Проект шинного завода по производству грузовых покрышек

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ИНСТИТУТ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ КУРСОВАЯ РАБОТА Тема проекта Проект шинного завода по производству грузовых покрышек 11.00 R — 20 производительностью 2 млн. шт. в год Специальность 250 600

Технология переработки пластических масс и эластомеров

Введение

Производство резиновых изделий является одной из наиболее быстро развивающихся отраслей промышленности. Значительный рост автомобилестроения обусловил высокие темпы развития шинной промышленности. Научно-техническому развитию шинной промышленности придается огромное значение, так как от количества и качества шин зависит работа автомобильного и авиационного транспорта, дорожно-строительных, сельскохозяйственных и ряда других машин.

В настоящее время ведущие производители автомобильных шин, имеющие исследовательские центры, развитых стран мира, в том числе и Россия, интенсивно работают над улучшением качества шин. Это вызвано значительным повышением требований к шинам, предъявляемых автомобильной промышленностью вследствие увеличения грузоподъемности и скорости движения грузовых автомобилей.

Работа по повышению качества шин проводится в нескольких направлениях: повышение безопасности езды — повышение сцепления шин с дорогой, снижение теплообразование в шине, снижение потерь на качение и дисбаланса, увеличение прочности, обеспечение комфортабельности езды с одновременным увеличением грузоподъемности, снижением массы и увеличением пробега. Эти задачи могут быть решены только при усовершенствовании конструкции шин и повышении качества применяемых материалов.

Передовые шинные заводы характеризуются высоким уровнем механизации и автоматизации, высокой производительностью труда. Большое внимание уделяется интенсификации процессов смешения и вулканизации, повышению производительности сборочных станков, механизации погрузочно-разгрузочных работ, транспортных и вспомогательных операций.

Существенные изменения в конструкции шин, рецептуре резин и технологии изготовления дают возможность удовлетворить многообразные требования автомобильного транспорта.

В выпускной квалификационной работе разработан проект шинного завода с подробной проработкой цеха вулканизации для обеспечения выпуска 2 000 000 штук в год грузовых шин радиальной конструкции. Изучен ассортимент наиболее перспективных типов размеров и моделей шин, используемых грузовыми автомобилями; выбрано оборудование для вулканизации автопокрышек; разработан технологический процесс.

На основе выбранного оборудования составлен материальный баланс, произведен расчет потребного количества основного технологического оборудования, разработаны элементы бизнес-плана, т. е. произведен расчет плана производства, организационного плана (численность производственных рабочих, фондов оплаты труда), финансового плана (затрат на производство), технико-экономических показателей, разработаны меры безопасности, экология производства.

1. Рекомендации по совершенствованию традиционных технологий производства шин (с подробной проработкой сборочно-вулканизационного производства) Особенности конструкции основных узлов и механизмов гидравлического пресса.

В гидравлических прессах фирмы «Крупп «реализован принцип блочномодульной конструкции, позволяющий работать с одним или двумя вулканизационными элементами.

Для создания сдвоенного пресса, два вулканизационных элемента (рамы) соединяются болтами в нейтральных точках так, что обеспечивается абсолютная независимость эластических деформаций обеих вулканизационных элементов.

Традиционно гидравлический вулканизационный пресс фирмы «Крупп» состоит из неподвижной станины, выполненной в виде замкнутой рамы, имеющей среднюю силовую связь. Индивидуальная рама на каждом вулканизационном элементе обеспечивает симметричную нагрузку стяжных болтов и устраняют одностороннюю нагрузку на пресс — форму, появляющуюся в результате прогиба. Центральная колона (средняя силовая связь) и симметрично расположенные концентричные замыкающие гидроцилиндры служат опорами для верхней половины пресс — формы и обеспечивают оптимальное распределение усилия замыкания.

На верхней балке рамы расположены гидравлические цилиндры привода, по два на каждую пресс — форму. Штоки цилиндров связаны с верхними греющими плитами, на которых монтируются верхние полуформы и кольцевые паровые плиты обогрева секторов пресс — форм, а также цилиндры управление секторной пресс — формой.

На нижней балке рамы расположены нижняя греющая плита и диафрагменный узел с гидравлическим приводом его управления. С фронтальной стороны на боковых щеках рамы монтируются поворотные механизмы загрузки, под патронами которых установлены подставки для хранения не вулканизованных покрышек.

Схема подачи теплоносителей в греющие плиты, как правило, последовательное, раздельное для каждой пресс-формы; для диафрагм параллельная. Подача и регулирование формующего пара в диафрагмы осуществляются по раздельно для каждой диафрагмы, регулирование давления формующего пара проводится клапанами типа «Лесли «.

Предусмотрено регулирование давления греющего пара диафрагмы. В закрытом состоянии пресса блокируются механически, так, что в случае падения давления и полного отказа всех электрических систем полное открытие прессов невозможно .

Применение гидравлического привода и прямолинейного вертикального перемещения верхней части пресса и пресс-форм, обеспечиваются высокие скорости перемещения и малая занимаемая площадь. Высокие скорости перемещения, в свою очередь, обусловили существенное сокращение продолжительности перезарядки.

Для уплотнения гидроцилиндров и телескопических соединений центрального механизма, используют уплотнения специальной конструкции. Эти уплотнения могут работать при высоком давлении и температуре в различных средах.

Точная загрузка невулканизованных покрышек в вулканизационный пресс с сохранением их геометрической конфигурации имеет очень важное значение для сохранения высокого уровня качества готовой продукции. В прессах прецизионная загрузка гарантируется механическим соединением загрузочного устройства с диафрагменным механизмом. Это соединение сохраняется до тех пор, пока невулканизованная шина под действием давления в диафрагме не будет прочно удерживаться элементами конструкции. Соединение загрузочного устройства с диафрагменным механизмом при использовании диафрагм точно соответствующих требуемым размерам, гарантируется прецизионная загрузка покрышки и, тем самым практически минимальный процент брака по бортовым дефектам.

Загрузочное устройство прессов, имеет малый вес, имеет небольшой путь подъема, что обеспечивает стабильность центровки невулканизованной покрышки в процессе эксплуатации. Гидравлические прессы благодаря наличию центральной направляющей и жесткости плит несущих пресс-форму, обеспечивают точное сближение и запирание пресс-формы.

В верхней части пресса, имеется комбинированная система блокирования, предназначеская для создания усилия смыкания пресс-формы, а также для направления движения верхней полуформы и регулирования необходимых зазоров по высоте для различных размеров пресс-формы .

Закрытие пресс-формы осуществляется после запирания пресса по средствам создания противодавления с помощью нескольких гидравлических цилиндров с малым ходом (до 10 мм), расположенных в нижней части пресс-формы. Это создает симметричную нагрузку на пресс-форму под действием центральной опоры с верху и концентрического равномерно распределенного усилия пресса снизу. При этом создаются равномерное распределение усилий по кольцевой поверхности секторной пресс-формы, которая исключает попадания резины между секторами и увеличивает срок службы пресс-форм в 2 раза.

Точное направление перемещения нижней полуформы по центру во время работы гидроцилиндров с малым ходом для создания усилия смыкания пресс-формы снизу обеспечивается специальными направляющими, которые не подвержены удлинению при нагреве.

Смена пресс-форм производится быстро, благодаря наличию электропривода в устройстве установки и регулировки пресс-форм. Для сокращения затрат времени на смену пресс-формы применяется предварительный прогрев формы параллельно с приведением в действие устройства для закрепления пресс-формы.

Гидравлические прессы оснащены современной конструкцией диафрагменного узла — «управляемый аутоформ».

Для всех шин с разным посадочным диаметром бортов применяются диафрагмы с одинаковыми зажимными диаметрами, т. е. зажимные диски (кольца) пресса всегда остаются одинаковыми. В зависимости от типоразмера покрышки зажимные устройства диафрагм монтируются на различных нерегулируемых расстояниях между верхним и нижним зажимными устройствами. Во время процесса формования верхнее и нижнее зажимные устройства диафрагмы перемещаются совместно.

Благодаря точному закреплению невулканизованной покрышки за верхний борт загрузочным устройством и соединению загрузочного устройства с диафрагменным механизмом, во время формования невулканизованной покрышки при помощи диафрагмы, имеющей очень тонкую стенку, диафрагма точно и равномерно входит в невулканизованную покрышку.

Наличие верхнего зажимного диска на диафрагме «управляемый аутоформ», входящего в контакт с верхним бортовым кольцом пресс — формы, а также управляющего штока, обеспечивают дополнительную центровку диафрагмы и невулканизованной покрышки как в процессе расправления диафрагмы, так и при закрытии пресса Такая центровка положительно сказывается на качестве и выходных характеристиках покрышки по показателям силовой и геометрической неоднародности.

Способ убирания диафрагм в приемный цилиндр, примененный в гидравлических прессах «крупп», позволяет увеличить эксплуатационную ходимость диафрагм с 375 циклов на прессах до 600 циклов.

Фирма «крупп «разработала систему быстрой смены диафрагмы. В одном варианте форма устройства для зажима диафрагмы обеспечивает возможность предварительного монтажа диафрагмы, т. е. ее соединения с металлическими кольцами, в другом варианте можно отказаться от предварительного монтажа диафрагменных колец. Продолжительность смены диафрагмы составляет приблизительно 3 — 5 минут.

Диафрагменный механизм работает очень точно, в том числе, благодаря отсутствию подвижных деталей, что весьма удобно и для проведения технического обслуживания.

Интенсивная циркуляция теплоносителя, необходимая для равномерной вулканизации покрышки, осуществляется по средствам равномерно расположенных по периметру тангенциальных входных каналов для теплоносителей. шина промышленность вулканизация Система управления.

Гидравлические вулканизационные прессы фирмы «Крупп» оснащаются современными системами управления на базе микропроцессорной техники.

Свободно программируемая система управления наряду с управлением механическими операциями пресса, выполняет ряд других функций, например, обеспечивает постоянное индицирование всех операций режима вулканизации, определяет время прошедшее с начала цикла и оставшееся до конца цикла вулканизации, контролирует последовательность выполнения операций и т. д.

Параметры настройки пресса автоматически сопоставляются с информацией, находящейся в базе данных, что позволяет устранить ошибки, которые могут возникать при настройке.

Сигналы о неисправностях и отклонениях имеют первый приоритет и автоматически вводятся в память с указанием времени и даты.

В процессе работы пресса определяются и выдаются в виде сигналов отклонения температуры и давления теплоносителей в диафрагме и пресс-форме в (нагревательных плитах и кольцевом конусе секреторных пресс-форм) как при формовании невулканизованной шины, так и при ее вулканизации.

Фиксируемые отклонения подразделяются на два класса опасности. Если отклонение не представляет опасности для качества изделия, то оно лишь индицируется и вносится в память. Если отклонение выходит за пределы, установленные в соответствии с имеющимся опытом, то автоматически предотвращается выполнение следующей технологической операции и шины не передаются автоматически на отборочный транспортер, а отбираются (в том числе после ручной разгрузки пресса) для проведения специального контроля.

В системе управления имеются системы сопряжения, посредством которых при наличии центрального компьютера, все отклонения и сигналы о неисправностях могут выдаваться в память в виде производственного протокола и в соответствии с данными режима вулканизации и заданными величинами регулирования механических перемещений могут вводится в систему управления при смене типоразмера шин.

2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА АССОРТИМЕНТА ШИН Шины различных конструкций и моделей изготавливаются в соответствии с действующими стандартами.

Проект предусматривает изготовление 200 000 пневматических шин радиальной конструкций для грузовых автомобилей. Такие шины имеют меридиональное расположение нитей корда в каркасе, жесткий брекер, отличаются мягкими боковыми стенками и жесткой беговой частью.

Радиальные шины имеют много преимуществ, они более комфортны, долговечны, устойчивы, имеют более низкое сопротивление качению. Слои брекера ограничивают деформации и скольжение протектора в контакте с дорогой, что резко повышает износостойкость протектора. Благодаря гибкости боковых стенок обеспечивается большая величина стрелы прогиба профиля, чем достигается комфортабельность езды, лучшая сохранность автомобиля и перевозимых грузов, большая площадь контакта, пониженный износ протектора, увеличенное сцепление шины с дорогой. Меньшее теплообразование из-за малой толщины каркаса. Повышенная ходимость шины в процессе эксплуатации. Пониженный расход горючего.

Покрышка пневматической шины радиальной конструкции состоит из следующих элементов: протектора, брекера, каркаса, боковины, бортов.

В шине цельнометаллической конструкции, применяется, также герметизирующий слой, обеспечивающий надёжную изоляцию каркаса от проникновения в него воздуха, и удерживает воздух внутри покрышки.

В цельнометаллических шинах:

Каркас — основная силовая часть, состоит из одного слоя металлического корда, раскроенного под углом .

Брекер — часть покрышки, расположенная между каркасом и протектором. Брекер — жёсткая прочная деталь, выполненная из четырёх металлокордных слоёв: первый слой закроен под углом 30, три остальных слоя закроены под углом 70.

Протектор — наружная с рифленым рисунком резиновая часть покрышки, обеспечивающая сцепление шины с дорогой и предохраняющая каркас от повреждений. Выполнен протектор более толстым, чем у покрышек диагональной конструкции, с более глубоким и чётким дорожным рисунком с его увеличенной высотой.

Боковина — слой покровной резины, расположенный на боковой стенке покрышки, находится между плечевой зоной протектора и бортом. Боковина предохраняет слои каркаса от механических повреждений, влаги и атмосферных воздействий.

Борт — жёсткая часть покрышки, обеспечивающая крепление покрышки на ободе колеса. Борт выполнен очень мощным, с мощным проволочным кольцом, высоким наполнительным шнуром, с дополнительными деталями, усиливающими боковую часть покрышки в зоне перехода от борта к боковине.

В шинах радиальной конструкции:

Каркас — выполнен из текстильного корда, закроенного под углом 0, то есть нити корда в каркасе расположены радиально от борта к борту параллельно друг другу во всех слоях.

Брекер — жёсткая прочностная деталь, выполненная из металлокорда раскроенного под углом 68−72.

Протектор — наружный резиновый слой покрышки, который соприкасается с поверхностью дороги. Он предназначен для защиты каркаса от механических повреждений и преждевременного износа, для передачи тяговых усилий и тормозных усилий автомобиля на дорогу, увеличивая сцепление покрышки с поверхностью дороги, для поглощения толчков при качении шины. Протектор радиальной покрышки обычно выполняется более толстым, с более глубоким и чётким рисунком.

Шины с дорожным рисунком протектора, имеющим продольные ребра, применяются на дорогах с усовершенствованным покрытием. Эти шины отличаются высокой износостойкостью и грузоподъемностью.

Универсальный рисунок (комбинация дорожного рисунка по центральной части беговой дорожки и рисунка высокой проходимости по краям беговой дорожки) протектора применяют для шин, работающих как на дорогах с усовершенствованным покрытием, так и на неусовершенствованных дорогах. Шины с универсальным рисунком протектора имеют несколько меньшую износостойкость, чем шины с дорожным рисунком, но обеспечивают более высокое сцепление на дорогах, покрытых грязью и снегом, на грунтовых влажных дорогах.

Боковина — наружное резиновое покрытие, которое накладывается на боковой стенке каркаса, для предохранения его от механических воздействий.

Борт покрышки — жесткая, не растягивающаяся часть покрышки, с помощью которой она крепится на обод колеса, противостоит действию сил, стремящихся сорвать покрышку с обода колеса при движении автомобиля. Для усиления борта в радиальных шинах применяются дополнительные детали из стального и текстильного корда, наклеиваемые на наружную поверхность борта под боковину, резиновые или металлокордные бортовые ленты и увеличенный наполнительный шнур.

Каждая шина имеет обозначение, характеризующие ее габаритные размеры.

Ассортимент пневматических шин радиальной конструкции различен. Шины отличаются шириной профиля, посадочным диаметром обода, типом рисунка протектора.

Рассмотрим обозначения шин:

11.00R20

11.00- ширина профиля в дюймах;

R — обозначение радиальной шины;

20 — посадочный диаметр.

3. Техническая характеристика грузовых радиальных шин

3.1 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МАТЕРИАЛОВ И РЕЦЕПТУРЫ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ ДЛЯ ВЫПУСКА ПРОДУКЦИИ Выбираем резиновые смеси, обеспечивающие необходимое качество изделий, удостоверяющее требованиям ГОСТов и ТУ.

Протекторные резиновые смеси должны хорошо шприцеваться, давать гладкую поверхность протекторной заготовки. Они должны иметь хорошее сопротивление истиранию, раздиру, обладать удовлетворительной температурой и теплостойкостью и хорошим сопротивлением к действию многократных деформаций, высокую адгезию к боковине и каркасу, повышенную клейкость в процессе сборки .

Оптимальные свойства протекторных резин достигаются при использовании НК, применении сульфенамидных ускорителей, при наполнении активным техническим углеродом П 245, в присутствии противостарителей: диафен ФП, ацетонанил Р, защитный воск ЗВ-1, а также твердых и жидких мягчителей (пластификаторов).

Бутадиеновый каучук СКД придает резиновым смесям высокую износостойкость, эластичность и прочность, но обладает неудовлетворительными технологическими свойствами (смеси на основе СКД плохо вальцуются, шприцуются, каландруются, имеют большую усадку, плохую клейкость, пониженную когезионную прочность), поэтому этот каучук применяется в малых пропорциях в комбинации с СКИ, который имеет хорошие технологические свойства, высокое сопротивление раздиру и разрыву, высокую теплостойкость.

Каркасные резиновые смеси должны хорошо обрабатываться на каландрах, иметь хорошую адгезию к корду. Они должны быть достаточно эластичными, иметь хорошее сопротивление к действию многократных деформаций. Эти резины не должны иметь высокого теплообразования при многократных деформациях. В лучшей степени этим требованиям отвечают резины на основе НК. Они должны обладать хорошими когезионными свойствами, и давать прочную связь с протектором, боковинами и металлокордом.

Брекерные резины должны обладать высокой эластичностью, обеспечивать прочную связь с протектором и каркасом. Брекер работает при температуре до 1200С, поэтому брекерная резина должна обладать высокой теплостойкостью и малым теплообразованием. Важный показатель для брекерных резин — выносливость при многократных деформациях. Поэтому их изготавливают на основе СКИ-3 или НК.

Резины гермослоя: основными требованиями к резинам являются высокие:

Газонепроницаемость;

Усталостная выносливость;

Поскольку гермослой в условиях эксплуатации шин работает в режиме деформации, заданной каркасом, высокая усталостная выносливость его достигается использованием низкомодульной резины с однородной пространственной сеткой, (это обеспечивает соответствующей рецептурой и хорошим качеством смешения). Особое значение уровень этого показателя имеет для стыка, который из-за силовой неоднородности является областью повышенной концентрации напряжений.

Стойкость к тепловому старению, так как при эксплуатации внутри шины развивается высокая температура;

Прочность связи из каучуков общего назначения.

Резиновые смеси гермослоя должны иметь удовлетворительный уровень клейкости и низкую склонность к подвулканизации.

Изоляционные смеси — используются для изоляции одиночной проволоки, применяемых для бортового кольца. Эти смеси должны хорошо шприцеваться, иметь хорошую адгезию к бронзированной проволоке при ее промазке и высокую прочности связи с ней после вулканизации.

На основе перечисленных требований и опыта работы выбираются рецепты резиновых смесей, приведенные далее в таблице. Рецепты записываются в массовых частях (мас.ч.) на 100 мас.ч. каучука, массовых процентах (мас.%) на смесь, объемных процентах (объем.%) на смесь и в килограммах на единовременную загрузку в смесительное оборудование.

Резиновая смесь 0−97−4171 для протектора.

Резиновая смесь 0−01−4291 боковина грузовых покрышек радиальной конструкции.

Резиновая смесь 0−00−2460 для обрезинивания корда, слоёв каркаса.

Сводная таблица рецептов резиновых смесей для шин радиальной конструкции

Охарактеризуем используемые в резиновых смесях каучуки и ингредиенты. Основными каучуками применяемыми при изготовлении радиальных шин являются: НК, СКИ-3, СКМС — 30 АРК, СКД.

Нкнатуральный каучук. Плотность 910−920 кг/м3. Обладает высокой морозостойкостью. Каучук сообщает вулканизатам повышенную температуростойкость, но после продолжительного нагревания в воздушной среде физико-механические свойства их сильно ухудшаются. НК обладает высоким пределом прочности, поэтому позволяет изготавливать высокопрочные, легко деформируемые резины с минимальным количеством наполнителей. Резины на основе НК имеют хорошее сопротивление истиранию и раздиру, высокие газои водонеприницаемость и диэлектрические свойства, удовлетворительную клейкость деталей, хорошо каландруется, шприцуется. Требуют предварительной пластикации.

СКИ-3 — изопреновый каучук. По свойствам близок к НК, но дешевле его. Температура кристаллизации -25є С, скорость кристаллизации более 20 часов. Плотность 910−930 кг/м3. Относительное удлинение, при котором наблюдается образование кристаллической формы при 20є С 300−400%. Смеси на его основе быстрее смешиваются, имеют меньшее теплообразование, хорошо формуются. В следствии большой склонности к деструкции при переработке необходимо строго соблюдать температурные режимы. СКИ-3 по пластичности и термостойкости вулканизатов не уступает НК, пластичность выше, чем у НК. СКИ-3 имеет ряд недостатков — низкая прочность, сопротивление раздиру, малая клейкость, повышенная липкость, низкая прочность смеси в сыром виде.

СКМС-30 АРК — бутадиен-метилстирольный каучук. Хорошо обрабатываются на обычном оборудовании, применяются при производстве резиновых изделий. Резины на их основе при введении в них активных наполнителей характеризуются высокой механической прочностью и хорошей износостойкостью. Уступают вулканизатам на основе СКИ-3 по эластическим свойствам.

СКД — синтетический стереорегулярный бутадиеновый каучук. Температура кристаллизации 50−600С, плотность 900−920кг/м3. При обычной температуре каучук аморфен, в процессе кристаллизации резины затвердевают. Узкое молекулярное массовое распределение (ММР), малая когезионная прочность и низкая адгезия каучука к металлу определяют его технические требования. Вулканизаты, содержащие технический углерод, по пластичности близки вулканизатам натурального каучука, а по сопротивлению, тепловому старению и морозостойкости значительно повышают их. Прочность вулканизатов СКД ниже, чем у вулканизатов на основе НК.

В состав резиновых смесей кроме каучуков входят ингредиенты, которые вводят в разных дозировках, в зависимости от требований, предъявляемых к резине. Ингредиенты, применяемые к изготовлению резиновых смесей, подразделяются на следующие группы: вулканизующие агенты, ускорители вулканизации, активаторы ускорителей, наполнители, пластификаторы, противостарители и ингредиенты специального назначения. Каждый ингредиент придает смеси определенные свойства и вводится в определенных количествах.

Вулканизующие вещества В качестве вулканизующего агента используется сера — желтое кристаллическое вещество, плотность 2070кг/м3, температура плавления 112,8 0С. Обеспечивает сшивание молекулярных цепей каучука в пространственные структуры.

Ускорители вулканизации Для повышения реакционной способности серы применяются ускорители вулканизации — тиазол 2МБС, сульфенамид Ц, сульфенамид М. Они улучшает технологические свойства вулканзатов, повышают сопротивляемость старению.

Тиазол 2МБС (альтакс) — светло-желтый порошок со слабым запахом, температура плавления 1860 С, плотность 1500 кг/м3. Хорошо диспергируется в смесях, не активен при 100−1300 С, что почти исключает подвулканизацию при обработке смесей. Дает вулканизаты с низкими модулями и хорошим сопротивлением старению .

Сульфенамид Ц — гранулы от светло-кремового до светло-зеленого цвета, светлый с разными оттенками порошок плотностью 1270−1300 кг/м3, температура плавления 1030С. В его присутствии кинетика вулканизации характеризуется наличием индуктивного периода и очень высокой скоростью в главном периоде. Обеспечивает высокую стойкость резиновых смесей к скорчингу и быстрое достижение оптимума вулканизации. Дает вулканизаты с высоким значением разрушающего напряжения при разрушении и хорошей стойкостью к старению.

Сульфенамид М — кристалическое вещество светло-желтого цвета с температурой плавления 800 С и плотностью 1340 кг/м3. Смеси с ним менее подвержены преждевременной вулканизации .

Активаторы вулканизации Для повышения активности ускорителей вводят активаторы. Они повышают сопротивление раздиру и разрыву, динамическую выносливость резин, снижают продолжительность вулканизации. В качестве активаторов используются белила цинковые, стеариновая, олеиновая, кислоты.

Белила цинковые — белое порошкообразное вещество, плотностью 5470 кг/м3, температурой плавления 18 000С. Уменьшает опасность подвулканизации, имеет склонность к агломерации. В больших количествах действует как ускоритель, снижающий теплообразование вулканизатов .

Стеариновая кислота — предельная жирная кислота. Порошок или хлопья белого, серого цвета. Температура плавления 52−750С плотность 840−990 кг/м3. Так же используется в качестве пластификатора, улучшает распределение ингредиентов и обрабатываемость смеси.

Олеиновая кислота — желто-красная или бледно-желтая маслянная жидкость с запахом жиров, плотность 890−910 кг/м3. Температура плавления 8−100 С. Улучшаеть диспергирование порошкообразных ингредиентов и технологические свойства смесей.

Замедлители подвулканизации Для предотвращения преждевременной подвулканизации вводят замедлители подвулканизации — фталевый ангидрид, бензойная кислота, сантогард PVI.

Фталевый ангидрид — белое кристаллическое вещество с кристаллами в виде блестящих игл или призм, температура плавления более 130,50С, плотность 1470−1530 кг/м3. Легко диспергируется в смесях. Не выцветает, не изменяет время достижения оптимума вулканизации .

Бензойная кислота — кремово-белый или белый маслянистый порошок, плотностью 1160−1300 кг/м3, температурой плавления не менее

1200С. Хорошо диспергируется в смесях, не изменяет сопротивление разрыву, модули и усадку резин.

Сантогард PVI — порошок белогоцвета, плотностью 723 кг/м3.

Противостарители Для предупреждения старения резин в рецепт резиновой смеси вводят противостарители — диафен ФП, ацетонанил Р, защитный воск Омск-10М.

Диафен ФП — чешуйчатый порошок серо-фиолетового цвета, используется как противостаритель (антиоксидант, антиозонат, противоутомитель, защищает от теплового старения, повышает выносливость при многократных деформациях). Плотность 1140−1170 кг/м3, температура плавления 750С, температура кипения 3660С. Особенно эффективно статические и динамически напряженные резины от атмосферного старения. Несколько повышает жесткость смесей, повышает склонность к подвулканизации и скорость вулканизации .

Ацетонанил Р — Желтокоричневый порошок, плотностью 1080 кг/м3, температура плавления 1140С. Защищает от теплового старения. Повышает сопротивление резин озонному старению.

Защитный воск Омск-10М — твердое или жидкое вещество коричневого цвета.

Плотность 1187 кг/м3, температура плавления 61−650 С. Используется как физический противостаритель, он защищает резину от теплового, озонного, радиационного старения.

Пластификаторы Для повышения пластичности и расширения интервала высокоэластического состояния полимеров применяют пластификаторы — Масло ПН-6ш, нефтяной битум, канифоль.

Нефтяной битум — черный смолообразный твердый продукт с температурой размягчения 125−1300С. При его введении вязкость смеси не меняется, но резко улучшается формование за счет снижения эластического восстановления.

Канифоль — прозрачная, хрупкая, стеклообразная масса с температурой размягчения 60−700С, цвет от янтарно-желтого до янтарно-коричневого. Используется для улучшения клейкости и повышения газонепроницаемости смеси, для улучшения распределения технического углерода. Плотность 1000 кг/м3 .

Масло ПН — 6Ш — является наилучшим пластификатором для СКД.

Одним из эффективных способов модификации свойств полимерных материалов является их наполнение — введение веществ, которые равномерно распределяются в объеме получающейся композиции.

Введение

наполнителей способствует улучшению физико-механических и технологических свойств резины, а также снижению ее себестоимости.

Наполнители Технический углерод П245, П514 — тонкодисперсное порошкообразное вещество, состоящее из углерода. Он получен путем сжигания природного газа в специальных печах при недостатке воздуха. Цвет черный с сероватым оттенком. Является усиливающим наполнителем резиновой смеси. При его введении улучшается прочность резины, сопротивление истиранию и раздиру. Плотность П 514−1860 кг/м3, П 245−1400кг/м3.

Каолин — белый порошок плотностю 2600−2670 кг/м3. Его частицы имеют вытянутую форму. Он повышает маслостойкость резины.

БС-120 — белая сажа, представляет собой коллоидную кремнекислоту состава SiO2? nH2O. Плотность 2040 кг/м3.

Для повышения прочности связи корда с резиной вводят модификаторы — модификатор РУ, гексол ЗВИ.

Модификатор РУ1 — комплексное соединение резорцина и уротропина, полученное в присутствии борной кислоты — имеет гранулированную форму, температура разложения 1300С. Отличается высокой диспергируемостью и хорошей распределяемостью в резиновых смесях. Повышает устойчивость вулканизатов к различным видам деформаций и прочность связи в резинокордных системах статических и динамических условиях, значительно снижает ползучесть вулканизатов.

Для сборки цельнометаллических покрышек и покрышек радиальной конструкции необходимо изготовить все детали покрышки и подать их к сборочному агрегату.

Изготовление резиновой смеси Всё сырьё и материалы (металлокорд, латунированная бортовая проволока), поступающие на предприятие, принимают в соответствии с требованиями государственных, отраслевых стандартов и технических условий.

Резиновую смесь изготавливают на одиночных смесителях в 2 или 3 стадии в зависимости от назначения.

При двух или трёх стадийном режиме смешения изготовление резиновой смеси производят в резиносмесителях 250/30, 250/40 (свободный объём смесительной камеры 250 дм и частота вращения роторов 30, 40 об/мин).

Упакованный каучук поступает на склад каучуков предприятия, где распаковывается и далее конвейером подаётся к резиносмесителям.

Каучук СКИ — 3 подвергается декристаллизации в распарочных камерах при температуре 60−80С в течении 4 часов. Распаренный каучук СКИ — 3 и брикеты остальных каучуков подают на весы вручную.

Кипы НК подвергаются очистке, разрезаются на части гидроножом по 25−30 кг., укладываются в корзины с паспортом с указанием смены, числа и месяца. Корзины с НК доставляются в рвспарочную камеру (t=70−80С, продолжительность не менее 8 часов). Затем НК подвергается пластикации в резиносмесителях.

Для подачи каучуков в резиносмеситель применяют полуавтоматические весы ленточного типа.

Технический углерод из бункерного склада непрерывно, по системе транспортёров шнекового типа направляется в расходные бункера, откуда питателями скребкового или шнекового типа подаётся на автоматические весы и далее через загрузочную ёмкость в резиносмеситель.

Жидкие мягчители перед пуском в производство предварительно разогреваются. Затем насосами из складских баков и цистерн через систему обогреваемых трубопроводов перекачиваются в промежуточные расходные ёмкости подготовительного цеха, из которых (по мере надобности) циркуляционной системой подаются в резиносмесители.

Сыпучие ингредиенты со склада химикатов доставляются к расходным бункерам, куда их засыпают вручную через загрузочные шкафы. Из расходных бункеров сыпучие ингредиенты развешиваются и подаются в резиносмеситель 1 — стадии вручную.

На 1 — стадии в резиносмеситель вводятся все ингредиенты, кроме серы и ускорителей вулканизации, модификаторов, некоторых антискорчингов.

Изготовление резиновых смесей осуществляется в соответствии с рецептами, составленными по рекомендациям института и с учётом обеспеченности предприятия сырьём и материалами.

Из резиносмесителя первой стадии, резиновая смесь выгружается в загрузочную воронку гранулятора 380/350 или вальцы.

Для предотвращения слипания гранул в головку гранулятора подают эмульсию.

При перемещении обработанных гранул по вибротранспортёру происходит удаление избытка эмульсии, которая через сетку по сливному трубопроводу стекает в бак с мешалкой. С вибротранспортёра гранулы элеватором подаются в охладительно — сушильный барабан. Из камеры гранулы пневмотранспортёром направляются в циклон и далее в расходный бункер, из которого гранулы, взвешанные на автоматических весах (навеска в соответствии с рецептом), по загрузочному ленточному или шнековому транспортёру подаётся в резиносмеситель на вторую стадию.

На второй стадии приготовления резиновой смеси вводят серу, ускорители вулканизации, модификаторы и т. д. (в соответствии с рецептом резиновой смеси).

3.2 Контроль качества резиновых смесей Резинасложная система, свойства которой определяются составом и свойствами компонентов, условиями проведения технологических процессов Определение физико-механических показателей резиновых смесей производится с целью оценки их технологических свойств, т. е. определение возможности переработки по заданной технологической системе с прогнозированием поведения резиновых смесей при этом. Другими целями испытаний является обеспечение надёжного контроля производства, а также возможность предвидения поведения вулканизатов в реальных условиях эксплуатации.

Качество смеси оценивают по пластичности, вязкости по Муни, продолжительности преждевременной вулканизации и модулю сдвига, определяемому на реометре с подвижной матрицей — МДР 2000 фирмы Монсанто.

Непосредственный нагрев матриц сокращает продолжительность испытания, настройка температуры осуществляется самокалибровкой, образец легко извлекается из матрицы усовершенствованной конструкции.

Средняя плотность смеси определяется по ГОСТ 267–78, пластичность по ГОСТ 415–75, условное напряжение при удленнении 300%, условная прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве по ГОСТ 270–75, твёрдость по Шору по ГОСТ 263–75, сопротивление раздиру по ГОСТ 262–79.

3.3 Обрезинивание капронового корда Пропитанный, просушенный и термообработанный корд в рулонах поступает на каландровую линию для обрезинивания. Сущность процесса обкладки кордного полотна на каландрах состоит в наложении слоя резиновой смеси на корд с некоторым давлением (прессовкой) при прохождении ее через зазор между валками каландра, вращающимися с одинаковой скоростью. Обрезинивание корда осуществляется на кордной линии Z — образного каландра. Линия кордного каландра предназначена для подсушки пропитанного корда, двухсторонней обкладки корда резиновой смесью, охлаждения обрезиненного корда и непрерывной закатки обрезиненного корда в прокладку.

Компенсатор обеспечивает непрерывную работу агрегата во время стыковки концов корда, поддерживает равномерное натяжение нитей корда.

— стыковочный пресс;

— тянульную установку;

— петлевой компенсатор раскатки;

— сушильные барабаны или сушильную камеру;

— ширительные и центрирующие устройства;

— 4-х валковый Z образный каландр;

— холодильные барабаны;

— петлевой компенсатор закатки;

— закаточное устройство.

Раскаточное устройство служит для непрерывной раскатки рулонов корда. Для создания натяжения при раскатке корда раскаточное устройство снабжено ленточными тормозами. Натяжение задается специальными маховиками.

Стыковочный пресс предназначен для соединения концов рулонов корда в бесконечную ленту методом запрессовки резиновой прослойки в межниточное пространство с последующей вулканизацией.

Обогрев плит электрический. Температура плит предварительно устанавливается терморегуляторами, поддерживается автоматически. Продолжительность стыковки устанавливается по реле времени.

Тянульная установка предназначена для протягивания корда через стыковочный пресс и удержания полотна корда во время стыковки шва, а также для создания натяжения полотна.

Сушильные барабаны или сушильная камера предназначены для подсушки корда перед каландром до влажности не более 2%. Для обогрева сушильных барабанов во внутрь барабанов подается пар давлением не более 0,068 МПа (0.7 кгс/см2). Конденсат из барабанов отводится через конденсационный горшок. Для обогрева сушильной камеры используется горячий воздух. Подогрев воздуха происходит в паровом калорифере. Подача и отбор воздуха происходит с помощью вентилятора циркуляции, кроме того, для выброса части воздуха из контура циркуляции предусмотрен дополнительный вентилятор. Регулирование температуры в сушильной камере происходит автоматически с помощью терморегулятора.

Кордный четырех валковый каландр предназначен для односторонней или двухсторонней обкладки корда резиновой смесью. Резиновая смесь предварительно разогревается.

Холодильные барабаны служат для охлаждения обрезиненного корда. Охлаждающая вода давлением не менее 0,1 МПа (1,0 кгс/см2) и температурой 14−21 0С подается по трубам в барабан. Привод холодильных барабанов снабжен тормозом, который останавливает барабан при прекращении подачи напряжения на двигатель.

Барабаны снабжены аварийным выключателем для остановки всей линии.

Компенсатор закатки служит для непрерывной работы каландра при срезе рулонов обрезиненного корда на закатке. Компенсатор снабжен аварийным выключателем для остановки линии.

После компенсатора закатки установлена тянульная пара закатки и предназначена для удержания конца полотна корда при перезарядке его с одного закаточного устройства на другое, а также для подачи конца полотна корда к бобине. Тянульная пара снабжена аварийным выключателем.

Закаточное устройство предназначено для закатки обрезиненного корда в прокладку. Для обеспечения заданной ширины кордного полотна и необходимой ориентации вдоль оси линии, на линии кордного каландра установлены ширительные и центрирующие устройства. Закаточное устройство снабжено аварийным выключателем.

Обрезиненный и закатанный рулон корда отправляется на склад обрезиненных кордов /7/.

3.4 Краткая характеристика основного технологического оборудования Сборка покрышек В технологии шинного производства сборка занимает особое место и является одним из самых ответственных и трудоемких процессов. Значение и важность ее заключается в том, что она является завершающей для многих предварительных технологических операций (обрезинивание корда, его раскрой, профилирование заготовок и др.).

Сборка покрышек представляет собою совокупность операций подачи и соединения, склеивания и дублирования деталей в единую заготовку, осуществляемую на сборочном барабане. Качество готового изделия во многом зависит от качества выполнения предварительных технологических операцией, так как заключительная технологическая операция-вулканизация покрышек не может исправить возможных дефектов, заложенных в изделие в процессе сборки.

Сборка является одним из наиболее трудоемких и сложных процессов, на долю которого приходится 35−45% от общей трудоемкости изготовления шин, а число рабочих 30−40% от общей численности рабочих, занятых в производстве шин. Высокая трудоемкость процесса сборки объясняется многокомпонентностью изделия, введения процесса на индивидуальных машинах с участием сборщика, использующегося более десятка различных полуфабрикатов и заготовок.

Несмотря на автоматизацию и механизацию основных трудоемких операций доля ручных операций все еще велика (закрепление кромок деталей на барабане, отрез заготовок, ориентирование и стыковка полуфабрикатов, заделка стыков и др.). Индивидуальные особенности сборщиков вносят определенную не стабильность в качество изделий. В настоящее время в отечественной шинной промышленности все большее внимание уделяется повышению однородности шин, повышению их качества и обеспечение конкурентоспособности за рубежом.

По технологии производства сборку радиальных покрышек можно разделить на:

— двухстадийную сборку;

— одностадийную сборку;

— сборку на многоёмких многогабаритных сборочных линиях. 12]

На предприятии сборка грузовых радиальных покрышек осуществляется в две стадии.

Принцип заключается в том, что покрышка собирается в две стадии на двух сборочных станках:

Сборка покрышек на первой стадии осуществляется на станках СПД 2−720−1100.

На сборочном участке 1 стадии производится раскрой по длине и промазка кордной бортовой ленты, а также раскрой по длине, срез стыка под углом (45±1)°, промазка поверхности и стыка резиновой бортовой ленты.

Станки полудорновые СПД2−720−1100П предназначены для сборки грузовых, автобусных покрышек на полудорновом барабане. Сборка покрышек производится в полуавтоматическом режиме. Все операции по формованию и обработке борта, прикатка каркаса, боковин, борта, управление всеми механизмами станка осуществляется от программируемого контролера МБ 57.03.

Технологический процесс сборки покрышек на первой стадии:

Питатель подводится запитанной стороной к сборочному барабану. Развернув шпильки левого шаблона крыло надевается на шпильки. Второе крыло, продев через сложенный барабан, одевается на шпильки правого шаблона. Барабан раскладывается. Затем подводится центр к барабану и происходит перемещение шаблонов к барабану.

Затем накладывается 1-ый слой корда и стыкуется. Аналогичным образом накладывается 2-ой, 3-ий слои корда, выдерживая при этом одинаковую ширину ступенек по отношению к 1-му, 2-му слоям корда. Освежив клеем первую группу слоев корда.

По световым лучам накладываются профилированные детали каркаса, совмещая луч с риской на ленте. Затем прикатывают широким роликом обе детали и каркас.

После того, как закончится прикатка каркаса, и шаблоны займут исходное положение, происходит выдвижение рычажных механизмов, раскрытие обжимных рычагов, останов барабана в строго фиксированной точке, раскрытие основной пружины, захват браслета кольцевой пружиной и обжимными рычагами, посадка крыла, заворот браслета на крыло и обжатие кромок браслета по заплечикам барабана, возвращение рычажных механизмов и шаблонов в исходное положение. Прикатывают борт, после чего подводятся шаблоны к барабану.

По световым указателям накладывают металлокордную бортовую ленту. Так же как и при наложении первого, второго и третьего слоев, накладывают 4-й и 5-й слои корда. Шаблоны отводятся в исходное положение и происходит прикатка 2-й группы слоев. После окончания прикатки и занятия шаблонами и рычажными механизмами исходного положения происходит: вращение и автоматический останов барабана в фиксированной точке, выдвижение рычажных механизмов, разжатие основной пружины, захват кромок браслета, обжатие его по заплечикам барабана и проталкивание на подошву борта. Затем происходит возвращение рычажных механизмов и шаблонов в исходное положение.

По световым указателям, накладываются подбрекерные ленты. Затем они стыкуются, срезается утолщенная часть примерно под углом 45°. Стыки лент прикатываются ручным роликом. Резиновые бортовые ленты накладываются, ориентируясь по пятке борта, состыковывая их встык.

Затем шаблоны передвигаются к барабану и поджимают бортовые ленты.

Накладываются боковины и состыковываются строго встык, стыки прикатываются роликом. После чего происходит прикатка боковин широкими 3-х дисковыми роликами, а заворот и бортовая часть боковин прикатывается бортовыми роликами.

Затем накладываются кордные ленты на расстоянии 20−25 мм выше пятки борта, состыковываются (ширина стыка 20−25 мм) и при помощи рычажных механизмов подворачиваются на подошву борта. После того, как рычажные механизмы и шаблоны займут исходное положение, поднимаются чеферные прикатчики и прикатывают кордные ленты снаружи. Одновременно заводятся ролики чеферных прикатчиков за носок борта, а затем, опустив их и разведя, прикатывают кордные ленты изнутри. Вернув чеферные прикатчики в исходное положение, при вращении барабана на себя, осматривают собранную покрышку, прокалывают воздушные пузыри шилом. Отводят центр. Отводят левую станину в заднее положение. Складывают барабан и снимают покрышку с барабана, осмотрев ее изнутри, устраняют имеющиеся дефекты и ставят на ленточный транспортер.

Изготовленный на 1 стадии сборки каркас покрышки поступает на 2 стадию сборки.

Сборка покрышек на 2 стадии производится на станках 2СТ-20.

При сборке покрышек на станках 2СТ-20 обеспечивают:

сборку брекерно-протекторного браслета на брекерном барабане (с подпрессовкой брекера и прикаткой брекерно-протекторного браслета по центру);

передачу брекерно-протекторного браслета на позицию формования и совмещение браслета с каркасом;

центрирование каркаса на формующем барабане;

формование каркаса (на станке 2СТ-20 — диафрагменным способом);

прикатка брекерно-протекторного браслета по профилю сформованного каркаса.

При изготовлении брекерных браслетов, наложении каркаса и резиновых деталей покрышки ширина стыков должна быть:

слои брекера — 1 или 2 нити, слои каркаса — от 5 до 8 нитей, кордные бортовые ленты — от 10 до 15 мм, металлокордные бортовые ленты — 1 или 2 нити, подбрекерные ленты — не более 10 мм, надбрекерные ленты — от 3 до 5 мм.

Резиновые бортовые ленты и протектор (беговая часть и боковины) стыкуются «срез в срез».

Технологический процесс сборки покрышек второй стадии на станке 2СТ20

Брекерный барабан разжат в среднее положение, а его ограничители должны выступать над рабочей поверхностью или быть утоплены вровень с ней. Нож для обрезания металлокордных полос должен быть горячим. Световые указатели включены и настроены. Проверяется механизм разведения стыков и педаль одного оборота (она же педаль «от себя»).

Перемотчик должен быть заблокирован на поворот колонны при опущенных к барабану лотках питателя. Система управления питателем завязана с системой управления станком. Питатель должен быть заправлен металлокордной лентой.

Приступив к работе, начинается вращение брекерного барабана «на себя» до положения первого слоя. При достижении этого положения, вращение прекращается и опускаются лотки питателя. Затем подается край полосы металлокорда. Сборщик закрепляет его на барабане, производит вращение барабана на один оборот и по световому лучу, либо по ограничителям накладывают 1 слой брекера. Ножом сборщик отрезает металлокордную полоску и стыкует слой брекера. Оставшийся конец металлокорда запитывается назад в питатель.

Операция наложения слоев повторяется. При необходимости слои брекера при сборке промазываются клеем, вращением брекерного барабана.

На брекерном барабане возможна сборка брекерно-протекторного браслета.

После наложения 4 слоя на брекерном барабане, накладывается на кромки брекера наполнительная лента, а затем и протектор.

По окончании сборки брекерного браслета автоматически подымаются лотки. Одновременно начинается разжатие брекерного барабана и на него передивгается переносчик, происходит сжатие секторов переносчика, а затем брекерного барабана. Брекерный браслет снимается с барабана. Цикл закончен.

После окончания процесса сборки, покрышку снимают со станка и направляют на участок вулканизации для окраски внутренней поверхности покрышки на станке специальной смазкой. 14]

3.6 Контроль производства Рентгенодефектоскопия После визуального контроля покрышка поступает на рентгеновскую установку.

Рентгеновский контроль, как наиболее достоверный вид контроля является одним из важнейших средств обеспечения качества шин и применяется для большей части выпускаемой продукции.

Эта модульная система контроля шин с возможностью наращивания для повышения производительности предприятия. Она охватывает все варианты — от станции контроля с ручной загрузкой до полностью автоматической машины в производственной линии, и позволяет проводить контроль шин от 15″ до 25″ .

Проверка на силовую неоднородность Геометрические неравномерности покрышки могут повлечь за собой силовые изменения на автомобиле. По этой причине покрышки испытываются на станках для измерения неоднородности покрышек. Измеряются следующие показатели:

радиальная сила;

боковая сила.

Измерение радиальной и боковой силы позволяют рассчитать следующие дефекты в покрышке: