TTRG-3-80型全鋼一次法三鼓成型機(jī)后壓輥的改進(jìn)

孫智民

(山東玲瓏機(jī)電有限公司，山東 招遠(yuǎn) 265406)

為提升成型工序的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，在圍繞我公司所用的TTRG-3-80型全鋼一次法三鼓成型機(jī)展開研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，制約該機(jī)型質(zhì)量和效率提升的關(guān)鍵因素是胎坯定型后的后壓輥壓合步序。針對(duì)該問題，借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，在該機(jī)型原有的1組壓輥基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)增加3組壓輥，使各組壓輥可單獨(dú)控制，互不干涉，能對(duì)胎坯各部件進(jìn)行同步滾壓。以該機(jī)型為例，經(jīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)后進(jìn)行檢測(cè)，單胎成型效率可提高10%以上，氣泡問題可降低70%以上，效果比較明顯。

1 TTRG-3-80型成型機(jī)原后壓輥裝置

如圖1所示，該機(jī)型原有的后壓輥結(jié)構(gòu)為四連桿+蝸輪箱式后壓輥滾壓機(jī)構(gòu)。全鋼載重胎在成型過程中，由徑向進(jìn)退機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滾壓機(jī)構(gòu)沿進(jìn)退導(dǎo)軌靠近胎坯，在分合電機(jī)和蝸桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)的配合下，通過蝸輪箱和四連桿機(jī)構(gòu)的擺轉(zhuǎn)功能，帶動(dòng)壓輥來逐步滾壓胎面、胎肩、三角膠芯及胎側(cè)各個(gè)半部件。由于壓輥單一，導(dǎo)致整套后壓輥裝置壓合效率低。同時(shí)隨著各部件的滾壓，壓輥需要進(jìn)行頻繁的擺轉(zhuǎn)、定位等動(dòng)作，由于累積誤差和各動(dòng)作銜接及部件間隙的存在，造成排氣效果不理想，無法滿足當(dāng)前生產(chǎn)工藝要求。

2 改進(jìn)后的組合式后壓輥滾壓機(jī)構(gòu)

針對(duì)上述結(jié)構(gòu)存在的問題，為提高該機(jī)型的成型效率和胎坯質(zhì)量，結(jié)合輪胎生產(chǎn)工藝要求，在設(shè)備原有后壓輥基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)增加三組獨(dú)立壓輥，用龍門架支撐形式，安裝在原有壓輥上方，使整套部件中心與成型鼓對(duì)中。架體設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)成型鼓中心高度，將各組壓輥固定座按照一定的角度進(jìn)行布置，使各組壓輥伸出后能夠相交于成型鼓的軸線上，保證各部件在壓合過程中受力均勻。當(dāng)成型胎坯需要滾壓時(shí)，各組壓輥可以同步動(dòng)作，根據(jù)PLC程序設(shè)定按照工藝參數(shù)要求分別對(duì)胎面、胎肩、三角膠芯進(jìn)行同步壓合。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，壓輥定位準(zhǔn)確，能有效提高壓合效率和質(zhì)量。整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 設(shè)備原后壓輥滾壓機(jī)構(gòu)示意圖

2.1 設(shè)備原后壓輥

改造后，保持設(shè)備原后壓輥結(jié)構(gòu)不變，對(duì)壓合動(dòng)作上通過修改程序改變?cè)袆?dòng)作，以達(dá)到配合新增3組壓輥同步動(dòng)作的目的。首先，由于增加了1#胎面中心平壓輥，就可以將該壓輥起始?jí)汉狭阄患訉?，調(diào)整到與1#壓輥寬度相對(duì)應(yīng)的位置上，可有效的減少該壓輥的壓合范圍，提高胎面復(fù)合件的壓合效率；其次，配合1#壓輥完成胎面滾壓后，通過程序控制，將該壓輥提前定位到胎側(cè)滾壓等待位上，在反包動(dòng)作完成后，可直接對(duì)胎側(cè)進(jìn)行滾壓，減少壓合過程中壓輥位置轉(zhuǎn)換定位時(shí)間，能有效提高成型壓合效率。

圖2 整體結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 新增1#胎面中心平壓輥

該壓輥設(shè)計(jì)為單個(gè)平壓輥形式，主要用于配合設(shè)備原后壓輥對(duì)胎面中心部位進(jìn)行壓合。壓合時(shí)該壓輥首先動(dòng)作，在氣缸驅(qū)動(dòng)下，壓輥隨擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)壓到胎面中心位置上，隨著成型鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)，完成對(duì)胎面中心部位的壓合。該壓輥壓力可根據(jù)不同規(guī)格輪胎參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使設(shè)備原后壓輥不必從胎面中心部分進(jìn)行壓合，提高胎面部分的壓合效率。為滿足輕卡和載重兩個(gè)不同系列胎面寬度的壓合需要，可以將壓輥設(shè)計(jì)為寬窄兩種規(guī)格，以配合2#壓輥對(duì)胎肩部位的壓合。壓合氣缸選用中間耳軸固定形式，其中缸體固定位置可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，以控制壓輥的擺轉(zhuǎn)角度，適應(yīng)不同直徑的胎面壓合。結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖31#胎面中心壓輥結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 新增2#胎肩壓輥

該壓輥根據(jù)胎坯胎肩部位結(jié)構(gòu)形狀，設(shè)計(jì)為一組對(duì)稱的錐形壓輥，主要用于壓合胎坯的胎肩部位。壓合過程中，該壓輥通過氣缸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，采用2根滾珠花鍵副進(jìn)行導(dǎo)向，以保證壓輥的運(yùn)行軌跡。氣缸端部采用浮動(dòng)接頭與壓輥?zhàn)鶎?dǎo)向裝置進(jìn)行連接，以消除各部件加工裝配的積累誤差，避免氣缸受到損壞。兩個(gè)錐形壓輥通過調(diào)距機(jī)構(gòu)帶動(dòng)壓輥?zhàn)M(jìn)行移動(dòng)，壓輥?zhàn)蛪狠佂秸{(diào)整，以滿足不同規(guī)格胎坯胎肩部位的寬度壓合需求。通過該壓輥與設(shè)備原后壓輥和1#胎面中心壓輥的配合，可使胎面部分的壓合周期縮短10 s左右，能夠有效的完成胎面、胎肩部分的快速壓合。同時(shí)在這3組壓輥之間，通過1#、2#壓輥的直線壓合動(dòng)作，代替原后壓輥蝸輪箱的擺轉(zhuǎn)壓合動(dòng)作，通過動(dòng)作上的銜接，消除了原后壓輥在擺轉(zhuǎn)過程中動(dòng)作不連貫出現(xiàn)的漏壓?jiǎn)栴}，有效減少了肩泡的出現(xiàn)，提高了胎坯的成型質(zhì)量。結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖42#胎肩壓輥結(jié)構(gòu)示意圖

2.4 新增3#膠芯壓輥

該壓輥設(shè)計(jì)為一組弧形壓輥，主要用于壓合胎坯的膠芯部位。壓合過程中，通過電機(jī)減速機(jī)組驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠帶動(dòng)壓輥?zhàn)潭埽跐L珠花鍵副的約束下，直線運(yùn)行到膠芯部位，到達(dá)壓輥氣缸的行程范圍內(nèi)后電機(jī)減速機(jī)組停止動(dòng)作，壓輥氣缸伸出，從膠芯根部開始進(jìn)行壓合。隨著電機(jī)減速機(jī)的反向運(yùn)轉(zhuǎn)，完成膠芯的整個(gè)壓合動(dòng)作。膠芯壓合完成后，壓輥氣缸縮回，電機(jī)減速機(jī)組帶動(dòng)壓輥?zhàn)潭芸焖俜祷氐皆c(diǎn)位置，完成一個(gè)壓合動(dòng)作過程。整個(gè)壓合過程中的壓輥位置定位通過一套絕對(duì)值編碼器來進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)壓合定位不準(zhǔn)造成的漏壓?jiǎn)栴}。為滿足不同規(guī)格胎坯圈口部位的壓合工藝要求，設(shè)計(jì)采用電氣比例閥來控制壓輥氣缸的氣源壓力。生產(chǎn)過程中，根據(jù)不同規(guī)格輪胎的工藝要求，可以在操作面板上進(jìn)行壓輥位置及壓力大小的設(shè)定，通過PLC程序控制編碼器對(duì)壓輥位置檢測(cè)定位及比例閥進(jìn)行壓力控制，壓合過程中可以使壓輥實(shí)現(xiàn)在任一位置不同壓力的切換控制，有效保證了圈口部位的壓合效果。上述壓合動(dòng)作是在其余3組壓輥壓合胎面的同時(shí)同步進(jìn)行的，較原結(jié)構(gòu)后壓輥可直接縮短膠芯壓合時(shí)間25s以上，效率提升比較明顯。為保護(hù)該裝置使用的安全性，在壓輥的上下行程極限位置分別設(shè)有限位檢測(cè)開關(guān)，用于避免該壓輥與設(shè)備其它部件之間出現(xiàn)動(dòng)作干涉問題。

另該組壓輥根據(jù)各個(gè)規(guī)格平寬，設(shè)計(jì)為間距可調(diào)結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)平寬超過壓輥氣缸行程范圍時(shí)，可以將壓輥?zhàn)潭菟ㄋ砷_，此時(shí)壓輥?zhàn)趯?dǎo)向裝置定位下，不會(huì)因自身重量脫落，根據(jù)平寬尺寸，沿導(dǎo)向裝置左右調(diào)整壓輥?zhàn)烈笪恢煤缶o固螺栓既可，方便可靠；同時(shí)，兩個(gè)壓輥根據(jù)胎坯外形設(shè)計(jì)帶有一定的角度，采用直線運(yùn)行的壓合軌跡，能夠與胎坯外形弧線相仿，通過跟蹤成品胎X光檢測(cè)，對(duì)于膠芯的壓合質(zhì)量，較原后壓輥蝸輪箱擺轉(zhuǎn)壓合結(jié)構(gòu)有明顯的提升，尤其針對(duì)全鋼無內(nèi)胎規(guī)格，能夠解決原結(jié)構(gòu)上膠芯無法壓合的問題，圈口氣泡質(zhì)量缺陷明顯下降。結(jié)構(gòu)如圖5所示。

3 與TTRG-3-80機(jī)型原后壓輥裝置相比的優(yōu)點(diǎn)

新設(shè)計(jì)的組合式后壓輥滾壓機(jī)構(gòu)與原四連桿+蝸輪箱結(jié)構(gòu)相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）由于增加3組獨(dú)立、可同步運(yùn)行的壓輥，使各組壓輥的壓合分工明確，能夠有效的提高成型壓合效率。

（2）新增的3組壓輥，使壓合過程由原來的擺轉(zhuǎn)壓合改為直線壓合，使壓合動(dòng)作銜接緊密，避免出現(xiàn)漏壓?jiǎn)栴}，提高胎坯的壓合質(zhì)量。

圖53#壓輥結(jié)構(gòu)示意圖

（3）改造后的組合式后壓輥，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，調(diào)整快速、準(zhǔn)確、方便，壓輥定位精確，使用安全性能高。

（4）使用3#壓輥對(duì)膠芯進(jìn)行壓合，對(duì)排除胎坯圈口氣泡，有明顯的效果，尤其適用全鋼載重子午胎中無內(nèi)胎規(guī)格的生產(chǎn)工藝，具有設(shè)備原后壓輥無法壓合膠芯的功能，使圈口氣泡明顯下降。

（5）設(shè)備改造投資少、見效快，在不影響設(shè)備原有結(jié)構(gòu)布局前期下，通過局部改動(dòng)就能實(shí)現(xiàn)提質(zhì)、提效，并且效益可觀。

4 結(jié)束語

該結(jié)構(gòu)形式的組合式后壓輥滾壓機(jī)構(gòu)，已獲得專利授權(quán)（專利號(hào)：ZL 201420489677.1），并且已經(jīng)實(shí)施到TTRG-3-80型全鋼一次法三鼓成型機(jī)及類似結(jié)構(gòu)后壓輥的改造中，效果提升明顯。以11R22.5規(guī)格為例，通過對(duì)單臺(tái)設(shè)備改造前后對(duì)比，單胎成型周期可縮短30 s以上，平均日產(chǎn)量能提高22條以上，年銷售收入至少可增加1300萬。通過改進(jìn)，該結(jié)構(gòu)即可作為一種新結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于成型機(jī)壓合裝置的新機(jī)型加工中，又可應(yīng)用在老機(jī)型的改造上，在生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量方面較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)由較大提升，因此具有較大的推廣價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。