全钢BTI轮胎动平衡检测设备改造方案探讨

张凯 封盼

摘要：国内机动车的市场保有量超过3.5亿辆，近些年来，高速行驶机动车的可靠性、舒适性、安全性等性能越来越受到亿万行车人和乘车人的高度重视。在车辆行驶过程中，我们几乎都碰见过方向盘震动，车轮摇摆、抖动等情况，这种情况往往是轮胎的不平衡产生的颠簸和跳动造成的，长此以往，轮胎会产生平斑现象，增大轮胎行驶阻力，减少轮胎使用寿命，增加油耗，汽车操纵感、舒适感下降，更严重的会存在安全隐患。如何杜绝不合格轮胎流入市场，轮胎动平衡检测设备显得尤为重要。

一、BTI轮胎动平衡检测设备现状：

十年前，国内轮胎动平衡还没现在这么重视，动平衡检测设备也处于研发、摸索阶段，设备性能不十分稳定。经过技术分析和综合比较，我公司引进了一台美国BTI动平衡检测设备，时至今日，这台设备主机技术仍很先进，性能也稳定，但是除检测主机以外的辅机的操作多靠人工反复来回动作完成，效率极低。造成效率低的原因主要体现在如下几个方面：

润滑装置定中不良，导致轮胎润滑不充分、不均匀：润滑装置两个抱臂定中，轮胎极易卡偏，无法实现旋转、均匀的润滑，后期主要靠人工涂抹润滑液，润滑效果很不理想，润滑不均匀会导致检测工位轮胎装卡不到位、密封不良，除了影响检测精度，还会造成爆胎，存在安全隐患;

检测工位定中装置存在缺陷，轮胎经坦克链传动运输，经常出现刮胎现象，轮胎两抱臂走位定中，往往检测时定中不良，需要操作员人工多次干涉，反复手动往返定中，影响设备检测效率超过50%以上，增加劳动强度;定中不好也可能会引起爆胎等安全事故;

现有的内打标装置，导致部分轮胎不能正常打标：轮胎上方的打标机以固定的角度被安装在伺服电机控制的线性导轨上，并根据胎圈直径自动调整，正确定位。由于打标装置高度限制，导致部分轮胎（例如：宽基胎）检测时需要将打标装置拆除设备才能运行，外径小的轻卡轮胎由于距离限制打标够不到，不能满足各种规格轮胎打标需求。

经过这些年的发展，国产动平衡设备检测精度接近或超过了当年进口的这台美国BTI动平衡设备水平，在检测效率上面，成功地避免了上述三大问题，检测效率几乎是现有这台BTI设备的2倍，结合上述情况，我们充分吸收了国产动平衡设备的辅机的设计优点，经过几轮改造方案研究、探讨，形成了一套完整的且可实施的BTI轮胎动平衡改造方案。

BTI轮胎动平衡检测设备改造方案

1、润滑工位改造方案：整体更换润滑工位。

根据研究表明：改造前的润滑装置，改造后的润滑装置，改造后的润滑工位自动化程度大幅提高，操作也比原来流畅，操作流程如下：

①轮胎通过上坡运输机，輸送移动到指定位置;②四臂定中机构闭合;③润滑机构上升;④润滑机构在气缸的作用下前进，贴住轮胎子口;⑤左右输送线一前一后运动，驱动轮胎旋转，在四臂定中机构的作用下，润滑均匀充分;⑥润滑机构后退，下降;⑦四臂定中机构张开;⑧轮胎输送到下一个工位;实现轮胎子口均匀充分涂抹润滑。

优点：更换后的润滑工位能很好地实现轮胎的输送、定中、自动旋转润滑功能，轮胎子口润滑涂抹均匀、充分保证轮胎与轮辋配合紧密及顺利装卸，节省了大量人工，提高了检测效率。

检测工位定中装置改造：

根据数据表明：改造前的检测工位，改造后的检测工位，改造后的检测工位不用再人工反复定中，自动化程度大幅度提高。

1）检测工位定中装置改造内容：

①移动坦克链（出现刮胎现象）更改为辊道;

②辊道的左右调整方式改为气缸滑块驱动;

③增加测距光栅计算中心位置;

④轮胎对中机构更改为四臂抱紧机构对中定位。

2）四臂定中机构的设计计算：

以最大轮胎外径Φ1400为依据，计算定中机构的推力：

①定中机构初选缸径Φ125的气缸，查气缸理论输出力表可知0.4MPa时，出力4920N;取负载率η=0.7;则气缸实际出力Fc=3444N;

②将Fc=3444N分解为对推杆的正推力FN1=3410N，及切向力Ft1。

③根据杠杆原理FN1*L1=F2*L2。F2=3440*450/760=2040N

④将F2分解为对推杆的正推力FN2=1820N，及切向力Ft2。

按轮胎最大重量150kg，橡胶与钢摩擦系数0.8，推动轮胎的最大推力Fmax=150*10*0.8=1200N;因此，上面计算的定中机构的推力Fc=3444N满足使用要求。其余部件根据主机尺寸空间和设计要求设计。

3）检测工位定中装置具体操作流程：

①轮胎由输送机在润滑工位完成，根据测距光栅计算中心位置，输送机运送到指定位置;②四臂定中夹紧轮胎定中，同时，两输送机驱动左右辊道一前一后运动，在抱臂的作用下使轮胎旋转，辅助定中，轮胎定中更精准;③定中臂松开轮胎输送机下降，测距光栅监测轮胎位置，上轮辋下降，上方和下方的轮辋夹具被锁住，轮胎充气到合适的压力。充气后，轮胎以每分钟300转左右的速度旋转并测量动平衡检测。④一旦不平衡测量完成，计算力、力偶、上下平面不平衡量的大小和角度，测量准确度：静态力0.11 g-m  0.15 oz-inch ，力偶   0.14 g-m  0.19 oz-inch，平衡机将轮胎旋转到不平衡点（轻点或重点）位置，不平衡量的位置角度的精度±1.5°。⑤输送机构上升，运输轮胎到下一步打标工位。

优点：实现检测工位精准定中、顺利检测轮胎动平衡，提高了检测效率。

打标装置改造：

根据数据表明改造前的打标装置 ，改造后的打标装置.改造后的外置打标工位可实现与主机对应的不同规格轮胎全覆盖的打标功能，并且操作流畅。

1）改造内容：

整体更换打标工位，增加外打标装置，将装在主机上打标装置改为独立的打标工位，具有输送、定中功能，打标头根据检测角度水平、垂直运动至打标位置，实现自动打标功能。打标方式为色带热印式。

2）具体操作流程：

①检测完的轮胎通过输送机构，移动到指定位置。②定中机构闭合，完成定中。③打标机构水平、垂直移动到指定位置，完成打标动作。④定中机构张开，轮胎通过下坡皮带机运动到指定位置。

控制系统升级改造：淘汰目前设备的PLC控制系统采用的老版本use AB series，更换最新版AB系列控制系统，软件及控制程序优化、升级改造，实现控制程序软件与原机做到无缝对接。

三、改造后的优越性：

1）智能化提升：改造后减少了人工参与造成的检测误差，检测准确率也大幅度提升;

2）设备使用范围广：不管是大的宽基胎还是16”的轻卡胎，满足我公司目前所有轮胎动平衡检测，能准确、严格在轮胎不平衡量轻点或重点范围内进行打标;

3）生产效率高：设备自动化程度更高了，设备检测运行效率会提升1倍以上;

4）可靠性：淘汰了采购困难的老版本AB电气备件，软件及控制程序得以优化升级，减少了设备故障停机时间及设备故障率，提高设备使用率;

5）劳动强度低：降低了员工劳动强度，保证人员和设备安全;

6）先进性：轮胎都能准确地检测动平衡，车辆行驶更安全了，满足了更多用户的需求，也能极大提高我公司出厂轮胎的产品质量，进一步提升我公司轮胎知名度。