Особенности сборки крупногабаритных шин. Сборка цельнометаллокордных грузовых радиальных покрышек.

Сборку КГШ диагональной конструкции осуществляют группами слоёв корда, состыкованных в ленту 6, которые с отборочного транспортёра 4 через верхний транспортёр 5 поступают к сборочному станку 1 и наматываются на его барабан, после чего производится механизированная обработка борта с посадкой бортовых колец (рис.3.62). Количество лент равно количеству групп слоёв корда в покрышке, и из них собирается весь каркас, на который наматывается далее состыкованный так же в ленту корд-брекер и накладываются детали протектора с транспортёра-накопителя питателя 3. Схема линии для сборки покрышек третьей группы аналогична, при этом более прогрессивно стало протектор навивать узкой ленточкой резиновой смеси. Резиновые прослойки подают на барабан сборочного станка со специального передвижного рольганга с помощью питателя 7.

Станки для сборки КГШ в отечественной промышленности оборудованы полудорновыми барабанами (табл.3.24), а технология сборки покрышек радиальной конструкции зависит от количества бортовых колец (одна или две стадии), ширины слоёв корда в каркасе и вида корда в каркасе и брекере.

Одностадийная сборка радиальных КГШ с текстильным каркасом ведётся послойно на станке с диафрагменным барабаном, оснащённом механизмами обработки борта, а после сборки каркаса и наложения боковин протектора производят его формование. Для этого фланцы барабана с помощью привода сближают, и одновременно в диафрагму подают сжатый воздух, пока в её полости не установится заданное давление. Для ограничения наружного диаметра каркаса при формовании станок оснащён шаблонами, которые при сближении подходят к сформованному каркасу до зазора, равного толщине первого слоя брекера. Затем на обечайки шаблонов наматывают слои брекера и прикатывают друг к другу, а в зазоре между обечайками – к каркасу покрышки. Далее шаблоны отводят в исходное положение, брекер окончательно прикатывают к каркасу, накладывают и прикатывают беговые детали протектора и сбрасывают давление из диафрагмы. Затем левая группа станка отводится от барабана, металлические рычаги внутри барабана перемещаются таким образом, что его наружный диаметр становится меньше посадочного диаметра собранной покрышки, и она снимается со станка. Таким образом, весь процесс сборки производится на одном станке.

Двухстадийная сборка радиальных КГШ начинается с послойной сборки каркаса на жёстком барабане станка 3 с питающего устройства 4, посадки бортовых крыльев, обработки борта и наложения с рольганга 5 боковин протектора, после чего барабан складывают (рис.3.63). Каркас снимают и подают транспортной системой 11 к станку 7 и надевают на диафрагменный барабан, на фланцах которого специальные механизмы закрепляют и фиксируют его борта в заданном положении. На станке производят формование каркаса и наложение слоёв корд-брекера из поворотного питателя, установленного на рольганге 6 для беговых деталей протектора, которые подаются так же, как и боковины к станкам для сборки каркасов. Отличие состоит в том, что на питатель первого по ходу транспортной системы сборочного станка беговые детали протектора поступают через раздаточный рольганг 15. Отбор собранных покрышек с участка сборки производят с помощью транспортной системы

Сборка цельнометаллокордных (ЦМК) грузовых радиальных покрышек в силу известных особенностей отличается введением в её бортовую часть колец сложной конфигурации. Для второй стадии раздельной сборки протекторные заготовки дублируют на двух- или трёхчервячном агрегате с микробоковинами, которые для обеспечения прецизионности изделий дублируют в свою очередь с деталями брекера и наполнительных шнуров, практикуют также параллельность выполнения операций. Резиновые ленты из раскаточных устройств подают на высоту около трёх метров для автоматического раскроя на заготовки боковин, подбрекерных и надбрекерных слоев, которые накладываются на сборочный барабан первой позиции в заданной последовательности. Одновременно в третьей позиции собирают брекерно-протекторный браслет путем наложения двух слоёв металлокорда подряд и затем третьего, добавления еще двух слоёв и наложения протектора. Во второй позиции завершают сборку покрышки - брекерно-протекторный браслет накладывают перекладчиком на предваритель-но подформованный каркас, соединяется с ним и прикатывается по контуру.

Трёхпозиционный агрегат РМ-3 фирмы «Пирелли» (Италия) для сборки грузовых ЦМК-покрышек состоит из станков А и Б для первой и второй стадий сборки и станка В для брекерно-протекторного браслета (рис.3.64). При наложении на каркас боковин, гермослоя, бортовых лент и металлокордного слоя на барабане 1 двурукий манипулятор 5 захватывает два бортовых крыла из кассеты питателя 6 и поворотом рук подает их перекладчику 4. Далее захваты перемещаются вдоль оси станка и осуществляют посадку бортовых крыльев в гнезда перекладчика 4, а он передаёт их барабану, который при разжимании фиксирует их в каркасе. С помощью магнитных захватов или пневмоприсосок каркас захватывается перекладчиком 4, барабан 1 сжимается и освобождается от каркаса, а перекладчик путём перемещения по направляющим станины передаёт каркас формующему барабану 7 и возвращается в исходное положение за крыльями. В это время правая поворотная группа элементов 9 станка Б поворачивается на 90 ^о в позицию формования каркаса, обработки борта и окончательной сборки на формующем барабане 10. Левый механизм формирования борта 12 подводится на вторую позицию сборки и упирается торцем в левый диск барабана 10, а два его гладких диска при формовании синхронно перемещаются вдоль вала с помощью сжатого воздуха благодаря наличию в каркасе герметизирующего слоя. Правый 8 и левый 12 механизмы формирования бортоводнотипной лепестково-камерной конструкции снабжены кольцевыми камерами, которые делают предварительный заворот кромок каркаса на его сформованную часть. Брекерно-протекторный браслет с третьей позиции передается перекладчиком 13 на позицию окончательной сборки точно над сформованным каркасом, который дополнительно подформовывается и соединяется с ним. При вращении барабана 10 группа роликов устройства 11 дублирует брекерно-протекторный браслет с каркасом, одновременно бортовую часть формируют лепестковые механизмы, которые с помощью шариков, закрепленных на торцах лепестков, осуществляют заворот слоя каркаса на крылья. Готовую покрышку снимает с барабана 10 манипулятор 17 с ручным управлением. Производительность агрегата составляет 330 покрышек в сутки.

Четырёхпозиционный станок-агрегат фирмы «Мицубиси» (Япония) для сборки грузовых и автобусных шин с металлокордом в каркасе и брекере состоит из четырёх станков (рис.3.65). На первой позиции (станок 1) идёт сборка каркасного браслета – наложение металлокордных бортовых лент, гермослоя и металлокордного слоя каркаса. На второй позиции (станок 3) идёт сборка каркаса – обжатие слоёв, посадка крыльев, заворот кромок браслета на крыло, наложение текстильных бортовых лент и боковин, прикатывание деталей. На третьей позиции (станок 4) собирают брекерно-протекторный браслет, а на четвёртой (станок 8) – формуют каркас и накладывают брекерно-протекторный браслет. Передают детали на позиции сборки перекладчиками 2 и 5 и манипулятором 7, а снимает покрышку манипулятор 6.

Отечественные станки СПК-18, СПК-28 и СПК-38 для сборки ЦМК-шин по конструкции основаны на принципе расчленения технологического цикла на три основные позиции: изготовление каркасно-крыльевого браслета, изготовление брекерно-протекторного браслета, формование каркаса и окончательная сборка покрышки. Несмотря на значительный прогресс в автоматизации сборочных операций, сохраняется много ручных операций, специфика свойств шинных материалов не позволила организовать полностью автоматический процесс сборки. Поэтому основным направлением в решении проблемы повышения качества шин остаётся создание комплекса автоматизированных машин (КАМ) с использованием манипуляторов и промышленных роботов. КАМ предполагается создавать из трёх основных подсистем: заготовки деталей, узловой и общей сборки покрышек и транспортно-питающей, которая должна связать две первые подсистемы в единый автоматизированный комплекс.

Особенности вулканизации покрышек. Подготовительные операции. Форматоры-вулканизаторы и секторные проессформы. Многопозиционные вулканизаторы-конструкции, технологическая схема работы и преимущества.

Вулканизация – это сложный коллоидно-химический процесс превращения пластичной резиновой смеси в конструкционный материал с уникальным комплексом свойств - способностью к высокоэластической деформации в сочетании с высокой прочностью и рядом других ценных качеств. С момента открытия вулканизации натурального каучука серой (1839г) улучшали свойства резины путём усложнения состава этой первой смеси, но превратили её в уникальный материал только через 100 лет - к 40-м годам XX века с началом массового внедрения органических ускорителей вулканизации и активного печного техуглерода (сажи). Первые научные представления о вулканизации каучуков как химическом процессе сшивания макромолекул поперечными связями в единую пространственную сетку сформировались к средине XX века на базе теории цепных молекул Штаудингера и первых знаний о структуре и химических свойствах полимеров. В 80-х годах Донцов начал исследования коллоидно-химических особенностей вулканизации и ввёл термин полифункциональных узлов сетки из коллоидных частиц полимера, формируемых полимеризационноспособными мономерами. Усиление каучуков долго рассматривали как самостоятельное явление на межфазной границе, и только в 2000-2005годах изучен механизм локализациитехуглеродом процессов вулканизации внутри углеродокаучуковых частиц с превращением их в прочные полифункциональные узлы сетки резины. Таким образом, 170-летняя история развития технологии шин насчитывает три важных периода их вулканизации – малоэффективной, ускоренной иусиленной.

Покрышка является толстостенным многослойным резинокордным изделием, поэтому режимы её вулканизации различаются схемами построения и продолжительностью. На выбор параметров теплоносителей, помимо коэффициента теплоотдачи, влияют теплофизические свойства и температуростойкость шинных материалов, конструкция и размеры покрышки, а также способность резиновых смесей к конфекции, формованию и вулканизации. Формование покрышек - это сложный технологический процесс изменения формы в индукционном периоде вулканизации, при котором на границе между разными по составу резиновыми слоями и армирующими материалами идут процессы диффузии и взаимопроникновения, повышающие прочность их связи. Для предварительного формования покрышки в диафрагму подают формующий пар низкого давления (0, 25 МПа), под действием которого и опускающейся верхней полуформы выгибаются её стенки. Вулканизацию начинают с подачи в диафрагму греющего пара небольшого давления (1, 0-1, 6 МПа) для быстрого разогрева диафрагмы и покрышки, а когда тепловой поток достигает изделия, подают пар более высокого давления прессования (1, 8-2, 2 МПа) для растекания смесей и двухстороннего нагрева покрышки. Такое давление может оказаться достаточным для опрессовки и вулканизации покрышек самых малых размеров; для среднегабаритных покрышек поднимают давление опрессовки до 2, 0-2, 5 МПа а для крупногабаритных - до 2, 8 МПа. Поскольку применение такого пара противопоказано из-за слишком высоких температур, в диафрагму после греющего пара подают циркулирующую перегретую воду требуемого давления с температурой 170-200 ^о С.

При формовании покрышки её внутренний диаметр уменьшается, а наружный - увеличивается, и она приобретает форму тора, приближающегося по конфигурации к вулканизованной покрышке с меньшим на 6-8% периметром профиля. Заданная форма покрышки получается в результате изменения углов расположения (поворота) нитей корда и деформации резины, а в покрышках полуплоской сборки – и поворота слоёв борта вокруг сердечника крыла. При формовании диагональных покрышек угол по короне увеличивается до 52 ^о, а в бортовой части снижается до 27-30 ^о. Греющим паром нагревают покрышку до минимальной степени вулканизации (25% от полной), позволяющей снимать давление без опасения расслоений и образования пористости. Для достижения оптимальных свойств многослойного изделия необходимы различия по скорости вулканизации слоёв: быстро вулканизующиеся смеси должны быть во внутренних, плохо прогреваемых слоях, а медленнее – в наружных.

Температуру вулканизации покрышки при выбранном режиме определяют непосредственными замерами с помощью термопар, которые закладывают между её слоями. Количественную оценку кинетики вулканизации при переменных температурах проводят разными методами, а для упрощения расчёта эффектов вулканизации применяют номограммы и инженерные методики. Распространён способ построения кривых «интенсивность-время» и определения эффекта вулканизации по площади под кривой. Способ приведения к эквивалентным временам удобен тем, что образцы резин вулканизуют в лабораторных условиях при постоянных температурах, и на кинетических кривых определяют продолжительность индукционного периода, время начала вулканизации, время достижения плато вулканизации, величину плато и другие времена. Для оптимизации режимов вулканизации покрышек в современных технологиях широко применяют физическое и математическое моделирование температурных полей и степеней вулканизации резин в изделии.

Подготовка покрышек к вулканизации состоит в нанесении на их поверхности смазки, содержащей тонкодисперсные тальк и слюду с размером частиц 7-10 мкм, хозяйственное мыло с 60% жирных кислот и силиконовую эмульсию, распределённые в воде или бензине (табл.3.25). Смазка на внутренней поверхности покрышки облегчает закладывание в её полость диафрагмы, выход воздуха из её полости между диафрагмой и каркасом, предотвращает привулканизацию диафрагмы к каркасу и прилипание ездовой камеры к покрышке при эксплуатации. Наружная смазка облегчает растекание смеси по форме при формовании и вулканизации покрышки и выход воздуха из формы. На специальных станках одновременно промазываются внутренняя (распыление пистолетом) и наружная стороны покрышек, после чего они проходят зону сушки и поступают на участок отбора, где с помощью подъёмного стола автоматически навешиваются на подвесной цепной конвейер. Хранят сырые покрышки на специальных конвейерных складах сроком от 4 ч до 7 дней; при длительном хранении начинает выцветать сера, а материал теряет текучесть, что может привести к их расслаиванию при формовании.

Форматоры-вулканизаторы - это одноформовые и двухформовые пресса периодического действия с неубирающейся и реже с убирающейся диафрагмой, у которых 10-15% общей продолжительности вулканизации занимает их перезарядка, и на них вулканизуют в России до 70% всех шин (рис.3.66). На сварной станине 1 смонтированы нижняя часть паровой камеры 3, механизмы 5 для съёма покрышек после вулканизации и узел 2 управления диафрагмой 6, которая смонтирована в нижней полуформе 4 с помощью зажимных дисков. К траверсе 14 крепится верхняя часть паровой камеры 10 с помещённым внутри неё стаканом 13, к которому через планшайбу 12 крепится верхняя полуформа 9. В зависимости от высоты прессформы положение планшайбы относительно стакана меняется с помощью регулировочного механизма 11. При закрывании и открывании паровой камеры верхняя траверса 14 последовательно двигается через системы передач от электродвигателей 15 и 18. После формования и полного замыкания полуформ внутрь диафрагмы подаётся греющий пар повышенного давления или перегретая вода, а прессформа обогревается паром. По окончании вулканизации отводятся сначала греющий пар из паровой камеры и затем перегретая вода из диафрагмы, и вместо них подаётся охлаждающая вода: сначала в диафрагму – системой ввода через отверстия в блоке цилиндров узла управления 2, а затем в паровую камеру. Прекращают подачу воды сначала в паровую камеру, а затем в диафрагму. Пресса ФВ-2-200 и ФВ-1-400 уступали ранее аналогичным зарубежным, а модернизированные ФВ-2-300 и ФВ-1-600 стали промежуточным этапом на пути к созданию современного оборудования. Полуавтомат ФВ-1-500, снабжённый байонетным затвором с подпрессовочной мембраной, загрузочным устройством и механизмом управления секторными прессформами, является наиболее совершенным отечественным прессом. Секторные прессформы с радиальным перемещением секторов разработаны для вулканизации радиальных покрышек, у которых жёсткий брекерный пояс увеличивает нагрузку на элементы рисунка протектора при выгрузке их из форм с экваториальным разъёмом, что приводит к надрывам и сколам шашек. Секторные прессформы повышают качество радиальных покрышек, обеспечивая выемку их после вулканизации без надрывов и сколов рисунка и уменьшение с 4-4, 5% (для формы с экваториальным разъёмом) до 1, 5% вытяжки нитей корда в каркасе. Созданы секторные прессформы с зонным обогревом для автоматического управления процессом с точностью до одной секунды и допуском до 2 ^о С при допустимом давлении теплоносителей до 2, 8-3, 0 МПа по диафрагме и 1, 0-1, 6 МПа по камере.

Основные детали секторной прессформы (рис.3.67) - основание 1, сегменты 4 и крышка 7; секторы 5 перемещаются по радиальным направляющим основания на полозьях, а принцип её работы - обжатие покрышки не только с внутренней стороны, но и с внешней секторами 5. Покрышка лежит свободно на полуформе, а секторы раздвигаются или сдвигаются в радиальном направлении относительно неё при открывании или закрывании прессформы, касаясь её при сближении. Такое направление движения деталей прессформы позволяет избежать смещения отдельных частей сырой покрышки в процессе её загрузки и формования. При выгрузке вулканизованной покрышки одновременно поднимаются верхняя полуформа и нижняя полуформа с секторами, а вкладыши скользят по направляющим и отводят секторы по радиусу в стороны от центра формы, выводя их из зацепления с протектором. За счёт радиального перемещения секторов на глубину рисунка обеспечивается свободный выход элементов беговой части протектора из прессформы. Несмотря на меньшую надёжность, большие габариты и сложность конструкции, секторные прессформы весьма перспективны, и их многообразие быстро увеличивается.

Многопозиционные вулканизаторы (ВПМ) наиболее эффективны для крупносерийных производств однотипной продукции, а их узлы и механизмы можно разделить на две самостоятельные группы – вулканизационные элементы и один или несколько перезарядчиков. Первая группа включает паровые камеры, прессформы, диафрагмы и устройства для их управления, комплекты запорно-регулирующей аппаратуры для подачи теплоносителей и систему управления их работой. Вторая группа – это манипуляторы для открытия и смыкания прессформ, подъёма и опускания верхней части пресса; загрузки, формования и выгрузки покрышек, которые обслуживают все вулканизационные элементы, выполняя последовательно во взаимодействии с ними все операции. Отечественные ВПМ представляют собой ряд стационарных попарно смонтированных в линию вулканизационных элементов и передвижной перезарядчик (табл.3.26), а ВПМ 6520 фирмы «Мицубиси» (Япония) – три стационарных перезарядчика и ряд передвижных вулканизационных элементов.

Отечественный ВПМ (рис.3.68) состоит из линии стационарных вулканизационных котлов 1 с механизмами 10 управления диафрагмами и перезарядчика 5 на тележке 3, перемещающейся над ними по направляющим траверсам 4. Сырые покрышки снимаются с подвесок 2 цепного конвейера механизмом 7 и сбрасываются на патроны-загрузчики 8, а перезарядчик 5 останавливается над вулканизационными элементами, его ключи 6 открывают байонетные затворы и соединяются с верхними частями котлов. Кривошипно-шатунный механизм поднимает траверсу с верхними половинами камер и форм, а перезарядчик освобождает пространство над котлами. Далее покрышки приподнимаются механизмами их отрыва от форм и скатываются при помощи механизма сброса на отборочный транспортёр, установленный внутри станины по всей её длине. В освободившиеся полуформы патроны-загрузчики закладывают новые покрышки, перезарядчик смещается в исходное положение, а верхние полуформы опускаются для формования, которое проводится при давлении пара в диафрагме 0, 25-0, 3 МПа в несколько приёмов. При достижении верхними полуформами верхнего кольца диафрагмы давление пара стравливают до 0, 08 МПа, при расстоянии между полуформами 70-80 мм прекращают выпуск пара, а при давлении 0, 05-0, 07 МПа прессформы закрываются. После этого в камеру подаётся греющий пар и в диафрагму перегретая вода, а в конце цикла сбрасывается давление и в диафрагму на 1-2 мин подаётся охлаждающая вода.

Технологическая схема работы ВПМ состоит из цепи последовательно соединённых и одновременно работающих звеньев (рис.3.69). Сырые покрышки подаются из сборочного цеха цепным конвейером 1, удерживаемые за верхний борт лепестками подвесок 5 зонтичного типа, что исключает их деформацию, и автоматически сбрасываются на питатель 2 в виде наклонного рольганга длиной на три покрышки. Питатель с помощью качающегося отсекателя поштучно подаёт их для смазки на станок 3, при освобождении места на его рольганге подаётся пневматический импульс на сбрасывание следующей покрышки. Станок для смазки состоит из смонтированного на раме реечного транспортёра, по которому перемещается покрышка, и опрыскивающего механизма, вертикально перемещающегося с вращающимися форсунками. На станцию навешивания 4 в виде каретки на монорельсе покрышка подаётся с помощью подъёмного стола с пневмоцилиндром взведения. При подходе к станции свободная подвеска 5 цепного конвейера 16, предназначенного для сушки и создания запаса покрышек, своим выступом воздействует на золотник, который подаёт сжатый воздух в цилиндр, выдвигающий упор. Каретка сцепляется с конвейером, перемещаясь с ним при навешивании покрышки путём её подъёма столом до уровня лепестков подвески. Шток пневмоцилиндра нажимает на упор подвески, и её лепестки разводятся и фиксируются в этом состоянии специальным замком. Сухие покрышки перевешиваются на подвески конвейера 17 и сбрасываются их на загрузочные устройства форматоров-перезарядчиков.

Звено отбора вулканизованных покрышек состоит из отборочного транспортёра вулканизатора 6, наклонного транспортёра 7 и распределителя 15, который поворачивает их из горизонтального в вертикальное положение и направляет в ту или иную ветвь на заключительные операции. Распределитель покрышек 15 состоит из двух рольгангов под углом друг к другу, поперечно перемещающихся относительно оси транспортёра. Питатель 8 в виде наклонного лотка на три покрышки с отсекателем служит для подачи покрышек на станок обрезки выпрессовок 9, в котором один из ножей обрезает их по разъёму прессформы и поверхности протектора, а два других, перемещаясь по соответствующей траектории – на боковинах. Затем покрышки поступают на разбраковку, которая производится визуально бракёром с производительностью 60-70 шт/ч на станке 11 для их осмотра, а для согласования темпов обрезки и разбраковки предусмотрен буфер в виде наклонного шагового транспортёра 10 вместимостью на 4-5 покрышек. Далее на станции навешивания 13 забракованные покрышки сбрасываются опрокидывающимся рольгангом на ленточный транспортёр 14, а по прямому жёлобу проходят кондиционные покрышки. Подъёмным столиком они навешиваются на отборочный цепной конвейер 12 и отправляются на склад готовой продукции (рис.3.70).

Рис.3.70. Принципиальная поэлементная схема работы ВПМ-2-200.

Преимущества ВПМ – снижаются в 2-2, 5 раза металлоёмкость за счёт совмещения операций перезарядки, сокращаются в 1, 5-2 раза производственные площади за счёт размещения секций вулканизации без интервалов и повышается тепловая эффективность процесса за счёт уменьшения размеров паровой камеры и скорости охлаждения (табл.3.27). Автоматизация процессов повышает в 1, 5 раза производительность труда. Для обеспечения бесперебойного питания сырыми и своевременного отбора вулканизованных покрышек вспомогательное оборудование расположено двумя одинаковыми ветвями (задублировано), которые работают поочерёдно при необходимости проведения на одной из ветвей ремонтных работ. Производительность ВПМ зависит также от количества вулканизационных секций на одного перезарядчика. Вулканизаторы второго поколения для легковых шин на базе модели ВПМС-2-120 и грузовых - ВПМС-2-200 позволяют реализовать все современные требования к технологии вулканизации любых покрышек, включая радиальных. Вулканизатор ВПМС-2-200 оборудован секторными прессформами, управляется с централизованного единого пульта с использованием микропроцессоров, автоматизированы все операции по перезарядке вулканизационных секций, что позволяет превратить перезарядчик в роботизированный комплекс. Покрышки вулканизуют при повышенных параметрах теплоносителей: до 0, 8 МПа в паровой камере и до 2, 8 МПа по диафрагме, что позволяет увеличить тепловую эффективность, улучшить качество шин и интенсифицировать процесс. Зонный обогрев покрышек реализуется в вулканизаторе ВПМС-2-120, и на его базе разработан вулканизатор ВПМС-2-160 для вулканизации легковых радиальных покрышек.