RIB轮胎定型硫化机的结构与特点
时间:2005-06-28
摘要：
本文介绍了RIB轮胎定型硫化机的主要结构、硫化工艺以及与A、B、C型硫化机相比较的特点，指出RIB硫化机是一种A型硫化机的基础上，吸收B型硫化机的特点，改进而成的一种新型硫化机，适合于子午线轮胎的硫化，值得在我国轮胎行业的推广。
轮胎硫化机按传统的中心机构分类主要有三种型式，即以美国原NRM公司为代表AUTOFORM型（我国简称A型），以美国MCNEIL为代表的BAGOMATIC型（即B型），以德国HERBERT为代表的AUBO型（即C型）。其它型式都可以说是这三种基本形式的改型或派生。进入八十年代后，日本三菱重工在A型硫化机基础上吸收其它形式的优点，研制出RIB（ROLLING IN BLADDER）双模轮胎定型硫化机，即胶囊翻转型硫化机。这种硫化机由于适应高精度子午胎的硫化而在世界范围内得到迅速的推广。现以桂林橡胶机械厂生产的1050RIB轮胎硫化机为例，对RIB轮胎定型硫化机结构和特点进行探讨。
1.RIB轮胎硫化机的主要结构
RIB硫化机的工作原理为：主电机带动曲柄齿轮及连杆，横梁在曲柄齿轮及连杆作用下作垂直和水平运动，通过横梁的垂直运动锁紧横梁和底座之间的模具，进而产生轮胎硫化所需的合模力。横梁上设有推顶器，底座上设置中心机构，通过横梁的水平移动以便行实现装胎、轮胎与胶囊的剥离及卸胎等动作。在硫化整个周期中，横梁都保持水平状态而不倾斜。硫化时往中心机构的胶囊中注入过热水，起到水胎的作用，轮胎在闭合的上下模具间的高温高压下完成轮胎的定型和硫化。该机由主机、装胎机构、后充气装置、管路系统及电气控制系统等组成。
主机包括传动系统、硫化室、中心机构、推顶器及夹具、机架卸胎滚道、卸胎杆等。与传统B型硫化机比较，其主要区别在于中心机构及推顶器。中心机构由升降气缸、换囊气缸、囊筒及下环组成。胶囊上下端固定并能上下伸缩，因此在胶囊进入生胎后完成定型、硫化以及轮胎硫化完毕后胶囊又能缩回囊筒。推顶器通过底座整个固定在硫化机横梁上，活动杆上部是螺纹，端头为六角形，可用来调节行程。推顶器主要用于剥离胶囊入囊筒，完成卸胎等动作。扇形板的张开与合拢由连杆机构控制，连杆的内端有一滚轮，当滚轮进入球鼻的凹槽时，扇形板合拢，滚轮离开凹槽时，扇形板张开。 装胎机构采用仿液压硫化机机械手结构，为气动升降旋臂式装胎器，其升降、转进转出、卡盘收缩张开均由气缸完成。装胎器安装在左右墙板上，机械手通过两根导杆，由气缸推动沿导杆作上下运动，机械手四片卡爪，用来将生胎从存胎器上提起送至下模，定型后机械手卡爪收缩，机械手升起并转出，完成整个装胎动作。机械手结构轻巧简单，维修方便。 后充气装置的作用是使轮胎硫化后进行充气冷却定型，防止热收缩变形。
管路系统由蒸汽管路、空气管路、控制管路和后充气装置充气管路等组成，用输送外蒸汽、内压过热水、定型蒸汽、冷却水等。
控制系统采用PLC控制技术，各运动参数及硫化步序均可通过修改PLC程序来完成。
2.RIB轮胎硫化机硫化工序
整个硫化工序可分为四大步骤：预热胶囊、装胎、硫化、开模。具体步骤为：
2.1 预热胶囊
硫化机开模到极限→下环向上→下环限位块入→胶囊内通入一次定型蒸汽对胶囊加热→胶囊自动排气→胶囊内再次进一次定型蒸汽，自动反复进行，胶囊内得到脉冲蒸汽，逐步升温→胶囊加温完毕，限位块出，下环向下。
2.2 装胎
初始位置：硫化机开模至极限，胶囊收入囊筒，推顶器，球鼻缩回，机械手在顶部缩拢→延时后机械手下降到抓胎位置→机械手伸张抓胎→延时后机械手带生胎上升至极限位置停→硫化机开启自动→机械手转入→机械手下降到装胎位置时停→下环向上→限位块入→胶囊内通入一次定型蒸汽，胶囊舒展进入胎胚内→机械手缩拢→胶囊内一次定型蒸汽切换为保持定型蒸汽→机械手上升到极限→机械手转出。
2.3 硫化
硫化机自动合模→当合模到一定高度时润滑轴承→合模到另一高度时停止润滑并向下模吹风→继续合模到另一高度时停止吹风→胶囊内由保持定型蒸汽切换为一次定型蒸汽→硫化机一次暂停→延时后硫化机重新闭合→当合模到一定高度（定型高度）时胶囊内由一次定型蒸汽切换为二次定型蒸汽进行加压定型→硫化机二次暂停，胶囊内进行定型放气→胶囊内重新充入二次定型蒸汽→硫化机继续合模→硫化机合模到极限位置停止时机台承受合模力，硫化程序开始按PLC设定程序工作，硫化开始→延时后装胎器下降装胎，重复抓胎过程。
2.4 开模
当开始工作，进入硫化过程，硫化结束后向后充气发出翻转信号→胶囊计数→限位块出→下环向下将胶囊拉入囊筒，胶囊脱离轮胎→硫化机开模→当开模至一定高度时推顶器下降→球鼻下降，夹具板张开压在轮胎的下胎圈上→硫化机继续开启，轮胎脱离上模→推顶器上升，轮胎挂在张开的夹具板上，同时脱下模→当硫化继续开模，推顶器继续再次下降，卸胎杆伸出→球鼻上升，夹具板收拢→当球鼻上升至极限后，推顶器上升，轮胎被碰掉在辊道上→卸胎杆退回→硫化机开模到极限停→延时后装胎器又自动下降装胎，重复装胎合模、定型等过程。
3. RIB轮胎硫化的特点
3.1 RIB轮胎硫化机与A型硫化机比较有以下特点：
①A型硫化机胶囊为球形，上端不固定，这样胶囊在轮胎中定位精度低。RIB硫化机胶囊上端通过上环固定在中心机构上，定型时轮胎与胶囊的对中性较好，稳定性较好。它克服A型硫化机定位精度低的缺陷，更适合于子午胎的硫化。
②A型硫化机胶囊沿模具自下而上贴紧胎胚运动，因此在胎胚钢圈部位不易夹气，RIB硫化机胶囊下部与A型的夹持形式基本相似，胶囊填满胎胚的运动形式相似，它继承了A型硫化机避免在胎胚钢圈部位夹气的优点。
③A型硫化机上模的运动轨迹是垂直加平移式，这对提高上下模的对中精度尤其是其重复精度是有利的，同时模具不翻转对提高模具的寿命和精度有利。RIB硫化机的上模运动形式采用垂直加平移式，整个硫化过程中无翻转运动，继承了A型硫化机的这一优点。
④RIB硫化机的胶囊更换时间比A型硫化机囊筒更换时间短。
⑤RIB硫化机的胶囊为半翻转，其折叠程度比A型硫化机少，胶囊使用寿命长。
⑥RIB硫化机用中心机构取代A型硫化机囊筒机构，硫化时硫化介质不进入囊井，取消动力水，同时需充蒸汽的容积减少，这样克服A型能耗高的缺点，节省能源。同时大大减少泄漏点，减少维修量及更利于环境的保护。
⑦A型硫化机装胎机构装在横梁上随横梁运动，增加了运动造成的偏差，不利于保证装胎机构在装胎位置时与中心机构的对中度及其重复精度。桂林橡机厂在新研制1050RIB硫化机中将装胎机构焊接在墙板上，提高装胎机构与中心机构的同轴度及其重复精度。
3.2 RIB轮胎硫化机与B型比较
①胶囊如图1所示，RIB硫化机采用蘑菇形胶囊，圆周膨胀少，B型硫化机采用圆筒形胶囊，圆周膨胀大。RIB硫化机由于胶囊形状更接近轮胎内腔，胶囊的膨胀小，定型时胎胚变形小。同时B型硫化机胶囊填满胎胚是先从胶囊中部开始，而胎胚内气体由中往上下胎圈赶，由于上下环附近模具跑胶孔很少，在胎胚钢圈部位易积压气泡，造成钢圈部位缺胶而可能影响硫化轮胎质量。
②RIB硫化机中心机构对胎胚的夹持形式相似，它具有B型硫化机定位精度高的优点。
③B型硫化机传统上模运动形式为垂直运动加翻转式。由于调模机构为两级螺纹配合，有一定间隙。上模的反复翻转，不可避免造成上模位置变动，从而使上下模定位不准。同时由于在翻转状态，活络模受力不均，易损坏模具，降低模具使用寿命和模具精度。RIB硫化机由于上模在整个硫化周期内不作翻转运动，克服了B型硫化机的这一缺陷，更利于提高硫化轮胎的质量。
④上回水
采用蒸锅加热的B型硫化机，在模具中心的凹陷处易形成积水，为消除由此产生的加热不均匀现象，必须配置上回水装置，以蒸锅内压力进行上回水。在目前国产硫化机中用户普遍反映上回水不稳定或不起作用。RIB型硫化机利用积水自重排出，不需上回水装置，同时有关回水管路均可省掉。
⑤RIB胶囊上夹环在合模时下降至所需高度并固定在此位置。上下环之间可不用定型套。而B型硫化机必须使用定型套调节一次定型高度，定型套需根据硫化轮胎规格而更换，不方便。
⑥在能耗方面，RIB硫化机与B型比较，RIB硫化机采用热水回收装置，省掉抽真空系统及动力水系统，同时硫化机打开时，胶囊散热慢，易保持其热环境。因此其能耗较低。在桂林橡机厂研制的1050RIB硫化机中省掉动力水管路，装胎机构也采用气动驱动，节省能源，减少泄漏点，降低维修量。
⑦RIB硫化机更换胶囊时，胶囊下夹环由气缸操纵松开和压紧，并省掉夹持环、环座连接螺纹等结构，因此更换胶囊快。RIB硫化机更换胶囊耗时比B型要节省约4至5倍时间。
⑧RIB硫化机省掉抽真空、水压系统，可直接采用V型密封圈，泄漏机率少，不易影响现场环境，密封性能好，寿命长。
⑨RIB硫化机装胎、卸胎可同时进行，耗时少；同时硫化机开合模时间短，故RIB硫化机硫化周期短。
3.3 RIB硫化机与C型比较
硫化机的胶囊形式与C型基本相似，为蘑菇形，胶囊模具可以通用。但胶囊的夹持形式有别，C型硫化机胶囊采用上下环夹持，上下环之间的距离不变，胶囊从硫化好的轮胎中是靠气缸强制将胶囊往下拉，影响胶囊使用寿命。而RIB硫化机克服了C型硫化机的缺陷。RIB硫化机较C型增加快速更换胶囊气缸，更换胶囊相对方便。
4.结束语
RIB轮胎硫化机是在A型硫化机的基础上，吸收B型硫化机的特点，改进而成的一种新型硫化机。同时它克服A型硫化机轮胎定型时对中性和稳定性不好等缺点，适合于子午线轮胎的硫化。在我国，一些轮胎厂如辽宁集团公司、北京轮胎厂、上海乘用胎厂等都有使用RIB硫化机的丰富经验。我国自己已成功开发了多种规格的RIB硫化机，如1030、1050、1170、1310、1525等。从目前的势头看，RIB硫化机越来越受到用户的青睐。随着我国高速公路的发展，对子午线轮胎的需求不断增加，加快RIB硫化机的发展和推广具有深远的意义。
