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連桿式定型硫化機橫梁運動形式


  機械傳動式輪胎定型硫化機橫梁運動形式已知有三種,即升降翻轉運動,升降平移運動,直接升降運動。三種運動都是由曲柄滑塊機構實現的。由于在前兩種運動中橫梁必須通過一拐點,因而其滑塊變異為導輪,而直接升降運動,既可使用滑塊,也可使用導輪。曲柄由減速機經減速齒輪獲得轉。曲柄的固定支點為機架,運動支點與主連桿下端活銷連接,主連桿上端與橫梁端軸活銷連接。曲柄轉動時,經由主連桿推動橫梁端軸沿既定的軌跡運動。三種運動形式中,前兩種運動的軌跡基本相同,但輔助運動不同,而第三種只是前兩種運動的一部分。由此,在硫化機開模到終點時,橫梁處于三種不同的狀態。因而適用于不同類型的硫化機。
一、升降翻轉型運動
  據文獻介紹,升降翻轉運動形式分為:間接導向的升降翻轉運動;直接導向的升降翻轉運動;單槽杠桿導向的升降翻轉運動。其中最常用也最簡單的是直接導向的升降翻轉運動。單槽杠桿導向的升降翻轉運動在大規格B型定型硫化機如1900B,2160B等機型上曾經使用過,但已逐漸被直接導向的升降翻轉運動取代。而間接導向的升降翻轉運動在國內的定型硫化機上尚未見使用。本文介紹的升降翻轉型運動就是直接導向的升降翻轉型運動。圖一為其機構運動簡圖。為做圖和敘述方便,圖中略去了橫梁端軸外的主導輪和副連桿上的副導輪,直接討論橫梁端軸的運動。
  橫梁的運動軌道由一豎直開式主導槽和與其相接且夾角小于90°的開式導軌組成。為保持橫梁運動的平穩性并實現橫梁的自轉,還有一個與開式主導槽平行的閉式副導槽。開模時,橫梁端軸在開式主導槽中上升,與橫梁固定連接的副連桿 下 端中心軸在閉式副導槽中同步上升,此時橫梁做平動。當橫梁端軸離開豎直開式主導槽進入開式導軌后,橫梁端軸的運動軌跡便不再與閉式副導槽平行。此時,在主連桿和副連桿的共同作用下,橫梁端軸在開式主導軌上邊移動邊自轉。在橫梁運動極限位置,主連桿兩活銷中心連線與曲柄支點中心連線重合。實際運動中,一般不會到達極限位置。圖1中,AB為曲柄,BC為主連桿,CD為副連桿。E為開模長度,開模到極限位置時其值最大。h為豎直開式主導槽中心與豎直閉式副導槽中心間的距離。l為副連桿長度。從圖中可見,橫梁的翻轉角度
Φ=α+β
其中α為副連桿與橫梁豎直中心線間的夾角
β=arcSin
  上式中,h,l是由橫梁本身結構決定的,它們也決定了α的值。由此式可知,橫梁的翻轉角度首先取決于其自身的結構。在其結構確定之后,與硫化機的開模長度有關。開模到極限時,其翻轉角度達到最大值。
  直到二十世紀末,幾乎所有的B型定型硫化機都使用升降翻轉運動。這是由B型硫化機的特點和它的適用范圍決定的。首先,B型中心機構在裝胎和卸胎時,膠囊都是完全拉直的,這使得上環升得很高。其次,早期使用的硫化機的抓胎爪都是長式的,而且當時的輪胎主要是斜交胎,其生胎高度也較大。為了將生胎順利地裝入下模,中心機構上方必須有足夠的空間。使用升降翻轉的運動形式,在完全開模的狀態下,中心機構上方是完全敞開的,使裝胎,卸胎操作十分方便。再次,我們知道,輪胎硫化后,與硫化模型間的粘著力是很大的。其值不僅與輪胎和模型間的接觸面積成正比,而且隨著接觸面積的增大,單位面積的粘著力也隨著增大。這就使得大型輪胎如載重輪胎,工程輪胎等的粘著力非常之大,從而極大地增加了脫模的難度,甚至將輪胎拉傷。為了減小粘著力,目前最常用的方法是往模型上噴灑隔離劑(硅油與水的混合液)。而要進行這種操作,只有在上模翻轉一定的角度之后才便于進行。
  一般地說,規格在1525以上的定型硫化機應該有自動噴灑隔離劑裝置。國外企業對此比較重視,國內企業似乎不太在意。
  幾乎所有的輪胎定型硫化機的調模機構都使用螺紋副結構。在保持良好潤滑的條件下,這種結構調整方便、可靠,承載能力也較大。但螺紋副較其它配合的間隙偏大。尤其是調模機構受硫化室高溫的影響,其螺紋副的間隙較常溫下使用的又偏大。硫化機開模合模時,螺蚊副由豎直狀態轉入接近水平狀態或反過來由近水平狀態轉入垂直狀態時,其間隙的分布是不斷變化的。隨著硫化機不斷地開模、合模,這種間隙分布的變化周而復始地進行。很顯然,它不但影響運動的平穩性,也損害了螺紋副的配合精度,進而影響上下模間,上模和中心機構間的同軸度。在使用活絡模時,橫梁翻轉后,活絡模操縱缸的活塞桿壓向一側。活塞桿與活絡模的上胎側模連接,又會影響模型的精度和壽命,還會影響活塞桿與缸的配合,甚至引起缸的泄漏。
二、升降平移型運動
  采用升降平移運動形式時,橫梁端軸的運動軌跡與采用升降翻轉運動形式基本相同。根本區別在于,它的副導槽是一個中心線與橫梁端軸中心運動軌跡完全相同的封閉式導槽。因而在橫梁的整個運動過程中,其端軸中心軌跡與副連桿軸中心的軌跡完全相同。橫梁保持平動。圖2為其機構運動簡圖。
  不考慮裝胎機構固定在橫梁前面的結構,與升降翻轉型運動一樣,完全開模時,中心機構上方也是完全敞開的。由于橫梁沒有翻轉,調模機構的螺紋副始終處于豎直狀態。與升降翻轉型運動相比,它不但提高了運動的平穩性,而且極大地提高了開合模的重復精度,更容易保證上下模型及其與中心機構間的同軸度,也改善了模型尤其是活絡模型及其操縱缸的使用條件。
到二十世紀末,如同所有的機械傳動式B型定型硫化機都使用升降翻轉運動一樣,B型以外的所有機型,如A型、AB型、C型等,則全都采用升降平移運動。這是因為A型、AB型、C型等機型一般都只用于硫化中小型輪胎,通常不需要噴灑隔離劑。尤其對于硫化中小型子午線輪胎,使用升降平移運動在一定程度上能提高輪胎的硫化質量。
  根據前面的論述,大型B型硫化機由于需要噴灑隔離劑而采用升降翻轉運動是合理的。而所有的B型硫化機包括硫化小胎的1030B型硫化機也使用升降翻轉運動則有些讓人費解。能讓人接受的解釋只能是為了設備的標準化、系列化,便于管理。
三、直接升降型運動
  直接升降型運動實際上只是升降翻轉和升降平移運動的一部分。它借鑒液壓傳動式輪胎定型硫化機的運動方式,橫梁只在中心機構的正上方升降。很顯然,直接升降型運動較前兩種運動形式更簡捷,也更容易實現。同時由于橫梁只在一個方向做上下運動,其運動精度也得以大大提高。
  在升降翻轉和升降平移運動中,曲柄繞固定支點在一定的角度范圍內擺動,整個傳動裝置做正反轉運動。而直接升降型運動,曲柄旋轉一周,橫梁便完成一個升降周期,傳動裝置無須反轉。
  采用直接升降型運動,橫梁的最大升降高度等于兩倍的曲柄長度。由于設備體度的限制,曲柄不可能做的很長,因而開模的高度就非常有限。它不適用于B型硫化機,只能用于A型、AB型、C型等硫化機中硫化乘用子午胎、轎車子午胎。
  直接升降的運動形式,使機械傳動式輪胎定型硫化機的精度達到一個新的高度。當前,在液壓傳動式輪胎定型硫化機還不普及的條件下,它可以部分地代替液壓硫化機用以硫化高等級小型子午胎。
  綜上所述,機械傳動式輪胎定型硫化機三種運動形式的應用應該這樣劃分:硫化大型輪胎的B型硫化機(一般為1525B以上規格),使用升降翻轉運動;一般的B型硫化機,使用升降平移運動;B型以外的其它類型硫化機,尤其是用于硫化子午線輪胎的,優先采用直接升降運動,不能使用的,用升降平移運動。
  隨著科學技術的進步,輪胎硫化技術也將不斷發展。如果能取消往上模噴灑隔離劑的工序,則可以予言,升降翻轉運動將從輪胎定型硫化機的運動中消失。那時,機械傳動式輪胎定型硫化機將只有升降平移和直接升降兩種運動形式。所有的B型硫化機都使用升降平移運動,其它類型的硫化機則兩種運動形式兼而用之。若是這樣,則機械傳動式輪胎定型硫化機的運動精度將會得到極大的改善。
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