橡胶与塑料工业用传动装置：减速机、电机、制动器和联轴器
塑料和橡胶加工对传动设备而言是一类完全特殊的工况。挤出机螺杆向减速机传递的不仅是扭矩，还有高达 1 500 kN 的轴向力——这相当于在输出轴上安装一台数十吨的压机。压延机将橡胶料同时在四个辊筒之间压延，传动装置的任何跳动都会使片材厚度超出公差。注塑机在 0.3 秒内将注射螺杆从零加速到满转速，并同样急速停止——这种工况几个月内就能毁坏普通联轴器。因此这里几乎总是采用高度专业化的系列：带止推轴承的挤出机减速机、压力保持精度 ±1 % 的注塑机液压站、用于造粒机和 Banbury 密炼机重载启动的液力偶合器。
行业典型工况
- 用于生产 PE/PP 管材、薄膜、电缆绝缘层和型材的单螺杆挤出机主传动——功率 22–630 kW，螺杆轴向载荷达 800 kN
- 塑料配混双螺杆挤出机及 PVC 管材生产线主传动——75–2 200 kW，扭矩分配至两根平行轴，螺杆轴向载荷达 1 500 kN
- 热塑性塑料注塑机液压站 30–450 kW——注射、压力保持、合模、热流道系统驱动
- 橡胶制品企业 4 辊压延机传动 75–300 kW——四辊同步旋转，跳动公差 ≤ 0,02 mm
- 轮胎硫化机（定型硫化机）传动——半模液压合模、胶囊驱动、蒸汽阀
- 橡胶料 Banbury 密炼机（密闭式炼胶机）主传动——250–2 200 kW，经液力偶合器实现带载重载启动
- 塑料造粒机及聚合物薄膜回收生产线——带防卡死保护的齿轮电机、废料及边角料破碎机
- 橡胶制品生产用辊式混合机和开炼机——低转速，经弹性联轴器阻尼峰值扭矩
挤出机和压延机减速机
挤出机减速机与任何工业减速机的主要区别在于内置的轴向止推轴承，用于承受来自螺杆的反向作用力（熔体将螺杆向电机方向推压）。单螺杆挤出机为 200–800 kN，双螺杆挤出机每轴达 1 500 kN，超过任何通用工业减速机轴向载荷的 5–10 倍。因此该市场由高度专业化的系列主导：CGC ZLYJ——单螺杆挤出机的经典选择，止推机构采用碟形弹簧组或滚子止推轴承；CGC SZ——用于双螺杆机型，带分配箱和平行输出轴。橡胶企业的压延机采用另一类——带人字齿传动的重型大吨位减速机和低速行星机构，其中四辊同步至关重要。
单螺杆挤出机减速机（CGC ZLYJ 系列）
这是专门针对塑料单螺杆挤出机开发的专用减速机系列。结构：两级或三级圆柱齿轮减速机 + 螺杆侧输出轴上的内置轴向止推机构。止推机构采用碟形弹簧组（轻载工况达 400 kN）或圆锥滚子止推轴承（达 800 kN）。强制循环润滑配油冷却器是必备的，因为 S1 工况下来自轴承和齿轮的热量无法及时散发。CGC ZLYJ 112–450 系列覆盖 22 至 630 kW 功率，涵盖管材、薄膜、电缆绝缘层和型材挤出 90 % 的工况。
- — 内置轴向止推轴承 200–800 kN
- — 传动比 8–20（匹配螺杆转速 60–120 rpm）
- — 强制循环润滑配油冷却器
- — S1 长期工况下安全系数 ≥ 1,5
- — Pt100 监测油温和轴承温度
双螺杆挤出机减速机（CGC SZ 系列）
配混双螺杆挤出机和 PVC 管材生产线需要另一类减速机——将扭矩从输入轴分配到两根平行输出轴，两轴同向（co-rotating）或反向（counter-rotating）同步旋转。两轴间中心距仅 30–80 mm，因此齿轮通过中间惰轮传递。每根输出轴均有自身的轴向止推机构，达 1 500 kN。CGC SZ 系列覆盖 75–2 200 kW 范围，作为标准方案配套于 BAUSANO、KraussMaffei 及大多数中国挤出机制造商的生产线。对于反向旋转的双螺杆 PVC 管材线，螺杆相互之间的精确角度定位至关重要——在减速机装配时设定，并通过相位标记进行检验。
- — 扭矩分配至两根平行轴
- — 每根输出轴轴向止推机构 800–1 500 kN
- — 螺杆精确角度定位（螺杆间隙 ≤ 0,1 mm）
- — 强制润滑配 10 µm 过滤和油冷却器
- — 安全系数 ≥ 1,8，实时监测振动和温度
4 辊压延机减速机
橡胶制品生产的压延机由四个直径 400–800 mm 的大型辊筒组成，同步将橡胶料压延成厚度 0,3–6 mm 的片材，厚度公差 ±0,02 mm。每个辊筒有自身的电机-减速机机组（由一台电机经齿轮分配箱集中驱动的方案早已被独立变频传动取代）。采用输出级带人字齿传动的重型圆柱齿轮减速机——CGC ZSY 系列。人字齿轮可补偿轴向力，在 8–15 m/s 的圆周速度下比直齿轮运行更安静。减速机与辊筒之间为万向接轴，可补偿辊筒热膨胀引起的位移。
- — 传动比 16–63
- — 人字齿或斜齿输出级
- — 每辊功率 75–300 kW
- — 安全系数 ≥ 2,0（辊筒载荷为变载）
- — 与万向接轴兼容（万向节用法兰）
Banbury 密炼机和辊式混合机传动
密闭式 Banbury 炼胶机是一种双转子混炼机，转子带有大型叶片，在上顶栓压力下碾磨橡胶料。满载启动（料量 50–620 kg），峰值扭矩为额定值的 2,5 倍。解决方案——电机 + Jiaohua 液力偶合器 + 重型圆柱齿轮减速机。液力偶合器实现软启动，并在橡胶料混入硬质夹杂物时保护电机免受峰值过载。双辊开炼机（open mill）采用经典 CGC ZSY 减速机或带大传动比的行星机构，并通过摩擦调节辊速（一辊比另一辊慢 10–20 %，从而在橡胶中产生剪切应力）。
- — Banbury 安全系数 ≥ 2,5，开炼机 ≥ 1,8
- — 功率 250–2 200 kW（Banbury），75–250 kW（开炼机）
- — 与 Jiaohua YOX/YOTX 液力偶合器兼容
- — 强制润滑配换热器
- — 承受辊筒径向载荷的加强轴承
型材输送和冷却输送机齿轮电机
在挤出机或注塑机之后，成品型材进入定径台、冷却水槽和牵引装置。这里采用通用工业用 Boneng K（锥-圆柱齿轮）和 F（平行轴）系列工业齿轮电机——功率 0,55–22 kW，IP55，轻载下每小时 30–60 次频繁启动的重载启动。在带履带式送料的牵引装置上，速度保持精度十分重要——采用编码器反馈并经变频器调节。
- — K 系列或 F 系列齿轮电机 0,55–22 kW
- — 防护等级 IP55，潮湿区域 IP65
- — 经带反馈的变频器调速
- — 频繁启动安全系数不低于 1,5
- — 牵引装置可选配编码器
电动机
挤出机或压延机的主传动是直流电机（旧设备）或带变频器的异步电机（现代设备）。配混双螺杆挤出机和 Banbury 密炼机可达 6 kV 下 2 200 kW，这里离不开高压电机。挤出和压延的一个重要特点是 S1 工况下在 1:10–1:20 的宽范围内调速，这要求电机采用强制冷却（必须独立于轴装风扇转速来排出转子热量）。
单螺杆挤出机主传动
通用工业系列 Wolong YE3/YE4 异步电机，功率 22–630 kW，380 V 或 660 V，经变频器运行。在 1:10 及更宽范围内调速时，需要独立风扇强制冷却（“FV”——forced ventilation 改型）。F 级绝缘并按 B 级留有温度裕量，确保 24/7 负载下的耐久性。
- — 功率 22–630 kW，380/660 V
- — 与变频器兼容（NEMA MG1 Part 31，绝缘 F+）
- — 强制冷却 IC416（独立风扇）
- — 编码器分辨率不低于 1024 脉冲/转
- — 防护等级 IP55
双螺杆挤出机和 Banbury 主传动
Wolong WD3000 / YHTM 系列高压异步电机，功率 500–2 500 kW，6 或 10 kV。在产能 5–20 t/h 的配混双螺杆生产线上采用 800–1 600 kW 的电机。在大容量 Banbury 密炼机（270–620 kg）上为 1 200–2 200 kW。IC81W 强制冷却（水-空气）是必备的，因为工况连续，必须高效排出转子热量。
- — 功率 500–2 500 kW，6/10 kV
- — 强制冷却 IC81W（水-空气换热器）
- — 与高压变频器兼容（绝缘等级 F+、脉冲耐受能力）
- — 非驱动端绝缘轴承（防轴电流）
- — Pt100 监测绕组和轴承温度
注塑机液压站电机
热塑性塑料注塑机本质上是一台带注射的液压压机。液压站泵驱动主电机在变载工况下运行：注射和保压时高压，模具冷却时低载。采用 Wolong YE3 异步电机 30–450 kW，可经变频器运行以节能（伺服泵方案相比定量泵可降低能耗 30–50 %）。液压站伺服传动——带内置编码器的电机与按控制信号调节的轴向柱塞泵的组合。
- — 功率 30–450 kW，380 V
- — 与变频器兼容以实现伺服泵工况
- — 内置编码器（用于伺服泵液压站）
- — 防护等级 IP55，F 级绝缘
- — 按 S6 工况留有温度裕量（60 % 通电持续率）
压延机和辊式混合机电机
每辊独立驱动的压延机采用 75–300 kW 异步电机经变频器运行。其特点是要求高速度保持精度（±0,1 %）并在各辊之间精确同步。采用 Wolong 电机配 4096 脉冲/转编码器和矢量控制变频器。Banbury 密炼机电机 1 200–2 200 kW 在 6 kV 下经液力偶合器运行，因此通常无变频器要求——由液力偶合器实现启动，不需要调速。
- — 压延机 75–300 kW（经矢量控制变频器）
- — Banbury 1 200–2 200 kW（6 kV，经液力偶合器直接启动）
- — 编码器分辨率不低于 4096 脉冲/转（压延机）
- — 速度保持精度 ±0,1 %（压延机）
- — 频繁启动时按 S4 工况留有温度裕量
液压及压力控制系统
在橡胶和塑料工业中，传统工业制动器的作用小于冶金或采矿业。但这里另一个系统至关重要——液压。热塑性塑料注塑机是一台注射压力保持精度 ±1 % 的液压压机；轮胎硫化机是一台 2 500–6 000 kN 的液压合模机构；定型硫化机在胶囊内部使用 15–25 bar 的压力蒸汽。液压元件——泵、阀、液压站和换热器——的选型决定了整条生产线的产能和成品尺寸的稳定性。这是 Donly、Huade 和 Hengli 覆盖该行业 80 % 工况的领域。
热塑性塑料注塑机液压站
用于注塑机的 Donly 全功能液压站包括 200–2 000 L 油箱、轴向柱塞泵（或带 Wolong 电机的伺服泵）、用于注射和保压的 Huade 比例阀组、用于散热的 DEO 换热器、10 µm 过滤。注射压力保持精度 ±1 % 由带压力传感器和 Huade 4WRZ 系列比例阀的闭环调节实现。单独的子系统——热流道系统驱动，将浇道内熔体温度保持在 ±2 °C。
- — 油箱 200–2 000 L 配 10 µm 过滤
- — 轴向柱塞泵或伺服泵（servo-pump）
- — Huade 4WRZ/4WRPH 系列比例阀
- — DEO 水冷换热器（散热 30–80 kW）
- — 注射压力保持精度 ±1 %
轮胎硫化机液压
轮胎生产用定型硫化机是一台带半模液压合模（2 500–6 000 kN）、气-液压胶囊驱动以及向胶囊内部供应 15–25 bar 蒸汽以加热生胎的压机。Huade 液压阀和 Hengli 泵实现硫化过程中（每循环 15–25 分钟）半模的平稳合模和保持。对于多机硫化机生产线（8–24 台压机），采用带压力分配器和容积补偿器的公共 Donly 液压站。
- — 合模力 2 500–6 000 kN
- — Huade DBE/DBET 系列液压阀用于压力调节
- — Hengli 变量轴向柱塞泵
- — 合模力保持精度 ±2 %
- — 与 15–25 bar 蒸汽供应系统兼容
挤出机和模具冷却系统
挤出机出口的熔体温度为 180–280 °C，为定径管材或薄膜需将其快速冷却至 60–80 °C。这是散热能力 50–500 kW 的大型 DEO DFL/DFLA 板式换热器的任务。在注塑机上，模具冷却系统通过半模中的通道实现均匀散热——模具温度保持精度 ±1 °C 直接影响注塑件的尺寸稳定性。采用带 DEO 板式换热器和循环泵的模温机。
- — 散热能力 50–500 kW
- — AISI 304/316 不锈钢板式换热器
- — 模具温度保持精度 ±1 °C
- — 采用水或乙二醇的循环泵
- — 双回路系统：模具冷却和油冷却
注塑机和压机液压元件
INI Hydraulic——注塑机和压机液压元件供应商：带压力和流量调节的轴向柱塞泵、注射和合模油缸、换向阀。对于大型配混和聚合物废料再生生产线，采用经 Inovance PLC 控制的成套 Donly 液压站。热流道系统驱动——带比例压力调节的单独紧凑型液压块。
- — 轴向柱塞泵 30–500 cm³/转
- — 带冲击载荷保护的油缸
- — 经 Inovance PLC 控制并带压力反馈
- — 与 Huade 比例阀兼容
- — 双重过滤 10 µm + 25 µm 以延长使用寿命
联轴器
橡胶和塑料生产线采用三类联轴器。齿式联轴器——用于挤出机主传动，置于电机与减速机之间，传递 50–500 kN·m 扭矩，并在升温后补偿轴的偏移。液力偶合器——用于 Banbury 密炼机和造粒机的带载重载启动，实现软启动并保护电机免受过载。弹性柱销联轴器——用于压延机和辊式混合机，用于减振并补偿减速机与辊筒之间的微小偏移。万向接轴用于压延机减速机与辊筒之间——补偿辊筒热膨胀引起的轴向位移。
挤出机主传动齿式联轴器
在 Wolong 电机与 CGC ZLYJ 或 CGC SZ 减速机之间安装 Yongjing GIICL 鼓形齿式联轴器或等效产品。传递 50–500 kN·m 扭矩，并补偿轴的径向、轴向和角向偏移。鼓形齿廓可在高达 1° 的角向偏移下工作。经油杯加注润滑脂，保养间隔 6 个月。对于带 1 500–2 500 kW 电机的大型配混生产线，采用加大规格并按 G6.3 平衡的联轴器。
- — 扭矩 50–500 kN·m
- — 角向偏移补偿达 1°
- — 与挤出机减速机法兰兼容
- — 圆周速度 > 15 m/s 时按 G6.3 平衡
- — 润滑脂保养间隔 6 个月
Banbury 和造粒机液力偶合器
Jiaohua YOX/YOTX 系列——充油液力偶合器，实现重型机器带载软启动。在 1 200–2 200 kW 的 Banbury 密炼机上，在满载料量（550–620 kg 橡胶料）下若无液力偶合器启动，会产生 6–8 倍额定值的峰值电流——这对工厂电网而言不可接受。液力偶合器在 5–15 秒内平稳地使转子加速，将启动电流限制在 1,5–2 倍额定值。在聚合物废料造粒机上采用相同方案——电机与造粒机减速机之间的 YOX 液力偶合器在物料混入金属夹杂物时保护设备免受冲击。
- — 额定滑差 2–4 %
- — 易熔塞 145–160 °C
- — 充油量为容积的 70–85 %
- — 每小时 4–6 次启动的热裕量
- — 与 6 kV Wolong 电机法兰兼容
压延机和开炼机弹性柱销联轴器
在 CGC ZSY 减速机与压延机辊筒之间安装带弹性柱销的 Longxuan LX 或 Yongjing LMC 弹性联轴器。弹性元件在压延不均匀橡胶料时阻尼扭矩脉动，并补偿微小偏移。在双辊开炼机上，当硬质夹杂物进入辊隙时，弹性联轴器吸收峰值载荷——使减速机免于齿的冲击破坏。在压延机振动条件下，弹性元件使用寿命不低于 30 000 小时。
- — 扭矩 5–125 kN·m
- — 径向偏移补偿 0,2–1,0 mm
- — NBR/聚氨酯弹性元件
- — 使用寿命不低于 30 000 小时
- — 耐油和橡胶粉尘
压延机万向接轴
在压延机减速机与辊筒之间安装 Yongjing SWP/SWC 万向接轴。其任务是补偿辊筒热膨胀引起的轴向位移（直径 600 mm 的辊筒从 20 加热至 80 °C 时伸长 0,5 mm）以及调节辊隙时的角向偏移。万向节结构允许每个节点高达 5–8° 的偏斜。钢制锻造十字轴配滚动轴承，安装前按 ГОСТ 22061-76 进行平衡。
- — 扭矩 50–250 kN·m
- — 节点允许偏斜角达 8°
- — 轴向位移补偿 5–20 mm
- — 钢制锻造十字轴配滚动轴承
- — 安装前按 ГОСТ 22061-76 平衡
应用图库
我们的行业解决方案
SDS 产品组合中覆盖该行业典型应用的品牌。
- CGC专用挤出机减速机——用于单螺杆机型的 ZLYJ 系列（22–630 kW，轴向载荷达 800 kN）、用于双螺杆机型的 SZ 系列（75–2 200 kW，每轴达 1 500 kN）；用于压延机和开炼机的重型 ZSY 系列
- WOLONG用于大型挤出机和 Banbury 密炼机的高压电机 WD3000/YHTM，500–2 500 kW；用于注塑机液压站和单螺杆生产线的通用工业 YE3/YE4 电机
- BONENG用于型材输送机、牵引装置以及定径和冷却生产线辅助传动的 K 和 F 系列齿轮电机 0,55–22 kW
- DONLY注塑机液压站 30–450 kW，压力保持精度 ±1 %；轮胎硫化机和配混生产线的公共液压站
- HUADE用于注塑机的 4WRZ/4WRPH 液压比例阀，用于轮胎硫化机液压的 DBE/DBET 阀
- INI注塑机和压机液压元件——轴向柱塞泵、注射和合模油缸、换向阀
- HENGLI用于注塑机液压站和轮胎硫化机生产线的变量轴向柱塞泵
- YONGJING用于挤出机主传动的 GIICL 鼓形齿式联轴器、用于压延机的 SWP/SWC 万向接轴
- LONGXUAN用于压延机和开炼机减振的 LX 弹性柱销联轴器、WGZ 齿式联轴器
- JIAOHUA用于 Banbury 密炼机和造粒机带载重载启动的 YOX/YOTX 液力偶合器
- DEO用于挤出机冷却系统（50–500 kW）、注塑机模温控制和液压站油冷却的 DFL/DFLA 板式换热器
- INOVANCE用于压延机的矢量控制变频器（速度保持精度 ±0,1 %）、用于控制注塑机液压站和配混生产线的 PLC
图片来源: Snach812 (Public domain) · Bricetofly (CC0) · Naval Air Experimental Station; United States. Navy (Public domain) · Naval Air Experimental Station; United States. Navy (Public domain) · RICHI Machinery (CC BY-SA 4.0)