高性能轮胎直压硫化模具电磁加热系统设计及控制研究
随着时代的发展，低噪音、高舒适度以及高稳定性已经成为人们对轮胎的新要求，为此相关轮胎生产厂家相继投入精力进行高性能轮胎的研究。硫化作为赋予轮胎重要性能的关键一环，在高性能轮胎中的研究中有着极为重要的作用，同时对轮胎硫化工艺的改进也关系着轮胎生产行业的绿色化、节能化。传统硫化方式采用胶囊硫化存在传热速率低、热损耗高、能源利用率低及维护成本高等问题。 本研究依托于高性能轮胎直压硫化技术，采用电磁感应加热替代传统的加热方式实现温度与压力控制的分离，同时提高轮胎加热均匀性及硫化速率。针对当前电磁感应线圈排布方式不能完全满足轮胎各部分硫化时温度需求进行线圈排布方式的改进。结合新型线圈排布方式分析硫化时各面温度趋势，并总结得到相关温度控制工艺流程。本文主要工作如下: (1)提出分段式线圈排布方法。使用COMSOL软件从线圈磁场方向及线圈安装位置等多方面分析线圈磁场对鼓瓦温度的影响。提出将单段线圈分成多段小型线圈分别置于鼓瓦上、中、下的排布方式。通过模拟得到新型排布方式下鼓瓦整体温度明显上升同时保持较好的温度均匀性。 (2)通过模拟得到新型线圈分布下轮胎内表面温度趋势，并调整得到中部线圈与两端线圈匝数比为3∶4。分析不同线圈排布方式下轮胎内表面各处升温趋势，结果显示新型线圈排布方式下胎冠处升温速率提高约40％，其余部分提高约20％。根据新型线圈排布方式下轮胎内表面停止加热后温度分布趋势，提出使用间歇式加热的加热工艺。 (3)结合加热工艺要求选取了合适的测温点。使用模糊控制结合PID控制的温度控制方法，将PID参数使用模糊控制根据当前温度与目标温度的温差及升温速率进行动态调控，并完成相关模糊控制参数设定。设计使用PLC完成上述温度控制系统。
高性能轮胎;直压硫化;电磁加热;线圈排布;模糊PID控制
北京化工大学
硕士
机械工程
谭晶
2021
中文
TQ336.1
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）