胎面压出工序设备及工装的改进

橡塑技术与装备CHINARUBBER/PLASTICSTECHNOLOGYANDEQUIPMENT·46·第36卷第8期胎面压出工序设备及工装的改进王其营，王洪训，冯成果，祝长文（山东泰山轮胎有限公司，山东肥城271600）摘要：针对胎面压出工序几项设备及工装存在的问题进行分析，制定相应的改进方案并对改进效果进行了分析。认为对设备及工装进行适时、适当的改进可以起到满足工艺要求、降低能耗和维修费用、提高质量和效益、改善环境等作用。关键词：胎面压出；设备；工装；改造中图分类号：TQ330.44文章编号：1009-797X(2010)08-0046-04文献标识码：BDOI：10.3969/J.ISSN.1009-797X.2010.08.009作者简介：王其营（1967-），男，山东泰山轮胎有限公司高级工程师，1989年毕业于青岛化工学院橡胶机械专业，主要从事设备的管理及轮胎生产的组织等工作，已发表论文60余篇。收稿日期：2010-04-06在轮胎生产过程中，胎面压出工序的原理虽然相同，但是各企业所配置的设备及工装却有所差别。在使用过程中，这些设备及工装可能存在局部的不适应。为满足工艺条件、质量和效率要求，需要对这些设备及工装进行适时、适当的改进和调整。虽然工作量不大，但对满足工艺要求、降低设备运行和维修成本、提高劳动效率、保证产品质量等能起到一定的作用。下面从不同方面阐述胎面压出工序设备及工装存在的问题、解决方案及效果。1胎面压出自动测量系统改造1.1存在的问题胎面压出是轮胎生产成本管理的重点，它既关系到原材料和能源的消耗，也会由于胎面重量或尺寸超出公差范围而影响下工序的生产。因此压出工序的管理重点是提高胎面一次性合格率和准确控制合格胎面的数量。对于批量较大的胎面压出，只要压出合格的胎面，压出样板就不用再调整，一次性合格率较高，胎面数量比较容易控制。但是目前用户对轮胎的需求一般是数量小、规格多，这给轮胎生产特别是胎面压出增加了难度。存在的主要问题是胎面压出合格率不易控制，返回胎面数量、返回原因不能真实了解，胎面实际重量、各部位尺寸情况很难掌握，胎面的实际数量容易与报表数据不符。这些问题的存在会导致单位产品能耗上升、胶料质量和生产效率下降、生产计划无法准确实施。1.2改进的方案针对这种现象，可以在胎面压出联动线增加一套胎面自动检重、尺寸测量、分类系统。其功能是对压出的胎面先进行自动称量，重量合格的胎面再进行各部位尺寸的测量，尺寸合格的胎面自动进行分类码放；对重量不合格或尺寸不合格或者尺寸、重量都不合格的胎面由系统自动分类、记录；所有数据与生产局域网联网并保存，实现数据共享和可追溯。此方案所包含的内容，有的在现有的生产联动线上已经具备或部分具备；即使都没有，其改造成本也不高，改造过程也不复杂。1.3效果分析改造后，可以保证半成品数据的准确，系统可对生产的总数、超出公差的条数进行记录，通过局域网提供给半成品和生产计划管理部门。掌握压出质量的第一手资料，根据实际压出的一次性合格率，车可以有针对性地采取措施。根据每个班次压出胎面重量的有效累积，可提高班组成本核算的准确性。通过半成王其营等·胎面压出工序设备及工装的改进·47·2010年第36卷品数据的规范，为生产计划实现局域网上办公及数据传播打下基础。2开炼机的改进2.1存在的问题虽然目前在胎面压出工序冷喂料挤出机的应用越来越多，但是开放式炼胶机的作用仍然不可小觑，有时还起着比较大的作用。当然，由于其自身结构的限制，开炼机在使用过程中也存在一些不足，这些不足也在一定程度上影响着使用和质量。首先，开炼机在操作时受人为因素影响较大，胶料的捣炼程度和均匀性与操作人的水平特别是责任心有很大关系。在辊筒的转速和速比、辊距、辊温、装胶量及添胶顺序都相同的情况下，如果捣胶遍数及捣胶量不同，胶料质量就会有波动。目前的开炼机捣胶基本都是人工计数。由于主观原因或客观原因，容易将捣胶遍数记错；捣胶量多少也不易控制，使胶料质量无法得到保证。其次，开炼机的冷却系统一般是冷却水进入辊筒后，先喷淋，再自然流出，冷却效果较差。在热炼、细炼及供胶时都可能因为辊筒温度高影响设备安全及产品质量。第三，目前的开炼机辊筒支承和传动以铜瓦居多。在使用一段时间后，由于磨损会使辊筒轴颈磨细、铜瓦内径磨大。当配合间隙超出规定极限后，需要更换铜瓦；特别是当辊筒轴颈因磨损出现较深的沟槽时，辊筒轴颈的磨削量较大，并需要特制加厚的筒瓦，维修费用增加的更多。2.2改进的方案针对捣胶遍数容易出错、捣胶量多少不易控制的现状，可在开炼机上增设捣胶计数装置和功率积分仪。捣胶计数装置比较简单，由安装在开炼机一侧机架上的一套光电开关和计数器以及固定在捣胶装置的移动架上一块金属档板组成。金属档板随捣胶架移动一个往返，在接近光电开关时，光电开关发出信号，计数器自动计数一次，并同时累加；在计数器上设定捣胶遍数，当累加值达到设定值时，捣胶装置自动停止。安装功率积分仪则可以通过反映在功率积分仪上的电流曲线图来记录、追溯在炼胶过程中的捣胶变数、捣胶量大小等。针对开炼机的冷却效果较差的问题，可将原机冷却水由敞开式进出改为旋转接头强制冷却。冷却水通过旋转接头进入、喷淋后，在辊筒中积存到一定程度再通过旋转接头流出。为了进一步增强冷却效果，可将捣胶装置的捣胶辊改造为冷却辊；也可在辊筒一侧再增设一根冷却辊，两端用轴承座支承，用金属软管和旋转接头接通冷却水，并可以在冷却辊上捣胶。对正常磨损的辊筒和铜瓦，可以按正常维修方式进行更换筒瓦。但是当辊筒轴颈的磨削量较大时，则可以改变修理思路：保持原有筒瓦，将辊筒轴颈进一步磨削；选择壁厚和内径与辊筒轴颈接近的无缝钢管，将内径按过渡配合加工；然后将钢管热装在磨削后的轴颈上，并在端部增加固定块；根据原有筒瓦内径尺寸，加工装有钢管的轴颈；昀后研磨铜瓦，进行装配。2.3效果分析在开炼机上增设捣胶计数装置和功率积分仪后，可以实现捣胶自动计数，从而可以避免因人工计数导致的误差。通过功率积分仪的记录，可以实现炼胶及压出过程的追溯，减少故意违章的几率，对胶料质量的稳定提供硬件保障。将冷却水由敞开式进出改为旋转接头强制冷却并增设冷却辊后，冷却效果明显加强，以供胶开炼机为例，胶料温度可降低5~10℃。同时，由于增设的冷却辊可以进行捣胶，炼胶效果也可以提高。用加装无缝钢管方式代替更换加厚铜瓦的修理方式，使用效果相同，但维修费用可以降低60%以上。3挤出机螺杆、衬套的修复3.1存在的问题由于胶料是粘弹性物质，在沿螺杆旋转前进过程中，会受到强烈的机械作用，使螺杆和衬套受到磨损。当螺杆与衬套的间隙逐渐增大并超出极限后，胶料在机筒和螺杆间的顺流（与螺纹平行方向的分速度）会逐渐减小，横橡塑技术与装备CHINARUBBER/PLASTICSTECHNOLOGYANDEQUIPMENT·48·第36卷第8期流（与螺纹垂直方向的分速度）、逆流（与顺流相反的流动）和漏流（与机头反向的流动）逐渐增大。这时，挤出机的挤出效率会明显降低，挤出的半成品断面密实度差，并伴有蜂窝甚至焦烧，即影响产量，又影响质量。3.2修复方案当出现上述情况时，需要对挤出机螺杆或衬套进行修复。在修复时，要针对挤出机的不同喂料方式以及螺杆和衬套的磨损情况采取不同的修复方案。正常情况下，冷喂料挤出机的胶料不经过热炼，而且螺杆长度与直径的比值较大（常用的为12～18，昀大可到20），其螺杆和衬套的磨损要比热喂料挤出机的磨损快得多。因此，冷喂料挤出机螺杆和衬套的修复频次要高于热喂料挤出机，需要备用的的螺杆和衬套也要多一些。为提高胶料在冷喂料挤出机内的捏炼效果、提高挤出效率、降低排胶温度、保证压出质量，一般都在机身上安装数目不等的销钉。机身上的销钉可以起到阻挡胶料回流的作用，并能将胶料中的热量导出，从而可以提高螺杆转速。由于销钉的存在，加之机身较长，使销钉式冷喂料挤出机的机身衬套加工和更换的难度要比热喂料挤出机大得多。当螺杆和衬套第一次出现磨损超标时，为减少对生产的影响，可将磨损的螺杆拆下，衬套不动，只换上备用螺杆。当生产正常后，再将磨损的螺杆螺纹部位堆焊耐磨合金，堆焊时螺杆的外缘尺寸要比标准尺寸大3~4mm。堆焊完毕，暂时不要磨削，可平放在室外的空闲地，以自然释放堆焊应力。当螺杆和衬套第二次出现磨损超标时，机身衬套的磨损量也已超出极限。如果这时更换衬套，不但难度大、时间长，而且衬套内孔的渗氮层还有一部分没有被磨掉，直接更换会造成浪费。这时可以将衬套连同机身一起固定在磨床上，对衬套内孔进行磨削。由于衬套进行过渗氮处理，硬度偏高，磨削难度较大，磨削周期较长。因此，磨削量可以根据衬套的磨损情况进行确定，以磨削后衬套表面无凹点为宜，并使螺杆对应的不同部位的内表面平滑过渡。然后，以磨削后的衬套为基准，对已提前堆焊耐磨合金并经过时效处理的螺杆进行磨削加工，使螺杆和衬套的间隙满足工艺要求。装配时，要仔细检查各装配尺寸；点动试车时，要检查设备震动及噪声情况；然后喂料挤出，检查挤出胶条的断面密实度及温度等。正常后，交付生产使用，并进入下一个设备检修周期。热喂料挤出机的结构比销钉式冷喂料挤出机的结构要简单的多，特别是机身衬套，只是一个规则的圆筒。而且螺杆长度与直径的比值较小（一般为4~6），再加上胶料在进入挤出机之前都经过热炼，因此其螺杆和衬套的磨损要比销钉式冷喂料挤出机的磨损慢的多。一般热喂料挤出机螺杆和衬套的使用寿命是相同规格销钉式冷喂料挤出机的4~6倍。热喂料挤出机螺杆在磨损后的修复方式与上面分析的销钉式冷喂料挤出机的修复方式基本相同，只是使用周期长的多。热喂料挤出机的衬套由于结构简单，装配方便，因此可以随更换螺杆时一起更换。更换后的螺杆与衬套都可以采用堆焊耐磨合金、进行时效处理、按标准加工的方式进行修复、备用。3.3效果分析用耐磨合金堆焊螺杆螺纹部位、磨削机身衬套并根据实际尺寸进行装配的检修方案，可以使销钉式冷喂料挤出机的机身衬套和螺杆在达到正常的使用寿命后，其残值都得到充分利用。按正常使用推算，其综合寿命可以增加2.5~3倍，维修费用降低60%~70%，设备停机时间比正常检修时间可缩短2个检修周期，其经济效益和综合效益十分明显。热喂料挤出机螺杆和衬套的修复、处理方式可使其使用寿命增加2~3倍，维修费用降低60%左右，设备停机时间比正常检修时间可缩短1.5~2个检修周期，经济效益和综合效益也比较十分明显。4联动系统的改进4.1存在的问题胎面压出联动系统虽然早已是比较成熟的设备，但是联动系统个别部位的不同对昀终的胎面质量也会造成一定的影响。在此，从三个部位的不同进行分析。在老式的胎面压出联动装置中，裁断运输皮带一般设计为两段，中间用链轮传动。当链王其营等·胎面压出工序设备及工装的改进·49·2010年第36卷轮出现磨损后，两段皮带之间就会产生速度差，胎面容易被拉长变形。但是当胎面在定长、裁断后又出现收缩，造成胎面长度难以控制，特别是大规格胎面，长度误差会更大。在目前的胎面联动装置中，胎面定长装置有的安装在裁刀之前，这样所控制的长度是胎面长度是胎面裁断之前的长度。由于胎面裁断后有一定的收缩量，加之受运输皮带速度及其它机械误差的影响，使这种定长方式裁出的胎面长度与控制长度的误差较大，造成返回料增多，影响生产计划的完成。为降低胎面温度，防止焦烧，胎面在挤出、收缩后，一般都需要冷却降温。目前胎面冷却降温方式主要以冷却水喷淋或浸泡为主。在胎面裁断后，虽然经过压缩空气或风机吹干，但是由于胎面断面不规则、吹风管角度不一致、吹风量大小有变化等原因，会使码放在胎面车上的胎面表面带水，影响下工序使用。4.2改进的方案针对用链轮传动的两段裁断运输皮带在链轮磨损后，造成胎面长度难以控制的问题，可将原结构中的传动链轮去掉，两段运输皮带改造为一段皮带传动，并进行相应的配合改进。针对胎面定长装置安装在裁刀之前，使裁出的胎面长度与控制长度的误差加大的现象，一方面可以提高胎面定长计数器的计算精度，另一方面是将装有旋转编码器的定长轮移装到裁刀之后。针对胎面经过吹风装置后仍然带水的现象，可以在吹风装置后面安装一套胎面自动擦水装置。该装置结构比较简单，由一