硫化机中心机构积水问题改善

万 磊，刘本岩，王 强，徐海洋，陶广义

（山东兴鸿源轮胎有限公司，山东 蒙阴 276200）

硫化机是轮胎制造过程中的关键生产设备，实现将胎坯进行定型、硫化等工艺加工，其作业精度、功能、性能、可靠性等直接影响轮胎制造精度、产品性能及生产效率[1-5]。

本工作研究B型硫化机中心机构积水问题，并提出相应改进方案[6-7]。

1 结构及工作原理

硫化机中心机构（见图1）安装在硫化室的中央，位于下热板中心位置，用于操纵胶囊并作为胶囊内硫化介质（包括蒸汽、氮气）和冷凝水通道的一部分。胶囊由上、下夹盘固定在活塞杆端部和环座上，在上环油缸的操纵下，胶囊上夹盘可作上下运动，在下环油缸的操纵下，下夹盘连同整个中心机构一起作升降运动。装胎时，胶囊呈拉直状态，装胎机构放入胎坯后，上环油缸上油口进油，上环油缸活塞杆下降，上环亦下降。同时一次定型蒸汽由内压导管、环座、缸盖喷入胶囊内。当上环下降到位移传感器设定高度时停止，在这个过程中，胶囊利用装胎机构抓胎爪的导向作用沿胎坯内壁伸展，顺利进入胎坯内腔。各硫化介质呈旋转放射状态均匀地喷入胶囊内壁，使胶囊内壁温度均匀，以保证硫化轮胎的质量。本机构能配合主机完成定型、硫化及硫化完毕后卸胎等一系列操作。

图1 硫化机中心机构结构

2 硫化机中心机构工作流程

（1）装胎机械手升至上限位置，然后旋转到装胎位并下降至装胎高度，将胎坯放置在下模中的下钢圈上。中心机构处于下环降、上环升、胶囊拉直的状态，如图2所示。

图2 胶囊拉伸示意

（2）上环收缩、硫化胶囊伸入胎坯内，同时定型氮气由内压导管、环座、缸盖以放射状均匀地喷入胶囊内进行一次定型，使胎坯固定于下钢圈上，如图3所示。

图3 装胎定型示意

（3）当一次定型达到预定压力值时，装胎机械手卡爪收缩并向上运动，上升至最高位后转出至抓胎位上方，如图4所示。

图4 充气定型示意

（4）装胎机械手转出后安全插销收缩，硫化机开始合模，活络模张开、上模下压上环，如图5 所示。

图5 模具下压示意

（5）硫化机继续合模，活络模驱动油缸无杆腔和上环升降油缸无杆腔溢流，活络模驱动油缸有杆腔和上环升降油缸有杆腔补油，上模继续下压，至合模终点，如图6所示。

图6 合模完成示意

3 问题概述

随着硫化机运行时间延长，逐渐出现上环杆定位销腐蚀磨损、上环油缸丝杆损伤、油缸缸筒腐蚀生锈等现象（见图7），从而导致设备性能下降和功能异常，影响产品质量和安全生产。

图7 积水对硫化机中心机构部件的影响

3．1 上环位置升高

上环定位销腐蚀断裂，无法起到定位作用，上环连接杆与上环油缸杆螺纹连接处松动，导致上环位置升高，如图8所示，定型高度不可控，易造成硫化废品。

图8 定位销腐蚀断裂导致螺纹脱丝

3.2 上环连接杆脱出

上环油缸杆与上环连接杆螺纹及定位销腐蚀，上环连接杆与油缸杆脱开，如图9所示，胶囊定型时上环杆的高度随之变化，易造成废品轮胎。

图9 油缸杆与上环连接杆脱开

3.3 卡环断裂

上环连接杆与油缸杆连接处松动，使上环升高，在合模至终点过程中，上模下压上环导致卡环断裂，造成硫化废品，如图10所示。

图10 卡环断裂

另外，由于上环连接杆与油缸杆连接处松动，在上模下压上环时还会造成上下环连接板及油缸法兰板变形，如图11所示，影响设备精度，造成设备损失和性能下降。

图11 上下环连接板及上环油缸法兰板变形损坏

4 原因分析

在出现设备问题后，经观察、研究发现，在正常的硫化生产过程中，进入硫化机中心机构内的蒸汽在缸筒内产生冷凝水，冷凝水沿着中心机构缸筒内壁流至缸筒底部，由于原有的中心机构排水口位置偏高，导致冷凝水无法及时从缸筒内排出。随着硫化机运行时间的延长，中心机构密封件出现老化现象，缸盖与环座缸筒的密封效果降低，导致硫化介质泄漏，使冷凝水在中心机构缸筒内堆积，无法排出，在缸内形成积水，如图12 所示。

图12 硫化机中心机构局部示意

5 改善措施

5.1 加装排水隔板

在上环油缸前端法兰板与上下环连接板之间增加一组排水隔板（见图13），两隔板间距为1 cm，使油缸法兰板与上下环连接板之间留有一定的间隙，避免形成积水。

图13 排水隔板

5.2 增加排水导流沟槽

改善硫化机上下环连接板的结构，在现有连接板的基础上增加2个排水导流口（见图14），以提高排水效率。

图14 排水导流口

6 试车调试

6.1 安装

按设备操作规程将上环油缸及下环连接板拆下，更换带有排水口的下环连接板。清理上环油缸前端法兰板及下环连接板的表面油污以保证安装精度。将排水隔板安装至上环油缸法兰板上面，然后将上环油缸安装固定在下环连接板上。排水隔板厚度为5 mm，上环油缸固定螺栓可按实际情况进行更换，如图15所示。

图15 排水隔板安装效果

6.2 工艺调试

由于排水隔板具有一定厚度，安装后硫化机中心机构上环的高度会有相应的改变，为确保其准确性，需对上环的高度进行测量和参数设定。

6.3 试车

改进后的硫化机中心机构上下环连接板，经工艺调试、装机试车，各工位运行正常，能够满足正常的轮胎硫化工艺要求。

7 改善效果

改善前，硫化机中心机构由于排水口位置偏高，无法将冷凝水及时排出，使中心机构内存有积水，导致上环油缸与上环杆连接处的螺纹腐蚀生锈，给硫化机的使用及维护保养工作造成困难。

加装排水隔板及增加排水沟槽后，硫化机中心机构内的冷凝水能够及时地排出（见图16），改善了中心机构部件的工作环境，为维护保养工作解决了一大难题，缩短了停机时间，使设备性能得以改善，延长了设备的使用寿命。

图16 排水口改善后效果

设备改进具有如下优点。

（1）减少备件损耗。减少油缸杆和上环杆腐蚀损伤，延长油缸使用寿命，提高经济效益。

（2）提高生产效率。缩短故障停机时间，有效提高设备生产连续性。

（3）提高设备工艺性能。硫化机中心机构积水问题改进后，上环与油缸杆等连接部位不再因腐蚀松动，提高了设备精度，改善了轮胎硫化 质量。

（4）提高安全可靠性。避免构件腐蚀造成的松动、移位等给设备造成的安全隐患，提高设备的安全可靠性。

8 结语

在现有硫化机中心机构上下环连接板的基础上，通过加装排水隔板及增加排水导流沟槽等改进措施，解决了中心机构排水问题，设备性能明显提升，减少了设备故障及维修成本，提高了轮胎质量和生产效率。