鄭 濤

（青島科技大學(xué), 山東 青島 266042）

250螺桿擠出機(jī)銷釘排布優(yōu)化及改造

鄭 濤

（青島科技大學(xué), 山東 青島 266042）

傳統(tǒng)式三復(fù)合壓出生產(chǎn)線，銷釘呈密集型排布，由喂料口到機(jī)頭銷釘排布依次為：第1排盲釘、中間9排長銷釘、機(jī)頭前2排盲釘。此種類型的銷釘排布導(dǎo)致膠料塑化升溫較快，半部件出型溫度急劇上升，導(dǎo)致半部件出型溫度超出現(xiàn)有工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的120 ℃，半成品部件表面極易噴藍(lán)——造成硫化后輪胎成品胎面部位過硫化，進(jìn)而形成胎面崩花掉塊、產(chǎn)生不耐磨等病象；同時(shí)半成品部件斷面氣孔率超標(biāo)，影響部件尺寸收縮，對(duì)輪胎成品動(dòng)平衡均勻性都有很大影響。

250螺桿擠出機(jī)；銷釘改造；銷釘交叉排列；胎面崩花掉塊；銷釘設(shè)計(jì)

0 前 言

對(duì)半鋼子午線輪胎質(zhì)量的保證日益受到關(guān)注[1]。市場(chǎng)反映半鋼子午線輪胎的常見病象集中在以下幾大部位∶

（1）胎面部位∶胎面崩花掉塊,不耐磨等；

（2）胎肩部位∶肩空、U型爆、肩下屈撓區(qū)早期損壞等；

（3）胎側(cè)部位∶胎側(cè)氣泡及進(jìn)而引發(fā)的側(cè)鼓等；

（4）子口部位∶子口漏絲、胎圈缺膠、子口裂（胎胚各鋼絲部件的端頭存氣）等；

（5）胎里部位∶胎里漏絲,胎里氣泡等。

其中（1）、（2）、（4）中所描述的胎面崩花掉塊、不耐磨、肩下屈撓區(qū)早期損壞、子口裂等病象在半鋼返回胎中所占比率較大。為解決這些病象,提升產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力,保證用戶切身利益,經(jīng)多方論證,決定對(duì)三復(fù)合壓出線冷喂料擠出機(jī)銷釘排布進(jìn)行改造。

現(xiàn)有一臺(tái)三復(fù)合壓出線250螺桿擠出機(jī),型號(hào)為Φ250×16D銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī),其具體參數(shù)如下∶

螺桿直徑∶250 mm；

螺桿長徑比∶L/D=16；

驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率∶500kW,AC380 V；

銷釘個(gè)數(shù)12排×10 枚,帶60個(gè)盲銷釘；

螺桿轉(zhuǎn)速∶2.6～26.0 r/min；

螺桿與機(jī)筒間隙∶＜0.7 mm；

最大排膠量（敞開機(jī)頭）∶3500 kg/h；

銷釘形式∶長銷釘與盲銷釘（具體尺寸見圖1）。

1 問題分析

目前傳統(tǒng)式三復(fù)合壓出生產(chǎn)線的銷釘排布呈密集型,由喂料口到機(jī)頭銷釘排布依次為∶第1排盲釘、中間9排長銷釘、機(jī)頭前2排盲釘,此種類型的銷釘排布導(dǎo)致膠料塑化升溫較快,半部件出型溫度急劇上升,導(dǎo)致半部件出型溫度超出現(xiàn)有工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的120 ℃,半成品部件表面極易噴藍(lán)——造成硫化后輪胎成品胎面部位過硫化,進(jìn)而形成胎面崩花掉塊、產(chǎn)生不耐磨等病象；同時(shí)半成品部件斷面氣孔率超標(biāo),影響部件尺寸收縮,對(duì)輪胎成品動(dòng)平衡均勻性都有很大影響。傳統(tǒng)式三復(fù)合壓出生產(chǎn)線銷釘排布如圖2、圖3所示。

圖1 銷釘示意圖

圖2 周向全部為盲銷釘

圖3 周向全部為長銷釘

2 解決措施

依據(jù)膠料在250螺桿擠出機(jī)型腔內(nèi)塑化的效果進(jìn)行逐步推進(jìn)更改,制定以下三套試驗(yàn)方案。

2.1 前期兩次更改

（1）第一次更改調(diào)整∶前2排盲釘和長銷釘交叉排列,剩余10排全是長銷釘,銷釘形式如圖4、圖5所示。

圖4 周向?yàn)槊やN釘、長銷釘交替

圖5 周向?yàn)殚L銷釘

更改后壓出部件的驗(yàn)證以胎面F220BRF（全寬220 mm胎面）為基準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比（見表1）。

將生產(chǎn)線速度提升到20 m/min,機(jī)頭排膠溫度超過了工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的120 ℃,影響了成品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。第一次更改銷釘排布后,擠出機(jī)排膠溫度明顯下降,生產(chǎn)速度可提升至28 m/min。

（2）第二次更改調(diào)整∶前4排盲釘和長銷釘交叉排列,剩余8排全是長銷釘,銷釘形式仍如圖4、圖5。

更改后壓出部件仍以胎面F220BRF驗(yàn)證機(jī)頭排膠溫度及線速度效果（見表2）。

根據(jù)第一次的數(shù)據(jù)對(duì)比,經(jīng)商討后進(jìn)行第二次更改調(diào)整。調(diào)整后擠出機(jī)排膠溫度得到進(jìn)一步優(yōu)化,生產(chǎn)線速度可提升至30 m/min,提升 了生產(chǎn)效率,節(jié)約了生產(chǎn)成本及能耗。

表1 第一次更改調(diào)整方案數(shù)據(jù)對(duì)比

表2 第二次調(diào)整方案數(shù)據(jù)對(duì)比

2.2 最優(yōu)方案改造

上述兩種改進(jìn)試驗(yàn)的推進(jìn)仍未達(dá)到生產(chǎn)所需的預(yù)期目標(biāo),不能徹底釋放產(chǎn)能,在生產(chǎn)緊張的情況下仍有半部件出型超溫的質(zhì)量隱患存在。

經(jīng)過對(duì)徑向銷釘設(shè)計(jì)原理進(jìn)行研究與分析,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際情況,最終確定了第三種改進(jìn)方案。

根據(jù)徑向銷釘設(shè)計(jì)原理[2],銷釘?shù)闹睆接?jì)算請(qǐng)見式1。

式中∶e為螺棱法相寬度（9 mm）；h為螺紋溝槽的深度（25.5 mm）；n為每排的銷釘個(gè)數(shù)（10個(gè)）；b為銷釘插入深度（84 mm）；θ為螺紋升角（6.2°）；k為計(jì)算系數(shù)（6）。

即銷釘直徑應(yīng)大于25.08 mm。出于安全使用的考慮,選擇銷釘直徑25.5～26.0 mm比較合理。

傳統(tǒng)式三復(fù)合壓出生產(chǎn)線（圖1）的銷釘直徑為29.0 mm,需要進(jìn)行修正。

經(jīng)多方論證并結(jié)合擠出機(jī)銷釘流場(chǎng)理論分析,最終確定的銷釘形式見圖6所示。

圖6 經(jīng)優(yōu)化的銷釘尺寸示意圖

經(jīng)該改進(jìn)方案改造后的銷釘設(shè)計(jì)更趨合理∶

（1）長銷釘主體直徑設(shè)計(jì)為27.0 mm,與螺桿相對(duì)面直徑設(shè)計(jì)為24.0 mm,整體呈圓臺(tái)形。

（2）所有連接點(diǎn)全部倒角R=1 mm圓弧。

（3）銷釘排布方式仍采用前4排盲釘和長銷釘交叉排列,剩余8排全是長銷釘。

（4）更改后壓出部件以胎面F220BRF驗(yàn)證機(jī)頭排膠溫度及線速度效果,具體見表3。

（5）壓出線250螺桿擠出機(jī)通過重新設(shè)計(jì)銷釘尺寸及優(yōu)化銷釘排布,擠出機(jī)排膠溫度得到進(jìn)一步優(yōu)化,生產(chǎn)線速度可提升至33 m/min,大大提升了生產(chǎn)效率,節(jié)約了生產(chǎn)成本及能耗,避免了因半部件出型超溫導(dǎo)致半成品部件表面噴藍(lán)、硫化后部件過硫化,進(jìn)而形成的胎面崩花掉塊、不耐磨等病象。

（6）同時(shí)半成品部件斷面氣孔有大幅降低（對(duì)比如圖7所示）,氣孔和半成品部件尺寸得到有效控制,成品輪胎的均勻性指標(biāo)得到提升。

表3 最優(yōu)改造方案數(shù)據(jù)對(duì)比

圖7 銷釘尺寸及排布方式調(diào)整前后胎面氣孔對(duì)比

2.3 其他配合調(diào)整

第三次更改銷釘排布后對(duì)250螺桿擠出機(jī)溫控進(jìn)行了配合調(diào)整,整體溫控呈階梯式走向,初始溫控75～90 ℃,正常生產(chǎn)30 min、1 h、4 h后,溫度最終定格為70～80 ℃（詳見表4）。

表4 溫控配合調(diào)整

事實(shí)證明,上述溫度控制方式更加符合擠出機(jī)銷釘流場(chǎng)理論。

3 結(jié) 語

通過對(duì)半鋼輪胎半部件壓出線250螺桿銷釘改造及排布優(yōu)化,解決了半部件出型超溫、半部件表面噴藍(lán)——易造成硫化后成品輪胎胎面部位過硫化,進(jìn)而形成胎面崩花掉塊、產(chǎn)生不耐磨的病象；同時(shí)半成品部件斷面氣孔有大幅降低,氣孔和半成品部件尺寸得到有效控制,成品輪胎的均勻性指標(biāo)得到提升,成品輪胎的質(zhì)量得到保證,提高了成品輪胎的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

[1] 談?dòng)窭? 我國輪胎工業(yè)近年發(fā)展回顧及前景[J].輪胎工業(yè), 2011,31（2）∶67-69.

[2] 劉樹明. 混合型銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究[D].青島∶青島科技大學(xué), 2014.

[責(zé)任編輯：朱 胤]

TQ330.4+4

B

1671-8232(2015)08-0045-04

2015-05-08

鄭濤（1982— ）,男,山東棗莊人,工程師,青島科技大學(xué)研究生在讀,主要從事輪胎現(xiàn)場(chǎng)工藝研究和管理工作。