книги из ГПНТБ / Бекин, Н. Г. Станки для сборки автомобильных покрышек конструкция и расчет

На рис. 87 дана кинематическая схема комбинированных прикатчиков. Конструкция комбинированных прикатчиков показана на рис. 24.

Прикатчики работают следующим образом. Для прикатки слоев каркаса по цилиндрической поверхности ролики сходятся к центру барабана. После наложения слоев корда на барабан он приводится во вращение, затем подается сжатый воздух в ци­ линдры 1 прикатчиков под поршни 2 и ролики 7 поджимаются к барабану, включается двигатель привода прикатчиков и про­ исходит прикатка деталей. Для прикатки бортовой части по­

крышки прикатчики выводятся в край­ ние положения, подается воздух в про­ странство между поршнями 2 и 3 и ры­ чаги 4, поворачиваясь, прижимают ро­ лики 6 к заплечикам вращающегося барабана. Затем воздух начинает по­ степенно стравливаться и включается привод прикатчиков, при этом ролики 6 обкатывают слои корда по профилю борта покрышки.

Другую группу механизмов дубли­ рования резинокордных деталей состав­ ляют валиковые прикатчики. Эти прикаточные механизмы дублируют слои корда и протектор одновременно по всей ширине сборочного барабана. Здесь производительность процесса опреде­ ляется только частотой вращения бара­ бана, которая в несколько раз выше,

чем при прикатке роликовыми (дисковыми) прикатчиками. Из­ вестны несколько таких прикатчиков, выпускаемых зарубежными фирмами. В нашей стране дублирование слоев каркаса покрышек с помощью валиковых прикатчиков используется, например, на операционных сборочных станках поточной линии сборки по­ крышек.'

Применение таких прикатчиков на индивидуальных сборочных станках ограничено тем, что большинство из них предназначено для дублирования только слоев каркаса или протектора. Ранее отмечено, что применение нескольких прикатчиков на одном станке значительно усложняет конструкцию станка и работу на нем. Другим существенным недостатком дублирования с по­ мощью валиковых прикатчиков является недостаточное удаление воздуха с границы раздела деталей.

Наиболее эффективным является метод дублирования рези­ нокордных систем с одновременным их наложением (накаткой), обеспечивающий:

1) наилучшие условия для вытеснения воздуха с границ раздела деталей;

120

ваются на стальную ленту 3, один конец которой закреплен на валике 1. Валик, установленный эксцентрично, поворачивается вокруг барабана 2, при вращении которого накладываются слои корда. При этом стальная лента, натяжение которой регулируется фрикционной муфтой 5, перекатывается с валика 4 на валик 1. По окончании наложения валик 1 возвращается в исходное поло­ жение, а стальная лента перекатывается на валик 4.

В устройстве, предложенном фирмой Иокогама (Япония), наложение и дублирование слоев корДа полностью автоматизи­ ровано. Слои корда 3 (рис. 90, а) подаются с питателей на бобины 2

Рис. 90. Схема устройства для наложения и одновременного дублирования слоев корда (а) и узел прикатки последнего слоя (б) [фирма Иокогама, Япония]

с прокладкой и затем на сборочный барабан. Освобожденная прокладка перекатывается на бобины 1. Слои корда отрезаются по длине режущими устройствами 11 на транспортерах 10, кото­ рые останавливаются контрольными фотоэлектрическими устрой­ ствами 9. После отрезки всех слоев включаются транспортеры 8, 10 первого слоя. Когда передняя кромка первого слоя доходит до фотоэлементов 5 и 7 включаются транспортеры 10 второго слоя, который дублируется с первым слоем валиком 6. Фото­ элемент включает транспортер 10 третьего слоя и валик 4 дуб­ лирует его с предыдущими слоями и т. д. Полоса с дуб­ лированных слоев накладывается на сборочный барабан 13 (рис. 90, б) автоматическим транспортером 14, огибающим сбо­ рочный барабан, и дублируется валиком 12, прикатывающим полосы слоев к ранее собранному каркасу.

Проблема дублирования резинокордных деталей одновременно с их наложением решается и в отечественной промышленности. На рис. 91 показана схема для наложения и дублирования слоев корда 1, накладываемых на сборочный барабан 2. Устройство состоит из петлевого компенсатора 3, лотка 4, подвижных вакуумзахватов 5 на штанге 12, дублировочного валика 6 и ножа 7. Петлевой компенсатор состоит из трех валиков обычной кон­ струкции и служит для регулировки натяжения слоя корда при

122

наложении. Для предотвращения соскальзывания передней кромки корда с лотка выходной валик петлевого компенсатора имеет затормаживающее устройство с валиком 8 и пневматическим приводом 9. Лоток служит для точного направления слоев корда, подаваемых на сборочный барабан. Раздвижные вакуум-при­ соски установлены под лотком. Они могут перемещаться посту­ пательно с помощью пневмоцилиндра 10 и вертикально от мем­ бранных приводов 11. Расстояние между вакуум-присосками выбирают в зависимости от калибра накладываемого корда, давле­

ние в вакуум-системе составляет 80—150 мм рт. ст. Нож для резки корда установлен с таким расчетом, чтобы его лезвие выступало на 8—10 мм над поверхностью лотка. В исходном положении нож находится в электронагревательном приспособлении, поддержи­ вающим температуру около 180—190° С.

Дублировочный валик приводится в движение от пневмо­ цилиндра 13. Направление его движения выбрано таким образом, чтобы основная составляющая усилия дублирования проходила через ось барабана. Неподвижные вакуум-присоски вмонтированы в лоток рядом с ножом.

Устройство работает следующим образом. Корд огибает валики петлевого компенсатора и укладывается на лоток так, чтобы передняя кромка слоя находилась на линии движения ножа. Подвижные вакуум-присоски опускаются, их полости соеди­ няются с вакуумной магистралью, и при подъеме присосок мем­ бранным приводом 11 кромки корда захватываются ими. Пневмо­ цилиндры 10 перемещают присоски, прижимая переднюю кромку

123

слоя на барабан. Затем пневмоцилиндры 13 прижимают дублировочный валик к сборочному барабану, при этом слои корда одновременно с наложением дублируются. Подвижные вакуумприсоски опускаются прижимая корд к лотку, а полости непо­ движных вакуум-присосок соединяются с вакуум-системой. Дви­ жением ножа полоса корда отрезается и дополнительным поворотом барабана конец слоя корда дублируется с собираемым каркасом. Цикл наложения и дублирования слоя корда заканчивается отво­ дом дублировочного ролика в исходное наложение.

Таким образом, можно сделать вывод, что наиболее перспек­ тивным методом дублирования резинокордных деталей при сборке покрышек является накатка слоев, т. е. дублирование с одновре­ менным наложением. Роликовые прикатчики могут быть также использованы для выполнения отдельных операций. Из роликовых прикаточных устройств следует отдать предпочтение комбини­ рованным прикатчикам как наиболее рациональным.

Теоретическое описание процесса дублирования резинокордных деталей

Обеспечение оптимальной прочности связи между деталями покрышки при ее изготовлении является весьма актуальной за­ дачей.

Известно, что на прочность связи между дублируемыми де­ талями влияют состояние и температура дублируемых поверх­ ностей, величина и продолжительность действия давления дуб­ лирования. Из этих факторов наибольший интерес с точки зре­ ния выбора параметров процесса дублирования и оценки его ка­ чества имеют величина удельного давления дублирования и время его действия.

Связь между дублируемыми деталями обеспечивается, в ос­ новном, за счет сил адгезии. Прочность связи поэтому (или про­ порциональное ей усилие расслоения испытываемых образцов)

где Si-2 — площадь молекулярного контакта первой и второй дублируемых деталей; ah2 — удельная сила адгезии деталей.

Контакт между поверхностями дублируемых деталей дости­ гается за счет вязкоупругих деформаций неровностей на этих поверхностях под действием внешних давлений, а также вслед­ ствие диффузии молекул или их участков из одной детали в дру­ гую, что можно рассматривать условно как увеличение площади контакта. Однако дублирование при сборке покрышек протекает сравнительно быстро и диффузия молекул не успевает раз­ виться, поэтому можно считать, что истинная площадь контакта равна геометрической площади контакта, т. е. s1>2 = sr .

124

Для дальнейших исследований введем коэффициент дости­ жения контакта

&г шах

где srmax— максимально возможная геометрическая площадь контакта между дублируемыми деталями.

Тогда зависимость (37) примет вид

Здесь удельная сила адгезии аь 2 определяется свойствами дублируемых материалов и не зависит от параметров процесса

Рис. 92. Расчетная схема к определению коэффициента достиже­ ния контакта

дублирования. Следовательно, коэффициент достижения контакта (как и прочность связи) характеризует качество выполнения дублирования. Чтобы исключить из теоретических исследований ah 2, в дальнейшем будем оперировать с величиной k, а не с F b 2.

В качестве рабочей гипотезы принимаем, что сечение поверх­ ности дублируемых деталей плоскостью, перпендикулярной нитям корда, представляет собой синусоиду, амплитуда А которой за­ висит от диаметра нитей корда и калибра обрезинки 80, а период — от плотности нитей корда пк.

Рассмотрим случай дублирования двух слоев обрезиненного корда, когда нити корда в обоих слоях параллельны, а их поверх­ ности до дублирования соприкасаются своими вершинами.

125

Полагая далее, что при сжатии дублируемых поверхностей

на величину h резиновая смесь из области Qf (х; Or, xr, О2 ; хг) как при прессовании, так и с достаточным приближением при прикатке вытеснится поровну в области (xiEiE'ixi) и (Х2 Е2 Е2 Х2 ). Так как резиновая смесь практически несжимаема, то

Qf~2Q £. (41)

Представляя в интегральной форме площади названных об­ ластей и приравнивая их в соответствии с выражением (41), после интегрирования получим

является прямолинейной в отношении связи k и h. Следовательно, с достаточной степенью точности можно принять следующее вы­

удельное давление дублирования; рср — среднее давление дуб­ лирования, равное отношению усилия дублирования к площади дублирования; t — время; Gx и p x — реологические константы материала (резиновой смеси).

126

В рассматриваемом случае

где 80 — толщина дублируемых деталей (калибр обрезиненного корда).

Подставляя выражение (47) в уравнение (46), приходим к диф­ ференциальной зависимости

Для того чтобы определить величины рсР и t, входящие в вы­ ражение (48), рассмотрим взаимодействие прикаточного ролика с дублируемым материалом. На рис. 94 показана схема процесса прикатки. На этой схеме цилиндрическая поверхность сборочного барабана развернута в плоскость, дублируемый материал, нало­ женный на поверхность барабана, движется вместе с ней со ско­ ростью v, а прикаточный ролик поджимается к барабану с уси­ лием прикатки Q и вращается со скоростью v за счет трения о ма­ териал.

Под действием усилия прикатки ролик внедряется в материал. Возникающие при этом напряжения сжатия в материале (давле­ ние прикатки) распределяются по длине дуги контакта неравно­ мерно вследствие неодинаковой деформации материала.

127

Зависимость между напряжением и деформацией для невулканизованных резинокордных материалов (при 15—25° С) может быть описана реологическим уравнением тела Кельвина—Фойгта

где р — направление сжатия в материале (удельное давление при-

здесь h и h — соответственно деформация и скорость деформации

Из рис. 94 видно, что скорость линейной деформации материала в направлении оси у определяется выражением

128

Координату отрыва материала от поверхности ролика находим из граничного условия р (х) = 0:

Xt

где Q — усилие прикатки; М — момент сопротивления качению прикаточного ролика; Ь — ширина ролика.

Интегрируя выражение (58), получим

Среднее удельное давление прикатки можно определить из

Однако в процессе прикатки ролик проходит по одному месту раз, т. е. суммарное время его воздействия составляет (7s;

здесь s — относительная осевая подача прикаточного ролика, представляющая собой перемещение ролика за один оборот ба­ рабана в долях от его ширины. Однако это суммарное время не эквивалентно равному ему по величине времени однократного