ШИНЫ. НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА

Модернизация существующего вулканизационного оборудования и внедрение новых энергосберегающих типов вулканизационной техники

Наиболее типовым случаем этого направления является коренная модернизация широко распространенного в России 40-дюймового ФВ «Ходоматик» [14]. Практически все его ос­новные узлы подверглись существенной реконструкции. Была увеличена высота штоков цилиндров управления централь­ного механизма на 45 мм. Это сразу уменьшило в 4 раза «за­руб» диафрагмы - важнейшего узла форматора, позволяюще­го отпрессовывать сырую покрышку и осуществлять ее вул­канизацию с внутренней стороны. «Заруб» диафрагмы сни­зился в 5 раз и при замене сжатого воздуха, используемого для движения штоков центрального узла управления диаф­рагмой, на пар с давлением 0,8 МПа. Такая замена позволи­ла добиться полной заправки диафрагмы в центральный ци­линдр.

Подверглась реставрации нижняя паровая камера пу­тем установления усиленной обечайки из нержавеющей ста­ли. Срок ходимости ФВ до ремонта за счет этого увеличил­ся в 3 раза при резком снижении утечки пара по месту уп­лотнения стола. Сама конструкция подпрессового стола была разработана с целью полной ликвидации его заклини­вания.

Весьма часто наблюдались случаи выхода из строя ФВ «Хо- доматик» по причине низкой конструкционной прочности кон­тейнера пресс-формы. Осуществленная модернизация суще­ственно повысила прочность контейнера, что увеличило срок его использования в 2 раза, а замена пластинчатых пружин на витые и переход на смазку «Долутол» подняли качество покры­шек на 15-20%.

Большой проблемой являлось попадание влаги на токоп­роводящие элементы электродвигателя. Из-за короткого замы­кания 1-2 раза в месяц приходилось осуществлять ремонт элек­трической части ФВ. После переноса электродвигателя на зад­нюю часть форматора-вулканизатора аналогичные аварии слу­чаются один раз в полгода.

Установкой спаренного резинового уплотнения по внеш­нему цилиндру вместо одинарного был уменьшен брак «закус» диафрагмы и удлинен срок службы уплотнителя.

Многие элементы «Ходоматика» были выполнены из мате­риалов, не выдерживающих длительный срок эксплуатации. Так, проектные цилиндры отрыва были заменены на цилиндры из нержавеющей стали. После этой замены практически не было случаев выхода из строя новых цилиндров. Технологическая обвязка из труб обычной стали также была заменена на трубы из нержавеющей стали. Если раньше трубы из обычной стали служили в среднем до одного года, то сейчас трубы из нержаве­ющей стали служат до тех пор, пока внутренний диаметр не засорится более чем в три раза.

Смена резинотканевого уплотнителя внешнего цилиндра на фторопластовый позволила вдвое увеличить срок ходимос­ти уплотнителя. Замена поршня гидроцилиндра байонета на бронзовый поршень с резиновыми кольцами резко сократила случаи отказа в работе гидроцилиндра.

Однако, даже коренная модернизация индивидуальных форматоров-вулканизаторов не может резко улучшить техни­ко-экономические показатели выпускаемых шин. Применение индивидуальных ФВ приводит к значительному увеличению металлоемкости оборудования и занимаемых производственных площадей. По этой причине была проделана значительная ра­бота по внедрению поточных линий вулканизации покрышек, в частности, линии ВПМ-2-200, использование которых в срав­нении с ФВ позволило существенно снизить металлоемкость оборудования, сократить производственные площади, повысить тепловую эффективность процесса. Несмотря на очевидные преимущества таких линий перед индивидуальными ФВ, в про­цессе их эксплуатации выявились существенные недостатки в ряде узлов. Прежде всего это касается повышенного расхода дорогостоящей силиконовой эмульсии при работе гидравличес­кой системы смазки пресс-форм. Вместо нее была сконструи­рована и смонтирована инжекторная система смазки пресс - форм, что снизило расход силиконовой эмульсии на 30%.

Были проведены изменения и по вулканизационной сек­ции поточных линий. Во-первых, произведен монтаж тумбле­ров для ручной подачи охлаждающей воды в диафрагму. Благо­даря этому, можно быстро снять избыточное тепло с покрышки после цикла вулканизации. За счет этого были исключены слу­чаи перевулканизации шин, выражавшиеся в разрушении бре - кера с последующим осмолением в процессе эксплуатации. Во - вторых, гребенка клапанной сборки перенесена с эстакады на нулевую отметку За счет этого ходимость клапанов повысилась в два раза.

Большие проблемы возникают из-за нахождения отбороч­ного транспортера под линией. Это приводило к их механичес­кому повреждению. Срок службы роликов ленты редуктора был очень малым, а ремонт оборудования был затруднен. Перенос транспортера из-под линии на нулевой уровень повысил срок службы роликов, ленты и редуктора в 5 раз, исчезли случаи механического повреждения покрышек.

Узким местом линии ВПМ-2-200 являлся участок заклю­чительных операций, так как обрезка выпрессовок и разбра­ковка покрышек осуществлялась вручную. В настоящее время процесс обрезки автоматизирован, а разбраковка - механизиро­вана.

Экономия энергии при традиционных способах вулкани­зации покрышек требует создания энергосберегающего вулка­низационного оборудования с повышенной тепловой эффектив­ностью. С целью снижения энергоемкости форматоров-вулка - низаторов на ОАО «Нижнекамскшина» произведена установка емкости для сбора последнего объема питательной воды, вы­тесняемой из диафрагмы вулканизационного оборудования, и обратной линии с циркуляционным насосом для соединения емкости с деаэратором линии питательной воды, а последняя соединена с вулканизационным оборудованием [424]. В этой связи важным является ликвидация мест выброса паров, что влечет за собой сокращение не только потерь оборотной воды, но и энергозатрат.

Одним из путей решения данной проблемы является уста­новка усовершенствованных систем отбора конденсата. Эффек­тивный отвод конденсата из вулканизаторов обеспечивает ин­тенсивный прогрев пресс-форм вследствие того, что коэффи­циенты теплоотдачи от конденсирующегося на их поверхнос­тях водяного пара на порядок и более превышает таковые от охлаждающегося конденсата. Количество конденсата в вулка­низаторе при этом минимально, что исключает гидравличес­кие удары, а уменьшение количества пролетного пара означает прямое использование теплоты его конденсации для обогрева пресс-форм [425].

Экономию тепловой энергии при отводе конденсата мож­но достичь путем выбора конструкции конденсатоотводчиков, соответствующей условиям их работы, правильной установкой и эксплуатацией [426,427]. Одной из важнейших функций кон­денсатоотводчиков является своевременное удаление наряду с конденсатом воздуха и других растворенных в паре газов, вы­зывающих коррозию оборудования и трубопроводов. Стоимость конденсатоотводчиков составляет весьма малую часть от сто­имости всей паропотребляющей системы, включая паропрово­ды, и, вместе с тем, они способствуют существенному пониже­нию эксплуатационных расходов. Основные требования, предъявляемые к конденсатоотводчикам, сформулированы в [428,429].

На заводе грузовых шин ОАО «Нижнекамскшина» вместо используемых на шинных заводах термодинамических конден­сатоотводчиков типа 45С16НЖ смонтирована новая система отвода конденсата [430] на линиях конденсатоотвода вулкани­зационных секций многопозиционных вулканизаторов ВПМ- 2-200 и на линиях конденсатоотвода форматоров-вулканизато - ров ФВ 75м и ФВ 63 1/2". Усовершенствованные системы отво­да конденсата оснащались вновь разработанными термодина­мическими конденсатоотводчиками с отводом тепла УФ 76001- 015 СБ (на ВПМ) и JI22.02.000 (на ФВ), Эти конденсатоотвод - чики обладают повышенной надежностью и имеют ряд суще­ственных преимуществ перед существующими системами [422].

Эффективность применения усовершенствованных систем отвода конденсата определялась путем замеров ресурсов пара для обогрева пресс-форм до (а) и после (б) установки этих сис­тем на линиях конденсатоотвода в различных типах вулканиза­торов грузовых покрышек (табл.5.1).

Расход пара измерялся калориметрическим методом [431]. Во всех случаях выполнялось по пять последовательных заме­ров в течение пяти последовательных циклов вулканизации с момента начала напуска пара в паровые камеры и до отключе­ния его подачи.

Из таблицы 5.1 следует, что при применении усовершен­ствованной системы отвода конденсата в ВПМ-2-200 расход пара для обогрева пресс-форм уменьшился за цикл вулканиза­ции на 34,1 кг на покрышку 260-508Р по сравнению с суще­ствующей системой, то есть в 2,86 раза, и на 68,2 кг на вулкани­зационную секцию (на 65%). Для покрышки 310-508Р эти по­казатели составили соответственно 6 кг на покрышку и 12 кг на вулканизационную секцию (22,3%). Уменьшение расхода пара на обогрев котла ФВ 75 м за счет применения усовершен­ствованной системы отвода конденсата составляет 71,1 кг за цикл (47,8%) для покрышки 16,5/70-18 и 42,6 кг за цикл (27,8 %) для покрышки 1220x400-533. Для ФВ 63 1/2” уменьшение расхода пара на обогрев котлов за счет применения усовершен­ствованных систем отвода конденсата и конденсатоотводчиков составляет 49,4 кг за цикл (28,5%) для покрышки 16,5/70-18 и

8,0 кг за цикл (14,3%) для покрышки 10.001120 (280-508Р).

Большие расходы пара при существующих системах отво­да конденсата объясняются следующими причинами:

- несовершенством конструкции термодинамических кон­денсатоотводчиков типа 45С16НЖ с точки зрения энергоснаб­жения;

- завышенным значением диаметра условного прохода кон - денсатоотводчика;

- износом сопрягаемых деталей конденсатоотводчиков (дис­ка и седла);

- неправильным расположением, следствием чего появля­ется «паразитная» конденсация пара в соединительных трубо­проводах, что в свою очередь обусловливает его потери через «ложно» открывающиеся конденсатоотводчики.

Таким образом, эффективность применения новых усовер­шенствованных энергосберегающих систем отвода конденсата в различных типах вулканизаторов для грузовых покрышек не вызывает сомнений. Только от внедрения этих систем эконо­мия пара на обогрев пресс-форм вулканизаторов по заводу гру­зовых шин ОАО «Нижнекамскшина» составляет 42584 тонны за год, что существенно снижает техногенную нагрузку на ок­ружающую среду от эксплуатации вулканизационного обору­дования.

В НИИШПе Аветисяном и Вольновым были проведены работы, направленные на замену перегретой воды на пар [432]. Прежде всего ими была показана принципиальная возможность уменьшения давления в диафрагме в период формования по­крышки. Для легковых шин давление прессования на уровне 1 МПа вполне достаточно для исключения закипания частиц воды в резине. Брак, обусловленный появлением пор и пузырей в покрышке, является не следствием недостаточного давления, а нарушением теплового режима, при котором возможен сброс давления в момент недостаточной достигнутой степени сшива­ния резины. Брак по расслоению слоев покрышки может быть вызван невысокой прочностью связи между ними в нагретом состоянии в момент ее выгрузки.

Общепринятое представление о том, что величина давле­ния играет определяющую роль на уровень прочности связи меж­ду слоями покрышки и в системе резина-корд является ошибоч­ным, по скольку давление на резиновую смесь везде одинаково, а течение смеси может быть вызвано только перепадами тем­ператур между различными зонами покрышки.

Было показано, что уже 0,2-0,3 МПа достаточно для дости­жения хорошей прочности между резиной и металлокордом, а давление в 0,6 МПа не вызывает недопрессовки покровных ре­зин покрышек. В связи с этим на шинном заводе «Белшина» была проделана работа по замене перегретой воды на пар, что позволяет легко технически осуществить подъем температуры в диафрагме до 200-205 °С. Переход на пар позволяет быстрее прогреть сырую покрышку из-за более высокого температур­ного градиента между ним и резиной и большего коэффициен­та теплоотдачи. Цикл вулканизации сокращается на 15-40%. Больший градиент обусловливает и более высокий перепад тем­ператур между контактирующими деталями покрышки, что придает лучшую текучесть резиновой смеси, а значит и подни­мает прочность связи.

Шины, вулканизованные паром, ни по одному из показа­телей не уступали шинам, вулканизованным традиционным спо­собом. Более того, они превосходили их по износостойкости и скоростным характеристикам после паровоздушного старения (таблица 5.2).

Повышение износостойкости протектора при паровом ре­жиме объясняется меньшей реверсией за счет снижения на 40- 60% длительности теплового воздействия на протектор со сто­роны формы.

Практическое опробование данных шин на автомобилях «Москвич» показало их больший пробег.

Важным достоинством паровых режимов является двух

- трехкратные снижения энергоемкости процесса за счет ис­ключения потерь энергии при удалении последнего объема перегретой воды в диафрагме и утечками воды через уплот­нения центрального механизма управления диафрагмой и неисправные клапаны. Потребление электроэнергии при пе­реходе на паровые режимы за счет исключения затрат на приготовление и перекачку перегретой воды сокращается на 70-80%.

Для перехода на паровую вулканизацию требуется оп­ределенная доработка комуникаций и систем тепловой ав­

Томатики форматоров-вулканизаторов, усовершенствова­ние работы форматора-вулканизатора с целью устранения «закуса» диафрагмы. При переходе на паровую вулканиза­цию повышается безопасность труда вулканизаторщика, так как исключается скопление перегретой воды между по­крышкой и диафрагмой из-за возможного нарушения гер­метичности последней. Накопленная перегретая вода в момент открытия пресса мгновенного взрывом, вскипает. Если же скапливается пар, то его энергия гораздо ниже перегретой воды того же объема и последствия будут ме­нее тяжелыми.