一种新设计的轮胎成型机

一种新设计的轮胎成型机

一种新设计的轮胎成型机 2011： 过去几年内，轮胎工业对提高轮胎质量以及增加其品种的需求已明显增加，几乎出现每一种新型汽车，轮胎公司就得开发一种新产品。轮胎的品种越多就意味着每种类型轮胎生产的周期越短。因此，对灵活的要求显得越来越重要；即灵活规划及组织生产。在汽车制造业中适时组织生产也日趋普遍。由于人们对轮胎的质量要求高，加上工资费用的不断上涨，因此，轮胎厂商如果想继续保持竞争力，就必须降低制造成本。所有这些因素促使人们为当今采用先进技术的轮胎生产厂专门设计新型轮胎成型机。克虏伯最新设计的轮胎成型机综合了传统的两段成型工艺到一台成型机上，这种成型机克虏伯称之为“一次法成型机”。通过传递机构将带束层贴合装置及胎体成型装置连接起来，并由一传递环将部件从一个鼓传递到另一个鼓。供料装置位于机器的前后，负责输送各种材料及部件。以往的成型机，其各个工作步骤，如材料的导开、定长裁断、搬运、对中以及拼接均为手工操作。而新设计的成型机几乎全部为自动控制。因此，一次法轮胎成型机可只由一个成型工操作，其主要任务是监督每个装置的功能。故这种成型机对人的体力要求比以往成型机低得多，并且轮胎的质量和产量受成型工操作的影响较少。以成型轿车胎及轻型载重车胎的克虏伯P1+2一次法成型机为例。该成型机可适合胎圈为1216英寸的各种结构的轮胎。如单、双层帘布轮胎，带或不带胎冠帘布层和/或者胎冠条的轮胎、胎面压胎侧的轮胎或胎侧压胎面的轮胎等等，都可用同一成型机成型。即使小批量的也可。

一次法成型机由几个不同的装置组成，这些装置可进行配置以满足最终生产的要求，克虏伯轮胎成型机如图所示。为了成功地成型高精度的轮胎，克虏伯轮胎成型机由公差小的精密部件组装而成，安装时准确对中。良好的机器设计意味着该设备在工厂环境内仍保持良好的刚性和稳定性，经受多年的温度极限及日常维护后，保持其原始公差。1 控制系统 机器安装后，必须对成型鼓及其供料系统进行精确调节，使它们能准确并有效地工作。在有精度要求的区域，克虏伯采用无刷交流电伺服传动装置，一般每台机器装有4～7组，此伺服系统可保证成型鼓与供料装置之间速度同步准确。传递速度可达60m/min。以可编程控制的微型处理机及多铀伺服定位装置在千分之一秒内完成必要的数字运算。连同精密的传感器一起，它们可测出材料长度及定中心与预置值的微小偏离，然后，当每个部件置于成型鼓上时，可纠正这些偏差。伺服系列是具有良好性能的机器所必不可少的，它控制位移、速度及加速度。另外，机器能否有效地操作关键在于伺服控制系统与数字定序器或可编程控制器之间的接口。由精密的伺服系统辅助的可编程控制器对下列几个方面进行控制。(1)测量与监控所有要裁断材料的长度；(2)使成型鼓与供料装置同步；(3)算术运算；(4)定位；(5)与工作人员进行对话；(6)故障诊断；(7)可编程控制器与监控计算机之间数据传送。可编程控制器具有基本的控制功能，但不贮存过去的资料数据。它控制机器的全部步进操作，以及每个工艺步骤有关的所有动作。这些动作包括预定主机及供料系统的动作，打印标有每条轮胎生产数据的条形码，或把已完成步骤的数据传送到监控计算机里。编译机器操作系统数据的是设在车间的监控计算机。现代成型机上的可编程控制器与主机互通，垦然，克虏伯在研究与开发计划里没有优先开发其详尽的特殊软件，但是，克虏伯目前仍旧在为特殊用户从事这些系统的研究。整个成型周期通常是自动的，必要时，可进行手工操作。故障诊断的附加系统包括在监控器上相应的显示仪，这使操作人员及技术人员能及时发现故障。故障发现得越早，就排除得越快，从而减少了昂贵的停机时间。一般来说，软件包贮有150～200个不同的故障诊断信息。由于整台机器的机械部件、软件以及电子元件是以模块设计为基础的，故整个控制程序可根据用户的要求进行修改，或用逻辑法升级。例如，假如某家工厂需要一台新的第二段成型机。可将克虏伯的一次法成型机配置而成，当工厂原有第一段成型机需要更换时，可快速方便地将此一段成型机升为一次法成型机。2 机械设计在任何轮胎成型机上，胎体鼓是轮胎成型最重要的部件之一。克虏伯提供一种带有一个胶囊反包胎侧系统在内的鼓式成型机，而不用胶囊成型胎体。采用把钢圈夹固定到胎体鼓上的方法可确保贴合在下面的部件在成型过程中不会横向移动。气囊上安装调节阀，可按不同的预定压力调节胶囊内的压力，这样当部件向上反包时，误差较小。成型直径在12～16英寸的轮胎时，备有各种附件。带束层贴合鼓的直径可连续调节100mm，标准贴合鼓的直径范围有：460～560mm，490590mm，540～640mm，标准直径可通过扇形件进行调节。胎体鼓也必须能按规格范围调节。其侧件及中心件可利用快速释放装置进行拆卸，并迅速换上与不同钢圈定位距离和/或钢圈直径相匹配的胎体鼓部件。传递环扇形件、钢圈定位装置以及静态压辘上的异形辘都可在几分钟内通过快速释放机构进行配合。当机器需要调整以适合新的轮胎规格时，这些特点使调整这些部位所引起的停工时间都缩短。这样必然给短期生产带来更多的灵活性，并降低了成本费用。3 质量方面汽车制造业对原装轮胎供应商在均衡性方面的要求正日趋提高。有许多有关这方面的例子，但是，对1991年的轮胎供货样品，最近一家美国公司已根据至少一个轮胎性能参数(径向力、基波以及其它)，将均衡性值固定为25%。影响轮胎成品的质量有许多因素，如原材料、工艺、操作、定位及模具是否准确在硫化机上定中心等。尽管如此，轮胎成型机对轮胎的质量还是有着极为重要的影响。在其它条件相等的情况下，轮胎厂商可根据以下三条基本准则，对轮胎成型机的重复性进行评定。(1)空负载检测公差；(2)负载检测公差； (3)达到自动化的程度。新设计的精密机械及电气系统意味着最新型的轮胎成型机与附表1和2所列的上代成型机相比，其公差更小，精确度更高。表一 空负载检测公差 带束层粘合鼓径向偏心 < 0.3 mm 带束层粘合鼓横向偏心 < 0.2 mm 胎体鼓径向偏心 < 0.3 mm 胎体鼓横向偏心 < 0.25 mm 轴挠度 < 0.3 mm/m 轴端径向偏心 < 0.03 mm 传递环相对于成型鼓的同心度 < 0.3 mm 传递环相对于成型鼓的垂直度 < 0.3 mm 传递环相对于成型鼓的止动定位 < 0.05 mm 胎圈定位装置与胎体鼓的同轴度 < 0.2 mm 胎圈定位环与胎体鼓的垂直度 < 0.2 mm 胎圈定位装置胎圈内侧距离 < 0.05 mm 成型鼓停机后转动角度 < 0.5° 胎体鼓内胎肩调整可重复性 < 0.1 mm 表2 负载检测公差缓冲层在带束层帖合鼓上的定中心 < 0.5 mm 零度带束层位置 < 0.5 mm 缓冲层拼接的精度 < 0～0.1 mm 胎冠的定中心 < 0.5 mm 胎面的定中心 < 0.1 mm 内衬层预成型机在胎体鼓上的定中心 < 0.5 mm 帘布层在胎体鼓上的定中心 < 0.5 mm 内衬层预组装的拼接精度 < ±1.5 mm 帘布层的拼接精度 <+1mm～+4.5mm 胎体鼓上胎圈定位装置外侧之间的公差 < 0.2 mm 胎体鼓上的反包精度 < 0.5 mm 材料部件的包布收缩率 < 0.5% 为了使轮胎部件准确贴合在成型鼓上，最新的轮胎成型机利用精度高的优点，配备精密的光电传感器，使所有成型部件准确对中及拼接，并采用现代可编程逻辑控制器控制所有功能。 4 生产能力 许多买方在定购新的轮胎成型机之前，均进行可行性研究。可大幅度提高生产率通常是决定购买的主要因素。 由于生产率的推动以及机器的自动化，轮胎成型周期申的许多步骤必须在前面的工作完成之前开始。 几个工序同时进行，明显地减少了工作循环时间，例如，要成型一条单层胎体轿车轮胎55秒钟就足够了，这包括至少在7个独立部件上所完成的20～30个不同工序需要的时间。 (1)内衬层预贴合件以及带或不带胎圈包布的二条胎侧； (2)一层胎体帘布； (3)两个胎圈； (4)两层缓冲层； (5)一层胎冠； (6)胎面。 设计相似的双层胎体轮胎，其成型时间可能增加5秒种。 成型周期(速度)可始终保持不变。每台成型机日产轮胎可达1100条以上。这个数字包括操作人员换班、更换材料部件(由于规格的变化)、以及正常停顿等在内的停机时间。 当克虏伯的轮胎成型机只用作第二段成型机接收来自第一段成型机的胎体时，相应的周期时间就变为约40秒，日产轮胎可达1600条，这就需要1个以上的操作人员。事实上，操作人员必须完成两台成型机之间材料的传递工作。 5 调试时间 对轮胎成型机产量有影响的不仅仅只是机器的工作周期时间，调机时间也不容忽视。70年代期间，轮胎成型机的日产值高，但这是以冗长的调机时间为代价的，当需要变换规格时，通常需要一个或一个以上的整个工作班的调机时间。调机时间过长就会降低生产率，随着轮胎工业对适应性要求的增多，调机时间开始对利润产生重要的影响。 这种新式克虏伯一次法成型机，其存贮器是为了缩短调机时间而设计的。 例如，在存储器里可存储大量各种规格轮胎成型周期的部分参数。以后需要时，可以存储检索这些参数，而无需重新计算数据。 这个事实及以上设计原理图表明:因轮胎规格不同而需要调机时，停机时间只需20～30min，见附表3。若生产计划安排好，则可能最大限度地减少停机时间，对生产的影响。 表3 标准调机时间调换左、右胶囊 60 min 调换贮料车 4 min 调节一带束层供料装置的宽度 2 min 调节带束帖合鼓的直径 2 min 调整胎圈定位装置 12 min 更换胎体成型鼓的上的胶囊 5～10min 调换胎体成型鼓上的中心瓦板 2 min 调整胎体成型鼓以适合新的轮胎直径 10 min 调换静态压辊的异形辊 5 min (end)

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