利用Pro/E 进行轮胎定型硫化机管道设计

　　1 整机管道系统分析

　　硫化机管道系统是完成轮胎硫化过程的重要部分，包括硫化管道系统，动力水管道系统，机械手管道系统，气控管道系统，润滑管道系统，活络模管道系统等，它是根据硫化机自动循环操作程序的要求绘出的管道系统图，并选择适用的仪表，阀门，控制元件以及管道零件所组成。

　　硫化管道系统分别安装于后充气部件底下和两侧，其中底下主要是内压阀组，旁边是外压阀组;动力水管道系统安装于主机右侧(靠仪表柜一边);机械手管道系统主要安装于机械手上，气控管路系统从仪表柜内由接管座引出，按顺序与层次分列于主机，后充气左侧、中间、右侧及机座内，最后接到各阀门、仪表及其气动元件上;润滑管道安装于机座及各零件上;活络模管道阀组安装主机左侧。整体布局如图1。

　　图1 整机管道布置图

　　2 轮胎硫化机管道设计

　　2.1 管道设计与计算

　　管道设计根据压力、温度、流体特性等工艺条件，并结合环境和各种载荷等条件进行。

　　确定管径时主要考虑以下三个方面：a、操作工况 管径主要取决于流量性质和流速，不同性质和操作工况的介质应选取不同的流速。b、流体阻力损失c、建设投资和运行费用

　　管径确定可由常用流速来计算，再按工程设计规定的管子公称通径系类调整为实际内径。

　　 (1-1)

　　管道壁厚计算，当直管计算厚度ts小于外径D0的1/6时，直管的计算厚度不应小于式(1-2)计算的值，设计厚度按式(1-3)计算

　　 (1-2)

　　 (1-3)

　　当直管计算厚度ts大于或等于管子外径D0的1/6时，或设计压力p在设计温度下材料的许用应力[σ]t和焊接接头系数Ej乘积之比(p/[σ]tEj)大于0.385时，直管厚度的计算需按断裂理论、疲劳和热应力给予考虑。

　　管道阻力损失包括延程阻力损失、局部阻力损失、静压阻力损失和加速度阻力损失。

　　铺设管路时，由于所输送流体的温度使管道伸长或缩短，产生较大的热应力可能会破坏管道，得考虑管道的膨胀和补偿，大多数管道的热补偿是靠自然补偿实现的。

　　管子选好之后，根据工艺需要，选择合适的法兰、垫片、紧固件、阀门以及管道特殊件，组成管道系统。

　　2.2 硫化管道系统设计

　　根据管道系统原理图，着手进行设计。根据硫化轮胎需要，安排好介质进出管的位置，兼顾管道系统布置的可行性， 结构设计如图2 所示。

　　图2 硫化管道系统

　　2.3 动力水管道系统设计

　　硫化机整机安装若干水缸，实现几个动作：机械手升降，上、下环升降，卸胎机构的运动等等，每个缸体用相应的气控阀门进行控制。把设计好的管道零件，选择的正确阀门，仪表、控制元件进行组合装配，即完成阀组的设计。结构设计如图3所示。

　　图3 动力水阀组

　　3 三维设计的可行性

　　Pro/E是专业化的CAD/CAM/CAE软件，其管道模块提供了很好的设计和解决方案，给传统的机械管道设计与制造带来很大的便利。通过管道设计，笔者浅议一下三维设计软件Pro/E 在设计过程中应用的可行性：

　　(1)在产品的开发设计中，结合二维图纸和三维造型，可在加工前进行预组装，从而发现装配中可能存在的问题，为解决问题缩短时间;有利于产品结构的优化设计，缩短加工周期;对于产品重量的计算也能达到较准的估算。

　　(2)产品设计完后可进行运动仿真，有限元分析，力学仿真等，为产品完整设计提供更为完整的理论依据。用三维虚拟装配的过程，是对设备深入认识的一个过程，为进一步认识热场、热流，作FEM分析打下基础;再者，采用无限次的虚拟装配，可以有效的减少材料损失，节约成本。

　　(3)在跟客户商谈，介绍产品时，可以利用三维数字机进行演示，提供比二维图纸更为直观的建模造型，从而为留住客户，抓住市场创造有利条件。

　　(4)Pro/E 软件采用的是参数化的设计理论，方便修改零件结构尺寸，再者，也可以从标准库和资料库直接调用标准件，如法兰、螺栓，轴承等等，提高设计速度。

　　(5)三维建模造型设计完之后，可以利用软件快速创建二维平面图，提高作图效率。

　　4 结束语

　　传统设计中，使用二维软件设计画图，但是对于干涉问题很难反映出来，现实中虽然可以用折铁丝折弯来模拟设计要求，但是效率低下，工作量大，很难达到真实的效果。实践证明，由于三维设计可明显缩短设计周期，节约管件，方便复杂的空间管道设计，为企业抓市场，抢订单，赢得了宝贵的时间。