10.5 Сборка шин

В технологии шинного производства сборка занимает особое место и является одним из самых ответственных и трудоемких процессов. Значение и важность ее заключается в том, что она является завершающей для многих предварительных технологических операций (обрезинивание корда, его раскрой, профилирование заготовок и др.).

Сборка покрышек представляет собою совокупность операций подачи и соединения, склеивания и дублирования деталей в единую конструкцию, осуществляемую на сборочном барабане. Качество готового изделия во многом зависит от качества выполнения предварительных технологических операций, так как заключительная технологическая операция - вулканизация покрышек не может исправить возможных дефектов, заложенных в изделие в процессе сборки.

Сборка является одним из наиболее трудоемких и сложных процессов, на долю которого приходится 35–45 % от общей трудоемкости изготовления шин, а число рабочих 30–40 % от общей численности рабочих, занятых в производстве шин. Высокая трудоемкость процесса сборки объясняется многокомпонентностью изделия, ведения процесса на индивидуальных машинах с участием сборщика, использующего более десятка различных полуфабрикатов и заготовок.

Несмотря на механизацию и автоматизацию основных трудоемких операций доля ручных операций все еще велика (закрепление кромок деталей на барабане, отрез заготовок, ориентирование и стыковка полуфабрикатов, заделка стыков и др.). Индивидуальные особенности сборщиков вносят определенную нестабильность в качество изделий. В тоже время в настоящее время в отечественной шинной промышленности все большее внимание уделяется повышению однородности шин.

Требования к оборудованию для сборки покрышек. На повышение работоспособности шины, наряду с применением новых конструкций шин и высокопрочных конструкционных материалов, большое влияние оказывает качество выполнения технологических операций и переходов процесса сборки покрышек. Технологический процесс сборочного цеха должен обеспечивать однородное распределение материалов в каркасе, брекере и протекторе, позволяющих снизить дисбаланс покрышки.

Одним из наиболее важных условий для изготовления пре­цизионных покрышек служит достижение одинакового натяжение нитей корда в слоях каркаса. Если бы это условие выполнялось идеально, то можно было уменьшить коэффициент запаса прочности и, соответственно, слойность покрышек.

Сборочный барабан является основным узлом сборочного станка и во многом определяет качество собираемых покрышек, ее однородность, прочность, надежность и долговечность, а так же возможность механизации и автоматизации отдельных технологических операций. К сборочным барабанам в современных станках предъявляются повышенные требования в отношении их прочности, жесткости, устойчивости, стабильности геометрических размеров и параметров в сложенном и развернутом положениях и др.

Все барабаны для сборки покрышек объединяют в две большие группы: барабаны для сборки покрышек с диагональным или радиальным расположением нитей корда в каркасе. По форме образующей наружной поверхности различают сборочные барабаны полуплоские, полудорновые и дорновые (рисунок 10.7).В свою очередь для сборки покрышек сборочные барабаны разделяют на складывающиеся, разборные и разжимные; с изменяющимися и неизменяющимися геометрическим размерами.

а –покрышка на дорновом барабане; б – покрышка на полудорновом барабане; в – покрышка на полуплоском барабане; 1 – дорновый барабан; 2 –собранная покрышка; 3 – полудорновый барабан; 4 – полуплоский барабан.

Рисунок 10.7 –Поперечное сечение сборочных барабанов

Полуплоские сборочные барабаны отличаются главным образом выпуклой формой плечиков и высотой короны барабана (разность между наружным диаметром барабана и внутренним диаметром крыла покрышки, деленная пополам). Форму и величину плечиков выбирают с таким расчетом, чтобы их размеры соответствовали принятой конструкции борта покрышки, на них было удобно прикатывать корд.

Сборка покрышек на станке с полуплоским сборочным барабаном является наиболее производительной и самой простой из всех способов. Собранная покрышка имеет форму цилиндра (браслета), в котором борта располагаются почти на одной прямой с каркасом, что обуславливается выпуклой формой заплечиков. Перед вулканизацией собранная покрышка подвергается формованию. При этом каркас подвергается сильной вытяжке, изменяется форма поперечного сечения заготовки, так как слои покрышки и борта поворачиваются вокруг бортового кольца. Если в покрышке имеется два и более крыла, то при повороте слоев вокруг одного из колец происходит непоправимое разрушение борта. Поэтому на полуплоском сборочном барабане собирают покрышки только с одним крылом в борту. К ним относятся грузовые покрышки, имеющие не более восьми слоев в каркасе, и малогабаритные для легковых автомобилей, мотоциклов и сельскохозяйственных машин.

Полудорновый сборочный барабан имеет особую вогнутую форму плечиков, которая обеспечивает такое расположение бортов покрышек, которое при дальнейших операциях не изменяется. На полудорновых барабанах собирают многослойные покрышки с несколькими (двумя и более) крыльями в борте. При их сборке бортам сразу придают такую форму, какую они имеют в вулканизованной покрышке.

Для сборки покрышек размера, например 14.00–20 и более, на отечественных шинных заводах применяют складывающиеся четырехсегментные барабаны со съемными бортовыми плечиками или разборно-складывающиеся барабаны с шестью или восемью сегментами, у которых съемными являются не только плечики, но и отдельные сегменты.

Дорновые барабаны позволяют получать заготовку покрышки, близкую по форме к готовому изделию и не требующей формования пред вулканизацией. Однако из-за сложности снятия покрышки с барабана и механизации технологического процесса сборки широкого распространения в отечественной шинной про­мышленности они не получили.

Комбинированные сборочно-формующие барабаны сочетают в себе элементы эластичных формующих и жестких сборочных барабанов. В конструкцию таких барабанов добавляется эластичная диафрагма.

Диаметр сборочного барабана выбирают исходя из заданной величины вытяжки при формовании и вулканизации покрышек и диаметра крыла.

По способу наложения слоев различают три основных метода сборки: послойный, браслетный и комбинированный.

Послойный способ сборки покрышек получил широкое распространение, так как он в большей степени отвечает требованиям, необходимым для создания прецизионных шин. На сборочный барабан последовательно накладывают и прикатывают слои обрезиненного корда, закроенные под заданным углом, резиновые прослойки, усилительные ленточки, детали бортов, протектора и боковин.

При послойном способе обеспечивается более точное центрирование слоев и большая однородность расположения нитей корда в каркасе по всему периметру покрышки. Колебания угла наклона нитей корда не превышают 1–2 %, что позволяет получать покрышки более высокого качества, имеющие на 5–10 % больший запас прочности. Обеспечение равномерной вытяжки в слоях корда в процессе сборки, меньшая ее величина и высокая точность наложения слоев корда относительно центральной линии сборочного барабана позволяют уменьшить величину дисбаланса покрышки и тем самым повысить ее ходимость.

Подача деталей к сборочным станкам в зависимости от организации производства осуществляется различными способами. Каретки с валками, на каждый из которых наматывается определенное количество слоя обрезиненного корда данной марки, с помощью автоматизированной транспортной системы доставляются к питателям сборочных станков. Число питающих валиков, на которые наматываются слои, зависит от числа слоев собираемой покрышки.

Слои с валиков кареток перематываются на валики специализированных питателей. На каждом валике питателя сборочного станка намотан, как правило, определенный слой в соответствии со спецификацией покрышки. Если питатель оборудован восемью валиками, то на них может одновременно находиться восемь различных слоев и с его помощью может быть собрана покрышка с числом слоев до восьми.

Сборочные станки могут комплектоваться питателями: механизированными роликопрокладочными со сменными бобинами, автоматизированными ролико-прокладочными различных конструкций (башенные, карусельные, с перемещающи­мися каретками и др.), типа многоярусных ленточных или других транспортеров.

В шинной промышленности в цехах сборки легковых и грузовых покрышек используются автоматизированные ролико-прокладочные питатели башенного типа, снабженные механизмами для питания станков брекерами, бортовыми лентами и про­текторами. К недостаткам таких питателей следует отнести их громоздкость при относительно небольшом хранении в них материала.

Ролико-прокладачные питатели барабанного типа обеспечивают подачу слоев корда и других деталей с меньшей вытяжкой и лучшей центровкой. Они более компактны, занимают меньшую площадь и меньше по высоте, имеют большую емкость бобин. Такими питателями комплектуются станки для сборки легковых покрышек и покрышек, собираемых из уширенных слоев корда.

Передвижные ролико-прокладочные питатели могут перемещаться параллельно оси сборочного барабана и предназначены для литания сборочных станков только слоями обрезиненного корда для сборки легковых, грузовых и большегрузных покры­шек. Их целесообразно использовать для питания сборочных станков первой стадии сборки каркасов радиальных покрышек. Эти питатели еще более компактны и занимают меньше места, чем башенные и барабанные.

Наибольшее распространение получили питатели, в которых запитка осуществляется сменными бобинами, установленными на сердечник питателя без перемотки или картушами и питатели кассетного типа. Основное преимущество картушей отсутствие необходимости в перезарядке корда после диагонально-резательных машин и большая емкость бобин. Применение картушей способствует уменьшению количества обслуживающего персонала, повышению качества сборки покрышек за счет исключения дополнительной вытяжки корда при запитке питателя, более точному наложению деталей покрышки за счет возможности центрирования корда.

В питателях кассетного типа кордный материал транспортируется не отдельными картушами, а кассетами, включающими в себя несколько бобин с кордом. Питатели, в которых запитка осуществляется без перемотки с помощью бобин, применяют ведущие зарубежные фирмы «Continental», «Pirelli» и др.

В отечественной промышленности подобный питатель разработан к станку СПРА 360–500 для сборки радиальных покрышек к легковым автомобилям. Технологический процесс с применением этого питателя построен таким образом, что запитка его мерными слоями каркаса осуществляется непосредственно в линии агрегата раскроя корда по длине с точным центрированием слоев корда в каретки питателя.

Питатели типа многоярусных транспортеров обеспечивают питание станков для сборки крупногабаритных покрышек слоями шириной 1400–2000 мм. В них предусмотрена возможность стыковки косяков обрезиненого корда с образованием непрерывной ленты, наложение на нее и дублирование резиновых прослоек, отмеривание и отрезание слоев корда и резиновых прослоек по длине, подачу, наложение слоев корда и резиновых прослоек на сборочный барабан. Например, на питателе П–2600 к станку модели СПД-1600-2600 корд подается транспортером, протектор-рольгангом, резиновые прослойки – с бобин питателя.

Браслетный способ сборки покрышек, когда на сборочный барабан надевают готовые каркасные и брекерные браслеты, состоящие из двух и более слоев корда. Сборка браслетным способом осуществляется на полудорновых станках аналогично послойному, но имеет ряд особенностей. Надевание и центрирование первого браслета производят с помощью приспособлений при сложенном барабане на питатель-расширитель и расширяется до заданного размера. Затем расширитель поворачивается на 90° в позицию надевания браслета, который захватывается натягивающем механизмом и натягивается на сборочный барабан. Центрирование браслета на барабане производится по центральной линии браслета с помощью оптического указателя при периодической остановке механизма надевания. Затем осуществляют прикатку браслета по цилиндрической части сборочного барабана, обжим вручную кромок по плечикам и их прикатку.

Установка бортовых крыльев осуществляется при помощи механизмов обработки борта после надевания первого и второго браслета. С помощью механизмов осуществляют заворот кромок браслетов на крыло и прикатку их бортовыми прикатчиками.

Надевание последующих браслетов производится аналогично. После надевания брекерного браслета осуществляют наложение бортовой ленты, навивку беговой части протектора из резиновой ленты с наложением боковин.

Навивку горячего протектора осуществляют непосредственно с каландра или шприц-машины широкой или узкой лентой разного сечения. Спроектированы установки для наложения горячего протектора узкой и широкой шприцованной лентой постоянной и переменной ширины.

Срезанная с каландра лента поступает на охлаждающие барабаны для предупреждения подвулканизации резиновой смеси при навивке протектора большой массы (до 1000 кг). Затем лента транспортером подается в навивочную головку установки для навивки протектора. Из головки лента перемещается транспортером к первому сборочному станку, где происходит навивка беговой части протектора. При навивке беговой части протектора из двух резин последовательно применяются два шаблона.

После окончания навивки протекторная лента подается транспортером к другому сборочному станку, а затем к третьему и т.д. Одна установка обслуживает 3–5 сборочных станков.

Способ навивки горячего протектора имеет следующие основные преимущества: отсутствие стыков по длине протектора, уменьшение дисбаланса, улучшение связи протектора с каркасом, уменьшение отходов резиновых смесей. Кроме того, отпадает необходимость в промежуточных операциях, таких как охлаждение, шерохование. промазка и стыковка протектора, резка подлине, вылежка, хранение и др.

Браслетный способ сборки имеет ряд существенных недостатков, ограничивающих ее применение в промышленности: невозможность обеспечения равномерной вытяжки слоев корда повсему периметру покрышки; дополнительные деформации при транспортировке браслетов, приводящие к местному разряжению нитей корда; необходимость съема изготовленных браслетов со станка и их транспортирование на участок сборки; не исключается вероятность при их транспортировке попадания посторонних включений, снижающих качество готовых изделий и др.

Браслетная сборка продолжает совершенствоваться: разрабатываются новые сборочные станки, оригинальные устройства для механизированного надевания браслет на сборочный барабан с целью предотвращения местных вытяжек, применяются устройства, которые автоматически фиксируют браслет относитель­но середины барабана. Вместе с тем, признается перспективность послойного способа, в большей степени обеспечивающего прецизионность собираемых покрышек.

С переходом шинной промышленности на производство покрышек радиальной конструкции, имеющих повышенную жесткость и малую растяжимость брекерного пояса, потребовало введения в технологический процесс сборки новой операции формование каркаса до наложения брекерного пояса. Потребовалось изменение конструкции сборочного оборудования, в первую очередь создания сборочного барабана изменяющейся формы для экспандирования каркаса, изменяющего его конфигурацию из цилиндрической в торообразную.

Известны два основных принципа построения процесса двухстадийной сборки – совмещенная сборка на одном сборочном барабане и раздельная – на двух и более сборочных барабанах, установленных на разных станках или в одном агрегате.

Достоинством раздельной сборки является возможность рассредоточения механизмов, выполняющих переходы и операции технологического процесса сборки, и систем питания станков кордом и другими деталями покрышки. С другой стороны, при совмещенном способе отпадает необходимость в передаче каркаса с одного барабана на другой, а также необходимость центрирования каркаса во избежание перекосов. В зависимости от количества применяемых барабанов станки для раздельной сборки покрышек типа Р могут быть двух- или трехпозиционными. При­меняют различные варианты сборки, в том числе изготовление брекерно-протекторного браслета на специализированном сборочном станке.

Выбор того или иного сборочного оборудования зависит от целей, которые преследует производитель шин: освоение нового вида продукции; обеспечение повышения качества изделия; повышение производительности труда; снижение трудоемкости процесса; освоение более прогрессивной технологии; механизация и автоматизация технологического процесса сборки. Кроме перечисленных причин выбор оборудования зависит так же от уровня машиностроения, технологии предыдущих заготовительных и последующих (вулканизация) процессов; обеспеченности конструкционными материалами соответствующего качества; наличия квалифицированного инженерно-технического персонала для его обслуживания.

Сборка малогабаритных покрышек. Учитывая преимущества покрышек радиальной конструкции и увеличение объема их производства, основное внимание уделяется совершенствованию процессов их сборки. Для обеспечения высокого качества и однородности шин такой конструкции необходимо использовать оборудование, позволяющее вести процессы сборки с точно заданными технологическими параметрами. Сборочное оборудование, включая систему питания и управления процессом, должно обладать рядом специфических требований, учитывающих особенности технологии.

В производстве используются двухпозиционные станки для совмещенной сборки: сборка брекерно-протектороного браслета на самостоятельном барабане, изготовление каркаса, формование и окончательная сборка на другом барабане (жесткой конструкции). Наиболее массовым является раздельный способ сборки на двух станках: 1 стадия – на металлическом барабане; 2 стадия – на резиновой диафрагме (или без диафрагмы).

Большинство зарубежных фирм использует процесс раздельной сборки покрышек на двух станках. С целью повышения производительности процесса сборки второй стадии используются двухпозиционные станки-агрегаты с выделением сборки брекерно-протектороного браслета на самостоятельной позиции и автоматической передачей браслета к сформованному каркасу. Фирма «Пирелли» (Италия) применяет станки А-70 (1 стадия) и TR-П (2 стадия), фирма «Континенталь» (ФРГ) – станки КМ-70 (1 стадия) и РУ-15 (2-стадия), фирма «Юниройал» (США) – станки ДД (1 стадия с двумя сборочными барабанами) и РИ-65 (2 стадия). Используются двухпозиционные станки-агрегаты с проведением сборки брекерно-протектороного браслета на отдельной позиции.

Сборка каркаса на станке А-70 производится послойным способом на металлическом четырехсекторном складывающемся барабане. На станке производятся следующие технологические операции: заправка бортовых крыльев, раскрытие барабана, наложение бортовых крыльев, раскрытие барабана, наложение слоев корда, прикатка слоев, посадка крыльев и обработка борта, наложение боковин, сдублированных с бортовыми резиновыми лентами, прикатка каркаса, складывание барабана и съем каркаса. Наложение деталей производится в режиме «одного оборота» вращения барабана.

Боковина выпускается сдублированной с резиновой бортовой лентой, что уменьшает количество деталей на сборке, повышает производительность труда и каркасность боковин при хранении. Наложение боковин на первой стадии привело к изменению взаимного расположения боковин и протектора. Чтобы кромка протектора не попадала на боковину (не была «открытой», что приводит при эксплуатации к трещинам и отслоению протектора), заготовка протектора также выпускается из двух резин: кромки заготовки изготовлены из резины боковины («мини»-боковины). После наложения протектора «мини»-боковины надежно дублируются с однородной резиновой основой части боковины.

Собранный каркас после съема с барабана помещается в устройство для подпрессовки стыка, которыми оснащены все станки А-70. Производится подпрессовка стыка боковин и в случае изготовления однослойных шин – стыка каркаса. Эти технологические операции совмещены во времени с процессом сборки последующего каркаса.

Сборочные станки оснащены системой световых указателей для визуального контроля точности наложения деталей каркаса на барабан в процессе сборки. Лотки и ролики питателей оснащены центрирующими устройствами для точной подачи заготовок к сборочному барабану. Таким образом, при правильно настроенном оборудовании и соответствующей квалификации сборщика точность совмещения деталей каркаса зависит в основном от точности геометрических параметров полуфабрикатов.

Для экспандирования каркаса большинство производителей покрышек используют резиновую формующую диафрагму как наиболее простой по конструкции элемент. При формовании каркаса на станке Т-10 проводятся следующие технологические операции: одевание каркаса на барабан, фиксация каркаса, его формование, наложение слоев брекера, наложение протектора, его прикатка, расформовка барабана, съем собранной покрышки. Ряд фирм рекомендуют для легковых радиальных шин бездиафрагменное формование, когда сжатый воздух подается непосредственно в каркас, герметично установленный в сборочном станке.

Наложение слоев металлокордного брекера производится на брекерные шаблоны с лотков питателя и контролируется визу­ально по световым указателям. Периметр сформованного каркаса ограничивается брекерными шаблонами. Надбортовая часть каркаса в процессе формования ограничена дисками, принудительно задающими форму сформованного каркаса в этой зоне.

После наложения и стыковки протектора брекерные шаблоны отводятся и производится прикатка с помощью специальных статических и динамических прикатчиков. Например, прикатку углов протектора и зоны «мини»-боковины с боковиной производят динамические прикатчики.

Фирма «Пирелли» с целью увеличения производительности осуществила модернизацию станка А-70, которая заключалась в изменении конструкции питателя с введением более рациональной кинематической схемы раскатки боковин. Прикатка боковин нижними прикатчиками заменена дублированием круглыми же­сткими щетками в процессе наложения.

Станок TR-11 оснащен формующим барабаном с резиновой диафрагмой, соосно с которым распложен барабан для сборки брекерно-протекторного браслета. Он состоит из металлических секторов разжимной конструкции, поверхность которых имеет магнитные вставки для фиксации и удержания слоя металло-кордного брекера. Оба барабана снабжены световыми указателями для контроля правильности сборки брекрно-протекторного браслета и контроля центра собранной покрышки.

Технологические операции, производимые на станке: разжим брекерного барабана, наложение слоев металлокордного брекера, наложение протектора, подвод перекладчика, фиксация брекерно-протекторного браслета, сжатие брекерного барабана, отвод перекладчика с браслетом, одевание каркаса на формующий барабан, формование каркаса.

Раздельная сборка легковых радиальных покрышек с текстильным каркасом в отечественной шинной промышленности осуществляется в основном на станках СПП-470-800 (СПП-66) на первой стадии и СПР-330-300 – на второй.

Сборку каркаса на первой стадии осуществляют на складном четырехсекторном барабане, исходный диаметр которого больше диаметра кольца бортового крыла (полуплоский метод).

Первая стадия сборки включает в себя следующие операции: а – наложение на барабан бортовых лент и одного или нескольких слоев каркаса покрышки; б – начало операции формирования борта, захват слоев корда каркаса кольцевой пружиной и обжимным рычагом; в – обжатие слоев каркаса по периметру заплечиков барабана и посадка бортовых крыльев шаблоном; г – заворот слоев каркаса на крыло; д – заворот слоев каркаса на цилиндрическую часть барабана; е – отвод кольцевой пружины и распорных рычагов в исходное положение.

Вторая стадия сборки состоит из следующих технологических операций, вы­полняемых на втором, эластичном сборочном барабане второго сборочного станка с dg<d_K: ж – установка и центрирование собранного каркаса покрышки на эластичный барабан с подвижными фланцами; з – формирование каркаса и надевание брекерно-протекторного браслета; и – опрессовка и прикатка брекерно-протекторного пояса к каркасу по­крышки; к – снятие сформованной покрышки с эластичного барабана, транспортирование сформованной покрышки на вулканизацию.

Станок оснащен питателем для хранения и подачи протек­тора, питатель слоев брекера имеет четыре пары бобин емкостью 60 п.м. каждая, установленных под углом к оси вала барабана. Боковины разматываются с катушки и по рольгангам подаются к сборочному барабану, дублируются к сформованному каркасу профиль­ным роликом.

В модернизированных станках введена синхронизация движения брекерных шаблонов, что исключает перекос брекера и протектора относительно центра сфор­мованного каркаса. Проведенная модернизация повысила уровень механизации процесса сборки, облегчила труд сборщика и в значительной степени ста­билизировала качество собираемых шин.