全鋼載重子午線輪胎胎面擠出生產(chǎn)線穩(wěn)定性的改進(jìn)

胡大成

（銀川佳通輪胎有限公司，寧夏 銀川 750011）

國內(nèi)全鋼載重子午線輪胎生產(chǎn)線基本都建設(shè)于2000年前后，多數(shù)擠出生產(chǎn)線運(yùn)行了十幾年，部分已到了更新?lián)Q代的時(shí)期，對于原有的舊設(shè)備，更多的是采用技術(shù)升級或者工藝改進(jìn)來繼續(xù)滿足品質(zhì)提升的要求。我公司全鋼載重子午線輪胎胎面擠出生產(chǎn)線穩(wěn)定性的改進(jìn)措施簡介如下。

1 開煉機(jī)供膠改為擠出機(jī)供膠

目前胎面擠出設(shè)備供膠通常有兩種形式：

（1）開煉機(jī)供膠，通過破膠、細(xì)煉供膠；

（2）擠出機(jī)供膠。

早期的擠出生產(chǎn)線多數(shù)采用第1種方式，但相比對第2種方式，擠出質(zhì)量及長度穩(wěn)定性稍差。

由于粗煉車混煉時(shí)，每車料滯留時(shí)間不同，割膠次數(shù)不同，從而混煉不一致，且給細(xì)煉車供膠不連續(xù)，細(xì)煉車積膠量不穩(wěn)定，因此生產(chǎn)的胎面尺寸、質(zhì)量波動(dòng)大。

改進(jìn)方法：擠出生產(chǎn)線新增一臺Φ250×14D銷釘冷喂料擠出機(jī)（沈陽北泰橡膠機(jī)械有限公司產(chǎn)品）取代兩臺Φ660開煉機(jī)給擠出機(jī)供膠。改進(jìn)后對生產(chǎn)過程及半成品質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控及驗(yàn)證。

（1）排膠溫度測量：生產(chǎn)過程中對排膠溫度進(jìn)行測量，結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，兩種方式各段溫度顯示全部符合過程特性要求，但采用擠出機(jī)供膠的各段排膠溫度比開煉機(jī)供膠普遍低2～3 ℃。

表1 擠出過程溫度測量結(jié)果 ℃

（2）記錄電流波動(dòng)（每10 s記錄1次）：擠出機(jī)螺桿電流的穩(wěn)定性決定了螺桿吃膠量的均勻穩(wěn)定性，直接影響擠出量的變化，進(jìn)而影響米秤及終端秤的稱量穩(wěn)定性，即胎面尺寸和質(zhì)量的穩(wěn)定性。

改進(jìn)前后H10擠出機(jī)螺桿電流測量結(jié)果如圖1所示。

圖1 H10擠出機(jī)螺桿電流測量結(jié)果

對比測量結(jié)果顯示，改進(jìn)前電流波動(dòng)50 A，改進(jìn)后電流波動(dòng)15 A，說明通過改進(jìn)，擠出機(jī)螺桿電流的穩(wěn)定性有明顯的提升。

（3）記錄擠出米秤稱量值波動(dòng)（每10 s記錄1次）：米秤稱量的是擠出線強(qiáng)制收縮后單位長度（1 m）胎面的質(zhì)量，米秤稱量值的波動(dòng)即反映胎面尺寸和質(zhì)量的波動(dòng)。

米秤測量結(jié)果如圖2所示。

圖2 米秤測量結(jié)果

對比測量結(jié)果顯示，改進(jìn)前米秤稱量值波動(dòng)100 g，改進(jìn)后米秤稱量值波動(dòng)25 g，說明改進(jìn)后米秤的稱量穩(wěn)定性有較大提升。

（4）擠出胎面尺寸變化對比：選取同一規(guī)格胎面、同一口型板，分別按照兩種供膠方式進(jìn)行胎面擠出，擠出穩(wěn)定后對胎面定長裁斷取樣并進(jìn)行尺寸掃描測量。選取12.00R20輪胎某花紋胎面，具體掃描尺寸如圖3和4所示。

圖3 開煉機(jī)供膠擠出胎面尺寸

胎面前、中、后不同位置尺寸掃描對比：開煉機(jī)供膠時(shí)胎面厚度變化為0.04～0.11 mm，擠出機(jī)供膠時(shí)為0.03～0.06 mm，結(jié)果顯示，擠出機(jī)供膠時(shí)胎面擠出尺寸更加穩(wěn)定。

（5）胎面擠出尾秤測量數(shù)據(jù)：取胎面擠出線當(dāng)日前、后相同班次生產(chǎn)的同規(guī)格胎面尾秤稱量數(shù)據(jù)作折線圖進(jìn)行過程能力分析，如圖5和6所示。

圖5 開煉機(jī)供膠擠出尾秤測量結(jié)果

采集多個(gè)樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行過程能力分析，具體計(jì)算結(jié)果如表2所示（Cp為制程精密度，Cpk為制程能力指數(shù)，Ca為制程準(zhǔn)確度）。

從尾秤稱量值看，開煉機(jī)供膠時(shí)尾秤稱量值波動(dòng)較大，極差為0.8 kg，擠出機(jī)供膠時(shí)除頭尾幾條胎面稱量值波動(dòng)較大外，中間胎面稱量值基本在中值波動(dòng)。

圖4 擠出機(jī)供膠擠出胎面尺寸

圖6 擠出機(jī)供膠擠出尾秤測量結(jié)果

從過程能力分析，相對開煉機(jī)供膠方式，擠出機(jī)供膠方式的Cp和Cpk提高約0.6，Ca明顯減小。

總體來說，擠出機(jī)供膠時(shí)，終端秤稱量相對穩(wěn)定，過程能力有明顯的提高。

2 供膠車電動(dòng)機(jī)升級為變頻式，輥速變?yōu)榭烧{(diào)

改進(jìn)前胎面擠出生產(chǎn)線供膠車電動(dòng)機(jī)采用的是三相異步電動(dòng)機(jī)，在生產(chǎn)過程中供膠開煉機(jī)輥速、供膠輸送帶速度不可調(diào)，與螺桿線速度差異較大，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)供膠不足、堵料或不連續(xù)等現(xiàn)象。供膠不穩(wěn)定導(dǎo)致胎面擠出尺寸、質(zhì)量波動(dòng)較大，影響過程能力。

改進(jìn)后擠出生產(chǎn)線供膠車電動(dòng)機(jī)更換為變頻異步電動(dòng)機(jī)，供膠車輥速變?yōu)榭烧{(diào)節(jié)，并將供膠車輥速和翻膠輥、供膠輸送帶速度改為聯(lián)動(dòng)，計(jì)算作業(yè)時(shí)設(shè)定螺桿轉(zhuǎn)速下的螺桿線速度，把供膠輸送帶速度與螺桿線速度按一定關(guān)系進(jìn)行匹配。通過改進(jìn)，擠出機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)供膠，基本無堵料和缺料的現(xiàn)象，熱喂料供膠比以前更穩(wěn)定，擠出機(jī)電流波動(dòng)和米秤稱量值波動(dòng)變小，有效改善了供膠不穩(wěn)定對胎面尾秤稱量值波動(dòng)的影響。

3 聯(lián)動(dòng)線改進(jìn)

改進(jìn)前通過每月聯(lián)動(dòng)線500 mm定長收縮測量發(fā)現(xiàn)，胎面在聯(lián)動(dòng)線上收縮不穩(wěn)定，在強(qiáng)制收縮段之后對中之前、胎面膠片熱貼、上坡輸送帶及1#水槽等處測量，多次測量極差大于15 mm，存在拉伸現(xiàn)象。聯(lián)動(dòng)線的拉伸和速度的不穩(wěn)定，造成胎面米秤稱量值波動(dòng)大，尾秤稱量值不穩(wěn)定，過程能力差，不能保證半成品長度及質(zhì)量的穩(wěn)定性。

改進(jìn)前各關(guān)鍵點(diǎn)500 mm定長收縮測量數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 改進(jìn)前各關(guān)鍵點(diǎn)500 mm定長收縮測量數(shù)據(jù) mm

改進(jìn)措施如下。

（1）對中前強(qiáng)制收縮段拉伸改進(jìn)。改進(jìn)前經(jīng)過測量聯(lián)動(dòng)線輥筒速度及輸送帶速度，發(fā)現(xiàn)速度波動(dòng)較大，造成胎面收縮不穩(wěn)定。改進(jìn)前強(qiáng)制收縮輥為鏈條傳動(dòng)，跳動(dòng)率大，米秤稱量值波動(dòng)大于100 g，導(dǎo)致生產(chǎn)時(shí)操作工頻繁調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速、線速度來控制胎面質(zhì)量，擠出過程不穩(wěn)定。采用同步帶傳動(dòng)代替原有鏈條傳動(dòng)，改進(jìn)后強(qiáng)制收縮段輥速波動(dòng)率降至1%以下，胎面收縮穩(wěn)定，米秤稱量值波動(dòng)小于25 g，生產(chǎn)過程中螺桿轉(zhuǎn)速、線速度基本不再調(diào)整，胎面擠出尺寸、質(zhì)量穩(wěn)定。

（2）膠片熱貼改進(jìn)。生產(chǎn)時(shí)個(gè)別規(guī)格在膠片熱貼千層片下出現(xiàn)淤料、打褶等現(xiàn)象，造成胎面無法生產(chǎn)，回車膠料多；同時(shí)測量聯(lián)動(dòng)線500 mm定長收縮時(shí)發(fā)現(xiàn)，胎面在千層片后有拉伸，極差為30 mm，影響胎面收縮的穩(wěn)定性及尾秤稱量過程能力。在生產(chǎn)過程中，將千層片落下、抬起，發(fā)現(xiàn)千層片的影響較大，因此將千層片外圓直徑由250 mm縮小為200 mm，單片質(zhì)量減小了36%，總片數(shù)由100減為80，改進(jìn)后生產(chǎn)時(shí)仍偶爾有輕微淤料現(xiàn)象。另外，將胎面下膠片熱貼處貼膠輥由牽引方向前輥聯(lián)動(dòng)改為后輥聯(lián)動(dòng)，并增加一臺電動(dòng)機(jī)，將貼膠輥由聯(lián)動(dòng)改為單動(dòng)控制，使貼膠輥及前后輥速度調(diào)節(jié)一致。通過改進(jìn)，胎面不再淤料、打褶，拉伸量極差也較小，為8 mm。

（3）上坡段拉伸改進(jìn)。為了使胎面底部保鮮，通常在胎面下膠片貼有聚乙烯（PE）薄膜，但生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，胎面在上坡輸送帶上滑移量較大，且大小規(guī)格滑移量不均，滑移量在200～350 mm，造成聯(lián)動(dòng)線收縮不穩(wěn)定。為減小胎面滑移量，更換上坡輸送帶為網(wǎng)格式，滑移量減小為10 mm左右，效果明顯；但在長期使用后，輸送帶受胎面高溫作用表面老化，滑移量會(huì)逐漸增大，因此需要定期進(jìn)行更換。另外，胎面在平行與上坡輸送帶間有淤料現(xiàn)象，測量發(fā)現(xiàn)兩輸送帶速度相差將近0.5 m·min-1。為了解決此問題，增加了一臺電動(dòng)機(jī)，將兩輸送帶控制由聯(lián)動(dòng)改為分別單動(dòng)控制，速度調(diào)為一致，徹底解決了淤料的問題。

（4）1#水槽前浮動(dòng)桿改進(jìn)。生產(chǎn)過程中，1#水槽與上坡輸送帶落差大，進(jìn)1#水槽前浮動(dòng)桿配重太大，角度調(diào)整不好，對胎面的拉伸大，極差為30 mm，且各水槽間浮動(dòng)桿上下抖動(dòng)，聯(lián)動(dòng)線速度不穩(wěn)定，造成胎面拉伸。因此，對所有浮動(dòng)桿進(jìn)行檢查、改進(jìn)，增大浮動(dòng)桿長度，減小配重塊質(zhì)量及調(diào)整浮動(dòng)桿角度，使其調(diào)速靈敏，避免胎面在聯(lián)動(dòng)線上的拉伸。通過改進(jìn)，胎面在聯(lián)動(dòng)線上收縮穩(wěn)定，進(jìn)1#水槽處拉伸減小，極差由30 mm變?yōu)?0 mm。

改進(jìn)后各關(guān)鍵點(diǎn)500 mm定長收縮測量數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 改進(jìn)后各關(guān)鍵點(diǎn)500 mm定長收縮測量數(shù)據(jù) mm

通過以上改進(jìn)，聯(lián)動(dòng)線收縮穩(wěn)定性及輥筒速度跳動(dòng)有了很大改善，胎面收縮穩(wěn)定，過程能力有所提高，回車膠料減少，擠出一次合格率及生產(chǎn)效率均相對提高。

4 結(jié)語

在原有全鋼載重子午線輪胎胎面擠出生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)供膠方式、供膠開煉機(jī)電動(dòng)機(jī)升級為變頻電動(dòng)機(jī)，并調(diào)整整個(gè)聯(lián)動(dòng)線各關(guān)鍵點(diǎn)拉伸控制對策，胎面擠出生產(chǎn)線速度波動(dòng)及拉伸量變小，胎面長度及質(zhì)量穩(wěn)定。

改進(jìn)提升了原有設(shè)備生產(chǎn)胎面的過程能力，滿足產(chǎn)品的質(zhì)量和性能要求，改進(jìn)效果明顯，達(dá)到預(yù)期目的。