全鋼子午胎一次法成型機后壓裝置比較分析

張脈永，范作友2

(1.雙錢集團（安徽）回力輪胎有限公司，安徽 蕪湖 238312；2.山東凱旋橡膠有限公司，山東 荷澤 274400)

全鋼子午胎一次法成型機主要由成型主機、后壓裝置、胎體部件供料架、輔機、帶束層供料架、胎面供料架、胎體傳遞環、帶束層傳遞環、成型鼓、帶束鼓、電氣控制柜、氣動控制柜等組成，其中后壓裝置根據成型工藝設定要求分別完成三角膠芯、胎側、帶束層胎面復合件等的滾壓動作，使全鋼子午胎胎坯各部件之間緊密結合。后壓裝置的機械結構則根據不同全鋼子午胎成型機設計配置和工藝壓合功能需求有不同設計組成。典型后壓裝置由電機、驅動機構、氣缸和滾壓機構等組成。國內成型機后壓裝置基本參照國外引進設備基礎進行優化設計加工，本文通過幾種后壓裝置結構特點分析，作為全鋼子午胎一次法成型機選型配置和維修管理要點，提高子午胎胎坯成型質量，按照后壓裝置結構特點分為A型、B型、C型。

1 幾種常見后壓裝置介紹

1.1 A型后壓裝置

20世紀80年代中后期隨著國內數家輪胎廠引進國外全鋼子午胎制造技術，全鋼子午胎成型機作為關鍵設備分別進口了日本三菱、意大利倍耐力、斯洛伐克MATADOR等家的產品。國內橡膠機械企業90年代末期在消化吸收國外進口成型機技術的基礎上相繼開發了全鋼子午胎一次法兩鼓和三鼓成型機，后壓裝置的設計以上述進口機型為藍本開發出三維動態壓輥后壓裝置（見圖1）并在大多數輪胎廠使用。

圖1 A型后壓裝置

A型后壓裝置主要機構組成：

（1）后壓裝置焊接底座框架上固定2根滑動導軌，位于中心線上，伺服電機經滾珠絲杠沿滑動導軌徑向運動驅動后壓裝置進退。

（2）后壓裝置2個蝸輪箱安裝在滑板的2根橫向滑動導軌上，由伺服電機驅動左右旋向絲杠使之分合。

（3）后壓分合壓輥裝在平行四邊形連桿的立臂上，交流伺服電機驅動蝸輪蝸桿，可使壓輥沿立臂旋轉。

（4）壓合動作由一對多片錐形壓輥用氣缸擺動從胎冠中心軸向左右分開壓合，至胎肩部位徑向前進，同時旋轉角度17°～20°再徑向前進再轉至30°左右胎冠邊緣壓合完整。在滾壓過程中壓力也可由PLC給定變化。

（5）壓合動作的另一對圓盤壓輥用于壓合三角膠芯和胎側，首先將壓輥左右分開并旋轉90°位置，壓輥機架前進，使壓輥接近胎圈部位，氣缸加壓，徑向后退運動，并左右同步將胎圈和胎側膠滾壓密實無氣泡。滾壓過程中也可根據各部分位置由PLC改變壓力。

（6）中心壓輥位于分合壓輥上端，由氣缸直接驅動壓合胎冠中間部位。

1.2 B型后壓裝置

沈陽藍英工業自動化裝備公司自2006年開發出全新全鋼一次法子午胎三鼓成型機，該機借鑒外資企業成型機特點設計制造多輥組后壓裝置（見圖2）。

圖2 B型后壓裝置

B型后壓裝置由機架和4組滾壓機構組成，共分3層：上層為3號輥，中層為1號輥、2號輥，下層為4號輥，可分別對胎面、胎側和三角膠芯進行滾壓。

（1）后壓裝置1號壓輥，為在中心安裝的單壓輥組件，其位置左、右固定，前后移動由氣缸推動擺動。此輥用于滾壓胎面中心部位。

（2）后壓裝置2號壓輥，由左、右2套直裝的壓輥組件組成，其位置可用手調絲杠（或伺服電機驅動）左、右移動，輥架前后移動為氣缸推動。2號輥用于滾壓胎肩并定位。

（3）后壓裝置3號壓輥，由左、右2套斜裝的滾壓組件組成，其位置可用手動調整螺釘固定，各輥前后移動由氣缸推動；由交流電機通過鏈傳動帶動滾珠絲杠旋轉，使3號輥架整體移動并由編碼器定位反饋，由前后兩個接近開關檢測位置。3號輥用于滾壓胎側與三角膠芯。

（4）后壓裝置4號輥，由左、右2套滾壓組件組成，其位置用伺服電機驅動2組左、右旋絲杠轉動，通過程序控制，實現左右壓輥的平分與轉動，用于滾壓胎面與胎肩的轉角。2個輥前后移動由2個氣缸推動；輥架移動由氣缸推動，回程限位由機械控制閥控制,行程可通過加減限位片來調整。

（5）后壓裝置主體支撐是與主機聯接的焊接機架，4套壓輥機構安裝在前側的上、中、下3個位置。

1.3 C型后壓裝置

90年代末期國內數家輪胎廠開始引進荷蘭VMI公司全鋼子午胎一次法四鼓成型機，其后壓裝置采用全新結構設計。后壓裝置位于左成型鼓之后，安裝在傳遞導軌上。該傳遞導軌可讓后壓裝置前后移動以便為成型鼓旋轉留出空間。 傳遞導軌安裝在地面地基基礎上，后壓裝置主要機構構成如圖3所示。

（1） 后壓裝置機架

采用高臺式框架結構，保證分合壓輥中心高與成型鼓中心高一致。

（2） 中心壓輥

中心壓輥安裝在機架下方中間部位，由擺動彎連桿懸掛連接，中心壓輥受氣缸驅動向胎面中心部位壓合。

（3） 動態分合壓輥

2個動態壓輥對稱安裝在后壓裝置的平臺上，用于胎坯胎面和胎側壓合。2個動態壓合輥的徑向和側向運動由位于平臺上下2個伺服驅動滾珠絲杠副實現。運動的位置反饋通過線性位置傳感器完成。動態分合壓輥壓力由菜單控制，可通過 PLC 設置。

圖3 C型后壓裝置

2 后壓裝置驅動機構說明

A型后壓裝置驅動原理見圖4，其中后壓裝置進退由伺服電機直連滾珠絲杠副驅動；后壓輥分合由伺服電機通過鏈輪鏈條驅動左右螺旋絲杠副驅動；后壓輥擺轉由伺服電機通過鏈輪鏈條和花鍵軸驅動蝸輪蝸桿副實現。

B型后壓裝置4#壓輥驅動原理見圖5，1#～3#壓輥全部采用氣缸直接驅動；4#壓輥除了氣缸提供軸向推力外，另有2個電機布置左右，分別驅動2根滾珠絲杠副實現4#壓輥橫向分合與徑向擺轉功能。

C型后壓裝置驅動原理見圖6，中心壓輥采用氣缸驅動；動態分合壓輥徑向運動由伺服電機通過同步帶驅動滾珠絲杠副帶動平臺前后移動，左右分合運動由安裝于平臺上的伺服電機通過同步帶驅動橫向滾珠絲杠副實現，動態分合壓輥擺轉由氣缸和電機驅動。

圖4 A型后壓裝置驅動原理圖

圖5 B型后壓裝置4#壓輥驅動原理圖

圖6 C型后壓裝置驅動原理圖

3 后壓裝置滾壓機構特點

A型后壓裝置滾壓機構（見圖7）動態分合壓輥水平方向采用典型四連桿機構實現分合壓輥從0o～90o擺轉，垂直方向擺動由斜向安裝氣缸推動。該滾壓機構特點：

圖7 A型后壓裝置滾壓機構

（1）動態分合壓輥最小間距為0，可以適應不同寬度胎面壓合。

（2）動態分合壓輥運動軌跡可以通過參數設定存儲，方便不同規格輪胎切換。

（3）動態壓輥壓合程序適應“胎側包胎冠”和“胎冠包胎側”2種成型方式及壓三角膠芯功能。

B型后壓裝置滾壓機構特點：胎坯滾壓采用4套壓合輥組合滾壓（見圖8），按照工藝步驟分組壓合胎坯部件，提高了生產效率的同時又保證了產品質量。其優點有：

圖8 B型后壓裝置滾壓機構

（1）組合壓輥組壓合程序支持“胎側包胎冠”和“胎冠包胎側”2種成型方式及壓三角膠芯功能。

（2）采用直線導軌、滾珠絲杠、氣動驅動等部件，方便維護與潤滑，改善工作環境。

（3）組合壓輥壓合線條緊密、均勻，滾壓程序能夠按照所做輪胎規格和工藝要求的不同，而作相應調整。

C型后壓裝置滾壓機構由中心壓輥和動態分合壓輥組成（見圖9），其滾壓機構特點如下：

圖9 C型后壓裝置滾壓機構

（1）中心壓輥安裝于分合壓輥下方，受力合理且不占用上部空間，作用于胎面中間部位，氣缸壓力可根據工藝要求設定。

（2）動態分合壓輥水平軸線與成型鼓軸線齊平，2個壓輥最小間距90 mm，胎面胎側水平壓合軌跡可通過電機參數設定并存儲，方便不同規格輪胎生產切換。

（3）可根據工藝設定可實現“胎側包胎冠”和“胎冠包胎側”2種成型工藝滾壓。

4 綜合性能對比

3種形式后壓裝置經過橡膠機械企業和輪胎廠工程技術人員努力不斷優化改進使之更加適合全鋼子午胎成型工藝，提高全鋼子午胎成品胎工藝性能。但3種后壓裝置因機械結構差異存在使用差異（見表1）。

表1 三種后壓裝置綜合性能對比表

5 結論

以上3種形式后壓裝置因結構設計不同影響全鋼子午胎成型工藝精度不同，所以全鋼三鼓一次法成型機在選擇后壓裝置時，應結合“胎側包胎冠”和“胎冠包胎側”成型工藝、壓合膠部件步驟等進行選擇。但兩鼓一次法成型機的后壓裝置，因為受到胎體供料架空間的限制，一般不宜選擇B型后壓裝置。在實際使用過程中還應關注后壓裝置壓輥與成型胎坯相關運行軌跡尺寸精度和壓力精度，以確保全鋼子午胎胎坯壓合后的尺寸精度，進而提高成品胎性能指標。