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轎車/輕卡子午胎胎側擠出聯動生產線的調試

供稿:工控網 2006/7/7 9:13:00

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1 前言
   當前橡膠機械的發展呈現出一種新的趨勢,橡膠生產設備向大型化、聯動化、自動化、智能化方向發展,結構上則要求盡量簡單,機臺盡量減少。擠出機具有連續化生產、結構簡單和用途多變的特點,被廣泛地應用在橡膠的半成品生產中。擠出設備可以生產出胎冠、胎側、三角膠、緩沖層,還可以生產出鋼絲帶束層、鋼絲圈和子午線輪胎內襯層等??梢哉f,目前的擠出設備已能生產出子午線輪胎相當部分的橡膠部件和輪胎骨架。
  從單一的擠出發展到各種各樣制品的復合擠出,如:膠管的復合、膠片的復合以及胎面的復合。制品通過復合可以使用不同的配方,不但可以節省原材料、降低成本,而且還可使制品獲得優良性能,包括耐腐蝕、耐磨或表面美觀等。擠出成型不但可以大大地簡化生產工藝、提高生產效率,而且在高壓的機頭壓力下其成型質量也顯著提高。
  擠出機最大的特點是連續化生產,如果沒有相配套的聯動線,則高效連續化的優勢就無法發揮出來。擠出設備的自動化是建立在擠出設備的機械化、聯動化基礎上的。擠出設備功能的擴展,使每一臺擠出設備都成為整個全自動化生產技術系統的一個有機組成部分。隨著我國社會經濟的不斷發展,子午線輪胎在我國的橡膠行業中已成為一個主流產品。目前最重要的是,如何創新地設計出各種各樣的擠出設備來滿足生產子午胎橡膠部件和各種骨架部件,然后將這些擠出設備有機地組合和配置在一起,并使其成為輪胎成型機有效而高速的供給系統,從而實現全自動擠出體系的供料系統。該系統要求:一是每臺擠出設備所擠出的部件應按時、按質、按量輸送到特定的位置;二是集合的擠出設備群體,必須相匹配等。如何使這一系統在生產中得到高效、合理的利用,就需要我們在實踐中不斷地探索與研究,并進而完善它。
  最近,我公司為杭州中策橡膠有限公司開發了一套轎車/輕卡子午線輪胎胎側擠出聯動生產線。本文針對這條聯動線在現場出現的問題以及安裝調試過程中的經驗,就胎側聯動線如何在實現預定產量的前提下保證擠出的制品不被拉伸,滿足生產工藝要求作一綜合論述。2 胎側聯動生產線的構成
  該轎車/輕卡子午線輪胎胎側二復合擠出聯動生產線包含主機和輔線兩部分,即XJF-D120×150銷釘冷喂料兩復合擠出機組和轎車/輕卡子午線輪胎胎側擠出聯動裝置,兩者均由我公司提供,主要用于實現轎車、輕卡車輪胎胎側的雙復合壓出和輕卡車胎的三角膠雙復合壓出以及胎側、下墊膠、外護膠及三角膠的單壓出。該聯動生產線的組成參見圖1。



2.1 主機
聯動生產線的主機部分為XJF-D150×120銷釘機筒冷喂料雙復合擠出機機組,主要由兩臺銷釘機筒冷喂料擠出機(包括φ150×16D擠出機和φ120×14D擠出機)、150/120二復合液壓機頭、液壓動力系統、溫控系統、兩臺供料機(包括φ150擠出機供料機和φ120擠出機供料機)、鋼架平臺、整體底座、電氣控制系統等組成。
液壓機頭流道尺寸(最大寬度×厚度):480×20mm
2.2輔線
  本聯動裝置主要由接取輸送裝置、冷卻輥道及測寬裝置、上坡運輸帶I、胎側貼過渡膠片裝置、上坡運輸帶Ⅱ、噴淋冷卻裝置、下坡運輸帶、定長裁斷裝置、二次吹風及快速分離輥道、單條終檢秤、人工拾取輥道裝置、胎側過橋運輸帶、卷取運輸帶、四工位卷取裝置及生產線電氣控制系統等組成,與XJF-D150×120兩復合銷釘機筒冷喂料擠出機組配套使用,主要用于子午線輪胎的胎側膠復合擠出成雙條(或單條)以及其后的接取、冷卻、裁斷或卷取等。
3 二復合擠出機組
  二復合擠出機組是整條聯動線的核心,其性能的好壞直接關系到制品的質量,影響到制品的擠出溫度以及斷面的尺寸。國內外的擠出機大都存在著擠出溫度偏高的現象,尤其對壓型擠出機更是如此;另外對于擠出較小斷面的胎側制品,存在機頭壓力過高,雙條擠出左右不對稱等現象。這是兩個必須解決的問題,在此根據調試中的經驗作一個小結。
3.1 溫度的控制
  該擠出機溫控裝置分為九段溫控單元,分別對擠出機機頭的上模、中模、下模、120擠出機和150擠出機的機筒擠出段、塑化段、螺桿分別進行工藝溫度控制,以適應擠出生產過程的工藝要求。溫控單元段的溫度設定太低,膠料在機筒內的流動性不好,一方面造成機頭壓力過高,另一方面易使擠出胎側的表面出現冷斑,而溫控單元段的溫度設定太高又直接提高了制品的擠出溫度。調試中不妨做以下對比試驗:φ150/φ120擠出機 二復合液壓機頭 擠出制品
塑化段 擠出段 螺桿 上模 中模 下模 溫度 現象
溫度較低 45 ℃ 45 ℃ 60 ℃ 50 ℃ 50 ℃ 50 ℃ 110-113℃ 表面出現冷斑,機頭壓力偏高。
溫度中等 65 ℃ 65 ℃ 75 ℃ 65 ℃ 65 ℃ 65 ℃ 114-118℃ 表面光滑,端面上溫度較為一致。
溫度偏高 85 ℃ 85 ℃ 90 ℃ 85 ℃ 85 ℃ 85 ℃ 120-125℃ 表面發藍,且冒有大量的青煙。
由上表可見,通過試驗給溫控裝置確定一個適宜的設定值是很必要的。另外銷釘機筒上的銷釘一方面對膠料有著剪切與混煉的作用,另一方面還在膠料與溫控介質問起到熱傳導的作用。調整銷釘的排布對制品的擠出溫度有一定的影響,但是范圍較小,一般在1~2℃之間。
3.2 口型與流道的修配
  銷釘機筒冷喂料擠出機經過了多年發展,技術上相對來說較為成熟,一般說來調試工作量不是太大。但是由于膠料的流體特性及配方的差異直接影響到膠料的擠出性能,不同用戶的工藝要求和參數也會有比較大的不同,這就決定了液壓機頭在現場需要很大的修配工作量才能使得流道與口型能夠擠出滿足工藝要求的制品來。
  為了減少現場的修配工作量,口型與流道的修配必須明確一個合理的次序,以避免重復性的工作和口型板和流道板的報廢:
  (1) 修磨流道板,以在不帶口型板的情況下擠出膠片的斷面為規則的矩形為準。修磨量一次不要過大,盡量避免由于補焊造成流道板變形;
  (2) 在流道擠出均勻的情況下,合理修磨預口型,使膠料能順暢地過渡到口型處而不至于堵膠,增大機頭壓力;
  (3) 根據膠料的膨脹率和收縮率確定口型板的開型尺寸,一般口型板的開型由用戶廠家有經驗的工藝人員來完成;
  (4) 如果前三項都嘗試過,膠料擠出還是不理想,可以考慮對配方作適當調整,同樣可以改善擠出質量。
  因為螺桿是有旋向的,熔融的膠料經螺桿由機筒壓入流道時,左右兩側在流量與流速上必然存在著差異,這一差異就需要通過修磨流道板中間的阻尼塊來消除。在擠出雙條胎側時,流道兩側微小的不均勻會造成兩條胎側斷面尺寸和擠出速度的不同,口型斷面尺寸越小時這種情況越明顯。這就需要花上大量時間做細致的工作去解決此問題。
  在剛開始擠出雙條胎側或小規格制品時,由于口型尺寸小,膠料溫度較低,往往會造成機頭壓力驟然升高,機頭因過載保護常使主機停機。我們在主操作臺上增設了“低速啟動”和“正常啟動”切換按鈕,開機時先以配方設定值40%的速度“低速啟動”運行,機頭壓力沖擊不至于過高,在擠出一段之后出膠趨于順暢,機頭壓力降低并穩定下來,然后再切換到“正常啟動”狀態,就不會出現機頭報警停機了。
3.3 均勻供膠
  擠出機如果喂料不均勻將直接影響到整條聯動線的連續穩定的生產。喂料不均可能造成制品出現夾雜氣泡,尺寸變化等,故供料機要能自動調整供料速度,適應擠出機連續均勻地擠出。同時,要避免喂人太大的膠團,防止喂料口堵膠。
4 聯動裝置備機臺闊的協調
  聯動生產線的自動化、聯動化性能如何就看其內部機臺間的協調能力如何。二復合胎側聯動生產線的聯動裝置部分是由十幾部機臺構成的,各機臺分別由各自的變頻電機驅動,并通過總線由PLC對它們進行統一控制。由于胎側制品的斷面尺寸小,制品薄而輕,在被聯動裝置輸送的過程中極易被拉伸變形,雙條胎側在輸送時還會出現不同步的現象。經過一段時間的調試,我們通過以下幾方面的嘗試解決了前面所提的兩個問題。
4.1 備機臺間要有較好的相對位置與銜接
  機臺間的相對位置非常重要,關系到胎側在其間是否能夠順利地過渡與銜接,在設計時就應該予以充分地考慮,否則就容易出現問題。例如上層噴淋與下層噴淋之間在原設計中高度較大,兩者高差1100mm,而且過渡輾道與下層冷卻輸送帶間距也較大,胎側膠由上層過渡到下層時懸空長度大,胎側到達下層冷卻輸送帶時出現跑偏和歪扭,嚴重時還發生翻轉。對比德國KRUPP的胎面聯動線,其上下噴淋的間距是較小的,僅為780mm??紤]到胎側膠既輕且薄,如果懸空長度大是很容易出現歪扭甚至翻轉的,在不改變設備結構的前提下,我們對過渡輥道進行改動,將胎側膠的懸空長度限制在300mm,即胎側寬度的1.5~2倍之間(參見圖2),并對浮動輥的位置和長度進行調整,減小其擺動幅度,防止胎側時緊時松。經實際驗證效果非常好,完全沒有跑偏和翻轉的現象發生。


由此可見,在聯動裝置的設計中考慮各機臺間的緊湊性是很必要的。另一方面,因為過渡輥道的輥筒有可能轉動不靈活或是與胎側接觸不好,輥筒與胎側間就會有滑動摩擦和拉拽的情況,造成制品表面不光滑和被拉伸,因此設計時過渡輥道可以采用主動的形式,確保制品被順利地牽引和過渡。
4.2前后機臺間的速度匹配
速度整定裝置(浮動輥)在聯動裝置的運行中起著至關重要的作用,前后機臺間的速度匹配需要它來保證,如果其效果不好就會使制品被拉伸。
胎側膠比較薄,是很容易被拉伸的,而工藝要求胎側制品在擠出到裁斷或是卷取過程中的拉伸不能超過5mm。前后機臺間的浮動輥的安裝位置是否合適直接影響到調速效果,其位置的確定和調整要注意以下幾個方面:
(1) 浮動輥能夠靈活地擺動,但也要有一定的預緊力,保證浮動輥始終都能與制品保持接觸;
(2) 后機臺的速度整定以前機臺的速度為基準,調整范圍在10~15%左右,這樣前后機臺間的速度變化不至于太大;
(3) 擺動角度不宜過大,否則易使得機臺的速度波動過大而造成制品拉伸;
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