Технология пневматических шин

Изоляцию кромок полос металлокорда с катушек 1 ведут на агрегате АИК-300 при скорости 40м/мин (рис.2.50). Полоса 2 отделяется на транспортёре 3 от прокладки, которая закатывается на бобину 4, и через центрирующее 5 и направляющее 6 устройства проходит под нижним валком каландра 3-500-1250 с температурой валков 90-95^оС, с которого срезаются резиновые ленточки и подворачиваются на её кромки роликами 11 на приспособлении 10. Далее полоса передаётся роликами 12 и транспортёром 13 для закатки в валик с прокладкой на устройстве 14 или в каретку 15. Операцию совмещают часто с наложением подбрекерного или надбрекерного слоя.

Рис.2.50. Схема агрегата АИК-300 для изоляции кромок полос металлокорда.

Современная автоматизированная поточная линия металлокорда объединяет в непрерывный процесс раскрой полотна шириной до 800мм под углом 0-60^о (ЛИРСИ-0-60) или 68-78^о (ЛИРСИ-60-80), отбора и стыковки полос шириной 280-300мм, изоляции кромок и закатки (рис.2.51). Она включает раскаточный станок 1 с компенсатором 2, диагонально-резательную машину 3 с перекладчиком полос 4, стыковочный станок 5 с компенсатором 6 ёмкостью 8500мм, центрирующее устройство 7 с каландром 8 для наложения резиновых прослоек, устройство 9 для изоляции кромок полос и закаточные устройства 10.

Рис.2.51. Поточная линия ЛИРСИ для раскроя, стыковки, изоляции кромок и закатки полос металлокорда

Браслеты представляют собой кольцевые резинокордные каркасные или брекерные заготовки, которые собирают на браслетных станках со сменным барабаном или универсальных станках путём дублирования нескольких слоёв обрезиненного корда. Браслеты для диагональных покрышек состоят из чётного числа слоёв (2, 4 или 6), а нити корда в соседних слоях перекрещиваются. На станках со сменным барабаном собирают двух- и трёхслойные браслеты определённой длины. Первый слой корда левым углом накладывают на барабан, поворачивают его на один оборот, чтобы расположить по всей его окружности, и концы стыкуют внахлёстку. Затем на барабан накладывают второй слой корда правым углом так, чтобы образовались ступеньки, далее последовательно накладывают третий и четвёртый слои корда, отрывают их, стыкуют и прикатывают. По окончании сборки в отверстия барабана подают сжатый воздух, под давлением которого браслет отходит от него, затем его снимают и навешивают на полки конвейера для подачи на сборку.

Поточные линии для изготовления браслетов (рис.2.52) включают агрегат диагонально-резательной машины 1 и отборочный транспортёр 8, с которого раскроенные полосы обрезиненного корда подают на транспортёры 2,7,9 универсальных браслетных станков. На отдельном вспомогательном столе производят стыковку и заготовку полосы корда по длине первого слоя браслета, подают её к универсальному браслетному станку и заправляют левым углом на стол станка, стыкуя в виде кольца. Далее берут другую полосу корда, дублированную с прослоечной смесью, накладывают на первый слой правым углом и продолжают сборку браслета так же, как на барабанном станке.

Рис.2.52. Схема поточной линии для изготовления браслетов различной длины: 1-агрегат ДРМ; 2,7,9-универсальные браслетные станки со вспомогательными транспортёрами; 3,6,10-станки для готовых браслетов, 4-конвейер для транспортировки браслетов на участок сборки, 5-стеллаж для браслетов, 8-отборочный транспортёр.

Рис.2.53. Универсальный браслетный станок ЯМО-310М: 1-станина, 2-кронштейны; 3,16-пневмоцилиндры; 4,9-цепные передачи, 5-фрикционный шкив, 6-качающийся кронштейн, 7-фланец ролика бобины, 8-шаговый транспортёр; 10,13-электродвигатели, 11-поворотная башня, 12-бобины, 14-ролик, 15-конечный выключатель, 17-нож с электро-обогревом, 18-прижимной ролик, 19-прикаточный ролик, 20-барабан браслетного станка, 21-пульт управления, 22-станина браслетного станка, 23-ножные педали.

Универсальные браслетные станки ЯМО-310М, ЯМО-315М и ЯМО-330М с диаметрами приводного барабана соответственно 60, 90 и 120 дюймов работают с автоматизированными роликопрокладочными питателями башенного (револьверного) типа (рис.2.53). При изготовлении браслетов проверяют их качество: использование узких браслетов может быть причиной дефекта покрышки "узкий борт", а широкие браслеты приходится обрезать, что замедляет процесс сборки и повышает отходы. Качество покрышки снижают также широкие стыки, складки, перекосы ступенек и другие дефекты.

Бортовые кольца изготавливают из нескольких оборотов обрезиненной стальной латунированной проволоки диаметром 1мм для придания бортам покрышки жесткости и нерастяжимости. Металлические катушки до 500кг с проволокой без перемотки и рихтовки устанавливают в раскаточные стойки шпулярника, а число катушек зависит от числа проволок (ширины проволочной ленты) в одном витке кольца. Расход проволоки на одну покрышку в мм определяют по формуле: L_п.н.=z[рn(D+nh)+100]k, где z-количество колец в одной покрышке, n-количество оборотов ленты проволоки или плетёнки в кольце, D-диаметр кольца в мм, h-толщина обрезиненной ленты в мм, 100-длина стыка кольца в мм, k-прядность проволоки. В ряде конструкций покрышек требуются кольца не прямоугольной формы, а других форм сечения. Кольца повышенной прочности наматывают из одинокой обрезиненной проволоки без стыков, делают также спиральновитые бортовые кольца с круглым сечением.

Изготовление бортовых колец включает операции раскатки, обрезинива-ния и навивки проволоки на кольцеделательных агрегатах, например на агрегате АКД70/1300 (рис.2.54), работающем с автоматами АКД-1А и АКД-2А (табл.2.21), способными одновременно наматывать 2-3 кольца. По выходе из шпулярника 9 отдельные проволоки собираются в прядь в узле 8, который представляет собой ролик с выемками или гребёнку из вертикальных роликов. Для увеличения прочности связи между резиновой смесью и поверхностью проволоки при обрезинивании её пропускают через установку 7 для нагрева до 50-80^оС электрическим током большой силы при малом напряжении и протягивают через головку МЧХ 6 с Т-образной головкой. Далее обрезиненная лента проходит через охладительную ванну, обдувается воздухом для удаления капель воды с поверхности, протягивается с помощью протяжных барабанов через компенсатор 3 и подаётся в замок шаблона кольцеделательного автомата 1 или 2. После закрепления в замке и наматывания ленты на шаблон до заданного числа витков шаблон автоматически останавливается, лента обрубается пневматическим ножом, замок открывается, и кольцо сбрасывается с шаблона.

Рис. 2.54. Схема кольцеделательного агрегата АКД 70/1300: 1,2-кольцеделательные автоматы АКД-2А и АКД-1А, 3-компенсатор, 4-установка для подачи резиновой смеси, 5-установка для нагрева ленты резиновой смеси, 6-червячная машина, 10-шкаф управления.

Таблица 2.21.

Техническая характеристика кольцеделательных автоматов

Заделку стыка бортового кольца по длине нахлёста 80-120мм проводят ленточкой бязи шириной 25-30мм, промазанной на каландре с двух сторон резиновой смесью, и подвергают местной подвулканизации на карусельных полуавтоматах с электрообогревом. Полуавтомат ИЖ-25162 с 18 формами применяют при большом объёме производства колец диаметром 381-1095мм, шириной 10мм и высотой 12мм. Закладывают кольца в нижние половины прессформ по ходу вращения станка, закрывают полуформы и прогревают стыки 1-2мин при температуре 180-200^оС. Раскрытие и выгрузка колец автоматизированы, производительность составляет 11-12шт/мин. Станок 540-4 состоит из пневмоцилиндров, верхних и нижних полуформ с электрообогревом и может прогревать одновременно стыки четырёх колец диаметром 356-508мм, шириной 7,5мм и высотой 8,5мм за 1-2мин при температуре 180-200^оС.

Обёртку бортовых колец для шин с наполнительным шнуром проводят промазанной бязью или смесью, которую предварительно раскраивают под углом 45^о, а полученные полосы состыковывают и раскраивают на ленты шириной 50-150мм для продольной обёртки и 15-20мм - для спиральной, которые наматывают на металлические шпули до диаметра 120мм.

Принцип действия станка 101-04 для спиральной обёртки основан на вращении шпули с ленточкой вокруг поворачивающегося кольца. За один оборот кольца лента с катушки обернёт его по спирали, и кольцо снимают со станка, проверяют качество и навешивают на стойку. На станке изолируют также резиновой ленточкой витые бортовые кольца. Продольную обёртку колец ведут с наложенными наполнительными шнурами, которые изготавливают на каландре с профильным валком (с канавками) или профилированием на МЧХ-125.

Сборку крыльев легковых покрышек ведут на крыльевом станке СКФ-5Р, а грузовых - на станках СКФ-3, СКФ-4 и СКФ-6 (табл.2.22). На обёрнутое кольцо накладывают наполнительный шнур и крыльевую ленту (флиппер), которую готовят из обрезиненного корда на продольно-резательной машине и валиками подают к крыльевым станкам.

Дополнительные крылья для усиления борта радиальных покрышек готовят путём заворачивания вокруг сердечника из двух витков обрезиненной металлокордной нити или кольца из проволоки диаметром 1,5-2мм краёв металлокордной крыльевой ленты и дублирования.

Таблица 2.22.

Техническая характеристика крыльевых станков

Бортовые ленты профилируют на червячной машине, закатывают по две штуки на валики и подают к питателям сборочных станков. Заготавливают также новую деталь из продольно раскроенного обрезиненного корда - ленточки шириной 10-20мм для экранирующих слоёв брекера и закатывают на бобины.

Контрольные вопросы к главе 2

1. Порядок приёмки, складирования и хранения материалов для производства шин, поступающих в мешках, бочках и контейнерах. Особенности хранения металлокорда.

2. Дозирование каучуков и декристаллизация НК. Транспортные системы для техуглерода.

3. Транспортирование и дозирование химикатов.

4. Приёмка и развеска жидких и легкоплавких материалов. Системы дозирования.

5. Понятия резиновой смеси, рецепта резиновой смеси и процесса смешения.

6. Краткая характеристика резиносмесителей периодического и непрерывного действия.

7. Технологические схемы приготовления резиновых смесей на современных заводах.

8. Особенности применения современных основных и дорабатывающих смесителей.

9. Схема изготовления маточных смесей в смесителях большой единичной мощности.

10. Охлаждение гранул маточных смесей во вращающихся барабанах.

11. Схема пневмотранспорта для гранулированных маточных смесей.

12. Требования к качеству протекторных лент и технология их профилирования.

13. Устройство и достоинства штифтовых экструдеров.

14. Конструкция и технические возможности головок червячных машин.

15. Способы установки и достоинства агрегатов из двух и трёх червячных машин.

16. Возможности червячных машин с валковыми головками.

17. Стадии технологии обработки кордного полотна и характеристика кордных линий.

18. Пропитка корда, схемы его заправки, способы отжима излишков состава и сушка корда.

19. Назначение, стадии и режимы термообработки полиамидного и полиэфирного кордов.

20. Обрезинивание текстильных кордов и проверка его качества на современных линиях.

21. Обрезинивание металлокорда на поточных каландровых линиях с устройством для перезарядки безуточным кордом и на линии червячной машины холодного питания.

22. Линии промазки бортовых тканей и листования резиновых смесей. Раскрой обрезиненных кордов и тканей.

23. Сквиджевание и продольный раскрой непрерывной ленты.

24. Закатка в каретку полосовых материалов. Хранение и подача на сборку полосовых материалов и мерных заготовок.

25. Заготовительные операции сборочных цехов - раскрой металлокорда и изоляция кромок. Автоматизированная поточная линия металлокорда.

26. Изготовление браслетов. Универсальные браслетные станки и поточные линии изготовления браслетов.

27. Изготовление бортовых колец, заделка и подвулканизация стыка. Обёртка бортовых колец и сборка крыльев.

Глава 3. Технологические процессы производства и восстановления шин и утилизации отходов

3.1 Сборка покрышек

Сборка покрышек представляет собой сложный комплекс многочисленных (до 50) операций на барабанах сборочных станков, агрегатов или поточных линий и является одним из самых ответственных и трудоёмких процессов в технологии шин. На долю сборки приходится 35-45% общей трудоёмкости изготовления шин и 30-40% общей численности рабочих. Высокая трудоёмкость сборки связана с многодетальностью изделия, с большой долей трудоёмких ручных операций, выполняемых сборщиком при ведении процесса на сборочных станках, который использует для этого более десятка различных полуфабрикатов и заготовок. Большое разнообразие конструкций и размеров шин, обусловленное их назначением, привело к созданию многочисленного парка сборочных станков, а классификация их построена на совокупности большого числа признаков.

Сборочные станки должны удовлетворять требованиям прецизионности и стабильности выполнения технологических операций, снижения дисбаланса за счёт повышения однородности распределения материалов и достижения одинакового натяжения нитей корда в слоях каркаса. Требования включают не только соблюдение допустимых отклонений размеров деталей и шины в целом, но также обеспечение точности наложения и центрирования слоёв корда, равномерности размещения их стыков по периметру каркаса и качества прикатки всех деталей. Станки и способы сборки классифицируют по конструкции сборочных барабанов, по конструкции шин, по назначению шин и по способу наложения слоёв. Сборочные барабаны по форме наружной поверхности различают полуплоские, полудорновые и дорновые, по удобству сборки - складывающиеся, разборные и разжимные, а также с изменяющимися и неизменяющимися при сборке геометрическими размерами. По конструкции шин сборочные станки подразделяют на две группы - для сборки радиальных и диагональных покрышек, а по назначению шин - на шесть групп: первые четыре соответственно - вело-, мото-, легковых и грузовых, пятая - крупногабаритных, а шестая - авиа- и ряда специальных покрышек. Основные параметры сборочных станков даны в ГОСТ 15940-80. По способу наложения слоёв различают три основных способа сборки покрышек: послойный, браслетный и комбинированный.

Полуплоский сборочный барабан отличается выпуклой формой плечиков и высотой короны (разность между наружным диаметром барабана и внутренним диаметром крыла покрышки, делённая пополам), а сборка покрышек на нём - наиболее проста и производительна (рис.3.55). Собранная покрышка имеет форму цилиндра (браслета), в котором борта располагаются почти на одной прямой с каркасом, а перед вулканизацией требуется её формование, при котором сильно вытягивается каркас и изменяется форма поперечного сечения за счёт поворота слоёв борта вокруг бортового кольца. Поэтому на полуплоском барабане собирают покрышки только с одним крылом в борту - грузовые до восьми слоёв в каркасе и малогабаритные для легковых автомобилей, мотоциклов и сельскохозяйственных машин.

Рис.3.55. Поперечное сечение дорнового (а), полудорнового (б) и полуплоского (в) сборочных барабанов с собранными покрышками: 1,3,4-барабаны, 2-собранная покрышка.

Полудорновый сборочный барабан имеет вогнутую форму плечиков с таким расположением и формой бортов покрышек, которые при дальнейших операциях формования и вулканизации не изменяются, что позволяет собирать многослойные покрышки с двумя и более крыльями в борту. Для сборки покрышек 14.00-20 и более применяют складывающиеся четырёхсегментные барабаны со съёмными бортовыми плечиками или разборно-складывающиеся с шестью или восемью сегментами. Дорновые барабаны позволяют получать заготовку покрышки, близкую по форме к готовому изделию и не требующую формования перед вулканизацией, но из-за сложностей её снятия с барабана и автоматизации сборки мало распространены. Комбинированные сборочно-формующие барабаны имеют в конструкции эластичную диафрагму и сочетают в себе элементы эластичных формующих и жёстких сборочных барабанов.

Послойный способ сборки покрышек наиболее распространён и отвечает требованиям прецизионности шин. Каретки с валиками обрезиненного корда, число которых равно слойности покрышки, и другие полуфабрикаты с помощью автоматизированной системы транспорта доставляют к специализированным питателям сборочных станков, где корд перематывают на валики питателей (рис.3.56). На сборочный барабан станка последовательно накладывают и прикатывают слои корда и резиновые прослойки, усилительные ленточки и детали бортов, протектор и боковины с точным центрированием и высокой равномерностью вытяжки. Колебания угла наклона нитей корда не превышают 1-2%, что повышает ходимость и запас прочности покрышки до 10%.

Рис.3.56. Схема автоматизированной транспортной системы для подачи кареток с кордом: А, В, С, D-подсистемы для сборочных станков; Е-подсистема для браслетных станков; 1-приводной поворотный стол, соединяющий подсистемы; 2-перемотка валиков с кордом, 3-автоматически управляемые подъёмные секции, 4-опускная секция, управляемая дистанционно; 5-браслетные станки, 6-сборочные станки.

Выбор конструкции питателя к станку послойной сборки покрышек обусловлен требованиями сохранности деталей без изменения геометрических размеров, подачи их на барабан с точно контролируемой вытяжкой (1-2%), точного центрирования каждой детали и удобства его обслуживания. К станкам для сборки легковых и грузовых покрышек чаще ставят автоматизированные ролико-прокладочные питатели башенного типа с механизмами для питания брекерами, бортовыми лентами и протекторами, но они громоздки. Легковые покрышки и из уширенных слоёв корда собирают с ролико-прокладочных питателей барабанного типа, которые меньше вытягивают и лучше центруют детали, более компактны и меньше по высоте, занимают меньшую площадь и имеют более ёмкие бобины. Ещё более компактны ролико-прокладочные передвижные питатели, которые используют для станков первой стадии сборки каркасов радиальных покрышек, а также для питания станков слоями обрезиненного корда при сборке легковых, грузовых и большегрузных покрышек. Питатели многоярусных транспортёров к станкам для сборки крупногабаритных покрышек из слоёв корда шириной 1400-2000мм снабжены оборудованием для стыковки косяков в непрерывную ленту, наложения на неё и дублирования резиновых прослоек, отмеривания и отрезания мерных отрезков, подачи и наложения их на барабан. С питателя П-2600 корд подаётся к станку модели СПД-1600-2600 транспортёром, протектор - рольгангом, а резиновые прослойки - с бобин. При сборке большегрузных шин рекомендуется питатель АП-3000 с устройством для раскроя корда и выдвижным рольгангом для подачи заготовки протектора с помощью транспортёрных систем.

Питатели зарубежных фирм (Континенталь, Пирелли и др.) к станкам послойной сборки оборудованы сменными бобинами, которые транспортируют и устанавливают без перемотки, или картушами с бобинами большой ёмкости, или кассетами из нескольких бобин корда. Основное преимущество картушей - отпадает необходимость в перемотке корда после диагонально-резательных машин, что позволяет уменьшить количество обслуживающего персонала и повысить качество сборки покрышек, а к питателям кассетного типа корд транспортируют кассетами из нескольких бобин. Отечественной промышленностью к станку СПРА 360-500 для сборки радиальных легковых покрышек разработан подобный питатель, в котором каретки запитываются точно центрированными мерными слоями каркаса непосредственно с линии агрегата раскроя корда по длине.

Браслетный способ сборки покрышек предполагает надевание готовых каркасных и брекерных браслетов из двух и более слоёв корда на сборочный барабан полудорновых станков и продолжает активно совершенствоваться, но признаётся менее перспективным по сравнению с послойным способом. Первый браслет надевают на питатель-расширитель, центрируют приспособлениями при сложенном барабане и расширяют до заданного размера. Затем расширитель поворачивают на 90^о в позицию надевания браслета, который захватывается натягивающим механизмом, натягивается на сборочный барабан и центрируется по его центральной линии с помощью оптического указателя при периодической остановке механизма надевания. Браслет прикатывают по цилиндрической части сборочного барабана, вручную обжимают кромки по плечикам и прикатывают. После надевания двух браслетов с помощью механизмов обработки борта устанавливают бортовые крылья, производят заворот кромок браслетов на крыло и прикатку бортов прикатчиками. После надевания брекерного браслета накладывают бортовую ленту и производят навивку горячего протектора с боковинами лентой резиновой смеси разного сечения, которая поступает непосредственно с каландра или экструдера через охлаждающие барабаны во избежание подвулканизации. Из навивочной головки установки резиновая лента перемещается транспортёром к первому сборочному станку, где происходит навивка беговой части протектора, в случае двух резин применяют два шаблона. После окончания навивки лента подаётся транспортёром к другому станку, затем к третьему, одна установка обслуживает 3-5 сборочных станков. Преимущества способа - отсутствие стыков по длине протектора, уменьшение дисбаланса, улучшение связи протектора с каркасом, уменьшение отходов резиновых смесей, отпадают операции резки по длине, вылежки, хранения, шерохования, промазки и стыковки протектора. Комбинированный способ сборки применяется в производстве отдельных видов покрышек и заключается в том, что первые слои корда в виде браслетов надевают на сложенный барабан, а последующие слои каркаса и брекера в виде отдельных полос накладывают на барабан, как при послойном способе сборки.

Сборка из уширенных слоёв корда (рис.3.57) освоена в производстве покрышек диагональных и радиальных сельскохозяйственных, легковых и мотошин на разжимных плоских сборочных барабанах с низкой короной (начальный диаметр барабана меньше диаметра бортового кольца). Конструкция барабанов позволяет находиться в сжатом состоянии при наложении слоёв корда и надевании бортовых колец и расширяться для того, чтобы крылья вошли в находящиеся на них специальные пазы (канавки). Станки оснащены механизмами для заворачивания левой и правой стороны состыкованного на барабане слоя корда при помощи камеры с наружной обечайкой, пружинных сегментов или катящейся пружины и для опрессовки собранной покрышки. Производительность сборки повышается за счёт дублирования слоёв каркаса при разжиме сборочного барабана, поэтому не требуется дополнительной прикатки. Протектор тоже не прикатывается, а опрессовывается диафрагмой, которая одновременно служит и для съёма покрышки. Использование разжимных барабанов для сборки каркасов радиальных покрышек приводит к повышенной их усадке при переносе на вторую стадию, повышенному и неравномерному разряжению нитей корда, что снижает их запас прочности.

Рис.3.57. Схема покрышки, собранной из уширенных слоёв корда:

1-барабан, 2-бортовое кольцо, 3-бортовая лента; 4,5-слои каркаса, 6-протектор.

Сборка покрышек радиальной конструкции, характеризующихся повышенной жёсткостью и малой растяжимостью брекерного пояса, потребовала введения новой технологической операции - формования каркаса до наложения брекерного пояса. Это превратило сборку в двухстадийный процесс и изменило конструкцию сборочных станков. Создан сборочный барабан для формования каркаса с целью изменения его конфигурации с цилиндрической на торообразную и сформулированы два основных принципа построения процесса двухстадийной сборки - совмещённая на одном барабане и раздельная на двух и более барабанах. При совмещённой сборке отпадает необходимость в передаче каркаса с одного барабана на другой и его центрирования во избежание перекосов. Достоинством раздельной сборки является возможность рассредоточения механизмов, выполняющих переходы и операции сборки, и систем питания станков деталями. В зависимости от количества применяемых барабанов станки для раздельной сборки могут быть двух- или трёхпозиционными, а из различных вариантов сборки практикуют даже изготовление брекерно-протекторного браслета на специализированном станке. Способ сборки выбирают в зависимости от назначения и конструкции шин и особенностей их производства. Для основного ассортимента шин перспективна послойная и комбинированная сборка на полудорновых и полуплоских барабанах, малогабаритных шин - послойная из уширенных слоёв. На выбор сборочного оборудования, кроме внутренних задач, влияют уровень машиностроения в стране, технологии предыдущих и последующих процессов, обеспеченность производства материалами и квалифицированным персоналом.

Совмещённая сборка малогабаритных радиальных покрышек осуществляется на двухпозиционных станках: брекерно-протекторный браслет собирают на одном барабане, а сборку каркаса, формование и окончательную сборку проводят на другом барабане жёсткой конструкции. Большинство зарубежных фирм использует раздельный способ на двухпозиционных станках с изготовлением брекерно-протекторного браслета на отдельной позиции, при этом первую стадию собирают на металлическом барабане одного станка, вторую - на формующем барабане другого станка. Фирма "Пирелли" (Италия) применяет станки А-70 для первой стадии, а станки Т-10, TR-11 и ТР-20 для второй, фирма "Континенталь" (ФРГ) - КМ-70 и РУ-15, фирма "Юниройал" (США) - ДД (с двумя барабанами) и РИ-65 соответственно (табл.3.23). Каркас покрышки собирают послойным способом на металлическом четырёхсекторном складывающемся барабане, боковину берут сдублированной с бортовой лентой, протектор с минибоковинами - из двух резин, и после наложения подпрессовы-вают стык специальным устройством. Станки имеют световые указатели для контроля точности наложения деталей на барабан и систему прикатчиков. Для формования каркаса на станке Т-10 используют резиновую формующую диафрагму и производят опнрации: одевание каркаса на барабан, фиксация каркаса и формование, наложение слоёв брекера, наложение протектора и прикатка, расформовка барабана и съём покрышки. Станок ТР-11 оснащён формующим барабаном с резиновой диафрагмой, соосно с которым расположен барабан из металлических разжимных секторов для сборки брекерно-протекторного браслета. Ряд фирм практикуют бездиафрагменное формование, когда сжатый воздух подают непосредственно в герметично установленный каркас. Наиболее современный станок фирмы "Пирелли" - ТR-20, позволяющий собирать металлокордные браслет и брекерно-протекторный пояс, формовать каркас и совмещать его с поясом на трёх барабанах, расположенных соосно и связанных между собой автоматическим перекладчиком.

Таблица 3.23.

Сравнительная характеристика оборудования для сборки легковых радиальных шин

Трёхпозиционный станок-агрегат АСПР-360-600 (рис.3.58) внедрён на отечественных заводах для сборки легковых радиальных шин и обслуживается двумя сборщиками. На первой позиции (а) производится сборка каркаса, включая наложение и дублирование боковин, на второй и третьей позициях (б) - сборка брекерно-протекторного браслета и окончательная сборка. Передача каркаса с первой позиции на вторую (на формующий барабан) и брекерно-протекторного браслета с третьей позиции на вторую осуществляется автоматически с помощью манипулятора-перекладчика с точностью до 1мм. Световые указатели обеспечивают визуальный контроль точности выполнения технологических операций сборки, а автоматическая система управления - их заданную последовательность, разворот барабанов для разнесения стыков деталей по периметру, работу питателей и манипулятора-перекладчика.

а б

Рис.3.58. Трёхпозиционный станок-агрегат АСПР-360-600. а - первая позиция: 1-пульт управления, 2-левый шаблон для посадки крыла, 3-дополнительный барабан, 4-прикатчики боковин, 5-основной барабан для сборки каркаса, 6-лоток для наложения боковин, 7-лоток для наложения слоёв каркаса, 8-устройство с шаблоном для посадки крыла. б - вторая и третья позиции: 1-катушка для металлокордного брекера, 2-приёмная бобина для прокладки, 3-рольганг для подачи слоёв металлокордного брекера, 4-формующий барабан с резиновой диафрагмой, 5-прикатчики, 6-барабан для брекерно-протекторного браслета.

Раздельную сборку легковых радиальных покрышек с текстильным каркасом осуществляют на станке первой стадии СПП-470-800 (СПП-66) со складным четырехсекторным полуплоским барабаном, диаметр которого d_б больше диаметра бортового крыла d_k, и станке второй стадии СПР-330-300 с эластичным сборочным барабаном (рис.3.59). Первая стадия включает операции: наложения на барабан бортовых лент и слоёв каркаса (а), захвата кольцевой пружиной 10 и обжатия рычагом 4 слоев каркаса по периметру заплечиков барабана с посадкой бортовых крыльев 5 шаблоном 6 (б, в). После заворота слоев каркаса на крыло (г) и на цилиндрическую часть барабана (д) кольцевая пружина и распорные рычаги отводятся в исходное положение (е). Вторая стадия включает операции формования каркаса (ж), наложения брекера (з) и протектора (и) и съём покрышки (к). Модернизация станка СПР-330-300 привела к созданию серии станков второй стадии сборки: СПР-330-440 для шин 13 дюймов производительностью 20шт/ч, СПР-360-370 и СПР-380-420 для шин 14 дюймов производительностью 16,5шт/ч и 14шт/ч.

Рис.3.59. Технологические операции первой (а-е) и второй (ж-к) стадий раздельной сборки радиальных покрышек на двух сборочных барабанах: 1-складной четырехсекторный полуплоский барабан, 2-слои каркаса покрышки, 3-дополнительный барабан, 4-обжимной рычаг, 5,6-бортовое крыло и шаблон для его посадки; 7,8-первый и второй кольцевые цилиндры, 9-распорный рычаг, 10-кольцевая пружина, 11-каркас покрышки на барабане; 12-эластичный сборочный барабан, 13-подвижные фланцы барабана, 14-шаблон с опорными секторами для посадки брекерно-протекторного браслета 15; 16-прикатчики; 17,18-сформованная и готовая покрышки на эластичном сборочном барабане.

Совмещённая сборка радиальных покрышек из уширенных слоёв корда осуществляется на разжимном полуплоском барабане, диаметр которого d_б меньше диаметра кольца d_k бортового крыла (рис.3.60). На первой стадии сборки проводятся наложение бортовых лент и слоёв каркаса на сжатые барабаны (а) и посадка бортовых крыльев (б), разжатие основного барабана (в), при котором слои корда вытягиваются и опрессовываются, и заворот на крыло слоёв корда каркаса (г), образующих боковины покрышки. На второй стадии проводят формование каркаса и надевание брекерно-протекторгого браслета (д), опрессовку и прикатку его к каркасу покрышки (е), снятие готовой покрышки с эластичного барабана (ж) и транспортирование её на вулканизацию.

Рис.3.60. Технологические операции первой (а-г) и второй (д-ж) стадий совмещённой сборки радиальной покрышки на разжимном барабане из уширенных слоёв корда каркаса: 1-основной сборочный барабан, 2-два вспомогательных сборочных барабана, 3-уширенные слои корда каркаса, 4-бортовые крылья, 5-главный приводной вал сборочного барабана, 6-подвижные фланцы сборочного барабана, 7-устройства для заворота уширенных слоёв каркаса, 8-механизм подачи и установки брекерно-протекторного браслета, 9-брекерно-протекторный браслет, 10-прикатчики протектора, 11-опрессовочные камеры, 12-эластичная диафрагма, 13-сформованная радиальная покрышка, снятая с диафрагмы.

Сборка среднегабаритных покрышек диагональной конструкции и первая стадия сборки радиальных осуществляется на станках СПД 675-950 (СПДУ-65И), СПД 750-1100 (АПД-И3), МПД 2-660-900, СПД 2-720-1100 и СПД 3-780-1500. Из них в наибольшей степени требованиям прецизионности сборки покрышек отвечают станки трёх последних марок, оснащённые совершенными механизмами формирования бортов, которые приводятся в движение от гидравлической системы. Наложение и обжатие первой группы слоёв, посадку и заделку крыльев, прикатку слоёв и борта осуществляют как у диагональных покрышек. Более сложна заделка борта, что объясняется невозможностью вытягивать слои по ширине, так как нити корда лежат вдоль барабана. На станках зарубежных фирм борт формируют на неподвижном и на вращающемся барабане с применением комбинации рычажных механизмов, роликовых прикатчиков и пневмокамерных устройств. Вторую стадию сборки радиальных покрышек на отечественных заводах проводили на станках ИДО-59М для металлокордного брекера и СПР-И2М с резиновой формующей диафрагмой для формования и окончательной сборки. Совершенствуют сборочный процесс путём создания автоматизированных линий, легко перестраиваемых на выпуск покрышек любого размера, например, применение отечественной линии второй стадии сборки ЛСПР 2-510-485 совместно с линией первой стадии типа ЛСПР-710-1150 или с индивидуальными сборочными станками.

Двухпозиционный станок ТR-6 фирмы "Пирелли" для сборки радиальных покрышек 9.00R20 оснащён питателями для наложения слоёв брекера на разжимной сегментный барабан для сборки брекерного браслета и устройством для переноса браслета на позицию формования каркаса и окончательной сборки. Питатели для профилированных деталей брекера и мерной заготовки протектора обеспечивают их последовательную накладку и прикатку к каркасу на позиции окончательной сборки. Двухпозиционный станок G70А с питателем фирмы "Акрон Стандард" (США) одновременно собирает на одном барабане брекерно-протекторный браслет, а на втором в автоматическом режиме формует каркас. Двухпозиционные станки используют также фирмы "Круп" и "Данлоп", а трёхпозиционный - фирма "Континенталь".

Особенности сборки КГШ определяются шириной слоёв корда в каркасе и массой заготовок. По этим признакам КГШ подразделяют на три группы: первая - с шириной слоёв 1200-1400мм, вторая - 1400-2000мм и третья - свыше 2000мм. Такое деление позволяет рационально специализировать оборудование для их сборки с требуемой степенью автоматизации, а с заменой браслетов на послойный способ упрощается и процесс сборки. Заготовку деталей и сборку диагональных покрышек первой группы ведут по технологии грузовых шин. Резиновые прослойки накладывают на корд полугорячим способом и закатывают в каретки, применяют станки с ролико-прокладочными питателями. Для сборки покрышек второй группы с повышенной слойностью и шириной слоёв корда питатели заменяют диагонально-резательной машиной 1 с удлинённым отборочным транспортёром 2, вдоль которого располагают сборочные станки 3 с питателями 4 и 5 (рис.3.61). С помощью механизма 14 в начале отборочного транспортёра стыкуют косяки раскроенного корда в ленту, накладывают на неё резиновую прослойку и раскраивают её на полосы. Механизмом 15 поворачивают и стыкуют полосы в ленту на первую группу слоёв каркаса, а после подачи ленты на сборочный станок готовят ленту на вторую группу слоёв. Детали протектора из тележек-книжек 12 перекладывают вакуумперекладчиком 11 на приёмный транспортёр 10 и после промазки и сушки подают на транспортную систему 6. Через рольганг 8 и секцию 7 детали протектора поступают на верхний транспортёр питателя 5.

Рис.3.61. Схема линии сборки диагональных КГШ с шириной слоёв 1400-2000мм: 1-ДРМ, 2-отборочный транспортёр, 3-сборочный станок, 4-питающее устройство, 5-питатель для деталей протектора, 6-транспортная система для подачи деталей протектора, 7-опускная секция, 8-опускной рольганг, 9-транспортная система отбора собранных покрышек, 10-приёмный транспортёр, 11-вакуум-перекладчик деталей протектора, 12-тележки-книжки, 13-склад рулонов обрезиненного корда, 14-механизм стыковки корда, наложения прослоек и раскроя ленты; 15-механизм поворота слоёв и стыковки их в группу, 16-стеллаж для остатка корда.

Сборку КГШ диагональной конструкции осуществляют группами слоёв корда, состыкованных в ленту 6, которые с отборочного транспортёра 4 через верхний транспортёр 5 поступают к сборочному станку 1 и наматываются на его барабан, после чего производится механизированная обработка борта с посадкой бортовых колец (рис.3.62). Количество лент равно количеству групп слоёв корда в покрышке, и из них собирается весь каркас, на который наматывается далее состыкованный так же в ленту корд-брекер и накладываются детали протектора с транспортёра-накопителя питателя 3. Схема линии для сборки покрышек третьей группы аналогична, при этом более прогрессивно стало протектор навивать узкой ленточкой резиновой смеси. Резиновые прослойки подают на барабан сборочного станка со специального передвижного рольганга с помощью питателя 7.

Рис.3.62. Схема сборочного станка и питателя с наложением резиновых прослоек на верхнем транспортёре: 1-сборочный станок, 2-пульт управления питающим устройством, 3-транспортёры-накопители, 4-отборочный транспортёр, 5-верхний транспортёр, 6-лента группы слоёв корда, 7-питатель резиновыми прослойками, 8-световой указатель центра, 9-дублировочный ролик.

Станки для сборки КГШ в отечественной промышленности оборудованы полудорновыми барабанами (табл.3.24), а технология сборки покрышек радиальной конструкции зависит от количества бортовых колец (одна или две стадии), ширины слоёв корда в каркасе и вида корда в каркасе и брекере.

Таблица 3.24.

Типы станков для сборки крупногабаритных шин

Одностадийная сборка радиальных КГШ с текстильным каркасом ведётся послойно на станке с диафрагменным барабаном, оснащённом механизмами обработки борта, а после сборки каркаса и наложения боковин протектора производят его формование. Для этого фланцы барабана с помощью привода сближают, и одновременно в диафрагму подают сжатый воздух, пока в её полости не установится заданное давление. Для ограничения наружного диаметра каркаса при формовании станок оснащён шаблонами, которые при сближении подходят к сформованному каркасу до зазора, равного толщине первого слоя брекера. Затем на обечайки шаблонов наматывают слои брекера и прикатывают друг к другу, а в зазоре между обечайками - к каркасу покрышки. Далее шаблоны отводят в исходное положение, брекер окончательно прикатывают к каркасу, накладывают и прикатывают беговые детали протектора и сбрасывают давление из диафрагмы. Затем левая группа станка отводится от барабана, металлические рычаги внутри барабана перемещаются таким образом, что его наружный диаметр становится меньше посадочного диаметра собранной покрышки, и она снимается со станка. Таким образом, весь процесс сборки производится на одном станке.

Двухстадийная сборка радиальных КГШ начинается с послойной сборки каркаса на жёстком барабане станка 3 с питающего устройства 4, посадки бортовых крыльев, обработки борта и наложения с рольганга 5 боковин протектора, после чего барабан складывают (рис.3.63). Каркас снимают и подают транспортной системой 11 к станку 7 и надевают на диафрагменный барабан, на фланцах которого специальные механизмы закрепляют и фиксируют его борта в заданном положении. На станке производят формование каркаса и наложение слоёв корд-брекера из поворотного питателя, установленного на рольганге 6 для беговых деталей протектора, которые подаются так же, как и боковины к станкам для сборки каркасов. Отличие состоит в том, что на питатель первого по ходу транспортной системы сборочного станка беговые детали протектора поступают через раздаточный рольганг 15. Отбор собранных покрышек с участка сборки производят с помощью транспортной системы 14.

Рис.3.63. Схема линии двухстадийной сборки радиальных КГШ с текстильным каркасом: 1-ДРМ, 2-отборочный транспортёр, 3-станок первой стадии сборки, 4-питающее устройство, 5-рольганг для боковин, 6-рольганг для беговых деталей протектора и питатель для брекера 7-станок второй стадии сборки, 8- система транспорта боковин, 9-опускная станция, 10-опускной рольганг, 11- система транспорта каркасов, 12-вакуум-перекладчик боковин протектора, 13-система транспорта беговых деталей протектора, 14-система транспорта собранных покрышек, 15-раздаточный рольганг, 16-приёмный транспортёр, 17-вакуум-перекладчик беговых деталей протектора; 18,19-тележки-книжки с беговыми деталями и боковинами протектора, 20-склад рулонов обрезиненного корда, 21-механизм стыковки косяков в ленту, наложения прослоек и раскроя ленты, 22-механизм поворота слоёв и стыковки их в группу.

Сборка цельнометаллокордных (ЦМК) грузовых радиальных покрышек в силу известных особенностей отличается введением в её бортовую часть колец сложной конфигурации. Для второй стадии раздельной сборки протекторные заготовки дублируют на двух- или трёхчервячном агрегате с микробоковинами, которые для обеспечения прецизионности изделий дублируют в свою очередь с деталями брекера и наполнительных шнуров, практикуют также параллельность выполнения операций. Резиновые ленты из раскаточных устройств подают на высоту около трёх метров для автоматического раскроя на заготовки боковин, подбрекерных и надбрекерных слоев, которые накладываются на сборочный барабан первой позиции в заданной последовательности. Одновременно в третьей позиции собирают брекерно-протекторный браслет путем наложения двух слоёв металлокорда подряд и затем третьего, добавления еще двух слоёв и наложения протектора. Во второй позиции завершают сборку покрышки - брекерно-протекторный браслет накладывают перекладчиком на предваритель-но подформованный каркас, соединяется с ним и прикатывается по контуру.

Трёхпозиционный агрегат РМ-3 фирмы "Пирелли" (Италия) для сборки грузовых ЦМК-покрышек состоит из станков А и Б для первой и второй стадий сборки и станка В для брекерно-протекторного браслета (рис.3.64). При наложении на каркас боковин, гермослоя, бортовых лент и металлокордного слоя на барабане 1 двурукий манипулятор 5 захватывает два бортовых крыла из кассеты питателя 6 и поворотом рук подает их перекладчику 4. Далее захваты перемещаются вдоль оси станка и осуществляют посадку бортовых крыльев в гнезда перекладчика 4, а он передаёт их барабану, который при разжимании фиксирует их в каркасе. С помощью магнитных захватов или пневмоприсосок каркас захватывается перекладчиком 4, барабан 1 сжимается и освобождается от каркаса, а перекладчик путём перемещения по направляющим станины передаёт каркас формующему барабану 7 и возвращается в исходное положение за крыльями. В это время правая поворотная группа элементов 9 станка Б поворачивается на 90^о в позицию формования каркаса, обработки борта и окончательной сборки на формующем барабане 10. Левый механизм формирования борта 12 подводится на вторую позицию сборки и упирается торцем в левый диск барабана 10, а два его гладких диска при формовании синхронно перемещаются вдоль вала с помощью сжатого воздуха благодаря наличию в каркасе герметизирующего слоя. Правый 8 и левый 12 механизмы формирования бортов однотипной лепестково-камерной конструкции снабжены кольцевыми камерами, которые делают предварительный заворот кромок каркаса на его сформованную часть. Брекерно-протекторный браслет с третьей позиции передается перекладчиком 13 на позицию окончательной сборки точно над сформованным каркасом, который дополнительно подформовывается и соединяется с ним. При вращении барабана 10 группа роликов устройства 11 дублирует брекерно-протекторный браслет с каркасом, одновременно бортовую часть формируют лепестковые механизмы, которые с помощью шариков, закрепленных на торцах лепестков, осуществляют заворот слоя каркаса на крылья. Готовую покрышку снимает с барабана 10 манипулятор 17 с ручным управлением. Производительность агрегата составляет 330 покрышек в сутки.

Рис.3.64. Принципиальная схема трёхпозиционного агрегата РМ-3 фирмы "Пирелли": 1-многосекторный разжимной барабан; 2-питатель боковин, подбрекерных и надбрекерных слоёв; 3-питатель слоёв гермослоя и металлокорда, 4-перекладчик каркаса, 5-двурукий манипулятор, 6-кассета с крыльями; 7,10-формующие барабаны; 8,12-механизмы формирования борта покрышки (правый и левый); 9-правая поворотная группа станка второй стадии сборки, 12-прикаточное устройство, 13-перекладчик каркаса, 14-питатель брекера, 15-барабан сборки брекерно-протекторного браслета; 4,16-стеллаж; 17-манипулятор для съёма покрышек.

Четырёхпозиционный станок-агрегат фирмы "Мицубиси" (Япония) для сборки грузовых и автобусных шин с металлокордом в каркасе и брекере состоит из четырёх станков (рис.3.65). На первой позиции (станок 1) идёт сборка каркасного браслета - наложение металлокордных бортовых лент, гермослоя и металлокордного слоя каркаса. На второй позиции (станок 3) идёт сборка каркаса - обжатие слоёв, посадка крыльев, заворот кромок браслета на крыло, наложение текстильных бортовых лент и боковин, прикатывание деталей. На третьей позиции (станок 4) собирают брекерно-протекторный браслет, а на четвёртой (станок 8) - формуют каркас и накладывают брекерно-протекторный браслет. Передают детали на позиции сборки перекладчиками 2 и 5 и манипулятором 7, а снимает покрышку манипулятор 6.

Рис.3.65. Схема четырёхпозиционного станка для сборки грузовых и автобусных шин: 1-станок для сборки каркасного браслета, 2-перекладчик каркасного браслета, 3-станок для сборки каркаса (первая стадия), 4-станок для сборки брекерно-протекторного браслета, 5-перекладчик брекерно-протекторного браслета, 6-манипулятор для съёма покрышки, 7-манипулятор для передачи каркаса, 8-станок для сборки покрышки (вторая стадия).

Отечественные станки СПК-18, СПК-28 и СПК-38 для сборки ЦМК-шин по конструкции основаны на принципе расчленения технологического цикла на три основные позиции: изготовление каркасно-крыльевого браслета, изготовление брекерно-протекторного браслета, формование каркаса и окончательная сборка покрышки. Несмотря на значительный прогресс в автоматизации сборочных операций, сохраняется много ручных операций, специфика свойств шинных материалов не позволила организовать полностью автоматический процесс сборки. Поэтому основным направлением в решении проблемы повышения качества шин остаётся создание комплекса автоматизированных машин (КАМ) с использованием манипуляторов и промышленных роботов. КАМ предполагается создавать из трёх основных подсистем: заготовки деталей, узловой и общей сборки покрышек и транспортно-питающей, которая должна связать две первые подсистемы в единый автоматизированный комплекс.

3.2 Формование, вулканизация и контроль качества покрышек

С 50-х годов успехи в конструировании шин создали предпосылки для развития аппаратурного оформления вулканизации как завершающего процесса технологии, а подтолкнула этот процесс эластичная диафрагма, соединившая вулканизацию с формованием в одной машине - форматоре-вулканизаторе. Ликвидация процессов закладки варочных камер при формовании покрышек, удаления воды из них и выемки их, которые присущи применявшимся ранее автоклавпрессам и индивидуальным вулканизаторам, упростили технологию.

Вулканизация - это сложный коллоидно-химический процесс превращения пластичной резиновой смеси в конструкционный материал с уникальным комплексом свойств - способностью к высокоэластической деформации в сочетании с высокой прочностью и рядом других ценных качеств. С момента открытия вулканизации натурального каучука серой (1839г) улучшали свойства резины путём усложнения состава этой первой смеси, но превратили её в уникальный материал только через 100 лет - к 40-м годам XX века с началом массового внедрения органических ускорителей вулканизации и активного печного техуглерода (сажи). Первые научные представления о вулканизации каучуков как химическом процессе сшивания макромолекул поперечными связями в единую пространственную сетку сформировались к средине XX века на базе теории цепных молекул Штаудингера и первых знаний о структуре и химических свойствах полимеров. В 80-х годах Донцов начал исследования коллоидно-химических особенностей вулканизации и ввёл термин полифункциональных узлов сетки из коллоидных частиц полимера, формируемых полимеризационноспособными мономерами. Усиление каучуков долго рассматривали как самостоятельное явление на межфазной границе, и только в 2000-2005 годах изучен механизм локализации техуглеродом процессов вулканизации внутри углеродокаучуковых частиц с превращением их в прочные полифункциональные узлы сетки резины. Таким образом, 170-летняя история развития технологии шин насчитывает три важных периода их вулканизации - малоэффективной, ускоренной и усиленной.