2022年第四章子午胎生产工艺及相关设备简 .pdf
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1、第四章 子午胎生产工艺及相关设备第一节概 述子午线轮胎简称子午胎,国际代号为“R”,其结构特点是:胎体帘线排列像地球的子午线的形式,而小角度带束层接近于周向排列,像刚性环带一样紧紧箍在呈子午线排列的胎体上。子午线轮胎结构上的特点,给它带来如下许多实际使用上的优越性和显著的技术经济效果:1、 减震性能好。2、 耐磨性好3、 抓着性好。4、 行驶温度低。5、 高速性能好。6、 滚动阻力低,节油。7、 使用子午线轮胎的汽车尾气排放量减少,对空气的污染减轻,噪音也比斜交胎低。8、 使用寿命长。子午线轮胎主要由胎冠、胎侧、胎圈三大区域组成。胎冠部分有胎面、带束层、帘布层和胎肩垫胶;胎侧部分有胎侧胶、帘布
2、层;胎圈部分有钢丝圈、钢丝圈填充胶、帘布层和胎圈钢丝加强层等。轮胎的胎里一般都有气密层。子午胎各部件组成示意图如下:精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 18 页子午线轮胎与斜交胎相比制造精度高,制造工艺也更加复杂,具体可概述如下:1、 制造精度要求高2、 材料分布均匀性要求高3、 工艺粘合性要求高载重子午线轮胎外胎制造工艺流程如下所示载重子午胎制造工艺流程图.doc轿车子午胎外胎制造工艺流程图如下所示:精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页主要制造工
3、艺分为:生胶混炼,胎面、胎侧、胎肩垫胶和胶芯制造,胎体、带束层制造,各种型胶部件制造,胎圈制造,外胎成型,外胎硫化,外胎成品的在线检测等。子午线轮胎生产所涉及的主要设备如下表所示:胶料、部件及生产工序选用的主要装备混炼胶密炼生产线胎面、胎侧、胶芯及肩垫胶等多复合挤出生产线胎体四辊压延生产线带束层纤维材料采用四辊压延生产线,钢丝材料采用挤出或四辊压延生产线气密层及粘合胶片压延或辊筒机头挤出生产线钢丝圈胎圈钢丝挤出机各种型胶挤出机或出型压延机胎圈贴合钢圈贴合机成型一次法成型机,两次法成型机精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18
4、 页硫化硫化机成品在线检测均匀性实验机,静平衡实验机,动平衡实验机,X 光实验机等子午线轮胎生产工艺条件:1、 对温度和湿度的要求2、 对紫外线和臭氧的要求3、对灰尘的要求第二节 炼胶工艺及密炼机发展一、子午线轮胎胶料生产的主要工艺过程1、原材料生产前的准备A 阶段:到达仓库B 阶段:在仓库卸料和储存C 阶段:取样和控制D 阶段:混合和热空气加温室E阶段:密炼机储斗F 阶段: 密炼机储油罐G 阶段:称量H 阶段:在密炼生产线上使用当原材料通过了前述的所有阶段,就可用于母胶和终炼胶的制造。2、混炼胶的生产工艺简介一段母炼胶:用台式切刀和胶料称手工称量橡胶,之后投入密炼机中,橡胶必须无冻块,硬块,
5、发霉和潮湿,不能有杂质。将已称量好的聚乙烯袋装的化工原料投入400 型密炼机中。碳黑和浅色填料依靠解包机和气动输送系统装入密炼机日储斗,然后自动称量并自动投入 400 型密炼机。油装入储罐后自动称量,并可自动注入400 型密炼机。密炼机卸料后,胶料由辊筒机头挤出机挤出,胶片浸入隔离剂并在冷却装置上冷却后,在铁板上码放,通常叠片,落片温度应小于40,胶片厚度应控制在0.6 至 1.0 厘M 之间,宽度在80cm 左右。再炼胶和二段母胶:二段混炼前,将一段母胶在胶料秤上称量,胶片导开时服从两板胶并用的原则。其后的操作方法与一段母胶相同。终炼胶 :一段母胶、二段母胶或再炼胶在胶料秤上称量时均应服从两
6、板胶并用的原则,之后与预先称量的 EVA袋装的促进剂和硫化剂一同加入到270 型密炼机中。密炼机卸料后,混炼胶在26 84 压片机上补充加工,胶片浸入隔离剂并在冷却装置上冷却后,在铁板上码放,通常叠片,落片温度应小于35,胶片厚度应控制在0.6至 1.0 厘 M 之间,宽度在80cm 左右,用于下工艺挤出机冷喂料供胶的胶片宽度按规定执行。快速检验:在混炼胶通过压片机进入到胶片隔离冷却装置的过程中,每车胶料割取一个一定重量(通常约300克)的试样送往实验室进行快速检验,以确认胶料能否正常使用。快速检验工程包括:流变特性:ML1+4/100 ;门尼焦烧时间;流变仪曲线等。精选学习资料 - - -
7、- - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页物理性能:硬度;比重;定伸应力;拉伸强度;扯断伸长率等。通常用于骨架材料覆胶的胶料还要进行金属粘合的检验。3、混炼规程及炼胶注意事项a )母胶和终炼胶的混炼规程必须根据生产配方和胶料的性能要求来制订,影响炼胶质量的主要工艺参数包括装胶容量、加料顺序、混炼周期中各阶段的转子转速及上顶栓压力,以及排胶时间及温度。b )母胶和再炼胶:母胶的生产可由上位机控制密炼机主机按预先设定的混炼规程来实现,主机的动作中包括:密炼周期开始计时或能量初始化。加料门的开启和关闭。来自胶料秤及储斗中的原材料称量后按操作步骤依次投入密
8、炼机中。周期执行期间密炼机上顶栓的上下移动。卸料门的开启和关闭。c )终炼胶:由上位机控制密炼机主机按照预先设定的混炼规程来实现,密炼机的动作包括:周期开始记时或能量初始化。加料门的开启和关闭。胶料秤上的母胶及化学品投入密炼机。周期执行期间,上顶栓的上下移动。开启和关闭卸料门。d ) 密炼机每个操作步骤可由混炼规程中设定的时间、温度或累计能耗三种参数单一或协同控制。e) 原材料称量公差按有关技术规定执行。f) 母胶和混炼胶的停放条件:母胶:使用温度:保持在20至 40的温度范围内。停放时间:8 小时至 1 个月。终炼胶:停放时间:8 小时至 1 个月;粘合胶最多停放15 天。使用温度:保持在1
9、5至 35的温度范围内。二、密炼生产设备简介1、密炼生产线密炼生产线是由上辅机组、密炼机主机和下辅机组组成。上辅机组是指将粉状、液状、颗粒状等原材料储存、称量、输送后投入密炼机中所需要的装置;密炼机是用于生产塑炼或混炼胶的加工设备;下辅机组是指将密炼机排出的胶料压片、浸隔离液、冷却直至叠片存放这一过程所需要的一系列装置。a)上辅机组碳黑系统 :主要由碳黑粉料双管气力输送系统、碳黑日储斗、螺旋给料机、碳黑电子秤、检量斗及破拱装置组成。采用双管气力输送系统将碳黑输送到碳黑大储仓存放,后者根据生产需求再将一定量的碳黑压送到上辅机碳黑日储斗中,也可不经过碳黑大储仓而采取风动直接输送到碳黑日储斗中的方式
10、。日储斗内的不同品种的碳黑按照加料次序通过螺旋给料机依次投入悬挂秤称量,放入检量斗中备用,然后投入密炼机混炼室中。液体软化剂系统:主要由油料储罐、输油泵、油料电子秤、备料斗和注油装置组成。桶装或槽车装运的液体软化剂泵入油料储罐中加温储存备用,生产时微机控制油料经油料秤程量,放入备料斗中备用,后由螺杆注油泵直接注入密炼机混炼室中。注油后要用压缩空气清扫注油管道,以保证油料重量的准确性。小料自动称量系统:可以分为在线和离线程量两种形式。该生产线主要由解包斗、储料斗、电磁震荡或机械螺旋给料器、破拱装置、电子配料秤及校核秤、运输辊道及控制系统组成。各种原材料分别存放在精选学习资料 - - - - -
11、- - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 18 页依次排列的储斗内,由微机控制称量,称量物存放于聚乙烯袋中,按照炼胶规程的要求投入密炼机混炼室中。胶料称量系统:主要由胶片供料装置、胶料电子秤、投料运输带组成。生胶可直接于胶料秤上称量,母胶可经过胶片供料机送到胶料秤上称量,此后按照炼胶规程的要求经投料运输带送入密炼机混炼室中。b)密炼机组较大规模的轮胎厂一般采用400 型密炼机生产母胶,270 型生产终炼胶的组合。密炼机组是由密炼机主机、冷却水温控系统(TCU )、传动系统、润滑系统、液压系统及电控系统等组成。主机: 一般包含密炼装置、加料装置、压料装置、连接座、卸
12、料装置、锁紧装置等;密炼装置主要由前、后混炼室、转子轴承支架、转子、滚子轴承、转子端部油压密封装置等组成。密炼机胶料测温热电偶通常位于卸料门上部,也有的安装于混炼室的肩部。密炼机的注油器可位于密炼室的侧壁上,也有的位于卸料门的顶部。密炼装置中与胶料接触的表面的耐磨性能也是影响密炼机性能的关键因素。因此在上下顶栓的胶料接触面、混炼室侧壁上均堆焊了硬质合金。大多数密炼机制造厂家在转子的棱锋处堆焊硬质合金,转子的其余部分镀硬铬;有的甚至在整个转子表面以及耐磨板上均堆焊了硬质合金。传动系统 :由电机通过减速机驱动密炼机转子。由直流电机或交流变频电机驱动可实现转子在0-40 rpm 或 0-60 rpm
13、 范围内实现无级变速;由交流电机驱动通常可实现两速(15/30 rpm或 20/40 rpm )或四速( 20/30/40/60 rpm)驱动转子。液压系统 :主要包括以下几部分液压主泵、加料门控制部分、上顶栓控制部分、卸料门及锁紧装置控制部分以及手动泵等部分。分别控制加料门和卸料门的开启和关闭以及卸料门的锁紧、上顶栓的升降等动作。其中,上顶栓液压装置中含有闭环比例阀等元件,可控制上顶栓压力在一定范围内无级调节。冷却水温控系统:一般由三个独立的冷却水通构成,分别对应着转子、混炼室、卸料门和上顶栓。每个回路上均有热交换装置,可以对回路中的冷却水加热或冷却。冷却水温度及允许波动范围可在水温控制柜上
14、人为设定或通过PLC自动控制。C)下辅机组压片机 :压片机一般可划分为开放式压片机和螺杆辊筒机头挤出式压片机,目前比较流行的配置是:生产母胶的400 型密炼机配置一台双螺杆挤出压片机,主要由挤出机、辊筒机头、调距装置、温控系统、润滑系统和控制系统等组成。生产终炼胶的270 型密炼机配置2-4 台 6602100mm开放式压片机,压片机由辊筒、支架、驱动电机、减速机、润滑系统、调距和翻胶装置等组成,速比为1:1.108-1:1.112,冷却方式为前辊钻孔、后辊中空喷淋的方式。胶片冷却装置:该装置用于胶片涂隔离剂、冷却、吹干、切片及摆放。用于母胶的胶片冷却装置与用于终炼胶的相比,除风机数量和胶片最
15、大储量不同外,其余基本相同。当代轮胎工业使用的密炼机主要包括美国Farrel公司的 F 系列 Banbury 密炼机、德国维尔那和普夫德尔( WP )公司(现已成为Krupp 公司的子公司)的GK系列密炼机、英国Francis Show的 K 系列密炼机、日本Kobe Steel公司的 BB系列密炼机和意大利Pomini 公司的 PX系列密炼机等。中国生产自己的国产密炼机的历史也有很长时间了。至今,已有数家企业除能够生产中型的270 型密炼机外,还可以制造400 型重型密炼机。目前国产的270 型密炼机已基本可以满足国内子午胎生产的要求,可以替代国外的同类产品。第三节 钢丝覆胶钢丝帘线的覆胶可
16、采用压延和压出两种方法,压延法又可分为热压延法和冷压延法两种方法。一、钢丝帘布压延法覆胶A、钢丝帘布压延法覆胶工艺精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页钢丝帘线从锭子房内锭子架上通过钢丝帘线制动控制、张力测量、导向、接头、整经、压延、测厚、张紧控制、冷却、牵引、储布、牵引、传送、裁断、卷取等生产工序而制成覆胶钢丝帘布。生产线速度最高可达到40m/min。锭子房内有两组相邻排列的锭子架,一组用于生产,另一组备用。锭子房内的配置主要有锭子架、独立的锭子张力控制器、前穿线板、主穿线板、支撑辊等。锭子房内的温、湿度要求十分严格
17、。钢丝帘线在进入压延机前,要通过整经辊整经和压力辊。胎体胶料要经过热炼,具有一定的塑性后方可用于压延生产。压延过程中2#、 3#表面上的胶片中容易混进气泡,因此要配备划气泡装置。此外还装备有胶片测厚装置,用于保证钢丝帘布上下表面覆胶的厚度符合规定的要求。压延机配有自动供胶系统,胶片的宽度可自动调节。钢丝帘布出压延机后,钢丝帘布测厚装置可以测定其总厚度和上、下胶层的厚度,如需要也可测定帘布中钢丝的位置及排列情况。张力调节辊控制帘布的张力。此后在帘布两面加贴聚乙烯塑料保鲜膜,防止胶料表面被氧化或污染。钢丝帘布经过冷却鼓进行冷却,冷却温度采用从高到低的方式。储布器是液压控制的储布装置,最大储布能力为
18、40m 。储布器之后装有液压和光电管控制的定中心装置。在牵引辊和卷取装置之间安装有帘布长度计数器和横向裁刀,用来控制每批压延帘布的长度。由直流电机或交流变频电机驱动帘布卷取装置,与前面的牵引辊一道,共同控制卷取张力恒定。B、钢丝帘布热压延法覆胶关键设备简介该生产线主要由四辊压延机(包括整径和压力辊)、供料系统(金属探测器及堆积胶控制装置也包括在其中)、塑料垫布导开贴合装置、冷却系统、储布系统、帘布夹持裁断机构、送布装置及双工位卷取系统等组成;并配有液压系统、润滑系统、辊温控制系统、刺气泡装置、辊筒挠度补偿系统(预应力、预弯曲、轴交叉和中高度装置)、修边装置、张力控制系统。1、钢丝帘布挤出法覆胶
19、1 3 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 钢丝帘布四辊Z 型压延机覆胶热压延工艺流程示意图1-线盘架; 2-张力测量辊; 3-双层接头机; 4-整经辊; 5-四辊Z 型压延机组; 6-测厚装置; 7-张力控制辊; 8-冷却辊筒;9-牵引辊; 10-储布器; 11-牵引辊; 12-卷取传送辊; 13-横向裁断机; 14-双工位旋转卷取机;15-胶片精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 18 页主要工艺为钢丝帘线在锭子房内的锭子架上通过张力控制、导向、排列、整经、压出覆胶、测厚、牵引、冷却、储布、送布
20、、接头、裁断、布端包胶片、垫布导开装置、定中心卷取等。挤出机一般为60- 90 冷喂料或销钉式冷喂料挤出机,带有口型板和E形机头。全钢载重子午胎0?带束层的生产比上述生产线要简单的多,一次可同时挤出两条覆胶钢丝带束条,没有裁断、接头、包边等装置。3、半成品检验:混炼胶要进行硬度、比重、流变仪曲线、门尼黏度、金属粘合等快速检验实验以及物性检验;钢丝覆胶帘布还要进行剥离实验、自粘性实验及空气含量实验等。第四节 纤维帘布压延其流程如下图所示:该流程主要分导开、接头、储布、夹持、张力调节、烘燥、压延、张力调节、冷却、夹持、储布、卷取等工序。第五节 钢丝和纤维帘布的裁断当前, 覆胶纤维帘布的裁断主要采用
21、卧式高台裁断设备,胎体帘布的裁断角度为90? ,。 覆胶胎体钢帘用90? 裁断机裁断;覆胶带束层钢帘用15? -70 ?裁断机裁断 。覆胶钢丝帘布裁断所使用的裁刀可分为铡刀式裁刀和圆盘刀加巨型刀式裁刀,目前多采用铡刀式裁刀。一、纤维帘布的裁断覆胶纤维帘布裁断的工艺流程主要有:帘布导开储布送布裁断接头卷取等工序。裁断使用圆盘锯齿裁刀。二、钢丝帘布的裁断工艺流程1、 胎体钢帘90? 裁断: 帘布导开塑料垫布剥离帘布修边递布定长裁断90?转向帘布接头贴胶片、包边卷取。2、带束层钢帘15? -70 ? 裁断: 帘布导开塑料垫布剥离递布定长裁断帘布接头贴胶片、包边卷取。第六节 内衬层生产气密层有压出法和
22、压延法两种制造方法。1 2 3 4 5 6 7 17 18 8 9 10 11 12 13 14 15 1、导开装置;2、接头机; 3、送布传送辊;4、导开储布器;5、夹持辊组;6、张力调节浮动辊;7、烘燥辊; 8、压延机; 9、张力调节浮动辊;10、冷却辊; 11、夹持辊; 12、导气纱筒; 13、卷取储布器;14、卷取传送辊; 15、双卷取装置;17、胶片输送运输带;18、胶片测厚装置;精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 18 页一、 压出法内衬层制造工艺内衬层生产线由一台辊筒机头挤出机组及其联动线组成。该生产线上配有温
23、控系统、压力控制系统、速度调节系统、自动测厚系统、自动调整系统、胶片双工位表面卷取装置、双工位导开及卷取装置等。内衬层的制造所采用的辊筒机头挤出机组是由辊筒机头销钉式冷喂料挤出机和两辊压延机组成。胶料从供胶机经变速运输带送入挤出机喂料斗。辊筒机头位于挤出机顶头,使螺杆挤出的圆柱形胶料流导成扁而宽的胶片,接着对准两辊压延机辊筒间隙使压延出所要求的胶片,经冷却鼓或风冷后用塑料垫布卷取。割掉的胶边可以通过传送皮带返回挤出机与正常胶料掺混使用。在某些载重子午胎气密层制造中,可将压延机1#辊外套筒换成有型套筒,首先生产出过渡层型胶,用聚酯垫布卷取;然后将上述型胶与生产的气密层型胶在线复合,在卷取站得到中
24、部厚、两边薄的带有差级的有型内衬层胶片。也可将压延机的1#辊筒的型辊换成平套筒,以生产粘合胶片等制品,并采用联动线上的双工位表面卷取装置进行卷取。内衬层制造工艺要点:1) 型胶横截面在整个生产线方向上的均匀一致性2) 胶温控制3) 复合及卷取时的对中性二、压延法内衬层制造工艺混炼胶经供胶机进入到破胶机破胶,之后进入热炼机细炼、向压延机供胶。也可采用销钉式冷喂料挤出机直接向压延机供胶。内衬层的压延法制造采用两辊筒为一组共两组的四辊压延机,两辊筒分别接受不同的热炼胶片并各自压延出胶片后立即热贴合,达到内衬层在不同部位上有不同厚度的要求。辊筒温度一般控制在85左右。贴合后的胶片经自然冷却或风冷后用塑
25、料垫布卷取。也可采用三辊压延机出片、冷却、卷取制造胶片,然后层贴成内衬层部件。第七节 胎面、胎侧等部件的挤出1、压出部件的制造工艺1) 胎面部件制造工艺流程a)热喂料供胶的制备一般是由3-4 台热炼机组提供。两台速比较大、后辊表面带有横向勾槽的破胶机负责胶料破胶;两台速比较小的平辊热炼机,一台负责细炼,一台负责供胶,通过传送运输带将热炼好的胶料送进热喂料挤出机的喂料斗。冷喂料供胶是将2-3 个托架上的胶片混合并通过自动供料装置直接喂入冷喂料挤出机喂料斗内。b)双复合挤出机组。现在许多厂家均改为HF250(8D)/CF150(16D)组合,热喂料挤出机配置圆柱形螺杆,工作长度由原来的 6D改为
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