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1310RIB垂直升降式轮胎定型硫化机的研制
陈维芳 方常耀

内容摘要：本文介绍一种全新结构的机械式硫化机。由于其自身的结构与特点，适合于高等级子午胎硫化，极有可能较大面积取代垂直翻转式及垂直平移式机械硫化机，在我国轮胎厂得到迅速且广泛的运用和推广。
关键词：轮胎定型硫化机 垂直升降式

轮胎硫化是轮胎制造的最后一道工序。轮胎硫化机是影响轮胎制造质量的关键设备之一。尤其是制造高等级的子午线轮胎，采用普通机械式硫化机，轮胎的均匀性很难得到保证。国外普遍采用液压硫化机解决此问题，使得液压硫化机在轮胎厂迅速的发展，据统计国外大的轮胎厂使用液压硫化机的比重达60%以上。桂林橡胶机械厂从液压硫化机产生灵感，对传统机械式硫化机大胆创新，研制出垂直升降式结构的机械式硫化机，适合高等级子午线轮胎的硫化。该产品为国内外首次在机械式硫化机采用垂直升降式结构，已申请国家专利，专利申请号为99246085.9。

　　1．传统机械式硫化机的技术状况及缺陷
传统的机械式轮胎定型硫化机按横梁的运动轨迹可分为垂直翻转式和垂直平移式两种。即横梁连同上蒸汽室（热板）一起在曲柄齿轮的驱动下，先沿墙板导槽作垂直上升，然后在副导轨的作用下，横梁再沿墙板弧形轨迹动作，实现蒸气室的翻转或平移。无论是垂直翻转式还是垂直平移式轮胎硫化机，都存在如下问题待解决和完善：
　　1.1由于为机械传动，两侧的传动零件如齿轮公法线、齿形、轴瓦间隙等诸多原因，不可能完全一致，造成横梁两侧运动不同步，横梁在运动时，由于不同步产生横梁承受侧向力，使上横梁发生“漂移”现象，由于上横梁与上蒸汽室连为一体，因而上蒸汽室亦随之移位，并使上下模具中心不同轴。上横梁在墙板上运动行程越长，则 “漂移”的位置有可能越大。
　　1.2上横梁运动由翻转或平移运动转换为垂直运动时，由于齿轮侧隙在横梁自重下，突然改变方向（拐点），使设备产生抖动和响声，直接影响设备其余部件精度，如机械手重复精度就受其影响而降低。
　　1.3对于垂直翻转式硫化机，固定在上蒸汽室的上模型，由于调模机构的间隙原因，翻转时，模型因自重向下部靠紧，从而造成上、下模具不同轴，在安装活络模型的情况下，活络模受力不均，易损坏模具，降低模具的使用寿命和模具精度。
　　1.4不管是垂直翻转式还是垂直平移式, 其墙板轨迹为特殊的曲线,较难加工，且需表面淬火处理，费用高。主导辊与墙板轨道为相对运动，易磨损，影响硫化机的精度和运行平稳。

　　2．垂直升降式轮胎定型硫化机的结构说明
　　同传统的机械式硫化机一样，该产品由主机、装胎机构、、卸胎机构、存胎器、控制柜及管路系统等组成。主机包括底座、墙板、电动机、减速机、中间齿轮、曲柄齿轮、连杆、上横梁、上硫化室、下硫化室、中心机构等。如图1所示，墙板的形状和横梁的运动与常规的机械式硫化机有较大的差别。每一墙板上部各开有一垂直的传动导槽（主导槽），墙板下部开有与曲柄齿轮相匹配的弧形缺口。在底座后侧安装着电动机、减速机及中间齿轮，它们通过传动轴相互连接传动，并最后连接传动着两墙板下面的曲柄齿轮，曲柄齿轮的轴头通过轴瓦连接传动着位于两墙板外侧的两连杆下端头，两连杆上端头则连接着从墙板上部传动导槽中伸出的上横梁轴头。在上横梁下面吊挂着上硫化室及上模具，而在底座上正对上硫化室的位置处则安装有硫化室和中心机构。同时，在硫化机的前侧均安装有爪式装胎机构及存胎器；而在靠近硫化室的后侧均安装有卸胎机构。 为了保证上横梁的下平面与底座的上平面的平行度，也就是为了保证硫化室上模具和下模具的平行度，在上横梁靠两墙板内侧位置处各连有一后伸的臂块，每一臂块均装有上下垂直的两偏心轮。为了消除可能的“漂移”现象造成的位移，即为了保证硫化室上模具和下模具的顺利准确合模，在上横梁与下底座之间安装有一副对中杆。

　　3． 主要技术参数
保温罩内径： 1310 mm
加热方式： 热板式
每个模型最大合模力： 2890 KN（295 tf）
调模高度： 245 ～445 mm
垂直开模距离： 1276 mm
胎圈直径： 15″～20 ″
最大生胎高度： 760 mm
开/合模时间： ～65 秒
总重： 约47吨
外型尺寸（长×宽×高）： 5867×4920×5117 mm

　　4．主要硫化工艺
　　硫化工艺路线为：机械手抓胎→机械手上升→机械手转入→机械手放胎→定型（氮气定型）→机械手爪片闭合→机械手上升→机械手转出→合模→二次定型→合模至终点→硫化（氮气硫化）→开模→囊筒升起→胶囊收缩→卸胎臂转进→囊筒下降→卸胎机构翻转→轮胎进入后充气装置冷却。（见图2）

　　5． 主要创新及特点
　　5．1 上横梁连同硫化室上模块在曲柄齿轮驱动下垂直升降，不再平移和翻转，行程减短，“漂移”现象减少到最小程度，同时有调校导槽中的偏导轮调整硫化室上下模口的平行度，有对中杆保证硫化室上下模具对中度，故上下模具对中精度好，尤其是对中的重复精度高，适合于硫化高等级的子午线轮胎。模具受力始终处于自然向下状态，减少模具的的损耗，提高模具的精度，延长模具寿命。
　　5．2 RIB型中心机构，胶囊沿模具自下而上贴紧胎胚翻转，避免在胎胚钢圈部位夹气的可能，且胶囊更换迅速， 其与B型硫化机比较具有如下特点：

项 目	RIB	ROM
I 轮胎均匀性
1. 胶囊形状	蘑菇形	圆鼓形
1.1 装胎时胶囊拉伸膨胀	很小	大
1.2 胶囊与轮胎内部结合	插入式，轮胎不致歪斜	胶囊由爪片连杆引导滑动磨擦进入胎内，生胎缓冲层易偏移
1.3 胶囊与轮胎间空气排出	易	有残存
2. 温度分布
2.1 模型部位	均匀	上夹具积冷凝水须吹风，上模温度不均
2.2 胎圈部位	温度均匀	下胎圈与夹板局部加热，易欠硫
2.3 热水循环	喷咀形成涡流，比B型缩短硫化时间约为10%	加热不理想。
3.卸胎
3.1 胎面与模型脱离	胎圈间隔扩大，脱模较顺利，不易擦伤。	胎圈间隔缩小，轮胎外径扩大，胎面剥离磨擦大。
3.2 脱模剂用量（量大对轮胎不利）	少量，模型保持清洁。	因抽直空，轮胎受冷，脱模剂增多。
II 耗能
1．真空、水压	不用	需要
2．循环冷却水	不用。75%热水能利用，不再加热（用尼龙6时需部分冷却水）	需要。如不用冷却水则真空泵增容；胶囊热状态下变形大，影响使用寿命。
3．热水回收	可以	不理想，胶囊需再加热
4．胶囊热量损失	少。胶囊装入导筒内，不致变冷	多。胶囊置于大气中，易变冷。
Ⅲ 胶囊寿命	长，插入式，装卸方便	较短，因与胎圈磨擦，及装胎时膨胀过大
Ⅳ 生产效率	128%	100%

　　5.3 准确的装胎机构
　　独立的转入系统
　　垂直行程准确且刚性导向
　　机械手转动稳定
　　机械手伸张抓胎平稳
　　5.4 适合于氮气的硫化，降低生产成本，改善作业环境，提高硫化轮胎的质量；
　　5.5 产品主要精度较常规同类机型有大的提高,基本达到液压硫化机水平。
　　与常规同类机型及液压硫化机精度对照 (mm)

名 称		常规 1310 B 型	1310 RIB 型	液压硫化机
活络模中心与中心机构中心同轴度		φ1	φ0.5	φ0.5
底座上平面与上横梁下平面平行度	死点位置	0.5	0.3	0．3
	上升400	1.2	0.4	0．3
上横梁左右位移量		≥1	≤0.3	≤0.2
机械手爪盘中心与中心机构中心同轴度		φ1	φ0.5	φ0.5
机械手卡爪与下模平行度		1	0.5	0.5

　　1310RIB垂直升降式硫化机采用目前世界上机械式硫化机尚未有的结构，是一种高等级机械式子午胎硫化机。首批产品7台，已在上海乘用轮胎厂投入使用，证明适合于H、V级轮胎的硫化。由于该产品价格与现有机械式硫化机相当，主要精度如上下热板平行度、同轴度等达到液压硫化机水平，使得轮胎厂在较低成本下使用高等级硫化机成为可能。这对我国目前财政偏紧的轮胎厂具有相当的吸引力。该产品极有可能大面积取代垂直翻转式及垂直平移式机械硫化机，在我国轮胎厂得到迅速且广泛的运用和推广，成为橡机厂及轮胎厂新的经济增长点。