导轨式轮胎直压硫化机构研制与性能研究
精密、高效和绿色是轮胎制造的发展方向。硫化是轮胎制造的一道重要工序，现有轮胎硫化工艺存在胶囊膨胀形状尺寸精度低、轮胎两侧硫化不均匀等缺陷，造成轮胎动平衡及均匀性偏差大、使用寿命低等问题;此外，硫化介质输送管道维护成本高、热量损失严重导致了生产成本的增加。本文基于轮胎直压硫化原理创新研制了一种新型刚性轮胎内模直压硫化机构，用于替代现有硫化机上的弹性胶囊;内模直压机构的加热方式采用高效节能的电磁感应加热技术，实现了轮胎硫化内温的绿色供给;并利用研制成功的导轨式直压硫化装备开展了直压硫化实验研究，并对成品胎进行了性能检测，评价直压硫化装备的工作性能。 本研究主要内容包括：⑴成功研制了导轨式内模直压机构。基于255/30R2295V规格轮胎进行机构的设计，在分析内模直压机构运动学特性的基础上，建立了各部件运动的数学模型，确定了机构的关键几何参数，虚拟样机运动仿真结果验证了运动学设计的准确性。运用有限元分析软件ABAQUS开展了直压硫化工况下内模直压硫化机构的静强度分析，根据受力特点进行结构再设计和再分析，获得了受力较为理想的设计方案。新型内模直压机构的成功研制为该类机构的设计提供了参考依据。⑵成功研制了内模具电磁感应加热装置。设计了内模直压机构的电磁感应加热方案，讨论了磁芯、电磁线圈、电磁加热控制器等加热器元件的参数对鼓瓦外表面温升均匀性的影响。分析发现，合理设置磁芯高度、电磁线圈电感量及电磁线圈在磁芯上的排列位置可以将鼓瓦在纵向方向上的温度差异控制在合适的范围内，加热单元的输出功率对大小鼓瓦在周向对应位置的温升效果有显著影响。内模直压机构空载加热实验结果验证了电磁感应加热方案设计的有效性。⑶实验研究了导轨式轮胎直压硫化装备的工作性能。开展了硫化测温实验研究轮胎各部位胶料温升情况，结果表明，与现有硫化工艺相比，直压硫化工艺下轮胎各部位的温升速度得到明显提高，上下胎侧、子口等部位的温差问题得到解决;通过对等效硫化效应的计算发现新型硫化工艺下轮胎硫化时间得到缩短。开展了轮胎硫化试制实验，结果表明新型导轨式直压硫化装备可以顺利硫化胎坯，产品外观质量较好，胎体内部不存在缺陷。开展了轮胎性能试验，结果显示，轮胎动平衡及均匀性检测性能得到大幅提高，表明直压硫化装备可以有效提高轮胎形状尺寸精度和胶料属性均匀性;轮胎脱圈阻力试验、强度性能试验、高速性能试验、耐久性能及低气压性能试验的顺利通过表明新型导轨式直压硫化装备可以成功制造性能优异的轮胎。
轮胎制造;橡胶硫化;内模直压;硫化设备
北京化工大学
硕士
机械工程
杨卫民
2015
中文
TQ336.1;TQ330.47
88
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）