Page 119 - 《橡塑技术与装备》2025年11期

产品与设计
PRODUCT AND DESIGN

机械式双模轮胎定型硫化机横梁挠度分析

黄书伟
( 中化（福建）橡塑机械有限公司，福建 三明 365000)

摘要 ： 本研究聚焦于 63.5＂机械式双模轮胎定型硫化机横梁的挠度问题。运用理论计算、有限元分析以及实验方法，对横梁
挠度的对比结果展开深入探讨 ；同时，针对两个理论公式之间存在的差异进行分析，并归纳总结影响横梁挠度的相关因素。结果
表明 ：理论计算挠度值最大，横梁挠度的实验数据与有限元结果误差小，使用本文中有限元模型能够经济准确的得到横梁挠度。
关键词 ： 硫化机 ；横梁 ；挠度 ；有限元分析 ；实验 ；理论
中图分类号 ： TQ330.47 文章编号 ： 1009-797X(2025)11-0067-05
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2025.11.015

轮胎的生产需要经过密炼、挤出、成型、硫化等 切挠度的影响。目前机械式硫化机横梁多为箱式结构，
工序，轮胎定型硫化机作为轮胎生产关键设备 [1~4] ， 且为变截面梁，横梁结构图见图 1。
在硫化工序中完成轮胎的定型和硫化，这一工序是轮
胎生产的重要环节直接决定了硫化轮胎的品质 [5] 。横
梁作为机械式轮胎定型硫化机主传动的重要部件，更
是决定了硫化轮胎的好坏关键 [6] ，强度和刚度是硫化
机横梁设计的重要依据，在合模力作用下横梁的强度
图 1 横梁结构
[7]
是能够抵抗破坏的能力，刚度能够保持合理的变形 ；
横梁作为典型的短梁，其衡量变形通常描述为挠度， 图 2 为横梁受力简图，在理论计算过程中，横梁
合理的挠度影响硫化轮胎的品质，如挠度太大将会影 简化为等截面简支梁进行受力分析，两端分别受固定
响上下硫化室的平行度，以及左右模型合模力大小不 铰支座、滑动铰支座约束，横梁面板与硫化室接触位
均或不足，硫化模型将无法正常密封 [8] ，而造成硫化 置受均布的合模力作用，横梁面板受合模力位置简化
轮胎流失胶边 [9] ，产生废胎。本文旨在分析横梁挠度， 为两个集中力。
对比理论计算、有限元分析、以及实验方法，总结横 1.2 挠度计算
梁挠度的影响因素。 硫化机的横梁属于短梁，在计算其挠度时候，既
要考虑由于弯曲引起的变形，也要考虑剪切引起的变
1 理论计算 形，梁中点最大挠度见图 2 中 I-I 截面，最大挠度（y max ）
1.1 模型简化 见式（1）如下 ：
2
2
硫化机横梁在硫化过程是典型的热力耦合问题。 y max =QL 1 (3L -4L 1 )/(24EJ)+αsQL 1 /(GA) [10]
硫化时候，横梁受硫化室温度的热影响，横梁底面温 （1）
度高，横梁顶面温度低，横梁整体受两端连杆等约束， 本文以 63.5＂机械式双模轮胎定型硫化机，产品
从而产生温差应力，底面受压缩温差应力，顶面受拉 型号 LL-B1600X4300X2 进行计算，其基本参数含义
伸温差应力，其应力方向与弯曲应力方向相同，横梁 及数值见表 1 所示。
挠度的测定一般指的是冷模过程中横梁位移的变化，
故本文中不做温差应力对横梁挠度影响的讨论。在冷
模合模过程中，横梁结构受力是弯曲和剪切组合变形， 作者简介： 黄书伟（1990-），男，工学硕士学位，机械工程师，
尤其横梁大多为短梁，研究挠度问题时，不可忽略剪 主要从事橡塑机械设计研发仿真工作。

年
2025 第 51 卷 ·67·