巨型工程機(jī)械子午線輪胎鋼絲簾線擠出機(jī)液壓式機(jī)頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)

郭其焰，許志展，陳晶晶，張海彬

（福建省海安橡膠有限公司，福建 莆田 351254）

巨型工程機(jī)械子午線輪胎胎體和帶束層鋼絲簾線壓延工藝是輪胎生產(chǎn)的重要工藝之一，壓延質(zhì)量關(guān)系到輪胎使用效果。巨型工程機(jī)械子午線輪胎鋼絲簾線擠出機(jī)傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)、拆卸式機(jī)頭（簡(jiǎn)稱舊機(jī)頭）的使用存在較多問(wèn)題，無(wú)法達(dá)到質(zhì)量控制要求。本工作對(duì)舊機(jī)頭進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與優(yōu)化[1-7]，以期獲得經(jīng)濟(jì)效益好、安全性能高的擠出機(jī)機(jī)頭。

1 舊機(jī)頭存在的問(wèn)題

舊機(jī)頭采用拆卸式結(jié)構(gòu)，如圖1所示。整個(gè)機(jī)頭分為前后兩段，前段放置口型板，后段安裝穿線板，前后兩段通過(guò)10個(gè)M14螺絲連接，此類設(shè)計(jì)存在以下缺點(diǎn)。

（1）由于鎖緊螺絲的過(guò)程和機(jī)頭上螺絲的松緊程度無(wú)法完全一致，導(dǎo)致安裝在兩段機(jī)頭上的穿線板和口型板中心位置未完全在同一水平線，因此生產(chǎn)的半成品會(huì)出現(xiàn)上薄下厚或下薄上厚現(xiàn)象，影響半成品部件的質(zhì)量。

（2）機(jī)頭質(zhì)量較大且機(jī)頭底部無(wú)支撐裝置，會(huì)造成機(jī)頭下垂，使得機(jī)頭中心線與擠出機(jī)中心線偏離，導(dǎo)致生產(chǎn)的半成品厚度不均，有時(shí)外側(cè)直接露出鋼絲簾線。

（3）機(jī)頭分為兩段，拆卸時(shí)極易磨損，從而造成兩段機(jī)頭間存在縫隙。生產(chǎn)過(guò)程中膠料從縫隙中溢出，膠料粘合使兩段機(jī)頭拆卸費(fèi)力。

（4）兩段式機(jī)頭安裝及拆卸耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，需將全部螺絲擰下且耗時(shí)約1 h，機(jī)筒內(nèi)膠料停留時(shí)間過(guò)久，易造成膠料焦燒，影響半成品性能。

（5）當(dāng)鋼絲簾線外纏繞絲、斷絲時(shí)，需重新裝卸機(jī)頭，連續(xù)性生產(chǎn)被中斷。

（6）兩段機(jī)頭導(dǎo)致鋼絲簾線穿線困難，需將兩段機(jī)頭合好后從穿線板后一一對(duì)應(yīng)穿過(guò)整個(gè)機(jī)頭。

（7）當(dāng)更換規(guī)格時(shí)無(wú)法直接連續(xù)生產(chǎn)，需將機(jī)筒內(nèi)的膠料完全去除后重新喂料生產(chǎn)，耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)。

（8）若壓延聯(lián)動(dòng)線因故障停機(jī)時(shí)，由于機(jī)頭內(nèi)壁流道空間小，重新啟動(dòng)后，擠出壓力不均勻，造成擠出半成品部件鋼絲簾線無(wú)法覆膠，半成品報(bào)廢量較大。

（9）舊機(jī)頭壓力感應(yīng)器無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量機(jī)頭膠料的實(shí)際壓力，壓力控制波動(dòng)性大。

2 新機(jī)頭設(shè)計(jì)

重新設(shè)計(jì)的新機(jī)頭采用液壓油缸式設(shè)計(jì)，如圖2所示，其特點(diǎn)如下。

2.1 采用8組液壓油缸

采用液壓油缸推動(dòng)插銷與機(jī)頭擋板對(duì)插鎖定，替代舊機(jī)頭裝卸螺桿的操作，減少人工投入，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短生產(chǎn)時(shí)間。

2.2 口型板和穿線板的小型化與卡槽式設(shè)計(jì)

將口型板和穿線板尺寸整體縮小，各自放置在卡槽中固定，前擋板上放置口型板，后擋板上放置穿線板。機(jī)頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。

口型板和穿線板是易損件，需定期更換，特別是穿線板，使用過(guò)程中的磨損會(huì)影響單根鋼絲簾線之間間隙的一致性。將口型板和穿線板小型化可直接減少加工費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本。

口型板和穿線板采用卡槽式設(shè)計(jì)，裝卸方便，更換鋼絲簾線規(guī)格時(shí)可提前穿線，并直接替換口型板和穿線板，節(jié)約操作時(shí)間，操作簡(jiǎn)單，提升生產(chǎn)效率。穿線板裝入卡槽前后效果如圖4所示。

2.3 螺桿式擋板移動(dòng)設(shè)計(jì)

采用雙導(dǎo)軌滾珠絲桿帶動(dòng)前、后擋板組合件。卸機(jī)頭時(shí)，由伺服電機(jī)帶動(dòng)前、后檔板移出機(jī)頭，可解決因前、后擋板被膠料粘住而導(dǎo)致的拉出困難等問(wèn)題。安裝時(shí)，通過(guò)伺服電機(jī)軟限位，前、后擋板進(jìn)入機(jī)頭中的位置可得到精準(zhǔn)控制，確保上、下插板精準(zhǔn)插入至前、后檔板。擋板到位后，伺服電機(jī)自動(dòng)停止工作，指示燈指示工作狀態(tài)。

2.4 主機(jī)頭全水平支撐設(shè)計(jì)

為控制胎體和帶束層鋼絲簾線覆膠質(zhì)量，避免半成品部件上下覆膠不均勻，口型板和穿線板中心需在同一水平位置。設(shè)計(jì)時(shí)，整體主機(jī)頭全水平支撐，并裝有4個(gè)水平支撐調(diào)整裝置，以解決舊機(jī)頭無(wú)支撐下垂造成的上下覆膠不均勻等問(wèn)題?？谛桶迮c穿線板的水平位置如圖5所示。

2.5 膠料流道弧線設(shè)計(jì)

機(jī)頭內(nèi)部上下膠料流道空間加大并更改為弧度曲面。在流道內(nèi)，靠近擠出機(jī)端的膠料應(yīng)比擠出機(jī)外端膠料充足，保證流道壓力均勻，流道設(shè)計(jì)時(shí)外側(cè)流道尺寸應(yīng)大于內(nèi)側(cè)。優(yōu)化后，流道中的膠料充足，當(dāng)停機(jī)后重新啟動(dòng)生產(chǎn)時(shí)，在壓力的控制下，鋼絲簾線可正常覆膠，報(bào)廢率減小。

2.6 壓力控制系統(tǒng)

機(jī)頭內(nèi)增設(shè)壓力讀取器，對(duì)流道內(nèi)的膠料壓力進(jìn)行檢測(cè)，并由機(jī)臺(tái)中控室控制擠出機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，控制機(jī)頭流道內(nèi)的膠料壓力穩(wěn)定在（標(biāo)準(zhǔn)值±0.5 MPa）。增設(shè)壓力控制系統(tǒng)可將擠出鋼絲簾線覆膠后的半成品厚度有效控制在（標(biāo)準(zhǔn)值±0.3 mm）。

2.7 安全連鎖控制系統(tǒng)

由于壓延時(shí)擠出機(jī)機(jī)頭有一定壓力，從壓延生產(chǎn)開始至結(jié)束，前、后擋板和油缸以及上下插銷位置需確保到位。設(shè)計(jì)安全連鎖裝置，在有壓力狀態(tài)下，對(duì)前、后擋板和油缸以及上下插銷動(dòng)作起保護(hù)作用。卸機(jī)頭前、后擋板和油缸以及上下插銷必須升起，并進(jìn)行限位檢測(cè)，到位后伺服電機(jī)才能運(yùn)行。

3 結(jié)論

通過(guò)采用液壓式新結(jié)構(gòu)機(jī)頭，巨型工程機(jī)械子午線輪胎鋼絲簾線擠出機(jī)整體使用效果良好。經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證：鋼絲簾線擠出上下覆膠均勻，提升了巨型工程機(jī)械子午線輪胎鋼絲簾線的壓延工藝質(zhì)量；更換鋼絲簾線規(guī)格時(shí)，節(jié)約了操作的時(shí)間，提升了生產(chǎn)效率；改用液壓式插銷和滾珠絲桿，裝卸操作簡(jiǎn)化，節(jié)約時(shí)間，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；優(yōu)化機(jī)頭內(nèi)膠料流道形式，解決重啟動(dòng)時(shí)鋼絲簾線因膠料不足而無(wú)法覆膠的問(wèn)題，報(bào)廢率減小。鋼絲簾線擠出機(jī)機(jī)頭優(yōu)化設(shè)計(jì)后，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率提升，節(jié)約生產(chǎn)成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和安全性。