250螺桿擠出機銷釘排布優(yōu)化及改造

鄭 濤

（青島科技大學, 山東 青島 266042）

250螺桿擠出機銷釘排布優(yōu)化及改造

鄭 濤

（青島科技大學, 山東 青島 266042）

傳統(tǒng)式三復合壓出生產線，銷釘呈密集型排布，由喂料口到機頭銷釘排布依次為：第1排盲釘、中間9排長銷釘、機頭前2排盲釘。此種類型的銷釘排布導致膠料塑化升溫較快，半部件出型溫度急劇上升，導致半部件出型溫度超出現(xiàn)有工藝標準規(guī)定的120 ℃，半成品部件表面極易噴藍——造成硫化后輪胎成品胎面部位過硫化，進而形成胎面崩花掉塊、產生不耐磨等病象；同時半成品部件斷面氣孔率超標，影響部件尺寸收縮，對輪胎成品動平衡均勻性都有很大影響。

250螺桿擠出機；銷釘改造；銷釘交叉排列；胎面崩花掉塊；銷釘設計

0 前 言

對半鋼子午線輪胎質量的保證日益受到關注[1]。市場反映半鋼子午線輪胎的常見病象集中在以下幾大部位∶

（1）胎面部位∶胎面崩花掉塊,不耐磨等；

（2）胎肩部位∶肩空、U型爆、肩下屈撓區(qū)早期損壞等；

（3）胎側部位∶胎側氣泡及進而引發(fā)的側鼓等；

（4）子口部位∶子口漏絲、胎圈缺膠、子口裂（胎胚各鋼絲部件的端頭存氣）等；

（5）胎里部位∶胎里漏絲,胎里氣泡等。

其中（1）、（2）、（4）中所描述的胎面崩花掉塊、不耐磨、肩下屈撓區(qū)早期損壞、子口裂等病象在半鋼返回胎中所占比率較大。為解決這些病象,提升產品在市場中的競爭力,保證用戶切身利益,經多方論證,決定對三復合壓出線冷喂料擠出機銷釘排布進行改造。

現(xiàn)有一臺三復合壓出線250螺桿擠出機,型號為Φ250×16D銷釘機筒冷喂料擠出機,其具體參數(shù)如下∶

螺桿直徑∶250 mm；

螺桿長徑比∶L/D=16；

驅動電機功率∶500kW,AC380 V；

銷釘個數(shù)12排×10 枚,帶60個盲銷釘；

螺桿轉速∶2.6～26.0 r/min；

螺桿與機筒間隙∶＜0.7 mm；

最大排膠量（敞開機頭）∶3500 kg/h；

銷釘形式∶長銷釘與盲銷釘（具體尺寸見圖1）。

1 問題分析

目前傳統(tǒng)式三復合壓出生產線的銷釘排布呈密集型,由喂料口到機頭銷釘排布依次為∶第1排盲釘、中間9排長銷釘、機頭前2排盲釘,此種類型的銷釘排布導致膠料塑化升溫較快,半部件出型溫度急劇上升,導致半部件出型溫度超出現(xiàn)有工藝標準規(guī)定的120 ℃,半成品部件表面極易噴藍——造成硫化后輪胎成品胎面部位過硫化,進而形成胎面崩花掉塊、產生不耐磨等病象；同時半成品部件斷面氣孔率超標,影響部件尺寸收縮,對輪胎成品動平衡均勻性都有很大影響。傳統(tǒng)式三復合壓出生產線銷釘排布如圖2、圖3所示。

圖1 銷釘示意圖

圖2 周向全部為盲銷釘

圖3 周向全部為長銷釘

2 解決措施

依據(jù)膠料在250螺桿擠出機型腔內塑化的效果進行逐步推進更改,制定以下三套試驗方案。

2.1 前期兩次更改

（1）第一次更改調整∶前2排盲釘和長銷釘交叉排列,剩余10排全是長銷釘,銷釘形式如圖4、圖5所示。

圖4 周向為盲銷釘、長銷釘交替

圖5 周向為長銷釘

更改后壓出部件的驗證以胎面F220BRF（全寬220 mm胎面）為基準進行數(shù)據(jù)對比（見表1）。

將生產線速度提升到20 m/min,機頭排膠溫度超過了工藝標準規(guī)定的120 ℃,影響了成品質量及生產效率。第一次更改銷釘排布后,擠出機排膠溫度明顯下降,生產速度可提升至28 m/min。

（2）第二次更改調整∶前4排盲釘和長銷釘交叉排列,剩余8排全是長銷釘,銷釘形式仍如圖4、圖5。

更改后壓出部件仍以胎面F220BRF驗證機頭排膠溫度及線速度效果（見表2）。

根據(jù)第一次的數(shù)據(jù)對比,經商討后進行第二次更改調整。調整后擠出機排膠溫度得到進一步優(yōu)化,生產線速度可提升至30 m/min,提升 了生產效率,節(jié)約了生產成本及能耗。

表1 第一次更改調整方案數(shù)據(jù)對比

表2 第二次調整方案數(shù)據(jù)對比

2.2 最優(yōu)方案改造

上述兩種改進試驗的推進仍未達到生產所需的預期目標,不能徹底釋放產能,在生產緊張的情況下仍有半部件出型超溫的質量隱患存在。

經過對徑向銷釘設計原理進行研究與分析,并結合現(xiàn)場生產實際情況,最終確定了第三種改進方案。

根據(jù)徑向銷釘設計原理[2],銷釘?shù)闹睆接嬎阏堃娛?。

式中∶e為螺棱法相寬度（9 mm）；h為螺紋溝槽的深度（25.5 mm）；n為每排的銷釘個數(shù)（10個）；b為銷釘插入深度（84 mm）；θ為螺紋升角（6.2°）；k為計算系數(shù)（6）。

即銷釘直徑應大于25.08 mm。出于安全使用的考慮,選擇銷釘直徑25.5～26.0 mm比較合理。

傳統(tǒng)式三復合壓出生產線（圖1）的銷釘直徑為29.0 mm,需要進行修正。

經多方論證并結合擠出機銷釘流場理論分析,最終確定的銷釘形式見圖6所示。

圖6 經優(yōu)化的銷釘尺寸示意圖

經該改進方案改造后的銷釘設計更趨合理∶

（1）長銷釘主體直徑設計為27.0 mm,與螺桿相對面直徑設計為24.0 mm,整體呈圓臺形。

（2）所有連接點全部倒角R=1 mm圓弧。

（3）銷釘排布方式仍采用前4排盲釘和長銷釘交叉排列,剩余8排全是長銷釘。

（4）更改后壓出部件以胎面F220BRF驗證機頭排膠溫度及線速度效果,具體見表3。

（5）壓出線250螺桿擠出機通過重新設計銷釘尺寸及優(yōu)化銷釘排布,擠出機排膠溫度得到進一步優(yōu)化,生產線速度可提升至33 m/min,大大提升了生產效率,節(jié)約了生產成本及能耗,避免了因半部件出型超溫導致半成品部件表面噴藍、硫化后部件過硫化,進而形成的胎面崩花掉塊、不耐磨等病象。

（6）同時半成品部件斷面氣孔有大幅降低（對比如圖7所示）,氣孔和半成品部件尺寸得到有效控制,成品輪胎的均勻性指標得到提升。

表3 最優(yōu)改造方案數(shù)據(jù)對比

圖7 銷釘尺寸及排布方式調整前后胎面氣孔對比

2.3 其他配合調整

第三次更改銷釘排布后對250螺桿擠出機溫控進行了配合調整,整體溫控呈階梯式走向,初始溫控75～90 ℃,正常生產30 min、1 h、4 h后,溫度最終定格為70～80 ℃（詳見表4）。

表4 溫控配合調整

事實證明,上述溫度控制方式更加符合擠出機銷釘流場理論。

3 結 語

通過對半鋼輪胎半部件壓出線250螺桿銷釘改造及排布優(yōu)化,解決了半部件出型超溫、半部件表面噴藍——易造成硫化后成品輪胎胎面部位過硫化,進而形成胎面崩花掉塊、產生不耐磨的病象；同時半成品部件斷面氣孔有大幅降低,氣孔和半成品部件尺寸得到有效控制,成品輪胎的均勻性指標得到提升,成品輪胎的質量得到保證,提高了成品輪胎的市場競爭力。

[1] 談玉坤. 我國輪胎工業(yè)近年發(fā)展回顧及前景[J].輪胎工業(yè), 2011,31（2）∶67-69.

[2] 劉樹明. 混合型銷釘機筒冷喂料擠出機理及實驗研究[D].青島∶青島科技大學, 2014.

[責任編輯：朱 胤]

TQ330.4+4

B

1671-8232(2015)08-0045-04

2015-05-08

鄭濤（1982— ）,男,山東棗莊人,工程師,青島科技大學研究生在讀,主要從事輪胎現(xiàn)場工藝研究和管理工作。