新型實(shí)心輪胎硫化機(jī)的研制

孫友萍，薛福光，尹炳鵬

(青島雙星橡塑機(jī)械有限公司，山東 青島 266400)

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的材料，完全由橡膠制造的、整體具備一定硬度和彈性的、用于承載車(chē)輛負(fù)荷與行走的輪胎。目前的實(shí)心輪胎分為充氣輪胎輪輞式實(shí)心輪胎和鋼圈壓配式實(shí)心輪胎兩大系列。

實(shí)心輪胎與充氣輪胎相比，具有安全性高、耐刺穿、抗撕裂、耐磨且壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域是充氣輪胎理想的換代品。解決了充氣輪胎以上的缺點(diǎn)。隨著工業(yè)車(chē)輛的發(fā)展和實(shí)心輪胎生產(chǎn)技術(shù)的提高，這種實(shí)心輪胎得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。該設(shè)備是用于硫化定型實(shí)心輪胎，解決充氣輪胎安全性低、耐刺穿性差、抗撕裂性差、不耐磨且壽命短的缺點(diǎn)。

1 實(shí)心輪胎硫化機(jī)的基本原理

實(shí)心輪胎硫化機(jī)主要由以下部件組成：框板架組件、上橫梁組件、安全掛鉤裝置、檢測(cè)裝置、安全門(mén)裝置、光柵組件、自動(dòng)鎖模裝置、上下墊臺(tái)、主油缸組件、上下脫模裝置、上下模具、液壓管路、氣控系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、電控柜、卸胎機(jī)械手、裝胎機(jī)械手（見(jiàn)圖 1）。

硫化機(jī)裝入模具后，模具預(yù)熱至設(shè)定溫度，裝胎機(jī)械手將輪胎裝入模具中，硫化機(jī)開(kāi)始動(dòng)作。

合模運(yùn)動(dòng)：在安全門(mén)關(guān)閉和光柵處于開(kāi)的狀態(tài)下，安全掛鉤在氣缸的驅(qū)動(dòng)下打開(kāi)，然后上橫梁上導(dǎo)向板沿著框板架的導(dǎo)向板作向下合模運(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(kāi)鎖定輪胎，繼續(xù)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)間到，自動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)開(kāi)模，一個(gè)循環(huán)完成。

開(kāi)模運(yùn)動(dòng)：上橫梁在主油缸的驅(qū)動(dòng)下沿著框板架的導(dǎo)向板作向上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)上位安全掛鉤鎖緊。

圖1 實(shí)心輪胎硫化機(jī)

卸胎機(jī)械手將硫化后的輪胎自動(dòng)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)硫化正在工作時(shí)，操作人員進(jìn)入操作區(qū)硫化機(jī)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(mén)，安全門(mén)與電氣控制實(shí)現(xiàn)互鎖。16臺(tái)硫化機(jī)只需1人操作。

2 主要技術(shù)參數(shù)

型號(hào) 600T加熱形式 蒸鍋式模數(shù) 1個(gè)合模力 6 000 kN墊臺(tái)尺寸 1 700 mm×1 500 mm適用鋼圈直徑 18～24 in機(jī)械手開(kāi)/合直徑 440～630 mm自動(dòng)換模小車(chē)行走速度 ～25 m/min主油缸最快合模速度 145 mm/s主油缸工作速度 2～10 mm/s主油缸最大開(kāi)模速度 145 mm/s上脫模油缸行程 415 mm下脫模油缸行程 580 mm主油缸行程 1 300 mm最大油壓壓力 24.3 MPa液壓動(dòng)力裝置電機(jī)功率 11 kW+4 kW+55 kW主機(jī)外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)1 770 mm×1 060 mm×4 399 mm

3 中心機(jī)構(gòu)

中心機(jī)構(gòu)主要由液壓缸、移動(dòng)板、導(dǎo)向桿、氣缸、氣爪等組成（見(jiàn)圖2）。該中心結(jié)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)內(nèi)，跟隨平臺(tái)一起移動(dòng)，下中心鎖模機(jī)構(gòu)固定在下固定平臺(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使用鎖緊輪胎內(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。

圖2 中心機(jī)構(gòu)

4 液壓系統(tǒng)

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)16機(jī)1站，自吸供油，快慢速運(yùn)行。實(shí)心輪胎硫化機(jī)采用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)，具體見(jiàn)液壓原理圖(圖3)。實(shí)心輪胎硫化機(jī)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(kāi)模。主油缸設(shè)有兩側(cè)油口，1個(gè)上充液閥口，并裝有充液閥，合模時(shí)充液閥打開(kāi)，側(cè)油口進(jìn)油，液壓缸主動(dòng)吸油，實(shí)現(xiàn)快速合模，合模到位后充液閥關(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(kāi)模過(guò)程是側(cè)油口回油，慢速減壓，然后充液閥打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)模。減小硫化機(jī)的輔助時(shí)間25 s，提高效率12%。相比4機(jī)1站主動(dòng)供油方式，本設(shè)計(jì)減小整個(gè)液壓系統(tǒng)的電機(jī)功率，降低成本，節(jié)約能源。

圖3 液壓原理圖

5 自動(dòng)換模小車(chē)

自動(dòng)換模小車(chē)主要由滑槽組件、模具存放桌、位置檢測(cè)裝置、橫向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)臂裝置、縱向移動(dòng)系統(tǒng)等組成（見(jiàn)圖4）。

該模具小車(chē)橫向移動(dòng)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)加位移傳感器定位，當(dāng)移動(dòng)至每臺(tái)主機(jī)前會(huì)自動(dòng)定位?？v向移動(dòng)采用氣缸驅(qū)動(dòng)，前后通過(guò)開(kāi)關(guān)檢測(cè)。驅(qū)動(dòng)銷(xiāo)軸采用氣缸自動(dòng)穿入模具下板。

該模具小車(chē)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(kāi)關(guān)，按由前向后的順序自動(dòng)更換模具。該模具小車(chē)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機(jī)光柵干涉，前方設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)臂裝置，當(dāng)模具小車(chē)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。

實(shí)心輪胎硫化的模具更換采用小車(chē)自動(dòng)更換，模具小車(chē)可實(shí)現(xiàn)橫向和縱向2個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，16臺(tái)硫化機(jī)共用1臺(tái)模具更換小車(chē)，比使用行車(chē)人工更換模具效率提高，減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

圖4 自動(dòng)換模小車(chē)

6 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(guò)液壓缸和卡爪配合動(dòng)作，液壓鎖保證鎖緊效果，當(dāng)光電開(kāi)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(guò)程無(wú)需人工干預(yù)，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，消除人工操作的安全隱患。

7 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)其中任何一臺(tái)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(pán)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，高度通過(guò)位移傳感器檢測(cè)，可以在任意高度停留，位置準(zhǔn)確，控制靈活。爪盤(pán)開(kāi)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)硫化機(jī)配1臺(tái)裝胎機(jī)械手1臺(tái)卸胎機(jī)械手，相比常規(guī)該設(shè)計(jì)可降低成本約120萬(wàn)元。

8 模具預(yù)熱裝置

該設(shè)備采用模具加熱方式，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，主要有模具桌、溫控裝置、管路等組成。

在硫化前將模具提前預(yù)熱至150℃，預(yù)熱完成后由自動(dòng)換模小車(chē)自動(dòng)將模具拖至硫化機(jī)內(nèi)，模具的加溫時(shí)間由3 h縮短至10 min。提高硫化機(jī)的使用效率。

9 結(jié)束語(yǔ)

該新型實(shí)心輪胎硫化機(jī)已經(jīng)成功在CAMOPLAST橡膠制品（越南）有限公司使用，實(shí)現(xiàn)1人操作16臺(tái)硫化機(jī)、自動(dòng)換模、自動(dòng)鎖模、自動(dòng)裝卸胎，提高生產(chǎn)效率，減少了人為操作對(duì)質(zhì)量的影響。對(duì)于實(shí)心輪胎硫化機(jī)的設(shè)計(jì)還有很多不足，歡迎各位專(zhuān)家和同行提出寶貴意見(jiàn)。