實(shí)心輪胎是指胎體不需要充氣，也不需要填充液體、海綿或者其他非固體材料，完全由橡膠制造、整體具備一定硬度和彈性、用于承載車輛負(fù)荷與行走的輪胎。目前實(shí)心輪胎可分為充氣輪胎輪輞式實(shí)心輪胎和鋼圈式壓配式實(shí)心輪胎兩大系列。
與充氣輪胎相比，實(shí)心輪胎安全性高、耐刺穿、抗撕裂、耐磨且壽命長(zhǎng)。隨著工業(yè)車輛的發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)的提高，實(shí)心輪胎得到越來越廣泛的應(yīng)用。
相較之前的車間行車一臺(tái)臺(tái)更換模具，實(shí)心輪胎硫化機(jī)可實(shí)現(xiàn)大批量使用，降低了換模具時(shí)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，可實(shí)現(xiàn)1個(gè)工人操作16臺(tái)設(shè)備。
一、實(shí)心輪胎硫化機(jī)
1.基本原理
實(shí)心輪胎硫化機(jī)的主要組成部件見圖1。
該設(shè)備采用油缸上置式結(jié)構(gòu)，液壓系統(tǒng)采用自吸式結(jié)構(gòu)，液壓站及主控柜在2樓平臺(tái)，1站拖動(dòng)16臺(tái)主機(jī)。16臺(tái)硫化機(jī)共用1套裝胎機(jī)械手和1套卸胎機(jī)械手。
在硫化機(jī)開始動(dòng)作前，模具預(yù)熱至設(shè)定溫度，裝胎機(jī)械手20將輪胎裝入模具中，硫化機(jī)開始動(dòng)作。
合模：在安全門5關(guān)閉和光柵處于開的狀態(tài)下，安全掛鉤3在氣缸的驅(qū)動(dòng)下打開，然后上橫梁2導(dǎo)向板沿著框板架1的導(dǎo)向板作向下快速合模運(yùn)動(dòng)，達(dá)到定型高度,上橫梁停；上下氣爪裝置在上下脫模油缸的驅(qū)動(dòng)下向上和向下移動(dòng)，到位后氣爪在各自對(duì)應(yīng)小氣缸的作用下張開鎖定輪胎，繼續(xù)慢速合模,直到合模極限位置，實(shí)現(xiàn)合模運(yùn)動(dòng)。
保壓：工作壓力達(dá)到上限，進(jìn)入硫化保壓。硫化時(shí)間結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)開模，完成一個(gè)循環(huán)。
開模：上橫梁2在主油缸10的驅(qū)動(dòng)下沿著框板架1的導(dǎo)向板向上慢速開模、快速上行，到達(dá)上位安全掛鉤3鎖緊。
卸胎機(jī)械手20將硫化后的輪胎取出，放在卸胎輥道上。
該設(shè)備操作面設(shè)有安全光柵，當(dāng)硫化機(jī)正在工作時(shí)，操作人員進(jìn)入操作區(qū)會(huì)自動(dòng)停機(jī)，硫化機(jī)兩側(cè)面及后面均設(shè)有安全門，安全門與電氣控制實(shí)現(xiàn)互鎖。
圖1 實(shí)心輪胎硫化機(jī)
1．框板架組件；2．上橫梁組件；3．安全掛鉤裝置；4．檢測(cè)裝置；5．安全門裝置；6．光柵組件；7．自動(dòng)鎖模裝置；8．上墊臺(tái)；9．下墊臺(tái)；10．主油缸組件；11．上脫模裝置；12．下脫模裝置；13．上模具；14．下模具；15．液壓管路；16．氣控系統(tǒng)；17．溫控系統(tǒng)；18．溫控系統(tǒng)；19．電控柜支架；20．卸胎機(jī)械手/裝胎機(jī)械手。
2.主要技術(shù)參數(shù)
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型號(hào) |
350T |
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加熱形式 |
蒸鍋式 |
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模數(shù)/個(gè) |
1 |
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合模力/ kN |
3500 |
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墊臺(tái)尺寸/ mm |
1200×1200 |
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適用鋼圈直徑/ inch |
18～24 |
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機(jī)械手開合直徑/ mm |
440～630 |
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自動(dòng)換模小車行走速度/ m·min-1 |
10 |
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主油缸最快合模速度/ mm·s-1 |
110 |
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主油缸工作速度/ mm·s-1 |
210 |
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主油缸最大開模速度/ mm·s-1 |
110 |
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上脫模油缸行程/ mm |
375 |
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下脫模油缸行程/ mm |
450 |
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主油缸行程/ mm |
1120 |
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最大油壓壓力/ bar |
241 |
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液壓動(dòng)力裝置電機(jī)功率 |
11kW+4kW+55kW |
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主機(jī)外形尺寸 (長(zhǎng)×寬×高) |
1770mm×1060mm×4399mm |
3.中心機(jī)構(gòu)
中心機(jī)構(gòu)分上中心鎖模機(jī)構(gòu)和下中心鎖模機(jī)構(gòu)，上中心鎖模機(jī)構(gòu)裝載上平臺(tái)，跟隨上平臺(tái)一起移動(dòng)，下中心鎖模機(jī)構(gòu)固定在下平臺(tái)上。中心結(jié)構(gòu)均采用液壓缸升降，液壓缸到位后，氣缸和氣爪配合鎖緊輪胎內(nèi)圈，相比水缸驅(qū)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)，液壓驅(qū)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)定位更加準(zhǔn)確，鎖模更加牢固，見圖2。
圖2 中心機(jī)構(gòu)
1．液壓缸；2.移動(dòng)板；3.導(dǎo)向桿；4.氣缸；5.氣爪
4.液壓系統(tǒng)
16臺(tái)實(shí)心硫化機(jī)共用1臺(tái)液壓站主站，16個(gè)閥組分別控制16臺(tái)硫化機(jī)，液壓原理見圖3。
實(shí)心輪胎硫化機(jī)可實(shí)現(xiàn)快慢速運(yùn)動(dòng)，即快速合模、慢速加壓、慢速減壓、快速開模。主油缸設(shè)有兩個(gè)側(cè)油口、一個(gè)上充液閥口，裝有充液閥。合模時(shí)充液閥打開，側(cè)油口進(jìn)油，液壓缸主動(dòng)吸油，實(shí)現(xiàn)快速合模，合模后充液閥關(guān)閉，主油口繼續(xù)進(jìn)油，高壓泵繼續(xù)供油，實(shí)現(xiàn)慢速加壓。
開模時(shí)，側(cè)油口回油，慢速減壓，然后充液閥打開，快速開模。減少硫化機(jī)的輔助時(shí)間25s，效率提高12%。相比四機(jī)一站主動(dòng)供油方式，減小了整個(gè)液壓系統(tǒng)的電機(jī)功率。
圖3 液壓原理圖
5.液壓鎖緊
該設(shè)備模具固定采用自動(dòng)液壓鎖緊裝置，通過液壓缸和卡爪配合動(dòng)作，將模具鎖緊在上下墊臺(tái)上，當(dāng)光電開關(guān)檢測(cè)到模具到位后，液壓缸驅(qū)動(dòng)卡爪伸出，鎖緊模具。整個(gè)過程無需人工干預(yù)，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，消除人工操作的安全隱患。
6.裝、卸胎機(jī)械手
16臺(tái)硫化機(jī)共用1套裝胎機(jī)械手、1套卸胎機(jī)械手。裝卸胎機(jī)械手在滑道運(yùn)行，當(dāng)其中任意硫化機(jī)發(fā)出信號(hào)需裝卸胎時(shí)，裝卸胎機(jī)械手將沿滑道自動(dòng)運(yùn)行至該硫化機(jī)前，進(jìn)行裝卸胎。機(jī)械手采用連桿式結(jié)構(gòu)，主要由升降機(jī)構(gòu)和爪盤裝置組成。機(jī)械手升降和轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出采用油缸驅(qū)動(dòng)，沿直線導(dǎo)軌升降，通過位移傳感器，可以選擇在任意高度停留，位置準(zhǔn)確，控制靈活。爪盤開合直徑可自動(dòng)調(diào)節(jié)，適用不同規(guī)格的輪胎。打破常規(guī)設(shè)計(jì)1臺(tái)硫化配1臺(tái)裝胎機(jī)械手、1臺(tái)卸胎機(jī)械手，該設(shè)計(jì)可降低成本約120萬元。
圖4 裝、卸胎機(jī)械手
7.模具預(yù)熱裝置
該設(shè)備采用模具預(yù)熱裝置，模具接口采用Parker的快換接頭，方便了模具的更換。在每臺(tái)硫化機(jī)前設(shè)有模具預(yù)熱裝置，主要由模具桌、溫控裝置、管路等組成。
在硫化前將模具預(yù)熱至150℃，預(yù)熱完成后，由自動(dòng)換模小車將模具拖至硫化機(jī)內(nèi)，模具加溫時(shí)間由3小時(shí)縮短至10分鐘。
二、自動(dòng)換模小車
自動(dòng)換模小車見圖5?；郯惭b在平臺(tái)上，用于電纜、氣管的托架，所有的電纜氣管都安裝在小車上方的托架內(nèi)。模具存放桌放于車體的前方，用于存放預(yù)熱好的模具。位置檢測(cè)裝置、橫向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、縱向移動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)臂裝置及氣控系統(tǒng)安裝在車體上，整個(gè)車體在導(dǎo)軌上移動(dòng)。
圖5 自動(dòng)換模小車
1.滑槽組件；2.導(dǎo)軌；3.模具存放桌；4.位置檢測(cè)裝置；5.橫向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；6.車體；7.轉(zhuǎn)臂裝置；8.縱向移動(dòng)系統(tǒng)以及氣控系統(tǒng)。
裝模過程見圖6，該模具小車橫向移動(dòng)采用變頻制動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)加位移傳感器定位，,移動(dòng)至每臺(tái)主機(jī)前會(huì)自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)定位。位移傳感器安裝在小車上，在每一臺(tái)硫化機(jī)的前方裝有一個(gè)檢測(cè)開關(guān)，這樣降低成本，減少傳感器的維修維護(hù)?？v向移動(dòng)采用變頻制動(dòng)電機(jī)加同步帶驅(qū)動(dòng)方式，前后位置通過開關(guān)檢測(cè)。在縱向移動(dòng)裝置上裝有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷軸，驅(qū)動(dòng)銷軸采用氣缸加接近開關(guān)控制可自動(dòng)升降，前后各一個(gè)，模具下面板前后各有一個(gè)驅(qū)動(dòng)孔，驅(qū)動(dòng)銷軸采用氣缸自動(dòng)穿入模具下板。當(dāng)檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)到模具到位后，后驅(qū)動(dòng)銷軸1可自動(dòng)升起穿入模具孔1，縱向移動(dòng)裝置前行，驅(qū)動(dòng)模具前行至主硫化機(jī)前方，驅(qū)動(dòng)銷軸1落下，驅(qū)動(dòng)裝置后退，驅(qū)動(dòng)銷軸2升起自動(dòng)穿入模具孔2，縱向移動(dòng)裝置繼續(xù)前行，將模具推入硫化機(jī)熱板上方，在主機(jī)熱板后方安裝一個(gè)定位軸，保證模具精準(zhǔn)安裝到位。前驅(qū)動(dòng)銷軸落下，縱向移動(dòng)裝置后退等待下一個(gè)動(dòng)作。卸模具過程與裝模具過程是逆向過程。
圖6 裝卸模具過程示意圖
該模具小車可實(shí)現(xiàn)1供16的功能，每臺(tái)硫化機(jī)前設(shè)計(jì)了1個(gè)位置檢測(cè)開關(guān)，按由前向后的順序自動(dòng)更換模具。該模具小車可實(shí)現(xiàn)橫向和縱向的自動(dòng)移動(dòng)。為了避免輸送架與主硫化機(jī)光柵干涉，前方設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)臂裝置，當(dāng)模具小車橫向移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)臂會(huì)自動(dòng)抬起。轉(zhuǎn)臂裝置能自動(dòng)檢測(cè)模具是否到位。比使用行車人工更換模具效率提高，減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
該上置式實(shí)心輪胎硫化機(jī)及自動(dòng)換模小車已經(jīng)成功在越南一輪胎公司使用，實(shí)現(xiàn)1人操作16臺(tái)、自動(dòng)換模、自動(dòng)鎖模、自動(dòng)裝卸胎，提高了生產(chǎn)效率，減少了人為操作對(duì)質(zhì)量的影響。
作者簡(jiǎn)介：孫友萍（1976-），女，xx省xx市人，大學(xué)本科，青島雙星橡塑機(jī)械有限公司高級(jí)工程師，主要從事橡膠機(jī)械研究工作。
