連續(xù)平壓式熱壓機柔性入口段的結(jié)構特征與形式

陳光偉,陳相宇,花軍,李艷娜,林送峰

(1.東北林業(yè)大學機電工程學院，哈爾濱 150040；2.黑龍江大學生命科學學院，哈爾濱 150080)

隨著現(xiàn)代制造技術與控制技術在熱壓機中的應用，目前各類熱壓機的技術水平都已得到了顯著提高，尤其是連續(xù)平壓式熱壓機(以下簡稱連續(xù)壓機)在技術上經(jīng)過多次迭代而臻于成熟，每個連續(xù)壓機生產(chǎn)企業(yè)在此期間也都形成了獨有的專利技術。尤其是國內(nèi)的連續(xù)壓機生產(chǎn)企業(yè)，經(jīng)過不懈努力，逐漸打破、擺脫了國外的技術封鎖，擁有了屬于自己的連續(xù)壓機專利技術，這是我國人造板設備制造由低端到高端、轉(zhuǎn)型升級的重要標志之一。

連續(xù)壓機以其高生產(chǎn)效率、高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)連續(xù)化等特點，現(xiàn)已逐漸成為人造板生產(chǎn)的主流設備[1-4]。而連續(xù)壓機的入口段(指連續(xù)壓機前端的高壓作用區(qū)，該區(qū)域內(nèi)人造板板坯剛剛進入連續(xù)壓機并被迅速壓縮)作為壓機中最關鍵的部位，對提高人造板產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率發(fā)揮著至關重要的作用[5]。

1 連續(xù)壓機入口段的工藝特性

連續(xù)壓機入口段的工藝特性與人造板生產(chǎn)的壓力曲線密不可分[6-8]。采用連續(xù)壓機生產(chǎn)纖維板時的壓力與板坯厚度變化曲線如圖1所示，連續(xù)壓機入口段的位置對應于曲線的最前端。

P1為最大加壓壓力；P2為保壓壓力；P3為定厚壓力；Sh0為厚板板坯厚度；Sh1為厚板毛板厚度；Sb0為薄板板坯厚度；Sb1為薄板毛板厚度。圖1 纖維板生產(chǎn)的壓力與板坯厚度變化曲線Fig.1 Curves of pressure and panel thickness during fiberboard production

連續(xù)壓機工作時，經(jīng)過預壓的板坯通過輸送帶進入壓機入口，在上下鋼帶的夾持下使板坯平穩(wěn)、快速地進入壓機。壓機入口段的熱壓板在形狀上呈“喇叭狀”開口，板坯進給時在壓力作用下被快速壓縮(見圖1中入口段的板坯厚度變化)，其中的空氣大量排出[9-10]。這一階段，板坯被壓縮得越快預固化層越薄，產(chǎn)品質(zhì)量也越好；但又要避免因短時間大量排氣損壞板坯結(jié)構，導致產(chǎn)品出現(xiàn)缺陷[11-12]。經(jīng)過入口段后，板坯在厚度上已接近毛板厚度，隨后進入壓機的保壓段和定厚段，最終被壓制成毛板。

由于當前連續(xù)壓機主要用于生產(chǎn)具有較大壓縮比的纖維板和刨花板，其壓制板坯的厚度約為毛板的4～6倍，因而無論是厚板生產(chǎn)還是薄板的生產(chǎn)，連續(xù)壓機入口段都是壓機中板坯壓縮量和壓縮速度最大的部位，同時也是設計壓力最高、結(jié)構最為復雜的部位。

綜上，連續(xù)壓機入口段的加壓工藝表現(xiàn)為壓力高、壓縮速度快、時間短、板坯壓縮量大等幾個特性。根據(jù)以上特性，連續(xù)壓機入口段在功能上應滿足以下幾項要求：首先，入口段應能夠提供較高的壓力，使得板坯能夠被快速壓實；其次，能夠控制壓縮過程中板坯的排氣速度，保持板坯鋪裝結(jié)構的完整，保證板材質(zhì)量；最后，能夠保證生產(chǎn)過程的快速穩(wěn)定，并能適應不同厚度的板材生產(chǎn)。

2 連續(xù)壓機入口段的結(jié)構類型

為了滿足上述工藝要求，連續(xù)壓機的入口段通常被設計為開口寬大、再漸進變窄的壓縮式結(jié)構。而且為了適應不同厚度板材的生產(chǎn)，壓機入口段的熱壓板開口大小及入口角度可以進行柔性調(diào)節(jié)，這也是稱其為“柔性入口段”的原因。

從連續(xù)壓機出現(xiàn)至今，入口段的結(jié)構經(jīng)過了固定式、有級調(diào)節(jié)和無級調(diào)節(jié)等3種形式的演變，其中前兩種因適應性差已被淘汰[13]。目前，對連續(xù)壓機入口段熱壓板開口大小與入口角度的調(diào)節(jié)均采用無級調(diào)節(jié)方式，只是各生產(chǎn)廠家實現(xiàn)上述要求所采用的技術方法和設計結(jié)構有一定的差異。一般來說，無級調(diào)節(jié)均采用多組油缸推、拉入口段上熱壓板的不同部位，使其發(fā)生彎曲，形成不同的輪廓，進而改變熱壓板的開口大小與入口角度；同時為了簡化結(jié)構，下熱壓板的曲率通常設計為固定的[14]。

辛貝爾康普(Siempelkamp)公司第8代ContiRoll連續(xù)壓機入口段的結(jié)構簡圖[15-16]如圖2所示。該壓機入口段上、下熱壓板9和8的前端分別與上、下進料頭3和5聯(lián)結(jié)，下進料頭又與機架固定聯(lián)接，并使下熱壓板形成固定的向下彎曲。熱壓板開口大小H與入口角度α的調(diào)節(jié)通過調(diào)整上熱壓板實現(xiàn)；通過控制調(diào)整油缸6的伸縮，使上進料頭向上或向下移動，帶動上熱壓板彎曲成不同的曲率，從而形成不同的開口大小與入口角度。熱壓板開度h1～h5的調(diào)整由調(diào)整油缸和多組加壓油缸11共同配合調(diào)節(jié)來實現(xiàn)；如生產(chǎn)產(chǎn)品為厚板要求增大熱壓板開度時，調(diào)整油缸與加壓油缸共同帶動上熱壓板向上移動到適當?shù)奈恢?，使熱壓板開度增大；生產(chǎn)薄板時，則由上述油缸帶動上熱壓板下移，減小熱壓板的開度。

1.下鋼帶；2.上鋼帶；3.上進料頭；4.進料頭壓輥；5.下進料頭；6.調(diào)整油缸；7.上輥子鏈導引輥筒；8.下熱壓板；9.上熱壓板；10.機架框板；11.加壓油缸；12.主壓區(qū)熱壓板。α.熱壓板入口角度；H.熱壓板開口大?。籬1～h5.熱壓板開度；L1，L2.框架間距。圖2 辛貝爾康普ContiRoll連續(xù)壓機入口段結(jié)構簡圖[16]Fig.2 Structural diagram of the infeed section of the Simbelkamp ContiRoll continuous press

連續(xù)壓機入口段的結(jié)構與功能除了要適應不同板厚的生產(chǎn)外，還需滿足板坯壓制過程中對排氣速度的要求；因此，該段形成了多種特殊的結(jié)構特征，除之前所述的熱壓板開口大小、入口角度、熱壓板開度外，還對板坯的排氣長度、壓機框架間距、橫向壓力分配以及壓機的柔性結(jié)構提出了一定的要求。以下將對上述連續(xù)壓機入口段的結(jié)構特征及其對人造板生產(chǎn)的影響予以一一說明。

2.1 開口大小與入口角度

開口大小是指連續(xù)壓機上、下鋼帶在入口處的距離(圖2中H)，其直接決定了板坯的初始壓縮速度，也就決定了板坯的排氣速度。熱壓板開口小時，板坯的壓縮速度高、排氣速度快、預固化層薄；但開口過小又會使板坯被過度壓縮，橫向出現(xiàn)過度延展，對生產(chǎn)的板材質(zhì)量產(chǎn)生影響。

入口角度是指連續(xù)壓機入口處上、下鋼帶的夾角(圖2中α)[16]，其主要影響壓機的生產(chǎn)速度。較小的入口角度有利于板坯高速穩(wěn)定地進入壓機，尤其是在生產(chǎn)薄板或超薄板時，合適的入口角度可以極大地提高連續(xù)壓機的生產(chǎn)速度。連續(xù)壓機中，入口角度主要通過調(diào)整進料頭壓輥高度進行調(diào)節(jié)，有些生產(chǎn)超薄板的連續(xù)壓機還會調(diào)節(jié)鋼帶被動輥的高度，以減輕鋼帶的過度彎曲[16]，從而獲得合適的入口角度，以利于進一步提高生產(chǎn)速度。

2.2 熱壓板開度

熱壓板開度是指連續(xù)壓機入口段的每個框架處，與板坯直接接觸的鋼帶工作表面間的距離(圖2中h1～h5)，熱壓板開度大小直接影響板坯在排氣區(qū)的排氣性能[17-18]。一般來說，為了防止短時間大量排氣破壞板坯的鋪裝結(jié)構，需要通過調(diào)節(jié)入口段進料頭與加壓油缸的位移，控制熱壓板各處的開度使其形成合適的輪廓曲線，采用漸進式壓縮使板坯得以快速、均勻地排氣。

此外，連續(xù)壓機工作中需要保證熱壓板在寬度方向上的開度大小一致，若同一機架框板兩側(cè)的熱壓板開度大小有較大差異，容易導致鋼帶出現(xiàn)“松緊邊”而跑偏。熱壓板在寬度方向上開度不一致很多情況下是由于板坯兩側(cè)的鋪裝厚度或密度不均引起的，因而對入口段熱壓板的變形影響最大。為防止出現(xiàn)這種情況，連續(xù)壓機入口段各機架兩側(cè)的加壓油缸通常采用液壓位移控制的方式，以此保證熱壓板開度的一致。

2.3 排氣長度

連續(xù)壓機中，從板坯進入壓機入口到壓力最高處(即圖1中入口段的最高壓力點)的長度稱為排氣長度。在排氣長度內(nèi)，板坯應盡可能地快速壓縮，這樣產(chǎn)品的預固化層薄、質(zhì)量好。生產(chǎn)厚板(大于16 mm)時，壓機的運行速度較低(通常小于750 mm/s)[19]，排氣時間充足，因此可以適當將最高壓力位置提前，縮短排氣長度。生產(chǎn)薄板時，壓機的運行速度快，排氣時間短，且板坯的結(jié)構強度相對較低，因此要適當調(diào)節(jié)板坯的夾持位置，將最高壓力位置后移。有些連續(xù)壓機還會在生產(chǎn)薄板或超薄板時，在入口段前端增設夾持段來延長排氣時間[20]。

連續(xù)壓機的排氣長度會直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。由于板坯短時間內(nèi)大量排氣，容易導致其鋪裝表面結(jié)構損壞，出現(xiàn)塵斑等表面缺陷；并且快速壓實的板坯還可能產(chǎn)生與進給方向相反的氣流，致使板坯密度不均勻，密度增大的位置會使鋼帶局部受損，使得后續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)品始終存在質(zhì)量瑕疵。

2.4 框架間距

框架間距是指連續(xù)壓機機架中各框板間的距離(圖2中L1與L2)。在連續(xù)壓機的入口段，框架間距對控制板坯的反彈、保證入口段能輸出較高的壓力具有很大的作用。連續(xù)壓機入口段框架間距分布有兩種形式，即等間距分布和不等間距分布。不等間距分布時，入口處高壓區(qū)的框架間距較小，隨后框架間距逐漸增大，但每個框架上油缸的輸出壓力基本一致；等間距分布時，入口段所有框架間距一致，但油缸的輸出壓力各不相同。

一般而言，連續(xù)壓機入口段的框架分布相比其他區(qū)域要密集，這與其處于壓力輸出最大的區(qū)域、需要具有較大的剛度和承載能力是分不開的[20]。

2.5 橫向壓力分配

橫向壓力分配是指連續(xù)壓機一組機架上橫向布置的多個加壓油缸的壓力設置狀態(tài)。由于入口段需要根據(jù)板坯厚度的不同，快速調(diào)節(jié)入口開度、熱壓板開度等參數(shù)，因此在一組機架內(nèi)橫向布置的液壓缸中，既有要提供下壓力的柱塞缸，也要有實現(xiàn)提升功能的活塞缸。通常情況下，4英尺(1 220 mm)幅寬的連續(xù)壓機，一組機架的橫向一般布置3個液壓缸，其中外側(cè)2個為活塞缸，中間1個為柱塞缸；8英尺(2 440 mm)幅寬的橫向一般布置5個液壓缸，外側(cè)2個為活塞缸，中間3個為柱塞缸[21]，且各個液壓缸輸出壓力的設置是不同的。這種設置方式與其橫向所受的載荷狀態(tài)是分不開的。

連續(xù)壓機壓制板坯時所受的載荷形式及加壓油缸的橫向壓力輸出狀態(tài)如圖3所示。由圖3a可知，壓制板坯時，加壓油缸除了要克服板坯變形所產(chǎn)生的彈性負載外，還要克服因蒸汽壓力產(chǎn)生的負載(板坯加熱時內(nèi)部水分轉(zhuǎn)化為蒸汽并聚集于板坯內(nèi)部，因板坯中部排氣不暢，故形成的蒸汽壓力負載為腰鼓形)[22]。為此，機架中橫向布置的加壓油缸由外向內(nèi)輸出壓力應逐步增大(如圖3b所示)，糾正熱壓板在載荷作用下的變形、保證熱壓板面的平直，從而保證壓制的板材厚度均勻一致。

1.彈性負載；2.蒸汽壓力負載；3.加壓油缸的輸出壓力。圖3 壓制板坯時的載荷形式及加壓油缸的橫向壓力輸出Fig.3 Load form and lateral pressure output of pressure cylinder in pressing panel

2.6 柔性結(jié)構要求

由于生產(chǎn)不同厚度的板材時，對板坯加壓的工藝參數(shù)有一定的差異，當前連續(xù)壓機入口段均設計成柔性可調(diào)的，即壓機上熱壓板應能形成多種形狀的輪廓曲線。目前比較常見的柔性結(jié)構是采用彎曲成固定曲率的下熱壓板，以及曲率可調(diào)的弧形或楔形上熱壓板相互配合，構成適合板材厚度要求的入口角度和熱壓板開度。

為使熱壓板能夠在柔性變形狀態(tài)下工作，連續(xù)壓機的油缸和框架連接處、油缸和熱壓板連接處等均要使用可活動的柔性連接，以減小框架所受的側(cè)向力，使得其在不同的方向上都能良好地傳遞壓力。此外，連續(xù)壓機在工作時，熱壓板和框架均在一定的溫度下工作，會發(fā)生熱膨脹變形。由于熱壓板和框架的溫度不同、溫差很大(熱壓板加熱后的溫度可達200 ℃以上，而框架的溫度則主要取決于環(huán)境溫度，只是與熱壓板及隔熱板接觸的局部溫度會較高)，兩者變形量有較大差異[23]。受高溫影響、熱壓板的縱向總伸長量很大，因此連續(xù)壓機的框架為適應熱壓板的變形，在縱向必須能夠移動。這就要求熱壓板與框架之間，框架與整機安裝橫梁之間的連接也必須是可活動的柔性連接，以防止熱壓板的形變不能被完全釋放，造成框架的永久變形乃至被撕裂的事故發(fā)生[23-24]。

以上所述各項連續(xù)壓機入口段的結(jié)構特征是服務于人造板生產(chǎn)工藝的，同時也影響連續(xù)壓機的結(jié)構設計與功能設計，使得連續(xù)壓機在這兩方面具有高度的復雜性和較大的難度。當前，國內(nèi)外各個生產(chǎn)廠家在設計連續(xù)壓機的結(jié)構時，為滿足上述要求采用了多種設計方案，由此也形成了各自的特色。以下將就國內(nèi)外各廠家生產(chǎn)的連續(xù)壓機入口段結(jié)構加以簡要介紹。

3 連續(xù)壓機入口段結(jié)構介紹

3.1 辛貝爾康普ContiRoll連續(xù)壓機入口段結(jié)構

辛貝爾康普公司是國際著名的人造板設備生產(chǎn)廠商之一，在過去的近30年間，其生產(chǎn)的ContiRoll系列連續(xù)平壓熱壓機在人造板行業(yè)內(nèi)具有很高的聲譽和市場占有率。2007年，辛貝爾康普公司并購了原美卓(Metso)公司的連續(xù)壓機業(yè)務后，其技術力量又得到了加強，其第9代ContiRoll連續(xù)壓機也即將問世[25-26]。

第8代ContiRoll連續(xù)壓機入口段的結(jié)構如圖2所示。該機整體采用下壓式結(jié)構，即所有的加壓油缸11均安裝于機架框板10的上部；壓機運行時，加壓油缸向下推動上熱壓板9實現(xiàn)板坯的壓制。該機入口段的下熱壓板8向下彎曲成固定曲率，上熱壓板的曲率通過5組加壓油缸控制，可形成多種輪廓曲線；且為了便于熱壓板的彎曲，入口段上、下熱壓板的厚度均被減薄(可對比圖2中上下熱壓板與主壓區(qū)熱壓板12的厚度)。上進料頭3的開合由調(diào)整油缸6控制，其前部設置了4個進料頭壓輥4。生產(chǎn)薄板時，4個進料頭壓輥下壓上鋼帶2，相當于延長了壓機的排氣長度，從而保證了鋼帶的運行速度和壓機的產(chǎn)量，提高了對板材厚度規(guī)格適應性。其宣傳資料標明第8代ContiRoll連續(xù)壓機可適應1.5 mm超薄板至40 mm厚板的生產(chǎn)[27]。

此外，第8代ContiRoll連續(xù)壓機的每組機架橫向設置了6個加壓油缸，較前幾代增加了1個，并且采用了新型的壓力分配墊板改善板坯壓制時的受力不均，其結(jié)構如圖4所示[27-28]。壓力分配墊板由框架墊板2、可調(diào)墊板3、支撐墊板5組成，框架墊板和可調(diào)墊板用于支撐下熱壓板6。其中，框架墊板位于加壓油缸1的正下方，可調(diào)墊板位于2個框架墊板的中間，二者間隔布置、安裝于下熱壓板與支撐墊板之間，支撐墊板兩端又與機架框板7搭接?？蚣軌|板和可調(diào)墊板中，框架墊板的厚度固定、可調(diào)墊板的厚度可調(diào)整；當加壓油缸向下施力壓制板坯時，通過調(diào)整可調(diào)墊板的厚度，可使壓力沿熱壓板的板面分散開來，避免了壓力在上熱壓板4油缸作用區(qū)域的局部集中。

1.加壓油缸；2.框架墊板；3.可調(diào)墊板；4.上熱壓板；5.支撐墊板；6.下熱壓板；7.機架框板。圖4 壓力分配墊板結(jié)構[27]Fig.4 Structure of pressure distribution slab

通過以上的結(jié)構改進，第8代ContiRoll連續(xù)壓機一方面降低了壓制板坯時熱壓板板面壓力的波動，使得面壓分布更為均勻；另一方面避免了上下熱壓板之間的波浪形浮動，使得上下熱壓板的間距趨于均勻一致，提高了板材的密度與厚度均勻性，在獲得更好的產(chǎn)品質(zhì)量的同時，又顯著節(jié)約了施膠量[27-29]。

此外，根據(jù)查閱的資料[29]，該機在進板端設置了板坯密度檢測裝置，可根據(jù)進料板坯的密度全自動調(diào)整壓機入口段的工作狀態(tài)；在出板端設置了板材厚度檢測裝置，該裝置與壓機定厚段的加壓油缸聯(lián)動，可對板材的厚度精度進行自動調(diào)控，板厚精度可達±0.05 mm。

3.2 迪芬巴赫CPS連續(xù)壓機入口段結(jié)構

迪芬巴赫(Dieffenbacher)公司是世界知名的機械設備制造商，連續(xù)壓機是其在人造板設備領域的主要產(chǎn)品之一。迪芬巴赫公司的CPS連續(xù)壓機具有鮮明的特色，由于該壓機采用了較為特殊的油缸布置方式及機架結(jié)構形式(見圖5)，因而在同等幅寬和產(chǎn)量的情況下，CPS連續(xù)壓機的長度是最短的[30-31]。

1.立梁；2.主油缸；3.上橫梁；4.上熱壓板；5.下熱壓板；6.支撐墊板；7.輔助油缸；8.下橫梁。圖5 迪芬巴赫CPS連續(xù)壓機主體結(jié)構[31]Fig.5 Main structure of Dieffenbacher CPS continuous press

CPS連續(xù)壓機機架的單一框架由立梁1、上橫梁3和下橫梁8相互鉸接而成，兩個主油缸2安裝于框架左右立梁的上端，油缸活塞作用于上橫梁上端兩邊，上橫梁下端連接上熱壓板4，輔助油缸7位于下熱壓板5的底部，下熱壓板通過支撐墊板6安裝于下橫梁的上端。在結(jié)構設計上，CPS壓機的立梁與上下橫梁均由兩塊鋼板組合而成(見圖5右側(cè)視圖)，具有較高的結(jié)構剛度和強度。壓機壓制板坯時，主油缸施加的壓力通過上橫梁傳遞至上熱壓板及板坯，支撐墊板和輔助油缸共同支承下熱壓板，起到對板坯輔助加壓的作用。

另外，CPS連續(xù)壓機中并不是每組框架都安裝了輔助油缸，而是僅在壓機的入口段和定厚段等要求輸出較高壓力的區(qū)域設置了較密集的輔助油缸；保壓段因工藝上要求的壓力低，所以只在少數(shù)幾個框架上設置了輔助油缸。CPS連續(xù)壓機這一特殊的油缸布置方式在一定程度上簡化了壓機的結(jié)構，并縮短了壓機的長度。

由于CPS連續(xù)壓機的結(jié)構更為緊湊，入口段的長度相對較短，這就要求其具有更為靈活的可調(diào)節(jié)性。CPS連續(xù)壓機入口段的結(jié)構簡圖如圖6所示。與ContiRoll壓機不同，CPS連續(xù)壓機入口段采用的是楔形進料裝置，其上熱壓板由兩塊鉸接板6、7構成，二者通過鉸節(jié)首尾連接，形成Ⅰ、Ⅱ兩個壓力區(qū)，能夠?qū)Π迮鬟M行兩級楔形加壓。其中，第Ⅰ壓力區(qū)僅是對板坯予以輕微的壓實；當板坯進入第Ⅱ壓力區(qū)以后，板坯才會以較大壓縮量進行壓縮[32]。

1.板坯；2.鋼帶；3.進料頭；4.輔助油缸；5.調(diào)整油缸；6，7.鉸接板；8.主油缸；9.下熱壓板。圖6 CPS連續(xù)壓機入口段結(jié)構簡圖[32]Fig.6 Structure diagram of CPS continuous press infeed section

該機的楔形進料裝置中，鉸接板6的前端與進料頭3聯(lián)結(jié)，故控制調(diào)整油缸5調(diào)節(jié)進料頭的位置以適應不同厚度的板材加工時，兩塊鉸接板可隨同進料頭開合，形成不同加壓輪廓(圖6所示為壓機壓制厚板時的狀態(tài))。下熱壓板9為單塊熱壓板，在其下方的第Ⅰ、Ⅱ兩個壓力區(qū)內(nèi)設置有輔助油缸4，其作用是控制下熱壓板沿橫向彎曲、輔助板坯排氣[33]。板坯排氣示意圖如圖7所示，當下熱壓板中部向上彎曲時，聚集于板坯內(nèi)部的空氣可沿路徑最短的兩側(cè)排出，但是要控制排氣速度，以防毀壞板坯結(jié)構，這也是在第Ⅰ壓力區(qū)僅對板坯輕微加壓的原因。

在專利文獻[34]中，迪芬巴赫公司還公開了一種在原有壓機進料頭前端增設獨立的進料壓輥，用于薄板生產(chǎn)時延長排氣長度的新型結(jié)構壓機；但從現(xiàn)有的CPS壓機產(chǎn)品資料來看，這一結(jié)構形式似乎未投入實用。

3.3 福馬集團連續(xù)壓機入口段結(jié)構

我國雖然對連續(xù)壓機的研究起步較晚，但經(jīng)過十幾年的不懈努力，目前已經(jīng)取得了一定的研究成果。自2009年中國福馬機械集團有限公司牽頭主持了國家“863”計劃項目“人造板連續(xù)平壓和精準控制技術”課題研究以來，現(xiàn)已研發(fā)創(chuàng)新形成了多項自主知識產(chǎn)權。中國福馬集團研發(fā)的4，6，8，9英尺(1英尺約等于30.48 cm)連續(xù)平壓熱壓機系列產(chǎn)品，在入口段的結(jié)構型式、輥桿與鏈條的聯(lián)接方式、消除熱壓板的熱膨脹以及框架板的特色結(jié)構等方面均形成了相關專有技術，取得了驕人的成績[35-36]。

福馬集團連續(xù)壓機的入口段結(jié)構簡圖如圖8所示(圖中省略了鋼帶輥筒、壓機機架等部件)。該機采用下壓式布局，進料頭1帶有壓輥，入口段升壓區(qū)的加壓油缸設置了4組，分別安裝于4幅機架框板8上；下熱壓板9由單張鋼板加工而成，上熱壓板則由3張長度不同的壓板疊合而成、呈階梯狀，其中下面的一塊為底板10，中間一塊為中板11，上面的一塊為面板12。這種上熱壓板結(jié)構是福馬集團在連續(xù)壓機中的一項專利設計。在有關專利[37]中，其闡明的設計目的是：若入口段使用一整塊同一厚度柔性上熱壓板，在板坯加壓時施加于上熱壓板的力大部分都用于改變熱壓板的輪廓形狀，只有少部分的壓力作用于板坯，這對油缸壓力是一種浪費。同時，當生產(chǎn)板材厚度較大時，上熱壓板前端的翹曲量往往會達到200 mm以上(上熱壓板的拉弧高度)，從而在熱壓板下表面產(chǎn)生很大的拉應力。由于入口段的高壓工作狀態(tài)，上熱壓板同時承受輥桿傳遞的上表面壓應力和下表面的彎曲拉應力，導致入口段上熱壓板很容易發(fā)生疲勞破壞，降低熱壓板的使用壽命。而這種階梯狀熱壓板不僅使得油缸的壓力主要作用于板坯，還緩解了單塊熱壓板的變形量，延長了熱壓板的使用壽命。

福馬集團連續(xù)壓機中，另一項專利結(jié)構是對熱壓板開口大小的調(diào)節(jié)采用了以絲杠副5為主、微動油缸7為輔的調(diào)整方式。如圖8所示，利用電機4驅(qū)動絲杠副可以帶動上進料頭升降，從而調(diào)節(jié)熱壓板的開口大小，調(diào)節(jié)量可通過位移檢測裝置6測量。當因板坯鋪裝密度不均等原因?qū)е聼釅喊彘_口出現(xiàn)細微誤差時，則利用微動油缸的伸縮予以補償。這一設計的原理是：如果僅使用伺服油缸調(diào)節(jié)熱壓板的開口大小，根據(jù)液壓控制系統(tǒng)的工作原理，會使開口大小始終存在一定的動態(tài)抖動，造成不必要的誤差；而采用上述方式調(diào)節(jié)熱壓板的開口時，既能保證調(diào)節(jié)精度，又能避免抖動[38]。

3.4 亞聯(lián)機械DBP連續(xù)壓機入口段結(jié)構

亞聯(lián)機械制造有限公司是國內(nèi)專業(yè)化生產(chǎn)人造板設備的大型民營企業(yè)，也是國內(nèi)唯一實現(xiàn)自行設計、制造連續(xù)壓機的民營企業(yè)。連續(xù)壓機作為人造板機械中技術難度最高的設備，亞聯(lián)機械在這一領域?qū)崿F(xiàn)了突破，表明該企業(yè)具備了強勁的技術能力、生產(chǎn)組織能力及創(chuàng)新能力[39]。

亞聯(lián)機械生產(chǎn)的DBP系列連續(xù)壓機的入口段結(jié)構如圖9所示。該機同樣采用了下壓式布局，由于這種布局形式的連續(xù)壓機在結(jié)構上均較為類似，在此不再對其結(jié)構進行說明，讀者可根據(jù)之前介紹的壓機結(jié)構自行分析[40]。

亞聯(lián)機械在連續(xù)壓機入口段的專利性結(jié)構采用了一種厚度階梯性變化或者漸變的熱壓板，并延長了熱壓板的長度[40],如圖10所示。這種厚度階梯性或漸變的熱壓板可分為3個工作區(qū)域，每個工作區(qū)都由不同的油缸進行控制。其中：A區(qū)是排氣區(qū)，范圍是從壓機的進料頭下方到第一組加壓油缸之前，由調(diào)整油缸調(diào)節(jié)進料頭的位移控制其變形量和輪廓；B區(qū)是過渡區(qū)，位于入口段升壓區(qū)的加壓油缸之下，由加壓油缸控制其變形量及輪廓；C區(qū)是主壓區(qū)，位于入口段降壓區(qū)的加壓油缸之下，該區(qū)通常是不需要變形的，僅用于向板坯傳遞油缸的壓力與加熱介質(zhì)的熱量(入口段的升壓區(qū)與降壓區(qū)參見圖1)。

圖10 厚度階梯性或漸變的上熱壓結(jié)構[40]Fig.10 Step or gradual changing thickness upper hot pressing structure

對于連續(xù)壓機而言，其最高壓力的作用范圍一般介于圖10所示熱壓板的B、C兩區(qū)，這兩個區(qū)域的熱壓板易在彎曲應力及壓應力作用下?lián)p壞。但是，板坯進入連續(xù)壓機的入口段后，A、B兩區(qū)的熱壓板需要做較大幅度的彎曲變形，形成合適的入口輪廓。因此，目前在設計入口段熱壓板時，通常是將A、B兩區(qū)設計為一塊，并減薄其厚度；C區(qū)單獨設計為一塊熱壓板，且其長度還會延長到壓機的保壓段。這種設計方法存在的缺點是：若B、C兩區(qū)的熱壓板發(fā)生損壞，需要將A、B區(qū)與C區(qū)兩塊熱壓板同時更換，耗時較長且工作繁瑣。而亞聯(lián)機械設計的這種厚度階梯變化或漸變的熱壓板，其長度覆蓋A、B、C三區(qū)，因而當B、C兩區(qū)發(fā)生損壞需要更換時，僅需替換一塊熱壓板，工作更為簡便，且其在功能上又可以滿足熱壓板的彎曲變形和對板坯加壓、加熱的需求。

3.5 對比分析

綜合上述連續(xù)壓機入口段結(jié)構可見，4種壓機均采用了下壓式結(jié)構，但每種壓機又都具有獨有的設計。

在入口段上熱壓板的結(jié)構方面，福馬集團和亞聯(lián)公司生產(chǎn)的連續(xù)壓機與辛貝爾康普公司的ContiRoll連續(xù)壓機具有一定的相似性，都是利用整塊上熱壓板的翹曲變形來形成入口段的開口輪廓；但福馬集團和亞聯(lián)公司分別采用了階梯狀的和厚度漸變的熱壓板作為入口段的上熱壓板，以此降低熱壓板因變形產(chǎn)生的應力，延長上熱壓板的使用壽命。而迪芬巴赫公司生產(chǎn)的CPS連續(xù)壓機則采用了獨特的兩段式楔形進料熱壓板，由于在壓制板坯時是依靠兩塊熱壓板的偏轉(zhuǎn)構成楔形的開口輪廓，熱壓板不發(fā)生彎曲變形，因而降低了熱壓板受到的應力，其入口段輪廓形狀的調(diào)節(jié)也較彎曲上熱壓板式的更靈活一些。

在加壓油缸的設置與布置方面，CPS壓機采用了主油缸與輔助油缸相結(jié)合的方式，輔助油缸在壓機下橫梁上沒有進行均勻布置，而是依據(jù)板坯壓制的不同階段對壓力的不同需求分段設置的。因此減少了油缸的數(shù)量，縮短了壓機的長度。而第8代ContiRoll壓機則是在每組機架上增加了一個油缸，使得板坯壓制時所受的面壓更趨均衡一致，以此提高板材的厚度和密度均勻性。

在壓機的機架結(jié)構形式方面，ContiRoll連續(xù)壓機、福馬集團和亞聯(lián)機械的DBP型連續(xù)壓機均是以單獨的框片或兩張框片組成的框片組，采用等間距或不等間距布置的方式構成壓機的整體機架。而迪芬巴赫的CPS連續(xù)壓機的機架單元則采用了一種鉸接式的活動機架，該機架的立梁是可以側(cè)向翻開的，這為壓機零部件的更換和維修帶來了一定的方便。

此外，在熱壓板開口大小的調(diào)節(jié)方式方面，ContiRoll、CPS和DBP型連續(xù)壓機都是采用油缸直接控制入口段進料頭的升降來調(diào)整熱壓板的開口大小，而福馬集團則采用了絲杠調(diào)節(jié)為主，油缸調(diào)節(jié)為輔的新型結(jié)構。

從上述4種連續(xù)壓機的結(jié)構差異看，其結(jié)構設計的首要目標是為了滿足某些人造板生產(chǎn)的工藝需求或功能要求，但同時又體現(xiàn)出了制造企業(yè)對壓機功能和作用不同的認識和理解，進而對其結(jié)構進行了獨特的優(yōu)化和改進。這些工藝需求和功能要求正是對壓機結(jié)構不斷改進的根源，要想找到人造板連續(xù)壓機的正確的發(fā)展方向，完成改進與創(chuàng)新，就要做到以生產(chǎn)工藝為基準，明確功能要求，使連續(xù)壓機的設計與改進從工藝中來，為實際生產(chǎn)服務。

4 結(jié) 語

目前，連續(xù)壓機在功能上已經(jīng)能夠較好地適應人造板生產(chǎn)的各種工藝要求，但也存在進一步改進的空間與方向。如由于生產(chǎn)工藝差別較大，當前還很難做到使用一臺連續(xù)壓機既能生產(chǎn)中厚板，又能快速、高質(zhì)量地生產(chǎn)薄板；因而提升連續(xù)壓機對各種厚度規(guī)格板材生產(chǎn)的適應性方面依然要深入研究。此外，幅面更寬、速度更快、產(chǎn)量更高的連續(xù)壓機今后一定會被越來越廣泛地投入生產(chǎn)應用，這就要求國內(nèi)的連續(xù)壓機生產(chǎn)企業(yè)必須在當前的基礎上盡快提升技術水平，做好技術儲備，以應對未來的市場競爭。由于連續(xù)平壓技術與刨花板和纖維板的生產(chǎn)工藝契合，因此連續(xù)壓機生產(chǎn)線常用于提高刨花板與纖維板生產(chǎn)線的產(chǎn)量。然而人造板產(chǎn)品年產(chǎn)量占據(jù)榜首的始終是膠合板，每年膠合板產(chǎn)量約占我國人造板總產(chǎn)量的58%。如何將連續(xù)平壓技術進行改進，使其能夠更好地滿足膠合板，單板層積材的生產(chǎn)工藝要求，也是連續(xù)平壓技術的發(fā)展方向之一。迪芬巴赫公司推出的膠合板/單板層積材連續(xù)壓機生產(chǎn)線，在連續(xù)壓機熱壓步驟前，增添了一個微波預加熱段。在一定程度上解決了連續(xù)平壓技術在生產(chǎn)膠合板時，由于單板層積材傳熱速度不均勻而導致的板坯內(nèi)外表面溫差過大，進而影響膠合板質(zhì)量的問題[41]?？偠灾S著連續(xù)平壓技術的發(fā)展，連續(xù)壓機生產(chǎn)線的成本也會隨之降低，因此連續(xù)壓機生產(chǎn)線必然會逐步取代多層壓機，單層壓機成為人造板生產(chǎn)的主流設備，連續(xù)壓機會朝著單機產(chǎn)品種類多，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，能耗減少的方向逐漸發(fā)展。

筆者結(jié)合連續(xù)壓機入口段的功能要求與結(jié)構特征，以及查詢的文獻資料和專利，對現(xiàn)有幾種連續(xù)壓機的入口段結(jié)構進行了對比及簡略的分析。由于連續(xù)式熱壓機是一個龐大而復雜的系統(tǒng)，以上分析內(nèi)容還遠遠做不到深入，只是希望行業(yè)內(nèi)的從業(yè)人員能夠從中汲取一些設計經(jīng)驗、激發(fā)設計靈感，從而為促進我國連續(xù)壓機整體技術水平的進步與提升提供助力。

致謝：感謝亞聯(lián)機械南明壽總工程師與郭西強總經(jīng)理對本文的悉心指導。