Производство покрышки 185/65 R14

Содержание

Введение……….…………………………………………………………….……3

1 Назначение, техническая характеристика, строение покрышки и условия  эксплуатации шины 185/65R14………………………………………………………………………....5

2 Обоснование выбора сырья и  материалов……………………….….…....…..9

    2.1 Протекторные резиновые смеси  ……………………………………...…9

    2.2 Обкладочные резиновые  смеси   …………………………………… ….14                                                                          

    2.3 Обоснование выборов  армирующих материалов в конструкции  шины 185/65R14………………………………………………………………………..18

3 Выбор необходимого технологического оборудования для процесса смешения………………………………………………………………………...21

3.1 Разгрузка, хранение и транспортировка сырья и материалов………..21

3.2 Транспортировка, подготовка и развеска каучуков…………………..22

3.3 Транспортировка и развеска технического углерода…………………23

3.4 Транспортировка и развеска сыпучих ингредиентов…………………24

3.5 Транспортировка и дозирование жидких ингредиентов……………..25

3.6 Одностадийное приготовление резиновых смесей…………………...26

3.7 Контроль смешения……………………………………………………..27

3.8 Контроль качества получаемых резиновых смесей…………………..27

4 Расчёт основного и вспомогательного оборудования……………………...28

5 Описание технологической схемы…………………………………………..31

Заключение………………………………………………………………………

Введение

Наиболее важными этапами в развитии конструкций шин являются: переход от шин высокого давления к шинам низкого давления «баллон»; создание шин зимнего типа, бескамерных, низкопрофильных, спортивных с нейлоновым каркасом, шин типа Р, сверхнизкопрофильных диагональных, двухслойных, сверхнизкопрофильных - серий 78, 70 и 60 (отношение высоты профиля к его ширине в процентах), с асимметричным рисунком протектора, повышенной нормы слойности (второй и третьей) для легковых автомобилей и диагонально-опоясанных, арочных шин; шин типа Р, зимнего типа с шипами противоскольжения; с нейлоновым каркасом, широкопрофильных низкого давления, радиальных однослойных бескамерных металлокордных, безопасных, низкопрофильных для грузовых автомобилей.

Легковые шины должны отвечать требованиям надёжной, комфортабельной и экономичной езды. Они должны обеспечивать статистическую и динамическую прочность, высокое сцепление с дорожным покрытием, обладать высокой амортизационной способностью, малой силовой неоднородностью, бесшумностью и плавностью хода. Экономичность шины в процессе эксплуатации достигается снижением коэффициента сопротивления качению, повышением долговечности при эксплуатации, увеличением грузоподъёмности и уменьшением массы.

Конструирование современных шин идет и в направлении применения более высококачественных материалов; уменьшения резиносодержания в каркасе; повышения прочности корда; снижения слойности каркаса; снижения отношения высоты профиля к его ширине, в результате чего достигается меньшая масса шины, лучшая устойчивость и управляемость автомобиля, однако, при проектировании низкопрофильных шин следует предусмотреть улучшение прочностных характеристик резин и повышение прочности связи корда с резиной в брекере; уменьшения стрелы дуги протектора; увеличения глубины рисунка протектора у шин, предназначенных для работы в тяжелых дорожных условиях; увеличения насыщенности рисунка и применения ребристых и комбинированных рисунков протектора.

На всех шинных заводах ведутся работы по повышению технического уровня производства, повышению стабильности качества шин, отраженных в международных стандартах серии ISO-9000.

Для поднятия технического уровня сборочного оборудования необходимо повышение его прецензионности, особенно точного взаиморасположения деталей, концентричности бортовых колец; совершенствование питателей - исключение операций перекатки деталей при запитке питателей, повышение точности центрирования деталей, подготовка деталей для автоматической стыковки на сборочном барабане, автоматизация работы питателей. Производительность и степень автоматизации сборочных агрегатов для сборки легковых и легко-грузовых шин возрастают. Совмещённая сборка, в том числе сборка каркаса на плоских барабанах с высокой степенью автоматизации, позволяет в 4-5 раз сократить затраты рабочего времени по сравнению с раздельной двухстадийной сборкой на полуплоских барабанах станков А-70 и TR-20. Плоский метод позволяет подавать к сборочному барабану в виде одной ленты гермослой, сдублированный с боковиной, бортовой лентой и подбрекерным шнуром.

        Целью курсовой  работы являются нормативные  и материально-технические расчёты  по сборочному цеху шины  185/65R14 мощностью 1,9 млн. шт. в год с учётом новейших достижений в технологии шинного производства, использования высокопроизводительного оборудования, средств автоматизации АСУТП на основе персональных ЭВМ.

1 Назначение, техническая характеристика, строение и условия эксплуатации шины 185/65R14

        Назначение и техническая характеристика покрышки

Пневматическая бескамерная шина 185/65R14 модели 220В радиальной конструкции  с дорожным рисунком протектора предназначена для эксплуатации на малолитражных  автомобилях с нагрузочно-скоростными характеристиками, не превышающими технических требований на шины, в соответствии с нормативной документацией.

Основные характеристики и назначение покрышки 185/65R14 показаны в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Основные характеристики автопокрышки 185/65R14 

Радиальной шиной называется пневматическая шина, в каркасе которой угол наклона нитей корда равен 00, а в брекере не менее 650.Радиальное исполнение автопокрышки имеет свои положительные качества. Так, например, меньшее число слоёв каркаса позволяет снизить теплообразование; более толстый протектор, большая глубина рисунка повышает сопротивление механическим повреждениям; жёсткий брекерный пояс уменьшает проскальзывание рисунка протектора и увеличивает пробег покрышки, повышая на 25% её боковую устойчивость; наличие гибкого каркаса повышает плавность хода автомобиля, увеличивает площадь контакта с дорогой. Пробег шины радиального исполнения в 1,5-2 раза больше, чем шины в диагональном исполнении.

Данная покрышка является бескамерной,  то есть на внутренней поверхности каркаса имеется слой газонепроницаемой резины, называемый герметизирующим слоем. Он удерживает сжатый воздух в шине, не пропуская  его через каркас.

Покрышка состоит из каркаса, брекера, двух бортов и боковины. В современных конструкциях содержится крыльевая усилительная лента.

Каркас - резинокордная основа покрышки, придающая ей прочность, гибкость и упругость. Он состоит из одного  слоя полиэфирного корда марки 18 ПДУ. Между отдельными слоями находятся тонкие резиновые прослойки, сквиджи.  Так, согласно спецификации предусмотрены   резиновые прослойки   к слою каркаса, к барабану и прослойка, дублируемая с единой деталью боковины. Прослойки предохраняют каркас от разряжения при сборке покрышек.

Брекер – это слои, состоящие из резинокордных полос между протектором и каркасом. Брекер предназначен для предохранения каркаса от ударов при неровной дороге. Он ослабляет действие на каркас тяговых и тормозных усилий, обеспечивает σ связи между неодинаковыми по жёсткости резиновым протектором и резинокордным каркасом. Брекер состоит из двух слоёв металлокорда марки 2х0, 30 НТ Steelastic, закроенного под углом 65°.

Протектор - наружный, покровный, массивный слой резины с рельефным рисунком. Контактирует с дорогой и обеспечивает сцепление с ней. Служит для защиты каркаса и брекера от механических повреждений. Состоит из беговой части и боковины (рис.1.1). На боковых стенках протектор переходит в боковину – тонкий резиновый слой, предохраняя каркас от внешних воздействий. Особенностью изготовления протектора является то, что беговая часть должна быть более твёрдой и жёсткой, а боковина - более эластичной, так как она работает на изгиб. Поэтому боковина и беговая часть протектора выполняется из разных резиновых смесей. Протектор покрышки 185/65R14 имеет глубокий рисунок универсального типа. Боковины изготавливают из эластичной резины со стойкими усталостными характеристиками: низким напряжением при удлинении, повышенным сопротивлением раздиру, высокой износостойкостью. Для радиальных шин применяют резиновые профильные ленточки – минибоковины (рис.1.1), обеспечивающие соединение протектора с боковиной.

Рисунок 1.1- Эскиз беговой части,  минибоковины  и подканавки протектора (дет. П1, П2 и П3)

Рисунок 1.2- Эскиз боковины и бортовой ленты (дет. БК1 и БК2)

Борт покрышки (рис. 1.3) состоит из следующих элементов: К1– слой каркаса, К2– технологическая прослойка, К3– гермослой, БК1– боковина, БК2– бортовая лента. Бортовое кольцо представляет собой кольцо диаметром 358,1 мм, состоит из проволоки 1Л, которая обрезинена резиновой смесью на основе СКИ-3 и БСК. Количество проволоки в ряду составляет 4 штуки. Бортовая лента изготовлена из резиновой смеси 10Э92 шириной 90 мм.

Рисунок 1.3 – Эскиз борта покрышки 185/65 R14

Наполнительный шнур повышает плотность борта, обеспечивает более плавный переход от металлической части крыла к резинотканевым деталям каркаса (рис.1.4).

Рисунок 1.4 – Эскиз наполнительного шнура (дет. Б2)

 Условия  эксплуатации шин.

       Шины являются  единственным связующим звеном  между автомобилем и дорогой.

       При любых дорожных  условиях безопасность зависит  от пятна контакта с дорогой сравнительно небольшого по площади. Таким образом, очень важно постоянно поддерживать шины в хорошем состоянии и при их замене использовать надлежащее оборудование.

      Размер шин при  первичной комплектации на автомобиле  определяется автоконструкторами и производителями шин с учетом всех аспектов эксплуатации. При их замене не следует изменять размеры, тип, индексы нагрузки и скорости, не проконсультировавшись предварительно со специалистом.

      Монтаж и демонтаж  шин должны производиться только  профессионалом с использованием надлежащего оборудования. Неправильный монтаж может стать причиной несчастного случая или повреждения шины.

       Соблюдение норм  по внутреннему давлению шины  имеет определяющее значение для обеспечения безопасности движения. Недостаточный уровень внутреннего давления приводит к перегреву шины. Эксплуатация автомобиля, на котором установлены шины с внутренним давлением ниже нормы,  может стать причиной повреждения шины. Эти повреждения необратимы: они могут привести к резкой потере давления и вызвать разрушение шины. Отрицательные последствия недостаточного внутреннего давления не всегда дают о себе знать сразу и могут проявиться лишь через некоторое время после того как вы восстановили внутреннее давление до нормы.

       Необходимо регулярно, через каждые две недели, проверять уровень внутреннего давления, не забывая при этом о запасном колесе. Контроль должен производиться на "холодной" шине, так как в результате нагрева при эксплуатации давление воздуха в ней повышается. Никогда не понижайте внутреннее давление в "горячей" шине.

      Внутреннее давление, измеренное на "холодной" шине, должно всегда соответствовать норме, рекомендованной конструктором автомобиля или производителем шин (необходимо принимать во внимание особые условия эксплуатации: наличие прицепа, например). Необходимо следить за плотной посадкой колпачка вентиля для обеспечения герметичности и предохранения внутренней части вентиля.

      Эксплуатация шипованных  шин может быть строго регламентирована  местными нормами различных стран.

      Бескамерные шины следует монтировать только на диски, обода которых предназначены для бескамерных шин.

      Независимо от  уже перечисленных факторов срок  службы значительного количества шин уменьшается из-за:

• скорости и условий вождения: неровные дороги, резкие ускорения движения, частое торможение создают условия, которые могут значительно снижать срок службы шин (при скорости 120 км/ч шина изнашивается в 2 раза быстрее, чем при скорости 70 км/ч);
• температура окружающей среды: износоустойчивость шины в немалой степени зависит и от температуры воздуха во время движения;
• перегрузок: при перегрузке шины на 20% срок ее службы уменьшается на 30%;
• недостаточного уровня внутреннего давления: при давлении на 20% ниже нормы наблюдается снижение срока службы в среднем на 30%;
• ударов: бордюры тротуаров, движение по выбоинам на высокой скорости, камни и другие препятствия могут быть причиной повреждений шин, последствия которых не всегда проявляются сразу;
• разных уровней давления у сдвоенных шин, что является причиной многочисленных повреждений.

2 Обоснование выбора сырья и  материалов

Одними из важнейших показателей надёжности шин являются ресурс и ремонтоёмкость. В ближайшем будущем по прогнозам исследователей ходимость грузовых шин достигнет 200 тысяч км, а легковых - 100 тысяч км при ремонтопригодности 70 - 80%. Всё более ужесточаются и требования к качеству шин. Следует ожидать улучшения прочностных и износостойкости на 15 - 20%, понижения гистерезисных потерь на 10 - 15%. Это может быть реализовано вследствие достижения в области связей между структурой и свойствами резин, так и за счёт повышения требований к качеству всех видов сырья.

Шинная промышленность является одним из наиболее материалоёмких производств. Доля сырья и материалов в себестоимости продукции достигает 80-90 %. Используется более 100 видов сырья и материалов, из которых к основным относятся каучуки, наполнители, химикаты-добавки.

В рецептуре применяются ингредиенты, широко используемые в шинной промышленности, показатели качества, которые должны удовлетворять соответствующим ГОСТ и ТУ. Разработаны рецептуры для основных деталей шины: каркаса, брекера, протектора, наполнительного шнура, боковины. Каучуки общего назначения, использующиеся для производства шин соответствуют ГОСТ: СКД - ГОСТ 14924-75; СКИ - ГОСТ 14925-79; СКС 30АРКМ-15 - ГОСТ 11138-65.

Рецептуры резиновых смесей строятся с учётом технологического процесса.  Прежде всего, это касается выбора вулканизующей системы. Резиновые смеси должны обладать достаточной устойчивостью к преждевременной вулканизации при температурах переработки, например, при шприцевании, когда температура достигает 130-140 С. Время подвулканизации по Муни должно составлять не менее 15-20 минут при 130 С.

2.1 Протекторные резиновые смеси

Анализ требований к протекторным резинам показывает, что в большинстве случаев они противоречивы. Так, требования повышенной износостойкости не

совпадают с требованиями обеспечения хороших технологических свойств, высокого коэффициента трения и усталостной выносливости, низких гистерезисных потерь. В каждом случае эти требования дифференцируются в зависимости от типа и размера шин, условий их эксплуатации. Так, для обеспечения высокой долговечности шин типа Р имеет большое значение стойкость к механическим повреждениям. В них целесообразно применение более жестких, чем в шинах типа Д, протекторных резин. Использование резин с повышенными модулями для шин типа Р целесообразно также с точки зрения снижения повышенного износа резин и улучшения устойчивости и управляемости автомобиля.

       С увеличением размера шин возрастает роль теплообразования, которая для большегрузных шин становится фактором, определяющим их надёжность и работоспособность. Поэтому, по мере увеличения размера шин, повышаются требования к упруго гистерезисным свойствам протекторных резин и прочности связи с брекером. Дифференцирование требований к свойствам протекторных резин в зависимости от размера, условий эксплуатации и конструкции шин даёт возможность более рационального подхода к построению рецептуры резин.

       Рецептуры резиновых смесей должны строиться с учётом технологического процесса. Это прежде всего касается вулканизующей системы. Резиновые смеси должны обладать достаточной устойчивостью к преждевременной вулканизации при температуре переработки,  когда температура смеси достигает 130-140 °. Время подвулканизации должно составлять не менее 15-20 минут.

В протекторных резинах широко используют комбинации СК, позволяющие не только компенсировать недостатки того или иного полимера, но и в ряде случаев обеспечить более высокие свойства. В протекторных резинах покрышки 175/70R13 предусмотрена комбинация СКИ-3, СКС-30 АРКМ-15 и СКД в соотношении 11,2:77,6:11,2 мас. ч. (беговая часть,протектор) и 33,34:50 мас. ч. (боковина). Введение  СКД обеспечивает повышение динамического модуля, износостойкости, морозостойкости и сопротивления к растрескиванию по канавкам протектора.

Пластичность протекторных резиновых смесей ограничена пределами 0,35 ±0,035. Ограничение нижнего предела пластичности обусловлено технологическими трудностями изготовления и переработки жёстких смесей, ограничение верхнего предела - ухудшением механических свойств резин. Поэтому для смесей на основе СКИ-3 и СКД, характеризующихся высокой склонностью к подвулканизации и скоростью вулканизации, рекомендуется применять ускорители с большим индукционным периодом, в частности, сульфенамиды.

С целью повышения стойкости и реверсии в процессе вулканизации и теплостойкости резин целесообразно применять уменьшенное содержание серы к ускорителю. Примерное соотношение серы и сульфенамида Ц 2,20:1,50(протектор), 1,00:0,8 (боковина) масс.ч.

Эффективность органических ускорителей повышается введением оксидов металлов в качестве активаторов. В протекторные резиновые смеси вводят до 5 мас. ч. цинковых белил и 2 мас. ч. стеарина технического, который является вторичным активатором ускорителей вулканизации и эффективным диспергатором компонентов. Окись цинка способствует увеличению концентрации поперечных химических связей и уменьшению степени сульфидности.

Так как протекторные резины являются покровными, то в процессе эксплуатации покрышек подвергаются озонному и светоозонному старению. Защита покровных резин от атмосферного разрушения является одной из важнейших задач повышения работоспособности и ремонтопригодности шин. Поэтому в составе рецептов протекторных резиновых смесей используют противостарители химического и физического действия. Например, в резине беговой части протектора используют комбинацию диафена ФП, ацетонанила Р и воска защитного ЗВ-1 в соотношении 1:2:2, боковине – 2:2:2 соответственно.

Таблица 2.1 Рецепты протекторных резиновых смесей

           Теоретическая плотность резиновой смеси 000047303 а.б. – 1,161г/см³.

Теоретическая плотность резиновой смеси В-ПК-8758   1,127г/см³.

Теоретическая плотность резиновой смеси 000043300а.б  1,129г/см³.

 Таблица 2.2 Нормы показателей ускоренных испытаний резиновых смесей 

  В-П-4719, В-ПК-8758, В-Б-1659  .

  Таблица 2.3  Нормы физико-механических показателей резиновых    смесей   

  В-П-4719, В-ПК-8758, В-Б-1659.

Замедлители подвулканизации (Сантогард РVI, бензойная кислота) - служат в технологии переработки эластомерных композиций для предотвращения преждевременной вулканизации (скорчинга) резиновых смесей при переработке.

Мягчители и пластификаторы (Масло ПН-6, канифоль, Октофор N):

- Масло ПН-6 содержит до 85% ароматических углеводородов, это позволяет вводить его в резиновые смеси в дозировках до 20-30 мае.ч. без заметного ухудшения физико-механических показателей вулканизатов. Масло хорошо совмещается с не- и насыщенными каучуками, обеспечивает снижение вязкости, увеличение клейкости резиновых смесей.

- Канифоль(1:2масс.ч.) - это смесь  изомерных смоляных кислот. Хрупкий  стекловидный продукт с Тпл=60-70°С, получаемый после отгонки летучих из сосновой смолы.

Диспергаторы (Стеарин технический- 2:2 масс.ч) - способствуют более быстрому смачиванию каучуком поверхности порошкообразных материалов и ускоряет процесс их диспергирования при приготовлении резиновых смесей. Диспергаторы улучшают перерабатываемость композиций, положительно влияет на процесс вулканизации и свойства резин.

2.2 Обкладочные резиновые смеси

Обкладочные резины должны обеспечивать высокий адгезионный контакт между дублируемыми элементами в процессе изготовления полуфабрикатов, сборке покрышек и в процессе эксплуатации шин. Резиновые смеси, применяемые для обрезинивания металлокорда, текстильных материалов, проволоки разрабатываются с учётом технологии производства, условий эксплуатаций каждой детали покрышки.

Обкладочные резиновые смеси должны хорошо обрабатываться на каландрах, обладать достаточной клейкостью, когезионной прочностью. Основными  проблемами в рецептуростроении таких резин являются снижение гистерезисных потерь, повышение прочности связи в резинокордных системах.

Брекерные резины должны обладать высоким уровнем упруго-прочностных свойств. Условное σ300 брекерных резин для легковых шин не менее 16,7±1,96 МПа при σр= 19,6 МПа и относительном удлинении не менее 450%

Брекерные резины должны обладать высокой адгезией к поверхности латунированного металокорда, что связано с диффузией ионов Сu+ и электронов через слои сульфида CuxS. Регулирование количества CuхS в выбранном рецепте достигается введением эффективного химического модификатора монобонд 680С, в количестве 0,45 масс.ч. и повышении дозировки серы полимерной «Кристекс» до7,5 масс.ч.

      В выбранном рецепте  каркасной резиновой смеси применяется  модифицирующая система полифункционального действия из Малеида Ф и белой сажей БС-120.

В составе вулканизующих систем для каркасных резин всех типов шин применяют сульфенамид Ц или его комбинации с небольшими добавками тиазола 2МБС для повышения скорости в начальный период вулканизации.

Брекерные резины, являясь подушечным слоем в конструкции покрышки, в котором развиваются в процессе эксплуатации достаточно высокие температуры, должны иметь повышенное сопротивление тепловому старению и утомлению. Одним из наиболее эффективных способов повышения стойкости резин, в процессе утомления и теплового старения, является использование противоутомителей и противостарителей. Максимальным эффектом при утомлении, так же как и при тепловом старении, обладают производные n-фенилендиаминов, характеризующиеся высокой подвижностью атома водорода и мигрирующей способностью атома водорода.

      Вводимые в обкладочные  резиновые смеси антиоксиданты  выполняют роль стабилизаторов адгезионных связей. Введение их в количестве 0,5-2,0 мас. ч. создаёт благоприятные условия для формирования сульфидного слоя со свойствами, необходимыми для прочного связывания полимера с металлокордом. При этом достигается повышение прочности связи резины с металлом в среднем на 15- 20%.