輪胎膠片儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)設(shè)計(jì)

謝高飛

摘要：胎面胎側(cè)生產(chǎn)線在終端卷取工位，一般采取多工位卷取小車，自動(dòng)交替工作。其中一臺(tái)卷取小車卷取足夠長(zhǎng)度的胎面胎側(cè)時(shí)，將自動(dòng)切換到另一臺(tái)卷取小車進(jìn)行卷取。在多工位卷取小車交換進(jìn)入工作狀態(tài)的時(shí)間間隔內(nèi)，保證擠出機(jī)和胎面胎側(cè)生產(chǎn)線連續(xù)工作，輪胎膠片將自動(dòng)被儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)儲(chǔ)存起來(lái)。另一臺(tái)卷取小車完全進(jìn)入卷取工作狀態(tài)，儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)又開(kāi)始快速釋放被儲(chǔ)存起來(lái)的輪胎膠片。在儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)的配合下，多工位卷取小車能高效完成卷取工作。

關(guān)鍵詞：下層固定輸送帶;上層移動(dòng)輸送帶;傳動(dòng)結(jié)構(gòu);急停開(kāi)關(guān);傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的控制盒

Abstract：The tread and sidewall production line usually adopts multi station coiling car at the terminal coiling station，which works automatically alternately. When one of the take-up trolleys takes up enough length of tread sidewall，it will automatically switch to another take-up trolleys for take-up. During the working time interval of the multi station coiling car exchange，the extruder and the tread and sidewall production line can work continuously，and the tire film will be automatically stored by the storage and release system. The other take-up car completely enters the take-up working state，and the storage and release system starts to release the stored tire film quickly. With the cooperation of the storage and release system，the multi position coiling car can complete the coiling work efficiently.

Key words：Lower fixed conveyor;upper shift conveyor;transmission structure;Emergency Stop Switch;control box of transmission structure

引言

輪胎的胎面及胎側(cè)生產(chǎn)線中，可以進(jìn)行不間斷送料和多工位連續(xù)切換卷取小車是輪胎廠商提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵?，F(xiàn)在胎面胎側(cè)生產(chǎn)線，采用卷取小車連續(xù)自動(dòng)的卷取整卷胎面胎側(cè)膠片，在輪胎成型機(jī)上進(jìn)行單條料的定長(zhǎng)裁斷，來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的高度自動(dòng)化。更換卷取小車需要時(shí)間內(nèi)擠出的膠片需要暫時(shí)儲(chǔ)存起來(lái)。為解決更換卷取小車時(shí)，胎面胎側(cè)膠片儲(chǔ)存的問(wèn)題，需研發(fā)輪胎膠片儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)。

1設(shè)計(jì)內(nèi)容與關(guān)鍵技術(shù)：

1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求

圖1為儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;包括：101.支架;102. 下層運(yùn)輸帶;103. 上層移動(dòng)輸送帶;104. 拖鏈部分;105. 運(yùn)輸固定板部分;106. 急停裝置;107. 操作盒;108.浮動(dòng)輥組件。

為保證儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)能夠自動(dòng)控制輸送機(jī)速度，儲(chǔ)料長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，儲(chǔ)料輸送機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，設(shè)計(jì)要求：

（1）采用雙層運(yùn)輸帶輸送機(jī)，上層移動(dòng)輸送帶可在位置1和位置2之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。下層固定輸送帶位置不變;

（2）兩層運(yùn)輸帶輸送機(jī)均采用自動(dòng)運(yùn)輸帶糾偏系統(tǒng)，保證輸送帶不跑偏;

（3）上層移動(dòng)運(yùn)輸帶輸送機(jī)整體移動(dòng)，采用齒輪齒條驅(qū)動(dòng)，齒輪齒條間隙可調(diào)整;運(yùn)輸帶輸送機(jī)兩側(cè)有須有導(dǎo)向;行程可控制，在行程末端須有緩沖，減小撞擊;

（4）上層移動(dòng)運(yùn)輸帶輸送機(jī)控制電纜和所有氣管須有保護(hù)。

（5）操作側(cè)須有安全防護(hù)措施，保證操作人員安全;

1.2關(guān)鍵技術(shù)

下面是儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合附圖及實(shí)例，對(duì)輪胎膠片儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)作介紹。

如圖1所示，為輪胎膠片儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，一種與多工位輪胎膠片卷曲裝置配合的輪胎膠片儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)，不間斷輸送輪胎膠片的上層移動(dòng)輸送帶和下層固定輸送帶，及將上層移動(dòng)輸送帶在位置1和位置2之間循環(huán)移動(dòng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)上層移動(dòng)輸送帶從位置1移動(dòng)至位置2的過(guò)程（移動(dòng)理論速度為V1），下層固定輸送帶運(yùn)輸帶停止轉(zhuǎn)動(dòng)，上層移動(dòng)輸送帶運(yùn)輸帶轉(zhuǎn)動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)理論速度為V2），輪胎膠片從上層移動(dòng)輸送帶經(jīng)下層固定輸送帶輸送下層固定輸送帶末端前進(jìn)行存儲(chǔ)，輪胎膠片生產(chǎn)速度為15m/min時(shí)，即上層移動(dòng)輸送帶運(yùn)輸帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度為V2=15m/min，上層移動(dòng)輸送帶移動(dòng)速度V1=7.5m/min，儲(chǔ)料長(zhǎng)度L=2x7460mm=14.92m，儲(chǔ)料時(shí)間=14.92/15min=59.67s，更換卷取小車需要時(shí)間要小于儲(chǔ)料時(shí)間59.67s;更換卷取小車后，上層移動(dòng)輸送帶從位置2移動(dòng)至位置1的過(guò)程（移動(dòng)理論速度為V1），下層固定輸送帶運(yùn)輸帶轉(zhuǎn)動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)理論速度為V3），上層移動(dòng)輸送帶運(yùn)輸帶同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)理論速度為V2），輪胎膠片從下層運(yùn)輸帶末端開(kāi)始釋放，釋放速度V=V3=V2+2xV1=15m/min+2x7.5m/min=30m/min;卷曲完成后，更換卷取小車，上層移動(dòng)輸送帶再次從位置1移動(dòng)至位置2，開(kāi)始下一次輪胎膠片存儲(chǔ)。在實(shí)施過(guò)程中，上層移動(dòng)輸送帶移動(dòng)采用的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)為齒輪與齒條組合件。

在輪胎膠片儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)中，上層移動(dòng)輸送帶移動(dòng)速度，上層移動(dòng)輸送帶運(yùn)輸帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度，下層固定輸送帶運(yùn)輸帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度，在實(shí)際生產(chǎn)中很難達(dá)到理論值，有微小誤差，解決這種方法：上層移動(dòng)輸送帶和下層固定輸送帶之間采用浮動(dòng)輥匹配速度，通過(guò)檢測(cè)光幕檢測(cè)輪胎膠片，使浮動(dòng)輥等待和工作狀態(tài)自動(dòng)切換。檢測(cè)光幕檢測(cè)膠片是否達(dá)到指定位置（通過(guò)浮動(dòng)輥位置），膠片未輸送到浮動(dòng)輥位置，浮動(dòng)輥在等待位置。膠片輸送到浮動(dòng)輥位置，汽缸推出浮動(dòng)輥，進(jìn)入工作狀態(tài)。輪胎膠片從下層運(yùn)輸帶末端開(kāi)始釋放時(shí)，如果下層固定輸送帶運(yùn)輸帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度V3度大于兩倍上層移動(dòng)輸送帶移動(dòng)速度V1與上層移動(dòng)輸送帶運(yùn)輸帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度為V2之和，浮動(dòng)輥被膠片壓至左邊位置，系統(tǒng)控制機(jī)下層輸送帶減速。如果下層固定輸送帶運(yùn)輸帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度V3度小于于兩倍上層移動(dòng)輸送帶移動(dòng)速度V1與上層移動(dòng)輸送帶運(yùn)輸帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度為V2之和，浮動(dòng)輥受壓力變小移動(dòng)至右邊，系統(tǒng)控制機(jī)下層輸送帶加速。使上下層速度匹配。

在輪胎膠片儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)中，上層移動(dòng)輸送帶移動(dòng)（如圖2）采用浮動(dòng)齒輪固定在減速機(jī)上，用來(lái)調(diào)整齒輪齒條配合件的間隙。重載腳輪的支撐上層移動(dòng)輸送帶在，在橫梁面上來(lái)回移動(dòng)。橫梁面的兩側(cè)用滾動(dòng)軸承在進(jìn)行導(dǎo)向，保證移動(dòng)方位的精確度。上層移動(dòng)輸送帶安裝運(yùn)輸帶跑偏控制系統(tǒng)，可以很有效的解決主動(dòng)輥與被動(dòng)輥不平行引起皮帶跑偏，當(dāng)運(yùn)輸帶跑偏控制器9檢測(cè)到運(yùn)輸帶跑偏時(shí)，糾偏輥6通過(guò)氣缸驅(qū)動(dòng)輥筒，輥筒的方向的變化來(lái)從而改變運(yùn)輸帶的偏離方向。壓輥組件2防止料尾通過(guò)時(shí)，膠片由于自身重力瞬間掉落至下層固定輸送帶運(yùn)輸帶，避免膠片在下層固定輸送帶運(yùn)輸帶堆積。上層移動(dòng)輸送帶采用了可調(diào)位置的接近開(kāi)關(guān)和行程開(kāi)關(guān)雙保險(xiǎn)進(jìn)行行程控制，在行程末端采用氣缸進(jìn)行緩沖，減小上層移動(dòng)輸送帶的移動(dòng)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的撞擊影響。

在輪胎膠片儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)中，上層移動(dòng)輸送帶的控制電纜和氣管用拖鏈進(jìn)行保護(hù)。固定部分用線槽，電線與氣管分開(kāi)，動(dòng)力電線與信號(hào)線分開(kāi)，防止干擾。保證設(shè)備可靠運(yùn)行。此外，輪胎膠片儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)的側(cè)面還安裝有拉繩急停開(kāi)關(guān)，在緊急情況時(shí)緊急制動(dòng)該循環(huán)儲(chǔ)料裝置，保證操作人員安全。儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)不同部位采用不同的顏色區(qū)分：設(shè)備主體顏色為天藍(lán)色RAL5015，防止操作人員視覺(jué)疲勞;安全罩，圍欄顏色為油菜黃 ?RAL 1021;移動(dòng)旋轉(zhuǎn)部件顏色為火焰紅RAL 3000;安全裝置（緊急開(kāi)關(guān)）顏色為火焰紅RAL 3000，起安全警示作用;電控箱和控制要素的基本顏色亮灰RAL 7035。

2主要參數(shù)計(jì)算及電機(jī)選型

儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)工作環(huán)境在-20度～40度范圍內(nèi)，24小時(shí)頻繁起停，工廠提供三相交流電壓380 v，頻率50 HZ，24 V直流電壓。運(yùn)輸帶機(jī)動(dòng)力滾筒直徑200mm，膠片最大輸送速度40m/min，膠片常用生產(chǎn)速度輸送速度范圍15～25m/min，運(yùn)輸帶機(jī)上的膠片最大重量約200KG，摩擦系數(shù)0.18，

驅(qū)動(dòng)膠片所需力F =膠片重量 x 摩擦系數(shù)

=200KG x 9.8N/KG x 0.18

= 352.8N

膠片驅(qū)動(dòng)扭曲M =驅(qū)動(dòng)膠片所需拉力FxL

=驅(qū)動(dòng)膠片所需拉力F x 運(yùn)輸帶機(jī)動(dòng)力滾筒直徑0.2m/2

= 352.8N x 0.2m/2

= 35.28 N·m

由于考慮到一些其它因素，理論與實(shí)際有一定出入，為保證運(yùn)輸帶線穩(wěn)定運(yùn)行，選電機(jī)扭曲時(shí)需放大一定安全系數(shù)，約1.3倍。因此電機(jī)扭值需大于45.864 N·m（35.28 N·m x1.3=45.864 N·m），由低到高就近原則查表應(yīng)選電機(jī)扭矩為75N·m。

膠片驅(qū)動(dòng)功率P = 驅(qū)動(dòng)膠片所需拉力F x 膠片最大輸送速度V

= 352.8N x 40m/min

= 352.8N x 40/60 m/s

= 235.2W = 0.2352 KW

由于考慮到一些其它因素，理論與實(shí)際有一定出入，為保證運(yùn)輸帶線穩(wěn)定運(yùn)行，選電機(jī)功率時(shí)需放大一定系數(shù)，大概1.5倍。因此電機(jī)扭值需大于0.3528 KW（0.2352 KW x1.5=0.3528 KW），由低到高就近原則查表應(yīng)選電機(jī)功率為0.55 KW。

電機(jī)轉(zhuǎn)速N=膠片最大輸送速度V/（3.14*運(yùn)輸帶機(jī)動(dòng)力滾筒直徑0.2m）

=40m/min/（3.14*0.2m）

=63.69 r/min

因此電機(jī)減速機(jī)選用型號(hào)應(yīng)為KA37/T DRN71M4 TH/V / M3A/ KK=90°P=0.55KW;額定功率 0.55 Kw;額定轉(zhuǎn)速1450r/min;輸出軸轉(zhuǎn)速70r/min;減速器減速比19.31;安裝位置 M3A;電機(jī)接線盒位置90°;輸出軸方式hollow shaft;輸出軸尺寸D=30H7;電源頻率50Hz;額定電壓380 V;ip防護(hù)等級(jí)IP54;熱保護(hù)TH;強(qiáng)制制冷;制冷電壓380VAC;銘牌english/中文;顏色RAL9005;

3結(jié)論

以上是輪胎膠片儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)實(shí)施方式，輪胎膠片儲(chǔ)料釋放系統(tǒng)研制成功，克服市場(chǎng)上同類裝置的技術(shù)缺陷，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)振動(dòng)，噪音低，停止無(wú)振動(dòng);將彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)對(duì)此類技術(shù)的空白，具有行業(yè)領(lǐng)先地位，推動(dòng)輪胎行業(yè)的智能制造進(jìn)程，未來(lái)市場(chǎng)應(yīng)用前景非常廣闊。產(chǎn)品將被廣泛的用于如GOODYEAR，GiTi，CONTINENTAL等國(guó)際一流的輪胎廠，同時(shí)也應(yīng)用于kenda，Qingdao Sentury，等國(guó)內(nèi)的輪胎生產(chǎn)廠，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版（第1～5卷）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.1

[2]李勤.機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)匯編第二版. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008

[3]橡膠機(jī)械設(shè)計(jì)選用新工藝新技術(shù)與按裝維護(hù)保養(yǎng)及檢修實(shí)用手冊(cè).中國(guó)機(jī)械科技出版社

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