沉管隧道Omega止水带预成型生产线设计

摘要： 介绍一种Omega止水带预成型生产线的主要结构和预成型过程，该生产线在料卷导开时采用电磁张力控制器，光电纠偏机构，保证进料准确定位，传动采用变频电机，保证运行的平稳性。包边机构采用角度逐渐变化的绕辊，包边压合机构采用与导向硬质胶条贴合的弧形辊，保证产品准确定位，在压力作用下不产生变形。保证产品质量。关键词： 止水带；预成型；生产线中图分类号：TH6 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）08-0025-02

0引言

Omega止水带用在沉管海底隧道中管节内每个节段之间的接头处,满足水密性要求，并抵抗各种作用力。而作为管节的水密性和耐久性的控制产品――止水带是国际上的技术研究发展方向之一[1]。国内其他企业目前还没有用于沉管海底隧道管节水密性的omega止水带产品，也无生产omega止水带产品的设备。国外生产的止水带较成熟，据了解其生产方式采用导向装置将多层橡胶、帘布等原料导入模具，在模具内预成型后，再硫化成型[2]。由于一条Omega止水带成品有90多米长，在模具内分段预成型中很难保证硬质胶条完全按产品要求包在帘布中心。胶料多少难以准确控制，在预成型中从模具内挤出，对产品外观造成影响。因此，我们将工艺路线确定为先将产品预成型完，最后硫化成型工艺方法。本文介绍了一条Omega止水带包边的生产线的设计。

1生产线整体设计

1.1 主要结构和功能Omega止水带预成型生产线主要由材料导开机构（橡胶，帘布，硬质胶条）、纠偏机构、传送机构、包边机构、卷取机构等部分组成，结构图如图1所示，各部分主要功能如下。

1.1.1 材料导开机构橡胶、帘布材料的导开机构主要由料卷轴，可调节的电磁张力控制器，气动马达行星减速机组成。张力检测器测量到卷料的张力与设定的目标张力相比较后，经单片机运算自动调整输出，改变磁粉离合，伺服电机的转矩来实现卷料的恒张力，保证料卷张力精密测控。气动马达行星减速机对橡胶料卷、帘布料卷的隔离衬布进行收卷。

硬质胶条的导开机构由电磁张力控制器、电机、储料浮动辊、导向V形辊组成，电磁张力控制器控制导开力的大小，胶条进料用V形辊导向。电机主动导出，用接近开关配合控制导开，控制导开速度,使胶条在导开过程中不拉伸变形。

1.1.2 纠偏机构橡胶、帘布材料的机械对中机构放置在料卷机架的前方，主要设计成宽度有限位的辊筒限制左右方向的偏差，来调整已成卷的橡胶、帘布原材料原生产卷曲中的距离偏差。光电纠偏机构保证原材料在传送过程中水平方向位置偏移进行控制，自动检测、跟踪、调整，保证产品在贴合过程中进行精确对位。

1.1.3 传送机构传动机构有机架，变频电机，传送带，气动压紧机构组成，是橡胶、帘布贴合的工作台和传动机构。

1.1.4 包边机构包边机构在硬质胶条导开机构的后方，是止水带预生产线的核心部分，主要由支撑机架，传动辊筒，包边辊轮，压紧滚轮等组成。用于橡胶、帘布、硬质胶条的包边成型。

1.1.5 卷取机构该机构为预成型后的产品收取装置，由计长装置、自动裁断装置、变频电机、张力控制器组成。包边定型完后的Omega止水带，通过卷取长度计量装置，自动裁断装置后截取需要的产品长度，卷料主轴使用变频电机驱动，可自动调整卷取的速度。预成型后产品中间隔离布轴用张力控制器控制。

1.2 Omega止水带预成型方案沉管隧道Omega止水带预成型生产线就是通过由材料导开机构（橡胶，帘布，硬质胶条）、对材料进行导开，并分层压合，通过包边机构，预成型出产品预成型形状。预成型后产品质量和精度取决于产品工艺和各机构控制方案和精度。产品预成型工艺流程如图2所示。

预成型生产线的核心是工艺分析和产品包边精度及质量控制。工艺分析就是根据预成型产品结构确定胶条尺寸、帘布尺寸等，工艺分析预成型产品截面图如图3所示。

1.2.1 工艺设计根据产品结构需求，Omega止水带预成型工艺总共三层橡胶，两层帘布需要导开，硬质胶条需定位，然后按上述工艺顺序进行贴合。其中第一层橡胶、第一层帘布、第二层橡胶、第二层帘布宽度为420±5mm，第三层橡胶宽度为300±5mm。工艺设计的任务是根据预成型后形状，确定预成型生产线各机构尺寸，生产线各机构的布置及控制精度。

1.2.2 产品包边精度及质量控制产品包边精度控制，硬质胶条的位置精度由包边的压辊控制，压辊与硬质胶条压合部分设计成与之相符的弧形，硬质胶条从导开机构导入包边机构过程中，依靠弧形沟槽进行准确定位，同时保证产品在压力作用下不变形。实际使用中侧面包边先采用一排绕辊包边之90度，然后通过弧形辊包边到165度，压合辊最后压合，压合辊采用花纹辊，在压合过程中消除胶料表面微小气泡。示意图如图4所示。

2生产线参数设计

2.1 动力及控制在满足工艺要求的基础上，考虑各种规格产品速度及尺寸差异化，实现较高程度自动化，选用PLC控制，触摸屏采用12，采用国际知名品牌，保证其控制的可靠性。电机采用3kw带减速机的变频电机，可根据不同产品和不同工艺提供实现高精度速度控制。选用工作稳定，纠偏精确，反应灵敏，持久耐用及安装调试简单的进口纠偏装置。

2.2 传动方式橡胶、帘布在水平向前移动时要求平稳，且传动时不能产生相对位移，因此采用同步输送带，传动动力设计在前段，依靠牵引力，防止传送带在传输过程中起皱。在传送过程中需要对橡胶、帘布层与层之间压紧，压紧工位处在同步带上设计气动控制压紧辊，下设计对应的固定支撑辊，满足橡胶、帘布连续贴合要求。

2.3 生产线速度沉管隧道Omega止水带预成型生产线速度，主要取决于产品包边机构速度。

V=Wr

W=nx2π/60V= nx2πr/60V=πDn/1000

V=πDn/1000＝3.14X158X60/1000=29.7672米/分钟

V：线速度米/分钟

π：圆周率

D：设备滚筒外圆直径毫米

设备选取为158mm

n：转速 转/分钟 取60转/分钟

根据计算，产品预成型速度可以最快达到30米/分钟。

3结语

根据沉管隧道止水带预成型工艺特性，设计止水带预成型生产线，该机有以下特点：①采用可调节的电磁张力控制器控制材料导开，光电纠偏机构，保证产品在导开过程中导开力精准控制，保证位置精度，满足生产线对灵敏度的要求；②选择变频电机，可根据不同产品和不同工艺提供实现高精度速度控制，满足生产中平稳性、精确度的要求；③根据产品工艺传输过程中工艺需求，采用同步输送带，保证产品在传输中不产生相对滑移；④设计适合符合以橡胶、帘布的贴合这种软内衬的产品包边机构，并保证包边时硬质胶条的位置准确。⑤止水带预成型生产线采用PLC控制，自动化程度较高，整机操作人员较少，大大节省人力资源，保证高质量、高效率生产。

参考文献：

[1]王艳宁，熊刚.沉管隧道技术的应用与现状分析[J].现代隧道技术，2007,44（04）.

[2]李国豹.《结构所“港珠澳大桥”专题取得重大突破》.etr.省略/JieGou/chinese/content.asp?ModuleType，2010年4月30日.

[3]傅琼阁.沉管隧道的发展与展望[J].中国港湾建设. 2004(05).