книги из ГПНТБ / Салтыков, А. В. Основы современной технологии автомобильных шин

О т н о ш е н и е о к р у ж н ы х с к о р о с т е й в а л к о в ( ф р и к ­

На трехвалковых каландрах в зазоре, куда подается резиновая смесь, отношение окружных скоростей равно 1,5:1, а между вал­ ками, где пропускается обкладываемая ткань,— 1 :1 (иногда 1: 1,04). Для промазки ткани соотношение скоростей валка, вти­ рающего резиновую смесь, и валка, выпускающего ее, составляет 1,5:1. Предельным является отношение 1,4:1; при дальнейшем уменьшении указанного соотношения качество промазки ухуд­ шается. На современных каландрах предусмотрена регулировка величины фрикции.

Д л и н а в а л к о в к а л а н д р а должна быть больше ширины полотна корда. При недостаточной длине валков не достигается надлежащая прессовка кромок полотна, вследствие чего крайние нити легко отделяются от полотна. Валки расточного типа, имею­ щие большую разницу в температурах (по длине), должны быть по крайней мере на 300 мм длиннее ширины полотна корда. На сверленых валках разница между длиной валков и шириной по­ лотна корда может быть уменьшена до 200 мм.

Н а т я ж е н и е к о р д а . Во время работы на каландре полотно должно проходить в валки без складок, а нити не должны перепу­ тываться, что достигается соответствующим натяжением корда. Обычно корд каландруют под натяжением, соответствующим на­ тяжению каждой нити под нагрузкой, равной 50—1000 гс/нить (в зависимости от вида корда).

В л а ж н о с т ь к о р д а . Для хорошей прессовки влажность корда перед каландром должна быть в пределах 1,0—2,0%. Тем­

пературы резины, температуры валков каландра, температуры и натяжения корда, правильности установки зазоров между вал­ ками. Чем лучше отработан лабораторией режим обкладки, тем выше качество прорезиненного корда и тем меньше брака и от­ ходов.

Для измерения и регулирования толщины прорезиненного корда в процессе каландрования применяются толщемеры (калибро­ меры). В шинном производстве в настоящее время используются индукционные и изотопные толщемеры.

Индукционные толщемеры в течение многих лет являются основными приборами, применяемыми для автоматического изме­ рения толщины материалов, выпускаемых на каландрах. Индук­ ционный толщемер состоит из электромагнита с разомкнутым сердечником, снабженного парой роликов, которые катятся по ре­ зиновому листу (отделяющему сердечник от вала каландра).

213

Поскольку валок каландра изготовлен из стали, а резина является диэлектриком, эффективный воздушный зазор равен толщине ре­ зинового листа. Кроме измерения толщины материала эти прибо­ ры могут быть использованы для автоматической регулировки ве­ личины зазора между валками.

В изотопных толщемерах в качестве источника излучения при­ меняют 90Sr (период полураспада 25 лет); в целях безопасности работающих его заключают в непроницаемую для лучей оболочку, оставляя отверстие для выхода лучей в направлении контролируе­ мой среды. Как и все радиоактивные приборы, толщемеры имеют источник и приемник излучения. В качестве приемника излучения часто применяется обычная ионизационная камера. Приборы не­ посредственного отсчета имеют на шкале две крайние точки, одна из них соответствует полному поглощению излучения, а другая — отсутствию поглощения; расстояние между ними градуируется в соответствующих единицах (массы или толщины). Изотопные тол­ щины могут быть устроены так, что излучение проходит через массу материала и поглощается приемником (приборы проходя­ щего типа) или прибор измеряет степень отражения р-лучей (приборы отражательного типа). Приборы второго типа приме­ няются для измерения толщины резиновых пленок на валках ка­ ландров. Приборы проходящего типа применяются для контроля толщины обрезиненного корда.

Изотопный толщемер измеряет толщину листа до 2,5 мм (мас­ са листа равна 2,6 кг/м2). Толщемеры устанавливаются так, что края материала проходят между излучателями и приемниками либо каретка с источником и приемником излучения передвигается поперек выпускаемого материала.

Благодаря достаточной точности измерения (0,5—1,0%), удоб­ ству в пользовании и сравнительной простоте устройства изотоп­ ные толщемеры получили широкое распространение.

Автоматическая регулировка толщины обкладки на каландрах.

В шинной промышленности широко применяются установки для

.автоматического управления работой каландров. Они состоят из блоков радиоактивного измерения массы единицы площади об­ резиненного корда, автоматической электронной записывающей аппаратуры для измерения и записи массы единицы площади кор­ да, температуры валка каландра и питающей резины, скорости об­ кладки, натяжения корда в разных точках агрегата; автоматиче­ ской регулирующей аппаратуры для изменения величины зазоров между валками, для регулирования и поддержания температуры валков, регулирования компенсации прогиба валков, регулирова­ ния температуры питающей резины; управляющей аналоговой электронной вычислительной машины, поддерживающей заданные условия работы и массу единицы площади обрезиненного корда и фиксирующей величину разброса массы единицы площади обре­ зиненного корда.

При работе каландра возникают отклонения толщины обрези­ ненного корда от нормы, зависящие от управления каландром и

214

длину и ширину полученного суровья и обработанного корда, оп­ ределяет коэффициенты использования суровья, выработку ка­ ландра за смену (по маркам кордов и шифрам резин).

Перечисленные устройства являются частью информационной системы цеха, подключенной к АСУ предприятия.

Обкладка корда на спаренных каландрах. Регулирование тол­ щины резинового слоя на четырехвалковом каландре связано со значительными трудностями. Опыт показывает, что, пользуясь изо­ топными толщемерами «отражательного» типа, при большой ско­ рости движения корда трудно измерять и регулировать калибр материала с достаточной степенью точности. Гораздо удобнее и с большей точностью можно проверять калибр корда, обложенного на трехвалковом каландре, так как в данном случае измерения толщины материала могут производиться вне каландра при помо­ щи изотопных толщемеров «проходящего типа». Поэтому считают, что значительно легче создать автоматическую линию с трехвал­ ковыми каландрами, чем с четырехвалковыми. Поскольку • трех­ валковый каландр (рис. 8.3) предназначен для односторонней обкладки корда, вместо одного четырехвалкового используют два трехвалковых. При этом точность работы двух спаренных трех­ валковых каландров превышает точность работы на четырехвал­ ковом каландре, но стоимость обработки увеличивается.

Ниже приведена характеристика линий, состоящих из трехвал­ ковых и четырехвалковых каландров *:

Технологические процессы обработки корда

В производстве шин наиболее широко применяется резорцино формальдегидно-латексная пропитка (РФЛ). В этом случае про­ цесс обработки корда состоит из следующих операций: приготов­ ление пропиточных составов, пропитка корда, сушка, термофикса­ ция, обрезинивание корда. При применении безлатексных адгезивов процесс упрощается, так как исключается сушка. В слу­ чае применения беспропиточных способов процесс состоит из тер-

По данным НИИШП.

мофиксации и обрезинивания корда, которые проводят на потбчных линиях.

Поточная линия для обработки корда по «классической» схеме.

Поточная линия для пропитки и обкладки резиной уточного кор­ да приведена на рис. 8.4.

Ниже приводится описание основных машин и приспособлений

стыковки концов двух рулонов корда применяются пневматичес­ кие или гидравлические прессы с удельным давлением 60— 80 кгс/см2. В зависимости от состава резиновой смеси стыковку корда производят при 175—250 °С. Плита (ширина 200—400 мм) нагревается электричеством.

Существует несколько методов стыковки корда. По одному ме­ тоду применяется стыковка затканных концов рулонов впритык и прокладка между ними резиновой ленточки из быстровулканизующейся резины, содержащей вещества, повышающие адгезию к корду. Такой стык выдерживает нагрузку до 1,5—2 тс на полот­ но и не годится для термофиксации корда. По другому методу концы рулонов стыкуют внахлест на длине 200—250 мм; в этом случае на концах полотна в рулоне делают «перекидку», т. е. меж­ ду двумя затканными участками полотна с концов рулонов остав­ ляют участки необходимой длины безуточного корда. Между этими участками, наложенными внахлестку, прокладывают поло­ ску резиновой смеси и вулканизуют; после вулканизации отрезают два затканных крайних участка. При такой конструкции стыка корд не утолщается и может выдержать нагрузку до 7 тс. Для повышения допустимой нагрузки при этой конструкции снизу и сверху корда накладывается еще по одной резиновой ленточке и такая многослойная конструкция вулканизуется. Таким способом удается создать стык между необработанными концами полиамид­ ного корда, выдерживающий нагрузку до 10 тс. При этом необхо­ димо применять резины, в которых содержатся вещества, повы­ шающие прочность связи с кордом. Продолжительность сборки стыка составляет 80—100 с, продолжительность вулканизации — 50—60 с. Если процесс пропитки и термофиксации отделен от обрезинивания, то концы корда сшивают внахлестку на многоиголь­ ной машине.

К о м п е н с а т о р с з а ж и м н ы м п р и с п о с о б л е н и е м . Верхние валки компенсатора закреплены стационарно, нижние размещены на раме, передвигающейся вверх и вниз. На раме устанавливаются грузы, обеспечивающие надлежащее натяжение корда. Часто нагружение осуществляют пневматически. Перед компенсатором находится зажимное приспособление, состоящее из

217

компенсатор начинает подниматься; в это время каландр работает без остановки за счет запаса корда, находящегося на компенса­ торе. Компенсатор рассчитывают таким образом, чтобы во время сшивания корда каландр работал без остановок, т. е. запаса корда

чисток). Из бака раствор по мере необходимости подается в про­ питочные ванны. Оборудование для приготовления дисперсий и их хранения целесообразно устанавливать так, чтобы обеспечить дви­ жение жидкости «самотеком».

Пропиточная ванна (емкостью 1,5—2,0 м3) снабжена напорной трубой с приспособлением для поддержания постоянного уровня раствора и сливной трубой для очистки ванны и предохранения ее от переполнения. Внутри ванны закреплены направляющие ро­ лики с подъемным механизмом, служащим для их удаления из ванны при чистке. На некоторых предприятиях в установках над ванной расположены два валка диаметром 300—350 мм для отжа­ тая избытка дисперсии. Верхний валок гуммирован (твердость резинового покрытия — 45—60 по Шору). Давление верхнего вал­ ка регулируют в зависимости от плотности обрабатываемого кор­ да. Общее давление верхнего отжимного валка на корд не пре­ вышает 15 тс. Давление отжимных валков определяется при помощи специальных датчиков, устанавливаемых по обоим кон­ цам верхнего обрезиненного валка между прижимным винтом и верхней частью подшипника.

Оптимальная величина привеса пропитанного корда (6 + 2%) достигается при продолжительности контакта корда с пропиточ­ ным составом около 2 с и отжимном давлении 8—12 кгс/см2. Чем более разрежен корд, тем сильнее требуется его отжимать для удаления пропиточного состава. Давление при отжиме регулирует­

в зависимости от установленной влажности для каждого вида корда.

Валки для отжима пропитанного корда следует периодически очищать, желательно их покрывать фторопластом. Перед ванной корд расправляют при помощи ширителей и подают в ванну под натяжением в 200— 1200 гс на нить.

Часто для уменьшения влажности пропитанного корда его об­ дувают сжатым воздухом (давление 1,5—2 ат). На некоторых заводах для частичного удаления влаги применяют так называе­ мые «полировочные» квадратные валки (размером 100X 100 мм), которые вращаются в направлении, противоположном движению ткани, со скоростью 1800 об/мин. При вращении валков с корда стряхивается избыток влаги.

220

Однако применение отжимных и «полировочных» валков мо­ жет привести к повреждению волокон корда. Поэтому на совре­ менных установках влагу удаляют скребками и вакуум-отсосом через присосы (типа применяющихся на бумагоделательных маши­ нах); при этом отсосанный латекс через сепаратор возвращается в пропиточную ванну. Скребки и отсосы устанавливаются с одной или с обеих сторон корда. Щели отсасывающих сопел и внутрен­ нюю поверхность труб покрывают фторопластом для предотвра­ щения прилипания латекса.

В быстроходных установках иногда проводят двойную пропит­ ку различными составами. Вначале корд пропитывают при ком­

для лучшего впитывания этого состава. После компенсатора корд подвергают вторичной пропитке, пропуская его через ванну с со­ ставом РФЛ нужной концентрации. Двухкратная пропитка по­ лучила широкое распространение в отечественной и зарубежной практике.

С у ш и л ь н ы е у с т а н о в к и . Пропитанный и отжатый корд поступает на сушку. Современные сушильные установки рассчи­ таны на сушку корда до влажности 0,5—1%. Так как корд после пропитки дает усадку, его рекомендуется сушить под натяжением от 100 до 600 гс/нить. Натяжение создается при входе в сушилку. Корд натягивают при помощи подвижных роликов, нагруженных съемными грузами, либо пропуская его через систему заторможен­ ных валков.

Для сушки корда применяют сушилки различных конструкций. Наиболее часто применяются камерные сушилки, в которых корд проходит по вращающимся решетчатым барабанам с ребристой поверхностью. Внутри барабанов помещены вентиляторы лопаст­ ного типа, отсасывающие воздух. Горячий воздух подается внутрь камеры и распределяется в ней с помощью воздухопроводов. В су­ шилках применяется принцип рециркуляции (часть воздуха отса­ сывается из сушилки). Воздух нагревается в калориферах, обо­ греваемых паром (давление 11 —14 ат), электричеством или газом. Температура воздуха при сушке поддерживается в преде­ лах 125—185 °С.

В последние годы скорость обкладки корда резиной увеличи­ лась до 100 м/мин. При таких скоростях сушилка описанного типа должна быть очень большого размера (количество барабанов должно быть более 40). Поэтому для скоростной сушки применяют сушилки с 6 барабанами для предварительной сушки и камерные фестонные с обдувкой воздухом для окончательной досушки. При­ меняются и другие типы сушилок для скоростной сушки при вы­ сокой температуре. В некоторых сушилках для предварительной сушки корд при скоростях свыше 30 м/мин высушивают горячим воздухом при температуре более 200 °С в специальных башнях.

Способ высокотемпературной сушки заключается в том, что влажный корд (50—70%-ной влажности) проходит через высокую

221

башню, где он обдувается горячим воздухом. Поскольку влажный корд не может быть нагрет выше 100 °С, высокая температура не влияет на его качество. Корд выходит из башни с влажностью 15—20%. Большой температурный перепад обеспечивает высоко­ эффективную сушку за непродолжительное время. Валки в башне, предназначенные для изменения направления движения корда, охлаждаются. Корд досушивается в фестонной сушилке, где он обдувается горячим воздухом, подаваемым с большой скоростью; направление обдувающего потока изменяется для лучшей сушки.

Рекомендована сушка горячими газами, получаемыми в резуль­ тате сжигания газа или паров мазута в форсунках. Продукты сго­ рания разбавляются воздухом до температуры 260—300 °С. На первой стадии сушка корда производится этими газами. Было ус­ тановлено*, что при полном сгорании газа в основном образуют­ ся двуокись углерода и водяные пары, которые не способны всту­ пать в реакцию как с кордом, так и с пропиточным составом. Поэтому корд, высушенный газами, по качеству превосходит корд, высушенный горячим воздухом, и продолжительность сушки может быть значительно сокращена.

В сушилках предусмотрен автоматический контроль темпера­ туры по зонам. При остановке сушилок рекомендуется отключать подачу воздуха. Сконструированы сушилки с нагревом корда ин­ фракрасными лучами в сочетании с обдувкой горячим воздухом или продуктами сгорания газа. Преимуществом этих сушилок яв­ ляется небольшая продолжительность сушки (процесс сушки при скорости 100 м/мин продолжается всего 15 с) и компактность.

После выхода из сушилки корд проходит компенсатор и зака­ тывается в рулон на закаточном приспособлении.

После сушки пропитанный корд очищают от прилипших кусоч­ ков скоагулировавшейся дисперсии при помощи двух вращающихся щеток, линейная скорость которых примерно в 4 раза превышает скорость проходящего между ними корда. Установку для пропит­ ки и сушки корда необходимо систематически чистить (1— 2 раза в неделю). Сушильные барабаны обычно очищают, многократно пропуская через сушилку ткань типа чефер. Ванну и валки очи­ щают вручную.

корда. Это приводит к потере площади корда до 3—4%, местному переуплотнению корда и его перерасходу. Для предотвращения этого обычно заказывают корд большей ширины при заданном количестве нитей в полотне (т. е. более редкий корд); только после усадки корд приобретает требуемую ширину и плотность. Однако и в этом случае получается неравномерная плотность на разных участках полотна и требуется выравнивать плотность. Кроме того, проходя через различные механизмы линии пропитки, термофик­ сации и прорезинивания, корд отклоняется от центра, что приводит

* Исследования проводились в НИКТИШП (г. Омск).

222