Способ изготовления полиуретановой шины с повышенными амортизирующими свойствами и устройство для его реализации

Изобретение относится к способу и устройству для изготовления массивных полиуретановых шин с повышенными амортизирующими характеристиками. Согласно способу пресс-форму устанавливают горизонтально. В полость пресс-формы засыпают полые сферические элементы. Пресс-форму закрывают. Герметизируют дренажное отверстие пресс-формы. Под давлением подают неполимеризованный полиуретан и откачивают воздух. После частичного заполнения полости пресс-формы неполимеризованным полиуретаном пресс-форму подвергают воздействию вибраций. После прекращения вибраций, дренажное отверстие открывают, переводят пресс-форму в вертикальное положение и придают ей вращательное движение вокруг ее оси. После полимеризации полиуретана пресс-форму останавливают, возвращают ее в горизонтальное положение, в прилегающую к ободу незаполненную часть полости пресс-формы под давлением подают неполимеризованный полиуретан до заполнения полости. Изобретение обеспечивает повышение физико-механических свойств получаемых изделий. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области разработки способа изготовления и устройства (оснастки) для изготовления шин из полиуретана с повышенными амортизирующими свойствами, достигаемыми за счет ввода в полиуретановый массив распределенных в нем полых сферических частиц-микросфер.

В настоящее время широкое применение для различных видов колесной техники находят пневматические резиновые шины, представляющие собой упругую оболочку, предназначенную для установки на ободе колеса, и имеющие кольцеобразную полость, заполняемую воздухом или газом под давлением (ГОСТ 22374-77. Шины пневматические. Конструкция. Термины и определения).

Основной составной частью пневматической шины является покрышка - кольцеобразная полая оболочка, непосредственно воспринимающая усилия, возникающие при эксплуатации. Основой покрышки является каркас, представляющий силовую часть пневматической шины и состоящий из одного или нескольких слоев корда, закрепленных на бортовых кольцах, образующих жесткую часть покрышки пневматической шины и обеспечивающих ее крепление на ободе колеса. Для усиления прочности шины используется брекер, состоящий из слоев корда, расположенных между протектором и каркасом. Пневматические шины бывают камерные и бескамерные.

Пневматические шины обладают наилучшими амортизирующими свойствами, однако они чувствительны к порезам и проколам, предотвратить которые в цеховых и заводских условиях невозможно. Вследствие этого для транспорта, используемого в цеховых и заводских условиях, используют массивные шины (ГОСТ 28630-90. Шины массивные. Термины и определения; ГОСТ 5883-89. Шины массивные резиновые. Технические условия), представляющие собой сплошную кольцеобразную конструкцию, в которой отсутствует амортизирующая полость.

Массивные шины стойки к порезам и проколам и не требуют технического обслуживания в ходе их эксплуатации, однако они значительно хуже, чем пневматические, смягчают удары при езде по неровностям, что приводит к избыточным нагрузкам на раму транспортного средства и преждевременному выходу транспортного средства из строя. Амортизирующие свойства массивных шин могут быть повышены за счет различных конструктивных ухищрений. В частности, известна многослойная массивная шина (Безденежных Ю.Т. и др. Многослойная массивная шина. Патент РФ №2268155, кл. МПК В60С 7/10), в которой имеются протекторная, демпфирующая и посадочная части, выполненные из спирально навитых и привулканизированных друг к другу слоев резины различной толщины с различными модулями упругости. Такая шина имеет более высокие амортизирующие свойства по сравнению с гомогенной массивной шиной из резины, однако для использования в сложных условиях движения ее амортизирующие свойства недостаточны, а процесс изготовления требует наличия широкой номенклатуры марок листовой резины различной толщины с заданными модулями упругости.

Компромиссным вариантом шины для цеховых условий эксплуатации являются шины типа «гусматик» или, по другой терминологии, «суперэластик» (Савосин B.C., Бограчев М.Л. Массивные шины. М.: Химия, 1981). Они представляют собой совокупность покрышки - кольцеобразной оболочки с расположенной внутри кольцеобразной амортизирующей полостью и кольцеобразного амортизирующего элемента, расположенного в амортизирующей полости покрышки, выполненного из губчатой резины. При этом наружные размеры амортизирующего элемента и внутренние размеры амортизирующей полости совпадают. Преимуществами таких шин является то, что срок их эксплуатации порядка в 1,5-2 раза выше по сравнению с пневматическими, они стойки к порезам и проколам и практически не требуют технического обслуживания во время эксплуатации. Однако по своим демпфирующим свойствам шины «гусматик» уступают пневматическим, и их демпфирующие свойства составляют менее 80% от таких свойств пневматической шины (Компания «Булкар». Рекламные материалы. 2014).

Однако и шины типа «гусматик» не лишены ряда недостатков. Во-первых, по амортизирующим свойствам они уступают пневматическим шинам, что вызывает дополнительные механические воздействия на несущие конструктивные элементы транспортных средств. Во-вторых, такие шины не могут обеспечить движение на высоких скоростях в связи с их нагревом и перегревом, приводящим к выходу шин из строя. Перегрев связан, в частности, с тем, что поверхность амортизирующего элемента не связана с внутренней поверхностью амортизирующей полости шины, что приводит к взаимному перемещению и трению указанных поверхностей и, как следствие, к сопутствующему нагреву и абразивному износу. Кроме того, наполнитель из губчатой резины со временем теряет эластичность из-за старения резины и разрушения пор, амортизирующие свойства шины ухудшаются, а сопротивление качению возрастает.

Фирма БСК предлагает шины, в которых 100% внутренней полости резиновой пневматической шины замещено полиуретановым составом (Заливочные полиуретаны для шин вместо воздуха. Компания «БСК». Рекламные материалы. 2014). В результате получается покрышка, стойкая к проколам и порезам, но не лишенная ряда недостатков:

- недостаточная демпфирующая способность;

- абразивный износ стенок полости из-за трения на границе с полиуретановым наполнителем;

- нагрев шины при повышенной скорости движения из-за отмеченного выше трения;

- чрезмерный вес шины по сравнению с пневматической.

Возрастающие экологические требования к напольным транспортным средствам, работающим внутри помещений, обусловливают появление новых требований к шинам. Резиновые шины, изготовленные из смеси каучука и технического углерода (сажи), при высоких нагрузках интенсивно изнашиваются, а продукты истирания вместе с пылью поднимаются в воздух и попадают в организм человека. По этой причине внутри помещений недопустимо применять резиновые шины, содержащие технический углерод. Кроме того, многие вещества, входящие в рецептуру резиновых шин, являются канцерогенными. К ним, в частности, относятся активаторы и ускорители вулканизации, ароматические мягчители, мономеры каучуков, бензопирены и N-нитрозамины, которые в процессе переработки и вулканизации резины образуют с техническим углеродом токсичные и опасные для здоровья химические соединения. При эксплуатации шин эти вещества выделяются в атмосферу.

В настоящее время в мировой практике для работы в помещениях в рецептуре шин технический углерод заменяют нетоксичным оксидом кремния, но такое решение приводит к снижению ресурса шин на 10…15% за счет снижения стойкости к истиранию при одновременном увеличении стоимости производства. Оптимально требованиям к экологической безопасности отвечают массивные полиуретановые шины, представляющие собой слой полиуретана, нанесенный на металлический бандаж. Такие шины обладают в 3…5 раз более высокой стойкостью к истиранию по сравнению с резиновыми шинами с наполнителем из оксида кремния. Однако такие шины имеют низкую амортизирующую способность.

В настоящее время ни резиновые пневматические, ни массивные резиновые или полиуретановые шины для складской и погрузочно-разгрузочной техники не соответствуют совокупности предъявляемых к ним санитарно-гигиенических и эксплуатационных требований.

В значительной степени устранить недостатки как известных пневматических, так и массивных шин может описанная в (Плетников A.M., Плетников М.П. Полиуретановая пневматическая шина с губчатым наполнителем. Патент РФ на полезную модель №149363, кл. МПК В60С 7/12, В60С 7/00) полиуретановая шина с губчатым наполнителем из вспененного полиуретана, представляющая собой единый двухкомпонентный массив, сплошной снаружи и пористый внутри. Монолитность массива обеспечена путем наличия между поверхностью наполнителя и сопрягаемыми с этой поверхностью внутренними поверхностями протекторной части, боковин и наружной поверхностью армированного полиуретанового кольца, служащего для посадки шины на обод, сплошной связи, сформированной при полимеризации полиуретана. При этом несущая способность шины определяется не давлением газа в шине и ее силовым каркасом, а пенополиуретановым наполнителем, по своей несущей способности значительно превосходящим многослойный каркас. При этом в протекторной части шины можно исключить использование брекера, а в боковинах - кордной ткани, так как ячеистая структура наполнителя увеличивает живучесть шины при проколах и порезах до характеристик массивной шины. Рациональный выбор геометрии губчатого наполнителя позволяет получить амортизационные характеристики такой шины на уровне, сопоставимом с аналогичными характеристиками пневматической шины. К недостаткам шины следует отнести:

- ухудшение ее прочностных и амортизационных характеристик в процессе эксплуатации вследствие разрушения внутренних пор наполнителя вследствие усталости материала, а также при превышении допустимой нагрузки;

- неоднородность наполнителя с точки зрения размеров пор из-за разброса размеров газовыделяющих частиц в массиве полиуретана;

- сложность оснастки для изготовления такой шины, содержащей двойной комплект пресс-форм для формирования губчатого наполнителя и массива шины (Плетников A.M., Плетников М.П. Устройство для изготовления полиуретановой шины с наполнителем из вспененного полиуретана. Патент РФ на изобретение №2577271, кл. МПК В29С 39/10).

Хорошие эксплуатационные характеристики можно получить при использовании шины на основе нового класса материалов - синтактных материалов (Горев Ю.А., Ладэ О.И. Конструкционный материал на основе синтактного пенопласта, способ его получения и способ получения композиционного материала на основе указанного конструкционного материала. Патент РФ на изобретение №2489264, кл. МПК В32В 5/00, C08J 9/00, C08J 9/32). Под синтактными материалами понимаются газонаполненные полимерные материалы, которые состоят из полимерной матрицы (связующего) и распределенных в ней полых сферических элементов (наполнителя). Отечественной промышленностью выпускаются полые сферические элементы размером от 1 мкм до 20 мм с насыпной плотностью 70…500 кг/м3. Наличие в синтактном материале газообразной фракции придает ему способность к демпфированию ударных нагрузок при одновременном существенном снижении веса изделия. Процесс изготовления синтактных материалов заключается в смешивании наполнителя со связующим составом (неполимеризированный полиуретан), заполнении полученным составом подготовленной формы с последующим отверждением материала. Подобный процесс реализован при изготовлении шины из полиуретана с включением в ее состав амортизирующего вкладыша из синтактного материала, образованного массивом полиуретана с включенными в его состав полыми сферическими элементами (Плетников A.M., Плетников М.П. Полиуретановая пневматическая шина. Патент РФ на полезную модель №149363, кл. МПК В60С 7/12, В60С 7/00). Такая полиуретановая шина содержит кольцеобразную оболочку вращения с амортизирующей полостью, образованной протекторной частью, боковинами и армированным полиуретановым кольцом, связывающим опорные поверхности боковин. Амортизирующая полость содержит соединенные между собой полые сферические элементы, при этом поверхность амортизирующей полости соединена с поверхностями прилегающих к ней полых сферических элементов.

Описанная в упомянутом патенте РФ №149363 последовательность изготовления полиуретановой шины с амортизирующей полостью, заполненной полыми сферическими элементами заключается в следующем.

Первым этапом изготовления шины является изготовление элемента для заполнения амортизирующей полости. Для этого пресс-форму, имитирующую амортизирующую полость шины с заранее установленным армированным полиуретановым кольцом, заполняют полыми сферическими элементами. Следует отметить, что в качестве полых сферических элементов могут быть использованы, например, полые микросферы диаметром до 2 мм или высокопрочные полые макросферы марок ЭМС-180, ЭМС-220, ЭМС-300, ЭМС-350 диаметром от 5 до 20 мм (толщина стенок 0,3-1,5 мм), изготавливаемые Научно-производственным предприятием ЗАО «Аквасинт» им. Академика В.А. Телегина, описанные в рекламных материалах (Сферические наполнители и композиционные материалы на их основе, г. Владимир: НПП ЗАО «Аквасинт» им. Академика В.А. Телегина. 2010). Диаметр полых сферических элементов и толщина их стенок выбираются в зависимости от размеров шины, прогнозируемой нагрузки и условий эксплуатации. После этого пресс-форма смыкается и в нее под давлением подается полиуретановая масса, заполняющая пресс-форму и промежутки между полыми сферическими элементами. Температуру в пресс-форме поднимают, и происходит процесс полимеризации полиуретана. В результате изготавливается эластичный кольцеобразный наполнитель, содержащий газонаполненные полые сферические элементы и связанный с армированным полиуретановым кольцом.

Полученное изделие размещается внутри следующей пресс-формы, внутренние размеры которой соответствуют наружным размерам шины. В пресс-форму под давлением подается полиуретан. При прогреве пресс-формы происходит процесс полимеризации полиуретана и его жесткое соединение с кольцеобразным наполнителем. После снятия давления и разборки (разъединения) половин пресс-формы формируется наружная кольцеобразная оболочка вращения с входящими в ее состав покровными деталями в виде соединенных между собой протекторной части и боковин.

Описанный процесс изготовления сложен и требует специальной нестандартной оснастки, включающей в свой состав два комплекта пресс-форм. Кроме того, реализация описанного процесса не позволяет получить изделия с высокими, сравнимыми с пневматической шиной амортизирующими свойствами.

Для получения полиуретановой шины с высокими амортизирующими свойствами необходимо обеспечить максимальную концентрацию в ее амортизирующем слое газонаполненных сферических элементов. Проведенные работы по изготовлению опытных образцов шины из полиуретана с включенными в его структуру газонаполненными сферическими элементами показали, что после заполнения полости пресс-формы сферическими элементами и подачи жидкого неполимеризованного полиуретана после перемешивания компонентов происходит всплытие сферических элементов в массе полиуретана, что исключает возможность их равномерного распределения в амортизирующей полости. Кроме того, при попытке получить изделие с высокими амортизирующими свойствами за счет достижения минимальной плотности (максимальной концентрацией наполнителя) при определенной концентрации наполнителя поверхности не всех сферических элементов смачиваются неполимеризированным полиуретаном в связи с относительным уменьшением его количества и выталкиванием сферических элементов наверх. В связи с этим не все сферические элементы покрываются пленкой связующего их полиуретана и монолитность, а следовательно, и прочность конструкции нарушается. С точки зрения достижения наилучших амортизирующих свойств оптимальным является формирование амортизирующего слоя шины из упакованных с максимальной плотностью прилегающих друг к другу сферических элементов, равномерно покрытых сплошным слоем полиуретана и соединенных полимеризированным полиуретаном между собой, с незаполненными полиуретаном амортизирующими пустотами между сферическими элементами. По своим амортизирующим свойствам такая шина будет в максимальной степени соответствовать пневматической, а по стойкости к проколам - массивной шине.

В выбранном за прототип патенте (Мазур В.В., Енаев А.А. Пресс-форма для изготовления колес из полимерных композиционных материалов. Патент РФ на полезную модель №79490, кл. МПК B29D 30/00, В29С 43/34, В60В 9/00, B22D 18/00) предлагается при изготовлении полиуретановой шины неполимеризованный полиуретан при помощи червячного пресса подавать в полость расположенной горизонтально пресс-формы, а для обеспечения качества получаемой шины принудительно удалять воздух из полости пресс-формы через трубку, установленную в верхнем диске пресс-формы.

Недостатком прототипа является невозможность:

- обеспечения равномерного распределения сферических элементов в массиве шины из-за их всплытия в процессе полимеризации полиуретана;

- достижения 100% смачиваемости поверхностей сферических элементов неполимеризированным полиуретаном при высокой концентрации сферических элементов, что снижает прочность получаемых полиуретановых шин с наполнителем.

Целью разработки заявляемого способа изготовления полиуретановой шины с амортизирующим наполнителем является устранение указанного недостатка прототипа, а именно возможность изготовления высокопрочных амортизирующих полиуретановых шин с равномерным плотным распределением сферических элементов в амортизирующем слое шины с формированием монолитного массива скрепленных между собой сферических элементов с амортизирующими воздушными промежутками между ними.

Цель изобретения достигается тем, что пресс-форму устанавливают горизонтально, открывают, в полость пресс-формы засыпают полые сферические элементы, пресс-форму закрывают, герметизируют дренажное отверстие пресс-формы, под давлением подают неполимеризованный полиуретан и откачивают воздух, после частичного заполнения полости пресс-формы неполимеризованным полиуретаном пресс-форму подвергают воздействию вибраций, после окончания действия вибраций и откачки воздуха дренажное отверстие открывают, пресс-форму переводят в вертикальное положение и придают ей вращательное движение вокруг ее оси, после окончания полимеризации полиуретана пресс-форму останавливают, переводят в горизонтальное положение, в прилегающую к ободу незаполненную часть полости пресс-формы под давлением подают неполимеризованный полиуретан до заполнения полости. При этом операции установки пресс-формы в горизонтальное положение, подачи в пресс-форму неполимеризованного полиуретана и откачки воздуха из полости пресс-формы являются известными и присутствуют в описании прототипа.

При реализации заявляемого способа после частичного заполнения пресс-формы сферическими элементами и неполимеризованным полиуретаном в количествах и пропорции, обеспечивающими достаточные амортизационные свойства и необходимую прочность шины, для равномерного распределения сферических элементов в полиуретане пресс-форму подвергают вибрации, предпочтительно - трехкоординатной, осуществляя при этом отсос воздуха из пресс-формы. При этом дренажное отверстие пресс-формы, предназначенное для выхода излишков полиуретана и воздуха, перекрывают, иначе откачка воздуха из пресс-формы невозможна. Одновременное воздействие вибрации и отсос воздуха из полости пресс-формы существенно улучшают процесс перемешивания сферических элементов и неполимеризированного полиуретана, обеспечивая хорошую смачиваемость поверхности всех сферических элементов неполимеризированным полиуретаном. Время воздействия вибрации, амплитуду и частоту колебаний подбирают экспериментально. После перемешивания сферических элементов с неполимеризованным полиуретаном дренажное отверстие открывают, пресс-форму переводят в вертикальное положение и осуществляют ее вращение вокруг горизонтальной оси. При этом вследствие разности весов полиуретана и сферических элементов под действием центробежной силы происходит формирование наружного (протекторного) полиуретанового слоя, связанного с внутренним амортизирующим слоем, образованным сферическими элементами, соединенными между собой полимеризованным полиуретаном. При этом под действием центробежной силы неполимеризованный полиуретан будет удален из промежутков между сферическими элементами, что приведет к образованию дополнительных амортизирующих полостей, заполненных воздухом. После окончания процесса полимеризации полиуретана вращение пресс-формы прекращают. При этом внутренняя часть пресс-формы, прилегающая к ободу, остается незаполненной. Для ее заполнения пресс-форму переводят в горизонтальное положение и под давлением заполняют прилегающую к ободу область пресс-формы неполимеризованным полиуретаном, при этом выход воздуха и избытка полиуретана осуществляется через открытое дренажное отверстие в прилегающей к ободу области верхней крышки пресс-формы. После окончания процесса полимеризации пресс-форму открывают и извлекают готовое изделие.

Для реализации описанного способа изготовления полиуретановой шины с повышенными амортизирующими свойствами необходима разработка соответствующей оснастки.

Известна пресс-форма для изготовления колес из эластичных полимерных материалов (Мазур В.В., Енаев А.А. Пресс-форма для изготовления колес из полимерных композиционных материалов. Патент РФ на полезную модель №79490, кл. МПК B29D 30/00, В29С 43/34, В60В 9/00, B22D 18/00), выполненная разъемной и предназначенная для литья под давлением с принудительным удалением воздуха из заполняемой полиуретаном полости. При этом металлический обод колеса транспортного средства является частью литейной формы, зажимается и центрируется одновременно с фигурным кольцом между двумя дисками, образуя полость, имеющую форму изготавливаемой шины. Данная пресс-форма хорошо подходит для изготовления сплошных полиуретановых шин, но не позволяет использовать ее для реализации рассмотренного выше предлагаемого способа, т.к. предназначена для использования только в горизонтальном статическом (неподвижном) положении.

Известно выбранное за прототип устройство для изготовления полиуретановой шины с наполнителем из вспененного полиуретана (Плетников A.M., Плетников М.П. Устройство для изготовления полиуретановой шины с наполнителем из вспененного полиуретана. Патент РФ на изобретение №2577271, кл. МПК В29С 39/10), содержащее первую разъемную пресс-форму, снабженную заливочными отверстиями для подачи полиуретана и дренажными отверстиями для выхода воздуха, состоящую из двух разъемных крышек, герметично соединяемых между собой при заливке смеси. Внутренняя форма разъемных крышек в замкнутом состоянии соответствует внешней форме шины. Вторая разъемная пресс-форма меньших размеров состоит из двух разъемных крышек. Внутренняя поверхность обода выполнена по форме посадочного места для ступицы колеса, а наружная поверхность выполнена адгезионной к полиуретану и снабжена упорами для передачи тангенциальных усилий. Диаметр и форма наружной поверхности обода в местах его сопряжения с внутренними поверхностями первой и второй пресс-форм соответствуют внутреннему диаметру и форме поверхностей первой и второй пресс-форм, а его ширина является достаточной для закрытия внутренней полости первой пресс-формы. Форма внутренней поверхности малой пресс-формы соответствует форме внутренней поверхности наружного защитного слоя шины. Устройство обеспечивает возможность изготовления шины с наполнителем из вспененного полиуретана.

Описанное в прототипе устройство имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что оно не позволяет реализовать предложенный способ изготовления полиуретановой шины с амортизирующим наполнителем. Указанный недостаток обусловлен следующими причинами:

- отсутствие возможности поворота пресс-формы в вертикальной плоскости для ее перевода из горизонтального положения в вертикальное и обратно;

- отсутствие возможности вращения пресс-формы в вертикальной плоскости;

- отсутствие вибропривода;

- отсутствие возможности принудительного отсоса воздуха в связи с отсутствием специального отверстия в прилегающей к ободу части пресс-формы и герметичных заслонок на дренажных отверстиях;

- невозможность заполнения прилегающей к ободу части пресс-формы на конечном этапе изготовления шины вследствие отсутствия дренажных отверстий в прилегающую к ободу части (исходя из построений на фиг. 1 Описания к патенту РФ на изобретение №2577271 дренажные отверстия находятся на наружной части пресс-формы, формирующей протекторную часть шины).

Указанный недостаток прототипа устраняется тем, что в дополнение к известным из прототипа наружной разъемной пресс-форме, состоящей из двух разъемных крышек, герметично соединяемых между собой при заливке смеси, и ободу, внутренняя поверхность которого выполнена по форме посадочного места для ступицы колеса, а его наружный диаметр и форма наружной поверхности соответствуют внутреннему диаметру и форме разъемных крышек, имеются ось, сопряженная с ободом и снабженная механизмом ее поворота в вертикальной плоскости из вертикального положения в горизонтальное и обратно, фиксатор сосной установки обода на оси, связанные с осью вибропривод и привод вращения, при этом в верхней крышке пресс-формы дополнительно имеется отверстие для отсоса воздуха, связанное с вакуумным насосом, а дренажное и заливочное отверстия расположены в прилегающей к ободу части верхней крышки, причем дренажное отверстие снабжено съемной герметичной пробкой.

Техническая сущность предлагаемого устройства иллюстрируется чертежом.

Устройство, показанное на фигуре, содержит разъемную пресс-форму, состоящую из нижней 1 и верхней 2 крышек. Верхняя крышка 2 снабжена заливочным отверстием 3 для подачи неполимеризированного полиуретана, дренажным отверстием 4 для выхода воздуха и излишков полиуретана. При полимеризации полиуретана крышки 1 и 2 герметично стягиваются между собой, например, болтами. В замкнутом состоянии внутренняя форма разъемных крышек 1 и 2 соответствует внешней форме шины. Имеется обод 5, внутренняя поверхность 6 которого выполнена по форме посадочного места для ступицы колеса, а наружная поверхность 7 выполнена адгезионной к полиуретану и снабжена упорами 8 для передачи тангенциальных усилий, возникающих при передаче вращения с обода 5 на шину. Для обеспечения герметичности при изготовлении изделия диаметр и форма наружной поверхности 7 обода 5 в местах его сопряжения с внутренними поверхностями пресс-формы (крышек 1 и 2) соответствуют ее внутреннему диаметру и форме, а его ширина является достаточной для закрытия внутренней полости пресс-формы. Кроме того, устройство содержит:

- ось 8, сопряженную с ободом 5;

- механизм 9 поворота оси 8 с установленной на ней пресс-формой в вертикальной плоскости из вертикального положения в горизонтальное и обратно;

- фиксатор 10 соосной установки обода на оси;

- вибропривод 11, связанный с осью 8, обеспечивающий вибрацию (одностепенную или многостепенную в зависимости от регламента технологического процесса) оси 8 с установленной на ней пресс-формой;

- привод вращения 12, связанный с осью 8, обеспечивающий после перевода оси 8 в горизонтальное положение ее вращение (с установленной на ней пресс-формой) со скоростью, определяемой регламентом технологического процесса.

Исполнение верхней крышки пресс-формы имеет ряд особенностей, а именно:

- имеется отверстие 13 для отсоса воздуха, связанное с вакуумным насосом 14;

- заливочное отверстие 3 и дренажное отверстие 4 расположены в прилегающей к ободу части, причем дренажное отверстие 4 снабжено съемной герметичной пробкой (на фигуре не показано).

При реализации устройства могут быть использованы следующие технические решения.

Крышки 1, 2 и обод 5 могут быть выполнены из стали. Внутренние поверхности разъемных крышек 1 и 2 для устранения прилипания полимеризированного полиуретана могут быть покрыты технологическим антиадгезионным составом. В качестве антиадгезионного состава целесообразно использовать одну из смазок серии «Пента-120», в частности смазку марки «П-126П» производства ООО «Пента-91» (г. Москва). При выполнении обода 5 из стали его наружная поверхность выполняется шероховатой и может быть покрыта адгезионным составом для улучшения сцепления его поверхности с внутренней поверхностью полиуретановой шины. В качестве адгезионного состава целесообразно использовать следующие адгезианты - грунт АК-070, праймеры марок «Tixon», Е802, Ml00. Однако наилучшее сцепление обода 5 с внутренней поверхностью полиуретановой шины обеспечивается при изготовлении обода 6 из полиуретана высокой твердости.

Ось 8 изготавливается из стали и устанавливается в подшипниках, обеспечивающих ее вращение с необходимой скоростью, установленных в обойме. Посадочная поверхность оси 8, на которую устанавливается обод 5, должна соответствовать внутренней геометрии обода 5.

Механизм 9 поворота оси 8 в вертикальной плоскости из вертикального положения в горизонтальное и обратно может иметь произвольную конструкцию. В частности, он может представлять собой ось, на которой может поворачиваться обойма с подшипниками оси 8, при этом горизонтальное и вертикальное положение оси 8 обеспечивается упорами, а фиксация оси 8 в выбранном положении обеспечивается, например, специальными болтами.

В качестве фиксатора 10 положения обода 5 на оси 8 можно использовать штатные шпильки для крепления обода 5 на оси колеса транспортного средства. Указанные шпильки должны входить в отверстия специального фланца оси 8 и затягиваться гайками.

Вибропривод 11 может быть выполнен в виде электромагнитного вибратора или электродвигателя с эксцентриком на оси.

Привод вращения 12 может быть реализован в виде электродвигателя, связанного при помощи муфты с осью 8.

Дренажное отверстии 4 может герметизироваться резьбовой пробкой с поронитовым уплотнителем.

При реализации цели изобретения заявляемое устройство работает следующим образом. Закрепленную на оси 8 пресс-форму устанавливают горизонтально и поднимают ее верхнюю крышку 2. В нижнюю крышку 1 засыпают сферические элементы, после чего верхнюю крышку 2 герметично закрывают. Герметичность может обеспечиваться установленными по периметру стяжными болтами. Через заливочное отверстии 3 пресс-форму частично заполняют неполимеризованным полиуретаном. Для равномерного распределения сферических элементов в полиуретане пресс-форму при помощи вибропривода 11 подвергают вибрации, осуществляя при этом отсос воздуха из пресс-формы через отверстие 11 при помощи вакуумного насоса 14. При этом дренажное отверстие 4 герметизируют пробкой. Одновременное воздействие вибрации и отсос воздуха из полости пресс-формы существенно улучшают процесс перемешивания сферических элементов и неполимеризированного полиуретана, обеспечивая хорошую смачиваемость поверхности всех сферических элементов неполимеризированным полиуретаном. Длительность работы вибропривода 11, амплитуду и частоту колебаний устанавливают в соответствии с технологическим регламентом. После перемешивания сферических элементов с неполимеризованным полиуретаном дренажное отверстие 4 открывают, при помощи механизма 9 поворота оси 8 пресс-форму переводят в вертикальное положение и осуществляют ее вращение вокруг горизонтальной оси при помощи привода вращения 12. При этом вследствие разности удельных весов (плотностей) полиуретана и смеси сферических элементов с полиуретаном под действием центробежной силы происходит формирование наружного (протекторного) полиуретанового слоя, связанного с внутренним амортизирующим слоем, образованным сферическими элементами, соединенными между собой полимеризованным полиуретаном. При этом при вращении пресс-формы под действием центробежной силы неполимеризованный полиуретан будет удален из промежутков между сферическими элементами, что приведет к образованию дополнительных амортизирующих полостей, заполненных воздухом. При этом внутренняя часть пресс-формы, прилегающая к ободу 5, остается незаполненной. Для ее заполнения после полимеризации полиуретана вращение пресс-формы прекращают, при помощи механизма 9 поворота оси 8 пресс-форму переводят из вертикального положения в горизонтальное положение и под давлением через заливочное отверстие 3, расположенное в прилегающей к ободу области верхней крышки 2, заполняют прилегающую к ободу область пресс-формы неполимеризованным полиуретаном, при этом выход воздуха и избытка полиуретана осуществляется через дренажное отверстие 4 в прилегающей к ободу области верхней части пресс-формы (герметичная пробка удалена). После окончания процесса полимеризации верхнюю крышку 2 пресс-формы открывают и извлекают готовое изделие.

В соответствии с описанным выше процессом на предприятии-заявителе изготовлена опытная партия шин, испытания которых подтвердили их высокие эксплуатационные, в частности амортизирующие, характеристики в реальных условиях.

1. Способ изготовления массивных полиуретановых шин с повышенными амортизирующими характеристиками, при котором пресс-форму устанавливают горизонтально, в полость пресс-формы под давлением подают неполимеризованный полиуретан и откачивают воздух, отличающийся тем, что перед подачей неполимеризованного полиуретана пресс-форму открывают, засыпают в нее полые сферические элементы, пресс-форму закрывают, герметизируют дренажное отверстие, после частичного заполнения полости пресс-формы неполимеризованным полиуретаном из нее откачивают воздух и подвергают ее воздействию вибраций, после окончания воздействия вибрации и откачки воздуха дренажное отверстие открывают, пресс-форму переводят в вертикальное положение и придают ей вращательное движение вокруг ее оси, после полимеризации полиуретана пресс-форму останавливают, возвращают ее в горизонтальное положение, в прилегающую к ободу незаполненную часть полости пресс-формы под давлением подают неполимеризованный полиуретан до заполнения полости.

2. Устройство для изготовления полиуретановой шины с наполнителем из распределенных в массиве полиуретана полых сферических элементов, содержащее разъемную пресс-форму, снабженную заливочным отверстием для подачи полиуретана и дренажным отверстием для выхода воздуха и излишков полиуретана, состоящую из двух разъемных крышек, герметично соединяемых между собой при заливке смеси, причем внутренняя форма указанных разъемных крышек в замкнутом состоянии соответствует внешней форме шины, и обод, внутренняя поверхность которого выполнена по форме посадочного места для ступицы колеса, а наружная поверхность выполнена адгезионной к полиуретану и снабжена упорами для передачи тангенциальных усилий, при этом диаметр и форма наружной поверхности обода в местах его сопряжения с внутренними поверхностями пресс-формы соответствуют ее внутреннему диаметру и форме, а его ширина является достаточной для закрытия внутренней полости пресс-формы, отличающееся тем, что имеются ось, сопряженная с ободом и снабженная механизмом ее поворота в вертикальной плоскости из вертикального положения в горизонтальное и обратно, фиксатор соосной установки обода на оси, связанные с осью вибропривод и привод вращения, при этом в верхней крышке пресс-формы дополнительно имеется отверстие для отсоса воздуха, связанное с вакуумным насосом, а заливочное и дренажное отверстия расположены в прилегающей к ободу части верхней крышки, причем дренажное отверстие снабжено съемной герметичной пробкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу формования изделия с армирующим элементом прямым прессованием премикса. Согласно способу, предварительно устанавливают армирующий элемент на платформу нижней части пресс-формы, контактирующую с центральной частью нижней поверхности армирующего элемента.
Изобретение относится к формованию изделий из композитных материалов. Термостойкая матрица имеет внутри один или несколько слоев электропроводящего материала, подключенного к источнику электричества, причем электропроводящие элементы имеются и в ребрах жесткости матрицы.

Изобретение относится к устройствам переработки методом проходного прессования высококонцентрированных полидисперсных композиций и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу изготовления панели, включающей износоустойчивый слой. Способ изготовления панели, включающей износоустойчивый слой (7, 8), включает стадии использования по существу жесткого субстрата (1), использования износостойких частиц (8), использования иономера (7), нанесения износостойких частиц (8) и иономера (7) на субстрат (1) и совместного спрессовывания и/или сплавления субстрата (1), износостойких частиц (8) и иономера (7), при этом иономер частично или полностью расплавлен.

Изобретение относится к способу двухстадийной обработки полимерных материалов методом твердофазной экструзии и ультразвуковым воздействием. Область применения - технологии переработки пластических масс методами обработки давлением в твердой фазе.
Изобретение относится к полимерным композиционным материалам и уплотнениям, изготовленным из них. Изобретение может быть использовано в уплотнительной технике для элементов арматуры высокого давления и узлов уплотнения штоков компрессоров и насосов.

Изобретение относится к способу изготовления плоских многослойных изделий из гибких материалов путем прессования. Согласно способу формируют сборку соединяемых материалов, задают режим прессования - температуру, давление и время выдержки в сжатом состоянии.

Группа изобретений относится к способу получения водорастворимой пленки из нетканого полотна, к полученной данным способом пленке, к изделию единичной дозы, содержащему мешочек, сформированный из данной пленки, а также к способу обработки изделия из ткани, содержащему стадию, на которой используют указанную водорастворимую пленку.

В способе формуют корпус, включающий камеру, в первой пресс-форме в чистой комнате и формуют часть контейнера во второй пресс-форме в чистой комнате того же класса, что и первая, при этом в части контейнера устройством для заполнения контейнера может быть выполнен прокол с образованием отверстия с возможностью восстановления ее герметичности.
Настоящее изобретение относится к полиэтиленовой пленке, свободной от растворителя и которая может применяться, например, в мембранах, упаковках, баллистике. Полиэтиленовая пленка имеет соотношение между прочностью в первом направлении в плоскости пленки и прочностью во втором направлении в плоскости пленки, перпендикулярном первому направлению, в диапазоне 0,1-10:1.

Группа изобретений относится к оснастке для формирования фиброармированного пластика (ФАП) и способу формирования конструкции из ФАП. Оснастка содержит оснастку (22) удержания основной конструкции и оснастку (26А; 26D) удержания армирующей части, обладающую гибкостью. Оснастка для формирования ФАП применяется при соединении основной конструкции (12) и армирующей части (14А; 14В) для формирования конструкции 10 из ФАП. Оснастка (22) удержания основной конструкции выполнена с возможностью позиционировать и удерживать основную конструкцию (12), выполненную из волоконного компонента. Оснастка (26А; 26D) удержания армирующей части позиционирована относительно оснастки (22) удержания основной конструкции и выполнена с возможностью позиционировать и удерживать армирующую часть (14А; 14В), поджимая при этом армирующую часть (14А; 14В), выполненную из волоконного компонента. Способ формирования конструкции из ФАП содержит операции для изготовления конструкции. Технический результат, достигаемый при использовании группы изобретений, заключается в обеспечении объединения и формирования основной конструкции и армирующей части с высокой точностью. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к производству строительных изделий из сыпучих материалов и полимерных отходов и может быть использовано для получения химически стойких покрытий полов, плитки и других изделий. Линия по производству изделий из композитного материала снабжена пространственной вертикально ориентированной рамой, на которой закреплены секция для подготовки формовочной смеси и вертикальная секция разогрева. Корпус секции подготовки смеси выполнен с разнотемпературными зонами. В корпусе установлен шнек для перемешивания и подготовки смеси. Вертикальная секция разогрева выполнена в виде полого корпуса с расположенным в нем обогреваемым полым валом, в верхней части которого имеются шнековые лопасти и разрозненные лопатки. Полый вал снабжен приводом с возможностью реверсивного хода вала. Секция подготовки формовочной смеси закреплена на раме под углом до 50° и соединена с секцией разогрева посредством общей рамы и приемопередаточных устройств. Технический результат, достигаемый при использовании линии по изобретению, заключается в улучшении плотности формуемой массы и, соответственно, прочностных характеристик конечного продукта, а также обеспечивается более интенсивный прогрев всей смеси за счет нагрева не только корпуса, но и внутреннего полого вала, разогреваемого индукционными токами. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу и устройству для изготовления массивных полиуретановых шин с повышенными амортизирующими характеристиками. Согласно способу пресс-форму устанавливают горизонтально. В полость пресс-формы засыпают полые сферические элементы. Пресс-форму закрывают. Герметизируют дренажное отверстие пресс-формы. Под давлением подают неполимеризованный полиуретан и откачивают воздух. После частичного заполнения полости пресс-формы неполимеризованным полиуретаном пресс-форму подвергают воздействию вибраций. После прекращения вибраций, дренажное отверстие открывают, переводят пресс-форму в вертикальное положение и придают ей вращательное движение вокруг ее оси. После полимеризации полиуретана пресс-форму останавливают, возвращают ее в горизонтальное положение, в прилегающую к ободу незаполненную часть полости пресс-формы под давлением подают неполимеризованный полиуретан до заполнения полости. Изобретение обеспечивает повышение физико-механических свойств получаемых изделий. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх