[发明专利]一种轮胎硫化工艺过程的数字自动控制方法

说明书

本发明涉及一种轮胎硫化工艺的数字自动控制方法。该方法在轮胎硫化时，根据轮胎的结构尺寸、材料硫化特性和模具的结构尺寸以及硫化进程，实时控制胶囊内的高温蒸汽的压力和温度、硫化机流道内的高温蒸汽和过热水的压力和温度，从而实现硫化工艺过程的能源节约和性能最优。

技术领域

本发明涉及轮胎硫化工艺过程的数字化自动控制方法，属于轮胎硫化工艺。

背景技术

轮胎是汽车不可缺少的部件，它对汽车的行驶性能、操纵稳定性和舒适性影响极大。汽车工业的发展对轮胎的质量和使用性能要求越来越高。提高轮胎的质量，不仅要从结构设计、材料配方和成品检测等方面改进，制造工艺也是一个需要重点关注的方面。轮胎的制造须经过复杂的工艺过程，如橡胶混炼、胎面胶压出、帘布压延和裁断、外胎成型和外胎硫化等。在轮胎制造过程中，硫化是最后一道工序，也是至关重要的一环，与能源消耗、生产效率甚至于轮胎性能都息息相关。硫化虽然经过了上百年的发展取得了许多新的进展，但是在硫化基础理论和硫化控制方法及技术方面也存在着许多难点尚未突破。

行业内硫化控制的方法主要包括起泡点法和硫化测温法。第一种方法依据橡胶制品在硫化初期如果撤除压力制品内部会起泡的现象，通过切割硫化不同时长的轮胎，找寻到使气泡消失的硫化时间，然后加上一定的安全时间作为轮胎的最佳硫化时间。第二种方法则依靠在轮胎内部埋设热电偶，通过热电偶测出轮胎内部有限点的温度曲线，依据该曲线采用阿雷尼乌斯方程计算该温度曲线下的等效硫化时间来确定最佳硫化时间。这两种方法都存在以下的缺点：(1)两种方法都需要进行大量的实验，所需时间长；(2)对轮胎都是直接破坏，进而造成了大量的资源浪费；(3)两种方法都仅仅根据轮胎内部个别点的温度和起泡情况判断，严重依赖于技术人员的经验，具有较多的偶然性；(4)硫化时间安全系数通常较大，造成能源浪费；(5)轮胎通常处于过硫状态，轮胎性能未达到最佳状态。

除上述两种方法外，有专利申请(专利文献1)提出了采用cae方法模拟轮胎的硫化过程，在于实际硫化过程进行比对，形成可信的数据库，编制一个前处理程序，从现场采集实时硫化温度和压力，并与数据库数据进行交互运算，实时调整硫化时间的方法。该方法可以实现的首要条件是形成可信的数据库，而数据库需要结合模拟过程和实际硫化过程才能获得，不具备可操作性。

基于上述需求和难点，本发明提出一种轮胎硫化工艺过程的数字自动控制方法。

现有技术文献

专利文献1：CN105538564A轮胎智能硫化控制系统

发明内容

本发明目的在于提供一种轮胎硫化工艺的数字自动控制方法。主要是在轮胎硫化时，根据轮胎的结构尺寸、材料硫化特性和模具的结构尺寸以及硫化进程，实时控制胶囊内的高温蒸汽的压力和温度、硫化机流道内的高温蒸汽和过热水的压力和温度，从而实现硫化工艺过程的能源节约和性能最优。

本发明涉及的轮胎硫化工艺数字自动控制方法，其包含有根据输入的轮胎几何尺寸、各材料的硫化特性曲线和模具的结构尺寸等数据，建立硫化过程的热传导微分方程，通过求解该方程，实时计算轮胎各部位的温度数值，进而依据各材料的硫化动力学模型计算出硫化程度，当轮胎较薄位置(胎侧)的硫化程度超过起泡点时，调节控制硫化机侧板流道内的高温蒸汽和过热水的压力和温度，减少此部位的过硫情况。当胎面的硫化程度超过起泡点后，调节控制硫化机模套流道内的高温蒸汽或过热水的压力和温度，减少胎面的过硫情况。根据能量转换计算，实时控制胶囊内的排凝时间间隔，减小上下模轮胎的温度差异。直到轮胎整体都达到正硫化状态，停止硫化并开模。

根据本发明的轮胎硫化工艺数字自动控制方法和包含有该方法的轮胎制造方法，在轮胎硫化时可以自主控制轮胎硫化机内的温度和压力，有效地减小轮胎过硫，同时保证轮胎硫化时间最短。因此能够大量节约轮胎制造的能源消耗，同时提高轮胎的性能。

附图说明

图1是轮胎结构尺寸图；