Нормативные и материально-технические расчеты по каландровому цеху для покрышки 205/70R15

Содержание Введение

1. Назначение, техническая характеристика, строение и условия эксплуатации покрышки 205/70R15

2. Выбор и обоснование рецептов резиновых смесей

2.1 Протекторные резиновые смеси

2.2 Обкладочные резиновые смеси

2.3 Армирующие материалы конструкции покрышки 205/70R15

3. Нормативно-технические расчёты по каландровому цеху

3.1 Определение нормативов отходов резиновых смесей

3.2 Отходы резиновых смесей

4. Материально-технические расчёты

4.1 Расчет норм расходов полуфабрикатов на 1000 штук покрышек 205/70R14

4.2 Расчёт норм расхода сырья на 1000 шт. покрышек 205/70R15

4.3 Материальный баланс готового изделия

4.4 Материальный баланс полуфабрикатов

4.5 Материальный баланс сырья

5. Контроль качества в шинной промышленности

5.1 Контроль смешения

5.2 Контроль качества получаемых резиновых смесей

5.3 Выборочный контроль качества продукции

6. Вопросы техники безопасности и охраны окружающей среды

6.1 Общие требования безопасности к технологическим процессам

6.2 Вентиляция

6.3 Средства защиты работников

6.3.1 Общие положения

6.3.2 Классификация средств защиты работников

6.3.3 Проблемы защиты окружающей среды Заключение Список использованных источников

Введение

В России производство шин является неотъемлемой частью экономики страны и жизни граждан в целом. К 2006 году производство шин составило около 43 млн. шин в год. В добавок к этому времени увеличился совокупный импорт и в 2007 году составил 15 млн.штук.

В последнее время наметились все большие тенденции, направленные на уменьшение высоты профиля шины при сохранении ширины и одновременном увеличении посадочного размера, и, соответственно, использовании дисков большего диаметра для сохранения радиуса качения. Это делает возможным установку тормозных механизмов большего диаметра, что необходимо в свете роста мощностей моторов и скоростей автомобилей. Также уменьшается деформация боковых стенок шины — это улучшает реакции шины на действия рулем, и снижает нагрев шины, но, с другой стороны, ухудшает комфортабельность движения, долговечность и проходимость, а форма пятна контакта становится короче и шире.

Снижение сопротивления качению шины также является одним из приоритетнейших направлений в развитии шинной промышленности. Снижение сопротивления позволяет повышать экономичность движения автомобиля, за счет более современных материалов, применяемых в протекторе, которые поглощают меньше энергии при растяжении и сжатии.

Одним из важнейших технологических процессов производства шин является каландрование — процесс непрерывного формования резиновой смеси путем многократного пропуска ее через зазор между горизонтальными параллельными валками каландра, вращающимися навстречу друг другу. Кроме этого с помощью каландра осуществляется обкладка и промазка корда и тканей резиновой смесью, дублирование листов, их профилирование и тиснение. Указанные операции выполняются на каландрах, обычно эксплуатируемых в составе каландровых линий, включающих в себя различное и вспомогательное оборудование.

Обкладка тканей резиновой смесью представляет собой процесс наложения слоя этой смеси с определенным давлением при прохождении ее через зазор между валками каландра, вращающимися без фрикции для увеличения прочности связи с обкладкой материалом ткани на основе латексных дисперсий. Плотные ткани перед обкладкой промазывают смесью на каландре или клеем на клеепромазочной машине. Промазка тканей заключается в том, что при прохождении ткани через зазор между валками каландра происходит втирание в нее пластичной эластичной смеси с помощью среднего (при трех валковой схеме) быстровращающегося валка, покрытого слоем смеси. При этом средний валок должен иметь окружную скорость, превосходящую скорость движения ткани через каландр. Во время промазки смесь втирается не только в пространство между нитями, но и в промежутки между отдельными волокнами. В тоже время при промазке на поверхности ткани остается лишь тонкий слой смеси. Основными параметрами, характеризующими каландр, являются: число валков, их диаметр и длина рабочей части. Современные установки характеризуются в совмещении в одной линии сразу несколько операций с применением двухстадийной пропитки, высокими скоростями (до 100 м/мин).

В производстве легковых и грузовых радиальных шин, для которых необходима повышенная прецизионность всех деталей, червячные машины холодного питания вытеснили машины теплового питания. Появление экструдеров со штифтованными цилиндрами, использование в них принципа трансфермикс, то есть нарезки в корпусе экструдера, позволяет сократить длину червяка и осуществлять замену действующих червячных машин без снижения производительности. Для профилирования протекторов с достаточно толстым подканавочным слоем до 3 мм у легковых и до 5 мм у грузовых радиальных шин требуются агрегаты из трех червячных машин холодного питания типа «триплекс» повышается качество легковых шин, так как в этом случае можно выпускать подбрекерные детали, сдублированные с боковинами.

Целью курсовой работы являются материально-технические расчеты по покрышке 205/70R15 по каландровому цеху мощностью 1,9 млн.шт. в год с учетом современных достижений в конструкции, технологии их производства, рецептуростроения шинных резин.

1. Назначение, техническая характеристика, строение и условия эксплуатации покрышки 205/70R15

В данной курсовой работе представлена конструкция автопокрышки 205/70R15 в радиальном бескамерном исполнение модели NV-117 с дорожным рисунком протектора. Данная шина обеспечивает безопасность движения, высокую комфортабельность, долговечность, хорошие ходовые качества автомобиля.

Радиальной шиной называется пневматическая шина, в каркасе которой угол наклона нитей корда равен 0°, а в брекере — не менее 65°. Угол наклона нитей корда в каркасе может отличаться от 0°, но не должен быть более 15°. В брекере возможно наличие дополнительных слоев корда с углом наклона нитей до 45°.

Каркас с радиальным расположением нитей обладает меньшей окружной жесткостью и для повышения прочности покрышки в целом он армирован жестким, практически нерастяжимым брекером, которой называют брекерным поясом.

Жесткий брекерный пояс способствует более высокому сцеплению шины с дорогой за счет увеличения площади поверхности контакта беговой дорожки протектора с дорогой. При этом контактное давление снижается и распределяется более равномерно, что приводит к уменьшению проскальзывания элементов протектора относительно поверхности дороги. Как следствие уменьшается истирание покрышки и повышается боковая устойчивость шины. Относительная жесткость брекера дает большую свободу при разработке рисунка протектора и снижает опасность растрескивания по канавкам рисунка протектора, встречающегося в покрышках диагональной конструкции.

Снижение числа слоев каркаса в покрышках радиального типа и уменьшение проскальзывания в зоне контакта с дорогой приводит к меньшему теплообразованию, что также способствует большей износостойкости шин и позволяет повысить скорость движения. Благодаря всем этим достоинствам шины имеют ходимость в 1,5−2 раза более высокую, чем диагональные, а более низкое сопротивление качению делает радиальные шины более экономичными при эксплуатации.

Рассмотрим технические характеристики покрышки 205/70R15, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1 — Технические характеристики покрышки 205/70R15

В данной курсовой работе выбрана модель шины NV-117 в бескамерном исполнении. Бескамерная шина представляет собой покрышку, которая отличается от покрышки камерной шины наличием герметизирующего слоя толщиной около 1,0±0,05 мм и уплотнительных бортовых лент, а также конструкцией бортов. Герметизирующий слой изготавливают из резины, характеризующейся малой газопроницаемости.

Основное преимущество бескамерных шин по сравнению с камерными заключается в том, что они обеспечивают повышенную безопасность движения автомобиля при высоких скоростях. У обычной шины камера находится в растянутом состоянии и при проколе в большинстве случаев разрывается. При этом воздух свободно выходит через вентильное отверстие и под бортами покрышки, давление в шине резко падает и возникает опасность аварии. В случае прокола бескамерной шины воздух может выходить только через образовавшееся отверстие, которое не разрастается, а наоборот, зажимается. Благодаря этому внутреннее давление в шине снижается медленно, и водитель имеет возможность своевременно остановить автомобиль.

Таким образом, основными элементами бескамерной легковой шины размером 205/70R15, выполненной в радиальном исполнении являются протектор, каркас, брекер, два борта и две боковины.

Каркас является основной силовой частью пневматической шины. Он состоит из чётного числа обрезиненного корда, в данном случае из двух слоев обрезиненного полиэфирного корда марки 18ПДУ с технологической прослойкой, снижающей сдвиговые напряжения. Такой корд превосходит анидный по устойчивости к многократным деформациям, влагостойкости и к действию высоких деформаций. Невысокое удлинение полиэфирного корда снижает разнашивание шины в эксплуатации. По своим техническим характеристикам полиэфирные корда обладают меньшей толщиной нити в сравнении с другими типами текстильного корда, что позволяет снижать толщину шины, а это напрямую связано с топливной экономичностью изделия, снижением теплообразования в массиве шины, улучшением экологической характеристики шины.

Край каркаса закрепляют на бортовое кольцо шириной 6,6±0,5 мм и высотой 5,2±0,5 мм, которое обеспечивает необходимую прочность и жесткость бортов. Бортовое кольцо состоит из четырёх витков обрезиненной проволоки марки 1Б (1Л), каждая из которых имеет пять проволок в ряду. Диаметр бортового кольца 384,8 мм, на него накладывают наполнительный шнур площадью равной 1,54 см², затем заворачивают первый и второй слои каркаса, прослойку каркаса и гермослой. Наполнительный шнур выполняют профилированным и его назначение предотвращение образования полостей в борту при его формировании.

Рисунок 1.1- Наполнительный шнур Борт покрышки — жёсткая, нерастягивающаяся часть, предназначенная для крепления покрышки на ободе колеса. Он состоит из бортового кольца, наполнительного шнура.

Рисунок 1.2- Схема борта покрышки 205/70R15

К1, К2 — первый и второй слой каркаса соответственно, КЗ — прослойка каркаса, К4- герметизирующий слой Поверх основных слоев каркаса размещается брекер. Он предназначен для предохранения каркаса от ударов при неровной дороге и ослабляет действие на каркас тяговых и тормозных усилий, обеспечивает прочность связи между неодинаковым по жёсткости резиновым протектором и резинокордным каркасом.

В данной конструкции представлен брекерный пояс из двух слоев обрезиненного металлокорда марки 3ЛЗ0НТ, закроенного под углом 65°. С целью предохранения каркаса предусмотрен экранирующий слой из сетчатой ткани марки ЛСАТ-0422 толщиной 0,57 мм.

Протектор — наружная резиновая часть покрышки, непосредственно контактирующая с дорогой; протектор обеспечивает сцепление шины с дорогой и предохраняет брекер и каркас от повреждений. На боковых стенках покрышки протектор переходит в боковины — более тонкие резиновые слои, предохраняющие каркас от внешних воздействий (не только механических).

Боковины покрышки из-за малой деформируемости протектора и брекера, а также вследствие радиального расположения нитей корда в каркасе подвержены большим деформациям, чем боковины покрышек диагональных шин. Кроме того, они испытывают примерно вдвое большие максимальные напряжения. Поэтому боковины изготовляют из эластичной резины с высокими усталостными характеристиками: низким напряжением при удлинении, повышенным сопротивлением раздеру, высокой износостойкостью.

Рисунок 1.3- Эскиз боковины и бортовой ленты БК1 — боковина, БК2 — бортовая лента

В составе протектора выделяют беговую дорожку — поверхностный слой с определенным рисунком, подканавочный слой, располагаемый между беговой дорожкой и брекером, и плечевые зоны, соединяющие беговую дорожку и подканавочный слой с боковинами.

А также для радиальных шин применяют резиновые профильные ленточки (мини-боковины), обеспечивающие соединение протектора с боковинами.

Резина протектора должна обладать высокой механической прочностью и хорошей износостойкостью. Поскольку выступы рисунка протектора и подканавочный слой работают в разных режимах деформации, протектор часто изготавливают из двух различных резин: верхний слой (рисунок протектора) — из жесткой износостойкой, и нижний (подканавочный слой) — из более эластичной.

Рисунок 1.4 — Эскиз беговой части, минибоковины и подканавочного слоя: 1- беговая часть протектора, П2 — минибоковина, ПЗ — подканавка В таблице 2 представлены физико-механические показатели автопокрышки 205/70R15.

Таблица 2 — Нормы физико-механических показателей автомобильной шина 205/70R15

2. Выбор и обоснование рецептов резиновых смесей Шинная промышленность относится к числу материалоёмких производств. Доля сырья и материалов в себестоимости продукции достигает 80−90%. Используется более 100 видов сырья и материалов, из которых к основным относятся каучуки, наполнители и химические добавки. Конкурентоспособность отрасли в рыночных условиях, необходимость увеличения объёма экспортной продукции будет стимулировать совершенствования технологии производства новых материалов.

Важнейшим направлением совершенствования качества шин является повышение износостойкости, улучшение ценных свойств и снижение потерь на качение. В этой связи, особый интерес представляет работа по изучению влияния микроструктуры бутадиенов на указанные характеристики.

НИИ шинной промышленности установлено, что с увеличением в каучуке 1,2 звеньев более 30−40% улучшаются технологические свойства смесей (вальцуемость, шприцуемость) повышается сопротивление термо-окислительному старению, относительный гистерезис и температурный предел хрупкости, снижается эластичность и прочность резины. В рецептуре изменяются ингредиенты, широко используемые в шинной промышленности, показатели качества, которые должны удовлетворять соответствующим ГОСТ и технологическим условиям. Разработаны рецептуры для основных деталей покрышки, рецептурные карты которых представлены в таблицах

2.1 Протекторные резиновые смеси Важнейшими показателями надёжности шин является ресурс и ремонтопригодность. Требования к шинам всё более повышаются, следует ожидать повышения прочности и износостойкости на 15−20%, снижение истираемости на 10−20%.

Нормальная работа шин, их долговечность в большей мере зависит от условий эксплуатации. Разрушение шин может происходить по разрыву, разрушению каркаса, отслоению, механическому повреждению и т. д. Однако 73,8% разрушений происходит на износ протектора. Износ и другие виды разрушения часто связаны с недостатками протекторных резин.

Требования повышенной износостойкости не совпадают с требованиями обеспечения хороших технологических свойств, высокого коэффициента трения к усталостной выносливости, низких гистерезисных потерь. В каждом случае эти требования дифференцируются в зависимости от типа и размера шин. Для обеспечения долговечности шин типа «Р» имеет большое значение стойкость к механическим повреждениям. Поэтому целесообразно применение более жёстких, чем в шинах типа «Д» смесей.

С увеличением размера шин возрастает роль теплообразования, поэтому, по мере увеличения размера шин, повышаются требования к упруго-гистерезисным свойствам протекторных резин и прочности связи с брекером.

Дифференцирование требований к свойствам протекторных резин, в зависимости от размера, условий эксплуатации и конструкции шин, даёт возможность более рационального подхода к построению рецепта резин.

В протекторных резинах используют комбинацию каучуков СКС-30АРКМ-15, СКИ-3 и СКД, позволяющие не только компенсировать, но и в ряде случаев обеспечить более высокие свойства. Значительное количество СКИ-3 в рецепте протекторных резин повышает конфигурационную клейкость, прочность связи с брекером и прочность стыка протектора.

Введение

11,2 мас.ч. СКД обеспечивает повышение динамического модуля, износостойкости, морозостойкости и сопротивления к растрескиванию по канавкам протектора.

Рецептуры резиновых смесей должны строиться с учётом технологического процесса. Это, прежде всего, касается вулканизующей системы. Резиновые смеси должны обладать достаточной устойчивостью к преждевременной вулканизации при температуре переработки, когда температура смеси достигает 130−140 градусов. Время подвулканизации должно составлять не менее 15−20 минут.

Пластичность протекторных резиновых смесей ограничена пределами 0,30±0,03. Ограничение нижнего предела пластичности обусловлено технологическими трудностями изготовления и переработки жёстких смесей, ограничение верхнего предела — ухудшением механических свойств резины. Поэтому для резин на основе СКИ-3 и СКД, характеризующихся высокой стойкостью к подвулканизации и скоростью вулканизации, рекомендуется применять ускорители с большим индукционным периодом.

Таблица 3 — Рецептура протекторных резиновых смесей на 1000 штук покрышек

Показатели ускоренных испытаний протекторных резиновых смесей представлены в таблице 4.

Таблица 4 — Нормы показания ускоренных испытаний резиновых смесей

Таблица 5 — Норма физико-механических показателей протекторных резин

С целью повышения стойкости и реверсии в процессе вулканизации и теплостойкости резин целесообразно применять уменьшенное содержание серы к ускорителю. Примерное соотношение серы и сульфенамида Ц 2,2:1,5 соответственно.

Эффективность органических ускорителей повышается введением оксидов металлов, в качестве активаторов.

Введение

в резиновые смеси до 3 массовых частей цинковых белил и двух массовых частей стеарина технического, который является вторичным эффективным диспергатором компонентов резиновой смеси, способствует увеличению концентрации поперечных химических связей и уменьшению степени сульфидности.

Так как протекторные резины являются покровными, то в процессе эксплуатации покрышек подвергаются озоновому и световому старению. Озоновое старение наблюдается при наличии определённой критической деформации растяжения, активируемые светом и теплом. Озоновому старению в наибольшей степени подвержены боковины шин радиальной конструкции. Защита покрышек от атмосферного разрушения является одной из важнейших задач повышения работоспособности и ремонтопригодности шин. Поэтому в составе рецептов протекторных резиновых смесей используются противостарители химического и физического действия. Эффективность химических противостарителей повышается в присутствии восков, которые, мигрируя на поверхность, образуют пленку, защищающую от атмосферного старения.

Технологические свойства протекторных резиновых смесей улучшаются введением мягчителей. В серийных протекторных резинах до настоящего времени применяется масло ПН-6, содержащее 84−86% ароматических и 10−12% парафинонафтеновых углеводородов. Ароматические углеводороды хорошо совмещаются с неполярными каучуками, умеренно уменьшают вязкость, незначительно изменяют прочностные свойства вулканизатов, даже при введении достаточно больших количеств. В боковой резине предусматривают 9 мас.ч. нафтенового масла с введением термопластичных мягчителей в качестве промоторов клейкости — октофор N и другие, в количестве 1−3 массовых частей. Эффективно повышают пластичность резиновых смесей введением 1,5 мас. ч мягчителей АСМГ-1.

Основными направлениями повышения эксплуатационных свойств протекторных резин является сокращение содержания мягчителей, использование активных типов монодисперсного ТУ, применение новых вулканизирующих и модифицирующих систем, использование эффективных заменителей подвулканизации.

2.2 Обкладочные резиновые смеси Шины радиальной конструкции, содержащие в брекере и каркасе металлокорда характеризуются меньшим теплообразованием, разнашиваемостью, по сравнению с диагональными, имеющими текстильный каркас. Долговечность таких шин определяется наличием прочной адгезионной связи резины с армирующим материалом. В конструкции покрышки применяются: текстильный корд, бязь, проволока и др. Для формирования адгезионного контакта необходимы достаточно высокая пластичность и конфигурационная клейкость смесей, продолжительное пребывание в вязко-текучем состоянии в начальный период вулканизации.

Брекерные резины должны обладать высоким уровнем упруго-прочностных свойств. Повышение качества шин типа «Р» обуславливает необходимость обеспечения высокой прочности связи резины с металлокордом.

Одним из путей повышения адгезионной связи металлокрод-резина, является увеличение интенсивности их межфазного взаимодействия, благодаря использованию реакционно-способных веществ в качестве промоторов адгезии. При термическом распаде модификаторов образуются активные низкомолекулярные продукты, способные вступать в реакции с эластомером и поверхностью металлокорда, внося дополнительный вклад в адгезионные связи. За счёт модификации эластомерной матрицы улучшаются упруго-прочностные свойства резин в граничных областях, увеличивается густота пространственной сетки, обуславливающая возрастание прочности адгезионного соединения.

Брекерные резины должны обладать высокой адгезией к поверхности латунированного металлокорда, что связано с диффузией ионов меди и электронов через слои сульфидов меди Cu_xS, регулирование количества Cu_xS в выбранном рецепте достигается введением эффектного химического модификатора Монобонт 680С в количестве 0,45 мас. ч и повешенное содержание полимерной серы «Кристекс» в количестве 7,5 мас.ч.

Чрезмерно высокое содержание серы в рецептах отрицательно влияет на технологический процесс производства шин и, в конечном счёте, на качество изделия. При этом наблюдается выцветание серы, на поверхности резиновых смесей.

Введение

в обкладочные резины таких термопластичных мягчителей, как октофор N, канифоль, рубракс положительно влияет на прочность связи, особенно системы резина-корд. Оптимальное соотношение мягчителей, особенно промоторов клейкости, во многом определяет конфекционные свойства обкладочных смесей: клейкость и когезионная прочность. Достаточная конфекционная клейкость смесей необходима для повышения монолитности покрышек.

Брекерные резины являются подушечным слоем в конструкции покрышки, в котором развивается в процессе эксплуатации достаточно высокие температуры. Они должны иметь повышенное сопротивление тепловому старению и утомлению. Максимальным эффектом при утомлении также как и при тепловом старении, обладают производные п-фенилдиаминов, характеризующиеся высокой подвижностью атомов водорода и лимитирующей способностью.

Вводимые в брекерные резиновые смеси антиоксиданты выполняют роль стабилизаторов адгезионных связей.

Введение

их в количестве 0,5−2 мас.ч. создаёт благоприятные условия для формирования сульфидного слоя со свойствами, необходимыми для прочного связывания полимера с металлокордом.

Технологические свойства брекерных резиновых смесей улучшают введением небольших количеств жидких ароматических мягчителей, что несколько повышает прочность связи резина-резина и не оказывает отрицательного влияния на прочность связи резина-корд.

Каркасные резиновые смеси должны хорошо обрабатываться на каландрах, обладать достаточной клейкостью, когезионной прочностью. Основными проблемами в рецептуростроении таких резин являются снижение гистерезисных потерь, повышение прочности связи в резинокордных системах.

В курсовой работе каркасная резина изготавливается из комбинации пол изопренового каучука: НК TRS-20 и СКИ-3 в соотношении 1:1. Применение НК обуславливается получением шин с высоким уровнем упруго-прочностных показателей, что видно по нормам физико-механических показателей. В составе вулканизующих систем для каркасных резин всех типов шин применяют сульфенамид или его комбинации с небольшим добавлением тиазола 2 МБС, для повышения скорости в начальный период вулканизации.

Совместное применение белых саж и модификатора РУ снижает оптимальное содержание дорогостоящего модификатора с 4 до 2 мас.ч. и тем самым устраняется отрицательное действие на стойкость к подвулканизации. Шина с модифицирующими системами в резинах характеризуется более высокой работоспособностью при стендовых эксплуатационных испытаниях, уменьшается их выход по дефектам каркаса и борта.

Когезионная прочность особенно важна для каркасных резин шин радиальной конструкции.

Одним из наиболее эффективных способов повышения стойкости каркасных резин в процессе утомления является введение противостарителей и противоутомителей.

Герметизирующий слой бескамерной шины препятствует диффузии воздуха из полости шины внутрь каркаса. Поэтому резины герметизирующего слоя должны иметь высокую газонепроницаемость, стойкость к тепловому старению, высокое сопротивление раздеру, высокие эластические и адгезионные свойства. К этим резинам, в отличие от камерных, предъявляются повышенные требования по обеспечению связи с резиной каркаса, как в статических, так и в динамических условиях в широком интервале температур.

В курсовой работе состав резины гермослоя был разработан на основе комбинации ХБК НТ-1068 и НК TRS-20 в соотношении 80:20 с полуусиливающим техническим углеродом № 550 в дозировке 50 мас.ч.

В качестве мягчителей применяют нефтяное масло нетоксол и битум, повышающий влаго-, теплостойкость, прочность и монолитность изделий. Для повышения клейкости резины герметизирующего слоя и адгезионных свойств используют октофор N и стирольноинденовые смолы, которые используют в качестве заменителей канифоли.

В рецептуре вулканизующей системой является комбинация серы полимерной с тиазолом 2 МБС.

Изоляционные резины используют для изготовления наполнительного шнура и изоляции проволоки, применяемой в процессе изготовления бортовых колец. В конструкции покрышки необходимо, чтобы крыло было особенно прочные и вместе с тем упругим и гибким. Поэтому резиновая смесь для изоляции бортовой проволоки должны удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к крылу. Резиновая смесь прочно соединяет проволоку, друг с другом, обеспечивает хорошее сцепление резины с металлом и резиной, которой обмазана ткань обёрточной ленточки крыла.

Промазочные резиновые смеси применяют для изготовления крыльевых и бортовых лент изготовляемых из бязи. Резиновая смесь заполняет все промежутки между нитями и частично между волокнами, расположенными на поверхности нити. Поэтому от промазочных резиновых смесей требуется большая пластичность и хорошая клейкость.

Промазочные резиновые смеси должны обладать достаточной теплостойкостью, хорошо сопротивляться тепловому старению.

Отличительной особенностью промазочных резиновых смесей является наибольшее наполнение полуактивным ТУ и введение минеральных наполнителей при повышенном количестве мягчителей.

Рецептуры обкладочных резиновых смесей и норм показателей ускоренных испытаний, физико-механических показателей приведены в таблицах 6−8.

Таблица 6 — Рецепты обкладочных резиновых смесей

Таблица 7 — Нормы показателей ускоренных испытаний резиновых смесей

Таблица 8 — Нормы физико-механических показателей обкладочных резин

2.3 Армирующие материалы конструкции покрышки 205/70R15

Для изготовления РТИ покрышек применяют корд, который представляет собой ткань, состоящую из редких нитей утка и нитей основы. Такая структура тканей дает возможность иметь между нитями промежутки, запаянные резиной, что обеспечивает высокую гибкость и долговечность каркаса при эксплуатации шин. Корд изготавливается из натурального (хлопок), искусственного (вискоза), синтетического (капрон) волокна.

Качество корда в значительной степени определяет долговечность шин, поэтому к выбору корда необходимо подходить с большой ответственностью.

В настоящее время в производстве шин используют главным образом вискозный, капроновый, анидный корд. Преимущества капронового корда по сравнению с вискозным кордом это его высокая прочность, устойчивость к действию многократной деформации изгиба, влагостойкостью и низкой массой, большей прочностью и меньшей плотностью нити. На основе капронового корда можно изготовить более легкие шины и прочные на основе вискозного корда. Это дает возможность повысить скорость движения и грузоподъемность автомобиля. Металлокорд — это трос, состоящий из стальных латунированных проволочек диаметром 0,15−0,18 мм и прочностью от 2,5 до 3,1 кН/мм². Проволоку латунируют для обеспечения необходимой прочности связи металлокорда с резиной.

Металлокорд отличается высокой прочностью и малым удлинением, по сравнению с текстильным кордом. Он обладает высокой стойкостью к старению, теплостойкостью, усадочной прочностью, а также высоким модулем растяжения, обеспечивающим высокую прочность и износостойкость протектора. Применяются в брекере шин типа «Р» и используются в каркасе легковых шин. Шины, изготовленные из металлокорда вследствие его высокой прочности, не выходят из сырья даже при полном износе от внешних воздействий. Особенностью изготовления протектора является то, что беговая часть должна быть более твердой и жесткой, а боковина — более эластичной, т.к. она работает на изгиб. Поэтому боковина и беговая части протектора выполняются из разных резиновых смесей. Боковины покрышки изготавливаются из эластичной резины со стойкими усталостными свойствами: низкое напряжение при удлинении, повышенное сопротивление раздиру, высокой износостойкостью. Характеристики обрезиненного корда используемого в производстве покрышек 205/70R15 приведены в таблице 9.

Наполнительный шнур повышает плотность борта, обеспечивает более плавный переход от металлической части крыла к резинотканевой детали борта.

Ткани полотняного переплетения и другой структуры — бязь, применяют для изготовления отделочных частей борта покрышки. Они имеют почти одинаковую плотность на основе и утку. Большое количество текстильных прокладочных материалов, используют в цехе сборки для предохранения резины и прорезиненных материалов от слипания, пропитывают специальным составом. Для повышения адгезии резины к текстильному корду, корд подвергают пропитки. Пропиточный состав должен глубоко проникать в ткань с течением времени отслаиваться и прилипать к резине.

Для повышения прочности связи между резинами и текстильными материалами, обладающими пониженной адгезией к резиновым смесям, волокна, особенно на основе искусственных и синтетических материалов позволяет получить более монолитные изделия. Прочность крепления резины с тканью пропитанной латексными слоями в большей степени зависит от их состава. В отечественной промышленности в качестве пропиточного состава применяются латексы следующих типов: ДМВП-10х, продукт сополимеризации дивинила и 2-метил-5-винилпиридина и карбонильные (СКД-1). Латекс ДМВП-10х обычно применяют только в комбинации с латексом СКД-1. В пропиточные составы для обеспечения прочности связи адгезии в волокна кроме латексов необходимо вводить полярные вещества (резорцинформальдегидные смолы), в качестве основы пропиточного состава используют латексы, содержащие группы: карбоксильные, пиридиновые, эпоксидные. Однако их в полимере латекса не должно быть слишком много, чтобы не уменьшать связи на границе адгезив-резина. Содержание компонентов в латексной смеси зависит от типа пропиточного состава. На прочность связи влияет также состав пропиточной дисперсии, способ приготовления, качество и распределение пропиточного адгезива нанесённого на корд, режимы тепловой обработки, способ хранения пропитанного корда, состава резиновых смесей и других факторов.

Таблица 9 — Характеристика обрезиненного корда покрышки 205/70R15

Для изготовления бортовых колец применяют проволоку стальную латунированную 1Л, 1ЛА, 1Б, 1БП. Проволоку латунируют для того, чтобы обеспечить прочность связи ее с резиной не менее 180 Н/м² при диаметре 1,3 мм. Поверхность проволоки обрабатывают кумароновой смолой. На поверхности не должно быть зажимов, трещин, пор, следов окисления. Технические характеристики бортовой проволоки приведены в таблице 9.1

Таблица 9.1 Основные характеристики бортовой проволоки 1Л

3. Нормативно-технические расчёты по каландровому цеху Технические нормативы включают в себя такие основные показатели как нормативы технологических отходов и потерь материалов и полуфабрикатов, применяемых в производстве шин по технологическим переделам; коэффициенты изменения площади корда; расход резины на 1 м² обрезиненного текстиля и металлокорда и др. Расчёт нормативов отходов текстильного корда.

3.1 Определение нормативов отходов резиновых смесей Коэффициент изменения площади (К_И.П.) кордного полотна, тканей при их обрезинивании представляет собой отношение площади ткани после обработки к её площади до обработки:

К_И.П. = S/S_С.К. = l· b/l?_С.К.·b _С.К.,

где S — площадь обработанного корда (на указанных технологических стадиях), м²;

S_С.К. — площадь сурового корда (по паспортным данным рулона), м²;

l и b — соответственно длина и ширина обработанного рулона (на указанных технологических стадиях), м²;

l?_С.К. и b _С.К. — соответственно длина и ширина рулона сурового корда (по паспортным данным), м.

Чем выше К_И.П., тем больше можно изготовить обрезиненного корда, поэтому на заводах стремятся к его увеличению. Это обеспечивается ширительно-натяжными устройствами, которые устанавливаются на всём пути его прохождения, перед входом корда в зазор каландра.

Годовая потребность в корде-суровье из материального баланса полуфабрикатов 18ПДУ составляет 2 479 787,71 м²

При плановых отходах 2,5% отходы в год составят:

30 м² — 1000 шт.;

x м² — 2 479 787,71 м²

x = 74 393,63 м²

Затраты на отходы в год составят:

74 393,63· 60= 4 463 618 руб.

В результате совершенствования технологии обработки кордов (внедрение новой линии типа Рэпике, установка современных ширительных устройств) отходы корда снизились от 2,5% до 2%.

2,5% - 30 м²;

2% - х₁ м².

Х₁= 24 м².

При плановых отходах 2% отходы в год составят:

24 м² — 1000 шт.;

x₂ м² — 2 479 787,71 м²

x₂ = 59 515 м²

При этом затраты в год составят:

59 515· 60= 3 570 900 руб.

Экономия за счёт снижения процента отхода при обработке корда составит:

4 463 618−3 570 900=892718 руб.

Рассмотрим влияние коэффициента изменения площади (К_И.П.) на экономические показатели работы участка обработки кордов.

Годовая потребность корда-суровья составляет2 479 787,71 м² при К_И.П.=0,945. В результате технического перевооружения коэффициент изменения площади увеличен до 0,98.

При К_И.П.= 0,98 на 1000 шт. покрышек потребуется:

1304,76/0,98 = 1331,39 м².

Экономия составит на 1000 шт. покрышек 205/70R15

1331,39- 1304,76 = 26,63 м².

Что при цене 60руб за 1 м² составит:

26,63· 60= 1598руб Экономический эффект за счёт повышения коэффициента изменения площади с 0,945 до 0,98 составляет:

1598руб — 1000 шт.;

x₂ руб — 2 479 787,71 м²

x₂ =3 962 701 руб.

Экономический эффект за счёт снижения процентов отходов и повышения коэффициента изменения площади с 0,945 до 0,98 составляет:

3 962 701+892718= 4 855 419 руб.

Вторым важным показателем обработки кордов является коэффициент прессовки корда. Коэффициент прессовки корда К_П определяется по формуле:

К_П = Р_Ф/Р_Т,

где Р_Ф — фактическая масса 1 м² обрезиненного корда, кг;

Р_Т — теоретическая масса 1 м² обрезиненного корда, кг.

Образец обрезиненного корда отбирается после каландра или на раскрое после диагонально-резательной машины по всей ширине полотна длиной 300 мм. Отрезанная полоса по всей ширине делится на семь равных образцов, каждый из которых нумеруется по порядку начиная с левой стороны полотна по его движению.

Фактическая масса 1 м² обрезиненного корда Р_Ф (кг):

Р_Ф = 1000· 1000·Р_О.К./b₂·l₂;

где Р_О.К.— масса образца обрезиненного корда, кг (определяется взвешиванием);

b₂ — ширина образца, мм (200 мм);

l₂ — длина образца, мм (300 мм).

Теоретическая масса 1 м² обрезиненного корда Р_Т (кг):

Р_Т = Р_П.К. + Р_Р,

где Р_П.К. — масса пропитанного корда, кг;

Р_Р — масса резиновой смеси, кг.

Коэффициент прессовки можно рассчитать по формуле:

К_П = Р_Ф / Р_Т = Р_Ф /(Р_П.К. + Р_Р).

Расход резины на 1 м² обрезиненного корда в весовых единицах:

Р_Р.В. = Р_Ф— Р_П.К.

Объемный расход резины на 1 м² обрезиненного корда:

Р_Р.О. = Р_Р.В./ г, где г — плотность резиновой смеси, кг/м³.

Повышение коэффициента прессовки К_П вызывает увеличение расхода резиновой смеси. Для того чтобы её расход оставался неизменен, должна быть снижена толщина обрезиненного корда.

3.2 Отходы резиновых смесей Технически неизбежными отходами (потерями) резиновых смесей в процессе их изготовления и обработки являются:

— «выпрессовки» смесей через уплотнительные устройства при их изготовлении в резиносмесителях;

— потери гранул маточных смесей при охлаждении систем охлаждения, транспортировке и хранении между стадиями процесса;

— остатки смесей, удаляемые из головок грануляторов, стрейнеров и профилирующего оборудования при их чистке;

— отходы смесей, получаемые в результате анализа образцов заправок смесей на соответствие их нормам контроля.

Основное количество потерь материалов и смесей происходит непосредственно в процессе изготовления резиновых смесей. Эти потери можно определить по разности общей массы всех компонентов смесей, загружаемых в смеситель перед началом смешения, на первой и последующих стадиях смешения и массой готовой смеси. При двухи трёхстадийном процессе изготовления они будут суммироваться.

Рассчитаем потери протекторной беговой резиновой смеси на годовую мощность при различных процентах отхода.

При плановом проценте отхода 1,5% потери резиновой смеси на 1000 штук покрышек составят:

33,6 м³ — 1000 шт.;

х₁ м³ -1 900 570шт.

х₁ = 63 859,15 м³.

При стоимости 1 кг протекторной резиновой смеси 150 руб. потери составят:

63 859,15· 150= 9 578 872,5 руб.

В результате технического перевооружения процент отходов в подготовительном цехе уменьшился до 1%:

33,6 м³ — 1,5%;

х₂ м³ — 1%.

х₂ = 22,4 м³.

При плановом проценте отхода 1% потери резиновой смеси на 1000 штук покрышек составят:

22,4 м³ — 1000 шт.;

х₃ м³ -1 900 570шт.

х₃ = 42 572,77 м³.

Экономия в резиновой смеси составит:

63 859,15−42 572,77=21 286,38 м³.

Экономия в год составит:

21 286,38· 150 = 3 192 957 руб.

Таблица 10 — Расчет отходов резиновых смесей

4. Материально-технические расчёты Материально-технические расчеты являются основанием для обоснования выбора и расчета необходимого оборудования и технико-экономических расчетов. Материально-технические расчеты состоят из норм расхода полуфабрикатов и сырья на 1000 шт. покрышек, материального баланса готового изделия, полуфабрикатов и сырья на сменный, суточный и годовой выпуск продукции. Полученные данные занесли в таблицы приложение, А и приложение Б.

4.1 Расчет норм расходов полуфабрикатов на 1000 штук покрышек 205/70R14

Нормы расхода полуфабрикатов (обрезиненных тканей, металлокорда и проволоки, резиновых смесей, пропиточного состава и др.) на единицу продукции разрабатываются на основании спецификаций, рецептов резиновых смесей с указанием удельных весов, технической базы предприятия.

Расход полуфабрикатов на детали покрышки должен строго соответствовать размерам деталей, шифрам резиновых смесей, маркам корда, тканей и металлокорда, указанным в спецификации.

При расчёте норм расхода материалов определяют расход: обрезиненного текстильного корда, обрезиненного металлокорда и массы металлокорда в детали, прорезиненных тканей, смеси на обрезинивание текстильного корда, чефера, бязи и металлокорда; смеси на резиновые прослойки и ленточки; бортовой проволоки; смеси на изоляцию проволоки; смеси на протектор, боковины, наполнительный шнур, профилированные детали брекера; пропиточного состава.

Расход обрезиненного корда определяется для каждой детали в отдельности. Согласно спецификации деталь (слой, лента) характеризуется толщиной обрезинивания, шириной и длиной.

Чистый расход обрезиненного корда (нетто) S_Н (м²) на слои каркаса и брекера 1000 штук покрышек составляет:

S_Н = 10^-3· b·(l+Дl),

где b и l — соответственно ширина и длина по спецификации, мм;

Дl = 15 мм — припуск на стыковку полос в слое.

Расход корда с учётом отходов, брутто

S_Б = S_Н + S_Н•П/100,

где П — отходы обрезиненного корда, %

Расход обрезиненного корда 18ПДУ на первый слой 1000 шт. покрышек составляет:

S_Н =550· 1165·10^-3 = 641 м²;

S_Н = 480· 1170·10^-3 = 562 м².

Расход нетто резиновой смеси Р_Н (кг) на обрезинивание резинового корда и металлокорда при заданной толщине обрезинивания определяется по формуле:

Р_Н = 10^-3· S_Н·P_Р.О,·г, где S_Н — расход обрезиненного корда нетто, м²;

P_Р.О. — объемный расход смеси на 1 м² корда, см³;

г — плотность резиновой смеси, г/см³.

Расход брутто резиновой смеси Р_Б (кг) на обрезинивание с учетом отходов рассчитывается по формуле:

P_Б = P_Н + P_Н•П/100,

где П — суммарный процент отходов и потерь смеси с отходами корда и при ее изготовлении.

Расход резиновой смеси на обрезинивание корда 18ПДУ P_Н (кг) определяется как произведение обрезиненного корда (нетто) на норматив расхода смеси на 1 м² корда:

P_Н = 1233· 834·1,13·10^-3 = 1162 кг.

Расход смеси (брутто):

P_Б = 1162+1162· (2,5+1,25)/100 = 1205 кг.

Расход резиновой смеси на резиновые прослойки и ленточки. Для определения расхода смеси на изготовление прослоек расход смеси на погонную длину прослойки (кг) умножается на длину детали (м).

Расход смеси Р' (кг на 1 м длины прослойки):

P? = 10^-6· h·b·l·г, где h и b — соответственно толщина и ширина прослойки по спецификации;

l = 1 м = 1000 мм — длина прослойки;

г — плотность резиновой смеси, г/см³.

Расход смеси на 1000 шт. покрышек:

P_ОБЩ = 1000· P?·L,

где L — длина прослойки по спецификации, м.

Расход резиновой смеси на изготовление 1 м погонной длины прослойки на низ первого слоя каркаса составит:

P? = 10^-6· 1,4·400·1000·1,134 = 0,63 кг, Расход резиновой смеси на 1000 шт. покрышек составит:

P_ОБЩ = 1000· 0,63·1,145 = 721 кг, Расход обрезиненного металлокорда и массы металлокорда в детали. Согласно спецификации деталь (слой, лента) характеризуется длиной, шириной, шагом металлокорда, углом закроя.

Расход обрезиненного металлокорда, S_Н в м² на изготовление покрышки на 1000 шт. шин составляет:

S_Н = 10^-3· b·l,

где b и l — соответственно ширина и длина детали, мм.

Расход обрезиненного металлокорда с учетом отходов определяется также, как для текстильного корда.

Масса металлокорда находится через норматив расхода металлокорда в 1 м² обрезиненного металлокорда при заданном шаге нитей. Расчёт массы металлокорда Р_МК (кг) на изготовление деталей с одинаковым шагом нитей на 1000 штук покрышек производится по формуле:

Р_МК = Р_МК' · ,

где Р_МК' — расход металлокорда в 1 м² обрезиненного металлокорда, г;

S_i — расход обрезиненного металлокорда в слое (детали), м².

Расход металлокорда 3Ч0,30НТ на первый слой брекера:

S_М = 10^-3· 175·1940 = 339,5 м².

Расход брутто с учётом отходов металлокорда:

S_Б = 661+661· 3,25/100 = 682,5 м².

Для расчета массы металлокорда в 1 м² обрезиненного металлокорда определяется число металлокордных нитей в 1 м² полотна:

i = 1000/1,2+1 = 834.

Масса нитей в 1 м² обрезиненного металлокорда:

Р'_МК = 10^-3· 3,1·834 = 2, 6 кг.

Расход металлокорда 3Ч0,30НТ при шаге 1,2 на 2 слоя брекера для 1000 шт. составит:

Р_МК = 682,5· 2, 6 = 1774,5 кг.

Расход бортовой проволоки. Расход проволоки нетто:

Р_П.Н. = L_П.Н.· q,

где L_П.Н — длина проволоки на 1000 шт. покрышек, м;

q — масса 1 м погонной длины ленты проволоки, кг:

L_П.Н. = z· [ р· n·(D + n· h) +70]· k,

где z — количество колец в покрышке;

n — количество оборотов ленты проволоки в кольце;

D — диаметр кольца, мм;

h — толщина обрезинивания ленты, мм;

70 — длина стыка кольца, мм;

k — прядность проволоки.

Расход проволоки с учетом нормативов технически неизбежных отходов производства брутто:

Р_П.Б. = Р_П.Н.+Р_П.Н.· П/100,

где П — норматив расхода проволоки, %.

Погонная длина проволоки на 1000 шт. покрышек согласно размерам бортового кольца по спецификации:

L_П = 2· [3,14·4·(384,8+4·1,3)+70]·5 = 49 684,0 м.

Расход проволоки составит:

49 684· 0,0063 = 313,0 кг.

Расход смеси на изоляцию проволоки:

Р_С.П. = 10^-3· 49 684·21/5 = 208,7 кг.

Расход смеси на протектор, боковины, наполнительный шнур, профилированные детали брекера. Согласно спецификации покрышки протектор, боковина, наполнительный шнур и профилированные детали брекера характеризуются площадью поверхности, поперечного сечения и длиной деталей. Расход резиновой смеси нетто Р_СМ (кг) определяется умножением длины детали на площадь поперечного сечения и плотность смеси. Необходимо учитывать также количество деталей в покрышке.