微机控制硫化机卸胎装置设计文档格式.docx

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4.2控制系统的功能说明………………………………………………………………15

4.3芯片地址分配………………………………………………………………………15

4.4工作方式……………………………………………………………………………16

4.5软件设计方案………………………………………………………………………16

4.6键盘示意……………………………………………………………………………17

4.7对应的键值表………………………………………………………………………18

5主程序…………………………………………………………………………………18

6设计总结………………………………………………………………………………22

参考文献…………………………………………………………………………………22

致谢………………………………………………………………………………23

附录………………………………………………………………………………23

摘要：

硫化机由主机机构、中心机构、安全装置、蒸汽室装置、卸胎装置、脱胎机构、机械手等几部分组成。

本文重点设计卸胎装置。

卸胎装置与脱模机构、中心机构配合动作，从而将硫化好并脱离模子的轮胎支承，使之与下压盘分离后退出胶囊并自动向内倾倒送入硫化机后方，以达到卸胎的目的。

其优点是：

钳形卸胎支臂转动占用空间小，适于大型轮胎卸胎；

一个液压缸即可实现卸胎支臂的转动和升降，动作灵活可靠同步协调；

结构简单紧凑，占用空间小。

关键词：

硫化机；

卸胎装置；

微机数控；

轮胎

TheDesignofTheMicrocomputerControl

VulcanizingPressTireUnloaderDevice

Abstract:

Vulcanizingmachinewasmadeupofthehostinstitution,thecentermechanism,safetydevicesSteamRoomdevices,dumpingfetaldevices,kindsofinstitutionsandsoon.Theemphasisofthispaperisthedesignoftireunloaderdevice.Tireunloaderdevicecooperatewiththeejectionmechanismandthecentralbody,thusthetireswhichisvulcanizedanddetachedfrommould,canbesupported,thenmakeitwithdrawfromcapsuleandautomaticallydumpedintotheHousePressrearafterseperatefromtheunderplaten,thentheobjectivecanbeachieved.Itsadvantagesare:

Clampdumpingfetalarmcanseizethespace,suitableforlargetiretiredisposal;

ahydrauliccylindercanberealizeddisposaloffetalarmandrotatingmovements,movementsflexibleandsynchronization;

simple,compact,occupylessspace.

Keywords:

sulfide;

Tiredisposaldevice;

Computernumericalcontrol;

Tires

1前言

随着我国轮胎行业规模的不断发展，轮胎呈现出种类数目不断增多与剂型不断丰富的局面。

尤其是轮胎硫化质量的不断提高，对轮胎硫化技术提出了更高的要求，特别是对轮胎硫化机提出了更新更高的要求。

在当前各种多功能全自动硫化机逐渐进入各制轮胎企业的情况下，人们有必要对国产轮胎硫化机的应用现状及发展作进一步探讨。

我国早期的轮胎硫化工序主要是采用手工硫化，后来随着科学技术的发展，人们逐渐采用机械化硫化。

我国最早使用的硫化机主要是从国外进口的，20世纪70年代中期，我国的轮胎厂就曾经进口过意大利硫化的全自动硫化机，但由于当时我国硫化材料的质量及硫化制作工艺等都达不到机器硫化的要求，使得全自动硫化机一直无法正常使用。

所以，全自动硫化机在我国的应用一直无法得到广泛的推进，以致我国轮胎硫化在很长的一段时间内不得不放弃自动硫化机而采用手工操作，使硫化硫化效率极端低下。

20世纪80年代后，相关技术水平获得了飞速发展，轮胎硫化材料的质量及硫化制作工艺等方面的技术有了明显的进步，全自动硫化机开始得到了应用与推广。

也正是此时，轮胎硫化机改变了国外产品一统天下的局面，国产轮胎硫化机开始面市并获得了广泛的应用[1]。

汽车轮胎的硫化从50年代起推广应用了胶囊定型硫化机。

硫化室内径在65"

以下的轮胎,即全部乘用车轮胎和轻型、中型卡车轮胎的硫化基本上都采用双模定型硫化机。

65"

以上的则采用单模定型硫化机或硫化罐。

双模定型硫化机首先普遍应用的是机械式硫化机,采用曲柄齿轮—连杆（或称四连杆）结构,机构原理简单。

在合模瞬间就加上合模力,以较小的电机功率可获得较大的合模力。

合模以后电机不再工作,而合模力可始终保持到重新开模。

目前世界上所采用的机械式硫化机虽硫化厂家不同、规格型号各异,而且经过多年不断改进,但基本结构都一样,也都没有变化。

轮胎定型硫化机主要用于空心轮胎（汽车胎、工程胎、飞机胎、摩托车胎、力车胎等）的外胎硫化。

轮胎定型硫化机是在普通个体硫化机的基础上发展起来的。

本次设计的硫化机名为双模轮胎定型硫化机，其型号LL-B525/4220X2。

该硫化机主要适用于普通外胎及子午线结构外胎等充气轮胎定型硫化。

能自动进行装胎、定型、硫化、卸胎及后充气冷却等一系列工艺操作。

采用蒸锅式（或热板式）加热，可使用两半膜，也可以使用活络膜，并配备有充气装置，供用户硫化尼龙帘布线轮胎时配套使用。

我国轮胎定型硫化机的发展十分迅速，自1963年开始设计制造B型硫化机至今已有四十年的历史，定型硫化机从无到有取得很大的成绩。

国产定型硫化机已基本形成系列。

近年来，对于定型硫化机组开展了研制工作，已取得了可喜的发展。

轮胎定型硫化机按不同角度分类

按胶囊特点可分为：

A型定型硫化机的（胶囊向下收藏）；

B型定型硫化机（胶囊向上收藏）；

AB型定型硫化机（胶囊成“U”型收藏）。

按加热方式可分为：

罐式定型硫化机；

夹套式定型硫化机；

板式定型硫化机。

课题研究的主要内容：

了解普通硫化机的基本结构以及其中的不足，针对轮胎硫化工艺过程中存在的问题进行了技术攻关。

通过先进的计算机控制技术实现硫化机群集散控制，不仅能提高企业的自动化控制及管理水平，同时也能降低进入高维护期硫化机控制装置的维护成本，提高硫化过程中各工艺参数的控制精度，以保证严格控制硫化工艺条件，提高产品质量，降低能源消耗。

基于研究的内容过多，所以重点放在硫化机卸胎装置设计上。

研究方法以及准备采取的措施：

本控制系统采用8051（CPU），晶振6MHZ，内部时钟方式，开关复位，为了满足程序的存放，扩展了程序存贮器，采用了一片2764，共有12K的程式序存贮空间，为了满足众多数据存放的需要，对数据存贮器也进行了扩展，采用了一片6264，用有8K的片外数据存贮空间。

为与外部联系，采用了8255和ADC0809各一片，其中8255主要用于开关量（行程开关）的检测，ADC0809主要用于对内外温、压的模数转换，其中模拟信号来自于温、压传感器，本系统采用了AD22110型温度传感器和DPY硅压阻相对压力传感器，能对-50度-150度（0-25）×

100KPA进行较准确的检测。

本系统的输出，采用了DAC0832和8255各一块，其中DAC0832与CD4051配合使用（便于各路控制），一起控制阀门的开口量大小，与ADC0809构成一闭环控制系统，实现对蒸汽室内温、压的准确控制，为硫化过程提供了一个恒温恒压的工作环境。

2硫化机总体简要说明

2.1基本原理

橡胶制品的硫化过程，就是将其放在一定温度，一定压力的硫化模腔内，保持一定的时间，进行一种高分子反应，橡胶硫化性好坏取决于其所达到的硫化程度。

过硫会使产产品发脆，欠硫化使产品发软，表面出现“白霜”。

因此，在橡胶制品生产过程中，硫化工艺是必不可少的重要一环，也是对产品质重大影响的关键一步。

为了使橡胶达到性能最佳的硫化程度，传统的做法是，通过控制硫化时间来完成整个硫化过程，这一种方法称为定时硫化工艺，它是以模腔内温度和压力恒定作为前提条件的。

但是为了降低成本，橡胶厂一般采用饱和蒸汽作为热介质的，由于生产组织和环境的复杂性，以及某些机械和电气设备的故障，使得热锅炉的蒸汽压力经常产生或大或小的波动，从而这种供热系统不能使硫化模腔内的温度保持不变。

对于大厂来讲，锅炉大，热惯性大，加上采用开环或闭环温度稳定系统来调节饱和热蒸汽压力，尚可减小温度波动的幅度，而对于小厂来讲，这个问题就显得更加突出了。

同时，就是时间控制，也因这样那样的原因而不能得到准确保证。

因此，定时硫化工艺不能实现最佳硫化。

根据橡胶硫化理论，硫化效应是衡量胶料硫入程度深浅的一个尺度。

因此，只要使橡胶制品获得最佳硫化效应，就可使其达到最佳硫化程度。

基于这种等效硫化概念来控制橡胶制品硫化过程的方法，称为等效硫化工艺。

在硫化温度恒定的情况下，硫化效应：

E=I·

△t=k（T-T0）/10·

△t

（1）

式中I—硫化强度

K—硫化湿度系数

T—从橡胶制品特定部位实测得的硫化温度

△t—硫化所经历的时间

T0—规定硫化所采用的标准温度

在一定范围内，忽略k、β随T的非线性变化，因而有范德霍夫方程

E1=E2·

Kk（T-T0）/10

（2）

选T2=T0，因而E2=△t，因此等效硫化工艺可根据温度的变化，随时间调整硫化时间，确保最佳硫化效应的实现。

2.2机器的用途

本机用来硫化普通及子午线结构轮胎。

硫化时，可使用两半定型或活络模型，硫化尼龙步线轮胎时，须用冲气装置。

主要技术规范：

⑴硫化轮胎类别:

普通胎和子午线胎

⑵硫化轮胎外径:

1079mm

两半外型:

1018mm

络模型:

⑶钢圈直径:

16~20寸

机器总重:

≈50吨

⑷外型尺寸（长×

宽×

高）:

5149×

5370×

4664mm

各部分的简明说明：

①主传动部分：

主传动部分是硫化机的一个重要组成部分，它由电动机带动大齿轮运转，然后通过连杆带动硫化机的上半体运作，它运动时，由于负荷较大，所以速度较慢，并且为机械手装胎时，上半值倾倒一定的角度，提供安全保障。

②中心机构部分：

中心机构是硫化机的核心部分，它的作用是使轮胎得到硫化和定型。

由于它的运行带动定型摸的运动，合模的好坏关系到硫化的功效。

其中定型模类型确定了生产出的轮胎的类型，胶囊涨的大小，决定轮胎的型号，所以中心机构是生产轮胎的关键所在。

③蒸汽室及调模装置

④这是为每次硫化时用蒸汽来加热模子的装置。

由于蒸汽室虽然模子整个外部包围起来，所以硫化温度比较均匀，为减少热量散失，蒸汽室外臂与罩壳间充填一层保温层上下蒸汽室之间用特殊耐热橡悦密封圈自动密封。

⑤锁模力的调整方法

⑥硫化过程中由于在蒸汽压力及脱囊内压的作用下，产生使模子与底座分离倾向力的作用力,此力称为硫化机的模压力.在模压力的作用下，使横梁机构及连杆等产生一定的弹性变形，从而造成硫化后的轮胎飞边。

为保证轮胎的质量。

控制飞边至允许范围内，因而在冷模时产生一定的锁模力，这个力通过曲柄连杆机构，使上下模型之间过度闭合而产生，这时横梁，机构，连杆等机构成一个弹性体维持着负荷。

⑦为了产生预定的锁模力，在硫化机完全闭合前的一定位置，使上下模相触，应消除各轴承间隙，这就需要给予调整小齿轮一定的扭矩，此时扭矩约为14kg.m，若再开动硫化机至完全闭合时，便能产生预定的锁模力，具体操作程序可参看安装在设备右侧的闭模力调试牌。

2.3测力机构

当模力锁闭时硫化机两侧连杆冼承受全部的闭模力，此闭模力的大小将反映在连杆的弹伸体上，测力机构就是为测量连杆有闭模力作用下伸长量而设计。

2.4安全装置

本装置安装在横梁之下，蒸汽室的前面，为保护操作者的安全之用，并可作为当发生其它事故时作紧急停车之用[2]。

2.5自动润滑装置

为保证设备正常运转，在各种需要经常保持良好润滑的状态的地方，均可用铜管与汽动柱塞油泵相连接，该油泵由一电控气线控制，每当硫化室完全打开下环升至最高位时，自动注油一次，各润滑点的供油量，通过干油分配器进行单点调节[2]。

2.6机械手装置

在硫化机的前面左右铡各装有一个的复板使起导向的作用。

机械手除用于装胎外,出可以作更换胶囊之用。

横臂的升降由0.75kw-4p傍碰式电动机带动腹板的张轴气缸作用，气缸不通过气时，由8根压缩弹使腹板张，并产生夹持生胎的夹紧力，当气缸下端通入压缩空气迫使弹簧收缩从而合腹板闭合[3]。

2.7后充气装置

后充气装置是硫化尼龙布轮胎时使充气，冷却之用，本装置使两位四点式，这样可使轮胎的冷却时间接近于硫化时间的两倍。

当硫化完的轮胎友卸胎装置过轨道进入后充气装置的中心装置时横梁上升使上下盘把胎口密封起来，并自动充入压缩空气，使轮胎膨胀并冷却，在下一对轮胎硫化完全前轮自动转到上部位置，继续冷却，同时另一横梁下降准备接收即将送过来的另一对轮胎。

2.8硫化热工控制管路

硫化机控制管路的设计能满足硫化机工作过程中所需的各项动作要求，就能达到半自动循工作的目的，用户必须在及其各管道输入前加接相应道经截止阀，以方便维修。

管路各种操作阀门是通过电磁式气阀或手动式气阀实现气动控制的，按其现实的动作及控制系统来划分主机。

管道可分为两部分一部分是在合模后由程序控制器控制，按预定程序控制在硫化过程中所需要的各种工作介质蒸汽。

过热水、冷却水、冷凝水后进出，另一部分则是在开模后，通过主控制器及各种行程开关联合作用,以完成卸胎、装胎、尖模。

喷不定油润滑油，注油抽真空等一系列辅助动作。

各种操作阀门控制气源压为35kg/cm2以使以上两部分动作不产生误作，通过一个二位四通机构机电磁阀的作用，在合模时将控制气源吉通时序控制器，同时，切断操作部分的控制气源，开模则为相反。

在夹型蒸汽管道上装有两个平衡阀利用控制气源压力与输出蒸汽压力平衡的原理，能够按照两种先调定的定型压力，在规定的时候通过电磁阀进行切换，已达到不同的时候，有不同的定型压力的目的[4]。

2.9安全杆装置

本装置安装在横梁之下，其安全横杆位于蒸汽室前略低于上下蒸汽室的结合面，以保证操作的安全。

在自动合模过程中当安全杆碰到人或者其它物体时，即停止合模并自动反回到开模极限位置，以保证人身及设备的安全。

该装置亦可作为处理紧急状态停止合模时的操纵装置[4]。

2.10测力装置

该机构共两套分别装于左右连杆上，用来测量硫化过程中合模力的大小并指示出其数值[4]。

2.11管路系统

管路系统由蒸汽管路、动力水管路、压缩空气管路、润滑管路等组成。

2.12蒸汽管路

蒸汽管路用来输送外压蒸汽、内压定型蒸汽、过热水、冷却水等，还用来对胶囊进行放气及抽真空，其中放气管路用来在必要时手动放气，在硫化机正常工作时，胶囊放气管路中的气动切断阀呈关闭状态，因而管路不通，当胶囊内压力超过允许值时，操作者可立即关闭该阀的控制气源（关闭仪表柜上的气源旋塞），使阀门开启放气。

2.13动力水管路

动力水管路输送整机各水缸所需2.1-2.5Mpa压力水，包括卸胎机构水缸、脱模水缸、中心机构上环升降水缸、装胎机构转动水缸、升降水缸等。

在上环升降管路中装有安全头，当管路中压力超过10.5Mpa时，安全头内部的膜片便破裂，从而消除高压，保护设备的安全。

2.14压缩空气管路

压缩空气管路主要是控制管路，从仪表柜中接出，至各气动切断阀、气动滑阀的阀头上，切换阀的通断，实现硫化程序的控制。

还有两路分别接入抓胎爪开合气缸及干油泵气缸，使用的压缩空气压力分加别为0.35Mpa、0.7Mpa[5]。

2.15润滑管路

润滑管路用来输送干油泵输出的润滑脂，供各润滑点使用。

2.15.1液压泵和电机的选择[5]

⑴计算液压泵的工作压力

液压泵的工作压力Pp必须等于（或大于）执行元件最大工作压力P1=30.45×

105Pa.及同一工况下进油路上总压力损失∑△P1=5×

105Pa之和.即:

Pp=P1+∑△p1=30.45×

105Pa+5×

105Pa（3）

⑵确定大流量泵的工作压力Pp2[19]

大流量泵只在快进中供油,最大工作压力P1=17.74×

105Pa.如取此时压力损失为∑△p1=5×

105Pa,则大泵的最高工作压力为：

Pp2=P1+∑△p1=17.74×

105Pa=22.74×

105Pa（4）

式中P1可以从工况图中找到；

∑△P1按经验资料估计；

一般节流调速和管路较简单的系统取∑△P1=0.2～0.5MPa，进油路上有调速阀或管路复杂的系统取∑△P1=0.5～1.5MPa。

⑶计算液压泵的流量[6]

液压泵的流量Qp必须等于执行元件工况图上总流量的最大值和回路的泄露量这两项之和。

若回路的泄路折算系数为K（K=1.1～1.3），则：

Qp>

=K（∑Qi）Max（5）

其中最大流量为17.1L/min，K取1.2则：

Qp=17.1×

1.2=20.52L/min（6）

对于节流阀调速系统，若最大流量点处于调速状态，则在泵的供油量中还要增加溢流阀的最小溢流量3L∕min。

⑷液压油泵规格的选择[6]

在参照产品样本选取液压泵时，泵的额定压力应选的比上叙最大工作压力高25%-60%，以便留有压力储备；

额定流量则只须满足上述最大流量需要即可。

按：

PpMax=Pp1×

[1+（25-60）%]=35.45×

105×

[1+（25-60）%],Qp=20.52L/min查产品样本或设计手册,选取YB-10/12型双联叶片泵，额定压力为63×

105Pa。

2.15.2确定电机功率[7]

驱动电机功率P按工况图中执行最大功率Pmax所在工况计算。

若Pmax所在工况i的油泵发工作压力和流量分别为P1、Qm；

泵的总效率为p，则驱动电机的功率为：

P=PpiQpi/p（7）

其中Pmax=0.506kw出现在压力为17.74×

105Pa.流量为17.1L/min的阶段这时泵输出压力为17.74×

105Pa，流量为22L/min。

若取泵的总效率为0.75。

则：

P=20.15KW（8）

按产品目录须选用功率为20.15kw的电机。

关于泵的总效率对齿轮泵取0.60-0.75；

柱塞泵取0.80-0.85。

泵的规格大时取大值，反之取小值。

参考数据见下表：

表1液压元件明细表

Tab1Hydruliccomponentsschedule

序号名称通过的最大实际流量型号规格接口尺寸数量

1双联叶片泵10L/minYB-10/12（10/12）L/minΦ91

2溢流阀10L/minY-25B25L/minΦ91

3顺序阀12L/minXY-25B25L/minΦ91

4单向阀12L/minI-25B25L/minΦ91

5三位四通电磁阀4434D-63B63L/minΦ181

6调速阀34Q-25B25L/minΦ121

7滤油器22XU-40×

10040L/min/1

8压力表开关/K-6B6.3MPΦ41

选择液压元件时,在满足要求的条件下,应尽量选得使各元件的接口尺寸相一致,以使管道的选择和安装方便[7].

2.16水缸选择

2.16.1水缸示意图:

水缸

图1水缸示意图

Fig1Theshemesofwaterjar

活塞双向运动产生推，拉力，活塞行程终了时减速制动，减速值可调节。

选用液压缸系列：

DG-J×

C–E

DG:

双作用单杆液压缸

J:

压力级代号（c8～16）MP

E:

安装方式代号-耳环安装,单取环

缸体材料为45号无缝钢管

缸盖：

45号锻钢

活塞：

钢（外套上尼龙1010）

缸体与缸类用螺纹联接

活塞杆短部机构锥销

2.16.2水缸尺寸的确定[8]

水缸主要尺寸包括水缸的内径D，活塞杆的直径d和水缸的长度L等，这些尺寸由水缸所需牵引力P，工件部件的运动速度V和行程L来确定。

结构简图:

图2水缸结构简图

Fig2