Введение.
Главным направлением в областитехнологии производства шин является создание максимальной поточностипроизводства, а также предельной автоматизации комплексных технологическихлиний, практически полностью исключающих ручные операции в технологическомпроцессе. Успешно эксплуатируются оправдавшие себя поточно-автоматизированныелинии сборки и вулканизации автомобильных шин, а также линии вулканизациикамер. Вводится в эксплуатацию полностью автоматизированный цех вулканизации. Вобласти конструкции шин особое значение приобрели шины с радиальнымрасположением нитей корда в каркасе, с капроновым кордом в каркасе иметаллокордом в брекере. Кроме того, выпускаются шины с металлокордом вкаркасе.
Проводяться работы по созданию низкопрофильных шин, удовлетворяющихтребованиям увеличения грузоподъёмности автомобиля, а также работы по изысканиюновых синтетических волокон для замены металлокорда. Большое значение имеютисследования в области внешней и внутренней механики шин с целью оптимизации ихконструкции.
Серьёзное внимание удиляется улучшению свойств резины(особенно свойств граничных слоёв полимеров в микрогетерогенноймногокомпонентной эластомерной матрице), выбору оптимальной комбинации каучуковдля каждой детали шин, разработке новых наполнителей и методов ихдиспергирования.
Ведутся работы по увеличению реальной прочности резипутём разработки новой технологии переработки каучуков большой молекулярноймассы и изыскания вулканизующих и стабилизирующих систем, обеспечивающихнаименьшую степень деструкции молекулярных цепей в процессе изготовления иэксплуатации изделий из резиновых смесей.
Важное значение для управления процессами производства исвойствами готовых изделий имеет исследования реологического поведениярезиновых смесей при их изготовлении и переработке.
Кновой технике для серийного многотоннажного производства сейчас предъявляютсявысокие требования. В этой сфере промышленного производства широкоераспространение получают автоматизированные поточные линии с птимальнымуправлением при помощи электронных вычислительных машин. Автоматизированныепоточные линии создаются на основе безотходной технологии с учётом социальных,экологических проблем, проблем управления качеством продукции и сокращениясроков внедрения новой техники.
Создание новой техники целесообразно начинать сформулировки и решения задачи оптимизации. В этой связи необходимо составитьмодель процесса в неизотермическом приближении с целевой функцией и критериямикачества, установить алгоритмы направленого варьируемых величин, обеспечивающиенахождение экстремума целевой функции, разработать программу совместногорешения всей задачи оптимизации.
Решения задачи оптимизации рабочих процессов создаютусловия для определения оптимальных значений основных технологических,кинематических и энергосиловых параметров новой техники. Оно обеспечивает такженеобходимые предпосылки для оптимизационного синтеза рабочих механизмов ивыполнения проектно-конструкторских работ по созданию и использованиюавтоматизированных систем машин и систем проектирования новой техники сиспользованием автоматизированных манипуляторов и промышленных роботов.
Производство шин включает в себя следующие основныепроцессы: подготовку компонентов резиновых смесей к смешению, развеску идозирование компонентов, изготовление резиновых смесей, приготовление клеев,экструзию (шприцевание), вальцевание, каландрование, обрезинивание корда,загатовку деталей, сборку покрышек, изготовление ездовых и других камер,вулканизацию, отделку, разбраковку, складирование, транспортирование и выгрузкуна транспорт готовой продукции.
Шинная промышленность относится к тем отраслям, где доляручного труда на загатовительо-сборочных операциях еще велика. Поэтому вопросыавтоматизации всего производства шин, при улучшению всего качества продукции, иособенно автоматизация заготовительно-сборочных операций является весьмаактуальным.
Конструкции и технологии сборки покрышек.
Автомобильной шиной обычноназывают резинокордную упругую оболочку, наполненную сжатым воздухом иукрепленную на ободе колеса автомобиля. Шины обеспечивают возможность движения,торможения и управления автомобилем, а также относительную бесшумность икомфортабельность езды. По устройству автомобильные шины можно разделить накамерные и бескамерные, по конструкции и расположению нитей корда в каркасе –на шины с перекрёстным направлением расположения нитей корда в каркасе(диагональные), шины с радиальным (меридиональным) расположением нитей корда(типа Р) и шины с меридиональным расположением корда и съёмным протектором (типаОС). Шины радиальной конструкции имеют более высокие технико-экономические иэксплуатационные показатели по сравнению с диагональными. Число слоёв корда вкаркасе радиальных шин вдвое меньше, чем в каркасе диагональных.
По величине внутреннего давлениявоздуха в камере различаются шины низкого (0,15-06 МПа), высокого (0,8 МПа) исверхнизкого (0,2 МПа) давления. Наиболее широко применяются шины низкогодавления. Они эластичнее шин высокого давления благодаря меньшему внутреннемудавлению воздуха, большему объёму камеры и большей ширине профиля.
Шины могут иметь дорожныйрисунок протектора, рисунок повышенной проходимости и универсальный рисунок.Различаются также шины с обычной шириной профиля, широкопрофильные и арочные.Автомобильная покрышка состоит из массивного резинового слоя – протектора, двухбоковин, подушечного слоя (брекера), нескольких слоёв обрезиненного кордакаркаса, двух бортовых колец, обёрнутых бортовыми обрезиненными ленточками.
Протектором называется наружныйрезиновый слой покрышки, соприкасающийся с поверхностью дороги. Каркасомназывается резинокордная основа покрышки придающая ей достаточною прочность,гибкость и упругость. Подушечный слой (брекер) расположенный между протектороми каркасом, служит для предохранения каркаса от толчков, ударов, ослаблениядействия на каркас тяговых и тормозных усилий, увеличения прочности связеймежду резиновым протектором и резинокордным каркасом. Бортовые кольцасоставляют основу бортовых частей покрышки. Бортом покрышки обычно называют еёжесткую часть, с помощью которой она крепится на ободе колеса. Жесткость ипрочность борту придают находящиеся в нём кольца, изготовленные из стальнойпроволоки.
Методы сборкипокрышек.
Сборка покрышек впромышленности осуществляется в основном тремя методами: браслетным, послойными комбинированным. При браслетном методе сборки, кольцевые браслеты изпрорезиненного корда (изготовленные на специальном браслетном станке)последовательно надеваются а сборочный барабан. При послойном методе слои кордаи брекера попадают на сборочный барабан из специального устройства, называемогопитателем. Этот метод получил широкое распространение.
В шинной промышленностидостаточно широко используется классификация методов сборки в зависимости отконструкции сборочного барабана, на котором осуществляется сборка покрышек. Всоответствии с этой классификацией различают методы сборки на плоском,полуплоском, полудорновом и дорновом барабанах.
При дорновом способе сборкисобранная покрышка имеет форму, близкую к форме готовой покрышки, и не требуетспециальной операции формования перед вулканизацией. Однако в связи сосложностью получения заготовок и трудностями механизации технологическихопераций сборки этот способ не нашел широкого распространения в промышленности.
В промышленном производственаиболее распространены методы сборки на плоском, полуплоском и полудорновомбарабанах. Выбор одного из них зависит от от размеров и конструкции покрышки,экономических и технологических особенностей производства. Методы сборки наплоском и полудорновом барабанах предполагают обязательное наличие второйстадии сборки – формование каркаса и наложение нерастяжимого брекера ипротектора на сформованный каркас.
В последние годы разработаныновые методы сборки покрышек: из уширенных слоёв корда на разжимном плоскомбарабане, на изменяющем форму жестком барабане, на комбинированном барабане, атакже сборка покрышек на специальных диафрагменных сборочных барабанах в однустадию. Покрышки собирают на специальных станках.
Последовательность сборкипокрышек в каждом конкретном случае определяется технологической схемой сборкии технологическим регламентом. В общем случае традиционная сборка всех покрышекнезависимо от их размера осуществляется последовательным наложением деталей насборочный барабан.
Сборка покрышки диагональнойконструкции начинается с надевания первого браслета на сборочный барабан, а припослойной сборке – с накладывания первых слоёв обрезиненного корда из питателяна сборочный барабан станка. Этот браслет (или слои корда) называют первой группойслоёв; они образуют первые слои каркаса покрышки. Затем свисающая с барабаначасть первого браслета обжимается по заплечикам сборочного аппарата, к немуприклеивается крыло и оставшиеся концы браслета заворачиваются нацилиндрическую часть барабана. Эта операция называется формированием, еёназывают операцией обработки или заделки борта. При наличии в борте покрышкивторого крыла на барабан надевается второй браслет или накладывается второйслой либо вторая группа слоёв из питателя. Свисающие с барабана части кордаобжимаются по первой группе слоёв, затем к ним приклеиваются вторые крылья иконцы браслета, как и в первом случае, заворачиваются на цилиндрическую частьбарабана.
Третий браслет (или группаслоёв) обжимается по борту покрышки и заворачивается внутрь покрышки за такназываемый носок бортового крыла. Далее на бортовую часть накладываются иприклеиваются бортовые ленты, а на наружную часть каркаса после тщательногоцентрирования помещаются слои брекера (или брекерный браслет), а затем накладываетсяи прикатывается протектор. После операции наложения на сборочный барабан каждаядеталь прикатывается (дублируется) прикаточными устройствами, а операцииформирования борта проводятся специальными механизмами формирования борта,которые иногда называют механизмами обработки борта.
В зависимости от размера,назначения покрышки, числа слоёв прорезиненного корда в каркасе или числакрыльев в борте, сборка покрышек с диагональным расположением нитей кордапроводится на специальных станках или поточных линиях.
Процесс сборки покрышекдиагональной конструкции может осуществляться в один приём (в одну стадию)путём последовательного наложения деталей на один из сборочных барабанов –полудорнового или полуплоского типа. Формование покрышек перед вулканизацией осуществляетсяна специальных форматорах или на форматорах-вулканизаторах. Покрышки, собранныена полудорновых барабанах, формуются путём приближения формы каркаса к формепоперечного сечения готовой покрышки, без изменения положения бортовых колец.Формование покрышек, собранных на полуплоских сборочных барабанах,сопровождается поворотами слоёв каркаса на некоторый угол вокруг сердечникабортового кольца. При этом структура крыльевой части покрышки не должнаразрушаться, что может быть достигнуто только при наличии в борте покрышки неболее одного бортового кольца.
Для обеспечения необходимойдолговечности автомобильных шин к деталям покрышек предъявляются определённыетехнологические требования по точности геометрических размеров, весу, клейкостии другим характеристикам. При сборке покрышек типа Р эти требования болеевысокие. Долговечность шин, определяемая пробегом их в эксплуатации, должнагарантироваться заводом-изготовителем.
Покрышки разных типовизготавливают (собирают) на разных сборочных станках. Технология сборки каждойпокрышки имеет определённую последовательность выполнения отдельных операций.
Сборка покрышек типа Р можетосуществляться двумя способами:
1. Двухстадийным;
2. Одностадийным.
При двухстадийном способесборки, когда брекер и протектор накладываются на сформованный каркас, можноиспользовать два метода.
1) Метод раздельной сборки, при котором каркас покрышки собирается на одномбарабане специального станка для сборки первой стадии (первая стадия). При этомна первой стадии сборки производится полное оформление бортовой части покрышки.Формование каркаса и окончательная сборка покрышки – наложение брекера ипротектора – осуществляется на другом эластичном сборочном барабанеспециального сборочного станка для второй стадии сборки радиальных покрышек(вторая стадия).
2) Метод совмещённой сборки, при котором вся сборка радиальной покрышкипроводится на одном универсальном сборочном барабане. В этом случае сборочныйбарабан может изменять свою форму профиля и перемещаться с одного рабочегоместа на другое.
Одностадийный способ сборкирадиальных покрышек осуществляется двумя методами:
1) методналожения брекера и протектора на несформованный каркас с последующимформованием покрышки на том же сборочном барабане;
2) методсборки покрышки на специальном дорне (тороидальном барабане.
Раздельная сборка покрышек придвухстадийном способе проводится на двух различных станках. На первом станкесобирается каркас радиальной автопокрышки (первая стадия сборки). Вторая стадия(сборка покрышки) осуществляется на другом барабане и другом станке.
Сборка каркаса автопокрышкирадиальной конструкции может проводиться на двух принципиально различныхсборочных барабанах – двумя различными методами. В первом случае сборкакаркасов (первая стадия сборки радиальной покрышки) осуществляется на складномчетырёхсекторном сборочном барабане, исходный размер которого больше диаметракольца бортового крыла (полуплоский метод). Этот метод включает в себяследующие операции:
· операция наложения на барабан бортовых лент и одного илинескольких слоёв каркаса покрышки;
· начало операции формирования борта, захват слоёв корда каркасакольцевой пружиной и обжимным рычагом;
· обжатие слоёв каркаса по периметру заплечиков барабана и посадкабортовых крыльев шаблоном;
· заворот слоёв каркаса на крыло;
· заворот слоёв каркаса на цилиндрическую часть барабана;
· отвод кольцевой пружины и распорных рычагов в исходное положение.
Вторая сборка радиальныхпокрышек в данном случае состоит из следующих операций, выполняемых на втором –эластичном сборочном барабане второго сборочного станка:
· установка и центрирование собранного каркаса покрышки наэластичный сборочный барабан с подвижными фланцами;
· формование каркаса и надевание брекерно-протекторного браслета;
· опрессовка и прикатка брекерно-протекторного пояса к каркасу покрышки;
· снятие сформованной покрышки с эластичного барабана и далеетранспортирование сформованной покрышки на вулканизацию.
Совмещённая сборка радиальныхпокрышек при двухстадийном способе осуществляется в две стадии. Первая стадиясборки проводится на разжимном барабане, исходный диаметр которого меньшедиаметра кольца бортового крыла (плоский метод). Этот метод включает в себяследующие операции:
· наложение бортовых лент и слоёв каркаса на сжатые основной ивспомогательные сборочные барабаны;
· посадка бортовых крыльев;
· разжатие основного барабана (при этом происходит вытяжка иопрессовка слоёв корда каркаса покрышки);
· заворот участков слоёв каркаса, образующих боковины покрышки, накрыло.
Вторая стадия совмещённогометода сборки радиальных покрышек состоит из следующих операций:
· формование каркаса и надевание брекерно-протекторного браслета;
· опрессовка и прикатка брекерно-протекторного пояса к каркасупокрышки;
· снятие сформованной покрышки эластичного барабана и далеетранспортирование сформованной покрышки на вулканизацию.
При двухстадийном способераздельная сборка каркасов радиальных покрышек (первая стадия) можетосуществляться и на обычных станках для сборки, включающая формование каркаса иокончательную сборку покрышки, выполняется на другом станке, который долженбыть оснащён одним из следующих типов сборочных барабанов:
1) жёсткимметаллическим формующим барабаном;
2) барабаном с эластичнойформующей диафрагмой;
3) бездиафрагменнымформующим барабаном;
4) бездиафрагменнымустройством формования каркасов радиальных покрышек.
В отечественной промышленностивторая стадия сборки радиальных покрышек при использовании раздельного методадвухстадийного способа сборки осуществляется следующим образом. Изготовленныйна первой стадии каркас радиальной покрышки устанавливается на другой сборочныйбарабан с эластичной резиновой или резинокордной диафрагмой для проведениявторой стадии сборки. Каркас радиальной покрышки центрируется, борта каркасазажимаются в заплечиках барабана. Далее при синхронном сближении обоих бортовкаркаса покрышки барабан с надетым на него каркасом радиальной покрышкиприобретает под воздействием формующего механизма тороидальную форму. На такомизменившем форму тороидальном барабане с надетым каркасом покрышки иосуществляется её окончательная сборка – наложение брекерно-протекторного поясаили наложение брекера и протектора, их прикатка, наложение, стыковка и прикаткабоковин.
Достоинством метода раздельнойсборки является возможность рассредоточения механизмов, выполняющих переходы иоперации технологического процесса сборки, и систем питания станков кордом идругими деталями покрышки. К недостаткам этого метода следует отнестинеобходимость сборки одной покрышки на двух раздельных барабанах.
Некоторые иностранные фирмывторую стадию сборки радиальных покрышек осуществляют на двухпозиционныхстанках. В этом случае на одном барабане станка изготавливаетсябрекерно-протекторный браслет, а на другом проводится формование каркаса иокончательная сборка покрышек. Для снятия брекерно-протекторного браслета сбарабана, переноса и надевания его на сформованный каркас используетсяспециальный манипулятор-перекладчик. Хотя раздельная сборка каркаса ибрекерно-протекторного браслета усложняет процесс, но вместе с тем онапозволяет совместить операции сборки во времени, рассредоточить механизмыпитания сборочного агрегата заготовками.
Метод раздельной сборкирадиальных покрышек на двух станках имеет следующие недостатки:
· необходимость снятия легкодеформируемого каркаса с одногобарабана и насадки его на второй, транспортирования и надевания на сформованныйкаркас относительно легкодеформируемого брекерно-протекторного браслета;
· промежуточное хранение каркасов и браслетов;
· возможность значительной усадки каркаса, собранного на разжимномбарабане, и большие трудности при установке его на барабан второй стадиисборки;
· необходимость тщательного центрирования каркаса при фиксации егона барабане для второй стадии сборки.
Преимущества этого метода:
· достаточная надёжность, простота и возможность совмещенияопераций, так как механизмы обработки и питания агрегата рассредоточены впространстве;
· возможность использования станков для сборки диагональныхпокрышек на первой стадии сборки покрышек типа Р;
· высокая ремонтная технологичность.
К преимуществам совмещённойсборки покрышек на одном станке-агрегате по сравнению с раздельной сборкой надвух станках относятся:
· возможность использования на первой стадии сборки разжимногобарабана;
· отсутствие промежуточного хранения каркасов;
· повышение производительности оборудования;
· уменьшение числа ручных операций;
· улучшение качества покрышек за счёт механизации и непрерывногопроцесса.
Недостатки совмещённой сборкипокрышек состоят в наличии большого числа транспортных операций к одномурабочему месту, концентрации питающих устройств на одном рабочем месте,увеличении общей продолжительности процесса сборки из-за отсутствияпараллельных операций и рабочих мест.
В настоящее время промышленнаясборка радиальных покрышек в основном осуществляется двухстадийным способом.
Заключение.
Целесообразность выбора тогоили иного метода сборки покрышек может быть определена путём решения иоптимизации многовариантной задачи в зависимости от таких факторов, какназначение, конструкция, долговечность, надёжность, комфортабельность,особенности, экономичности производства и так далее.
Шинная промышленностьотноситься к таким отраслям народного хозяйства, где доля ручного труда назагатовительно-сборочных операциях ещё велика, и поэтому вопросы механизации иавтоматизации здесь имеют большое значение. Процесс автоматизации сборкипокрышек пневматических шин не может быть успешно осуществлён без учёта такогофактора, как технологичность процесса изготовления деталей и покрышки в целом.Проектирование механизмов и средств автоматизации сборки покрышек или другихизделий следует начинать с анализа технологичности операций её изготовления,изучения совокупности свойств материала и изделия, а также разработки способов,позволяющих осуществить её изготовление наиболее рациональными и экономичнымиметодами.
Списоклитературы использованной для написания курсовой работы:
1. Н.Г. Бекин, Б.М. Петров –«Оборудование для изготовления пневматических шин»;
2. Б.Г. Гаврилов – «Производствошин»;
3. А.В. Салтыков – «Основысовременной технологии производства автомобильных шин».