V型液壓硫化機的技術概述

丁振堂，趙衍鵬，李洪飛，梁月龍，季付高

(青島軟控機電工程有限公司 ，山東 青島 266200)

當前的硫化機，粗略分類，按結構分基本可分為兩類，一類是機械式硫化機，這里不做介紹。一類是液壓硫化機，而液壓硫化機按照硫化輪胎的種類可分為全鋼液壓硫化機、半鋼液壓硫化機、工程胎液壓硫化機。本篇主要介紹推介全鋼和半鋼液壓硫化機，其按照結構可分為L型液壓硫化機、F型液壓硫化機、C型液壓硫化機、B型液壓硫化機。（如圖1）。軟控在L/F/B/C種機型的基礎上，研發出V型硫化機。

圖1 硫化機的分類

這L型、F型、C型、B型四種液壓硫化機機型中，各有利弊優缺點，經多年研發總結的設計、制作、使用、維護多層面綜合升華創新而獨創的V型硫化機。因V型液壓硫化機（如圖2）結構穩定、性能優良、可實現單、雙胎單獨硫化等最受市場用戶追捧，成為軟控的明星機型。軟控將V型液壓硫化機賦予兩種含義，一種是硫化機主機結構呈V字形狀，稱為V型；再一種含義是victory，勝利的意思，即成功機型V型。該機型是軟控硫化機團隊致力輪胎硫化工藝與機械結構升華創造的獨有機型，是引領硫化機技術前進的核心經典，系列全、性價比優良的輪胎硫化產品。

圖2 V型、F型、C型、B型液壓硫化機的圖片

1 研發背景

在發達國家，汽車早已經進入千家萬戶，就是在中國，汽車也大量普及，住宅小區的停車位一位難求，就是政府機關、工廠、學校等公共停車場，車位也往往爆滿，多年以前老牌西方的燃油車和現在發展中的電動汽車在公路上川流不息。貨運車輛同樣如此，隨著國家貿易量的持續增加，物流業極度發達。汽車的普及，帶來了輪胎行業的蓬勃發展，相應的也帶來了硫化機市場的發展機遇。面對當前瞬息萬變的市場形勢，軟控以技術為先導，不斷創新改型，在先前研發的機械式硫化機基礎上，又針對不同的市場用戶，研發出L型、F型、C型、B型液壓硫化機，研發一個成功一個，不斷打造出精品機型和明星機型，下面著重介紹市場用戶青睞的明星機型——V型硫化機。該機型以市場需求為基礎，得到了市場用戶的廣泛認可。

2 V型液壓硫化機的結構及總體介紹

2.1 V型液壓硫化機主要部件的結構圖介紹

以全鋼V型液壓硫化機為例，全鋼V型液壓硫化機主要部件的結構（如圖3），用簡明扼要的圖來表述比較清晰。

圖3 全鋼半鋼V型液壓硫化機主要部件的結構圖

2.2 V型全鋼液壓硫化機布置圖介紹

液壓硫化機的布置圖是設備排列放置的關鍵圖紙，V型全鋼液壓硫化機布置圖是廠房布局的靈魂。V型全鋼液壓硫化機主要部件包括：主機部件；機械手部件；存胎器；中心機構；活絡模裝置；電控系統；氣動組件；液壓組件；卸胎輥道；熱工閥組等組成。V型半鋼液壓硫化機主要部件還有后充氣裝置。

2.3 V型液壓硫化機可以硫化的規格參數

V型液壓硫化機分半鋼和全鋼，其尺寸規格范圍從45"～70"，其主要的中心機構、加熱方式、護罩內徑、最大合模力、模具高度范圍、輪胎子口尺寸、最大輪胎外徑、最大輪胎高度尺寸范圍一一列出（附表1），供大家參考。

表1 V型液壓硫化機的制作規格參數表

2.4 V型液壓硫化機的顯著特點介紹。

V型液壓硫化機的優秀特色（附圖4），用圖來表達更直觀。

圖4 V型液壓硫化機的特色

2.4.1 特點a 開合模方式：左右獨立開合

V型硫化機的單獨開合是其主要優點（附圖5），圖為左開右合。

圖5 V型硫化機左開右合圖示

V型硫化機可單獨也可同時合模或開模的優點很多，最顯著的是好處是生產計劃出現奇數時，如果不想多生產占用庫存，可只生產一條。第二點好處是如出現一側設備故障，生產計劃緊急，可單獨一側生產，一側檢修排除。第三點好處是如出現緊急事故，可保證一條輪胎的優良品正常硫化，給廠家節省了資金。

2.4.2 特點b 熱工閥組制作精良，標準苛刻嚴格

軟控的V型液壓硫化機熱工閥組，既有傳統型（附圖6），又有高集成型（附圖7），各有特點，制作都非常精良。

圖6 V型液壓硫化機傳統熱工閥組

圖7 V型液壓硫化機高集成熱工閥組

2.4.2.1 熱工閥組介紹

V型全鋼液壓硫化機因空間大，結構布局先進，可選用傳統熱工閥組，也可選用高集成熱工閥組。傳統熱工閥組和高集成熱工閥組各有優缺點，用戶可自行選擇，也可軟控根據性價比指定。其中的高集成熱工閥組（附圖8）是上選。

圖8 V型液壓硫化機高集成熱工閥組的優點

2.4.2.2 V型液壓硫化機熱工閥組軟控制作過程中的技術要求和把控關鍵點

（1）管道焊接必須用氬弧焊焊接，各接管除螺紋、法蘭連接外，必須采用連續角焊縫，法蘭端面焊角高度5 mm，焊接時管的切斷面必須清理毛刺并倒角。

（2）焊接后管道須經壓力試驗，用4 MPa的水測試管路，保壓30 min，確保無泄漏。加工后進行水壓、蒸汽檢測，常溫水3 MPa，保壓30 min無滲漏。蒸汽2.1 MPa，保壓30 min無滲漏。

（3）螺紋連接時，必須用樂泰271膠并纏繞生料帶密封。

（4）各種管和管件安裝前內外必須清理干凈不得有雜質，安裝各種閥門時必須按圖紙所注箭頭方向安裝

（5）連接金屬軟管時，軟管應自然彎曲、順直，不得有折彎扭曲現象。

（6）組裝過濾排污閥時，球閥開關靈活不得與法蘭有干涉情況。

（7）彎頭等管件廠家自采但須符合GB/T12459及GB/T14383要求，彎頭可折彎，折彎半徑可自定，但要彎折自然，三通處可直接對焊，但開口處用鉆削方式，不得有氣焊切割，保證開口處光滑無毛刺。

2.4.3 特色c 信息化管理系統介紹

信息化管路系統：可實現參數設置、硫化實時監控、計劃排產與統計 、數據分析、報表導出與打印等功能。信息化管理系統可以單機使用，實現獨立的單臺硫化機管控，也可以與整個公司的ERP、MES等管理系統聯網對接，實現更多高級功能。信息化管理系統（附圖9）是軟控硫化系統事業部的獨門絕技，對整個硫化機的安全使用、輪胎硫化質量起到舉足輕重的作用，也是其他硫化機廠家學習的標桿。

圖9 輪胎硫化網絡控制系統

2.4.4 特色d 圖形化故障報警、引導式故障排除

軟控在信息系統中植入了故障排除軟件（附圖10）。一旦在開機中出現故障，則系統自動報警，報警有聲控和視控模式。一是在屏幕下方可通過相關的圖形閃動來報警，一是直接在硫化機相應結構上提示閃亮報警。

圖10 智能點故障排除系統

2.4.5 特色e 中心機構結構優化

硫化機中心機構由上環升降油缸（帶內置線性位移傳感器）、下環升降油缸、缸蓋、環座缸、缸座、進出管、下環檢測裝置等部件組成，輪胎膠囊上夾環固定在中心機構的上環升降油缸中心桿頂端，而膠囊下夾環固定在中心機構的環座缸上。當上環升降油缸作上下運動時，帶動中心桿上的膠囊夾環上下運動使膠囊作伸直、收縮形態；當下環升降油缸作運動時，膠囊下夾環同下模的鋼圈作升降運動；在輪胎硫化完成后膠囊下夾環升到上限，使輪胎脫離下模。膠囊下夾盤安裝在中心機構環座缸上，硫化不同規格區間的輪胎需要更換不同的規格區間的膠囊下夾盤，這就對中心機構的環座缸螺紋的要求多樣化，如何快速便捷地更換環座缸頭以高效適用于不同規格的輪胎的生產，一直是輪胎廠重點關注的問題。另外，由于上環油缸和下環油缸處于高溫高壓下且頻繁上下動作，這樣使得輪胎廠對于熱工進回管和缸座的密封件的維修維護的要求也尤其重視。

傳統的中心機構環座缸和缸座采用一體焊接式結（附圖11），如需配套不同規格區間的下夾盤，需要使用吊車將整個環座缸、缸座連同油缸一起從下熱板拉出，再將這一組合件整體更換。一方面更換不同規格區間的夾盤就需要更換一種螺紋尺寸的環座缸和缸座，使整個部件的利用率降低，這給輪胎廠的投資造成了極大的成本浪費。另一方面環座缸、缸座連同油缸的整體吊拉更換工序復雜，用時較長，更換工作量較大，大大降低了設備的生產效率。

圖11 傳統的中心機構環座缸和缸座結構

傳統的蒸鍋式硫化機中心機構環座缸和缸座采用一體焊接式結，進回管及缸座處的密封如需維修更換，需要使用吊車將整個中心機構連同油缸一起從下熱板拉出，再將中心機構環座缸和油缸等拆開分離后進行密封組件的更換。更換需要中心機構整體吊離主機，這就對主機的整體高度和廠房空間有了更高的要求，不但降低了設備的穩定性，而且增加了相關部套的制造成本和輪胎企業的投資成本。另外，由于更換密封件拆裝工序繁瑣，更換時間消耗較長 ，大大降低了設備的生產效率，無形中增加了終端用戶的維護維修成本。

因為長期處于高溫高壓的運行環境，中心機構油缸的故障率情況也會時有發生，如何快速檢修和保養油缸，也是終端用戶十分關注的問題，傳統的蒸鍋式硫化機中心機構油缸（附圖12）維修維護時，需將油缸連同環座缸和缸座一起從設備上拆除后，再進一步將油缸從環座缸上拆除后檢修保養。中心機構油缸拆除和安裝工作較為繁瑣，需將整個中心機構吊離主機后，再進一步從環座缸上拆除油缸后進行檢修，工作量較大，工時較長，設備生產效率降低。

圖12 傳統的中心機構油缸

V型硫化機中心機構（附圖13）在現有蒸鍋式硫化機中心機構的基礎上，優化結構，提高產品的穩定性，提高零組件的重復使用率，降低維護維修難度，減少終端用戶的投資成本和日常維護成本。

圖13 V型液壓硫化機中心機構剖面圖

圖14 V型液壓硫化機中心機構環座缸和缸座的連接方式示意圖

圖15 V型液壓硫化機中心機構進回管和缸座密封件示意圖

圖16 V型液壓硫化機中心機構油缸的連接方式

V型液壓硫化機的經濟效果。

（1）實現了缸頭的快速更換。采用環座缸和缸座的螺栓拔合結構代替傳統的焊接方式，使得更換不同規格區間的夾盤只需更換環座缸即可，同時實現了環座缸的快速更換，原來更換環座缸大約需要4 h，采用此結構現在僅需約1 h左右，不僅提高了缸座的重復使用率，而且大大提高了生產效率。

（2）實現了中心機構密封件的快速更換。環座缸和缸座螺栓拔合結構代替傳統的焊接方式，更換熱工進回管和缸座的密封無需將整個部件吊離主機，僅需拆除環座缸即可實現更換。

（3）實現了上環油缸的快速檢修和維護。油缸拆除僅需拆除環座缸和缸座處的螺栓，拿掉環座缸，拆除中心機構底部固定螺栓。即可從頂部抽離中心機構上環油缸進行維護保養，對設備主機沒有鋪設地溝的要求，消除輪胎廠鋪設主機地溝的費用。

2.4.6 特色f 一種高效節能的熱板結構

熱板為非蒸鍋式硫化機的主 要加熱部件，其通過模具為輪胎硫化提供所需的熱能。分為上熱板、下熱板。上熱板固定在上硫化室上，其位于模具上方且與模具上半部分一起運動；下熱板固定在下硫化室上，其位于模具下方且與模具下半部分固定在一起。熱板的結構、內部流道、進回口布置，直接影響熱能的利用效率。熱板一般采用兩塊板焊接而成，其中一塊板為平面及孔槽結構，另一塊板上加工有流道結構。流道結構與樣式決定其加工設備、加工費用。傳統熱板流道基本為“U”型迷宮結構，形狀不規則，通流截面面積大小變化。其蒸氣進口、回口均在同側，造成內部流通不暢、熱量分布不均、效率降低。

原有的熱板結構（附圖17），蒸汽流通阻力大，易存冷凝水，熱能轉換效率低，熱板溫度均勻性不好。

圖17 原有的熱板結構

通過觀看熱板蒸汽進口和蒸汽出口以及流道，就會發現其流道結構的弊端。其結構的蒸汽進口與蒸汽出口設置在熱板同側且其流道為“U”迷宮結構，流通阻力大，易存冷凝水，熱能轉換效率低。

V型液壓硫化機熱板結構：在原有傳統熱板常規結構基礎上，改變流道結構形式，將蒸氣進口與回口設置在兩側，其流道形狀規則、通流截面面積恒定。改善蒸氣流通性能，提高熱能利用效率。

V型液壓硫化機熱板結構改變了原有熱板流道結構形狀、為同心圓結構、自內向外均勻分布。主要由熱板底板，其上加工有流道槽、熱板蓋板及附件等焊接而成。熱板底板，其上加工有流道結構；熱板蓋板，其上設置有槽孔，便于進行焊接；確保焊接后形成同心圓結構的流道形式， 流道截面面積保持一致、流道圓滑，且蒸汽進口在一側，而蒸汽出口對稱布置在另一側，擺正蒸汽流通順暢，無冷凝水在流道內積存。

通過蒸汽加熱效果模擬（附圖18），熱板節能效果顯著，熱板溫度均勻性優良。半鋼液壓硫化機: ±1℃ ；全鋼液壓硫化機: ±1 ℃ 。

圖18 V型液壓硫化機的熱板加熱效果圖

2.4.7 特色g 硫化室保溫結構

硫化室為硫化設備的主要組成部套之一，用于覆蓋輪胎模具（也可以承載合模力），主要作用為減少熱能損失、防止人員高溫燙傷。

傳統硫化室結構（附圖19）基本為內表面噴涂高溫銀粉漆、外表面噴涂客戶要求的顏色漆，內外壁之間設有一定的間隙，防止熱傳導的發生，減少熱能損失。這種結構隔熱與保溫效果較差，外部表面溫度高達70 ℃以上，造成熱能浪費及人員燙傷事故及車間環境惡劣化。

圖19 傳統硫化機的硫化室結構

V型液壓硫化機硫化室（附圖20），用來承載硫化時的合模力，為關鍵受力元件。分為硫化室體內壁、硫化室體外壁、上硫化室體環、上硫化室體齒圈、鋼管焊接而成。硫化室體外壁與硫化室體內壁之間，形成空隙，且設有骨架支撐，確保密封性能。硫化室體內壁表面、硫化室體外壁的內表面，均噴涂耐高溫銀粉漆，可以有效防止熱能輻射損失；其內先填充隔熱材料，可以有效熱能的傳導損失；在進行抽真空處理，防止熱能的對流損失。熱量損失的三種方式均進行了防止措施，達到減少熱能損失，實現節能的目的。

圖20 V型液壓硫化機的硫化室結構

為保證真空狀態時硫化室體內壁變形，其上設置有鋼制骨架，整件焊接完成進行泄露檢測，確保內部空間的密封性能。

V型液壓硫化機硫化室結構是在原有傳統常規結構基礎上改進設計，改變以往開放結構，改變無密封性能里面有空氣的狀態。現將內、外壁之間形成密閉空間，設置加強骨架，設置抽真空接口。填充隔熱材料后，在進行抽真空，使密閉空間為真空狀態。解決了硫化室體內部結構密封問題，可以實現內部空間為真空狀態、填充隔熱材料、表面噴涂反射材料。將傳統物理學中熱能散失的三種方式（熱傳導、熱輻射、熱對流），全部采取阻斷措施，從而實現節能目的。

2.4.8 特色i V型液壓硫化機的后充氣定型機的創新改進

在輪胎生產流程中，在最后工序硫化結束后，從硫化機中取出的成品輪胎溫度較高，極易發生冷卻變形，特別是半鋼PCR輪胎及斜交胎，因其沒有鋼絲支撐結構，所以需要在輪胎硫化機后設置冷卻定型機，模擬輪胎安裝在載具輪輞的結構，保證其尺寸符合規定要求，在成品胎內部充入0.2～0.5 MPa的空氣，冷卻定型一定的工藝時間，使成品胎按設計外型冷卻，保證制品質量滿足設計及使用要求。

原有充氣定型機（附圖21）主要包括升降裝置、翻轉裝置及調距、開閉鎖裝置，在硫化后輪胎放入下輪輞后，上梁下落使上下輪輞（附圖22）夾緊輪胎，充入工藝壓力的空氣后鎖緊，上梁升起，翻轉裝置旋轉180°，輪胎置于下部冷卻定型，同時冷卻定型后的輪胎通過后機械手完成卸胎。輪胎定位、夾緊結構的輪輞，在生產不同吋級規格的輪胎時，必須進行更換。現有結構為輪輞上加工盲孔螺紋孔，定型機的連接盤上設置有通孔，采用螺釘進行緊固，更換費時、效率低。

圖21 原有后充氣定型機輪輞的固定連接結構

圖22 原有上下輪輞連接盤結構及輪輞結構

新型后充氣定型機對現有結構（附圖23）進行優化設計，不改變客戶現有輪輞的結構，改變連接方式，更換時螺釘無需完全拆掉，實現快速更換輪輞的目的。改變了以往更換規格時所有連接螺釘需要全部完全拆掉，螺釘非常容易丟失且更換時間長，效率低的弊端。

圖23 新式上下輪輞連接盤結構

本方案考慮推廣的普遍性，對客戶現有輪輞結構沒有進行改變，只對輪輞連接盤的結構進行改善，從而減少輪胎廠改善推廣的難度。在輪輞連接盤上設置異形孔結構，一端為大孔，螺釘頭可以自由穿過，一端為長圓T型槽孔，T型槽孔的大小能保證螺釘桿部可以自由穿過，并且能夠自由活動，但其小于螺釘頭部，螺釘頭部不能穿過。安裝輪輞時，螺釘與輪輞連在一起，其穿過大孔后旋轉一定角度，例如旋轉5～10度，不用測量，直接用眼睛查看，螺釘桿部在T型槽孔內即可，也可以直接旋轉到底，然后擰緊螺釘，輪輞與連接盤完成緊固。每次拆裝更換輪輞時，也非常方便，只需將螺釘松開，螺釘能夠活動，旋轉一定角度，將螺釘旋轉到大孔處，輪輞從大孔處與螺栓和連接盤脫開，無需將螺釘拆掉，此時的螺釘還與連接盤連接在一起，拆掉輪輞，更換新的輪輞，按照前面的動作擰緊螺釘，更換輪輞完畢。

2.4.9 特色j V型液壓硫化機的安全標準一流

V型液壓硫化機滿足歐盟、北美、中國的安全標準（CE&UL）（附表2）。

表2 V型液壓硫化機的安全標準情況表

其他V型液壓硫化機的特色本文不再一一贅述。

3 社會經濟效益

本產品類型結構，我司屬于獨家研發設計，到目前為止，處于世界領先水平。目前輪胎硫化機市場競爭激烈，全球輪胎企業都在打造黑燈工廠，企業越來看重設備的智能化，自動化，本機型就處于自動化智能化的前沿，并且在持續不斷的研發改進中，引起新老客戶持續關注。

隨著全球氣候變化加劇和自然環境的急劇惡化，工業企業的節能環保日益成為企業關注的問題，企業對硫化機工藝要求越來越高，逐漸向綠色、節能發展，傳統硫化機必須向節能環保發展。節能環保無止境，越節能越環保勢必會受歡迎。

安全性越來越受到世界各國的重視，安全性必須放在首位，本機型非常注重安全理念。