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      LLP-B3100X17200機液混合式輪胎硫化機創新設計

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      人氣:-發表時間:2015-08-13 09:56【

      1.前言

      隨著裝備產業向綠色、節能、、智能的現代化制造方向轉變,研究開發具有節能、的生產裝備是每個裝備制造企業未來應關注與改變的目標。

      輪胎的硫化是輪胎生產過程的關鍵工序,輪胎硫化機是輪胎生產關鍵設備,可自動完成輪胎生產的裝胎、定型、硫化、卸胎等工藝過程。目前,輪胎硫化機產品在保證硫化過程各功能前提下,結構型式多種多樣,大類可分為機械式和液壓式。機械式由機械運動和水力驅動方式完成各運動部件的動作,而液壓式則通過液壓傳動實現各運動部件的動作。其中不同之處,在于合模運動過程,機械傳動靠機械方式給硫化過程施加合模力,合模力恒定,各部件運動可靠;而液壓傳動則靠液體加壓施力實現合模力,合模力為小幅動態平衡,各運動部件重復定位精度高。此兩大類產品各有特色。綜合兩大類產品優點特點的新機型——機液混合式硫化機,可以在保證合模力恒定、液壓取代動力水的新型節能產品。

      LLP-B3100×17200輪胎硫化機是一種用于硫化工程胎的機械式硫化機。結構件受力大,所需的動力也大。通過對此產品的創新設計,將其動力水傳動部分改為液壓傳動控制,并對部分驅動方式進行創新,實際應用效果在實踐中得到驗證。

      2.創新設計思路與方法

      2.1 機械式輪胎硫化機分析

      2.1.1 執行機構部分動力分析

      機械式輪胎硫化機整體結構由主傳動裝置、機架、硫化室、中心機構、脫模機構、卸胎裝置、機械手、活絡模驅動裝置、硫化控制管路、各運動部件的動力水驅動系統、氣動控制系統、電氣控制系統、潤滑系統等組成。其中動力水驅動系統用于控制中心機構的上下環動作、脫模機構水缸驅動、機械爪的升降和轉進轉出、活絡模水缸的驅動、卸胎裝置的進出與翻轉等,是各執行機構的動力源。

      各執行機構的動作,占一個硫化工序的比例很少,如在LLP-B3100×17200輪胎硫化機上可硫化25-36"鋼圈直徑的輪胎,硫化一條輪胎約為3-5小時不等,而硫化一條輪胎時,各運動部件的循環時間僅為14min左右,只占一個硫化周期的6%左右,動力供應所需時間相當少。

      為保證輪胎生產的正常進行,各輪胎廠往往都建立了集中的動力水控制泵站,需連續不斷地為各臺硫化機用戶單位供應動力,這樣勢必造成系統大量的能源消耗而產生不必要的成本浪費。

      2.1.2 中心機構下環升降的傳動裝置分析

      中心機構下環升降的傳動裝置為杠桿式脫模機構,它是通過驅動水缸的活塞桿推動杠桿,再由杠桿推動中心機構。以這種方式作用中心機構時,會對中心機構產生一個向上的主推力,一個由滾輪與缸座之間的摩擦阻力和偏離中心線而產生產的附加側向力,從而使中心機構缸體產生側彎力,造成缸壁易磨損和彎曲變形的缺陷。

      2.1.3 中心機構上環定型位置控制

      中心機構上環是在水力驅動下升降運動的,其定型位置通過缸體內銅套長短來控制。對不同斷面寬度的輪胎,其配的定型銅套長度也不同,給更換不同規格輪胎的硫化過程帶來不便。同時也增加了配件的數量,增加了成本。

      2.2 機液混合式硫化機的創新設計

      2.2.1 采用液壓系統帶動執行機構

      根據硫化機各執行部件的動作要求,我們設計了一套獨立的液壓控制系統,見圖1示。

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      圖1 機液混合式硫化機執行部件液壓系統原理圖

      該液壓控制系統完全取代了原有的動力水驅動源,采用中低壓系統,分三個閥塊,一個置于油箱上,另二個安裝于機身前側,分別控制不同的動作。每個動作由相應的電磁閥控制,執行機構在靜止狀態,系統處不工作。當硫化機在開合模過程時,電機工作,系統供油,執行相應動作。

      系統采用了溢流調節回路、平衡回路、快慢速調節回路、單向節流回路等,分別控制卸胎開合、活絡模驅動、中心機構上下環升降、機械手轉進轉出、機械手升降等動作。

      2.2.2 改變中心機構的傳動方式

      由于杠桿式脫模機構對中心機構缸體帶來諸多不利因素,唯有改變其受力狀態來解決。有效的辦法,就是使中心機構受力方向沿著其中心線方向,不另帶有其他側向力。按此思路,我們采取了直推式傳動方式,取消杠桿,將脫模缸置于中心機構正下方,使中心機構受到的作用力方向與中心線方向一致。見圖2機液混合式硫化機簡圖。

      2.2.3 采用的位移傳感器控制定型位置隨著電子技術和傳感技術的發展,利用高新技術改造傳統產業是現在高科技時代的必然,也是產品性的一種體現。在該中心機構中,我們將內置式位移感器安裝在上環升降油缸活塞桿中心,由此確定上環定型位置,精度明顯得到提高,調整控制也十分方便。

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      1 上環升降油缸、2 脫模油缸、3 活絡模驅動油缸、4 機座、5 連桿、6 機械手、7 硫化室、8 上橫梁

      圖2 機液混合式硫化機簡圖

      3.應用效果

      經過上述改進,產品技術性和可靠性得到提高,節能降耗成效明顯。

      1)由液壓傳動取代動力水傳動,可有效節約水資源和電力能源。

      該產品在一個循環周期內各執行部件用水約1.12噸,產生2.5MPa動力水的電能約16kW·.h。而液壓系統一個循環周期只需使用電量7kW·.h,無需動力水。按生產6條工程胎計算,單臺機液混合式硫化機每天可節約用水6.72噸,減少電力能耗54kW·.h,直接成本約118元,一年下來可節約成約4.3萬元。

      采用液壓系統后,執行機構動作時間6~8min,減少了近一半的輔助時間。

      同時,該產品對缺水地區來說經濟效益和社會效益更為。

      2)中心機構部件工作狀態的穩定性提高。

      中心機構部件的驅動裝置采用上下直推式結構,取消了杠桿式脫模裝置產生的側向作用力,了中心機構缸體的受力狀況,使用壽命大幅提高。同時提高了輪胎在模具內的定中性,定位精度穩定可靠。

      中心機構上環升降油缸設計在底座下部,活塞桿上方通過連接桿與上環相連,使油缸遠離硫化過程產生的熱輻射,可大大提高其使用壽命,并可方便安裝維護。

      3)該產品采用MTS內置式位移感器,可方便取得上環運動位置尺寸,通過PLC設定其不同工位標尺,實現上環定型尺寸的控制。該裝置定位糖度高,控制可靠,提高了產品技術水平。

      4)采用液壓系統控制方式,可以方便實現各執行部件動作在任意位置停止和活塞桿運動速度的調節。

      4.結語

      機液混合式輪胎硫化機作為一種新技術產品出現,減少了設備使用企業的水資源消耗和動力消耗,且設備控制更、穩定性和可靠性更高。它既對輪胎制造業的節能達標起著積極的推動作用,又為輪胎硫化生產提供了一個新的可選項,有利于輪胎制造企業的發展需求。

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