LLY-1140液压硫化机的开发

LLY-1140液压硫化机的开发
欧哲学

摘要本文介绍了LLY-1140液压硫化机的结构特点，该机具有高精度、高效率的特点，其结构合理，控制先进，技术性能达到90年代世界先进水平，各项设计着眼于用户，使用更方便，快捷。
关键词 1140液压硫化机 C型中心机构刚性机架比例换向阀高精度高效率

    随着高速公路在我国的迅猛发展，轮胎子午化已成趋势，选择合适的硫化设备也是保证轮胎质量的关键之一。我厂根据国际潮流决定开发液压硫化机作为新一代子午胎硫化机，它更适用于硫化高等级的子午线轮胎，具有高精度，高效率的特点。本人有幸承担了开发LLY-1140液压硫化机的任务，并于１９９８年年底制造成功了第一台国产的高水平液压硫化机。从一年多的使用情况来看，该机的开发是成功的，并且引起了国际知名轮胎公司的关注，法国米其林轮胎公司于２０００年向我厂订购４０台液压硫化机，日本横滨轮胎公司也表达了订货意愿。
    该机开合模、中心机构、锁模、囊筒升降由液压驱动，能实现自动装胎、定型、硫化、卸胎；硫化辅助时间短，只有45秒。可使用两半模及活络模。中心机构为C型；加热方式为热板式。

    一．主要技术参数：
1.硫化室数目 2个
2.硫化室内径 1140mm
3.加热方式热板式加热
4.中心机构形式 C型
5.最大合模力 1320KN
6.模具高度范围 190～430 mm
7.胎圈直径范围 12″～18″
8.最大生胎高度 370 mm
9.最大生胎外径
活络模 740mm
两半模 810 mm
10.最大内压 2.8Mpa
11.最大热板蒸汽压力 1.6 Mpa
12.最大定型蒸汽压力 0.25 Mpa
13.气源压力 0.6 Mpa
14.电源三相AC380V
50HZ
单相AC220V
50HZ
DC 24V
16.负载约16KW
17.后充气装置（选配）
胎圈直径 12″～18″
胎圈宽度调节范围 102～228 mm
充气轮胎外径 432～863 mm
18.重量约15T
19.外形极限长X宽X高 4000mmX3560mmX4770mm
图一
1．机架 2。开合模机构
3。中心机构4。装胎机构
5。卸胎机构 6。电气装置
7。液压装置

    二、机器结构
    1.）1140液压硫化机属C型双模定型硫化机，
每个模型都有一个独立对称的、刚性极好的
机架保证受力的对称分布。上横梁和下横梁由厚钢板焊成短而对称的箱式结构，保证了它们在合模力作用下只发生很小的变形；左右对称的箱式结构又使得这很小的变形更加无足轻重。
    2.）上模由双油缸驱动，通过比例换向阀控制，下热板由4个短行程柱塞油缸支承，4个浮动的支点可以补偿上下热板的微小不平行，使上下模型天衣无缝。合模力只需调节油压就能调节合模力的大小，方便准确。
    3.）中心机构采用C型结构，胶囊固定于三工位的中心油缸活塞杆头部，三位中心油缸控制胶囊的三个位置：①胶囊收入囊筒，此时可装胎卸胎；②硫化位置，此时胶囊在轮胎内部，可通入定型汽和蒸汽等介质；③更换胶囊位置，此时胶囊固定螺纹从囊筒中脱出，便于胶囊更换。
    4.）装胎机构体积小，重量轻，结构紧凑，装胎机构卡盘中心铜套直接与中心机构中心柱强制配合，这样装胎时对中度精度高，定型好。装胎机构转入转出有三个位置，除了自动取胎、自动放胎的两个位置，还有一个检修位置，可以方便换模、检修。
    5.）卸胎机构采用叉臂式结构，用单气缸操作，结构简单，加快卸胎速度，减少了硫化机的辅助动作时间，提高了硫化机的使用效率。
    6.）本机电气控制采用西门子S7系列PLC作为控制中心，用TP27触摸屏作人机界面，全中文的菜单和信息，可以显示硫化机状态，进行故障判断。通过触摸屏可以实现人机对话，如选择工艺、修改工艺参数等。也可以通过通讯模块与上位机相连，实现计算机群控。
    7.）液压系统选用VIKERS液压元件，全部电液阀集成在一个阀块上,一个功能由一组叠加阀和插装阀完成，体积更小，原理清晰，便于维修。油泵立式安装，保证吸油良好。

三．机器精度
    本机经过精心设计和制造，并经过实际使用证明，该机的技术水平达到国际九十年代末的水平，其各项精度指标都优于机械式硫化机，对比如下：

检验项目	1140液压硫化机	机械式硫化机
上下托板同轴度	≤φ0.6 mm	≤φ1.0 mm
上下托板同轴度重复精度	≤±0.2 mm	≤±0.5 mm
上下热板平行度	≤0.3 mm/m	≤1.0mm/m
装胎机构与下热板同轴度	≤φ0.6mm	≤φ1.0 mm
装胎机构与下热板同轴度重复精度	≤±0.2 mm	≤±0.6mm
在装胎位置，抓胎器固定盘与下热板的平行度	≤0.4 mm	≤1.0 mm
抓胎器抓胎部位张开到　φ380时的圆度	≤φ0.3 mm	≤φ0.5 mm
抓胎器抓胎部位张开到　φ380时与抓胎器中心的同轴度	≤φ0.5 mm	≤φ0.5 mm
后充气上下卡盘同轴度	≤φ1.0mm	≤φ1.5 mm

    四．设计体会
    本机与用户共同开发，设计更着眼于用户，想用户所想，处处都是为了更加便于用户操作，使用和维护。一个硫化周期中，除硫化外的辅助时间只有45秒，而机械式硫化机的辅助时间需要100秒，节约辅助时间，意味着为用户创造更多的价值。除此之外，机器的保养、调整也着眼于更方便、快捷。
    1、快速换模。活络模的更换是模型工比较头痛的工作，因为活络模缸的活塞杆与活块模一般用4～6个螺栓连接，由于操作空间的限制，十分麻烦。本机采用十字头连接，只需将活塞杆的连接头伸入模型的十字槽内，用直径25mm的转杆将活塞杆旋转45度即可，使用表明，一个较熟练的模型工配合叉车，只需5～8分钟，可完成整个装模，接管工作。
    2、自动调模。本机调模装置位于机器的顶部，因此采用电动调模，模具安装后只需一按按钮，不到一分钟调模工作会在PLC指挥下自动完成。
    3、轮胎更换规格时，快速调整机器。存胎器的调整只需将四个爪片移动一个孔，再用压板压住；由于存胎器支撑胎胚的上止口，因此更换规格时抓胎高度不变；抓胎器的调整只需将锁紧杆松开，转动转盘与上止口相配后锁紧即可；放胎高度是调整螺杆高度；传感器采用磁性开关，在槽内滑动后锁紧即可。整个调整只需3～5分钟。
    4、快速更换胶囊。胶囊可预先装好上下夹环，需更换时，将胶囊头升至换胶囊位，松开上环螺栓可将胶囊旋出，然后装上新胶囊，熟练工只需3分钟。
    5、快速设置定型压力。工艺员在触摸屏可直接设置、更改定型压力.PLC通过比例阀来控制定型压力，程序中还设置更换新胶囊时，自动增加新胶囊补偿压力，不需人工调整。
    6、合模力更改。合模力是通过油压控制的，更改液压站的数字式压力开关参数可以立即精确调整合模力。
    7、开合模和囊筒升降为双油缸驱动，为了消除两个驱动的不同步，活塞杆头部采用两半环等浮动连接，可以有效的减少密封圈的磨损，降低维护量。
    8、为了帮助维修工判断，程序中设置了近300条故障信息，在故障出现时自动记录，可以很方便地查阅。
    9、安全是我们最先考虑的问题。除了传统的安全装置，液压硫化机增加了油压安全装置，为了防止油压过高，液压系统设置了多重保护，包括压力开关（软件和电子控制）和溢流阀（机械控制）。为了防止油压过低，液压系统设置了多重补偿系统。
    10、开合模油缸采用比例换向阀控制方向和速度，通过程序给比例阀输入不同的电压，达到快速运动，减速停止，即节约时间，又减少冲击的目的。
    图二为开合模原理图，图三为开合模速度图，a段为升降启动，b段为高速运动，c段为高低速切换，d段为慢速运动，e段停止。在比例阀的功率放大板上，有四个旋钮，分别调整：1）最小速度，即0点的调整。2）增益调整，调整它可以改变电压对应的流量和速度，即调整b段和d段的大小。3）上升段斜坡调整，斜坡越大，油缸加速时，对机器的冲击越小。上升斜坡调整也就是调整a段的斜率。4）下降段斜坡调整，斜坡越大，油缸减速时，对机器的冲击越小。下降斜坡调整也就是调整c、e段的斜率。通过调整，可使油缸高效，无冲击。开合模油路中还采用了平衡阀，VIKERS的平衡阀采用锥面密封，零泄漏的性能，可使模具在停止时，悬停数日，纹丝不动。使用平衡阀，还减少了在液压阀换向时，油路突然失压造成的冲击，使得模具下降也更加平稳。

LLY-1140液压硫化机的成功开发，这标志着我厂基本掌握了液压硫化机的技术，也增加了我们开发液压硫化机系列产品的信心，目前，1220，1600液压硫化机正在试制中，我们相信通过我们的努力，液压硫化机国产化，是完全有可能实现的。