硫化機中心機構積水問題改善

萬 磊，劉本巖，王 強，徐海洋，陶廣義

（山東興鴻源輪胎有限公司，山東 蒙陰 276200）

硫化機是輪胎制造過程中的關鍵生產設備，實現將胎坯進行定型、硫化等工藝加工，其作業精度、功能、性能、可靠性等直接影響輪胎制造精度、產品性能及生產效率[1-5]。

本工作研究B型硫化機中心機構積水問題，并提出相應改進方案[6-7]。

1 結構及工作原理

硫化機中心機構（見圖1）安裝在硫化室的中央，位于下熱板中心位置，用于操縱膠囊并作為膠囊內硫化介質（包括蒸汽、氮氣）和冷凝水通道的一部分。膠囊由上、下夾盤固定在活塞桿端部和環座上，在上環油缸的操縱下，膠囊上夾盤可作上下運動，在下環油缸的操縱下，下夾盤連同整個中心機構一起作升降運動。裝胎時，膠囊呈拉直狀態，裝胎機構放入胎坯后，上環油缸上油口進油，上環油缸活塞桿下降，上環亦下降。同時一次定型蒸汽由內壓導管、環座、缸蓋噴入膠囊內。當上環下降到位移傳感器設定高度時停止，在這個過程中，膠囊利用裝胎機構抓胎爪的導向作用沿胎坯內壁伸展，順利進入胎坯內腔。各硫化介質呈旋轉放射狀態均勻地噴入膠囊內壁，使膠囊內壁溫度均勻，以保證硫化輪胎的質量。本機構能配合主機完成定型、硫化及硫化完畢后卸胎等一系列操作。

圖1 硫化機中心機構結構

2 硫化機中心機構工作流程

（1）裝胎機械手升至上限位置，然后旋轉到裝胎位并下降至裝胎高度，將胎坯放置在下模中的下鋼圈上。中心機構處于下環降、上環升、膠囊拉直的狀態，如圖2所示。

圖2 膠囊拉伸示意

（2）上環收縮、硫化膠囊伸入胎坯內，同時定型氮氣由內壓導管、環座、缸蓋以放射狀均勻地噴入膠囊內進行一次定型，使胎坯固定于下鋼圈上，如圖3所示。

圖3 裝胎定型示意

（3）當一次定型達到預定壓力值時，裝胎機械手卡爪收縮并向上運動，上升至最高位后轉出至抓胎位上方，如圖4所示。

圖4 充氣定型示意

（4）裝胎機械手轉出后安全插銷收縮，硫化機開始合模，活絡模張開、上模下壓上環，如圖5 所示。

圖5 模具下壓示意

（5）硫化機繼續合模，活絡模驅動油缸無桿腔和上環升降油缸無桿腔溢流，活絡模驅動油缸有桿腔和上環升降油缸有桿腔補油，上模繼續下壓，至合模終點，如圖6所示。

圖6 合模完成示意

3 問題概述

隨著硫化機運行時間延長，逐漸出現上環桿定位銷腐蝕磨損、上環油缸絲桿損傷、油缸缸筒腐蝕生銹等現象（見圖7），從而導致設備性能下降和功能異常，影響產品質量和安全生產。

圖7 積水對硫化機中心機構部件的影響

3．1 上環位置升高

上環定位銷腐蝕斷裂，無法起到定位作用，上環連接桿與上環油缸桿螺紋連接處松動，導致上環位置升高，如圖8所示，定型高度不可控，易造成硫化廢品。

圖8 定位銷腐蝕斷裂導致螺紋脫絲

3.2 上環連接桿脫出

上環油缸桿與上環連接桿螺紋及定位銷腐蝕，上環連接桿與油缸桿脫開，如圖9所示，膠囊定型時上環桿的高度隨之變化，易造成廢品輪胎。

圖9 油缸桿與上環連接桿脫開

3.3 卡環斷裂

上環連接桿與油缸桿連接處松動，使上環升高，在合模至終點過程中，上模下壓上環導致卡環斷裂，造成硫化廢品，如圖10所示。

圖10 卡環斷裂

另外，由于上環連接桿與油缸桿連接處松動，在上模下壓上環時還會造成上下環連接板及油缸法蘭板變形，如圖11所示，影響設備精度，造成設備損失和性能下降。

圖11 上下環連接板及上環油缸法蘭板變形損壞

4 原因分析

在出現設備問題后，經觀察、研究發現，在正常的硫化生產過程中，進入硫化機中心機構內的蒸汽在缸筒內產生冷凝水，冷凝水沿著中心機構缸筒內壁流至缸筒底部，由于原有的中心機構排水口位置偏高，導致冷凝水無法及時從缸筒內排出。隨著硫化機運行時間的延長，中心機構密封件出現老化現象，缸蓋與環座缸筒的密封效果降低，導致硫化介質泄漏，使冷凝水在中心機構缸筒內堆積，無法排出，在缸內形成積水，如圖12 所示。

圖12 硫化機中心機構局部示意

5 改善措施

5.1 加裝排水隔板

在上環油缸前端法蘭板與上下環連接板之間增加一組排水隔板（見圖13），兩隔板間距為1 cm，使油缸法蘭板與上下環連接板之間留有一定的間隙，避免形成積水。

圖13 排水隔板

5.2 增加排水導流溝槽

改善硫化機上下環連接板的結構，在現有連接板的基礎上增加2個排水導流口（見圖14），以提高排水效率。

圖14 排水導流口

6 試車調試

6.1 安裝

按設備操作規程將上環油缸及下環連接板拆下，更換帶有排水口的下環連接板。清理上環油缸前端法蘭板及下環連接板的表面油污以保證安裝精度。將排水隔板安裝至上環油缸法蘭板上面，然后將上環油缸安裝固定在下環連接板上。排水隔板厚度為5 mm，上環油缸固定螺栓可按實際情況進行更換，如圖15所示。

圖15 排水隔板安裝效果

6.2 工藝調試

由于排水隔板具有一定厚度，安裝后硫化機中心機構上環的高度會有相應的改變，為確保其準確性，需對上環的高度進行測量和參數設定。

6.3 試車

改進后的硫化機中心機構上下環連接板，經工藝調試、裝機試車，各工位運行正常，能夠滿足正常的輪胎硫化工藝要求。

7 改善效果

改善前，硫化機中心機構由于排水口位置偏高，無法將冷凝水及時排出，使中心機構內存有積水，導致上環油缸與上環桿連接處的螺紋腐蝕生銹，給硫化機的使用及維護保養工作造成困難。

加裝排水隔板及增加排水溝槽后，硫化機中心機構內的冷凝水能夠及時地排出（見圖16），改善了中心機構部件的工作環境，為維護保養工作解決了一大難題，縮短了停機時間，使設備性能得以改善，延長了設備的使用壽命。

圖16 排水口改善后效果

設備改進具有如下優點。

（1）減少備件損耗。減少油缸桿和上環桿腐蝕損傷，延長油缸使用壽命，提高經濟效益。

（2）提高生產效率。縮短故障停機時間，有效提高設備生產連續性。

（3）提高設備工藝性能。硫化機中心機構積水問題改進后，上環與油缸桿等連接部位不再因腐蝕松動，提高了設備精度，改善了輪胎硫化 質量。

（4）提高安全可靠性。避免構件腐蝕造成的松動、移位等給設備造成的安全隱患，提高設備的安全可靠性。

8 結語

在現有硫化機中心機構上下環連接板的基礎上，通過加裝排水隔板及增加排水導流溝槽等改進措施，解決了中心機構排水問題，設備性能明顯提升，減少了設備故障及維修成本，提高了輪胎質量和生產效率。