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轮胎定型硫化机中的活络模控制管路

供稿:工控网 2006/7/14 9:06:00

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目前,我国橡胶厂硫化全钢丝子午胎,一般是使用活络模在轮胎定型硫化机里完成的。无论是斜平面向心机构式活络模或圆锥面向心机构式活络模,都需控制管路来操作模具。这里主要讨论的是在B型硫化机上使用活络模硫化全钢丝载重子午胎时,几种模具控制管路结构的原理及在使用中对模具和轮胎定型的影响。
1 活络模在定型及合模过程中的几个特殊位置的受力情况
轮胎硫化前的定型、直至合模到位对轮胎的质量有着决定性的影响。用活络模硫化全钢丝子午胎时,从定型到合模延时直至合模到位的每个动作都有特定的要求。下面先看一下活络模在定型及合模过程中的几个特殊位置的受力情况。
活络模在合模、定型过程中有几个特殊位置,如图1所示。由于模具的向心机构部分是固定在机器的安装盘上,其运动受机器制约,在分析受力时自重不予考虑。只考虑在图1中安装在活络模操纵机构上的模具活络部分的受力F1,生胎定型对模具活络部分的作用力F2。这两个力在几个位置上的状态分析见图1。状态(a)是机器在合模过程中,活络块伸张接近一次定型状态的生胎。这时活络部分承受操纵水缸的推力F1,其大小用下式计算:
F1=P×(1/4)πD2 (1)
式中P——动力水压力,Mpa;
D——活络模操纵水缸的活塞直径,mm。
在这种状态下模具与定型的生胎没有接触,F2力对活络块没有作用。
状态(b)是机器继续合模,直至上模板与定型状态的生胎接触,并停在二次定型高度位置的状态。这时F1力与(1)式相同,F2力用下式计算:
F2=P1×(1/4)πD12 (2)
式中P1——二次定型压力,Mpa;
D1——二次定型时生胎的直径,mm。
为使生胎定型有一个稳定阶段,此时要求操纵水缸推力必须满足F1-F2>0的条件。即P×D>P1×D2。
状态(c)是机器从二次定型高度位置启动,继续合模,到活络块与下模盘接触并与定型状态的生胎一起被压缩。这时活络模操纵水缸的作用力F1为:
F1=P3×(1/4)πD2 (3)
式中P3——动力水开始溢流的压力,Mpa;
D——活络模操纵水缸的活塞直径,mm。
这种状态下活络块受力必须是F1-F2≥0。即P3×D≥P1×D1才能达到活络块既能被动收缩,又不对下模产生较大的压力,减小模具磨损,降低合模时的功率消耗,获得高质量的轮胎的目的。要想达到这种要求,P3的值必须合适。更换硫化轮胎规格时,D不变,P1基本不变,根据D1值变化来调整P3值,使其达到要求。如果该系统的P3值不能调整则是不理想的系统。
状态(d)是机器继续合模,直至活络块和定型状态的生胎一起被机器压缩至预设合模限。这时活络模操纵水缸的作用力:
F1=P4×(1/4)πD2 (4)
式中P4——合模到位后动力水溢流结束的压力,Mpa;
D——活络模操纵水缸的活塞直径,mm。
合模到位后,开始硫化直到结束,活络模操纵水缸无杆腔都处于无供水状态。
从以上分析可以看出,状态(a)、(d)是活络模操纵应具备的功能。状态(b)、(c)的控制方式却是很值得研究。为了保证轮胎质量,活络模在定型合模过程中必须有一个合适而稳定的背压,为此人们研究出多种结构的动力水管路,来控制活络模的动作和背压。下面对常用的几种结构形式进行分析,以便用户在选用时决择。
2 管路的结构和原理
2.1 气控调压溢流型
2.1.1 工作原理
气控调压溢流型活络模控制装置管路原理见图2。图中SV1为常闭式电磁阀。SV2为常通式电磁阀。1、2、3为三通气动切断阀。4是定压泄荷阀。5是活络模操纵水缸。
(1)当SV1电磁阀断电,SV2电磁阀通电,切断控制气源后。动力水经由2#阀、3#阀进入活络模操纵水缸的无杆腔,有杆腔的动力水经由1#阀排出,推动活络模张开。
(2)当SV1电磁阀得电,接通控制气源。SV2断电,切断控制气源后,动力水经由1#阀进入活络模操纵水缸的有杆腔,无杆腔的动力水经由2#阀、3#阀排出,推动活络模收缩。
(3)二次定型后合模,当合至活络块与下模盘接触时,SV2电磁阀断电,打开定压泄荷阀开始溢流,形成活络模背压。0.7MPa压缩空气用于调整定压泄荷阀溢流压力阀值。
2.12 管路特性
(1)活络模背压力稳定
当硫化机在二次定型结束后,继续合模,当合到上下模接触时,SV2电磁阀断电,使3#三通气动切断阀换向,切断活络模操纵水缸无杆腔的供水,接通定压泄荷阀。在合模过程中横梁下压,迫使活络块收缩,活络模操纵水缸无杆腔的容积变小,腔内的动力水通过定压泄荷阀溢出。当定压泄荷阀尾部给定压力为0.34MPa时,定压泄荷阀的溢流压力为1.85MPa(稳压比为0.37:2)。此时,活络模操纵水缸无杆腔内动力水的压力恒定在1.85MPa(通过压力表可观察到此压力值)。概括地说,当系统切换到定压泄荷阀起作用时,管路形成一个封闭的定值泄压系统,从而使活络模操纵水缸对活络模产生一个稳定的压力值(该压力不受动力水压力波动的影响)。活络块在此背压下稳定收缩,确保轮胎定型的质量。国外高精度硫化机大都是采用的这种原理。
(2)调节活络模的背压能够满足多种规格轮胎的要求由于定压泄荷阀尾部的设定压力可任意调节,对多种规格轮胎定型合模的不同背压要求均可满足。
(3)降低模具的磨损、减少模具故障由于活络模的背压可由定压泄荷阀调节。所以,根据F1-F2≥0、定压泄荷阀的稳压比、定型压力值计算出调节溢流背压的大小,使活络模在硫化机合模过程中,既能压住定型的生胎,又能使活络块与下模导向滑板接触力最小。从而降低了模具的磨损。
在硫化时,活络模操纵水缸无杆腔虽然切断了供水,但在,硫化过程中仍保存着溢流压力,使活络块不会被压死,在开模时会很快施压。从而避免因使用新模具硫化在开模时卡住活络块现象。
(4)系统必须有良好的密封性该系统处在溢流状态时,活络模操纵水缸无杆腔已切断供水,与定压泄荷阀形成一个全封闭定压溢流系统,如果系统的密封不好将会造成无溢流。使活络模操纵水缸对活络模不能形成一个稳定的背压。在使用时必须经常注意泄荷压力表的变化,以判断系统是否有内漏或外漏发生。
2.2 充水式气控调压溢流型
2.2.1 工作原理
充水式气控调压溢流型活络模控制装置管路原理见图3。图中SV1、SV2、SV3、SV4为常闭式电磁阀。1、2、4为三通气动切断阀,3为二通气动切断阀。5是定压泄荷阀。6是活络模操纵水缸。
(1)当SV1、SV2电磁阀断电,切断1#阀、2#阀的控制气源后。动力水不能由1#阀、2#阀进入活络模操纵水缸内。此时活络模水缸水平状态时能够保持当前状态,当水缸垂直状态时受模具自重影响处于不确定状态。
(2)当SV1电磁阀得电,接通1#阀的控制气源,SV2、SV4电磁阀断电,切断2#、4#阀的控制气源。动力水经由1#阀进入活络模操纵水缸的有杆腔。无杆腔的动力水经由2#、4#阀排出,活络模收缩。
(3)当SV1、SV4电磁阀断电,切断1#、4#阀控制气源。SV2得电,接通2#阀控制气源时,动力水经由2#阀进入活络模操纵水缸的无杆腔,有杆腔的动力水经由1#阀、4#阀排出,推动活络模伸张。
(4)SV3电磁阀用于控制合模合到活络块与下模盘接触时打开定压泄荷阀。0.7MPa压缩空气用于调整定压泄荷阀溢流压力阀值。
(5)SV4电磁阀用于切断动力水回路使活络模停止。一般在装拆模具时使用。
2.2.2 管路特性
(1)活络模背压力不恒定
由于系统切换到定压卸泄阀起作用时,进水口向活络模操纵水缸无杆腔供水。所以管路是一个受进水压力干扰的定值泄压系统。活络模操纵水缸对活络模产生一个并不稳定的背压(该背压受供水压力波动的影响)。也就是,当硫化机合模合到上下模接触的时侯,SV3电磁阀断电,沪两通气动切断阀换向,使活络模操纵水缸无杆腔与定压泄荷阀接通,该腔的动力水可通过定压泄荷阀排出。这时SV2电磁阀必须得电,使2#阀向活络模操纵水缸无杆腔供水(否则该腔的水将会从回水管排出,定压卸荷不起作用)。缸内的压力就会随着供水压力变化而变化。即供水压力高时定压泄荷阀就产生溢流,供水压力低时就不会产生溢流。如果供水过低活络块会过早收缩,造成废品轮胎。采用这种原理要求动力水的供水压力波动较小,否则活络模的背压不稳定。
(2)活络模的背压可适用于多种规格轮胎的需要
必须在供水压力大于定压卸荷阀溢流值并且稳定的情况下,才能满足活络模的背压适用于多种规格轮胎的要求。
(3)系统允许有少量泄漏
该系统处在溢流状态时,活络模操纵水缸无杆腔仍有供水,与定压泄荷阀形成压力溢流系统,当系统有少量的泄漏时泄荷压力表的变化不明显,对使用没有影响。
(4)管路结构复杂,维修保养麻烦。
2.3 改良型 改良型管路原理见图4,是结合了前两种管路原理的优点设计成的。将图2中无杆腔的进水阀口由常通改为常闭,将图3中定压卸荷阀的进水口用一个三通切断阀控制,既具有稳定的背压,又能使活络模在断风断电的情况下保持原有状态。保留了总回水管的切断阀,在装拆模具时能切断回水以保障安全。
2.4 充水式安全阀溢流型
2.4.1 工作原理
充水式安全阀溢流型活络模控制装置是我国在80年代引进的子午胎硫化机上配备的一种管路,其管路原理见图5。图中SV1、SV2为常闭式电磁阀,1、2为三通气动切断阀,3为溢流用安全阀(属旁路泄荷型),4是活络模操纵水缸。
(1)当SV1、SV2电磁阀断电,切断1#阀、2#阀的控制气源后动力水不能由1#阀、2#阀进入活络模操纵水缸内。此时活络模水缸水平状态时能够保持1当前状态,当水缸垂直状态时受模具自重影响处于不确定状态。
(2)当SV1电磁阀得电,接通1#阀的控制气源,SV2电磁阀断电,切断2#阀的控制气源。动力水经由1#阀进入活络模操纵水缸的有杆腔,无杆腔的动力水经由2#阀常通口排出,使活络模收缩。
(3)当SV1电磁阀断电,切断1#阀控制气源,SV2得电,接通2#阀控制气源时,动力水经由2#阀进入活络模操纵水缸的无杆腔,有杆腔的动力水经由1#阀常通口排出,推动活络模伸张。
(4)安全阀用于控制合模过程中凡是超过其阀值压力时打开阀

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