1 整機(jī)管道系統(tǒng)分析

　　硫化機(jī)管道系統(tǒng)是完成輪胎硫化過程的重要部分，包括硫化管道系統(tǒng)，動(dòng)力水管道系統(tǒng)，機(jī)械手管道系統(tǒng)，氣控管道系統(tǒng)，潤滑管道系統(tǒng)，活絡(luò)模管道系統(tǒng)等，它是根據(jù)硫化機(jī)自動(dòng)循環(huán)操作程序的要求繪出的管道系統(tǒng)圖，并選擇適用的儀表，閥門，控制元件以及管道零件所組成。

　　硫化管道系統(tǒng)分別安裝于后充氣部件底下和兩側(cè)，其中底下主要是內(nèi)壓閥組，旁邊是外壓閥組;動(dòng)力水管道系統(tǒng)安裝于主機(jī)右側(cè)(靠儀表柜一邊);機(jī)械手管道系統(tǒng)主要安裝于機(jī)械手上，氣控管路系統(tǒng)從儀表柜內(nèi)由接管座引出，按順序與層次分列于主機(jī)，后充氣左側(cè)、中間、右側(cè)及機(jī)座內(nèi)，最后接到各閥門、儀表及其氣動(dòng)元件上;潤滑管道安裝于機(jī)座及各零件上;活絡(luò)模管道閥組安裝主機(jī)左側(cè)。整體布局如圖1。

　　圖1 整機(jī)管道布置圖

　　2 輪胎硫化機(jī)管道設(shè)計(jì)

　　2.1 管道設(shè)計(jì)與計(jì)算

　　管道設(shè)計(jì)根據(jù)壓力、溫度、流體特性等工藝條件，并結(jié)合環(huán)境和各種載荷等條件進(jìn)行。

　　確定管徑時(shí)主要考慮以下三個(gè)方面：a、操作工況 管徑主要取決于流量性質(zhì)和流速，不同性質(zhì)和操作工況的介質(zhì)應(yīng)選取不同的流速。b、流體阻力損失c、建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用

　　管徑確定可由常用流速來計(jì)算，再按工程設(shè)計(jì)規(guī)定的管子公稱通徑系類調(diào)整為實(shí)際內(nèi)徑。

　　 (1-1)

　　管道壁厚計(jì)算，當(dāng)直管計(jì)算厚度ts小于外徑D0的1/6時(shí)，直管的計(jì)算厚度不應(yīng)小于式(1-2)計(jì)算的值，設(shè)計(jì)厚度按式(1-3)計(jì)算

　　 (1-2)

　　 (1-3)

　　當(dāng)直管計(jì)算厚度ts大于或等于管子外徑D0的1/6時(shí)，或設(shè)計(jì)壓力p在設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力[σ]t和焊接接頭系數(shù)Ej乘積之比(p/[σ]tEj)大于0.385時(shí)，直管厚度的計(jì)算需按斷裂理論、疲勞和熱應(yīng)力給予考慮。

　　管道阻力損失包括延程阻力損失、局部阻力損失、靜壓阻力損失和加速度阻力損失。

　　鋪設(shè)管路時(shí)，由于所輸送流體的溫度使管道伸長或縮短，產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力可能會(huì)破壞管道，得考慮管道的膨脹和補(bǔ)償，大多數(shù)管道的熱補(bǔ)償是靠自然補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)的。

　　管子選好之后，根據(jù)工藝需要，選擇合適的法蘭、墊片、緊固件、閥門以及管道特殊件，組成管道系統(tǒng)。

　　2.2 硫化管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　根據(jù)管道系統(tǒng)原理圖，著手進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)硫化輪胎需要，安排好介質(zhì)進(jìn)出管的位置，兼顧管道系統(tǒng)布置的可行性， 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2 所示。

　　圖2 硫化管道系統(tǒng)

　　2.3 動(dòng)力水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　硫化機(jī)整機(jī)安裝若干水缸，實(shí)現(xiàn)幾個(gè)動(dòng)作：機(jī)械手升降，上、下環(huán)升降，卸胎機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)等等，每個(gè)缸體用相應(yīng)的氣控閥門進(jìn)行控制。把設(shè)計(jì)好的管道零件，選擇的正確閥門，儀表、控制元件進(jìn)行組合裝配，即完成閥組的設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。

　　圖3 動(dòng)力水閥組

　　3 三維設(shè)計(jì)的可行性

　　Pro/E是專業(yè)化的CAD/CAM/CAE軟件，其管道模塊提供了很好的設(shè)計(jì)和解決方案，給傳統(tǒng)的機(jī)械管道設(shè)計(jì)與制造帶來很大的便利。通過管道設(shè)計(jì)，筆者淺議一下三維設(shè)計(jì)軟件Pro/E 在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用的可行性：

　　(1)在產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)中，結(jié)合二維圖紙和三維造型，可在加工前進(jìn)行預(yù)組裝，從而發(fā)現(xiàn)裝配中可能存在的問題，為解決問題縮短時(shí)間;有利于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，縮短加工周期;對于產(chǎn)品重量的計(jì)算也能達(dá)到較準(zhǔn)的估算。

　　(2)產(chǎn)品設(shè)計(jì)完后可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，有限元分析，力學(xué)仿真等，為產(chǎn)品完整設(shè)計(jì)提供更為完整的理論依據(jù)。用三維虛擬裝配的過程，是對設(shè)備深入認(rèn)識的一個(gè)過程，為進(jìn)一步認(rèn)識熱場、熱流，作FEM分析打下基礎(chǔ);再者，采用無限次的虛擬裝配，可以有效的減少材料損失，節(jié)約成本。

　　(3)在跟客戶商談，介紹產(chǎn)品時(shí)，可以利用三維數(shù)字機(jī)進(jìn)行演示，提供比二維圖紙更為直觀的建模造型，從而為留住客戶，抓住市場創(chuàng)造有利條件。

　　(4)Pro/E 軟件采用的是參數(shù)化的設(shè)計(jì)理論，方便修改零件結(jié)構(gòu)尺寸，再者，也可以從標(biāo)準(zhǔn)庫和資料庫直接調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件，如法蘭、螺栓，軸承等等，提高設(shè)計(jì)速度。

　　(5)三維建模造型設(shè)計(jì)完之后，可以利用軟件快速創(chuàng)建二維平面圖，提高作圖效率。

　　4 結(jié)束語

　　傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，使用二維軟件設(shè)計(jì)畫圖，但是對于干涉問題很難反映出來，現(xiàn)實(shí)中雖然可以用折鐵絲折彎來模擬設(shè)計(jì)要求，但是效率低下，工作量大，很難達(dá)到真實(shí)的效果。實(shí)踐證明，由于三維設(shè)計(jì)可明顯縮短設(shè)計(jì)周期，節(jié)約管件，方便復(fù)雜的空間管道設(shè)計(jì)，為企業(yè)抓市場，搶訂單，贏得了寶貴的時(shí)間。