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轮胎硫化新思路

轮胎硫化新思路 2011年12月04日 来源： 近年来，随着我国汽车工业的发展，与之处于同 一产业链的轮胎工业也得到了相应的提高，但 综观我国汽车轮胎配套的子午化率与国外发达国家还是有一定的差距，其中表现最为突出的就是载重轮胎的子午化（载重子午化率为23%左右）。存在这种差距的原因有很多，其中最关键的原因之一就是生产设备的跟不上。我国用于载重子午线轮胎硫化的机械设备主要有机械双模硫化机和液压双模硫化机。机械双模硫化机是上个世纪七十年代我国大力推广“以机代罐”的时代产物，它在我国子午线轮胎发展初期确实发挥了重要的作用，但随着子午线轮胎平衡精度的要求越来越高，机械双模硫化机已越来越显示出了它的落后性，取而代之的是近两年开发的液压双模硫化机。液压双模硫化机国内已有多种规格，其价格性能比都优于机械双模硫化机，有的甚至胜过了诸多国际著名品牌，但美中不足的是它在多工序的轮胎制造中不具生产线系统优势。

由青岛国人橡胶研究院研制的“开式液压直热硫化轮胎全自动生产线”主要用于全钢载重子午线轮胎的硫化生产，它能适应蒸汽或氮气硫化动力介质，能完成自动装胎、定型、硫化、卸胎等一系列工艺操作，可实现单机自动循环、生产线全自动生产，所有电气控制采用PLC程序控制，并用组态软件实现中央集中监控功能，可实现硫化温度、压力、时间等参数的智能记录、存取和打印功能。研制方案和主要内容◆ 研制方案本项目主要围绕载重子午线轮胎生产硫化工艺进行，关键是抓住硫化压力、温度、时间三大要素进行研究攻关以及整条硫化生产线研制。项目设计为液压式、立座（中心机构）半罐式（上罩）结构；每六组硫化机体配套一组机械手以提高自动化程度；采用先进的压力和温度传感器能实现硫化过程中的胶囊内部压力、合模压力及胶囊内部温度和模具温度的准确检测和传送；采用先进的PLC中型机进行相应的压力、温度的处理，并实现硫化过程的机械手和小车动作的自动控制和所有硫化介质的切换；利用上位机通过组态软件实现所有设备硫化过程及设备状态的中央集中监控和远程监控，硫化过程中的时间、压力、温度这些重要的参数，上位机除实现监控的功能外，还实现记录、存储和打印的功能，整条生产线可实现“三化”——机械化、自动化、智能化。◆ 研制的主要内容该生产线研制的主要内容包括六组（12台）液压硫化主机、两套可移动机械手、一个液压站、六组管路系统、六组电气控制系统、一套主控计算机系统等。项目的主要创新点本项目改变了传统机械和液压硫化机的结构特点，并申请了7项专利（3项发明、4项实用新型），具有以下创新点：◆ 以线代机：传统的机械双模硫化机或液压双模硫化机尽管有它们的优势所在，但它们还是停留在单机上，不具系统的优势，不利于工业集中控制，浪费空间和资源，因此不符合现代轮胎制造业的发展趋势。本项目以“线”出现，通过机械手、电气、主控计算机等与其他生产工序紧密结合，合理利用系统资源，非常有利于工业集中控制，与传统单机相比，更具前瞻性，更符合轮胎制造业“三化”的发展趋势。◆ 开式液压：传统的机械式双模硫化机的结构非常复杂，以连杆式B型双模硫化机为例，这种机械式的双模硫化机由于升降机构、翻转装置采用机械式和曲柄连杆结构，并且在每一台机器的一侧装有装胎机械手，所以整机总体结构庞大、笨重，维修保养复杂；由于传动、升降机构采用机械式，所以动作相对不准确、位移难控制、精度差；另外装胎不能同时进行，机械手旋转进入机内对中性差，装胎时间长；再就是中心机构复杂，中心机构动力为压力水，密封装置多。本项目采用液压传动，省掉了上横梁和曲柄连杆机构和单机机械手，整机总体结构紧凑，节省制造成本，维修保养简单，并具有工作稳定、动作位移准确、装卸胎可同时进行（节省时间），装卸胎效率高的特点。◆ 直热硫化：传统的双模硫化机设有一蒸汽室，蒸汽充入蒸汽室后在蒸汽室内进行保温、保压硫化。本项目采用直热方式加热硫化，工艺可适应蒸汽和氮气两种硫化介质，它的硫化传热主要通过活络模上的加热套和活络模上下的两块热板进行，无须另外设计蒸汽室。项目采用了全新的双锥面精铸活络模，此活络模设计了一迷宫式直热加热套，硫化介质直接充入该加热套和通过上下热板就可以进行硫化。这种直热硫化不但可省掉蒸汽室，而且热效率和热利用率很高，可节省很多蒸汽或氮气。

◆ 特殊可移动机械手：传统的双模硫化单机都设计了装胎机械手供装生胎用。这种机械手是与硫化机连体设计的，这不但加大了设备的体积和制造成本，更重要的是机械手旋转进入机内的对中性非常差且装卸胎不能同时进行，装胎时间很长、效率不高。本项目的主机完全抛弃了单机机械手设计，采用了一种特殊的可移动机械手，全线12台主机只需要2台机械手即可完成所有的装卸胎工作。本项目的机械手首先可以移动到不同的位置，机械手臂可进行上下、左右、前后移动。根据各主机硫化工作先后情况，机械手可进行先后工作，如1号主机硫化完，机械手就移到1号机操作，然后依顺序进行2、3号等主机进行操作。这种可移动的机械手用于本生产线就象工地上的挖掘机，可移动操作，动作灵敏、准确。所以这种可移动机械手的应用，不但简化了主机设计，节约了制造成本，而且可一手多用，自动化程度高，有利于智能控制。◆ 智能控制：硫化工序是轮胎生产中的最后一道工序，硫化三要素的有效控制直接关系最终产品的质量。传统硫化工序的控制一般只实现综合管理控制，采用单点联动控制硫化的压力、温度和时间，电气控制系统中有大量的按钮、开关和信号灯等，而这些参数记录、存取、打印和最终产品条形码的控制则很难实现或不够普遍。本项目不但能实现综合管理控制，而且还能实现智能控制。项目采用触摸屏代替以往的大量按钮、开关和信号灯，所有的控制动作都可由触摸屏来完成，还能在触摸屏上看到并修改现场的工艺数据；利用上位机通过组态软件实现所有设备硫化过程及设备状态的中央集中监控和远程监控；利用组态软件实现硫化时间、压力、温度变量分析，并根据变量函数关系实现变量自动调整，最后实现最终产品的监控记录、存储和打印等。研制结论轮胎产业是国民经济支柱产业之一。国家实力看汽车，轮胎子午化率又是汽车工业实力的写照。我国近几年来的汽车、轮胎工业已取得了较好的发展和成绩，但相比北美、欧洲、日韩等国家差距还是比较明显。如何缩小差距并提升轮胎工业？鉴于发达国家的经验，其最最关键的是促进生产技术的进步，提高技术装备水平。

该项目的研发可以为轮胎企业提供一条投资少、产量高、质量好的载重子午线轮胎硫化生产线。采用该生产线可与密炼、成型两大自动化工序和劳动人员实现资源共享与优势互补，特别重要的是采用该项目改建、扩产年产30万套载重子午线轮胎硫化机投资仅为480万元，约为传统的1/6-1/7，还可节约厂房建设1/3以上。同时该项目具有自主知识产权，技术创新点多，维护保养方便，不仅适于新建，还非常适合中小型企业生产载重子午线轮胎项目的改扩建工程。

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