王超，唐宗健，邱式岳

PCR輪胎成型機(jī)故障控制與穩(wěn)定性工程

王超，唐宗健，邱式岳

（中策橡膠集團(tuán)有限公司，浙江杭州310000）

該文通過對輪胎成型機(jī)整個(gè)生命周期中部分關(guān)鍵要素進(jìn)行分析，對如何提升成型機(jī)可靠性提出了粗略的意見和具體的方法。旨在從設(shè)計(jì)之初就對成型機(jī)可靠性有全面的認(rèn)識(shí)，把握關(guān)鍵要素和重點(diǎn)環(huán)節(jié)，無論是設(shè)備供應(yīng)商，還是輪胎生產(chǎn)商，在控制有限成本的同時(shí)，都能找到行之有效的措施提高設(shè)備可靠性。

可靠性；輪胎成型機(jī)；非標(biāo)設(shè)備；機(jī)械設(shè)計(jì)要素；生產(chǎn)過程；備件；可維護(hù)性；橡膠機(jī)械

1 輪胎成型機(jī)的可靠性

所謂可靠性，即是指產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。從這個(gè)定義我們不難得出，輪胎成型機(jī)的可靠性也就是在規(guī)定的時(shí)間，設(shè)備生產(chǎn)輪胎的能力，如平均每天生產(chǎn)輪胎的條數(shù)。例如，全鋼三鼓成型機(jī)作為一種典型的載重子午胎成型設(shè)備，國內(nèi)輪胎生產(chǎn)商都有廣泛使用，而每天生產(chǎn)輪胎數(shù)量大多集中在300～600條之間。

設(shè)備的可靠性與規(guī)定的時(shí)間有關(guān)系。隨著時(shí)間的增長，產(chǎn)品的可靠性一般是下降的，成型機(jī)也不例外，成型機(jī)設(shè)備的壽命一般要求至少在10年以上。同時(shí)，設(shè)備的可靠性與規(guī)定的功能密切相關(guān)。

2 輪胎成型機(jī)簡介及性能指標(biāo)

輪胎成型機(jī)作為以機(jī)械結(jié)構(gòu)為主導(dǎo)的大型非標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)電綜合設(shè)備，零件種類繁多，客戶需求各異，無論從設(shè)計(jì)、加工制造或調(diào)試安裝方面來講都極為復(fù)雜。在整個(gè)輪胎成型工藝過程中，輪胎成型機(jī)無疑是關(guān)乎輪胎質(zhì)量、生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本的核心設(shè)備。

以下將重點(diǎn)圍繞輪胎成型機(jī)，從設(shè)計(jì)加工及整個(gè)生產(chǎn)過程對可靠性控制要點(diǎn)來進(jìn)行闡述，目的在于了解如何提高系統(tǒng)可靠性。通過關(guān)鍵元素和環(huán)節(jié)的分析，合理分配可靠度，降低成本。

輪胎成型機(jī)生產(chǎn)過程，就目前國內(nèi)成型機(jī)來看，輪胎工藝的研究主要由輪胎制造商完成，輪胎設(shè)備供應(yīng)商必須依靠輪胎生產(chǎn)商提出的工藝要求，實(shí)現(xiàn)其功能要求。就筆者的經(jīng)驗(yàn)來看，輪胎廠商對成型機(jī)的性能一般通過以下幾個(gè)指標(biāo)來衡量。

（1）循環(huán)時(shí)間：即單條輪胎成型所需要的時(shí)間。當(dāng)然，此時(shí)間越短，說明效率越高。循環(huán)時(shí)間是控制和機(jī)械結(jié)構(gòu)配合的結(jié)果，從根本上說是一個(gè)理論參數(shù)，從設(shè)計(jì)階段就基本確定。然而在設(shè)備漫長的生命周期中很難保證其穩(wěn)定，因此僅靠此標(biāo)準(zhǔn)來評估設(shè)備具有相當(dāng)?shù)木窒扌浴?/p>

（2）換規(guī)格時(shí)間：眾所周知，一般成型機(jī)都要求具備生產(chǎn)4種以上尺寸及多種規(guī)格輪胎的能力。隨著市場需求的多樣性，設(shè)備對不同規(guī)格輪胎之間的更換就顯得非常重要，有些設(shè)備可能一天之內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)多次的規(guī)格調(diào)節(jié)更換。所以縮短換規(guī)格時(shí)間也成為提高設(shè)備效率的關(guān)鍵因素。

（3）換料時(shí)間：即半成品料及工裝的更換時(shí)間。換料時(shí)間本身屬于操作時(shí)間，在設(shè)備設(shè)計(jì)中對人機(jī)工學(xué)的考慮以及提高自動(dòng)化都會(huì)減少換料時(shí)間，提高輪胎生產(chǎn)效率。

（4）穩(wěn)定性：如過程能力指數(shù)（Process Capability Index，CP值），也稱工序能力指數(shù)，是指工序在一定時(shí)間里，處于控制狀態(tài)(穩(wěn)定狀態(tài))下的實(shí)際加工能力。一般通過貼合、定中、接頭質(zhì)量等數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣統(tǒng)計(jì)分析來判定。CP值直接關(guān)系到設(shè)備的廢胎率。

（5）可靠性：作為設(shè)備的綜合性能指標(biāo)，越來越受到更多高端輪胎生產(chǎn)商的關(guān)注，其中如“平均無故障工作時(shí)間（也稱平均故障間隔，Mean Time Between Failures，MTBF）”、“平均修復(fù)時(shí)間（MeanTime To Repair，MTTR）”、“停機(jī)時(shí)間（Downtime）”等參數(shù)都在技術(shù)協(xié)議中有明確要求。

3 輪胎成型機(jī)可靠性評估指標(biāo)

MTBF指一次故障發(fā)生后到下一次故障發(fā)生之前無故障工作時(shí)間的平均值。

MTTR是指可修復(fù)產(chǎn)品的平均修復(fù)時(shí)間，就是從出現(xiàn)故障到修復(fù)完成中間的這段時(shí)間，MTTR越短表示易恢復(fù)性越好。

下面以30組某品牌半鋼二次法成型機(jī)設(shè)備故障停臺(tái)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來進(jìn)行計(jì)算，半鋼二次法成型機(jī)分為一段成型機(jī)和二段成型機(jī)，為串聯(lián)工作，其中1個(gè)發(fā)生失效，該組成型機(jī)就會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)脫節(jié)影響，共30組成型機(jī)，按每年計(jì)劃運(yùn)行330天，每日運(yùn)行24 h，統(tǒng)計(jì)得到1年設(shè)備故障停機(jī)時(shí)間累計(jì)共2 039 h，故障次數(shù)1 669次（此處也作為修復(fù)次數(shù)）。

整機(jī)可靠性指標(biāo)用平均故障間隔時(shí)間表示：

式中，MTBF為整機(jī)的平均無故障工作時(shí)間，h；Tn為第n臺(tái)被試整機(jī)的累計(jì)工作時(shí)間，h；rn為被試整機(jī)在試驗(yàn)期間出現(xiàn)的故障總數(shù)。

則MTBF=（330 d/組×24 h/d×30組-2039 h）/1669次=141.139 h/次。

平均修復(fù)時(shí)間其觀測值是修復(fù)時(shí)間T的總和與修復(fù)次數(shù)之比：

式中，Tn為第n次修復(fù)時(shí)間；n為修復(fù)次數(shù)。

則MTTR=2039 h/1669次=1.2217 h/次。

4 全生命周期的可靠性提升方法

4.1 輪胎成型機(jī)生命周期

輪胎成型機(jī)的整個(gè)生命周期一般分為以下幾個(gè)階段：

（1）方案及圖紙?jiān)O(shè)計(jì)；（2）零部件加工與采購；（3）安裝調(diào)試；（4）包裝運(yùn)輸；（5）客戶現(xiàn)場安裝調(diào)試；（6）正常生產(chǎn)；（7）設(shè)備改造；（8）報(bào)廢。

4.2 設(shè)計(jì)階段的可靠性控制

4.2.1 設(shè)計(jì)失效模式及后果分析

在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)失效模式及后果分析（Design Failure Mode and Effects Analysis，DFEMA）是一種常用的可靠性設(shè)計(jì)的重要方法，旨在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí),充分考慮到產(chǎn)品在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過程中所涉及到的困難及問題，將所有可能出現(xiàn)的因素納入預(yù)防范圍，提前做好預(yù)防措施及解決方案。DFEMA作為一種比較成熟的可靠性實(shí)施方法變得非常流行，而且在很多高端領(lǐng)域，如航天和電子，已經(jīng)得到有效的運(yùn)用。

4.2.2 設(shè)計(jì)評審

設(shè)計(jì)評審的目的是盡可能早的在開發(fā)階段確認(rèn)評審中發(fā)現(xiàn)的問題因素和工藝會(huì)不會(huì)造成最終產(chǎn)品質(zhì)量偏差。設(shè)計(jì)評審需要盡可能多地從生產(chǎn)廠家收集現(xiàn)場生產(chǎn)過程中遇到的問題反饋，與生產(chǎn)廠家技術(shù)溝通?，F(xiàn)在較多設(shè)備供應(yīng)商的機(jī)型由輪胎生產(chǎn)商安裝完成后，某些部件因生產(chǎn)穩(wěn)定性欠佳或不能滿足工藝要求，生產(chǎn)廠家就會(huì)自行進(jìn)行改造，一些成型機(jī)原設(shè)計(jì)部件就會(huì)被直接取消或閑置，造成浪費(fèi)成本。設(shè)備供應(yīng)商在生產(chǎn)現(xiàn)場的需求方面輸入不足，會(huì)造成設(shè)計(jì)評審不夠接地氣。

4.2.3 失效試驗(yàn)

失效試驗(yàn)可以說是提高設(shè)備可靠性的一個(gè)必要并且有效的手段，尤其在某些自動(dòng)化功能的實(shí)現(xiàn)上。輪胎生產(chǎn)車間，各種半成品料的工裝由于長期使用，在物流牽引車運(yùn)輸及上料過程中會(huì)有不同程度的變形或磨損，如胎面工裝車卡盤變形，會(huì)造成工裝難裝或裝不到位，卷取時(shí)工裝擺動(dòng)存在安全隱患等，從而影響成型機(jī)的可靠生產(chǎn)。

4.2.4 問題表分析

一種有效的方法，是將輪胎設(shè)備整個(gè)過程中的所有問題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從設(shè)計(jì)到各個(gè)生產(chǎn)過稱中對成型機(jī)項(xiàng)目舉例。

表1和表2是對1臺(tái)新研發(fā)成型機(jī)在客戶現(xiàn)場暴露問題表的分析舉例，共377條問題。其中，表1從客戶需求的角度進(jìn)行分析，包含設(shè)備的安全、可靠性、可操作性、可維護(hù)性及功能性5個(gè)方面；表2從成型機(jī)設(shè)計(jì)制造過程的角度進(jìn)行分析，包含了設(shè)計(jì)缺陷、加工/安裝/運(yùn)輸、電氣、氣動(dòng)管線和控制程序5個(gè)方面。

表1 按需求向問題分類匯總

表2 按過程向問題分類匯總

繼而通過表1和表2的分析結(jié)果，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)就可以制定出系列的檢查清單。通過這些檢查清單，項(xiàng)目可靠性團(tuán)隊(duì)就需要組織全面可靠性評估工作，持續(xù)到設(shè)備后續(xù)的加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)。并且這些評估結(jié)果又必須要反饋到設(shè)備的源頭及設(shè)計(jì)端，形成一個(gè)全閉環(huán)的問題解決流程。

4.3 零部件加工與采購

零部件需完整齊全，質(zhì)量符合要求。對材料而言，加工質(zhì)量需符合要求。

4.4 安裝調(diào)試

4.4.1 裝配、校準(zhǔn)，杜絕找正不合格

裝配部門出具標(biāo)準(zhǔn)文件和管理過程，制定標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書，組織培訓(xùn)，保證安裝人員技術(shù)水準(zhǔn)，并配置專用工具，如扭矩扳手等。安裝調(diào)試設(shè)備階段裝配、校準(zhǔn)、找正不良會(huì)對后期批量生產(chǎn)階段的產(chǎn)品質(zhì)量造成不良影響，對設(shè)備后期調(diào)試帶來很大的困難，影響設(shè)備穩(wěn)定性。

4.4.2 電氣及氣動(dòng)元件安裝

（1）標(biāo)準(zhǔn)針對問題，裝配部門出具標(biāo)準(zhǔn)文件和管理過程措施；（2）提前培訓(xùn)，保證安裝人員技術(shù)水準(zhǔn)；（3）電氣及氣動(dòng)元件安裝，走線標(biāo)準(zhǔn)，電氣安裝人員培訓(xùn)；（4）配置專用工具，如萬用表、氣管鉗。

4.4.3 標(biāo)簽

設(shè)備各類按鍵儀表等準(zhǔn)確標(biāo)示，并與圖紙資料保持一致。標(biāo)簽清晰，不易磨損，便于設(shè)備維修改進(jìn)。

4.4.4 圖紙資料

圖紙資料內(nèi)容齊全，與設(shè)備實(shí)物保持一致，建立目錄便于查詢，為設(shè)備維修、技改做支持。

4.4.5 程序注釋，報(bào)警

資料內(nèi)容齊全，與設(shè)備實(shí)際應(yīng)用保持一致，建立目錄便于查詢，為設(shè)備維修、技改做支持。

4.5 設(shè)備維護(hù)

4.5.1 可維護(hù)性評估

4.5.1.1 設(shè)備故障記錄分析管理

形成維修記錄→登記臺(tái)賬→分類匯總→確定整改內(nèi)容→對策表→驗(yàn)證閉環(huán)的一系列設(shè)備管理體系。維修記錄主要包括：設(shè)備名稱及編號、故障現(xiàn)象、故障原因、解決方法（如有更換元件的需要具體規(guī)格型號）、維修時(shí)間以及維修人等。維修記錄需登記入臺(tái)賬或MES等有相關(guān)功能的系統(tǒng)軟件，定期對臺(tái)賬中的維修記錄進(jìn)行分類匯總，根據(jù)一定標(biāo)準(zhǔn)（如故障率、維修時(shí)長）確定專項(xiàng)整改內(nèi)容，成立專項(xiàng)小組攻關(guān)，輸出對策表，對整改對策效果進(jìn)行驗(yàn)證，形成有效閉環(huán)。例如，根據(jù)30組某品牌半鋼二次法成型機(jī)設(shè)備故障停臺(tái)維修記錄數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，得到全年故障停機(jī)累計(jì)1 669次，分類匯總后發(fā)現(xiàn)其中膠囊相關(guān)故障共計(jì)237次，全年故障占比14.2%，主要故障原因?yàn)楦鼡Q膠囊，維修時(shí)間0.5～1.5 h之間不等。成立專項(xiàng)小組，確定以更換膠囊故障為整改內(nèi)容，得出解決此類問題的對策有：①提高膠囊使用壽命，減少故障發(fā)生頻率；②根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際更換膠囊步驟，進(jìn)行分解、優(yōu)化，制定更換膠囊的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書，使用便捷工具，提高維修效率及質(zhì)量，減少不同人員維修引起的維修時(shí)間差異；③對對策進(jìn)行有效性驗(yàn)證。4.5.1.2建立設(shè)備維修經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫

建立設(shè)備維修經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫可為提高保養(yǎng)人員的工作能力，縮短維修所需時(shí)間，提供有效數(shù)據(jù)及技術(shù)支持。當(dāng)維修設(shè)備遇到自己未遇到過的故障時(shí)，即可查詢設(shè)備維修經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，看是否有其他維修人員已經(jīng)遇到并解決過該故障。若有記錄則可以作為參考進(jìn)行維修；若沒有記錄，則完成該次故障維修后需將該次故障現(xiàn)象、故障原因、故障解決方法及維修經(jīng)驗(yàn)心得等進(jìn)行詳細(xì)記錄并錄入經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，為以后其他維修人員修理該故障提供維修數(shù)據(jù)。

建立設(shè)備維修經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫首先要有數(shù)據(jù)輸入，需要從平時(shí)的設(shè)備故障數(shù)據(jù)收集得來。后期還可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫制定標(biāo)準(zhǔn)化維修/檢修作業(yè)指導(dǎo)書。對平時(shí)設(shè)備維修/檢修提供技術(shù)支持。如表3和表4為目前我部門減速機(jī)聯(lián)軸器的拆卸及安裝試行標(biāo)準(zhǔn)部分內(nèi)容。

表3 聯(lián)軸器拆卸及安裝操作工序

表4 聯(lián)軸器安裝過程主要安裝控制要求

4.5.2 文檔

（1）設(shè)備檔案、檢修及驗(yàn)收記錄齊全；（2）設(shè)備時(shí)間和累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間有統(tǒng)計(jì)記錄；（3）設(shè)備易損配件有圖紙；（4）設(shè)備操作規(guī)程、檢修規(guī)程、維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程齊全。

4.5.3 備件

建立易損件清單和重要備件清單，借助ERP等系統(tǒng)管理備件最大最小庫存量。計(jì)劃檢修提前準(zhǔn)備檢修備件，保證設(shè)備檢修順利進(jìn)行。

4.5.4 電氣線路

使用專用工具，如熱成像儀，對電氣元件及線路進(jìn)行定期檢查，尤其是夏季高溫天氣，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患。

4.5.5 工裝管理

若工裝車存在聯(lián)軸器變形，中心不正，會(huì)造成成型機(jī)上固定軸承座拉壞和導(dǎo)軌螺絲拉斷的現(xiàn)象。加強(qiáng)工裝管理，使用校驗(yàn)平臺(tái)，對工裝車定期校驗(yàn)，不良工裝立即停用修理。

4.5.6 潤滑

嚴(yán)格執(zhí)行潤滑“5定”：定點(diǎn)、定質(zhì)、定量、定期、定人，按照潤滑規(guī)則執(zhí)行。如某半鋼二次法成型機(jī)各段潤滑規(guī)則如表5和表6所示。

主軸后軸承潤滑脂ZG-3適量15主軸前軸承潤滑脂ZG-3適量15主軸后銅套機(jī)械油N32適量1主軸中銅套機(jī)械油N32適量1主軸前銅套機(jī)械油N32適量1指形片伸出機(jī)械油N32適量1正包裝置機(jī)械油N32適量1左側(cè)后桿機(jī)械油N32適量1左側(cè)前桿機(jī)械油N32適量1

表6 第二段成型機(jī)潤滑規(guī)則

第一、二段成型機(jī)各減速器均采用90號工業(yè)齒輪油，或按生產(chǎn)廠家標(biāo)準(zhǔn)第1次加油運(yùn)轉(zhuǎn)1星期更換新油以后按表中規(guī)定執(zhí)行。在現(xiàn)場發(fā)生的設(shè)備故障中，其中由潤滑不到位引起的占比較大，主要為軸承失油后導(dǎo)致軸承磨損，導(dǎo)致成型機(jī)設(shè)備輥筒振動(dòng)異響，送料跑偏，影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至帶來嚴(yán)重的安全隱患?？梢娫O(shè)備潤滑保養(yǎng)工作是成型機(jī)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)保障。

4.5.7 設(shè)備點(diǎn)檢

建立設(shè)備點(diǎn)檢制度是保證設(shè)備系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的保證。

設(shè)備點(diǎn)檢制度是以設(shè)備點(diǎn)檢為中心的設(shè)備管理體制。點(diǎn)檢體系由5個(gè)方面組成：崗位操作者的班前點(diǎn)檢、保養(yǎng)工的定期點(diǎn)檢及精密點(diǎn)檢、技術(shù)人員的技術(shù)診斷和傾向性診斷、保養(yǎng)工及技術(shù)人員的精度測試檢查，具體見表7和圖1。

表7 設(shè)備點(diǎn)檢職責(zé)表

圖1 設(shè)備維修保養(yǎng)過程示意圖

設(shè)備點(diǎn)檢由操作者、保養(yǎng)工、專業(yè)技術(shù)人員、管理人員等“全員”的力量完成，在不同專業(yè)和不同階段協(xié)調(diào)于同一目標(biāo)下，使這些各類專業(yè)技術(shù)的各個(gè)層次的人相互配合、協(xié)調(diào)，形成完善有效的設(shè)備管理體系。

4.5.8 現(xiàn)場檢查

積極開展設(shè)備管理工作，加強(qiáng)現(xiàn)場專項(xiàng)檢查，在保養(yǎng)組中推行設(shè)備安全班組自主檢查體系，組員自查互查，組長巡查，管理人員督查，并納入考核。通過地毯式的自查互查，多視角的檢查覆蓋整個(gè)設(shè)備生產(chǎn)線。表8為保養(yǎng)組自查自糾指標(biāo)，圖2為保養(yǎng)組內(nèi)部通過微信公布檢查問題。

保養(yǎng)組自查自糾活動(dòng)開展后，設(shè)備故障率有一定程度的下降，月中夜班加班數(shù)同步下降。其中，成型機(jī)故障率趨勢圖如圖3所示。

表8 保養(yǎng)組自查自糾指標(biāo)

圖2 保養(yǎng)組微信公布檢查問題

4.6 設(shè)備改造

隨著設(shè)備的運(yùn)行生產(chǎn)，為了滿足生產(chǎn)、安全和工藝要求，需要對設(shè)備進(jìn)行必要與合理性的改造，包括電氣控制與機(jī)械設(shè)計(jì)，以大大提高設(shè)備的可靠性。

圖3 成型機(jī)故障率趨勢圖

4.6.1 電氣控制

比如二次成型機(jī)，胎面貼合過程中需要控制胎面的拉伸量，這就需要電氣控制胎面皮帶與貼合速度的匹配。改變運(yùn)行模式后，結(jié)果分別見圖4，圖5和圖6。

圖4 胎面皮帶運(yùn)行速度模式

圖5 胎面皮帶貼合控制塊

圖6 貼合鼓貼合控制

由圖4，圖5和圖6可知，只需要控制皮帶與鼓起始加速過程中速度的匹配，就能達(dá)到降低胎面貼合過程中的拉伸量，減少輪胎均動(dòng)影響，減少了因胎面拉伸造成設(shè)備停臺(tái)調(diào)整的時(shí)間，設(shè)備穩(wěn)定性得到保障。

再比如為了提高生產(chǎn)效率，減少操作人員不必要的等待時(shí)間，提高設(shè)備運(yùn)行的節(jié)拍，需要優(yōu)化各個(gè)動(dòng)作時(shí)間。以內(nèi)襯裁刀為例，圖7給出了內(nèi)襯裁刀的動(dòng)作時(shí)間。

圖7 內(nèi)襯裁刀動(dòng)作時(shí)間

如圖7所示，可以發(fā)現(xiàn)在保證設(shè)備壽命的前提下，有很多時(shí)間可以優(yōu)化，比如可以減少T143、T145和T146之類的K值時(shí)間設(shè)置，減少動(dòng)作延遲時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

再比如為了提高安全生產(chǎn)方面的可靠性，需要增加各方位安全保護(hù)，可以對安全光柵復(fù)位程序進(jìn)行修改，具體見圖8。

圖8 安全光柵復(fù)位修改

如圖8所示，工位安全光柵（X11DA）需要員工手動(dòng)切換，確認(rèn)安全后才能復(fù)位（X131A），繼續(xù)生產(chǎn)。

4.6.2 機(jī)械設(shè)計(jì)

原成型機(jī)下壓輥采用的是氣缸和燕尾槽的形式，在長時(shí)間使用后燕尾槽極易損壞造成下壓輥不同步和左右不對稱的問題。因燕尾槽和導(dǎo)桿硬磨，在磨損后就無法使用且使用壽命不長。圖9給出了原成型機(jī)采用的燕尾槽形式圖[其中，（a）圖為俯視圖，（b）圖為側(cè)面圖]。

現(xiàn)更改下壓輥整體結(jié)構(gòu)，去除燕尾槽，采用2根導(dǎo)向桿和銅套的形式，解決了下壓輥?zhàn)笥一蝿?dòng)的問題，具體見圖10。在磨損后只需要更換銅套即可，每月減少維修時(shí)間20 h。維修費(fèi)用較之前有很大減少，每年減少備件約1萬元，設(shè)備穩(wěn)定性提升。

圖9 原成型機(jī)采用的燕尾槽形式圖

圖10 更改后的下壓輥整體結(jié)構(gòu)

5 可靠性關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素分析

5.1 成型機(jī)關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素

表9中列出了輪胎成型機(jī)系統(tǒng)可靠性需要重點(diǎn)考慮的關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素，每種要素對應(yīng)多種零部件或功能或機(jī)械結(jié)構(gòu)。從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)開始，這些要素必須得到重點(diǎn)關(guān)注，從標(biāo)準(zhǔn)化，零部件設(shè)計(jì)，加工裝配，質(zhì)量檢驗(yàn)和評估等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位控制。下文將對其中的一些要素進(jìn)行進(jìn)一步說明。

5.2 緊固件

對于輪胎成型機(jī)這樣規(guī)模的機(jī)電設(shè)備來說，緊固件種類繁多，數(shù)量巨大，要避免由于緊固件造成可靠性風(fēng)險(xiǎn)本身是一項(xiàng)巨大的工程。

表9 成型機(jī)關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素

緊固件失效表現(xiàn)形式無非2種：螺栓斷裂和螺栓松動(dòng)。而造成這2種失效的原因則是多種多樣的，幾乎涉及到產(chǎn)品生命周期的每個(gè)階段。至少有以下5種模式：

（1）緊固件質(zhì)量不合格；（2）絲孔質(zhì)量不達(dá)標(biāo)；（3）沒有有效的防松；（4）螺釘螺栓過度承載或受大的剪切力；（5）螺栓的裝配式，預(yù)緊力不符合標(biāo)準(zhǔn)。

針對上述失效模式，提高可靠性的方法有：①對緊固件供應(yīng)商進(jìn)行質(zhì)量評估，從合格供應(yīng)商處采購緊固件；②質(zhì)量相關(guān)部門對絲孔制定檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行質(zhì)檢；③根據(jù)需要選用有效的防松方法，如彈簧墊片防松、槽型螺母和開口銷防松、螺紋膠粘合防松以及防松墊圈等；④改善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少應(yīng)力集中或避免過大的剪切力；⑤對員工進(jìn)行培訓(xùn)，使用扭矩扳手，保證預(yù)緊力符合標(biāo)準(zhǔn)。

5.3 潤滑和密封

旋轉(zhuǎn)密封作為成型機(jī)的核心技術(shù)要點(diǎn)，一般來說，鼓的轉(zhuǎn)速直接決定了成型機(jī)循環(huán)時(shí)間和生產(chǎn)效率。僅憑這一項(xiàng)就能看出國內(nèi)外成型技術(shù)的差距。以全鋼三鼓成型機(jī)為例，國內(nèi)成型鼓轉(zhuǎn)速通常為120 r/min，旋轉(zhuǎn)密封更換周期不到1年，而國外先進(jìn)的輪胎制造商已經(jīng)達(dá)到250 r/min以上，旋轉(zhuǎn)密封更換周期至少18個(gè)月以上。

6 總結(jié)

以上通過對輪胎成型機(jī)整個(gè)生命周期中部分關(guān)鍵要素進(jìn)分析，對如何提升成型機(jī)可靠性提出了粗略的意見和具體的方法。旨在從設(shè)計(jì)之初就對成型機(jī)可靠性有全面的認(rèn)識(shí)，把握關(guān)鍵要素和重點(diǎn)環(huán)節(jié)，無論是設(shè)備供應(yīng)商，還是輪胎生產(chǎn)商，在控制有限成本的同時(shí)，都能找到行之有效的措施提高設(shè)備可靠性。

10.13752/j.issn.1007-2217.2017.02.011

2017-04-28