10.4 Профилирование протекторных заготовок и других деталей шин

Пневматическая шина современной конструкции содержит большое число профилированных деталей: протектор, боковины, профилированные детали каркаса и брекера, бортовые ленты, наполнительные шнуры. Ряд деталей выпускается в виде дублированных заготовок: протектор с мини-боковинами, боковина с бортовыми лентами или профилированными деталями брекера и др. В производстве шин ЦМК в виде профильных заготовок выпускается также герметизирующий слой и прослойка на первый слой каркаса.

Формирование профиля протекторной заготовки осуществляется в головке червячного пресса с помощью сменной профильной планки.

Изготовление протекторных заготовок из двух различных резин возможно агрегированием двух червячных машин (дуплексы) с одновременной работой на одну головку. На шинных заводах эксплуатируются сдвоенные червячные машины холодного питания в двух вариантах:

– машины устанавливаются в одной горизонтальной плоскости одна напротив другой или под углом друг к другу, а общая Y-образная головка закрепляется между ними;

– сдвоенные машины с общей головкой установлены в одной вертикальной плоскости. Одна машина монтируется на фундаменте, вторая – на эстакаде под углом к нижней.

В таких головках соединение потоков резиновых смесей различного рецептурного состава производится так же, как и в сдвоенных машинах: в планках предварительного и окончательного формования. При переходе на новый профиль они заменяются, а при необходимости более сложных изменений конфигурации геометрии внутренней полости головки используются сменные вставки.

Выпуск протекторных заготовок на шинных заводах осуществляется на поточноавтоматических линиях – протекторных агрегатах, в которых объединены питатели, червячные машины, отборочные, весовые и приемные транспортеры, шероховальное и промазочное устройство, усадочный рольганг, ванна для охла­ждения, дисковый нож для резки заготовок. Внедрение в производственную практику современных экструзионных агрегатов и линий позволяет получать оптимальную поверхностную и внутреннюю гомогенность профилей, обеспечивать прецизионность размеров заготовок и наилучшее распределение компонентов в резиновой смеси.

Качество протекторных заготовок зависит от многих факторов, и прежде всего, от состава и пластичности резиновой смеси, температурного режима работы червячного пресса и способа его питания, конструкции профилирующего приспособления и качества его установки и настройки, размеров заготовки и соот­ношения скоростей на различных участках агрегата.

Повышение требований к прецизионности профильных заготовок одновременно повышает требования к равномерности подачи резиновой смеси, ее однородности. В настоящее время в отечественной практике используются два типа питателей:

–конвейерный, включающий в себя приемный транспортер с прижимными роликами, режущее устройство и механизм скла­дывания по ширине;

–питатели типа «зигзаг», осуществляющие поперечный рез лент попеременно слева и справа на 80% ее ширины перед подачей ее в воронку МЧХ.

Некоторые зарубежные фирмы применяют питатели, которые подают резиновую смесь в МЧХ одновременно с 2–4 поддонов. Питание из нескольких поддонов уменьшает колебания свойств резиновой смеси, которые имеют место в различных заправках, усредняет их пластоэластические свойства и тем самым снижает колебания геометрических размеров заготовок.

Для питания машин штифтового типа во избежание повреждений штифтов в состав питателя вводят устройства для обнаружения металлических включений и их индикации. Разработаны устройства для автоматического удаления металлических включений. При питании с 2–4 поддонов металлоискатель устанавливается на каждом потоке. Применение питателей этого типа является наиболее перспективным направлением совершенствования системы питания, которую целесообразно внедрять в комплекте с червячными машинами штифтового типа.

После переработки резиновой смеси в головке червячной машины на протекторном агрегате следуют процессы охлаждения и усадки. Профилированная заготовка поступает на отборочный транспортер, на котором происходит обрезка кромок и маркировка, и далее проходит весы непрерывного действия для контроля массы погонного метра, шероховальное устройство и покрытый войлоком вращающийся барабан, нижняя часть которого погружена в ванну с клеем. Профилированная лента затем переходит на транспортер сушильной камеры промазанной поверхностью вверх, и поскольку температура в ней около 70–80°С, клей подсушивается довольно быстро. Для длительного сохранения клейкости на нижнюю часть заготовки накладывают полиэтиленовую пленку, при этом операция промазки клеем исключается.

После усадки и охлаждения следуют заключительные операции намотки в рулоны или кассеты или же автоматическое штабелировние посредством самоукладчиков. При этом качество профилированной ленты непрерывно и автоматически контролируется системой приборов для измерения поперечной конфигурации профиля с помощью лазера, массы, температуры, усадки.

Для управления экструзионными линиями как в момент пуска, так и во время работы нужно одновременно ипри этом во многих точках производить замеры данных и выполнять операции регулирования. Достигается это за счет частных систем электронного управления отдельными компонентами и агрегатами, сведенных в общую централизованную систему управления линией посредством ЭВМ. Наиболее существенными величинами, измеряемыми по ходу экструзии, являются температура, давление, потребление тока, выход продукции, геометрия экспедированного профиля. Чтобы получить заготовку требуемого профиля, оператор задает параметры процесса по программе, предусматривающей подготовку экструдера к пуску, включая энерго­носители и ввод резиновой смеси; загрузку экструдера; начало экструзии; собственно экструдирование и останов линии по окончании процесса.

При продолжительных сбоях качества заданные значения регулирующих контуров автоматически проверяются и по необходимости корректируются в рамках предусмотренных диапазонов регулирования.

Для систематического контроля качества профильной заготовки непрерывно регистрируются ее размеры, масса, температура на выходе из экструдера и холодильного участка.

Внедрение централизованной системы электронного управления и регулирования экструзионной линией упрощает интерпретацию реологических взаимозависимостей при переработке резиновых смесей, позволяет прогнозировать варианты улучшения процесса как на участке их приготовления, так и при выпуске полуфабрикатов.

Профилирование заготовок в червячных машинах с валковыми головками является перспективным направлением повышения эффективности одночервячных МЧХ. Для выпуска листовых профильных резиновых заготовок, имеющих ширину до 1000мм (при необходимости и более), таких, как герметизирующий слой легковых и грузовых шин, резиновые прослойки на каркас и брекер применяют МЧХ с головками, имеющих два гладких валка. Червячная машина с валковой головкой (рисунок 10.5) для выпуска герметизирующего слоя имеет широкощелевую головку, в которой происходит предварительное распределение материала по ширине и передача ее в форме полосы толщиной 20 мм в зазор между валками.

Валки формуют резиновую смесь до заданного калиора. Согласование производительности валковой головки и червячной машины производится автоматической корректировкой частоты вращения валков или червяка МЧХ. Геометрические размеры заготовок поддерживаются автоматически за счет изменения зазора между валками или корректировки скорости вращения валков (или червяка), В МЧХ с валковыми головками для удобства чистки предусматривается механизированный отвод или валков, или машины.

Рисунок 10.5Схема экструдера штифтового типа с валковой головкой

для выпуска герметизирующего слоя

совмещают с наложением подбрекерного или надбрекерного резинового слоя, что сокращает затраты на производство покрышек.

На современных автоматизированных поточных линиях операции раскроя, отбора, стыковки полос, изоляции кромок и закатки объединены в непрерывный процесс. Выпускается линия для раскроя, стыковки, изоляции кромки и закатки металлокорда под углом от 0 до 60° (ЛИРСИ–0–60) и вторая – для раскроя под углом от 68 до 78° (ЛИРСИ–60–80).

Изготовление браслетов. Браслеты – кольцевые заготовки из резинокордного полотна, изготовленные из нескольких слоев обрезиненного корда. В зависимости от конструкции покрышки различают каркасные и брекерные браслеты. Для диагональных покрышек браслеты собирают из четного числа слоев (2,4 или 6), причем нити корда в соседних слоях перекрещиваются. Слои корда при сборке браслетов смещают относительно друг друга со ступенькой шириной 15–20 мм, что обеспечивает более плавный переход при сборке и предотвращает образование воздушных пузырей между деталями после вулканизации покрышки. Двухслойные браслеты обычно не имеют ступенек.

Браслеты изготавливают на барабанных и универсальных браслетных станках путем дублирования слоев в кольцевую заготовку с размерами в соответствии со спецификацией покрышки.

Для сборки двух- и трехслойных браслетов применяют браслетные барабанные станки, основной частью которых является сменный барабан. Длина окружности этого барабана должна быть равна внутренней длине браслета. Поэтому на каждом станке изготавливают браслеты определенной длины.

Сборка браслетов производится следующим образом. Первый слой корда левым углом накладывают на барабан, который проворачивают на один оборот. Когда слой расположится по всей окружности барабана, его отмеривают по длине окружности барабана, отрывают и концы стыкуют внахлестку. Затем на. барабан накладывают правым углом второй слой корда так, чтобы образовались ступеньки. При изготовлении трех- и четырехслойных браслетов последовательно накладывают третий и четвертый слои корда на барабан, отрывают их, стыкуют и прикатывают. Когда браслет собран, из отверстий, имеющихся в барабане, подают сжатый воздух. Под его давлением браслет отходит от барабана, затем его снимают, навешивают на полки конвейера, подающего его на сборку покрышек.

Браслетные станки барабанного типа разделяют на две группы: браслетные станки со сменными барабанами, диаметры которых соответствуют размерам собираемых браслетов, и универсальные с постоянным барабаном, в которых размер браслета определяется положением вспомогательного натяжного валика. Универсальные браслетные станки могут входить в состав поточных линий для изготовления браслетов (рисунок 10.6).

Раскроенные полосы обрезиненного корда с диагонально-резательной машины отборочным транспортером прямым потоком подаются на вспомогательные транспортеры и браслетных станков.

При изготовлении браслетов особенно внимательно проверяют их качество. Использование узких браслетов может служить причиной дефектов покрышки после вулканизации – «узкий борт». Чрезмерно широкие браслеты при сборке покрышек приходится обрезать, в результате чего уменьшается производительность сборочных станков и увеличиваются отходы обрезиненного корда. Нельзя допускать совпадения и перекрещивания стыков корда в рядом расположенных слоях. Широкие стыки, складки, перекосы ступенек, параллельное расположение нитей корда в рядом лежащих слоях и другие дефекты приводят к ухудшению качества покрышек, расслоению каркаса при вулканизации и могут быть причиной преждевременного выхода ее из строя в процессе эксплуатации.

Изготовление бортовых колец и крыльев. Процесс изготовления бортовых крыльев включает следующие операции: раскатка и обрезинивание проволоки, навивка бортовых колец, обертка кольца промазанной бязевой ленточкой, наложение на­полнительного шнура и крыльевой ленты.

Бортовое кольцо служит для придания нерастяжимости, необходимой прочности и жесткости бортовой части покрышки.

В зависимости от конструкции покрышки, прочности борта, определяемой расчетом, бортовое кольцо изготавливается из нескольких оборотов обрезиненной стальной латунированной проволоки диаметром 1,0 мм.

Проволока поставляется на шинные заводы в металлических катушках массой до 500 кг, которые устанавливаются в раскаточные стойки шпулярника 9 без перемотки и рихтовки. Число катушек в шпулярнике зависит от числа проволок (ширины проволочной ленты) в одном витке проволочного кольца. По выходе из него отдельные проволоки собираются в прядь в собирающем узле 5, представляющего собой ролик с выемками или гребенку из вертикальных роликов.

Для увеличения прочности связи между резиновой смесью и поверхностью проволоки при обрезинивании ее пропускают через установку для нагрева 7,в которой ее подогревают до 50–80 °С. Применяют электрический обогрев током большой силы при малом напряжении. При прохождении проволоки между блоками 7 включается ток и проволока нагревается. Температура подогрева регулируется изменением силы тока. Недопустим сильный перегрев проволоки, так как это может привести к уменьшению ее твердости и упругости.

Нагретые нити проволоки протягиваются через головку червячной машины холодного питания 6 с Т-образной головкой. В головке червячной машины проволока изолируется резиновой смесью и образует обрезиненную ленту, которая проходит через охладительную ванну, обдувается воздухом для удаления капель воды с поверхности, протягивается с помощью протяжных барабанов через компенсатор 3и подается в замок шаблона колыдеде-лательного автомата 1 или 2, закрепляется и наматывается на шаблон для получения заданного числа витков. По окончании намотки шаблон автоматически останавливается, лента обрубается пневматическим ножом, замок открывается, готовое кольцо сбрасывается с шаблона. Стык шириной 80–120 мм закрепляют ленточкой из бязи шириной 25–30 мм, промазанной с двух сторон на каландре резиновой смесью. Готовое бортовое кольцо подается в агрегат для подвулканизации стыка. В современных кольцеделательных агрегатах одновременно наматывается 2–3 кольца, что повышает производительность в 1,7–2,3 раза.

Стык бортового кольца по всей длине нахлеста укрепляют путем местной подвулканизации на полуавтоматических станках карусельного типа. Для колец диаметром 381–1095мм, шириной 10 мм, высотой 12 мм применяют полуавтомат ИЖ–25162 с 18 пресс-формами с электрическим обогревом, который применяется в цехах с большим объемом производства. Бортовое кольцо после снятия с шаблона намоточного станка кольцеделательного агрегата закладывают в нижнюю половину пресс-формы по ходу вра­щения, затем полуформы закрывают и стыки подвулканизовывают при температуре 180–190 °С в течение 1–2 мин. Раскрытие и выгрузка колец осуществляется автоматически. Производительность полуавтомата ИЖ–25162 составляет 11–12 шт/мин.

Для подвулканизации стыков бортовых колец диаметром 356-508 мм, шириной в сечении 7,5 мм, высотой 8,5 мм применяют станок 540–4, который состоит из пневмоцилиндров, верхней и нижней полу форм с электрообогревом. Число одновременно подвулканизуемых колец 4. Продолжительность подвулканизации 1–2 минут при температуре 180–200 °С.

Готовые бортовые кольца навешивают на вешала, где проверяется их качество. Они должны иметь допуски по ширине ивысоте ±0,5 мм. При выпадении из стыка отдельных проволок из-за неправильной закладки их в пресс-формы стык обертывают бязевой ленточкой.

В ряде конструкций покрышек требуются бортовые кольца не только с прямоугольными, но и с другими формами сечения. Для получения колец повышенной прочности их иногда наматывают из одиночной обрезиненной проволоки. Обрезиненная одиночная проволока наматывается в кольцо без стыков, что обусловливает их повышенную прочность. Для некоторых типов покрышек применяют спиральновитые бортовые кольца с круглым сечением.

Обертка бортовых колец рекомендуются для шин, в конструкции которых предусмотрен наполнительный шнур или требуется повышенная монолитность борта. Она осуществляется ленточкой из промазанной бязи или резиновой смеси, предвари­тельно раскроенной под углом 45° на диагонально-резательном агрегате. Стыкованные полосы подаются к продольно-резательным машинам, где раскраиваются в продольном направлении на ленты шириной 50–150 мм для продольной обертки и шириной 15–20 мм – для спиральной, которые наматывают на металлические шпули (диаметр намотки около 120 мм).

На шинных заводах применяют спиральную или продоль­ную обертку. Спиральную обертку бортовых колец ведут на станке 101–04, принцип действия которого основан на вращении шпули с ленточкой вокруг кольца, поворачивающегося по мере обмотки. Когда бортовое кольцо сделает один оборот, лента с катушки полностью обернет его по спирали. Обернутое кольцо снимают со станка и, проверив его качество, навешивают на стойку.

На спирально-оберточных станках производят также изоляцию резиновой ленточкой витых бортовых колец.

При продольной обертке колец применяют наполнительные шнуры, которые накладывают на бортовое кольцо под обертку. Прямая обертка применяется ограниченно, так как считается менее качественной для придания монолитности. Наполнительные шнуры изготавливают на каландре с профильным валком, имею­щим канавки, или профилированием на МЧХ–125.

Бортовые ленты из резиновой смеси профилируют на червячной машине и по две штуки закатывают на валики, которые подают к питателям сборочных станков.

Наложение крыльевой ленты. После обертки на бортовое кольцо покрышки накладывают наполнительный шнур и обрезиненную кордную ленту – так называемую крыльевую ленту-флиппер. Крыльевые ленты изготавливают из обрезиненного корда, который с продольно-резательных машин при помощи валиков транспортируется к крыльевым станкам.

Сборку крыльев грузовых покрышек осуществляют на крыльевых станкахСКФ-3, СКФ-4, СКФ-6, легковых покрышек – СКФ-4.

В шинах конструкции радиальных шин предусматривается усиленный борт, для чего кроме наполнительного шнура применяют дополнительное крыло, содержащее сердечник из двух витков обрезиненной металлокордной нити или кольцо из проволоки диаметром 1,5–2 мм и перегнутую со ступенькой металлокордную крыльевую ленту. Дополнительные крылья изготавливают на крыльевых станках. На полосу обрезиненного металлокорда накладывают сердечник, края металлокордной ленты заворачивают вокруг сердечника и дублируют.

В последние годы в шинной технологии появились новые заготовительные операции, что вызвано изменениями в конструкции шин и в процессе сборки. Для экранирующих слоев брекера заготавливаются узкие ленточки шириной 10–20 мм из продольно раскроенного обрезиненного корда.