斜交轮胎制造技术

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1、 斜交轮胎生产流程轮胎的生产工艺可分为配炼、压延挤出、成型、硫化四 大工艺。（1）配炼：配炼包括生胶的烘胶、切胶等加工，配合剂的 粉碎、干燥、筛送、脱水、过滤等以及生胶和配合剂加工、 称量、塑炼、混炼等，主要是向下工序提供混炼胶。（2）压延挤出：是通过压延机和挤出机的作用，将混炼胶制 成具有一定形状和尺寸的胶片、胶条、胎面胶或在纺织物上 挂胶制成胶帘布、胶帆布等，该工序主要是制造轮胎各种半 成品。（3）成型：是将轮胎的各种半成品部件在成型机上贴合成半 成品胎坯的工艺，另外还包括成型前的准备工艺和成型后的 后处理工艺。（4）硫化：硫化工艺是轮胎生产的最后一道工序，是在一定 温度和压力下，通过一定

2、时间使橡胶结构发生变化（由线形 结构转变为网络结构），从而制得成品轮胎。第一节 外胎半成品胎面的制 造l 外胎半成品胎面采用挤出机压出的方法 制造。外胎胎面规格大而厚，宽度大，性能 要求高，同时要求胶料致密性好、无气泡、 规格和形状准确。挤出机压出方法不但能保 证半成品胎面的性能要求，而且可以制造由 多种不同胶料组合的复合胎面，压出操作简 便，更换胎面规格迅速，能组成机械化、自 动化生产线，提高生产效率及科学管理水平 。 1.1 橡胶挤出机橡胶挤出机在橡胶工业中主要用于胶料压型、压片、包 胶、混炼胶的过滤和再生胶的脱硫等。 橡胶螺杆挤出机的分类与用途种类类主要工艺艺用途种类类主要工艺艺用途压压

3、型挤挤出 机各种断面形状半成品 的压压型挤挤出造粒挤挤出机 胶料和生胶的造粒滤滤胶挤挤出 机除去混炼炼胶和生胶中 杂质杂质压压片挤挤出 机胶料的压压片塑炼挤炼挤 出 机生胶的连续连续 塑炼炼电缆挤电缆挤 出 机电线电线 和电缆电缆 的包覆成 型 混炼挤炼挤 出 机胶料的连续连续 混炼炼排气挤挤出机 排除胶料中的空气、 水分和低分子挥发挥发 物一. 橡胶挤出机的基本结构橡胶挤出机一般可分为五大部分：挤压系统、传 动系统、机头、加热冷却系统、电气控制系统。橡胶挤出机的挤压部分结构由机身、螺杆、衬套 和喂料口组成。用于完成胶料的塑化、混炼以及使胶 料克服机头口型阻力而挤压成一定断面形状的半成品 。机

4、头是挤出机的成型部件，它的作用是使胶料由 螺旋运动变成直线运动，在一定压力下，胶料通过机 头流道，然后通过机头口型，将胶料挤压成各种形状 的半成品。根据挤出制品的不同，机头有多种结构和 类型。传动系统由电机、减速器组成，用于提供螺杆转 动的动力和速度。加热冷却系统由螺杆中心的内腔、机筒和机头的 夹套等构成，对这些部位进行加热或冷却。电气控制系统由控制开关柜、电源控制柜等组成 ，用于提供电力和控制设备运行。二. 胶料在挤出过程中的物性变化根据胶料在挤出过程中的变化，可以将螺杆工作部分大 体分为喂料段、混和段和挤出段三个区域。喂料段的作用吃进胶料。在螺杆螺纹沟槽表面与机筒内 表面之间形成相对运动，

5、在喂料口处连续地形成胶团，这些 胶团边转动边前进并逐渐压实，使胶料由硬变软并开始塑化 。塑化段的作用是压缩、加热、塑化胶料。由喂料段过来 的胶团相互粘结，在螺杆轴向力的作用下逐渐压实。被逐渐 压实的胶料在螺杆和机筒之间受到摩擦及在速度梯度的作用 下，使胶料受到压缩和剪切变形、受热并塑化，胶料由高弹 的固体状态向粘流状态转化。挤出段要完成计量和均化作用。从塑化段送来的胶料进 一步被加压、搅拌、塑化，并向机头挤压，使胶料定量、定 压、定温地从机头口型中挤出。三. 胶料在挤出段机筒内的流动挤出段的熔体输送理论假设：等温牛顿型流体，层流， 稳定流动，壁面无滑移。设机筒展开平面以速度 v =D n 相对

6、于螺杆展开平面且 螺纹沟槽成角平移，如图所示。胶料的流动速度可分解为 ：vz平行于螺槽方向的分速度；vx垂直于螺槽方向的分 速度。挤出段的胶料流动可视为是顺流、逆流、漏 流、环流的组合。 （1）顺流：使胶料沿螺槽向机头方向运动。它是由 速度vz引起的，作用是输送胶料。 （2）逆流：由于口型阻力引起的，其流动方向与顺 流相反，将引起产量的损失。 （3）漏流：由于口型阻力引起的，胶料沿螺棱顶部 与机筒内表面之间的间隙的反向流动，不利于产 量的提高。 （4）环流：胶料沿螺槽法向断面做环流流动，它是 由速度vx引起的，促使胶料混合、塑化、搅拌、均 化，对产量的影响可忽略不计。四. 挤出机的主要性能参数

7、 1. 螺杆直径与长径比螺杆直径直接影响挤出机的功率消耗，同时也 是决定挤出机产量的主要因素。在相同条件下，挤 出机的产量随螺杆直径的增大而增大。螺杆工作部 分的长径比较大时，有利于胶料的均匀混合和塑化 ，有利于产量的提高。但是，过大的长径比，会使 功率消耗增大，也会增大螺杆机械加工的难度。 2. 螺杆转速螺杆转速影响挤出产量、功率消耗、挤出质量 和挤出温度等方面。随着螺杆转速的增大，挤出机 的产量、功率消耗、挤出压力和胶温都不同程度的 增大。 3. 机头压力胶料在挤出机内流动过程中，由于受到机头内 腔流道的阻力和螺杆的压缩作用，使机筒内胶料的 压力从喂料口开始沿胶料流动方向逐渐增高，到螺 杆

8、头部附近达到最大值，该最大值习惯上称为机头 压力。机头压力的大小与螺杆几何参数和结构形式 、螺杆转速、机筒间隙、胶料性质、机头结构及口 型截面等有关。在同样操作条件下，硬胶料的机头 压力大于软胶料的机头压力；随着口型截面积的减 小和螺杆转速的增加，机头压力也增加。4. 传动功率挤出机的功率消耗主要消耗在以下三方面：（1）使胶料克服机头阻力；（2）螺杆对胶料剪切 摩擦作用使部分功率转化为热能；（3）传动系统 的机械摩擦及效率消耗。随着螺杆直径的增大，挤 出机的功率消耗也增加；口型截面面积减小，功率 消耗随之增大；硬胶料的挤出功率消耗大于软胶料 。 5. 生产能力生产能力的高低是衡量挤出机性能的一

9、个重要 标志。影响挤出机生产能力的因素很多，主要有： 螺杆的几何尺寸、结构形式、转速、胶料的流动特 性、工艺条件、机筒间隙、机头压力、喂料口的结 构、机头流道结构与形状等。Q=D3n五. 主要零部件 1. 螺杆 （1）螺杆基本要求 a. 具有良好的塑化能力和自洁性。 b. 具有较高的生产能力。 c. 能建立起足够的压力，稳定挤出。 d. 具有广泛的适应性，可适用于多种胶料。 e. 具有良好的耐磨性和耐化学腐蚀性。 f. 具有排除气体和挥发物的能力。 g. 具有足够的强度、刚度和加工性能。材质：优质氮化钢或碳素钢，表面氮化或淬火处 理。优先选用：38CrMoAlA。（2）螺杆的类型及结构 螺杆是

10、挤出机的主要工作部件，有“挤出机的心脏”之 称。挤出机的生产能力及其性能都与螺杆的构型和结构有 关。（A）普通型螺杆：层流，多用于热喂料挤出机。 （B）主副螺纹螺杆：有两条导程不等的主副螺纹组 成，塑化性能好，多用于冷喂料挤出机。 （C）分流型螺杆：设置销钉等分流元件，胶料在螺 槽中的流向受到分流元件的作用而频繁改变，混 炼效果好，多用于混炼挤出机。 （D）屏障型螺杆：在螺杆计量段设置屏障元件，使 胶料产生强烈剪切和混炼，塑化和混炼效果好， 多用于冷喂料挤出机。（a）主副螺纹螺杆其螺纹由主螺纹和副螺纹组成。主螺纹从始至终贯通螺 杆的整个工作部分。副螺纹附加在一个区段的主螺纹之间， 其起端和终端

11、与主螺纹相交。副螺纹螺棱高度低于主螺纹， 在主螺槽中，副螺纹就像一座“坝”。未塑化的胶料被挤压在 缩小的螺槽中，而塑化的胶料呈粘流态越过副螺纹向前流动 。胶料一方面在缩小的螺槽中受到剪切和挤压，同时越过副 螺纹与机筒内壁间隙时，又会被剪切和塑化，从而提高了螺 杆的塑化和混炼胶料的能力。（b）销钉机筒挤出机螺杆结构特点：在机筒的一定部位上装有数排销钉，销钉沿 机筒圆周方向排列，销钉直接 伸入螺槽中，在销钉的相应位 置处，螺杆螺纹在圆周上切成 环槽，环槽的深度为螺槽深度。流动状态：每当胶料通过销钉时，便向销钉两侧分流， 胶料被分流和延展，将混合塑 化差的核心部分暴露出来，使 它们参与混合和塑化，从

12、而强 化了螺杆的塑化混合和捏炼能 力。2. 机筒按机筒组合方式，可分为：整体式和分段式。整体式 ：多用于热喂料挤出机；分段式：可适应螺杆的大长径比 或变换螺杆长径比，多用于冷喂料挤出机。按机筒内部结构形式，可分为：整体式和组合式。组 合式机筒由机身、加热冷却夹套和衬套组成。为了增加胶料与机筒内壁的摩擦，可以在衬 套内壁开设纵向沟槽以提高产量。喂料段的衬套 上开设纵向沟槽，可以提高喂料口的吃料能力， 增强塑化效果。3. 机头机头是挤出机的主要部件，也是制造半成品 的模具。它的作用是使螺旋运动的胶料转变为层 流状态的直线运动，同时形成必要的压力和完成 半成品的成型。机头的口型决定了半成品的表面 质

13、量和定型尺寸。机头的结构：（1）筒状机头（2）片状机头（3）直角和斜角机头（4）滤胶机头（1）筒状机头用于制造各种空心制品，如胶管、内胎 等。（2）片状机头主要用于挤出轮胎胎面或胶片的挤出。近年来，主要 改进如下：a. 机头采用液压缸闭锁和开启，方便了机头的 清理。b. 机头内的流道块可以按半制品的要求进行更换。 c. 适应子午线轮胎生产需要的复合机头。对顶式复合胎面机头：两台挤出机同轴相对安装，缺 点是：口型板装在机头下部。倾角式双复合胎面机头： 上面是直径较大的 螺杆，下面是直径 较小的螺杆，分别 挤出冠部胶和基部 胶。（3）直角和斜角机头又称T形和Y形机头，用于胶管电缆及钢丝的包胶。 直

14、角机头的挤出机螺杆与胶 料挤出方向成900，斜角机头 成600。斜角机头：（4）滤胶机头用于过滤胶料中的杂质，装有多孔 板和过滤网。橡胶挤出机可分为热喂料挤出机和冷喂料挤出机，其主要区别在于螺杆长径比不同。热喂料挤出机螺杆长径比为38，冷喂料挤出机螺杆长径比可达817。另外，螺杆形状也不同。冷喂料挤出机工艺上不必经热炼可直接挤出，而且挤出尺寸稳定，功率比热喂料挤出机高23倍，生产效率可高达50%。六.挤出过程 挤出机的工作过程 塑料(橡胶)之所以能进行成型加工，是由其内 在依据所决定的。 由高分子物理学得知，高聚物一般存在着玻璃 态、高弹态和粘流态三种物理状态，在一定条件下 ，这三种物理状态将

15、发生相互转化。 塑料(橡胶)的成型加工（压制、压延、挤出、 注射等）就是在粘流态下进行的。 l1、挤出过程l 塑料（橡胶）由料斗进入料筒后，随着螺杆 的旋转而被逐渐推向机头方向。经过以下四个阶 段:l1）加料段-输送并开始压实物料l 螺槽被松散的固体粒子（或粉末）所充满， 物料开始被压实。l2）压缩段-压实并熔融物料l a、由于阻力，物料被压实l 由于螺槽逐渐变浅，以及滤网、分流板和机 头的阻力，在塑料(橡胶)中形成了很高的压力，把 物料压得很密实。lb、外热、内热的作用，物料熔融l 在料筒外热和螺杆、料筒对物料的混合、剪切 作用所产生的内摩擦热的作用下，塑料(橡胶)的温 度逐渐升高。l 对于

16、常规三段全螺纹螺杆来说，大约在压缩段 的三分之一处，与料筒壁相接触的某一点的塑料( 橡胶)温度达到粘流温度，开始熔融。lc、物料全部熔融，变为粘流态l 随着物料的向前输送，熔融的物料量逐渐增多 。而未熔融的物料量逐渐减少，大约在压缩段的结 束处，全部物料熔融而转变为粘流态，但这时各点 的温度尚不很均匀。l3)均化段-均化、挤出l 物料经过均化段的均化作用就比较均匀了，最 后螺杆将熔融物料定量、定压、定温地挤入机头。 l4)机头-成型、定型l 机头内的口模是个成型部件，物料通过它便获 得一定截面的几何形状和尺寸。再经过冷却（或硫 化）定型和其它工序，就得到成型好的制品。l 综上所述，挤出机的挤出过程可以归纳如下：l 喂料-输送-压实-