目前,我國橡膠廠硫化全鋼絲子午胎,一般是使用活絡模在輪胎定型硫化機里完成的。無論是斜平面向心機構式活絡模或圓錐面向心機構式活絡模,都需控制管路來操作模具。這里主要討論的是在B型硫化機上使用活絡模硫化全鋼絲載重子午胎時,幾種模具控制管路結構的原理及在使用中對模具和輪胎定型的影響。 1 活絡模在定型及合模過程中的幾個特殊位置的受力情況 輪胎硫化前的定型、直至合模到位對輪胎的質量有著決定性的影響。用活絡模硫化全鋼絲子午胎時,從定型到合模延時直至合模到位的每個動作都有特定的要求。下面先看一下活絡模在定型及合模過程中的幾個特殊位置的受力情況。 活絡模在合模、定型過程中有幾個特殊位置,如圖1所示。由于模具的向心機構部分是固定在機器的安裝盤上,其運動受機器制約,在分析受力時自重不予考慮。只考慮在圖1中安裝在活絡模操縱機構上的模具活絡部分的受力F1,生胎定型對模具活絡部分的作用力F2。這兩個力在幾個位置上的狀態分析見圖1。狀態(a)是機器在合模過程中,活絡塊伸張接近一次定型狀態的生胎。這時活絡部分承受操縱水缸的推力F1,其大小用下式計算: F1=P×（1/4）πD2 (1) 式中P——動力水壓力,Mpa； D——活絡模操縱水缸的活塞直徑,mm。 在這種狀態下模具與定型的生胎沒有接觸,F2力對活絡塊沒有作用。 狀態(b)是機器繼續合模,直至上模板與定型狀態的生胎接觸,并停在二次定型高度位置的狀態。這時F1力與(1)式相同,F2力用下式計算: F2=P1×（1/4）πD12 (2) 式中P1——二次定型壓力,Mpa； D1——二次定型時生胎的直徑,mm。 為使生胎定型有一個穩定階段,此時要求操縱水缸推力必須滿足F1-F2>0的條件。即P×D>P1×D2。 狀態(c)是機器從二次定型高度位置啟動,繼續合模,到活絡塊與下模盤接觸并與定型狀態的生胎一起被壓縮。這時活絡模操縱水缸的作用力F1為: F1=P3×（1/4）πD2 (3) 式中P3——動力水開始溢流的壓力,Mpa； D——活絡模操縱水缸的活塞直徑,mm。 這種狀態下活絡塊受力必須是F1-F2≥0。即P3×D≥P1×D1才能達到活絡塊既能被動收縮,又不對下模產生較大的壓力,減小模具磨損,降低合模時的功率消耗,獲得高質量的輪胎的目的。要想達到這種要求,P3的值必須合適。更換硫化輪胎規格時,D不變,P1基本不變,根據D1值變化來調整P3值,使其達到要求。如果該系統的P3值不能調整則是不理想的系統。 狀態(d)是機器繼續合模,直至活絡塊和定型狀態的生胎一起被機器壓縮至預設合模限。這時活絡模操縱水缸的作用力: F1=P4×（1/4）πD2 (4) 式中P4——合模到位后動力水溢流結束的壓力,Mpa； D——活絡模操縱水缸的活塞直徑,mm。 合模到位后,開始硫化直到結束,活絡模操縱水缸無桿腔都處于無供水狀態。 從以上分析可以看出,狀態(a)、(d)是活絡模操縱應具備的功能。狀態(b)、(c)的控制方式卻是很值得研究。為了保證輪胎質量,活絡模在定型合模過程中必須有一個合適而穩定的背壓,為此人們研究出多種結構的動力水管路,來控制活絡模的動作和背壓。下面對常用的幾種結構形式進行分析,以便用戶在選用時決擇。 2 管路的結構和原理 2.1 氣控調壓溢流型 2.1.1 工作原理 氣控調壓溢流型活絡模控制裝置管路原理見圖2。圖中SV1為常閉式電磁閥。SV2為常通式電磁閥。1、2、3為三通氣動切斷閥。4是定壓泄荷閥。5是活絡模操縱水缸。 (1)當SV1電磁閥斷電,SV2電磁閥通電,切斷控制氣源后。動力水經由2#閥、3#閥進入活絡模操縱水缸的無桿腔,有桿腔的動力水經由1#閥排出,推動活絡模張開。 (2)當SV1電磁閥得電,接通控制氣源。SV2斷電,切斷控制氣源后,動力水經由1#閥進入活絡模操縱水缸的有桿腔,無桿腔的動力水經由2#閥、3#閥排出,推動活絡模收縮。 (3)二次定型后合模,當合至活絡塊與下模盤接觸時,SV2電磁閥斷電,打開定壓泄荷閥開始溢流,形成活絡模背壓。0.7MPa壓縮空氣用于調整定壓泄荷閥溢流壓力閥值。 2.12 管路特性 (1)活絡模背壓力穩定 當硫化機在二次定型結束后,繼續合模,當合到上下模接觸時,SV2電磁閥斷電,使3#三通氣動切斷閥換向,切斷活絡模操縱水缸無桿腔的供水,接通定壓泄荷閥。在合模過程中橫梁下壓,迫使活絡塊收縮,活絡模操縱水缸無桿腔的容積變小,腔內的動力水通過定壓泄荷閥溢出。當定壓泄荷閥尾部給定壓力為0.34MPa時,定壓泄荷閥的溢流壓力為1.85MPa(穩壓比為0.37:2)。此時,活絡模操縱水缸無桿腔內動力水的壓力恒定在1.85MPa(通過壓力表可觀察到此壓力值)。概括地說,當系統切換到定壓泄荷閥起作用時,管路形成一個封閉的定值泄壓系統,從而使活絡模操縱水缸對活絡模產生一個穩定的壓力值(該壓力不受動力水壓力波動的影響)。活絡塊在此背壓下穩定收縮,確保輪胎定型的質量。國外高精度硫化機大都是采用的這種原理。 (2)調節活絡模的背壓能夠滿足多種規格輪胎的要求由于定壓泄荷閥尾部的設定壓力可任意調節,對多種規格輪胎定型合模的不同背壓要求均可滿足。 (3)降低模具的磨損、減少模具故障由于活絡模的背壓可由定壓泄荷閥調節。所以,根據F1-F2≥0、定壓泄荷閥的穩壓比、定型壓力值計算出調節溢流背壓的大小,使活絡模在硫化機合模過程中,既能壓住定型的生胎,又能使活絡塊與下模導向滑板接觸力最小。從而降低了模具的磨損。 在硫化時,活絡模操縱水缸無桿腔雖然切斷了供水,但在,硫化過程中仍保存著溢流壓力,使活絡塊不會被壓死,在開模時會很快施壓。從而避免因使用新模具硫化在開模時卡住活絡塊現象。 (4)系統必須有良好的密封性該系統處在溢流狀態時,活絡模操縱水缸無桿腔已切斷供水,與定壓泄荷閥形成一個全封閉定壓溢流系統,如果系統的密封不好將會造成無溢流。使活絡模操縱水缸對活絡模不能形成一個穩定的背壓。在使用時必須經常注意泄荷壓力表的變化,以判斷系統是否有內漏或外漏發生。 2.2 充水式氣控調壓溢流型 2.2.1 工作原理 充水式氣控調壓溢流型活絡模控制裝置管路原理見圖3。圖中SV1、SV2、SV3、SV4為常閉式電磁閥。1、2、4為三通氣動切斷閥,3為二通氣動切斷閥。5是定壓泄荷閥。6是活絡模操縱水缸。 (1)當SV1、SV2電磁閥斷電,切斷1#閥、2#閥的控制氣源后。動力水不能由1#閥、2#閥進入活絡模操縱水缸內。此時活絡模水缸水平狀態時能夠保持當前狀態,當水缸垂直狀態時受模具自重影響處于不確定狀態。 (2)當SV1電磁閥得電,接通1#閥的控制氣源,SV2、SV4電磁閥斷電,切斷2#、4#閥的控制氣源。動力水經由1#閥進入活絡模操縱水缸的有桿腔。無桿腔的動力水經由2#、4#閥排出,活絡模收縮。 (3)當SV1、SV4電磁閥斷電,切斷1#、4#閥控制氣源。SV2得電,接通2#閥控制氣源時,動力水經由2#閥進入活絡模操縱水缸的無桿腔,有桿腔的動力水經由1#閥、4#閥排出,推動活絡模伸張。 (4)SV3電磁閥用于控制合模合到活絡塊與下模盤接觸時打開定壓泄荷閥。0.7MPa壓縮空氣用于調整定壓泄荷閥溢流壓力閥值。 (5)SV4電磁閥用于切斷動力水回路使活絡模停止。一般在裝拆模具時使用。 2.2.2 管路特性 (1)活絡模背壓力不恒定 由于系統切換到定壓卸泄閥起作用時,進水口向活絡模操縱水缸無桿腔供水。所以管路是一個受進水壓力干擾的定值泄壓系統。活絡模操縱水缸對活絡模產生一個并不穩定的背壓(該背壓受供水壓力波動的影響)。也就是,當硫化機合模合到上下模接觸的時侯,SV3電磁閥斷電,滬兩通氣動切斷閥換向,使活絡模操縱水缸無桿腔與定壓泄荷閥接通,該腔的動力水可通過定壓泄荷閥排出。這時SV2電磁閥必須得電,使2#閥向活絡模操縱水缸無桿腔供水(否則該腔的水將會從回水管排出,定壓卸荷不起作用)。缸內的壓力就會隨著供水壓力變化而變化。即供水壓力高時定壓泄荷閥就產生溢流,供水壓力低時就不會產生溢流。如果供水過低活絡塊會過早收縮,造成廢品輪胎。采用這種原理要求動力水的供水壓力波動較小,否則活絡模的背壓不穩定。 (2)活絡模的背壓可適用于多種規格輪胎的需要 必須在供水壓力大于定壓卸荷閥溢流值并且穩定的情況下,才能滿足活絡模的背壓適用于多種規格輪胎的要求。 (3)系統允許有少量泄漏 該系統處在溢流狀態時,活絡模操縱水缸無桿腔仍有供水,與定壓泄荷閥形成壓力溢流系統,當系統有少量的泄漏時泄荷壓力表的變化不明顯,對使用沒有影響。 (4)管路結構復雜,維修保養麻煩。 2.3 改良型 改良型管路原理見圖4,是結合了前兩種管路原理的優點設計成的。將圖2中無桿腔的進水閥口由常通改為常閉,將圖3中定壓卸荷閥的進水口用一個三通切斷閥控制,既具有穩定的背壓,又能使活絡模在斷風斷電的情況下保持原有狀態。保留了總回水管的切斷閥,在裝拆模具時能切斷回水以保障安全。 2.4 充水式安全閥溢流型 2.4.1 工作原理 充水式安全閥溢流型活絡模控制裝置是我國在80年代引進的子午胎硫化機上配備的一種管路,其管路原理見圖5。圖中SV1、SV2為常閉式電磁閥,1、2為三通氣動切斷閥,3為溢流用安全閥(屬旁路泄荷型),4是活絡模操縱水缸。 (1)當SV1、SV2電磁閥斷電,切斷1#閥、2#閥的控制氣源后動力水不能由1#閥、2#閥進入活絡模操縱水缸內。此時活絡模水缸水平狀態時能夠保持1當前狀態,當水缸垂直狀態時受模具自重影響處于不確定狀態。 (2)當SV1電磁閥得電,接通1#閥的控制氣源,SV2電磁閥斷電,切斷2#閥的控制氣源。動力水經由1#閥進入活絡模操縱水缸的有桿腔,無桿腔的動力水經由2#閥常通口排出,使活絡模收縮。 (3)當SV1電磁閥斷電,切斷1#閥控制氣源,SV2得電,接通2#閥控制氣源時,動力水經由2#閥進入活絡模操縱水缸的無桿腔,有桿腔的動力水經由1#閥常通口排出,推動活絡模伸張。 (4)安全閥用于控制合模過程中凡是超過其閥值壓力時打開閥