、压力油缸漏油和布局的　改进；控制系统改进；产品厚度控制的改进和辅　助设备的改进。控制系统的改进是一个综合性Ｔ　程，这方面还有待进一步的研究和改进。　参考文献　【１】胡广斌．人造板热压机的发展历程…．《林产工　业》，２００５，３２（１）：５０—５３．　［２】李道育．关于刨花板压机选型的讨论【ＪＪ．《人造板　通讯》，２００５（７）：５—９．　（下转第４３页）　Ｗ０ＯＤＷＯＲＫＩＮＧ　ＭＡＣＨｌＮＥＲＹ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　ａｎｄ　Ｔｅｓｔ标准与检潮　表１某企业制订的时域分析的峭度指标　轴承状态　峭度指标　正常　３．０３　外圈剥落　３．５０　内圈剥落　一滚动体剥落　二滚动体剥落　三滚动体剥落　４．２５　８＿３２　９．５３　１０．０　表２某企业制订的频域分析的分频振动速度指标（ｍｍ／ｓ）　机器状态　振动速度　正常　＜４．５　注意　＜７．８　不好　＜ｌ１－２　危险　＜１１．７　振动指标确定以后，企业就可以根据状态　设备维检修带来新的模式和方法，尤其是振动分　监测仪器采集到的振动等信号数据，对各种设　备进行故障程度上的分析，评判出是否立即停　机维修、待生产条件允许后维修或者注意定时　析技术的应用将使设备的检修工作变得更加主　动和有针对性，厶皂极大地提高其维检修生产率。　因此，只有企业采用先进的测量仪器与科学方　监测，以信息反馈的形式通知设备管理者等结　论。　法，对现代化设备进行不解体的状态监测与故　障检测工作，才能将本单位的设备管理水平提　４　设备状态监测与故障检测技术的应用展望　升到适应现代化工业发展的新高度。　参考文献　【１】牛明忠，王保华，王桂亮．设备故障振动识别方法与　实例【Ｍ】．北京：冶金工业出版社，１９９５　［２】盛兆顺，尹琦岭．设备状态监测与故障诊断技术及　应用［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００３　设备状态监测与故障诊断技术在我国起　步较晚，但发展飞速，特别是近３０年来得到了　前所未有的重视和拓展，突出体现在其诊断方　法、理论研究、设备诊断仪器及其软件开发等　方面；特别是状态监测与故障诊断技术已广泛　应用于国内的石化行业、水电和火电行业、冶　［３丰田利夫著，３］高克勤，李敏译．设备现场诊断的开展　方法［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９８５　金行业、航空领域、核反应堆、交通行业，以　及汽车、纺织机械、矿山机械、机床及动力设　［４】徐敏等主编．设备故障诊断手册［Ｍ］．西安：西安交通　大学出版社，１９９８　备、齿轮和轴承、家用电器和林业机械等领　域。在企业的设备管理中，先进的科学技术给　作者简介：蒋瞻，南京林业大学实验室与基地建设　管理处，高级工程师。　（收稿日期：２０１２．６．１）　（上接第３２页）　【３】姚秉辉，那振鹏．人造板机械及第二次加工设备『Ｍ］．　南京：木工机械教研室，１９９９．　《木材加工机械》，２００３，１４（６）：２３—２６．　［７】杨辰，张宏健．人造板热压机控制系统的现状及改　进［ＪＪ．《林业机械与木工设备》，１９９９，２７（８）：１２—１４．　第一作者：陆安进，南京林业大学木材工业学院在　读研究生。　【４】孙永谡，陆军．浅谈现有刨花板用单层压机的若干　缺点和改进［Ｊ］．《林产工业》，２０００，２７（２）：４１—４６．　【５］盛振湘，周伟，李龙．单层大幅面刨花板生产线的技　通讯作者：朱典想，南京林业大学教授，博士生导　师。　术改进［Ｊ］．《林产工业》，２００４，３１（５）：３５—３７．　【６］范忠锋泡０花板单层热压机的故障及改进措施【Ｊ】．　（收稿日期：２０１２．５．３１）　木工机床２０１２　ＮＯ．２　４３