第6章 外胎硫化机械及辅助机械
6.1 概述
硫化是橡胶制品加工的重要工序，硫化机在生产中影响到产品的质量和生产效率。力车外胎硫化机按加压方式分为电动硫化机（现基本淘汰）、水压硫化机和油压硫化机。按硫化外胎软芯模的形式分为普通型（风胎型）硫化机和胶囊硫化机（或称隔膜硫化机）。随着生产的发展，硫化机也由原来两层变为三层、四层，现在最多已有七层。多层硫化机有利于提高劳动生产效率，减少占地面积和减少热能损失，降低能耗。
外胎硫化的机械化、自动化程度越来越高，双向导热胶囊硫化机是将来的发展方向。为了提高效率、提高质量和增加花式品种，在硫化工序中又设计制造了一些辅助机械，如胎坯定型机。也增加了硫化后的产品整理机械，如充气定型机、外胎磨花机和缠绕包装机。
6.2 水压硫化机
6.2.1 用途
水压硫化机适用于软边、硬边结构的自行车胎、手推车胎、摩托车胎和多种用途的小轮径外胎的硫化。本机结构简单，制造成本低，但需配套高压水的动力站，宜于群控大规模的生产方式使用。
6.2.2 基本结构
三层的水压硫化机如图6-1所示，由机架6、液压缸9、上横梁1、托盘8及上、中、下热板和管路、高压水切换阀组成。
图6-1 水压硫化机
1—上横梁；2—上热板；3—导轨；4—支承块；5—中热板；6—机架；7—下热板；8—托盘（活动平台）；
9—液压缸；10—高压水切换阀；11—蒸汽加热管路；12—内压管路
水压硫化机由机外连接的高压水动力系统和手控阀，控制水的进入与排出而使硫化热板（蒸汽夹套）上行闭合或下行开启。外胎硫化机开启时使模具上、下片间留有足够的装胎、取胎操作空间。当将胎坯装在模腔内，手动合模打开高低压水阀，液压缸进入低压水将缸内柱塞顶起，模具随热板上升合在一起，此时高压水进入缸内锁紧模具。当外胎硫化完毕，手控开模，高低压水阀自动排水，随着液压缸内的高压水排出，柱塞、热板和模具靠自重下落，每层热板下落时由支承块4阻定在固定的位置上。上、下模具开启，取出已硫化的外胎，硫化完成。
6.2.3 主要性能参数
总锁模压力：25～38tf（1tf=104N）。
液压缸内柱塞直径：200mm。
水压：低2MPa；高10MPa。
蒸汽压力：0.7MPa。
风压：1.7MPa。
外形尺寸：1050mm×840mm×1963mm。
6.2.4 隔膜装置
外胎硫化的软芯有两种形式，一种是风胎（或称气胎），另一种是隔膜（或称胶囊）。用风胎硫化的硫化机为普通硫化机，用隔膜硫化的硫化机与普通硫化机不同，热板的中空直径较大，并能安装如图6-2所示的隔膜装置。
图6-2 隔膜装置
1—上模；2—下模；3—橡胶隔膜；4—下压板；5—下垫板；6—上垫板；7—上压板；
8—压板；9—衬套；10—垫板衬套；11—上柱塞；12—下柱塞；13—压盖；14—气筒
隔膜装置由上柱塞11、下柱塞12、气筒14组成升降系统，由橡胶隔膜3、下垫板5、下压板4、上垫板6、上压板7和压板8组成软芯模工作系统，加上衬套9和10、压紧机件、密封圈等部件构成一个整体。隔膜装置用螺栓与下模2一同固定在下垫板上。气筒14内通入压缩空气使上柱塞11、下柱塞12向上撑起，橡胶隔膜3被拉直，隔膜内腔连通真空管道而形成负压变形，如图6-2右边状态。当胎坯套入隔膜装置的外环，启动水压硫化机柱塞上行，同时隔膜装置的气筒14放气，隔膜内腔消除负压；随着下模2与上模1吻合，碰到行程开关切换压缩空气进入隔膜3内腔，硫化正式开始，如图6-2左边的状态。正硫化时间到，隔膜内腔中压风排空，水压硫化机柱塞下行，上、下模1、2开启，隔膜3的气筒14进压缩空气、柱塞再撑起橡胶隔膜3，取出已硫化的外胎，装上新的胎坯进行硫化。
6.3 油压多层硫化机
6.3.1 用途
油压多层硫化机用于自行车外胎、手推车外胎、摩托车外胎、多用途小轮径外胎和风胎（气胎）的硫化，是目前力车胎行业较适用的一种机型。
6.3.2 基本结构
油压多层硫化机有四层至七层不同层数的机型，一般三台至六台连成一个机组，由一台油泵动力站提供油压动力。
多层油压硫化机如图6-3所示。整机由框架1、热板2、柱塞和密封装置5、蒸汽管路3、液压系统6、电气控制系统4组成。框架由钢板焊接加工而成；热板由整块钢板钻蒸汽导热孔，确保传热均匀；柱塞表面镀硬铬并采用复合材料制成的密封圈，热板上下运行平稳而快捷。
图6-3 油压多层硫化机
1—框架；2—热板；3—蒸汽管路；4—电气控制系统；
5—密封装置；6—液压系统；7—内压管路
6.3.3 主要性能参数
热板层数：4～7层。
适用外胎：8～28in。
锁模压力：0～60tf（1tf=104N）。
压缩空气：0.6～2.0MPa。
硫化蒸汽：0.4～1.2MPa。
外形尺寸：1181mm×1150mm×3601mm。
6.4 油压多模胶囊硫化机
6.4.1 用途
油压多模胶囊硫化机适于摩托车外胎、大断面小轮径外胎的硫化。
6.4.2 基本结构
油压多模胶囊硫化机如图6-4所示，由主机1、中心机构5、液压系统2、液压站6、内外蒸汽管道3和电气控制箱4组成。
图6-4 油压多模胶囊硫化机
1—主机；2—液压系统；3—内外蒸汽管道；4—电气控制箱；5—中心机构；6—液压站
主机1包括由厚钢板加工而成的龙门框架，下有支承模具和中心机构的热板平台，上横梁有与油缸柱塞相连的上热板，通过油缸柱塞往复运行带动上热板上提下落将模具开合。中心机构5有一个能夹持胶囊上下运动的气缸，胶囊安装在下热板，中间留有与真空管道和内压蒸气（氮气）管道相连的内腔。当胶囊上夹持撑起并开启真空阀使胶囊内腔为负压，胶囊收缩而外径变小便于装上待硫化的胎坯或取出已硫化完毕的外胎。模腔装上胎坯，按下合模按钮，上热板向下运行，同时中心机构的气缸卸压，胶囊停止抽真空，当上热板下行到预定位置触及行程开关，进定型风（蒸气），完全合模并碰到行程开关后即进硫化内压，硫化正式开始。液压站6由齿轮泵、柱塞泵、电机和储油箱组成，每台机配一套，电气控制箱4每两副模具即每两个工位配一个。
现在已有企业生产液压双层或三层多模硫化机，占地面积小、节能效果好，但劳动强度稍高。
6.4.3 主要性能参数
硫化规格：4～19in。
最大合模力：900kN×4。
热板直径：ф850mm。
上、下热板距离：100～1600mm。
蒸气内压：1.5～2.5MPa。
定型蒸气或空气压力：0.1～0.2MPa。
中心机构风压：2～2.5MPa。
真空度：0.013～0.026MPa。
油泵电机：15kW。
主机尺寸：5050mm×2150mm×5500mm。
泵站：1200mm×1200mm×1800mm。
6.5 胎坯定型机
6.5.1 用途
胎坯定型机用于风胎硫化的外胎胎坯进行预伸张定型，以便于装入风胎和整理胎坯的操作。
6.5.2 硬弓式胎坯定型机
硬弓式胎坯定型机如图6-5所示，由上铰座1、连杆2、压模块3、下铰座4、胎坯定位板5、气缸9、拉杆7、传动机构6和机架8组成。
图6-5 硬弓式胎坯定型机
1—上铰座；2—连杆；3—压模块；4—下铰座；
5—胎坯定位板；6—传动机构；7—拉杆；
8—机架；9—气缸
胎坯定位板根据胎坯宽度通过紧固螺栓调节与压模块3中心线的距离。当需定型的胎坯放在定位板5上，手工启动压缩空气开关，气缸柱塞拉动拉杆向下运行，压模块3向外伸张从胎坯内腔将胎坯撑大而达到预定型。转换压缩空气开关则令拉杆7向上运行，压模块3复原位，取出已预定型的胎坯，将风胎装入胎坯内，待硫化。
6.5.3 气动胎坯定型机
气动胎坯定型机如图6-6所示，由机架4、支柱1、横梁2、气缸6、压碟5和气阀3组成。机架4、支柱1、横梁2和压碟5都由槽钢、圆钢及钢板加工而成，气缸6固定在横梁2上，气缸活塞杆与压碟连接，气缸活塞杆的伸缩带动压碟沿两边的立柱导轨上下运行。工作台中心有一个定位柱，作压碟5下行时最低位置的限位，在定位柱侧面有压缩空气进气孔。当需要预定型的胎坯放到工作台上，气阀3开启进气使压碟5下行，在压碟触及胎坯边缘时，在工作台、胎坯、压碟形成的内腔内通入压缩空气，胎坯受压缩空气的压力和压碟的作用而向外鼓胀，达到预定型。
图6-6 气动胎坯定型机
1—支柱；2—横梁；3—气阀；4—机架；5—压碟；6—气缸
6.5.4 胶囊式胎坯定型机
胶囊式胎坯定型机主要用于小轮径的胎坯定型，如图6-7所示，由气缸1、机架2、换向阀3、中心轴4、下夹持5、胶囊6和上夹持7组成。
图6-7 胶囊式胎坯定型机
1—气缸；2—机架；3—换向阀；4—中心轴；5—下夹持；6—胶囊；7—上夹持
将待定型的胎坯套住定型机的胶囊6，通过换向阀3使气缸拉杆拉动胶囊6，上夹持7下行，当上夹持7行至设定位置时，换向阀3将压缩空气导入胶囊6内腔，胶囊6向外鼓胀使胎坯达到预定型。
6.6 外胎磨花机
6.6.1 用途
为了使外胎具有鲜艳凸起的花纹，胎面压型时在花纹色胶的上层覆盖一层很薄的表面色胶，硫化后用磨花机磨削凸起的花粒表面，凸起的花块即显露出另一种彩色，使整胎绚丽多彩。
6.6.2 基本结构
外胎磨花机如图6-8所示，由轮辋1和机箱3组成机体，2是磨头升降传动装置，7是4块与外胎花块边缘尺寸吻合的砂轮磨头，4、5、6分别是调节磨头摆动、进给量和角度的手轮。
图6-8 外胎磨花机
1—轮辋；2—磨头升降传动装置；3—机箱；4—磨头摆动范围调节手轮；
5—砂轮进给量调节手轮；6—砂轮磨削角度调节手轮；7—磨头
操作工将需磨花的外胎放到轮辋1的夹持位置，并在胎的内腔通入压缩空气使外胎胀鼓起来且有一定的挺性硬度。用手轮4、5、6调节磨头到达磨花的位置，再转动轮胎，并用手轮控制磨花的磨削量直至达到产品设计的要求。
6.6.3 主要性能参数
磨削轮胎规格：20～28in。
转网转速：15r/min。
电机：（0.95+4×1.5）kW。
砂轮直径：250mm。
砂轮转速：1800r/min。
压缩空气：0.7MPa。
6.7 缠绕包装机
6.7.1 用途
缠绕包装机用于硬边自行车外胎和摩托车外胎的包装。自行车外胎可单条或两条，摩托车外胎一般是单条，利用缠绕包装机将彩印的塑料薄膜带缠绕在外胎上，达到保护外胎和增加外胎商品化程度的目的。
6.7.2 自行车外胎缠绕包装机
（1）基本结构 LHBJ-Z型自行车外胎缠绕包装机如图6-9所示，由底盘12、轮胎支承轮10、塑料包装带缠绕环9、传动机构和控制盘五大部分组成。轮胎支承辊包括两个拖动辊4和两个下支承辊11，拖动辊4由电机2和无级变速器1通过带传动提供动力，下支承辊11由升降丝杠7调节与拖动辊的间距以适应不同规格的外胎，并通过气缸13内柱塞的下降或上升拉紧或松开外胎。缠绕环是一个开口环，由五个支承轮10支承，塑料包装带卷装入环9的插轴上，电机2带动缠绕环转动。轮胎的转动与缠绕环转动平面为直角相交。
图6-9 LHBJ-Z型自行车外胎缠绕包装机
1—无级调速器；2—电机；3—气动三件；4—拖动辊；5—电气按钮箱；6—电气柜；7—升降丝杠；
8—拖动前辊；9—缠绕环；10—支承轮；11—下支承辊；
12—底盘；13—气缸；14—手动气阀
自行车胎挂到拖动辊4和下支承辊11上，包装带装在缠绕环9上并将带的端头卷压在外胎上。通过无级调速器1带动拖动辊4，拖动辊4可以由手轮左右开合以适应外胎的宽度。挂在拖动辊4上的外胎由气阀14使气缸13带动下支承辊11向下撑住，使整条外胎通过两个拖动辊4和两个下支承辊11固定在包装位置上，当开动无级调速器1外胎就旋转。电机2带动已装上包装带的缠绕环9旋转，胎在X轴旋转，包装带绕胎在Y轴旋转而完成缠绕包胎作业。
（2）主要性能参数
包装外胎规格：20～28in。
包装带宽度：60～75mm。
班产量：1200～1500条。
电机：（0.55+0.75）kW。
气源：0.4～0.5MPa。
外形尺寸：850mm×750mm×1500mm。
6.7.3 摩托车胎缠绕包装机
（1）基本结构 摩托车外胎缠绕包装机由底盘、轮胎支承转动机构、包装带缠绕环、无级调速传动装置和控制系统组成。
底盘由钢板加工而成。轮胎由下传动辊和上压辊支承，传动辊与无级变速器连接，电机提供动力。缠绕环为开口环，包装带装在转环的插轴上，缠绕环由五个支承轮支承，并通过支承轮转动产生的摩擦力推动旋转完成包装作业。通过调整无级调速器而调整轮胎旋转的速度与包装带的宽度配合，或调整包裹的松紧。
摩托车胎放到两个传动辊上，通过滑台前后滑动开合以适应不同规格轮胎的断面宽度，由丝杠调整高度而适应外直径的变化。塑料包装带卷插在缠绕环的插轴上，拉出端头绕过阻力调控梢后缠在外胎上。启动电机，轮胎在正对的平面上旋转，缠绕环带动包装带在与正对平面成90°的横向平面旋转，待轮胎转完一圈即停机并剪断包装带尾，松开上压辊取出轮胎。
包装带的缠绕环旋转，胎在X轴旋转，包装带绕胎在Y轴旋转而完成缠绕包胎作业。
（2）主要性能参数
包装外胎规格：20～28in。
包装带宽度：60～75mm。
班产量：1200～1500条。
电机：（0.55+0.75）kW。
气源：0.4～0.5MPa。
外形尺寸：850mm×750mm×1500mm。