实心轮胎是指胎体不需要充气，也不需要填充液体、海绵或者其他非固体材料，完全由橡胶制造、整体具备一定硬度和弹性、用于承载车辆负荷与行走的轮胎。目前实心轮胎可分为充气轮胎轮辋式实心轮胎和钢圈式压配式实心轮胎两大系列。

与充气轮胎相比，实心轮胎安全性高、耐刺穿、抗撕裂、耐磨且寿命长。随着工业车辆的发展和生产技术的提高，实心轮胎得到越来越广泛的应用。

相较之前的车间行车一台台更换模具，实心轮胎硫化机可实现大批量使用，降低了换模具时工人的劳动强度，提高了生产效率，可实现1个工人操作16台设备。

一、实心轮胎硫化机

1.基本原理

实心轮胎硫化机的主要组成部件见图1。

该设备采用油缸上置式结构，液压系统采用自吸式结构，液压站及主控柜在2楼平台，1站拖动16台主机。16台硫化机共用1套装胎机械手和1套卸胎机械手。

在硫化机开始动作前，模具预热至设定温度，装胎机械手20将轮胎装入模具中，硫化机开始动作。

合模：在安全门5关闭和光栅处于开的状态下，安全挂钩3在气缸的驱动下打开，然后上横梁2导向板沿着框板架1的导向板作向下快速合模运动，达到定型高度,上横梁停；上下气爪装置在上下脱模油缸的驱动下向上和向下移动，到位后气爪在各自对应小气缸的作用下张开锁定轮胎，继续慢速合模,直到合模极限位置，实现合模运动。

保压：工作压力达到上限，进入硫化保压。硫化时间结束后，系统自动报警、自动开模，完成一个循环。   

开模：上横梁2在主油缸10的驱动下沿着框板架1的导向板向上慢速开模、快速上行，到达上位安全挂钩3锁紧。

卸胎机械手20将硫化后的轮胎取出，放在卸胎辊道上。

该设备操作面设有安全光栅，当硫化机正在工作时，操作人员进入操作区会自动停机，硫化机两侧面及后面均设有安全门，安全门与电气控制实现互锁。

图1 实心轮胎硫化机

1．框板架组件；2．上横梁组件；3．安全挂钩装置；4．检测装置；5．安全门装置；6．光栅组件；7．自动锁模装置；8．上垫台；9．下垫台；10．主油缸组件；11．上脱模装置；12．下脱模装置；13．上模具；14．下模具；15．液压管路；16．气控系统；17．温控系统；18．温控系统；19．电控柜支架；20．卸胎机械手/装胎机械手。

2.主要技术参数

3.中心机构

中心机构分上中心锁模机构和下中心锁模机构，上中心锁模机构装载上平台，跟随上平台一起移动，下中心锁模机构固定在下平台上。中心结构均采用液压缸升降，液压缸到位后，气缸和气爪配合锁紧轮胎内圈，相比水缸驱动中心机构，液压驱动中心机构定位更加准确，锁模更加牢固，见图2。

图2   中心机构

1．液压缸；2.移动板；3.导向杆；4.气缸；5.气爪

4.液压系统

16台实心硫化机共用1台液压站主站，16个阀组分别控制16台硫化机，液压原理见图3。

实心轮胎硫化机可实现快慢速运动，即快速合模、慢速加压、慢速减压、快速开模。主油缸设有两个侧油口、一个上充液阀口，装有充液阀。合模时充液阀打开，侧油口进油，液压缸主动吸油，实现快速合模，合模后充液阀关闭，主油口继续进油，高压泵继续供油，实现慢速加压。

开模时，侧油口回油，慢速减压，然后充液阀打开，快速开模。减少硫化机的辅助时间25s，效率提高12%。相比四机一站主动供油方式，减小了整个液压系统的电机功率。

图3  液压原理图

5.液压锁紧

该设备模具固定采用自动液压锁紧装置，通过液压缸和卡爪配合动作，将模具锁紧在上下垫台上，当光电开关检测到模具到位后，液压缸驱动卡爪伸出，锁紧模具。整个过程无需人工干预，减轻工人劳动强度，消除人工操作的安全隐患。

6.装、卸胎机械手

16台硫化机共用1套装胎机械手、1套卸胎机械手。装卸胎机械手在滑道运行，当其中任意硫化机发出信号需装卸胎时，装卸胎机械手将沿滑道自动运行至该硫化机前，进行装卸胎。机械手采用连杆式结构，主要由升降机构和爪盘装置组成。机械手升降和转入转出采用油缸驱动，沿直线导轨升降，通过位移传感器，可以选择在任意高度停留，位置准确，控制灵活。爪盘开合直径可自动调节，适用不同规格的轮胎。打破常规设计1台硫化配1台装胎机械手、1台卸胎机械手，该设计可降低成本约120万元。

图4   装、卸胎机械手

7.模具预热装置

该设备采用模具预热装置，模具接口采用Parker的快换接头，方便了模具的更换。在每台硫化机前设有模具预热装置，主要由模具桌、温控装置、管路等组成。

在硫化前将模具预热至150℃，预热完成后，由自动换模小车将模具拖至硫化机内，模具加温时间由3小时缩短至10分钟。 

二、自动换模小车

自动换模小车见图5。滑槽安装在平台上，用于电缆、气管的托架，所有的电缆气管都安装在小车上方的托架内。模具存放桌放于车体的前方，用于存放预热好的模具。位置检测装置、横向驱动系统、纵向移动系统、转臂装置及气控系统安装在车体上，整个车体在导轨上移动。

图5  自动换模小车

1.滑槽组件；2.导轨；3.模具存放桌；4.位置检测装置；5.横向驱动系统；6.车体；7.转臂装置；8.纵向移动系统以及气控系统。

装模过程见图6，该模具小车横向移动采用变频制动电机驱动加位移传感器定位，,移动至每台主机前会自动检测、自动定位。位移传感器安装在小车上，在每一台硫化机的前方装有一个检测开关，这样降低成本，减少传感器的维修维护。纵向移动采用变频制动电机加同步带驱动方式，前后位置通过开关检测。在纵向移动装置上装有两个驱动销轴，驱动销轴采用气缸加接近开关控制可自动升降，前后各一个，模具下面板前后各有一个驱动孔，驱动销轴采用气缸自动穿入模具下板。当检测开关检测到模具到位后，后驱动销轴1可自动升起穿入模具孔1，纵向移动装置前行，驱动模具前行至主硫化机前方，驱动销轴1落下，驱动装置后退，驱动销轴2升起自动穿入模具孔2，纵向移动装置继续前行，将模具推入硫化机热板上方，在主机热板后方安装一个定位轴，保证模具精准安装到位。前驱动销轴落下，纵向移动装置后退等待下一个动作。卸模具过程与装模具过程是逆向过程。

图6  装卸模具过程示意图

该模具小车可实现1供16的功能，每台硫化机前设计了1个位置检测开关，按由前向后的顺序自动更换模具。该模具小车可实现横向和纵向的自动移动。为了避免输送架与主硫化机光栅干涉，前方设计转臂装置，当模具小车横向移动时，转臂会自动抬起。转臂装置能自动检测模具是否到位。比使用行车人工更换模具效率提高，减少工人劳动强度。 

该上置式实心轮胎硫化机及自动换模小车已经成功在越南一轮胎公司使用，实现1人操作16台、自动换模、自动锁模、自动装卸胎，提高了生产效率，减少了人为操作对质量的影响。

    作者简介：孙友萍（1976-），女，xx省xx市人，大学本科，青岛双星橡塑机械有限公司高级工程师，主要从事橡胶机械研究工作。