轮胎胶片储料释放系统设计

谢高飞

摘要：胎面胎侧生产线在终端卷取工位，一般采取多工位卷取小车，自动交替工作。其中一台卷取小车卷取足够长度的胎面胎侧时，将自动切换到另一台卷取小车进行卷取。在多工位卷取小车交换进入工作状态的时间间隔内，保证挤出机和胎面胎侧生产线连续工作，轮胎胶片将自动被储料释放系统储存起来。另一台卷取小车完全进入卷取工作状态，储料释放系统又开始快速释放被储存起来的轮胎胶片。在储料释放系统的配合下，多工位卷取小车能高效完成卷取工作。

关键词：下层固定输送带;上层移动输送带;传动结构;急停开关;传动结构的控制盒

Abstract：The tread and sidewall production line usually adopts multi station coiling car at the terminal coiling station，which works automatically alternately. When one of the take-up trolleys takes up enough length of tread sidewall，it will automatically switch to another take-up trolleys for take-up. During the working time interval of the multi station coiling car exchange，the extruder and the tread and sidewall production line can work continuously，and the tire film will be automatically stored by the storage and release system. The other take-up car completely enters the take-up working state，and the storage and release system starts to release the stored tire film quickly. With the cooperation of the storage and release system，the multi position coiling car can complete the coiling work efficiently.

Key words：Lower fixed conveyor;upper shift conveyor;transmission structure;Emergency Stop Switch;control box of transmission structure

引言

轮胎的胎面及胎侧生产线中，可以进行不间断送料和多工位连续切换卷取小车是轮胎厂商提高生产效率的关键。现在胎面胎侧生产线，采用卷取小车连续自动的卷取整卷胎面胎侧胶片，在轮胎成型机上进行单条料的定长裁断，来实现生产过程的高度自动化。更换卷取小车需要时间内挤出的胶片需要暂时储存起来。为解决更换卷取小车时，胎面胎侧胶片储存的问题，需研发轮胎胶片储料释放系统。

1设计内容与关键技术：

1.1设计内容及要求

图1为储料释放系统的结构示意图;包括：101.支架;102. 下层运输带;103. 上层移动输送带;104. 拖链部分;105. 运输固定板部分;106. 急停装置;107. 操作盒;108.浮动辊组件。

为保证储料释放系统能够自动控制输送机速度，储料长度足够长，储料输送机运行平稳，设计要求：

（1）采用双层运输带输送机，上层移动输送带可在位置1和位置2之间往复运动。下层固定输送带位置不变;

（2）两层运输带输送机均采用自动运输带纠偏系统，保证输送带不跑偏;

（3）上层移动运输带输送机整体移动，采用齿轮齿条驱动，齿轮齿条间隙可调整;运输带输送机两侧有须有导向;行程可控制，在行程末端须有缓冲，减小撞击;

（4）上层移动运输带输送机控制电缆和所有气管须有保护。

（5）操作侧须有安全防护措施，保证操作人员安全;

1.2关键技术

下面是储料释放系统技术特点，结合附图及实例，对轮胎胶片储料释放系统作介绍。

如图1所示，为轮胎胶片储料释放系统的结构示意图，一种与多工位轮胎胶片卷曲装置配合的轮胎胶片储料释放系统，不间断输送轮胎胶片的上层移动输送带和下层固定输送带，及将上层移动输送带在位置1和位置2之间循环移动的传动结构，其中当上层移动输送带从位置1移动至位置2的过程（移动理论速度为V1），下层固定输送带运输带停止转动，上层移动输送带运输带转动（转动理论速度为V2），轮胎胶片从上层移动输送带经下层固定输送带输送下层固定输送带末端前进行存储，轮胎胶片生产速度为15m/min时，即上层移动输送带运输带转动速度为V2=15m/min，上层移动输送带移动速度V1=7.5m/min，储料长度L=2x7460mm=14.92m，储料时间=14.92/15min=59.67s，更换卷取小车需要时间要小于储料时间59.67s;更换卷取小车后，上层移动输送带从位置2移动至位置1的过程（移动理论速度为V1），下层固定输送带运输带转动（转动理论速度为V3），上层移动输送带运输带同时转动（转动理论速度为V2），轮胎胶片从下层运输带末端开始释放，释放速度V=V3=V2+2xV1=15m/min+2x7.5m/min=30m/min;卷曲完成后，更换卷取小车，上层移动输送带再次从位置1移动至位置2，开始下一次轮胎胶片存储。在实施过程中，上层移动输送带移动采用的傳动结构为齿轮与齿条组合件。

在轮胎胶片储料释放系统中，上层移动输送带移动速度，上层移动输送带运输带转动速度，下层固定输送带运输带转动速度，在实际生产中很难达到理论值，有微小误差，解决这种方法：上层移动输送带和下层固定输送带之间采用浮动辊匹配速度，通过检测光幕检测轮胎胶片，使浮动辊等待和工作状态自动切换。检测光幕检测胶片是否达到指定位置（通过浮动辊位置），胶片未输送到浮动辊位置，浮动辊在等待位置。胶片输送到浮动辊位置，汽缸推出浮动辊，进入工作状态。轮胎胶片从下层运输带末端开始释放时，如果下层固定输送带运输带转动速度V3度大于两倍上层移动输送带移动速度V1与上层移动输送带运输带转动速度为V2之和，浮动辊被胶片压至左边位置，系统控制机下层输送带减速。如果下层固定输送带运输带转动速度V3度小于于两倍上层移动输送带移动速度V1与上层移动输送带运输带转动速度为V2之和，浮动辊受压力变小移动至右边，系统控制机下层输送带加速。使上下层速度匹配。

在轮胎胶片储料释放系统中，上层移动输送带移动（如图2）采用浮动齿轮固定在减速机上，用来调整齿轮齿条配合件的间隙。重载脚轮的支撑上层移动输送带在，在横梁面上来回移动。横梁面的两侧用滚动轴承在进行导向，保证移动方位的精确度。上层移动输送带安装运输带跑偏控制系统，可以很有效的解决主动辊与被动辊不平行引起皮带跑偏，当运输带跑偏控制器9检测到运输带跑偏时，纠偏辊6通过气缸驱动辊筒，辊筒的方向的变化来从而改变运输带的偏离方向。压辊组件2防止料尾通过时，胶片由于自身重力瞬间掉落至下层固定输送带运输带，避免胶片在下层固定输送带运输带堆积。上层移动输送带采用了可调位置的接近开关和行程开关双保险进行行程控制，在行程末端采用气缸进行缓冲，减小上层移动输送带的移动对设备产生的撞击影响。

在轮胎胶片储料释放系统中，上层移动输送带的控制电缆和气管用拖链进行保护。固定部分用线槽，电线与气管分开，动力电线与信号线分开，防止干扰。保证设备可靠运行。此外，轮胎胶片储料释放系统的侧面还安装有拉绳急停开关，在紧急情况时紧急制动该循环储料装置，保证操作人员安全。储料释放系统不同部位采用不同的颜色区分：设备主体颜色为天蓝色RAL5015，防止操作人员视觉疲劳;安全罩，围栏颜色为油菜黄  RAL 1021;移动旋转部件颜色为火焰红RAL 3000;安全装置（紧急开关）颜色为火焰红RAL 3000，起安全警示作用;电控箱和控制要素的基本颜色亮灰RAL 7035。

2主要参数计算及电机选型

储料释放系统工作环境在-20度～40度范围内，24小时频繁起停，工厂提供三相交流电压380 v，频率50 HZ，24 V直流电压。运输带机动力滚筒直径200mm，胶片最大输送速度40m/min，胶片常用生产速度输送速度范围15～25m/min，运输带机上的胶片最大重量约200KG，摩擦系数0.18，

驱动胶片所需力F =胶片重量 x 摩擦系数

=200KG x 9.8N/KG x 0.18

= 352.8N

胶片驱动扭曲M =驱动胶片所需拉力FxL

=驱动胶片所需拉力F x 运输带机动力滚筒直径0.2m/2

= 352.8N x 0.2m/2

= 35.28 N·m

由于考虑到一些其它因素，理论与实际有一定出入，为保证运输带线稳定运行，选电机扭曲时需放大一定安全系数，约1.3倍。因此电机扭值需大于45.864 N·m（35.28 N·m x1.3=45.864 N·m），由低到高就近原则查表应选电机扭矩为75N·m。

胶片驱动功率P = 驱动胶片所需拉力F x 胶片最大输送速度V

= 352.8N x 40m/min

= 352.8N x 40/60 m/s

= 235.2W = 0.2352 KW

由于考虑到一些其它因素，理论与实际有一定出入，为保证运输带线稳定运行，选电机功率时需放大一定系数，大概1.5倍。因此电机扭值需大于0.3528 KW（0.2352 KW x1.5=0.3528 KW），由低到高就近原则查表应选电机功率为0.55 KW。

电机转速N=胶片最大输送速度V/（3.14*运输带机动力滚筒直径0.2m）

=40m/min/（3.14*0.2m）

=63.69 r/min

因此电机减速机选用型号应为KA37/T DRN71M4 TH/V / M3A/ KK=90°P=0.55KW;额定功率 0.55 Kw;额定转速1450r/min;输出轴转速70r/min;减速器减速比19.31;安装位置 M3A;电机接线盒位置90°;输出轴方式hollow shaft;输出轴尺寸D=30H7;电源频率50Hz;额定电压380 V;ip防护等级IP54;热保护TH;强制制冷;制冷电压380VAC;铭牌english/中文;颜色RAL9005;

3结论

以上是轮胎胶片储料释放系统实施方式，轮胎胶片储料释放系统研制成功，克服市场上同类装置的技术缺陷，设备运行平稳无振动，噪音低，停止无振动;将弥补国内对此类技术的空白，具有行业领先地位，推动轮胎行业的智能制造进程，未来市场应用前景非常广阔。产品将被广泛的用于如GOODYEAR，GiTi，CONTINENTAL等国际一流的轮胎厂，同时也应用于kenda，Qingdao Sentury，等国内的轮胎生产厂，经济效益显著。

参考文献：

[1]成大先.机械设计手册第五版（第1～5卷）.北京：化学工业出版社，2008.1

[2]李勤.机械安全标准汇编第二版. 北京：中国标准出版社，2008

[3]橡胶机械设计选用新工艺新技术与按装维护保养及检修实用手册.中国机械科技出版社

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