工业皮带产品生产技术发展趋势分析

第一节 产品生产技术发展现状

传动带有传递和变速两种功能，分为摩擦传动和啮合传动两大类别。到目前为止，全球各传动带生产厂在结构形状上已形成V带、平带、齿带和圆带四大体系，包括尺寸规格在内已逾千种。特别是齿带，最近十几年来，随着精密机械和电子信息技术的进步，作为橡胶工业的高新技术产品，在世界各地发展十分迅猛，产量急剧扩大。传动带的品种分类。

1、平板带

平板带是传动带最老的一个品种，约有100余年的历史，但直至20世纪中叶，仍占据传动带中一半左右的市场份额。它以结构简单、传动方便、不受距离限制、容易调节更换等特点，在各种工农业机械中得到普遍采用。平板带宽度一般由16-600mm，长度最大可达100～200m，层数最多为6一带中最常见的为帆布带，分为包层式、叠层式和叠包式三种。叠层带为包层带（又称圆边带）的改进产品，具有带体柔软，富有弹性，耐屈性好等优点，适于在小带轮和20m／s以上的快速传动装置上使用。而叠包带介于两者之间，用于边部易受磨损的传动。由于平板带的传动效率低（一般为85％左右），且占据面积较大，因此，从20世纪60年代以后世界各国产量逐年下降。目前在发达国家，除部分农业机械和轻纺机械尚少量使用之外，已处于被淘汰的状态。另一方面，在这一时期，以化纤帆布和帘布为芯体而制成的无接头和热接头环形带，则在全球获得了长足发展。它以强度大、噪声低、传动平稳、运输圆滑、耐屈挠、寿命长和无需接头等为特点，使用领域不断扩大，并在微型传动带中形成主流。

近年来，随着高新技术产业的崛起，这种微型带尤其在电脑周边设备、办公自动化设备以及省力化设备等方面普遍使用。例如，自动检票机、自动售票机、货币兑换机、发券机、取款机、银行结算机、自动检验机、复印机、医疗器械、自动包装机、鱼群探测器等等，美日欧等国家每年都以双位数增长。

这种高性能的无接头平板带，现已发展到有聚氨酯带、聚氨酯芯体带和橡胶帆布芯体带三种类型。在橡胶微型带中，除化纤帆布外，还有使用尼龙膜片、芳纶帘线、玻璃纤维帘线为芯体以及表面橡胶覆以铬皮的特种产品。它们同传统的帆布平板带有着本质的不同，规格要求非常精密，附加价值很高，世界各大胶带生产厂家竞相发展，已成为橡胶工业中的高新技术产品。目前，德国的金珂林、瑞士的哈巴基、雷达，以及日本的新田等公司，都是这一领域的知名大企业，并把以聚氨酯为主的高档和特种微型带作为其全力开发的主导产品。

2、三角带

三角带又称V型带，是传动带中产量最大、品种最多、用途最广的一种产品。自从1917年首次由美国制成汽车风扇带，20年代初开始推广用于工农机械之后，半个多世纪以来久盛不衰，发展十分迅速，现已成为传动带的主流。在世界各国传动带中，从橡胶用量来看，三角带现已占到65％上，齿型带为25％，平板带则已退减到10％以下。目前，三角带已成为世界各种机械装置动力传动和变速的主要器材，在当今农机、机床、汽车、船舶、办公设备等广泛领域，发挥着日益重要的作用。

按照断面尺寸，三角带可分为产业机械用的Y、O、A、B、C、D、E七种工业型号和汽车、拖拉机等用的各类风扇带，共计两大类别。Y、O型为最小的V型带，主要用于打字机、切书机等办公设备、家电制品（洗衣机、榨汁器、吸尘器）。一般产业机械，随着马力的增大，顺序使用A、B、C、D、E等V型带，其中D、E型为重型带，用于船舶、电力等大型机械。至于风扇带，除了汽车、拖拉机之外，还大量用在水泵、空调等方面。在发达国家，三角带与风扇带的生产比率已达到2：1-3：2的程度，风扇带呈现明显上升的势头。

三角带一般都是指包布式V型带，从20世纪60年代开始，为提高传动带的耐久性，又出现了切边式V型带。这种切边V型带，由于胶带结构侧面没有包布，带体十分柔软，耐屈挠疲劳性能非常好，因而得到迅速发展。进入80年代，为解决三角带多根成组传动时因产生不一样长而带来的传动效率和使用寿命下降等问题，又兴起了多根三角带用平板带固定在一起的三角带。习惯称之为联组三角带的V型平板带，具有极大的优越性，因而又开始出现V型平板带取代包布式和切边式三角带的现象。这种三角带与平板带结合的胶带，虽然对带轮沟槽有特殊的要求，然而由于带体很薄，与带轮的接触面积大，弯曲性好，带轮缩小，可使传动装置进一步小型化、节能化，在世界发达国家的生产量急剧增长。

近些年来，为适应各种传动装置的特殊需要，除普通标准型的三角带之外，还出现了数量众多、形状各异的特种三角带，它们主要有：

（1）窄型和宽型三角带

普通三角带的宽高比为1：1．5～1．6，而窄型和宽型的三角带分别为1：1．2和1：2。窄型V带的结构尺寸比普通V带可以减少约50％，能节省大量原材料，同时强力均匀，有效接触面积大，弯曲应力小，可大大延长使用寿命。窄型v带的传动效率可达90％一97％，极限速度达40-50m／s，传动能力提高0．5～1．5倍，最适于短距离、小带轮于变速传动，故又称之为变速带。其特点是在带的上下表面，大多制成单面或双面的弧形或齿形状态，使之易于调速，主要用在低速的圆锥式和圆盘式无级变速器方面。

（2）小角和大角三角带

它同普通三角带的主要区别是，夹角40`改为30`和60`左右。小角V带能使接触面减小，降低所需张力，可延长使用寿命，适于设备的小张力传动。大角V带为上半部呈矩形，下半部呈倒梯形的六角带，能使摩擦损失减小，承载能力增大，带体柔软，适于轻小型设备的高速传动。

（3）活络和冲孑L三角带

活络带由多个小段以金属螺钉连结而成。冲孔带在带体纵向冲有许多等距的透孔用以连接接头。这种V带都是可以接头的三角带，可根据需要长度随意自由接头定长。它弥补了普通三角带无接头，只能按规定长度使用的限制。另外一个好处是，在使用中，当三角带体出现局部损坏后，可更换损坏部位继续使用，同时，它还有可简单自由调节长度大小的优点。但因强度较低，只能用于低速传动，又由于存在精确度低、传动效率差等问题，近些年来使用日趋减少。

此外，对指定用于汽车、拖拉机等各种内燃机驱动风扇而用的三角带，人们专门称之为风扇带。它的特点是以单根使用为主，带轮很小，传距很短，速度与功率常变，是属于接触温度较高、在苛刻环境条件下使用的一种V带。风扇带也常用在发电机、压缩机、动力等方面。风扇带由于其性能要求与普通三角带完全不同，在工业上单独分类统计。近些年来，世界风扇带的发展十分迅速，数量已占到三角带总量的三分之一。

风扇带分为普通和窄型两种，细分为包布式平底V带、圆齿V带、切边式平底V带和波浪V带等多种类型。风扇带的结构一般比普通三角带要复杂，见附图，除强力层、伸张层、压缩层和包布层之外，又增加了缓冲层和支撑层。

现在使用最多的是切边式波浪V带，生热低、散热快、摩擦大、噪声小、强度好、效率高，行驶里程可达18～20万公里，比一般风扇带高出约一倍。近年来，随着汽车发动机效率的提高和旋转式发动机的出现，以及液压转向装置和冷风装置的增多，对风扇带的要求日益严酷，不仅带轮小型化，而且采用双向两面驱动的方式越来越多，因此，橡胶和芯体材料也随之产生了重大舀I~,`IIit普通三角带、V型平板带与风扇带比较1-上胶布层：2-下胶布层；3-橡胶伸张层：4-橡胶压缩层：5-线绳强力层；6-橡胶缓冲层：7-~tgrg

3、圆形带

圆形带为断面呈圆形的传动带，它可以自由弯曲驱动。这种带多为聚氨酯制造的，通常没有芯体，结构最为简单，使用方便。圆形带为胶带传动开辟了新的途径，世界各国在小型机床、缝纫机、精密机械等方面需用量急剧增长，今后潜力很大。

4、齿型带

齿型带亦称同步带，分为单面齿带和双面齿带两种类型。前者主要用于单轴传动，后者为多轴或反向传动，系从1980年以来世界新出现的又一种高效传动带。齿型带根据齿的形状又分为梯形和圆弧形两种，以圆弧形齿的同步带所承受的扭矩为最大。从所用材料上，齿型带可区分为橡胶型和聚氨酯型两大类，而前者又有普通橡胶（通常为氯丁橡胶）和特种橡胶（多为饱和丁腈橡胶）之分。它们的结构是由钢帘线或玻璃纤维组成的强力层和以橡胶及尼龙布形成的外包橡胶层或聚氨酯胶层构成。

齿型带包括多楔带，近20年来在工业发达国家发展极为迅猛，正在不断地侵蚀传统的金属齿轮、链条以及橡胶方面的平板带和三角带市场。目前，除已大量用于汽车及传统产业之外，并进一步扩大到OA机器（办公设备）、机器人等各种精密机械的传动。由于胶带内侧带有弹性体的齿牙，能实现无滑动的同步传动，而且具有比链条轻、噪音小的特点，现今欧洲80％以上的轿车、美国40％的轿车都已装用了这种齿型带。我国2000年生产汽车200万辆，齿型带需要700万条以上。最近出现的圆齿带较之方齿带，更进一步增大了传动力和肃静性，作为新一代的环保带，其使用范围更趋广泛。现在，已开始成为对同步传动、噪音要求极为严格的家用和工业用缝纫机、打字机、复印机的使用对象。

第二节 产品生产工艺特点或流程

一、包布V带

包布V带按其骨架材料结构可分为包布式帘布V带和包布式线绳V带。由于V带的线绳结构比帘布结构合理，受力均匀，弯曲应力小等优点，可大幅提高带的使用寿命和使用性能。先进工业国家早在20世纪6o年代已完成了V带结构线绳化的更新换代，我国到90年代中后期才开始大规模包布V带线绳结构化改造。线绳包布V带如按其截面形状和使用要求还可分为普通V带、窄V带、汽车V带和农业机械用变速V带等，其制造工艺主要为：各部件准备（线绳挂胶、出片、压缩胶条挤出、裁布），成形（排线、上压缩胶、包布），硫化，检验（外观、尺寸、性能）等。

1、成形

线绳包布V带成形工艺是将带体的各部件结合成带坯，这些工序过程包括抗拉体线绳排线，黏合胶片，伸张胶片及压缩胶片（条）贴合，包布等。这些工序根据工艺不同可以一次完成如汽车V带手工单根成形（目前已逐渐淘汰），也可以逐步完成即先将线绳、黏合胶片、伸张胶片及压缩胶片（条）做成梯形带芯，然后经包布成带坯。

（1）带芯制造

a．单鼓成组成形法

带芯单鼓成组成形法是在单鼓成形机进行的。该单鼓成形机的结构类似切边带成形机，主要由主传动装置、膨胀鼓、切割装置、护套磨削装置、尾架、放料、排线装置、线绳张力系统和电气控制系统等组成。青岛宜利达通过消化吸收已在“九五”期间完成该机的科研项目，并通过了原化工部鉴定。该成形方法为反成形法，即根据规格先膨胀鼓上做好护套，依此缠上伸张胶片、黏合胶片、线绳、压缩胶片等，然后通过“V”形刀削去部分胶料，再用圆盘刀切成带芯。该方法最大的优点是线绳张力均匀，自动化程度高。由于切割护套制造费时费工和受膨胀鼓尺寸的限制，适于单一规格型号、长度≤25~mmV带大批量生产。

b．双鼓成形法

20世纪90年代初，原嘉兴橡胶厂和江苏常熟大象橡胶工业有限公司分别与台湾利百代公司和台湾大象橡胶工业有限公司合资生产线绳包布V带，引进了台湾制造线绳包布V带成套技术与装备，其带芯的制造方法即为双鼓成形法。该方法是先将挂好胶的线绳在双辊上排好线，贴上黏合胶和伸张胶，再根据规格切割成线坯，然后在另一台机贴上经挤出机挤出的梯形压缩胶条。由于该方法设备简单，生产灵活，效率高，迅速在大陆推广应用。目前我国多用该方法生产线绳包布V带。

c．双鼓成组成形法

双鼓成组成形法最早由原江汉机械研究所王洁民发明的一套带芯制造方法（CN1039993），在双鼓成形法未大规模推广应用之前，国内应用最多一种制造带芯方法。制造过程为：在双辊上排好线，贴上黏合胶和伸张胶，然后用压形机压出的成排压缩胶直接贴和线绳上，用刀片切下单条带芯。

（2）包布包布是将带芯表面包上一层或数层胶布成带坯的工序，其主要设备是包布机。国内原来使用的单工位包布机，存在包布不实、布边不齐、生产效率低和劳动强度高等缺点。

目前国内应用较多的包布设备系从台湾引进的四岗位包布机，该机事实上是带芯成形（贴压缩胶）和带坯包布各双岗位操作系统。包布装置由带坯压合，自动包布，分离，尾包，压合释放一系列组成，即有两个车头箱和滑杆相连接组成，可供4个人同时操作（两人上底胶、两人外包布），包布时通过数字设定自动定长包布，收尾一系列动作完成。设备具有操作简单，使用方便，自动化程高，手动自动两用，劳动生产效率高等特点。

2、硫化

硫化是包布V带生产最后一道工序，通过硫化将带坯压制成品V带。包布V带硫化工艺主要有鄂式平板硫化机、硫化罐和鼓式硫化机三种硫化方法。

（1）鄂式平板硫化机硫化鄂式平板硫化机硫化是包布V带最通用的硫化方法，20世纪80年代前，我国生产的包布V带几乎全部采用这种硫化工艺，这种方法最大的优点是生产灵活，不同规格型号和不同长度的可随意更换和调节，模具投资省，操作简单，硫化压力大等。缺点是存在重复硫化，尺寸不稳定，外观质量差，生产效率低等。较短的V带逐渐被硫化罐硫化所取代。

（2）硫化罐硫化包布V带硫化罐硫化在国外是一种非常普遍的硫化方式，较短的V带（≤4500mm）几乎采用这种方法。硫化罐硫化的包布V带具有质量好，外观漂亮，尺寸稳定，无需配组等优点。缺点是模具投资大，不适应长带硫化等。

我国包布V带硫化罐硫化起步较晚，20世纪90年代，随着我国线绳包布V带生产技术的推广，硫化罐硫化工艺才真正开始大规模应用。目前使用最多的是径向启闭式硫化罐。

（3）鼓式硫化机硫化V带鼓式硫化机是包布V带理想的硫化工具，在欧洲得到普遍应用，欧洲一些著名的生产厂家普遍采用这种工艺硫化。20世纪80年代后期，佳木斯机带厂引进SCHOLZV带鼓式硫化机，用于生产农机变速V带，其成品质量明显优于用鄂式平板硫化机硫化V带。

二、切边V带、多楔带和同步带

切边V带、多楔带和同步带是近几年来发展最快的品种。切边V带与包布V带相比具有传动效率高，传动功率大，寿命长，节能效果明显的优点多楔带不仅具有切边V带的优点，还具有平带的柔性好，速比大，高速的特点；同步带传动更是集带传动、链传动和齿轮传动的优点于一身。因此这些带的使用范围越来越广，这也是今后的发展方向之一。

切边V带、多楔带和同步带生产工艺和生产设备基本相同，只是某些具体工序所使用的设备和后道工序有所区别。生产工艺包括各部件准备（出片、短纤维胶片拼接、尼龙弹性布缝接、裁布），成形，硫化，打磨，切割，检验（外观、尺寸、性能）等。

1、成形

切边V带、多楔带和同步带的成形一般在单鼓成形机上进行。同步带用抗拉体为了消除线绳的捻矩效应，需用不同加捻方向的线绳（即“S”、“Z”捻）两根同时排线，因此需两套张力系统。我国多家单位早期从德国SCHOLZ公司引进的成形机，当时出于投资考虑，多进口多功能成形机（万能机）。该机不仅可用于包布V带、切边V带、多楔带和同步带的成形，而且可用于切割护套和同步带背打磨，切边V带和同步带的切割。该机由主传动装置、成形鼓、切割鼓、切割装置、磨削装置、尾架、四工位胶片导开装置、排线装置、双工位线绳导开装置和电气控制系统等组成。

将多功能V带成形机的一些功能进行组合或分解又生产了一些专用设备，将切割和磨背功能合在一起的磨切机；单一功能的成形机、切割机磨背机等等。这些设备只是在多功能V带成形机的基础上将不必要的功能部件去掉，保留所需功能部件，其结构基本相似。切边V带、多楔带和同步带的成形机在我国除了青岛宜利达公司承担国家“九五”科技攻关项目并已全面完成外，还有多家单位生产，原理大同小异，产品有简有繁，满足不同层次用户的需求。

2、硫化

切边V带、同步齿形带、多楔带硫化与包布V带硫化罐硫化相同，均可采用立式胶套硫化罐。按加压方式的不同，胶套硫化罐可分为蒸汽加热加压和蒸汽加热而水加压两种型式。目前，自国外引进的硫化罐及国产DLT硫化罐均为蒸汽加热加压式，该机采用PLD调节，温度控制精度高，生产效率和制品质量也都较高，但需配用中、高压蒸汽锅炉。

3、切边V带切割

（1）单鼓切割。单鼓切割所用的单鼓切割机如上述多功能V带成形机，切割前需先在膨胀鼓上做好切割护套并研磨圆整，通过两片圆盘刀切割成单条切边V带，带子截面均匀，生产能力大，但膨胀鼓投资大，护套制作费工费时。

（2）双鼓切割。双鼓切割用双鼓切割机把硫化好的带筒按宽度和角度的标准切割成单条带子。最早是德国贝斯托夫发明的。我国上海、开封等厂先后从德国引进该机，青岛宜利达、青岛摩森和绍兴骏马等开发这类设备。双鼓切割机由主传动装置、切割鼓、张紧鼓、切割装置、控制系统等组成。调节张紧鼓与切割鼓之间的距离便可切割内周长680～3000mm的带子。双鼓切割机省掉了膨胀鼓和切割护套，可减少设备投资，但其切割精度较差，切割后的带子需进行测长打磨。

4、多楔带磨削

多楔带磨削机用于对硫化好的多楔带带筒进行磨削，以形成多楔带的楔面。该机按加工方法的不同可分为多楔带单根磨削机和多楔带整筒磨削机。

（1）多楔带单根磨削。多楔带单根磨削机由磨削装置、主动轮、张紧轮、电控系统组成。将按宽度要求切割下的带坯，套在主动轮上，用张紧轮将带坯张紧，并通过专用成形磨削砂轮的高速旋转进行磨削。该机适用于带周长为600—2500mm、宽度不大于30mm的PJ、PK和PL的多楔带的磨楔，磨削线速为30m/s。

（2）多楔带整筒磨削。多楔带整筒磨削机的工作过程为：将与模具在一起的硫化好的带坯筒连同磨具一起装在磨削机的主轴上，随主轴一起旋转；每磨削完一段后，在横向上移动一段距离再继续磨削另一段，直至整个带筒磨削完成。多楔带整筒磨削机的生产效率比单根磨削机大，产品尺寸精度高，但对设备、模具的加工精度及控制精度的要求也高，从而设备投资也高。该机也适用于同步带带背研磨。

第三节 国内外生产技术发展趋势分析

多年来，传动带的生产工艺在世界各地一直没有大的变化，不外炼胶、成型、硫化三大老的工艺。所不同的是，切割式三角带取消了V型带成型时的包布，并改为在硫化后切割，同时增加研磨工序。而对于齿型带则是在带齿形沟槽的模型上，先置入外包帆布，然后呈螺旋状缠上芯线，而后上覆橡胶片，连同模型一起送入硫化罐硫化。此时，利用橡胶在加热中的塑性流动，从芯线的缝隙将帆布充入模齿内而形成带齿，硫化后再从模型中取出成适当的宽度。

这种生产工艺，把传动带的制造过程人为地分割成好几块，无法联结起来；加之传动带的品种规格太多，生产批量很小，产品变动频繁，给工艺设备的连续化、自动化带来了诸多困难，生产效率十分低下。当前国外的发展趋势，一是努力研究实现工艺的连续化生产，提高设备自控水平，促使生产效率大幅度提高：二是继续扩大使用聚氨酯等液体弹性体，从根本上简化工艺，缩短流程，改变传统的橡胶工艺加工方式。现在，聚氨酯液相加工工艺在小型和微型带中，已占据主导地位，前景十分乐观。

还有，短纤维橡胶的混合也是当今世界传动带业界一大课题。如何使短纤维在橡胶中均匀分散，并解决由此而产生的胶料高粘度化，造成生产效率下降的现象，需要在混炼方法和控制方式有新的突破。另外，短纤维橡胶的纤维排列取向也是不可忽视的又一个问题，通常采用压延机和压出机定向供胶出片、按流动方向取片的方法，也并非最佳良策。无纺布、复合片材是今后开发的方向。

纵观半个多世纪以来世界传动带的发展趋势，随着全球高新技术产业化的迅猛发展，今后传动带的主流是向着小型化、精密化和高速化的方向发展。老式的平板带将被日渐淘汰，新型的环形平板带重新崛起；切割三角带将取代大部分包布V型带、同时代之而起的V型平板带、多楔带、齿型带可能成为新的主流产品。

当今世界工业皮带发展总趋势是：向多品种、高性能、轻量化、多功能、节能、安全、环保、长寿命方向发展。

传统用途工业皮带：普通用途织物芯工业皮带向高强度、少层化方向发展，钢丝绳芯工业皮带注重提升抗冲击、防撕裂、耐磨耗等性能。工业皮带的最大强度已发展到钢丝绳芯带8000N／mm；织物芯工业皮带使用寿命一般都达到3～5年，钢丝绳芯工业皮带可达15年。

功能性工业皮带：如各种用途阻燃工业皮带，尤其是煤矿井下用PVC和PVG整体带芯阻燃工业皮带已占工业皮带总量的相当大比例。特殊用途工业皮带如耐热、耐寒、耐油、耐酸碱以及大倾角工业皮带性能和产量不断提升，尤其是耐热工业皮带随着合成胶和骨架材料发展，使用温度可达150℃～180℃，覆盖层经过特殊配合耐热性能可达到180℃～250℃。

轻型工业皮带：其种类规格达数百种之多，在食品、电子、机械及物流等领域得到广泛应用。节能、环保型工业皮带如能防止物料散落、粉尘飞扬的封闭式工业皮带发展迅速，目前已有吊挂、圆管、折叠、双带四大类型，最大运输能力可达3000吨／小时。