1.前言

隨著裝備產業向綠色、節能、、智能的現代化製造方向轉變，研究（jiū）開發具有節能、的生產（chǎn）裝備是每個裝備製造企業未來應關（guān）注與改變的目（mù）標。

輪胎的硫化是輪胎生產過程的關鍵工序，輪胎（tāi）硫化機是輪胎生（shēng）產關鍵設備，可自（zì）動完成輪胎生產的裝胎、定型、硫化、卸胎等工藝過程。目前，輪胎硫化機產（chǎn）品在（zài）保證硫化過（guò）程各功（gōng）能前提下（xià），結構型式多種多樣，大類可分為機械式和液壓式。機械式由機械運動和水力驅動方式完成各運（yùn）動部件的動作，而液壓式則通過液壓傳動實現各運動部件的動作。其中不同之（zhī）處，在於合模運動過程，機械傳（chuán）動靠機械方式給硫（liú）化過程施加合（hé）模（mó）力，合模力恒定，各部件運動（dòng）可靠;而液壓傳動則（zé）靠液體加壓（yā）施力實現合模力，合模力為小幅動態平衡，各運動部件重複定位精度高。此兩大類（lèi）產品各有特色。綜合兩大類產品優點特點的新機型——機液混合式硫化機，可以在保證合模（mó）力恒定、液壓取代動力水的新型（xíng）節能產品。

LLP-B3100×17200輪胎硫化機是一種用（yòng）於硫化（huà）工（gōng）程胎（tāi）的機械（xiè）式硫化機。結構件受力大，所需的（de）動力也大（dà）。通過（guò）對此產品的創新（xīn）設計，將其動力水傳動部分改為液壓傳動控製（zhì），並對（duì）部分驅（qū）動方式進行創新，實際應用效果在實踐中得到驗證。

2.創新設計思路與（yǔ）方法

2.1 機械式輪胎硫化（huà）機分析

2.1.1 執行機構部分動力分析（xī）

機械式輪胎硫化機整體結構由（yóu）主傳動裝置、機架、硫化室、中心（xīn）機構、脫模機（jī）構、卸胎裝置、機械手、活（huó）絡模驅動（dòng）裝置、硫化控（kòng）製管路、各運動部件的動（dòng）力水驅動係統（tǒng）、氣動（dòng）控製係統、電氣控製係統、潤滑係統等組成。其中動力水驅（qū）動係統用於控製中心機構的上下環動作、脫模機構水缸驅動、機械爪的升降和轉進轉出、活絡模水缸的驅動、卸胎裝置的進出與翻轉等，是（shì）各執行機構的動力源（yuán）。

各執行機構的動作，占一個硫化工序的比例很少，如在LLP-B3100×17200輪胎硫化機上可硫化25-36"鋼圈直（zhí）徑的輪胎（tāi），硫化一條輪胎約為3-5小時（shí）不等，而硫化一（yī）條輪胎時，各運動部件的循環時（shí）間僅為14min左右,隻占一個硫化周期的6%左右，動力供應所需時（shí）間相當少。

為保證輪胎生（shēng）產的正（zhèng）常進行，各輪胎廠往往都建立了集中的動力水（shuǐ）控製泵站，需連續不（bú）斷地為各台硫（liú）化機用戶單位供應動力，這樣勢必造成（chéng）係統大量的能源消耗而（ér）產生不必要的成本浪費。

2.1.2 中心機構下環升（shēng）降的傳動裝置分析

中心機構下環升降的傳動裝置為（wéi）杠杆式（shì）脫模機構，它是通過驅動水缸的活（huó）塞杆推動杠杆，再由杠杆推動中心機構。以這種方式（shì）作用（yòng）中心機構時，會對中心機構產生一個向上的主推力，一個由滾輪與缸座（zuò）之（zhī）間的摩擦（cā）阻力和偏離（lí）中心線而（ér）產生產的附加（jiā）側向力，從而使（shǐ）中心機構缸體產生（shēng）側彎力（lì），造成缸壁易（yì）磨損和彎曲變形的（de）缺陷。

2.1.3 中（zhōng）心機（jī）構上環定型位置控製

中心機構上環是在水力驅動（dòng）下升降運動的，其定型位置通過缸（gāng）體內銅套長短來（lái）控製。對（duì）不同斷麵寬度的輪胎，其配的定型銅套（tào）長度也不同，給更（gèng）換不同規格輪胎的硫化過程帶來不（bú）便。同時也增加（jiā）了配件的數量，增加了成本。

2.2 機液混合式（shì）硫化機的創新（xīn）設計

2.2.1 采用液壓係統帶動執行機構

根據硫化機各（gè）執行部件的（de）動作要求，我們（men）設計了一套獨立的液壓控（kòng）製係統，見圖1示。

圖1 機（jī）液混合式硫化機執行部件液（yè）壓係統原理圖（tú）

該液壓控製係（xì）統完全取代了原有的動（dòng）力水（shuǐ）驅動源，采用（yòng）中低壓係（xì）統，分三個閥塊，一個置於油箱上，另二個安裝（zhuāng）於（yú）機身前側，分別控（kòng）製不同的動作。每個動作由相（xiàng）應的電磁閥控製，執行機構在靜止狀態，係統處不工作。當硫化機在開合模過程時，電機工作，係統供油，執行相應動作。

係統采用了溢流調節回（huí）路、平衡回路、快慢速調節回路、單向節流回路等，分（fèn）別（bié）控製（zhì）卸胎開合、活絡（luò）模（mó）驅動、中心機構上下環升降、機械手轉進轉出、機械（xiè）手升降等動作。

2.2.2 改變中心機構的傳動方式（shì）

由於杠杆式（shì）脫模機構對中心機構缸體帶來諸多不（bú）利因（yīn）素，唯有改（gǎi）變其受力狀態來解決。有效的辦法，就是使中心機構受力方向沿著（zhe）其中心線（xiàn）方（fāng）向，不另帶有其他側向力。按此思路，我們采取了直推式傳（chuán）動方式，取消杠杆，將脫模缸置於中心機（jī）構正（zhèng）下方，使中心機構受到的作用力方向與中心線方向一致。見圖2機液（yè）混合式硫化機簡圖。

2.2.3 采用（yòng）的位（wèi）移傳（chuán）感器控製定型位置隨（suí）著電子技術（shù）和（hé）傳感技（jì）術的發（fā）展，利用高新技（jì）術改造傳統（tǒng）產（chǎn）業是現在高科技時代（dài）的必然，也是產品性的一種體現。在該中心機構中（zhōng），我們將內置式位移（yí）感器安裝在上環（huán）升降油缸活塞杆中心，由此確定上環定型位置，精度明顯得到提高，調整控製也十分方便。

1 上環升降油（yóu）缸、2 脫模油缸、3 活絡模驅動油缸、4 機座、5 連杆、6 機械手（shǒu）、7 硫化室（shì）、8 上橫梁

圖2 機液混合式硫化機簡圖

3.應用效果

經過上述改進，產品技術性和（hé）可靠性（xìng）得（dé）到提高，節能降耗成效明顯。

1)由液壓傳動取代動力水（shuǐ）傳動，可有（yǒu）效節約水資源和電力能源。

該產品在（zài）一個循環周期內各執行部件用水約1.12噸，產生2.5MPa動力水的電能約16kW·.h。而液壓係統一個循環周期隻需使用電量7kW·.h，無需動力水。按生產6條工程胎計算，單台機液混合式硫化機每天可節約用水6.72噸，減少電力能耗54kW·.h，直接成本（běn）約118元，一年下來可節約成約4.3萬元。

采用（yòng）液壓係統後（hòu），執行機構動作時間6~8min,減少了近一半的輔助時間。

同時，該產品對缺水地區來說經濟效益和社會效益更為（wéi）。

2)中心機構部件工作狀態的穩（wěn）定性提高（gāo）。

中心機構部件的（de）驅動裝置采用上下直（zhí）推式結構，取消了杠杆式脫模裝置產生的（de）側向（xiàng）作用（yòng）力，了中心機構缸體的受力狀況，使用壽命大（dà）幅提高（gāo）。同時提高了輪胎在模具（jù）內的定中性，定位精度穩定可靠。

中心機構上環升降油缸設計在底座下部，活塞杆上方通過連（lián）接杆與上環相連（lián），使油缸遠離硫化過程產生（shēng）的（de）熱輻射，可（kě）大大（dà）提高其使用壽命，並可方便安（ān）裝維護（hù）。

3)該產品采用MTS內置式位（wèi）移感器，可方（fāng）便取得上環運動位置尺寸，通過PLC設定其不同工位標（biāo）尺，實現上環定型尺寸的控製。該裝置定位糖（táng）度高，控製可靠，提高了產品技術水平。

4)采用液壓係統控（kòng）製方式，可以方便實（shí）現各執行部件動作在任意位置停止和（hé）活塞杆（gǎn）運動速度的調節（jiē）。

4.結語

機液（yè）混合式輪胎硫化（huà）機作為一種（zhǒng）新技術產品出現，減少（shǎo）了設（shè）備使用企業的水資源消（xiāo）耗和動力消耗，且（qiě）設備控製更、穩定性和可靠性更高。它既對輪胎製造業的節能達標起（qǐ）著（zhe）積（jī）極的推動作用，又為（wéi）輪胎（tāi）硫化生（shēng）產提（tí）供了（le）一個新的可（kě）選項，有利（lì）於輪胎製造企業的發展（zhǎn）需求。