資源描述：
《輪胎硫化工藝條件的優(yōu)化.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、輪胎硫化工藝條件的優(yōu)化隨著我國高速公路的發(fā)展和汽車性能的提高,人們對汽車行駛的安全性和舒適性提出了更高的要求,因此對輪胎的使用性能也有了更高的要求。這就要求輪胎不僅在結構設計上要有所突破,而且輪胎硫化工藝的制定不能再停留在根據(jù)經(jīng)驗或半經(jīng)驗的方法上,沿用過去“寧過勿欠”的觀念,而是應利用計算機模擬輪胎的實際硫化歷程并計算其各部位的硫化程度,確定合理的硫化條件,從整體上提高輪胎的性能。這樣不僅可提高輪胎質量,而且可節(jié)約大量能源,提高硫化設備的利用率。輪胎有限元模型的建立、輪胎硫化過程溫度場信息的模擬以及輪胎硫化程度的計算參見文獻[1～3]。本文僅
2、討論輪胎硫化程度的影響因素,并對硫化工藝條件進行優(yōu)化。1輪胎硫化過程模型的建立根據(jù)175/70R13半鋼子午線輪胎的材料分布圖,建立有限元分析的幾何模型和材料模型,如圖1所示。定義模型與熱板接觸處為第一類邊界條件,溫度為165℃。膠囊與過熱水之間通過對流換熱,由于橡膠的導熱系數(shù)很小,因此傳熱的主要熱阻是橡膠的熱阻,此處也可簡化為第一類邊界條件[1,2],溫度為180℃。1/6模型與外界空氣之間有對流換熱,由于模型外表面覆蓋絕熱保溫材料,因此換熱可忽略不計,此邊界可作為絕熱邊界處理。輪胎出模后與空氣之間有自然對流換熱和輻射換熱[2]。模具初始溫
3、度取80℃,輪胎初始溫度為25℃,膠囊初始溫度為100℃。2硫化程度的影響因素2.1硫化時間應用輪胎硫化過程模擬有限元模型在邊界條件不變的情況下(熱板溫度165℃,膠囊內(nèi)過熱水溫度180℃,分別求出圖1所示3點過熱水循環(huán))時間為10,12,14和16min時的溫度2時間關系,將結果代入計算硫化程度的程序中,求出各點在不同過熱水循環(huán)時間下的硫化程度,如圖2所示。由圖2可見,在所研究的時間范圍內(nèi),過熱水循環(huán)時間與3個節(jié)點位置處的硫化程度均呈線性關系,但對各部位的影響程度不同,過熱水循環(huán)時間對胎體層和帶束層硫化程度的影響比對胎面膠硫化程度的影響大得
4、多,這是因為在硫化過程中胎體層和帶束層更靠近膠囊的緣故。隨著硫化時間的延長,膠囊內(nèi)過熱水的作用越來越大,而胎體層和帶束層因簾線的作用,其導熱系數(shù)一般比橡膠大,因此,胎體層和帶束層的硫化程度受過熱水的影響較大。表1示出了不同過熱水循環(huán)時間下相對于165℃時的等效硫化時間。從表1可以看出,過熱2/6水循環(huán)時間每增加1min,胎體層、帶束層和胎面膠相應的等效硫化時間分別延長約2.1,2.0和1.2min。2.2蒸汽溫度在硫化時間和過熱水溫度不變的情況下(過熱水循環(huán)9min,過熱水溫度180℃,分別求出)蒸汽外溫從155℃上升到175℃時的溫度場,由
5、所得溫度場計算出相應的硫化程度。由圖3可見,蒸汽溫度對帶束層硫化程度的影響基本呈線性關系,175℃時的硫化程度是155℃時的2倍;胎體層在外溫高于160℃后其硫化程度隨外溫升高而迅速上升,175℃時的硫化程度約為155℃后的1.6倍;胎面膠硫化程度在外溫高于165℃時隨外溫上升的速率加快,175℃時的硫化程度達到155℃時的2.1倍。表2示出了不同蒸汽溫度下各部件膠料相對于165℃時的等效硫化時間。由表2可以得出,蒸汽溫度每升高1℃,胎體層、帶束層和胎面膠的等效硫化時間分別延長約0.225,0.280和.295min。對比表1數(shù)據(jù)可知,等效硫
6、化時間延長1min,胎體層、帶束層和胎面膠分別相當于過熱水循環(huán)時間延長了0.476,0.500和0.870min,因此,如果外溫向上波動1℃,對胎體層、帶束層和胎面膠來說,過熱水循環(huán)時間應分別縮短0.130,0.148,0.222min。為了使胎體層不欠硫,過熱水循環(huán)時間縮短0.130min較合適。3/62.3過熱水溫度在熱板溫度保持165℃、過熱水循環(huán)9min的條件下,分別求得膠囊內(nèi)過熱水溫度為175～195℃時的硫化程度,如圖4所示。由圖4可見,提高過熱水溫度對靠近膠囊的胎體層和帶束層的硫化程度影響非常顯著,195℃時的硫化程度分別達到1
7、75℃時的2.33和2.20倍。由于胎面膠離膠囊較遠,提高內(nèi)溫對其硫化程度影響很小。當然,這要視過熱水循環(huán)時間長短而定,如果過熱水循環(huán)時間足夠長,則過熱水溫度對胎面膠硫化程度的影響不容忽視。表3示出了不同過熱水溫度下各部件膠料相對于165℃時的等效硫化時間。由表3可以看出,過熱水溫度每升高1℃,胎體層、帶束層和胎面膠的等效硫化時間分別延長約0.53,0.39和0.07min,因此,膠囊內(nèi)過熱水溫度向上波動1℃,對胎體層、帶束層和胎面膠來說,過熱水循環(huán)時間應分別縮短0.250,0.195和0.060min。為了使胎面膠不欠硫,過熱水循環(huán)時間縮短
8、0.060min較合適。4/63硫化工藝條件的優(yōu)化由于目前輪胎硫化總的趨勢是通過高溫硫化來縮短硫化時間、提高生產(chǎn)效率和設備利用率,因此調整硫化條件的主要方法是縮短硫
