巨型工程機械子午線輪胎鋼絲簾線擠出機液壓式機頭的優化設計

郭其焰，許志展，陳晶晶，張海彬

（福建省海安橡膠有限公司，福建 莆田 351254）

巨型工程機械子午線輪胎胎體和帶束層鋼絲簾線壓延工藝是輪胎生產的重要工藝之一，壓延質量關系到輪胎使用效果。巨型工程機械子午線輪胎鋼絲簾線擠出機傳統的旋轉、拆卸式機頭（簡稱舊機頭）的使用存在較多問題，無法達到質量控制要求。本工作對舊機頭進行重新設計與優化[1-7]，以期獲得經濟效益好、安全性能高的擠出機機頭。

1 舊機頭存在的問題

舊機頭采用拆卸式結構，如圖1所示。整個機頭分為前后兩段，前段放置口型板，后段安裝穿線板，前后兩段通過10個M14螺絲連接，此類設計存在以下缺點。

（1）由于鎖緊螺絲的過程和機頭上螺絲的松緊程度無法完全一致，導致安裝在兩段機頭上的穿線板和口型板中心位置未完全在同一水平線，因此生產的半成品會出現上薄下厚或下薄上厚現象，影響半成品部件的質量。

（2）機頭質量較大且機頭底部無支撐裝置，會造成機頭下垂，使得機頭中心線與擠出機中心線偏離，導致生產的半成品厚度不均，有時外側直接露出鋼絲簾線。

（3）機頭分為兩段，拆卸時極易磨損，從而造成兩段機頭間存在縫隙。生產過程中膠料從縫隙中溢出，膠料粘合使兩段機頭拆卸費力。

（4）兩段式機頭安裝及拆卸耗費時間長，需將全部螺絲擰下且耗時約1 h，機筒內膠料停留時間過久，易造成膠料焦燒，影響半成品性能。

（5）當鋼絲簾線外纏繞絲、斷絲時，需重新裝卸機頭，連續性生產被中斷。

（6）兩段機頭導致鋼絲簾線穿線困難，需將兩段機頭合好后從穿線板后一一對應穿過整個機頭。

（7）當更換規格時無法直接連續生產，需將機筒內的膠料完全去除后重新喂料生產，耗時過長。

（8）若壓延聯動線因故障停機時，由于機頭內壁流道空間小，重新啟動后，擠出壓力不均勻，造成擠出半成品部件鋼絲簾線無法覆膠，半成品報廢量較大。

（9）舊機頭壓力感應器無法準確測量機頭膠料的實際壓力，壓力控制波動性大。

2 新機頭設計

重新設計的新機頭采用液壓油缸式設計，如圖2所示，其特點如下。

2.1 采用8組液壓油缸

采用液壓油缸推動插銷與機頭擋板對插鎖定，替代舊機頭裝卸螺桿的操作，減少人工投入，降低勞動強度，縮短生產時間。

2.2 口型板和穿線板的小型化與卡槽式設計

將口型板和穿線板尺寸整體縮小，各自放置在卡槽中固定，前擋板上放置口型板，后擋板上放置穿線板。機頭內部結構如圖3所示。

口型板和穿線板是易損件，需定期更換，特別是穿線板，使用過程中的磨損會影響單根鋼絲簾線之間間隙的一致性。將口型板和穿線板小型化可直接減少加工費用，降低生產成本。

口型板和穿線板采用卡槽式設計，裝卸方便，更換鋼絲簾線規格時可提前穿線，并直接替換口型板和穿線板，節約操作時間，操作簡單，提升生產效率。穿線板裝入卡槽前后效果如圖4所示。

2.3 螺桿式擋板移動設計

采用雙導軌滾珠絲桿帶動前、后擋板組合件。卸機頭時，由伺服電機帶動前、后檔板移出機頭，可解決因前、后擋板被膠料粘住而導致的拉出困難等問題。安裝時，通過伺服電機軟限位，前、后擋板進入機頭中的位置可得到精準控制，確保上、下插板精準插入至前、后檔板。擋板到位后，伺服電機自動停止工作，指示燈指示工作狀態。

2.4 主機頭全水平支撐設計

為控制胎體和帶束層鋼絲簾線覆膠質量，避免半成品部件上下覆膠不均勻，口型板和穿線板中心需在同一水平位置。設計時，整體主機頭全水平支撐，并裝有4個水平支撐調整裝置，以解決舊機頭無支撐下垂造成的上下覆膠不均勻等問題?？谛桶迮c穿線板的水平位置如圖5所示。

2.5 膠料流道弧線設計

機頭內部上下膠料流道空間加大并更改為弧度曲面。在流道內，靠近擠出機端的膠料應比擠出機外端膠料充足，保證流道壓力均勻，流道設計時外側流道尺寸應大于內側。優化后，流道中的膠料充足，當停機后重新啟動生產時，在壓力的控制下，鋼絲簾線可正常覆膠，報廢率減小。

2.6 壓力控制系統

機頭內增設壓力讀取器，對流道內的膠料壓力進行檢測，并由機臺中控室控制擠出機旋轉速度，控制機頭流道內的膠料壓力穩定在（標準值±0.5 MPa）。增設壓力控制系統可將擠出鋼絲簾線覆膠后的半成品厚度有效控制在（標準值±0.3 mm）。

2.7 安全連鎖控制系統

由于壓延時擠出機機頭有一定壓力，從壓延生產開始至結束，前、后擋板和油缸以及上下插銷位置需確保到位。設計安全連鎖裝置，在有壓力狀態下，對前、后擋板和油缸以及上下插銷動作起保護作用。卸機頭前、后擋板和油缸以及上下插銷必須升起，并進行限位檢測，到位后伺服電機才能運行。

3 結論

通過采用液壓式新結構機頭，巨型工程機械子午線輪胎鋼絲簾線擠出機整體使用效果良好。經生產驗證：鋼絲簾線擠出上下覆膠均勻，提升了巨型工程機械子午線輪胎鋼絲簾線的壓延工藝質量；更換鋼絲簾線規格時，節約了操作的時間，提升了生產效率；改用液壓式插銷和滾珠絲桿，裝卸操作簡化，節約時間，降低勞動強度；優化機頭內膠料流道形式，解決重啟動時鋼絲簾線因膠料不足而無法覆膠的問題，報廢率減小。鋼絲簾線擠出機機頭優化設計后，產品質量和生產效率提升，節約生產成本，具有良好的經濟效益和安全性。