輪胎充裝線的研究

趙冬智

摘 要：近年，我國汽車銷量持續增長，已連續七年全球第一，目前已成為世界上最大最重要的市場。然而，輪胎裝配行業中，國外廠商起步早，技術全面，產品性能好、質量穩定，占有技術和市場優勢。我們要引入了智能控制單元的思路，形成了產業的跨帶提升，這樣我們才有機會以新技術的加入帶動傳統技術的提升，以先進的思路彌補傳統技術的缺陷，通過產業升級的機會，實現對國外廠商的趕超。

關鍵詞：無內胎充氣；爆充；自動裝配線；模塊化；智能

中圖分類號：U468.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）11-0069-02

0 引言

傳統的輪胎裝配線采用人工或半自動化裝配，需要的操作工人多，勞動強度大，生產效率低，裝配精度差等問題，已經遠遠不滿足汽車行業的發展。因此，市場急需一種高效的、智能的、可調整組合降低產線成本的新型汽車輪胎裝充線。輪胎自動化裝配生產線不僅能提高輪胎裝配質量和效率，而且大幅降低了輪胎的裝配成本，整體縮短了輪胎裝配時間，其優勢顯而易見。

1 研究內容

車輪總成是指由輪胎和車輪組裝成的合件，其裝配生產線稱之為輪胎裝配線。本此研究的輪胎裝充線專門針對無內胎充氣輪胎，并且只研究裝配工藝中“裝”和“充”的2個環節，其中“裝”是指將輪胎裝配到車輪上，“充”是指對合裝后車輪總成充氣，將兩個自動設備聯合起來運行就成為流水線。無內胎充氣輪胎主要用于乘用車和部分采用真空胎的客貨車，每年需求巨大。然而銷量較小的車輛輪胎自動化生產的需求還未被滿足，因其規模效益小，無法承受自動產線的大資產投入，被迫采用手動組裝方式完成。因此本項目提出一種新的產線設計思路。

2 研究思路

2.1 產品市場調研，進行可行性分析報告

由企業高級工程師做裝充線技術調研，分析現有技術存在的主要問題，由項目成員匯總，提出解決問題的方式、方法，形成合理的可行性報告。

2.2 產品資料收集，制定項目開發計劃方案

查閱國內外相關文獻，結合裝充現有應用情況，制定項目開發方案、技術路線，合理分配項目分工，保證項目按進程順利完成。

2.3 開發自動輪胎裝、充單元模塊

引入模塊化設計方法，提出對接標準，將輪胎裝充線分為若干個功能單元，每個單元既可獨立工作，又可通過物流傳輸單元對接，變為流水線作業。將原有設備進行結構化改進，使其具有高效率的同時實現小型化、模塊化、單元化。

2.4 開發模塊化物流傳輸單元

使模塊化的裝充單元具備物流功能，并可順暢對接，方便控制，便于操作。這個過程必須解決其占地空間、可移動、標準的對接接口等方面問題。

2.5 開發智能控制系統

給每個功能單元模塊（含物流單元），都配備獨立的智能控制系統，使模塊之間可以自由組合，不再有集中的主控柜。使其具備完善的控制方式、友好的交互界面，操作簡單，易于設置，并且遵循對接標準，融入其他設備單元，使各個智能設備之間能夠互通互聯、協同工作。

3 技術關鍵

3.1 模塊化設計方法

如何實現在高效裝充的同時，保證產線小型化、模塊化、單元化是本項目的一項關鍵技術。在裝充線設計階段，實現數字化三維設計與動力學仿真分析，各部件之間材料屬性的確定，各部件之間運動約束的確定，各部件之間作用力及驅動的添加，裝充線動力學結果分析，建立摩擦輸送系統仿真分析，完成產品的最終模塊化設計。

3.2 智能控制系統設計

開發具有自主知識產權的智能控制系統及其相關軟硬件智能控制單元，受體積限制，解決其散熱、穩定性等問題是最終形成成熟控制系統的關鍵。

3.3 主要工藝要求

往復機構舉升需平穩可靠，行走電機行走到位精確。自動裝胎機依據不同的輪胎尺寸下降位置準確，輪輞定位機構和裝胎旋轉機構保證同軸度，輪胎下壓機構和裝胎旋轉機構相對位置準確，同時依據不同的輪輞尺寸調整好裝胎旋轉機構的旋轉半徑。自動爆充機需依據不同的輪胎尺寸調整好儲氣罐壓力，防止將輪胎充爆或充不足現象，同時保證充氣室的密封性，在充氣過程中及時的排出下壓室體里的空氣，充完氣后根據充氣室壓力傳感器的壓力顯示確定是否對儲氣罐進行補氣。輥道線需保證滾筒上平面的平行度。

4 技術路線（如圖1）

5 技術指標

（1）組合后產線生產效率不低于15s/臺。（2）單元模塊化，各設備可半獨立使用。（3）輪胎充氣機充氣精度范圍控制在±5kPa以內，最大充氣壓力500kPa。（4）輪胎裝配機及充氣機最少適應3個相近規格輪胎的裝配。

6 創新點

（1）首次在傳統輪胎裝配線領域提出設備單元標準模塊化概念，引入智能控制技術，結合標準設備單元，創新出智能模塊組合式產線，并且每個功能單元皆可與其他任意一個功能單元通過對接接口無縫相聯。（2）開發具有自主知識產權的智能控制系統及其相關軟硬件。（3）與傳統產線采用集中控制方式或多個控制系統通過總線通訊控制方式相比較，新的智能控制單元體積小、功能多，便于設置、調試及操作。（4）智能、模塊、高效三位一體的輪胎裝充線，目前國內仍屬空白。

7 社會效益

提升了車輪總成行業的整體裝配質量，提高了汽車的安全性，間接提升了社會的交通安全性。降低了工人的勞動強度。推動了行業進步和發展，增加了就業機會。縮短了輪胎的裝配時間，其自動化水平高，降低了勞動成本，提高了裝配精度，節能環保。

參考文獻

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