带束层型胶在线热贴装置的设计

2015-11-17李立苗蒋海龙黄光展

橡塑技术与装备 2015年13期

关键词：帘布挤出机机头

李立苗，蒋海龙，黄光展

（桂林中昊力创机电设备有限公司，广西桂林 541213）

带束层型胶在线热贴装置的设计

Design of hot applied device online in breaker layer profi le

李立苗，蒋海龙，黄光展

（桂林中昊力创机电设备有限公司，广西桂林 541213）

介绍一种带束层隔离胶片在线热贴装置，采用冷喂料挤出机挤出型胶，通过冷却、储胶，实现型胶在钢丝帘布裁断机上在线热贴，能够有效地减少胎肩空隙，改善胎肩部位的受力、生热，从而有效提高轮胎的安全性和寿命。

型胶；在线热贴；带束层

与我国高速公路、汽车工业的快速发展一样，近年来子午线轮胎也快速发展，轮胎子午化率超过90%。对高速行驶的汽车而言，轮胎质量至关重要。带束层是子午胎的关键部件，箍绕在轮胎胎体之外，与胎体共同形成轮胎的骨架。带束层的边缘，位于轮胎的胎肩部位，胎面、胎侧、带束层、胎体、胎肩垫胶等部件都在这里汇聚，从截面来看厚度最大，各部件的过渡处容易出现阶梯、空隙，如果成型时仍不能有效排气、压实，极易出现运转时发热、空鼓，出现脱层和爆胎事故，因此胎肩部位一直是轮胎结构设计的难点。

长期以来，带束层边部都是采用包边、冷贴隔离胶片等方式来实现部件间的空隙填充，本文介绍的型胶热贴装置，通过型胶断面设计，采用冷喂料挤出机挤出型胶，精确填充带束层边部在胎肩部位的空隙，通过有效地减少空隙，改善胎肩部位的受力、生热，从而有效提高轮胎的安全性和寿命。型胶热贴装置业界探讨了多年，由于钢丝帘布裁断机生产带束层时，具有明显的间歇性，与挤出机很难实现联动。因此业界出现了过渡手段——离线热贴生产线，通过离线热贴实现了型胶热贴。离线热贴是将钢丝帘布裁断机生产的带束层卷，进行二次导开，分离垫布，然后与挤出冷却线配合实现热贴，然后加垫布卷取到工字轮。

离线热贴有如下几点问题：①带束层帘布生产时与垫布卷取时，为了便于二次导开，采用丙纶织物垫布，由于垫布是反复使用的，有灰尘污染，丙纶织物隔离空气也远不如PE膜，因而二次导开后帘布表面新鲜度远不如初次裁断时，黏性明显下降，导致型胶与帘布贴合牢固性下降。②离线热贴的带束层帘布经过二次导开，拉伸量变大，帘线角度改变，与轮胎设计的偏差大。③从经济角度来看，离线热贴需要额外增加设备、工装消耗、场地、人工等的投入。

由于离线热贴存在的问题，各大轮胎厂家更倾向于带束层型胶在线热贴。带束层型胶在线热贴就是直接在钢丝帘布生产线上，附加一套型胶挤出冷却线，通过控制系统实现挤出机和裁断机的匹配，直接将挤出型胶贴在拼接后带束层上，马上卷入工字轮。这种方法的优点是：贴合前帘布新鲜，没有衬布灰尘的污染，黏性好，贴合牢固，没有二次拉伸，对提高轮胎质量优势明显。桂林中昊力创机电设备有限公司通过与国内著名轮胎企业合作，很好的实现了带束层型胶在线热贴，从生产效果来看，轮胎品质改善显著。

下面是带束层型胶在线热贴装置的设计介绍。

1 设备简介

在线热贴设备（见图1）。

1.1 销钉冷喂料挤出机

销钉冷喂料挤出机是由齿轮箱、喂料装置、销钉机筒、挤出机筒、螺杆、机头、电机等组成。①齿轮箱为硬齿面圆柱齿轮减速器，齿轮采用优质高强度低碳合金钢，齿面渗碳淬火并经磨齿处理，齿轮副为6级传动精度，输出轴为中空结构，螺杆插入其中并传递扭矩，具有油标、油温显示和超温报警功能，具有由独立润滑油泵、过滤器、油压表等组成的润滑系统，以便于对齿轮及轴承进行强制润滑。②喂料装置由喂料座、喂料辊、衬套、花键齿轮套、速比齿轮等组成，喂料辊表面经过硬化处理，喂料辊由减速机输出轴通过齿轮传动，速比齿轮具有足够的强度及耐磨性能。喂料辊的速比齿轮采用耐高温油脂润滑，喂料门可以旋转打开方便维护。③销钉机筒及挤出机筒为焊接式机筒，钻孔式冷却结构。机筒内孔内壁为氮化处理。④螺杆材质为优质氮化钢38CrMoAl，表面氮化处理，硬度大，硬层深，表面粗糙度小于Ra0.4，螺杆工作表面为圆柱形，螺杆采用花键联接，有对中性能。螺杆中空，可通温控水调温。⑤而机头装置结构型式为供胶机头，主要由机头体、机头转架及口型板等组成。机头体内部有冷却水道，可通水控温。口型板通过螺钉固定于机头体上，方便更换口型板；机头与机筒可通过C型夹环进行锁紧连接，手动驱动开合。⑥挤出机主电机采用110 kW交流变频电机，故障率低，维护方便。选用的驱动器是新一代全数字高端交流变频器，使用直接转矩控制（DTC），能够使电机在零速时可以获得满转矩，是目前最先进的交流异步电机控制方式。为实现转速精确控制，配有编码器，实现闭环控制。

图1 钢丝帘布裁断机型胶在线热贴装置结构图

1.2 温度控制系统

本系统采用机电一体化的框架结构，单元加热、换热器冷却，温度控制范围45～95 ℃，温控系统和主机之间的连接采用软管连接，安装和维修方便。该系统单元内循环介质为软化水，外循环为工厂冷却水，采用PID温度调节系统，具有自动排气装置、防干烧和超温保护等功能。温控表与PLC之间的通讯由一块MODBUS转Ethernet模块来实现，可以通过上位机在线读取、设定温控系统的温度，自动输入配方温度，在挤出机筒内部超温时可以适当的自动降温，低温时报警，操作安全、方便、直观。

1.3 小两辊压延机

本装置主要由两个可调速的辊筒和切刀装置组成。辊筒为两侧支撑安装，上辊为型辊，方便更换。下辊为光辊，固定式结构。辊筒内部可通水控温。两辊辊距机械式可调，通过调节辊距可以改变制品挤出厚度；同时通过改变型辊的形状就可以生产出各种截面形状的制品。操作调整非常简单方便。另外根据机头挤出速度主生产线速度，可调节辊筒速度，并使其与挤出机、生产线实现联动。本装置机座下配有直线导轨，可手工移动小两辊压延机，并保证压延机在需要的位置正常工作，移出后便于挤出机机头的操作、检修和清胶。本装置另一个重要机构是切刀装置，它的位置可调，满足双条甚至多条制品压出需要。修边多余的胶片通过边胶返回运输带自动返回挤出机喂料口。小两辊压延机由一台变频电机驱动，电机配编码器，使用通过闭环矢量控制，以使挤出机速度与压延机速度精确匹配。

1.4 螺旋冷却装置

本装置由两个组合鼓、输送模块链、动力系统及吹风冷却装置等组成，通过吹风冷却降低胶温，增加型胶的硬度，使其不容易变形；输送模块链结构可以减少胶片的拉伸。该装置由一台交流变频电机驱动。

1.5 储胶装置

本装置由整体机架和上、下储胶架组成，工作时上下储胶架的相对运动由交流伺服系统控制，精确控制储胶架的运动，确保胶条张紧适度，有效减少胶片的的拉伸量。

1.6 胶片过渡输送带

本装置是从储胶架到贴合处的过渡环节，是由交流变频电机驱动的皮带传送装置，可以减少胶片的拉伸。

1.7 电控部分

硬件：电控系统是生产线的中枢神经，主要包括控制、通讯、操作、驱动、保护五大部分。作为整个裁断生产线的一部分，型胶生产线的出电控部分也纳入到整线电控系统的框架里面，由同一CPU控制，以便更好的与主线协同运行；所有独立电气单元之间全部通过以太网通讯，通讯速度快、维护方便；主操作箱除普通按钮外，配备一台带触摸功能的上位机，替代传统的数字显示仪表，便于对挤出线运行状态监控、故障提示、工艺数据设定，生产数据管理等；小功率驱动使用AB的变频器与伺服系统，挤出螺杆驱动使用ABB变频器与电机。安全保护部分：温控具有水压检测、防干烧检测、超温检测，挤出机具有过载保护、挤出机筒具有超压、超温检测等。

控制原理：该挤出线自动化程度较高，生产过程全程监控，具有喂料口断料检测、挤出胶条宽度实时监测、出胶温度红外检测、储胶架张力检测等监控手段，系统能够基于反馈数据自动调整修正或者提前发出警示。在做好准备工作、正常运行后，可实现无人值守运行。在运行过程中，挤出线速度会随裁断主线运行状态而自动调整：在主线正常运行时，挤出线跟随主线速度全速运转，当主线暂停时，挤出线以3 m/min以下的待机速度缓慢运行，这时储胶架的储胶量可保证挤出线15 min以上不停机，大大增加了挤出线的连续性，减少了人工干预。