Производство шин

Контроль и управление процессом формования и вулканизации покрышки в форматоре-вулканизаторе фирмы «Герберт»

Управление ведется контроллером 8ш1аПс 87-300, задание осуществляется при помощи сенсорной панели оператора Бтайс РР 17. На панели отражаются графики изменения температуры и давления процесса вулканизации (визуализация). Процесс записывается в память. Измерение температуры и давления производится типовыми интеллектуальными датчиками.

Основным типом приборов применяемых в форматоре-вулканизаторе являются фотодатчики, фиксирующие наличие покрышки в определенных положениях (на загрузчике, датчик положения штока цилиндра). При правильном положении шины, которое фиксируется полем фотодатчиков, выполняется определенная последовательность технологических операций, окончание которых производится бесконтактными выключателями (БВК). В связи с особо повышенной травмоопасностью при работе с прессом, отсутствие шины в одном из положений блокирует работу форматора-вулканизатора. Кроме того, в целях безопасности оператора, в контроллер заложена специальная тестирующая программа, проверяющая состояние отдельных электрических, механических и гидравлических систем вулканизационного пресса. В задней части пресса размещен аварийный контур. Аварийный контур состоит из 3-х выключателей, в форме «гриба», которые расположены слева, справа и посредине пресса и легко доступны. Этот аварийный контур подключен (последовательно с аварийным выключателем на пульте управления) и отключает обе стороны пресса. Через него отключается подача напряжения на выходы и насосы. Это устройство активировано во всех рабочих режимах и генерирует соответствующие сообщения о помехах на дисплее.

Рис. 1.11.1-а. Форматор-вулканизатор фирмы «Герберт» (вид спереди): 1-рама пресса; 2-устройство выставления пресс-форм; 3-плиты нагрева пресс-форм; 4- тёплозащита; 5-верхняя часть пресс-формы; 6-носитель пресс-формы; 7-цилиндр радиальной пресс-формы; 8-привод диафрагмы; 9-привод пресса; 10-электрический шкаф управления

1.10. Инспекция качества

Современные шины современных автомобилей эксплуатируются при высоких скоростях и требования, предъявляемые к их качеству, являются повышенными. Качество можно рассматривать как комплексную потребительскую ценность продукции, применительно к шине оно слагается из следующих критериев: надежность (обеспечение безаварийного движения автомобиля), долговечность (обеспечение пробега не ниже установленных норм), экономичность (цена шины и расход топлива при ее использовании), внешний вид, комфортабельность. Для оценки эксплуатационных качеств шин вводят понятие однородности - состояние, при котором любая характеристика шины постоянная по фазе и значению вдоль ее окружности, как в статических, так и динамических условиях. Чем совершеннее дорожное покрытие, подвеска автомобиля и выше его скорость, тем очевиднее влияние неоднородности (однородности) колес на комфортабельность, экономичность и надежность езды. По этой причине все выпускаемые покрышки должны проходить инспекцию качества на массовую, геометрическую и силовую неоднородность. Причинами неоднородности покрышки могут являться несимметричные элементы конструкции, нарушение технологических допусков на полуфабрикаты, неточности при сборке покрышки.

Массовая неоднородность - неуравновешенность покрышки по массе. Количественной характеристикой массовой неоднородности являются статический и динамический дисбалансы.

Дисбаланс - векторная величина, равная произведению неуравновешенной массы на ее эксцентриситет.

Статический дисбаланс - сумма всех векторов дисбалансов колеса, расположенных в различных плоскостях, перпендикулярных оси колеса. Физический смысл заключается в том, что одна из радиальных центробежных сил, возникающих во время вращения колеса, не уравновешивается суммой остальных центробежных сил. Статический дисбаланс можно уменьшить, произведя балансировку шины при помощи грузов.

На современных скоростных автомобилях устанавливают низкопрофильные шины, для которых важное значение приобретает устранение динамического дисбаланса.

Динамический дисбаланс - момент, равный геометрической сумме моментов всех дисбалансов колеса относительно его центра масс. Физический смысл динамического дисбаланса заключается в том, что под действием разности центробежных сил, расположенных в общем случае несимметрично относительно оси профиля, возникает переменный по направлению момент стремящийся отклонить колесо от его первоначальной плоскости вращения.

Существуют различные методы компенсации дисбаланса. Для качественной компенсации помимо легких и тяжелых мест необходимо знать еще величины углов дисбалансов, определяющих направление векторов дисбалансов относительно меридионального сечения.

Наличие дисбаланса приводит к вибрации автомобиля на большой скорости, к неравномерному износу шины, подшипников колеса и шарниров рулевого привода. Дисбаланс может быть обусловлен нестабильной работой профилирующих линий (неравномерность по массе профильных деталей), неверным размещением стыков при сборке (слишком много стыков рядом).

Геометрическая неоднородность - характеризуется биением, т. е. изменением за один оборот колеса расстояния между зафиксированной относительно оси вращения колеса точкой и принадлежащей ободу шины поверхностью. Различают радиальное и боковое биения.

Радиальное биение - биение в направлении перпендикулярном оси вращения колеса. Радиальное биение обусловлено неодинаковым радиусом шины по окружности.

Радиальное биение приводит к возникновению радиальной силы (радиальная силовая неоднородность), приводящей к вибрации автомобиля, особенно заметной на повышенных скоростях.

Радиальное биение обуславливается нарушением технологии изготовления, неправильностью конструкции покрышки или неконцентрично стью колец в брекерной паковке.

Боковое биение - биение в направлении параллельном оси вращения колеса. Боковое биение обусловлено выпуклостями боковин.

Боковое биение ведет к возникновению пульсирующей боковой силы (боковая силовая неоднородность), вследствие чего могут наблюдаться вибрация руля или же линейные колебания руля и кузова автомобиля.

Причины - «извилистость» полуфабрикатов - протекторов и брекера, связано с их узостью, либо сухостью или же со слишком широкими направляющими, позволяющими компонентам вихлять из стороны в сторону, несимметричностью левой и правой боковин, нарушениями в технологии.

Силовая неоднородность - включает определение радиальной и боковой силовой

Неоднородности; конусности; углового эффекта.

Радиальная силовая неоднородность (колебание радиальной силы) - размах силы (разность максимального и минимального сигналов за один оборот шины) в радиальном направлении нагруженной шины, который повторяется при каждом обороте в условиях вращения с фиксированным радиусом под нагрузкой и с постоянной скоростью. Вызывается радиальным биением и переменной жесткостью в радиальном направлении.

Боковая силовая неоднородность (колебание боковой силы) -размах силы в боковом направлении нагруженной шины, который повторяется при каждом обороте в условиях вращения с фиксированным радиусом под нагрузкой и с постоянной скоростью. Вызывается боковым биением и переменной жесткостью в боковом направлении.

Конусность (конусный эффект) - составляющая средней боковой силы (среднее значение боковой силы нагруженной шины, прямолинейно катящейся в условиях свободного движения), которая не меняет знак при изменении направления вращения. В быту конусность-тенденция шины заворачивать направо или налево («положительная» и «отрицательная» конусность). Конусный эффект связан с несимметричностью полуфабрикатных компонентов, нарушением центровки этих компонентов при сборке и ведет к неравномерному износу шины, а также к тенденции сноса автомобиля в сторону.

Угловой эффект - составляющая средней боковой силы, которая меняет знак при изменении направления вращения. Величина углового эффекта обуславливается, прежде всего, конструкцией брекера и растет с увеличением угла и частоты нитей в нем. Угловой эффект приводит к увеличению потерь на качение и износу шин [9,10].

Для определения указанных видов неоднородности можно применять станки фирмы «Хофманн» (Германия) - типа ARS-16R для определения массовой неоднородности, типа RGM-E для определения силовой неоднородности.

На рис.1.12.1 - а, б изображена схема станка фирмы «Хофманн» ARS-16R (Германия) позволяющего определить для легковых покрышек:

• статический дисбаланс и угол дисбаланса;

• динамический дисбаланс на плоскость и угол дисбаланса;

• дисбаланс моментной пары двух плоскостей и угол дисбаланса.

Работа станка осуществляется следующим образом:

• производится ручной выбор номера карты теста, подходящего к соответствующей шине;

• устанавливаются соответствующие измерительные ободья;

• производится ручная смазка обоих бортов шины;

• открывается защитная дверца;

• производится ручная установка шины на нижнюю половину обода;

• закрывается защитная дверца;

• опускается подающее устройство с верхним измерительным ободом;

• блокирование верхней и нижней частей обода;

• осуществляется наполнение шины воздухом до установочного давления и последующее снижение этого давления до измерительного (порядка 80% от допустимого);

• разгон до измерительной частоты вращения (400-600 мин '*);

• регистрация результатов измерения;

• торможение;

• поворот и маркирование положения дисбаланса (маркирование статического дисбаланса, как равнодействующей дисбаланса; маркирование динамического дисбаланса верхних и нижних плоскостей; маркирование пары дисбаланса);

• выпускание воздуха из шины;

• деблокирование подающего устройства;

• поднятие подающего устройства;

• открытие защитной дверцы;

• ручное снятие шины.

Цикл испытания одной шины, в зависимости от типоразмера, составляет 20 секунд.

Статический дисбаланс может быть устранен нанесением тяжелого клея на внутреннюю поверхность покрышки в области легкой точки, статический и динамический дисбалансы устраняют установкой корректирующих масс на закраину обода.

На рисунке 1.12.2 а, б показан станок фирмы «Хофманн» 1ЮМ-Е для автоматического измерения силовой неоднородности шин с определением и расчетом показателей:

• радиальной силовой неоднородности;

• боковой силовой неоднородности;

• анализа гармоники для радиальной и боковой силовой неоднородности;

• конусного эффекта;

• углового эффекта;

• статической боковой силы;

• средней нагрузки;

• радиального и бокового биений;

• анализа гармоник радиального и бокового биений.

Станок работает следующим образом - шина при помощи роликового транспортера поз.1 поступает в измерительную станцию поз.4 (рис. 1.12.3), где монтируется на держателе шины с измерительными ободами (верхним и нижним), шина на держателе центрируется и зажимается. Шина накачивается сначала воздухом высокого давления (0,4 МПа) для более точной посадки на измерительных ободах, затем давление сбрасывается до 0,2 МПа. Затем к шине приближается нагрузочный барабан и создает определенную нагрузку на вращающуюся покрышку (величина нагрузки зависит от типоразмера шины). Нагрузочный барабан стоит на подшипниках с двумя датчиками силы. Это проволочные тензодатчики, которые измеряют величину радиальной и боковой силы. Нагрузочный барабан ходит по каретке с двумя скоростями. Высокая скорость используется для приближения из исходного положения к шине, а медленная - для приложения необходимой силы. Переключение с одной скорости на другую контролирует фотодатчик. Тензодатчики преобразуют силовые значения в эквивалентные электрические напряжения, которые сравниваются с заранее установленными в памяти электроники предельными значениями. В соответствии с измеряемыми значениями машина сортирует и маркирует шины по классам качества. После маркировки шины транспортером поз.5 отбираются от станка (выходных транспортеров три - для каждого сорта свой).

Рис. 1.12.3 иллюстрирует конструкцию измерительной станции станка:

• нагрузочный барабан поз.2 служит для приложения и измерения сил в шине;

• измерительный обод (сменный) поз.4,5 позволяет загружать шины разных диаметров;

• маркеры горячей точки имеют разные цвета и наносятся для обозначения сорта покрышки, например, красный - высший сорт, желтый - первый сорт и т. д.