工程轮胎的成型硫化工艺与装备

工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 轮胎的成型硫化工艺与装备 ?41?99全国橡胶技术与装备赛象杯论文报告会论文集 工程轮胎的成型硫化 工艺与装备 凯盛 (桂林橡胶工业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院 541004) 摘要概述了工程轮胎的成型与硫化工艺路线爰所用到的设备，对照了采用不同的生产设 备及工艺条件下多种生产方式的优缺点，从中找出符合我国国情的工程轮胎生产方法及发展方 向。 关奠词工程胎成型，硫化 工程轮胎是轮胎产业的一个重要分支，与子午胎和普通载重胎相比其体积及自重都大 了很多，因此生产工艺有其独到之处，所用设备及对设备的要求也与子午胎和普通载重胎 设备不尽相同。 随着我国经济发展速度的加快，近年来国内工程轮胎的需求呈上升之势，也加速了这 一产业分支的发展。随之而来的是工艺路线的优化和尽量选用近年来推出的新设备，包括 国产和引进。本文就工程轮胎成型、定型、硫化等工艺及结合所用设备逐项介绍其工艺流 程及设备功能特点，从中找出发展方向，促进这一产业分支的发展。 1工程轮胎的成型 1(1 层贴法 成型，即按轮胎工艺结构图的要求将各种轮胎“零部件”组装在一起，与普通载重胎 和 中子午胎一样也在成型机上进行。然而，有一点明显不同的是随着工程胎规格的加大。其 23(5—25为例。重的帘布筒有近 一些零件的重量越来越重，尺寸也越来越大。以 20kg，而最轻的也有近lOkg，长的帘布筒有近1800mm。因此，将这些部件“装上”成型 机已非单人操作能够完成，而是需要多人的配合操作才能完成。胎面胶总重约140kg，分 成若干条逐次贴于帘布筒上并压实。其中每条胎面胶的重量都在20l【g以上，需要至少三 人操作在点动成型鼓转动的状态下缓慢贴上胎面，有时甚至要重复这一过程才能达到工艺 要求。通常在普通成型机旁所能见到的帘布筒旋转挂架已不复存在，工程胎帘布筒需要内 装垫布由专用运输车运输存放，并即时使用。我们知道，自动化程度稍高的普通成型机都 有指形正包，胶囊反包等程序自动功能，而在工程轮胎成型机中，由于帘布筒过于厚重， 这类装置已不能驱使帘布筒正包，据说国外有的工程胎成型机具有气动反包钢圈功能。 因此，工程胎的成型与普通载重胎和子午胎成型有很多不同，即: 99全国橡胶技术与装备赛象杯论文报告会论文集 (1)由于“零部件”过重难于由成型机完成程序化动作，很难实现自动或半自动程序 生产。 (2)成型基本上可视为手工和手工借助于机械完成这样一个过程。 (3)操作者劳动强度 4#成型机为例，需要配备4个强壮熟练工。 (4)成型质量靠操作者的大，以一台国产 (5)由于滚压不够或其它原因，层与层之间有可能脱空。 技术熟练程度、责任心保证。 当然(采用层贴成型也具有优点，即有的厂家工艺其胎面胶分为两层不同工艺性能的 胶料，底胶与面胶，这样，采用层贴法成型时就能将两种胶料完全区分开来。 ((6)需要大型的胎面挤出联动生产线并有相应的贮存运输设备。 1(2 缠贴法 自八十年代初以来，国内企业相继引进了工程轮胎缠绕成型机，包 括意大利 MARANGONI、美国McNeil和A?咿公司 等。 缠绕法(或称绕贴法)是指对胎面胶的成型工艺而言。即将定宽度厚胶条(60×3, 80X4mm)靠缠贴在帘布筒上逐渐“堆积”成所需要的轮胎断面外轮廓。由于胶条远较 层贴法中的待上胎面胶薄而窄，又由于热贴，因此单位面积所受压力远大于层贴法中滚压 力，胎面胶的贴合不会产生气泡，或只有微量的气孔，胎面胶的成型质量好。 目前，在国内的引进机型中常见的有以下几种型式: 1(2(1 仿形模板式成型缠贴机 缠贴，实质上是成型鼓的旋转与缠贴机的平移两种运动复 合的结果，当然这中间还有 一些辅助的动作如通过气缸将胶条滚压在帘布筒上等等。最早进入我国的缠贴机是基于机 械仿形原理的，如美国AMF公司的早期产品等。该类设备用木模板完全模仿轮胎断面 外轮廊。并利用靠轮与微动开头使缠贴机间断延时左右平移，直至缠完整条轮胎。这的 样， 工程轮胎胎面胶的成型就能全自动完成，省略了大量的强劳动力资源。但美中不足的是，由于完全靠模板仿形，胶条在“堆积”过程中有可能形成与水平线夹角的较“剧烈”变 化。 不简从而产生胶条之间的脱空现象。另外，改变缠贴轮胎型号规格就要更换木模板，操作 未达便。这类缠贴装置代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 了七十年代末八十年代初控制技术水准，当时的微电子技术还 “发达”的地步。 到 1(2(2 电子仿形成型缠贴机 八十年代中期以后国内一些企业又相继引进了基于电子仿形的成型缠贴机。以引进意 大利MARANGONI公司的d—R成型缠贴机为例，该机由冷喂料挤出机挤出圆形胶 经浮动辊、运输皮带装置、压型机头将胶条滚压到帘布筒。缠贴机的平移由步进电条。 动。缠贴原理是:由专用计算机给出成型鼓每转动一定角度缠贴头移动的步距数，从机驱 积出所需的轮胎外轮廊。电子缠贴是计算机发展的产物。由于计算机内存的不断增而堆 能够缠贴的轮胎型号规格不断增多。当然，对于一台成型缠贴机来说，受成型鼓径加，所 长度的限制，一般也只用来缠一种或几种同规格不同型号的轮胎。 及瓦块 其实，作为成型缠贴机来说，将胎面胶的作业完全自动化，使得成型很明显地分为其 它“零部件”(包括钢丝圈、帘布筒等)的手工或手动(半自动)借助机械力量成型作业 ?43? 99全国橡胶技术与装备赛象杯论文报告会论文集 和自动(胎面胶)缠贴成型作业。与层贴法相比的一个不足是，胎面胶如果是两种胶料则 连续缠贴作业时底胶、面胶有界面不清现象。与国产成型机相比，该机型的“其它”作业型 式也有不同，如为了避免帘布筒受到额 外张力以致变形(使用成型棒上帘布筒)，采用伞型扩布器将帘布筒扩张后对接上成型鼓 高速旋转导人帘布筒等。 1(2(3 成型缠贴机组 不管是作为仿形板缠贴或电子缠贴，要在“其它”作业(上钢丝圈、 )之后 帘布筒等 进行胎面胶的缠贴。因此，这两种功能动作之间的关系是互非的。特别还应看到的一点 是，作为胶条的提供设备如冷喂料挤出机适用于连续工作制或很短暂的停机，由于“其 它”作业的实际用时过长(通常在25分钟以上)，则挤出机在缠贴完停机后就需要排空， 否则胶料有可能自礴在机筒内。因此，采用单独的成型缠贴机显然在设备的功能利用率方面很低而且产生了较多的返回胶。 美国McNeil公司的成型缠贴机组就采用了两成型机对一 缠贴机这样一种布局形式。 虽然“其它”作业率不变，但缠贴作业率有了提高，也有采用三成型机对一缠贴机模式 的，则缠贴作业率更进一步提高。 在该型设备上，也有一些其它的改进，如帘布筒通过伞形扩布器扩张后对准成型鼓， 由成型鼓侧的夹持环通过小型气缸夹持帘布筒并在吹气的工况下由夹持环拉人静止的成型 鼓。采用测宽调宽双辊筒机头并与挤出机及全线的联动提供定宽定厚的胶条使缠贴胎面胶 的重量误差在2,以内。 总之，采用二对一或三对一这样一种机组配备形式，提高了缠贴机的开机率即缠贴设 备利用率，但由于“其它”作业用时的随机性，(由于舍手工因素)，因此还不可能实现挤 出 插机基本连续开机和不排空。另外还有一点，由于缠贴机进入某个成型机工位时要通过拔 中电缆插头来实现。因此对电气接插件的要求也很高，尽管是进口产品，每生产班次过程 数次拨插也很可能造成程序动作过程中的不稳定及故障现象。 1(2(4 缠贴站 是否有可能将工程轮胎成型过程中缠贴胎面胶这一工序安全独立出 ?1996年中我 来 院和贵轮厂签定开发供货 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 ，由我院负责开发设计制造并负责交钥匙工程。当时。国内 方面仅有出国人员考察时，在国外听说过大量生产单一规格工程轮胎适应采用缠贴站 (Station)这一方法。当时这一项目也列入国务院引进子午胎设备攻关项目子项，课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 (7 —8—5)。 列入当时研究开发的攻关难点主要 全金属径向收缩、膨胀鼓的设计开有: 发; PLC程序缠贴; 累计计重电子秤; 程序计重缠贴 全 PLC控制软件的开发、调试。 套 1997年初该设备调试完成并投入生产。 1998年初第二台缠贴站(采用双鼓冷却)也 ，(，一 99全国橡胶技术与装备赛象杯论文报告会论文集 投人生产。1998年5月该缠贴站通过部级鉴定。1999年元月缠贴站出口泰国OTANI公 司并已投产。 从该设备投入使用的效果看，有以下几个特点: (1)实现了工程轮胎成型过程 采用二步法生产。即第一步完成对钢丝帘布筒等除上胎 面胶以外的作业，这可在国产或进口成型机上进行，完成后卸下胎坯。 (2)将从前者卸下的 胎坯装上缠贴站成型鼓，由缠贴站进行缠贴胎面胶的作业，全自 动完成，这样对成型机和缠贴站的设备及功能利用率都达到了近100,，且运行互不干 涉。 (3)实测由成型机头卸下的胎坯在装上缠贴站机头后帘布筒中线的偏差很小，对胎坯 质量无影响。 (4)很容易匹配成型机(请注意，此处所说成型仅限于除上胎面胶以外的作业)和缠 贴站。比如二对一，三对一或四对一等。 (5)由PLC软件控制程序缠贴与程序计重缝贴，与国外设备采用计算机控制缠贴的 硬件和软件技术完全不同，不存在仿制问题。 (6)一般认为缠贴站适应大量生产某一规格轮胎，而在泰国OTANr公司，缠贴站缠 贴了15(5—25,23(5—25共计9个规格品种轮胎，其中15(5—25是在鼓未完全撑开时 行缠贴，质量没有问题。从PLC内存资源看，最多可缠贴18种规格轮胎。 进 由此看来，由成型机和缠贴站共同完成成型工序是完全可行的，另外。从设备的利用 和配合效果看也互不影响。 关于工程胎的成型，可以认为 第一步完成对钢丝圈、帘布筒实质上分为二步，即: 等操作; ’ 第二步完成对胎面胶的操作。 不论采用层贴成或缠贴，第一步工序无论是进口机型还是国产机型，都是手工加上手 工借助于机械力量进行手动或半自动操作，迄今所见到的各种机型都还不能实行程序自动 化动作，这样从操作时间来看比较随机，可长可短。 在采用伞形扩布器和夹持环等辅助机械后使帘布简的受力情况更为科学、合理(但从 效率来看，由于比直接将帘布筒上于成型鼓多了一个环节，效率有所降低。 第二步成型采用缠贴法，则大量节省了人力。并使缠胶质量、外形等均由机器性能保 证，避免了层贴时人为因素的影响。与层贴相比，层胶之间的脱空现象基本消除。采用二 对一(三对一等机组配合形式，则提高了缠贴的设备利用率。 采用缠贴站，由于两步工序在不同设备上进行，没有设备组合匹配问题，并且很容易 与已有设备。如国产成型机组合后使用成型、缠贴的设备利用率都达到近100,。 以已在arANI公司投入运行的缠贴站缠贴23(5—25胎为例，22分钟完成一个工作 循环，则单班(7小时)产19绷自，日产(开3班)57条胎，一年以300天计就有1(7万条胎。与之配套的国产4#或成型机以40分钟完成第一步成型，则配用2台。实配3 台，其中一台作为备用。 对照国内某厂采用2台AKRON成型机一台McneiL缠贴机组成的机组，单班产12条 ?45?99全国橡胶技术与装备赛象杯论文报告会论文集 20(5—25和23(4—25胎。形成在三班年产(以300天计)1万条生产能力，而其中 MeneiL缠贴机约78万美元，成型机价不详。其中还配用了我院产150销钉式冷喂料挤 机。 出 当然，就在用设备来看，也有单独引进缠贴机，包括仿形板式或电子式，再配合使用 国产挤出机、冷却机和成型机进行工程胎生产的。 3 硫化 工程胎的硫化有采用硫化机和硫化罐两种工艺路 线。 3(1硫化机 自七十年代后，国内轮胎行业推广以机代罐硫化工艺路线。但这是否适用于 工程轮胎 。 的硫化? 工程胎硫化机，像88“或100”均为单模硫化，一次硫化一条胎。以硫化一条23(5—25 胎为例，正硫化时间约200分钟。对照硫化罐硫化，一次可放人4,6付模具。即便除去 冷却时间，生产效率起码是硫化机的3-5倍。另外，在一次硫化过程中，硫化机上的胶 囊定型装置，后充气装置仅工作了一个循环，利用率非常低。 另外，还有一点应引起注意，由于工程胎胎面胶较厚，如23(5—25胎胎面胶最厚处达到40mrq左右，胎坯进入硫化机时是冷态(常温)的，胶的流动性不好，是否不容易均 匀地充满整个模腔? 3(2硫化罐 采用硫化罐必然就有定型问题。 (1)国内相当企业几十年来使用水胎定型。 采用空气定型机装水胎，噪音巨大。由于 水胎很厚。在硫化过程中热传导的效率低。尚需拉水胎机从成品胎中将水胎拉出，易造成 一水胎的损坏。 (2)近年来，国内部分企业采用胶囊定型工艺，引进了胶囊定型机。1996年我院开 发24”--29”定型机并随即投人使用，1998年5月通过部级鉴定。 采用胶囊定型机进行机外定型，无噪音，在一台机上可进行装卸胶囊两种工作。取代 空气定型机与拉水胎机。由于胶囊薄于水胎，因此，热传导效串高于水胎，可缩短正硫化 时间。另外，由于是机外定型，视觉效果好，能仔细观察到定型的全过程。在出现偏差时 即时纠正。如此，上下钢圈容易对正，胎豳也不易歪斜。 从工艺角度看，胎坯在定型完后一般要进人50?的烘房烘8小时(以使胎坯内残留 的气体遮出，同时胎坯也被预热，因此，在进入模具后，胶料的流动性好予常温。所以， 从速点来看(是否采用罐式硫化比硫化机更具有一些优点? 工程胎的成型与硫化与斜交胎、子午胎有很大的不周。后者设备自动化程度越来越 高。工程胎则由于它本身的特性决定了不论是从成型或硫化角度来讲，除缠贴外设备的自 动化程度不可能很高，且含有大量手工和手工借助机械完成的工艺动作。从日前国内有用 设备情况来看，国产、整套进口、部分进口后再配套国产设备，甚至也有先引进了某功能 设备再自行拼装其它附助设备的。这其中，有运行情况良好的，但同样也有引进后功能发 46? ’99全国橡胶技术与装备赛象杯论文报告会论文集 挥不全，或有些设备不太适合国内工艺条件的，还有在使用一段时间以后某些主要功能丢 失的。 与此同时，国内也开发并投入使用了一些设备，如缠贴站、胶囊定型机等。 目前，国 内一些企业，包括私营企业都在上马工程胎项目。应该说，由于我国劳动力资源丰富，工资水平低，这样的项目还是符合国情且有一定的出口竞争力。但是在工艺路 线上，恐怕还应更多地注意经济效益、生产效率、投资、占地面积等，在设备选型上，还 应多考虑设备的适应性与适用性和可维修性，应多实地考察在用设备的使用情况，再作决 断。