Введение.
Главным направлением в области технологии производства шин является создание максимальной поточности производства, а также предельной автоматизации комплексных технологических линий, практически полностью исключающих ручные операции в технологическом процессе. Успешно эксплуатируются оправдавшие себя поточно-автоматизированные линии сборки и вулканизации автомобильных шин, а также линии вулканизации камер. Вводится в эксплуатацию полностью автоматизированный цех вулканизации. В области конструкции шин особое значение приобрели шины с радиальным расположением нитей корда в каркасе, с капроновым кордом в каркасе и металлокордом в брекере. Кроме того, выпускаются шины с металлокордом в каркасе.
Проводяться работы по созданию низкопрофильных шин, удовлетворяющих требованиям увеличения грузоподъёмности автомобиля, а также работы по изысканию новых синтетических волокон для замены металлокорда. Большое значение имеют исследования в области внешней и внутренней механики шин с целью оптимизации их конструкции.
Серьёзное внимание удиляется улучшению свойств резины (особенно свойств граничных слоёв полимеров в микрогетерогенной многокомпонентной эластомерной матрице), выбору оптимальной комбинации каучуков для каждой детали шин, разработке новых наполнителей и методов их диспергирования.
Ведутся работы по увеличению реальной прочности рези путём разработки новой технологии переработки каучуков большой молекулярной массы и изыскания вулканизующих и стабилизирующих систем, обеспечивающих наименьшую степень деструкции молекулярных цепей в процессе изготовления и эксплуатации изделий из резиновых смесей.
Важное значение для управления процессами производства и свойствами готовых изделий имеет исследования реологического поведения резиновых смесей при их изготовлении и переработке.
К новой технике для серийного многотоннажного производства сейчас предъявляются высокие требования. В этой сфере промышленного производства широкое распространение получают автоматизированные поточные линии с птимальным управлением при помощи электронных вычислительных машин. Автоматизированные поточные линии создаются на основе безотходной технологии с учётом социальных, экологических проблем, проблем управления качеством продукции и сокращения сроков внедрения новой техники.
Создание новой техники целесообразно начинать с формулировки и решения задачи оптимизации. В этой связи необходимо составить модель процесса в неизотермическом приближении с целевой функцией и критериями качества, установить алгоритмы направленого варьируемых величин, обеспечивающие нахождение экстремума целевой функции, разработать программу совместного решения всей задачи оптимизации.
Решения задачи оптимизации рабочих процессов создают условия для определения оптимальных значений основных технологических, кинематических и энергосиловых параметров новой техники. Оно обеспечивает также необходимые предпосылки для оптимизационного синтеза рабочих механизмов и выполнения проектно-конструкторских работ по созданию и использованию автоматизированных систем машин и систем проектирования новой техники с использованием автоматизированных манипуляторов и промышленных роботов.
Производство шин включает в себя следующие основные процессы: подготовку компонентов резиновых смесей к смешению, развеску и дозирование 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 выгрузку на транспорт готовой продукции.
Шинная промышленность относится к тем отраслям, где доля ручного труда на загатовительо-сборочных операциях еще велика. Поэтому вопросы автоматизации всего производства шин, при улучшению всего качества продукции, и особенно автоматизация заготовительно-сборочных операций является весьма актуальным.
Конструкции и технологии сборки покрышек.
Автомобильной шиной обычно называют резинокордную упругую оболочку, наполненную сжатым воздухом и укрепленную на ободе колеса автомобиля. Шины обеспечивают возможность движения, торможения и управления автомобилем, а также относительную бесшумность и комфортабельность езды. По устройству автомобильные шины можно разделить на камерные 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 (типа ОС). Шины радиальной конструкции имеют более высокие технико-экономические и эксплуатационные показатели по сравнению с диагональными. Число слоёв корда в каркасе радиальных шин вдвое меньше, чем в каркасе диагональных.
По величине внутреннего давления воздуха в камере различаются шины низкого (0,15-06 МПа), высокого (0,8 МПа) и сверхнизкого (0,2 МПа) давления. Наиболее широко применяются шины низкого давления. Они эластичнее шин высокого давления благодаря меньшему внутреннему давлению воздуха, большему объёму камеры и большей ширине профиля.
Шины могут иметь дорожный рисунок 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, двух боковин, подушечного слоя (брекера), нескольких слоёв обрезиненного корда каркаса, двух бортовых колец, обёрнутых бортовыми обрезиненными ленточками.
Протектором называется наружный резиновый слой покрышки, соприкасающийся с поверхностью дороги. Каркасом называется резинокордная основа покрышки придающая ей достаточною прочность, гибкость и упругость. Подушечный слой (брекер) расположенный между протектором и каркасом, служит для предохранения каркаса от толчков, ударов, ослабления действия на каркас тяговых и тормозных усилий, увеличения прочности связей между резиновым протектором и резинокордным каркасом. Бортовые кольца составляют основу бортовых частей покрышки. Бортом покрышки обычно называют её жесткую часть, с помощью которой она крепится на ободе колеса. Жесткость и прочность борту придают находящиеся в нём кольца, изготовленные из стальной проволоки.
Методы сборки покрышек.
Сборка покрышек в промышленности осуществляется в основном тремя методами: браслетным, послойным и комбинированным. При браслетном методе сборки, кольцевые браслеты из прорезиненного корда (изготовленные на специальном браслетном станке) последовательно надеваются а сборочный барабан. При послойном методе слои корда и брекера попадают на сборочный барабан из специального устройства, называемого питателем. Этот метод получил широкое распространение.
В шинной промышленности достаточно широко используется классификация методов сборки в зависимости от конструкции сборочного барабана, на котором осуществляется сборка покрышек. В соответствии с этой классификацией различают методы сборки на плоском, полуплоском, полудорновом и дорновом барабанах.
При дорновом способе сборки собранная покрышка имеет форму, близкую к форме готовой покрышки, и не требует специальной операции формования перед вулканизацией. Однако в связи со сложностью получения заготовок и трудностями механизации технологических операций сборки этот способ не нашел широкого распространения в промышленности.
В промышленном производстве наиболее распространены методы сборки на плоском, полуплоском и полудорновом барабанах. Выбор одного из них зависит от от размеров и конструкции покрышки, экономических и технологических особенностей производства. Методы сборки на плоском и полудорновом барабанах предполагают обязательное наличие второй стадии сборки – формование каркаса и наложение нерастяжимого брекера и протектора на сформованный каркас.
В последние годы разработаны новые методы сборки покрышек: из уширенных слоёв корда на разжимном плоском барабане, на изменяющем форму жестком барабане, на комбинированном барабане, а также сборка покрышек на специальных диафрагменных сборочных барабанах в одну стадию. Покрышки собирают на специальных станках.
Последовательность сборки покрышек в каждом конкретном случае определяется технологической схемой сборки и технологическим регламентом. В общем случае традиционная сборка всех покрышек независимо от их размера осуществляется последовательным наложением деталей на сборочный барабан.
Сборка покрышки диагональной конструкции начинается с надевания первого браслета на сборочный барабан, а при послойной сборке – с накладывания первых слоёв обрезиненного корда из питателя на сборочный барабан станка. Этот браслет (или слои корда) называют первой группой слоёв; они образуют первые слои каркаса покрышки. Затем свисающая с барабана часть первого браслета обжимается по заплечикам сборочного аппарата, к нему приклеивается крыло и оставшиеся концы браслета заворачиваются на цилиндрическую часть барабана. Эта операция называется формированием, её называют операцией обработки или заделки борта. При наличии в борте покрышки второго крыла на барабан надевается второй браслет или накладывается второй слой либо вторая группа слоёв из питателя. Свисающие с барабана части корда обжимаются по первой группе слоёв, затем к ним приклеиваются вторые крылья и концы браслета, как и в первом случае, заворачиваются на цилиндрическую часть барабана.
Третий браслет (или группа слоёв) обжимается по борту покрышки и заворачивается внутрь покрышки за так называемый носок бортового крыла. Далее на бортовую часть накладываются и приклеиваются бортовые ленты, а на наружную часть каркаса после тщательного центрирования помещаются слои брекера (или брекерный браслет), а затем накладывается и прикатывается протектор. После операции наложения на сборочный барабан каждая деталь прикатывается (дублируется) прикаточными устройствами, а операции формирования борта проводятся специальными механизмами формирования борта, которые иногда называют механизмами обработки борта.