轮胎充装线的研究

赵冬智

摘 要：近年，我国汽车销量持续增长，已连续七年全球第一，目前已成为世界上最大最重要的市场。然而，轮胎装配行业中，国外厂商起步早，技术全面，产品性能好、质量稳定，占有技术和市场优势。我们要引入了智能控制单元的思路，形成了产业的跨带提升，这样我们才有机会以新技术的加入带动传统技术的提升，以先进的思路弥补传统技术的缺陷，通过产业升级的机会，实现对国外厂商的赶超。

关键词：无内胎充气；爆充；自动装配线；模块化；智能

中图分类号：U468.2 文獻标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）11-0069-02

0 引言

传统的轮胎装配线采用人工或半自动化装配，需要的操作工人多，劳动强度大，生产效率低，装配精度差等问题，已经远远不满足汽车行业的发展。因此，市场急需一种高效的、智能的、可调整组合降低产线成本的新型汽车轮胎装充线。轮胎自动化装配生产线不仅能提高轮胎装配质量和效率，而且大幅降低了轮胎的装配成本，整体缩短了轮胎装配时间，其优势显而易见。

1 研究内容

车轮总成是指由轮胎和车轮组装成的合件，其装配生产线称之为轮胎装配线。本此研究的轮胎装充线专门针对无内胎充气轮胎，并且只研究装配工艺中“装”和“充”的2个环节，其中“装”是指将轮胎装配到车轮上，“充”是指对合装后车轮总成充气，将两个自动设备联合起来运行就成为流水线。无内胎充气轮胎主要用于乘用车和部分采用真空胎的客货车，每年需求巨大。然而销量较小的车辆轮胎自动化生产的需求还未被满足，因其规模效益小，无法承受自动产线的大资产投入，被迫采用手动组装方式完成。因此本项目提出一种新的产线设计思路。

2 研究思路

2.1 产品市场调研，进行可行性分析报告

由企业高级工程师做装充线技术调研，分析现有技术存在的主要问题，由项目成员汇总，提出解决问题的方式、方法，形成合理的可行性报告。

2.2 产品资料收集，制定项目开发计划方案

查阅国内外相关文献，结合装充现有应用情况，制定项目开发方案、技术路线，合理分配项目分工，保证项目按进程顺利完成。

2.3 开发自动轮胎装、充单元模块

引入模块化设计方法，提出对接标准，将轮胎装充线分为若干个功能单元，每个单元既可独立工作，又可通过物流传输单元对接，变为流水线作业。将原有设备进行结构化改进，使其具有高效率的同时实现小型化、模块化、单元化。

2.4 开发模块化物流传输单元

使模块化的装充单元具备物流功能，并可顺畅对接，方便控制，便于操作。这个过程必须解决其占地空间、可移动、标准的对接接口等方面问题。

2.5 开发智能控制系统

给每个功能单元模块（含物流单元），都配备独立的智能控制系统，使模块之间可以自由组合，不再有集中的主控柜。使其具备完善的控制方式、友好的交互界面，操作简单，易于设置，并且遵循对接标准，融入其他设备单元，使各个智能设备之间能够互通互联、协同工作。

3 技术关键

3.1 模块化设计方法

如何实现在高效装充的同时，保证产线小型化、模块化、单元化是本项目的一项关键技术。在装充线设计阶段，实现数字化三维设计与动力学仿真分析，各部件之间材料属性的确定，各部件之间运动约束的确定，各部件之间作用力及驱动的添加，装充线动力学结果分析，建立摩擦输送系统仿真分析，完成产品的最终模块化设计。

3.2 智能控制系统设计

开发具有自主知识产权的智能控制系统及其相关软硬件智能控制单元，受体积限制，解决其散热、稳定性等问题是最终形成成熟控制系统的关键。

3.3 主要工艺要求

往复机构举升需平稳可靠，行走电机行走到位精确。自动装胎机依据不同的轮胎尺寸下降位置准确，轮辋定位机构和装胎旋转机构保证同轴度，轮胎下压机构和装胎旋转机构相对位置准确，同时依据不同的轮辋尺寸调整好装胎旋转机构的旋转半径。自动爆充机需依据不同的轮胎尺寸调整好储气罐压力，防止将轮胎充爆或充不足现象，同时保证充气室的密封性，在充气过程中及时的排出下压室体里的空气，充完气后根据充气室压力传感器的压力显示确定是否对储气罐进行补气。辊道线需保证滚筒上平面的平行度。

4 技术路线（如图1）

5 技术指标

（1）组合后产线生产效率不低于15s/台。（2）单元模块化，各设备可半独立使用。（3）轮胎充气机充气精度范围控制在±5kPa以内，最大充气压力500kPa。（4）轮胎装配机及充气机最少适应3个相近规格轮胎的装配。

6 创新点

（1）首次在传统轮胎装配线领域提出设备单元标准模块化概念，引入智能控制技术，结合标准设备单元，创新出智能模块组合式产线，并且每个功能单元皆可与其他任意一个功能单元通过对接接口无缝相联。（2）开发具有自主知识产权的智能控制系统及其相关软硬件。（3）与传统产线采用集中控制方式或多个控制系统通过总线通讯控制方式相比较，新的智能控制单元体积小、功能多，便于设置、调试及操作。（4）智能、模块、高效三位一体的轮胎装充线，目前国内仍属空白。

7 社会效益

提升了车轮总成行业的整体装配质量，提高了汽车的安全性，间接提升了社会的交通安全性。降低了工人的劳动强度。推动了行业进步和发展，增加了就业机会。缩短了轮胎的装配时间，其自动化水平高，降低了劳动成本，提高了装配精度，节能环保。

参考文献

[1] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2007.

[2] 曲淑英.材料力学[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3] 智能制造科技发展“十二五”专项规划[Z].科技部，2012.