1140液壓硫化機液壓原理設計 隨著我國交通運輸業的快速發展,高速公路不斷鋪設,對汽車輪胎的均勻性提出了越來越高的要求,因此對硫化機的工作精度要求也隨之提高。目前,我國輪胎行業廣泛使用的是上世紀 50 年代研制的機械式硫化機。機械式硫化機由於自身結構的原因,存在以下問題:1.上下熱板的平行度和同軸度、操縱爪的圓度、壹對下熱板內孔的同軸度等精度較低,特別是重復精度較低;2.連桿、曲柄齒輪等主要受力部件上的運動副,采用銅套滑動軸承,易磨損,對精度影響較大。3.3.上下模具的鎖模力不均勻,對於雙模輪胎硫化機,兩側受力大於兩內側受力;4.鎖模力是由曲柄銷到達下死點瞬間各受力構件的彈性變形決定的,溫度的變化使受力構件的尺寸發生變化,鎖模力也隨之變化,因此生產過程中溫度的波動會導致鎖模力的波動。由於機械式輪胎硫化機存在難以克服的弱點,已經無法滿足高速公路發展對汽車輪胎越來越高的質量要求。因此,世界各大輪胎公司逐漸采用液壓硫化機代替傳統的機械硫化機,這是因為液壓硫化機的結構具有以下特點:1.機身為固定框架式,結構緊湊,剛性好。液壓硫化機雖然也是雙腔,但從受力的角度看,只是將兩臺單模硫化機連接在壹起,在鎖模力的作用下,機架的微小變形是以模具中心線對稱的;2. 在開合模時,上模上部只是垂直上下運動,可以保持較高的定心精度和重復精度;另壹方面,更有利於活絡模具精度的保持;3.上下鎖模力均勻,不受工作溫度影響; 4. 整機具有以下結構特點 整機重量減輕到機械硫化機的 1/3; 5. 由於省去了所有蝸輪蝸桿減速機、大小齒輪、曲柄齒輪和連桿等運動部件和易損件,使維修工作量減少。I.液壓定型硫化機的工作過程 液壓硫化機工作時,升降油缸帶動上模沿導向柱上升,在機架上形成型腔,裝胎裝置轉入裝胎,中心機構上下環上升,胎胚就位、裝胎裝置卸胎後退出,升降氣缸帶動上模沿導向柱下降合模,胎胚定型後模具合模到位,合模力由模座下的四個短行程加力氣缸產生。當胎胚成型後,模具閉合到位,在模座下 4 個短行程加力油缸的作用下,產生所需的合模力。輪胎硫化結束後,加壓油缸卸壓,升降油缸帶動上模上升,輪胎脫離上模,上模上升到位,中央機構的膠囊管上升,輪胎脫離上模,中央機構的上下環下降,膠囊進入膠囊管,同時,卸壓機構翻轉進入膠囊管下降,卸壓機構將脫離的輪胎翻轉至後部充氣冷卻。從各國的實踐經驗來看,液壓硫化機的升降驅動裝置、活模裝置、加力裝置、中心機構和膠囊筒升降裝置均采用液壓驅動。可以說,除了卸胎裝置和裝胎裝置采用氣動控制外,其他全部采用液壓驅動。因此,作為動力源的液壓系統的設計是非常重要的。二、硫化機液壓動力源的設計 1140 液壓輪胎硫化機的硫化胎圈直徑範圍為 12"~18",最大夾緊力為 1360KN.夾緊力完全由液壓獲得。壹般采用壓力低、速度快、行程長的油缸來控制模具的開合。合模後,上下模具通過高壓、短行程油缸承受鎖模力。由於載荷和速度變化較大,相應的液壓系統需要提供較大的壓力和流量範圍。液壓系統油缸工作時所需流量的計算公式如下: 油缸幾何流量 Q = 式中Q--幾何流量 l/min A--有效面積 S--油缸行程 m t--運行時間 s 已知油缸行程、運動時間和有效面積,根據程序圖中的油缸運動順序,分別計算各時間段的流量如下。繪制流量時間圖(圖 2) 由圖 2 可見,系統流量變化較大,在充分考慮液壓系統可靠性、安全性和實用性的情況下,采用雙聯葉片泵作為動力源,壹方面能夠充分滿足流量變化範圍大的要求,另壹方面,該泵具有液壓沖擊小、壓力平穩、噪聲低的優點,工作性能較好。由於采用雙葉片泵,必須配備溢流閥-卸荷閥組,以滿足不同流量的要求;同時,在工作過程中,當輪胎卸載裝置、輪胎裝載裝置工作時,所有液壓油缸均處於非工作狀態,如果采取停止泵運行的方式,會造成泵頻繁啟動,為了避免這種現象,考慮采用電控溢流閥,通過電氣控制,使溢流閥平時起到安全閥的作用,電磁鐵則在安全閥工作時電磁鐵帶電。電磁鐵的作用是在卸荷狀態下帶電。液壓源設計成功與否,不僅要正確選擇液壓泵來解決動力源問題,而且需要考慮整體配置,才能達到性能要求。因此,在液壓站的設計中,泵和馬達的聯軸器采用彈性聯軸器,在保證同軸度和垂直度的同時具有良好的減振性;在安裝時泵和馬達采用立式安裝,不僅節省了安裝空間,而且泵浸泡在油面以下,油泵具有良好的自吸性;主油路中液壓油的壓力由主溢流閥控制,為保證油液的清潔度,設置精密過濾器(10μm),保證油液清潔。為了保證油的清潔度,設置精密過濾器(10μm),保證比例系統正常工作。硫化機的保壓和泄壓 在硫化機的工作循環中,為了保證輪胎的質量,需要對輪胎硫化進行長時間的保壓(主要是加壓缸和中心缸的保壓)。保壓性能的好壞直接影響輪胎硫化的質量,在設計中提出了兩種保壓方式。1.液壓單向閥保壓。如圖三所示。在油缸進油口串聯壹個液控單向閥,利用單向閥錐形閥座的密封性實現保壓。在200Mpa壓力下,10min內壓降不超過2Mpa。2.用蓄能器保壓。如圖四所示。蓄能器與主缸連接,補償系統漏油,並在蓄能器出口設置單向節流閥,其作用是防止換向閥切換時,蓄能器突然泄壓而產生沖擊。使用蓄能器保壓 24 小時,壓降不超過 1 至 2 巴。這兩種方式理論上都是可取的。用先導式單向閥保壓簡單,安裝方便。但隨著錐閥磨損或油液汙染,液壓油泄漏量增大,保壓性能會降低,另外,這種方法在保壓過程中壓降過大,因此可靠性較差。而采用蓄能器保壓,既可節省動力,又可保證1140液壓硫化機保壓15min內壓力基本不下降。因此,1140 液壓硫化機采用蓄能器保壓。保壓時由於主機的彈性變形、油液的壓縮和管路的膨脹而貯存了壹部分能量,所以泄壓後必須逐漸降壓,泄壓過快,會引起液壓系統的劇烈沖擊、振動和噪聲,甚至會使管路和閥門破裂。因此,在設計中采用適當的泄壓方式非常重要。本機采用延遲換向閥切換時間的方式來達到逐步泄壓的目的。即在 Y 型電液換向閥的中心位置使用帶阻尼器的換向閥。當壓力完成反向返回時,由於阻尼器的作用,換向閥延時換向,使換向閥在中位停留在主缸上腔泄壓後再反向返回。四、比例技術在液壓硫化機中的應用 硫化機在開合模過程中,油缸行程較大。在合模時,要求油缸先快速合模,在接近成型時,為了防止速度過快造成慣性前沖,需要對油缸進行減速,即減速後原地停止,在第二次成型後完全合模時,合模油缸的速度也較小。另外,硫化完成後,開啟上模時,為了提高效率,開模速度要快,到達預定位置時,為了防止沖擊,需要減速到達死點後再鎖緊。從上述過程可以看出,開合模油缸在往返過程中的速度和加速度是不同的。根據這種情況,采用傳統的液壓控制閥來控制鎖模油缸的液壓原理圖如圖五所示。使用傳統的液壓控制閥時,由於只能對液體流量進行恒定值控制,而換向閥只起到切換的作用,液壓系統的組成較為復雜,同時,大量的液壓閥,也降低了系統的可靠性,系統的動靜特性較差。隨著液壓技術的發展,60年代末出現了比例技術,由於用比例控制的電液伺服系統具有動靜特性優良、加工制造簡單、價格低廉、工作可靠、維護方便等優點。因此,在設計中,首次將比例技術這壹先進技術應用到液壓系統中,提高了產品的技術含量。利用比例技術實現了對模具開合過程的控制,其液壓原理圖如圖六所示。這裏僅用壹個比例換向閥就實現了七個傳統液壓閥所能實現的功能。這種控制的實質是利用比例換向閥的 "連續控制",除了實現液流換向的作用外,還可以通過控制換向閥的閥芯位置來調節閥的開度,從而控制流量。因此,它同時具有流量控制和方向控制功能,而傳統的換向閥只起到開關的作用。在成本方面,單個比例閥的價格較貴,但由於它可以替代多個普通液壓閥,且動、靜特性好,同時壓力損失比普通閥小,有利於降低系統的能耗和溫度,因此使用比例閥具有較好的性價比。在 1140 型液壓硫化機的設計中,充分考慮了各種工況的要求,采用最經濟、最簡單的控制方式來滿足機器的各種性能要求,液壓系統的設計做到了運行平穩、沖擊小、可靠性高。為了節省安裝時間,液壓閥的安裝不采用常用的板式聯軸器,而是采用集成聯軸器,該方法將閥疊加串聯,如電氣集成塊,壹組即可實現壹定的功能。另壹方面,有些溢流閥、單向閥采用插裝閥,這類閥直接與相應孔位的閥塊配合,與疊加閥構成完整的液壓系統,疊加閥與插裝閥的配合,使液壓站具有結構布置緊湊、管路簡化、安裝方便等特點。五、結語 在實際應用中,液壓硫化機替代機械硫化機已成為不爭的發展趨勢。在這種形勢下,作為國內硫化機的主要生產廠家,大力發展液壓硫化機勢在必行。目前,桂林橡膠機械廠已經完成了 1140 液壓硫化機的設計,並提交給用戶。1140型液壓式輪胎定型硫化機由輪胎庫、裝胎裝置、機架、中心機構、升降驅動裝置、硫化室、模具調整裝置、模具鎖緊裝置、卸胎裝置、後充氣、熱力管路系統、空氣管路系統、液壓管路系統、電氣儀表及控制系統等組成。技術指標如下1.硫化室數量 2 2.硫化室直徑 1140mm 3.加熱方式 熱板加熱 4.中心機構形式 C 型 5.最大鎖模力 1360KN 6.模具高度範圍 190~430 mm 7.胎圈直徑範圍 12〃~18〃 8.生胎最大高度 370 毫米 9. 生胎最大外徑 740 毫米(主動模) 810 毫米(兩半模) 10.最大內壓 2.8Mpa 11.最大熱板蒸汽壓力 1.6Mpa 12.最大定型蒸汽壓力 0.25Mpa 13.控制空氣壓力 0.6Mpa 14.儀表空氣凈化 0.6Mpa 15.電源 三相 AC380V±15% 50HZ±2% 單相 AC220V±15% 50HZ±2% DC 24V 16.載重約 16KW 17.後充氣 胎圈直徑 12〃~18〃 胎圈寬度可調範圍 102~228 mm 充氣輪胎外徑 432~863 mm 18.重量約 14T 19.外形尺寸限制 LXWXH 約 4000X3560X4770
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