在轮胎生产过程中，虽然大多数生产设备都是标准产品，所配置的工装结构也基本相似，但是由于不同轮胎企业的产品结构不同，操作习惯不一样，会使这些设备及工装的使用效果产生较大的差别甚至局部的不适应。为满足工艺条件、质量和效率要求，应该对这些设备及工装进行适时、适当的改进。虽然这些改进工作量不大，但对满足工艺要求、降低设备运行和生产成本、提高劳动效率、保证产品质量、改善工作环境等可起到一定的作用。下面对轮胎生产过程中各工序部分设备及工装存在的问题进行分析，制定可行的改进方案，并对实施或改进后的效果进行分析，，供同行参考。

1炼胶工序

1.1密炼机液压站的改造

较早生产的密炼机液压站都没有配置变频装置，当油压能量有剩余时，一般是采取溢流方式卸荷。液压站在正常工作时，液压油的压力稳定、供应连续；但是系统使用液压油的用量并不固定，不同时段的瞬时用量是变化的，且高峰和低谷与平均量之间的差别比较大。当流量和压力固定不变时，虽然在高峰期流量和压力能达到使用要求，但在低谷期则会因为用量小而造成卸荷增多；液压油通过溢流阀流回油箱，在液压站周期循环过程中，油的动能转化为热能，使液压油的温度不断上升。油温升高后，不但导致液压元件、密封件老化速度加快、寿命降低，也会使液压油失效加快、更换周期缩短、维修费用提高，而且还会危及生产。

为保证系统的压力和流量满足使用要求而又不产生多余的能量，可在密炼机液压站系统上加装变频恒压控制装置。通过内置的PID（比例积分/微分调节器）自动调节输出量与设定量的差值，使压力恒定。系统压力通过压力变送器转变成电信号，送到变频器的PID单元与设定值比较，并根据差值的大小按既定控制模式进行运算，使变频器输出相应的转速来控制电机。在下顶栓动作时，液压站电机转速最高，油泵满负荷供油；在下顶栓保持位置的炼胶过程中，电机转速降低，油泵的供油量即满足系统保压要求，又使经过溢流阀的溢流油量减少到最低限度。

改造后，液压站油温从最高超过85℃降至46℃以内。经统计，每年每套液压系统维修费减少18000元、节省液压油价值4000元，减少电费支出30000元，而且电机的负荷平稳，提高了设备的运行效率和安全性。

1.2上顶栓压缩空气的循环利用

密炼机气动上顶栓的升降是以压缩空气的压力产生动力，靠流量来保证速度。在上顶栓上升时，依靠电磁阀控制，关闭上顶栓的上进风口，压缩空气从下进风口进入，迅速充满活塞下部的空间，直至到达最顶部；靠压力产生的动力推动活塞，带动上顶栓上升，活塞上部的压缩空气不断被排出。下顶栓下降时的动作与上升相反，先关闭下进风口，压缩空气从上进风口进入，推动活塞，带动上顶栓下降，直至到达最底部。由于上顶栓缸的容积较大，每个炼胶周期上顶栓要升降2-3次，压缩空气的用量较大。

针对上顶栓的动作要求，为节约压缩空气，可以在气动上顶栓的升降动作中进行压缩空气回收装置的改进：上顶栓上下进风口及控制不变，在上顶栓风缸的顶部和底部各开两个与进风口内径一致的螺纹孔，用两根无缝钢管分别连接上下开口，在无缝钢管中间部位按相反方向分别安装一只单向阀。用光电开关和压力开关控制上下排风阀开关。当上顶栓开始动作时，排风阀关闭。由于活塞两端风缸的容积在变化，使活塞两端的压缩空气产生压力差，风缸内的压缩空气通过单向阀排向压力低的另一端。当两端压力接近一致时，排风阀打开，活塞在进风压力的作用下，将活塞推向风缸的顶/低端。

改造后，上顶栓风缸内的压缩空气有30%-45﹪的压缩空气能被循环使用；而且由于背压的存在，减轻了活塞对风缸端部的冲击；同时，由于直接排出的压缩空气总量减少，上顶栓上下动作时排风的噪音也明显减小。

2胎面压出工序

2.1 胎面压出自动测量系统改造

胎面压出是轮胎生产成本管理的重点，它既关系到原材料和能源的消耗，也会由于胎面重量或尺寸超出公差范围而影响下工序的生产。对于批量较大的胎面压出，只要压出合格的胎面，压出样板就不用再调整，一次性合格率较高，胎面数量比较容易控制。但是目前用户对轮胎的需求一般是数量小、规格多，这给轮胎生产特别是胎面压出增加了难度：胎面压出合格率不易控制，返回胎面数量、返回原因不能真实了解，胎面实际重量、各部位尺寸情况很难掌握，胎面的实际数量容易与报表数据不符。

针对这种现象，可以在胎面压出联动线增加一套胎面自动检重、尺寸测量、分类系统。其功能是对压出的胎面先进行自动称量，重量合格的胎面再进行各部位尺寸的测量，尺寸合格的胎面自动分类码放；对重量不合格或尺寸不合格或者尺寸、重量都不合格的胎面由系统自动分类、记录；所有数据与生产局域网联网并保存，实现数据共享和可追溯。

改造后，可以保证半成品数据的准确，系统可对生产的总数、超出公差的条数进行记录，通过局域网提供给半成品和生产计划管理部门。掌握压出质量的第一手资料，根据实际压出的一次性合格率，车间可以有针对性地采取措施。根据每个班次压出胎面重量的有效累积，可提高班组成本核算的准确性。通过半成品数据的规范，为生产计划实现局域网上办公及数据传播打下基础。

2.2挤出机螺杆、衬套的修复

在挤出机工作时，由于胶料是粘弹性物质，在沿螺杆旋转前进过程中，会受到强烈的机械作用，使螺杆和衬套受到磨损。当螺杆与衬套的间隙逐渐增大并超出极限后，胶料在机筒和螺杆间的顺流会逐渐减小，横流、逆流和漏流逐渐增大。

当出现上述情况时，需要对挤出机螺杆或衬套进行修复。在修复时，可针对挤出机的不同结构以及螺杆和衬套的磨损情况采取不同的修复方案。

当冷喂料挤出机螺杆和衬套第一次出现磨损超标时，可将磨损的螺杆拆下，衬套不动，只换上备用螺杆。当生产正常后，再将磨损的螺杆螺纹部位堆焊耐磨合金，堆焊时螺杆的外缘尺寸要比标准尺寸大3-4mm。堆焊完毕，暂时不要磨削，可平放在室外的空闲地，以自然释放堆焊应力。当螺杆和衬套第二次出现磨损超标时，机身衬套的磨损量也已超出极限。如果这时更换衬套，不但难度大、时间长，而且衬套内孔的渗氮层还有一部分没有被磨掉，直接更换会造成浪费。这时可以将衬套连同机身一起固定在磨床上，对衬套内孔进行磨削。由于衬套进行过渗氮处理，硬度偏高，磨削难度较大，磨削周期较长。因此，磨削量可以根据衬套的磨损情况进行确定，以磨削后衬套表面无凹点为宜，并使螺杆对应的不同部位的内表面平滑过渡。然后，以磨削后的衬套为基准，对已提前堆焊耐磨合金并经过时效处理的螺杆进行磨削加工，使螺杆和衬套的间隙满足工艺要求。

热喂料挤出机的结构比销钉式冷喂料挤出机的结构要简单的多，特别是机身衬套，只是一个规则的圆筒。而且螺杆长度与直径的比值较小，再加上胶料在进入挤出机之前都经过热炼，因此其螺杆和衬套的磨损要比销钉式冷喂料挤出机的磨损慢的多。一般热喂料挤出机螺杆和衬套的使用寿命是相同规格销钉式冷喂料挤出机的4～6倍。热喂料挤出机螺杆在磨损后的修复方式与上面分析的销钉式冷喂料挤出机的修复方式基本相同，只是使用周期更长。热喂料挤出机的衬套由于结构简单，装配方便，因此可以随更换螺杆时一起更换。更换后的螺杆与衬套都可以采用堆焊耐磨合金、进行时效处理、按标准加工的方式进行修复、备用。

用耐磨合金堆焊螺杆螺纹部位、磨削机身衬套并根据实际尺寸进行装配的检修方案，可以使销钉式冷喂料挤出机的机身衬套和螺杆在达到正常的使用寿命后，其残值都得到充分利用。按正常使用推算，其综合寿命可以增加2.5～3倍，维修费用降低60%～70﹪，设备停机时间比正常检修时间可缩短2个检修周期。热喂料挤出机螺杆和衬套的修复、处理方式可使其使用寿命增加2～3倍，维修费用降低60﹪左右，设备停机时间比正常检修时间可缩短1.5～2个检修周期。

3成型工序

3.1钢丝圈预弯曲装置

钢丝圈制作步骤一般是钢丝导开、除锈、电加热后，进入挤出机机头排丝、挂胶形成包胶钢丝带，再经过绕圈器夹持、缠绕、裁断，将两端搭头用三道胶布缠紧。由于钢丝是一种弹性材料，受外力而变形产生内应力，在此种操作方式中，从松散的钢丝到钢丝带再到钢丝圈的过程中，存在较强的内应力。虽然用胶布缠搭头可以防止搭头松动或偏歪，但是内应力并没有被消除，一旦缠头胶布松动或解除，就会出现搭头脱开、翘起等缺陷。钢丝圈贴胶条时，在缠头胶布处易缺空、翘起、脱开；钢丝圈包布时，缠头处不易压实、压牢，容易使胎坯成型后出现肩空、钢丝上抽、偏歪等缺陷。另外，增加缠头工序，每条缠绕线需要增加一名操作工，并增加胶布消耗。

为此，可在钢丝圈压出联动线上增加预弯曲装置，可以使上述问题得以解决。钢丝圈预弯曲装置的原理是在缠绕前，将包胶钢丝带根据所缠绕钢丝圈的直径提前进行弯曲，使经过预弯曲后的钢丝带自然曲率半径略小于钢丝圈的半径，即用预弯曲所产生的向内弯曲应力去消除钢丝带在缠绕成圈后因自身弹性而产生的向外扩张应力。这样，钢丝圈搭头就不会松动、脱开，就可以去掉缠头胶布并消除相应的缺陷。

在增加钢丝圈预弯曲装置和压头机后，钢丝圈质量明显提高，因钢丝圈质量引发的三包轮胎质量问题减少。同时，省略了搭头缠布工序，即减少了一名操作工，又节省了缠头胶布。不包括三包轮胎减少的损失，每条钢丝圈生产联动线一年仅人工费用可以节约10万元，节省的胶布价值大约超过6万元，效益十分明显。

3.2 成型机电机改用变频器控制

在用成型机成型较大规格的胎坯时，由于成型鼓直径和宽度尺寸较大、自身较重，再加上胎体重、胎面块数多，需要层与层、块与块之间贴合密实，电机启动频繁，并且长期处于超负荷状态下工作，容易造成成型机主电机频繁烧坏，致使设备维修费用高；电机因长期处于超负荷状态，能耗也较高；而且电机震动较大，对胎坯成型质量也有一定的影响。

如果增大成型机主轴及相应支撑部件的尺寸，虽然能使设备的稳定性增强、减少设备的整体晃动，但是设备改造周期长、难度大，而且改造费用高；如果选用功率较大的电机，虽然能解决电机因超负荷运行而烧坏的问题，但是更换电机需要费用，更重要的是大功率电机的能耗高、运行费用上升；如果在电机控制系统增加变频器，将电机直接启动改为变频启动，其效果比较理想。

在电机控制系统增加变频器取代交流接触器后，可以利用变频器的软启动功能，将主电机的直接启动方式改为变频启动，使主电机在低电流状态下运行，改变电机长期处于超负荷的状态，解决了电机频繁烧坏的难题。改造后，设备运行平稳，保证了胎坯成型质量，并节电25﹪以上，故此方案最有潜力和优势。

4硫化工序

4.1 硫化机后充气加装消音器

轮胎在硫化机上硫化结束后，为防止轮胎变形，需要在硫化机后充气装置充压缩空气冷却。后充冷却完毕后，需要先排出压缩空气再卸下轮胎进行检查。以前生产的硫化机都没有配置消音器，在排压缩空气时，噪声特别大。特别是硫化机较多，且硫化周期较短时，排压缩空气的频次更高，噪声污染更为明显，这样不但影响环境，更对操作工身心造成危害。

为此，可以自行设计、加工简易消声器进行解决，其结构比较简单，由外套、扩容体、喷射体、反射体等组成。将扩容体的延伸端与硫化机后充器的排风口连接，后充气结束排压缩空气时的噪声明显减小，消除了以前排气时的尖叫声，不但对职工身心有益，也有利于文明生产。

4.2. 硫化罐红外线定位仪

目前，硫化罐仍是国内许多轮胎生产企业特别是以农用胎和工程胎为主的主要硫化设备。利用硫化罐生产的优点是有效的使用高度较大，一次装入的模具较多，劳动生产率比较高；但是硫化罐也有其明显的缺点，除所用辅助设备较多、劳动强度较大、装罐出胎受人为因素影响多之外，还有一个最大的不足就是模具装罐找正困难。带水压柱塞的硫化罐由于模具托盘可以上下移动，模具装罐找正还容易一点；但是对于不带水压柱塞的硫化罐，由于罐底离操作位置高差大，模具装罐全凭直觉摸索装罐，找正、装罐难度大、时间长。这不但影响生产效率，更重要的是由于连续硫化，模具温度较高，容易烙坏胎坯表面，造成成品外观缺陷；如果模具是带中心机构和胶囊硫化的结构，还可能在频繁的试装过程中损伤中心机构的单向阀阀杆及密封垫，容易引起漏水，对轮胎质量甚至整个内压系统都造成较大的影响。

针对这种情况，除了通过培训提高操作工的技能外，最有效的办法就是安装一套模具装罐定位仪。其结构是在硫化罐上方的双梁行车主梁上安装一套红外线标线仪（可借用轮胎成型机定位用的红外线标线仪），在罐体比较明显的部位，标示出罐体中心线；调整红外线标线仪，使其发光射线与罐体中心线重合。当行车吊着模具运行到硫化罐上方时，只要红外线标线仪的发光射线与罐体中心线重合，垂直落下模具就可自动找正。

在行车上安装红外线标线仪，相当于为模具装罐定位“长”出了一双“眼睛”。这双眼睛的作用是把模具装罐定位时模具下方的位置反映在罐体上，使以前靠摸索找正变为直观定位，可以实现“稳、准、快”装模，并避免了因装罐时间过长造成烙伤轮胎表面、损坏单向阀阀杆及密封垫等问题。

5动力设备

5.1 利用喷射器代替热水循环泵循环加热

热水除氧加热器是外胎硫化所需过热水的提供者。除氧加热器在硫化开始之前需要加热，以达到硫化所要求的温度和除氧要求。除氧加热器在加热时，需开启蒸汽阀门加热，同时启动循环泵进行强制自闭路循环。由于除氧器内部的水在加热前温度较低，蒸汽进入除氧器时，容易产生水锤、水击现象，造成除氧器整体震动，使系统存在不安全隐患。同时由于汽、水分离，水温上升缓慢且不均匀，加热时间较长，影响系统的正常运行。

针对此现象，可以根据蒸汽喷射器的工作原理和热水循环系统的结构，在对除氧器加热时，利用蒸汽喷射器代替热水循环泵循环加热。在热水循环泵出口与自闭路循环阀组连接处加装喷射器，并在喷射器被吸流体（软化水）入口处加装一只闸板阀；在喷射器工作流体（蒸汽）入口处，加装一只截止阀，阀门前加一压力表，要求蒸汽压力不低于1.0Mpa。先对热除氧系统的阀门、仪表等进行全面检查，开启喷射器工作流体（蒸汽）入口阀门，喷射器把管道内的软化水带动循环。此时蒸汽通过喷射器的喷嘴高速射出，在喷射出口的混合室内形成真空，将除氧加热器和管道内的水抽吸到混合室内。接着在喉管处将水与高速流动的蒸汽进行连续的能量转换及流速平衡，水、汽两种介质的速度在喉管处逐渐达到一致，并通过扩散管将混合的水、汽的动能转化成压力，使除氧加热器内的软化水不断地循环、加热、升温。

用蒸汽喷射器代替热水循环泵进行循环加热升温，不但解决了除氧器整体震动问题，减少了热水循环泵的开启时间，提高了效率，保证了系统安全、稳定运行，而且还有明显的经济效益。经测算，应用蒸汽喷射器替代热水循环泵升温，每套30万套除氧加热系统每年可节约直接费用5万多元。

5.2供电系统的无功补偿

目前许多轮胎厂新增设的大容量密炼机的主电机功率大、电压等级高，在设备投用后，会造成供电系统功率因数低；如果变压器及用电设备空载运行，电网无功补偿不到位也会引起供电系统功率因数低。如果系统的功率因数长期较低，会导致力调电费增加，电费支出上升。

为此，可以通过提高功率因数来控制力调电费，降低用电单价，减少电费支出。在高压设备投用后，应增设适当的高压无功补偿装置，以降低无功功率，提高功率因数；要防止异步电动机的空载运行并尽可能提高负载率，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态；对低压电网可采用随机补偿、随器补偿、跟踪补偿三种方法进行无功补偿；合理选用电动机的型号、规格和容量，使其接近满载运行；采用人工补偿的方式提高功率因数，当感性负载较多时采用静电电容器补偿，对用电容量大、负载急剧变化且具有重复冲击性的则采用动态无功功率补偿。

通过采取无功补偿等方式提高功率因数，不但可以提高用电设备的效率，充分发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失，而且最实惠的是降低用电单价，减少电费支出。

6 结束语

从上述几项改进可以看出，在轮胎生产过程中，对生产设备及工装不适应的部位进行适时、适当的改进不但能消除部位不适应产生的影响，更能在一定程度上满足工艺要求、提高产品质量、降低能源消耗、提高生产效率、改善工作环境。因此，轮胎生产设备及工装的固定是相对的，改进是绝对的，而且能带来明显的经济效益和持久的社会效益。