全鋼子午胎一次法成型機(jī)后壓裝置比較分析

張脈永，范作友2

(1.雙錢(qián)集團(tuán)（安徽）回力輪胎有限公司，安徽 蕪湖 238312；2.山東凱旋橡膠有限公司，山東 荷澤 274400)

全鋼子午胎一次法成型機(jī)主要由成型主機(jī)、后壓裝置、胎體部件供料架、輔機(jī)、帶束層供料架、胎面供料架、胎體傳遞環(huán)、帶束層傳遞環(huán)、成型鼓、帶束鼓、電氣控制柜、氣動(dòng)控制柜等組成，其中后壓裝置根據(jù)成型工藝設(shè)定要求分別完成三角膠芯、胎側(cè)、帶束層胎面復(fù)合件等的滾壓動(dòng)作，使全鋼子午胎胎坯各部件之間緊密結(jié)合。后壓裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)則根據(jù)不同全鋼子午胎成型機(jī)設(shè)計(jì)配置和工藝壓合功能需求有不同設(shè)計(jì)組成。典型后壓裝置由電機(jī)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣缸和滾壓機(jī)構(gòu)等組成。國(guó)內(nèi)成型機(jī)后壓裝置基本參照國(guó)外引進(jìn)設(shè)備基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)加工，本文通過(guò)幾種后壓裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析，作為全鋼子午胎一次法成型機(jī)選型配置和維修管理要點(diǎn)，提高子午胎胎坯成型質(zhì)量，按照后壓裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為A型、B型、C型。

1 幾種常見(jiàn)后壓裝置介紹

1.1 A型后壓裝置

20世紀(jì)80年代中后期隨著國(guó)內(nèi)數(shù)家輪胎廠引進(jìn)國(guó)外全鋼子午胎制造技術(shù)，全鋼子午胎成型機(jī)作為關(guān)鍵設(shè)備分別進(jìn)口了日本三菱、意大利倍耐力、斯洛伐克MATADOR等家的產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)橡膠機(jī)械企業(yè)90年代末期在消化吸收國(guó)外進(jìn)口成型機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上相繼開(kāi)發(fā)了全鋼子午胎一次法兩鼓和三鼓成型機(jī)，后壓裝置的設(shè)計(jì)以上述進(jìn)口機(jī)型為藍(lán)本開(kāi)發(fā)出三維動(dòng)態(tài)壓輥后壓裝置（見(jiàn)圖1）并在大多數(shù)輪胎廠使用。

圖1 A型后壓裝置

A型后壓裝置主要機(jī)構(gòu)組成：

（1）后壓裝置焊接底座框架上固定2根滑動(dòng)導(dǎo)軌，位于中心線上，伺服電機(jī)經(jīng)滾珠絲杠沿滑動(dòng)導(dǎo)軌徑向運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)后壓裝置進(jìn)退。

（2）后壓裝置2個(gè)蝸輪箱安裝在滑板的2根橫向滑動(dòng)導(dǎo)軌上，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)左右旋向絲杠使之分合。

（3）后壓分合壓輥裝在平行四邊形連桿的立臂上，交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿，可使壓輥沿立臂旋轉(zhuǎn)。

（4）壓合動(dòng)作由一對(duì)多片錐形壓輥用氣缸擺動(dòng)從胎冠中心軸向左右分開(kāi)壓合，至胎肩部位徑向前進(jìn)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)角度17°～20°再?gòu)较蚯斑M(jìn)再轉(zhuǎn)至30°左右胎冠邊緣壓合完整。在滾壓過(guò)程中壓力也可由PLC給定變化。

（5）壓合動(dòng)作的另一對(duì)圓盤(pán)壓輥用于壓合三角膠芯和胎側(cè)，首先將壓輥?zhàn)笥曳珠_(kāi)并旋轉(zhuǎn)90°位置，壓輥機(jī)架前進(jìn)，使壓輥接近胎圈部位，氣缸加壓，徑向后退運(yùn)動(dòng)，并左右同步將胎圈和胎側(cè)膠滾壓密實(shí)無(wú)氣泡。滾壓過(guò)程中也可根據(jù)各部分位置由PLC改變壓力。

（6）中心壓輥位于分合壓輥上端，由氣缸直接驅(qū)動(dòng)壓合胎冠中間部位。

1.2 B型后壓裝置

沈陽(yáng)藍(lán)英工業(yè)自動(dòng)化裝備公司自2006年開(kāi)發(fā)出全新全鋼一次法子午胎三鼓成型機(jī)，該機(jī)借鑒外資企業(yè)成型機(jī)特點(diǎn)設(shè)計(jì)制造多輥組后壓裝置（見(jiàn)圖2）。

圖2 B型后壓裝置

B型后壓裝置由機(jī)架和4組滾壓機(jī)構(gòu)組成，共分3層：上層為3號(hào)輥，中層為1號(hào)輥、2號(hào)輥，下層為4號(hào)輥，可分別對(duì)胎面、胎側(cè)和三角膠芯進(jìn)行滾壓。

（1）后壓裝置1號(hào)壓輥，為在中心安裝的單壓輥組件，其位置左、右固定，前后移動(dòng)由氣缸推動(dòng)擺動(dòng)。此輥用于滾壓胎面中心部位。

（2）后壓裝置2號(hào)壓輥，由左、右2套直裝的壓輥組件組成，其位置可用手調(diào)絲杠（或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)）左、右移動(dòng)，輥架前后移動(dòng)為氣缸推動(dòng)。2號(hào)輥用于滾壓胎肩并定位。

（3）后壓裝置3號(hào)壓輥，由左、右2套斜裝的滾壓組件組成，其位置可用手動(dòng)調(diào)整螺釘固定，各輥前后移動(dòng)由氣缸推動(dòng)；由交流電機(jī)通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，使3號(hào)輥架整體移動(dòng)并由編碼器定位反饋，由前后兩個(gè)接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)位置。3號(hào)輥用于滾壓胎側(cè)與三角膠芯。

（4）后壓裝置4號(hào)輥，由左、右2套滾壓組件組成，其位置用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)2組左、右旋絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)程序控制，實(shí)現(xiàn)左右壓輥的平分與轉(zhuǎn)動(dòng)，用于滾壓胎面與胎肩的轉(zhuǎn)角。2個(gè)輥前后移動(dòng)由2個(gè)氣缸推動(dòng)；輥架移動(dòng)由氣缸推動(dòng)，回程限位由機(jī)械控制閥控制,行程可通過(guò)加減限位片來(lái)調(diào)整。

（5）后壓裝置主體支撐是與主機(jī)聯(lián)接的焊接機(jī)架，4套壓輥機(jī)構(gòu)安裝在前側(cè)的上、中、下3個(gè)位置。

1.3 C型后壓裝置

90年代末期國(guó)內(nèi)數(shù)家輪胎廠開(kāi)始引進(jìn)荷蘭VMI公司全鋼子午胎一次法四鼓成型機(jī)，其后壓裝置采用全新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。后壓裝置位于左成型鼓之后，安裝在傳遞導(dǎo)軌上。該傳遞導(dǎo)軌可讓后壓裝置前后移動(dòng)以便為成型鼓旋轉(zhuǎn)留出空間。 傳遞導(dǎo)軌安裝在地面地基基礎(chǔ)上，后壓裝置主要機(jī)構(gòu)構(gòu)成如圖3所示。

（1） 后壓裝置機(jī)架

采用高臺(tái)式框架結(jié)構(gòu)，保證分合壓輥中心高與成型鼓中心高一致。

（2） 中心壓輥

中心壓輥安裝在機(jī)架下方中間部位，由擺動(dòng)彎連桿懸掛連接，中心壓輥受氣缸驅(qū)動(dòng)向胎面中心部位壓合。

（3） 動(dòng)態(tài)分合壓輥

2個(gè)動(dòng)態(tài)壓輥對(duì)稱安裝在后壓裝置的平臺(tái)上，用于胎坯胎面和胎側(cè)壓合。2個(gè)動(dòng)態(tài)壓合輥的徑向和側(cè)向運(yùn)動(dòng)由位于平臺(tái)上下2個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副實(shí)現(xiàn)。運(yùn)動(dòng)的位置反饋通過(guò)線性位置傳感器完成。動(dòng)態(tài)分合壓輥壓力由菜單控制，可通過(guò) PLC 設(shè)置。

圖3 C型后壓裝置

2 后壓裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)說(shuō)明

A型后壓裝置驅(qū)動(dòng)原理見(jiàn)圖4，其中后壓裝置進(jìn)退由伺服電機(jī)直連滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)；后壓輥分合由伺服電機(jī)通過(guò)鏈輪鏈條驅(qū)動(dòng)左右螺旋絲杠副驅(qū)動(dòng)；后壓輥擺轉(zhuǎn)由伺服電機(jī)通過(guò)鏈輪鏈條和花鍵軸驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿副實(shí)現(xiàn)。

B型后壓裝置4#壓輥驅(qū)動(dòng)原理見(jiàn)圖5，1#～3#壓輥全部采用氣缸直接驅(qū)動(dòng)；4#壓輥除了氣缸提供軸向推力外，另有2個(gè)電機(jī)布置左右，分別驅(qū)動(dòng)2根滾珠絲杠副實(shí)現(xiàn)4#壓輥橫向分合與徑向擺轉(zhuǎn)功能。

C型后壓裝置驅(qū)動(dòng)原理見(jiàn)圖6，中心壓輥采用氣缸驅(qū)動(dòng)；動(dòng)態(tài)分合壓輥徑向運(yùn)動(dòng)由伺服電機(jī)通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副帶動(dòng)平臺(tái)前后移動(dòng)，左右分合運(yùn)動(dòng)由安裝于平臺(tái)上的伺服電機(jī)通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)橫向滾珠絲杠副實(shí)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)分合壓輥擺轉(zhuǎn)由氣缸和電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

圖4 A型后壓裝置驅(qū)動(dòng)原理圖

圖5 B型后壓裝置4#壓輥驅(qū)動(dòng)原理圖

圖6 C型后壓裝置驅(qū)動(dòng)原理圖

3 后壓裝置滾壓機(jī)構(gòu)特點(diǎn)

A型后壓裝置滾壓機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖7）動(dòng)態(tài)分合壓輥水平方向采用典型四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)分合壓輥從0o～90o擺轉(zhuǎn)，垂直方向擺動(dòng)由斜向安裝氣缸推動(dòng)。該滾壓機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：

圖7 A型后壓裝置滾壓機(jī)構(gòu)

（1）動(dòng)態(tài)分合壓輥?zhàn)钚￠g距為0，可以適應(yīng)不同寬度胎面壓合。

（2）動(dòng)態(tài)分合壓輥運(yùn)動(dòng)軌跡可以通過(guò)參數(shù)設(shè)定存儲(chǔ)，方便不同規(guī)格輪胎切換。

（3）動(dòng)態(tài)壓輥壓合程序適應(yīng)“胎側(cè)包胎冠”和“胎冠包胎側(cè)”2種成型方式及壓三角膠芯功能。

B型后壓裝置滾壓機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：胎坯滾壓采用4套壓合輥組合滾壓（見(jiàn)圖8），按照工藝步驟分組壓合胎坯部件，提高了生產(chǎn)效率的同時(shí)又保證了產(chǎn)品質(zhì)量。其優(yōu)點(diǎn)有：

圖8 B型后壓裝置滾壓機(jī)構(gòu)

（1）組合壓輥組壓合程序支持“胎側(cè)包胎冠”和“胎冠包胎側(cè)”2種成型方式及壓三角膠芯功能。

（2）采用直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)等部件，方便維護(hù)與潤(rùn)滑，改善工作環(huán)境。

（3）組合壓輥壓合線條緊密、均勻，滾壓程序能夠按照所做輪胎規(guī)格和工藝要求的不同，而作相應(yīng)調(diào)整。

C型后壓裝置滾壓機(jī)構(gòu)由中心壓輥和動(dòng)態(tài)分合壓輥組成（見(jiàn)圖9），其滾壓機(jī)構(gòu)特點(diǎn)如下：

圖9 C型后壓裝置滾壓機(jī)構(gòu)

（1）中心壓輥安裝于分合壓輥下方，受力合理且不占用上部空間，作用于胎面中間部位，氣缸壓力可根據(jù)工藝要求設(shè)定。

（2）動(dòng)態(tài)分合壓輥水平軸線與成型鼓軸線齊平，2個(gè)壓輥?zhàn)钚￠g距90 mm，胎面胎側(cè)水平壓合軌跡可通過(guò)電機(jī)參數(shù)設(shè)定并存儲(chǔ)，方便不同規(guī)格輪胎生產(chǎn)切換。

（3）可根據(jù)工藝設(shè)定可實(shí)現(xiàn)“胎側(cè)包胎冠”和“胎冠包胎側(cè)”2種成型工藝滾壓。

4 綜合性能對(duì)比

3種形式后壓裝置經(jīng)過(guò)橡膠機(jī)械企業(yè)和輪胎廠工程技術(shù)人員努力不斷優(yōu)化改進(jìn)使之更加適合全鋼子午胎成型工藝，提高全鋼子午胎成品胎工藝性能。但3種后壓裝置因機(jī)械結(jié)構(gòu)差異存在使用差異（見(jiàn)表1）。

表1 三種后壓裝置綜合性能對(duì)比表

5 結(jié)論

以上3種形式后壓裝置因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同影響全鋼子午胎成型工藝精度不同，所以全鋼三鼓一次法成型機(jī)在選擇后壓裝置時(shí)，應(yīng)結(jié)合“胎側(cè)包胎冠”和“胎冠包胎側(cè)”成型工藝、壓合膠部件步驟等進(jìn)行選擇。但兩鼓一次法成型機(jī)的后壓裝置，因?yàn)槭艿教ンw供料架空間的限制，一般不宜選擇B型后壓裝置。在實(shí)際使用過(guò)程中還應(yīng)關(guān)注后壓裝置壓輥與成型胎坯相關(guān)運(yùn)行軌跡尺寸精度和壓力精度，以確保全鋼子午胎胎坯壓合后的尺寸精度，進(jìn)而提高成品胎性能指標(biāo)。