全鋼BTI輪胎動(dòng)平衡檢測(cè)設(shè)備改造方案探討

張凱 封盼

摘要：國內(nèi)機(jī)動(dòng)車的市場(chǎng)保有量超過3.5億輛，近些年來，高速行駛機(jī)動(dòng)車的可靠性、舒適性、安全性等性能越來越受到億萬行車人和乘車人的高度重視。在車輛行駛過程中，我們幾乎都碰見過方向盤震動(dòng)，車輪搖擺、抖動(dòng)等情況，這種情況往往是輪胎的不平衡產(chǎn)生的顛簸和跳動(dòng)造成的，長(zhǎng)此以往，輪胎會(huì)產(chǎn)生平斑現(xiàn)象，增大輪胎行駛阻力，減少輪胎使用壽命，增加油耗，汽車操縱感、舒適感下降，更嚴(yán)重的會(huì)存在安全隱患。如何杜絕不合格輪胎流入市場(chǎng)，輪胎動(dòng)平衡檢測(cè)設(shè)備顯得尤為重要。

一、BTI輪胎動(dòng)平衡檢測(cè)設(shè)備現(xiàn)狀：

十年前，國內(nèi)輪胎動(dòng)平衡還沒現(xiàn)在這么重視，動(dòng)平衡檢測(cè)設(shè)備也處于研發(fā)、摸索階段，設(shè)備性能不十分穩(wěn)定。經(jīng)過技術(shù)分析和綜合比較，我公司引進(jìn)了一臺(tái)美國BTI動(dòng)平衡檢測(cè)設(shè)備，時(shí)至今日，這臺(tái)設(shè)備主機(jī)技術(shù)仍很先進(jìn)，性能也穩(wěn)定，但是除檢測(cè)主機(jī)以外的輔機(jī)的操作多靠人工反復(fù)來回動(dòng)作完成，效率極低。造成效率低的原因主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

潤(rùn)滑裝置定中不良，導(dǎo)致輪胎潤(rùn)滑不充分、不均勻：潤(rùn)滑裝置兩個(gè)抱臂定中，輪胎極易卡偏，無法實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、均勻的潤(rùn)滑，后期主要靠人工涂抹潤(rùn)滑液，潤(rùn)滑效果很不理想，潤(rùn)滑不均勻會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)工位輪胎裝卡不到位、密封不良，除了影響檢測(cè)精度，還會(huì)造成爆胎，存在安全隱患;

檢測(cè)工位定中裝置存在缺陷，輪胎經(jīng)坦克鏈傳動(dòng)運(yùn)輸，經(jīng)常出現(xiàn)刮胎現(xiàn)象，輪胎兩抱臂走位定中，往往檢測(cè)時(shí)定中不良，需要操作員人工多次干涉，反復(fù)手動(dòng)往返定中，影響設(shè)備檢測(cè)效率超過50%以上，增加勞動(dòng)強(qiáng)度;定中不好也可能會(huì)引起爆胎等安全事故;

現(xiàn)有的內(nèi)打標(biāo)裝置，導(dǎo)致部分輪胎不能正常打標(biāo)：輪胎上方的打標(biāo)機(jī)以固定的角度被安裝在伺服電機(jī)控制的線性導(dǎo)軌上，并根據(jù)胎圈直徑自動(dòng)調(diào)整，正確定位。由于打標(biāo)裝置高度限制，導(dǎo)致部分輪胎（例如：寬基胎）檢測(cè)時(shí)需要將打標(biāo)裝置拆除設(shè)備才能運(yùn)行，外徑小的輕卡輪胎由于距離限制打標(biāo)夠不到，不能滿足各種規(guī)格輪胎打標(biāo)需求。

經(jīng)過這些年的發(fā)展，國產(chǎn)動(dòng)平衡設(shè)備檢測(cè)精度接近或超過了當(dāng)年進(jìn)口的這臺(tái)美國BTI動(dòng)平衡設(shè)備水平，在檢測(cè)效率上面，成功地避免了上述三大問題，檢測(cè)效率幾乎是現(xiàn)有這臺(tái)BTI設(shè)備的2倍，結(jié)合上述情況，我們充分吸收了國產(chǎn)動(dòng)平衡設(shè)備的輔機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過幾輪改造方案研究、探討，形成了一套完整的且可實(shí)施的BTI輪胎動(dòng)平衡改造方案。

BTI輪胎動(dòng)平衡檢測(cè)設(shè)備改造方案

1、潤(rùn)滑工位改造方案：整體更換潤(rùn)滑工位。

根據(jù)研究表明：改造前的潤(rùn)滑裝置，改造后的潤(rùn)滑裝置，改造后的潤(rùn)滑工位自動(dòng)化程度大幅提高，操作也比原來流暢，操作流程如下：

①輪胎通過上坡運(yùn)輸機(jī)，輸送移動(dòng)到指定位置;②四臂定中機(jī)構(gòu)閉合;③潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)上升;④潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)在氣缸的作用下前進(jìn)，貼住輪胎子口;⑤左右輸送線一前一后運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪胎旋轉(zhuǎn)，在四臂定中機(jī)構(gòu)的作用下，潤(rùn)滑均勻充分;⑥潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)后退，下降;⑦四臂定中機(jī)構(gòu)張開;⑧輪胎輸送到下一個(gè)工位;實(shí)現(xiàn)輪胎子口均勻充分涂抹潤(rùn)滑。

優(yōu)點(diǎn)：更換后的潤(rùn)滑工位能很好地實(shí)現(xiàn)輪胎的輸送、定中、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)潤(rùn)滑功能，輪胎子口潤(rùn)滑涂抹均勻、充分保證輪胎與輪輞配合緊密及順利裝卸，節(jié)省了大量人工，提高了檢測(cè)效率。

檢測(cè)工位定中裝置改造：

根據(jù)數(shù)據(jù)表明：改造前的檢測(cè)工位，改造后的檢測(cè)工位，改造后的檢測(cè)工位不用再人工反復(fù)定中，自動(dòng)化程度大幅度提高。

1）檢測(cè)工位定中裝置改造內(nèi)容：

①移動(dòng)坦克鏈（出現(xiàn)刮胎現(xiàn)象）更改為輥道;

②輥道的左右調(diào)整方式改為氣缸滑塊驅(qū)動(dòng);

③增加測(cè)距光柵計(jì)算中心位置;

④輪胎對(duì)中機(jī)構(gòu)更改為四臂抱緊機(jī)構(gòu)對(duì)中定位。

2）四臂定中機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算：

以最大輪胎外徑Φ1400為依據(jù)，計(jì)算定中機(jī)構(gòu)的推力：

①定中機(jī)構(gòu)初選缸徑Φ125的氣缸，查氣缸理論輸出力表可知0.4MPa時(shí)，出力4920N;取負(fù)載率η=0.7;則氣缸實(shí)際出力Fc=3444N;

②將Fc=3444N分解為對(duì)推桿的正推力FN1=3410N，及切向力Ft1。

③根據(jù)杠桿原理FN1*L1=F2*L2。F2=3440*450/760=2040N

④將F2分解為對(duì)推桿的正推力FN2=1820N，及切向力Ft2。

按輪胎最大重量150kg，橡膠與鋼摩擦系數(shù)0.8，推動(dòng)輪胎的最大推力Fmax=150*10*0.8=1200N;因此，上面計(jì)算的定中機(jī)構(gòu)的推力Fc=3444N滿足使用要求。其余部件根據(jù)主機(jī)尺寸空間和設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)。

3）檢測(cè)工位定中裝置具體操作流程：

①輪胎由輸送機(jī)在潤(rùn)滑工位完成，根據(jù)測(cè)距光柵計(jì)算中心位置，輸送機(jī)運(yùn)送到指定位置;②四臂定中夾緊輪胎定中，同時(shí)，兩輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)左右輥道一前一后運(yùn)動(dòng)，在抱臂的作用下使輪胎旋轉(zhuǎn)，輔助定中，輪胎定中更精準(zhǔn);③定中臂松開輪胎輸送機(jī)下降，測(cè)距光柵監(jiān)測(cè)輪胎位置，上輪輞下降，上方和下方的輪輞夾具被鎖住，輪胎充氣到合適的壓力。充氣后，輪胎以每分鐘300轉(zhuǎn)左右的速度旋轉(zhuǎn)并測(cè)量動(dòng)平衡檢測(cè)。④一旦不平衡測(cè)量完成，計(jì)算力、力偶、上下平面不平衡量的大小和角度，測(cè)量準(zhǔn)確度：靜態(tài)力0.11 g-m? 0.15 oz-inch ，力偶?? 0.14 g-m? 0.19 oz-inch，平衡機(jī)將輪胎旋轉(zhuǎn)到不平衡點(diǎn)（輕點(diǎn)或重點(diǎn)）位置，不平衡量的位置角度的精度±1.5°。⑤輸送機(jī)構(gòu)上升，運(yùn)輸輪胎到下一步打標(biāo)工位。

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)檢測(cè)工位精準(zhǔn)定中、順利檢測(cè)輪胎動(dòng)平衡，提高了檢測(cè)效率。

打標(biāo)裝置改造：

根據(jù)數(shù)據(jù)表明改造前的打標(biāo)裝置 ，改造后的打標(biāo)裝置.改造后的外置打標(biāo)工位可實(shí)現(xiàn)與主機(jī)對(duì)應(yīng)的不同規(guī)格輪胎全覆蓋的打標(biāo)功能，并且操作流暢。

1）改造內(nèi)容：

整體更換打標(biāo)工位，增加外打標(biāo)裝置，將裝在主機(jī)上打標(biāo)裝置改為獨(dú)立的打標(biāo)工位，具有輸送、定中功能，打標(biāo)頭根據(jù)檢測(cè)角度水平、垂直運(yùn)動(dòng)至打標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打標(biāo)功能。打標(biāo)方式為色帶熱印式。

2）具體操作流程：

①檢測(cè)完的輪胎通過輸送機(jī)構(gòu)，移動(dòng)到指定位置。②定中機(jī)構(gòu)閉合，完成定中。③打標(biāo)機(jī)構(gòu)水平、垂直移動(dòng)到指定位置，完成打標(biāo)動(dòng)作。④定中機(jī)構(gòu)張開，輪胎通過下坡皮帶機(jī)運(yùn)動(dòng)到指定位置。

控制系統(tǒng)升級(jí)改造：淘汰目前設(shè)備的PLC控制系統(tǒng)采用的老版本use AB series，更換最新版AB系列控制系統(tǒng)，軟件及控制程序優(yōu)化、升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)控制程序軟件與原機(jī)做到無縫對(duì)接。

三、改造后的優(yōu)越性：

1）智能化提升：改造后減少了人工參與造成的檢測(cè)誤差，檢測(cè)準(zhǔn)確率也大幅度提升;

2）設(shè)備使用范圍廣：不管是大的寬基胎還是16”的輕卡胎，滿足我公司目前所有輪胎動(dòng)平衡檢測(cè)，能準(zhǔn)確、嚴(yán)格在輪胎不平衡量輕點(diǎn)或重點(diǎn)范圍內(nèi)進(jìn)行打標(biāo);

3）生產(chǎn)效率高：設(shè)備自動(dòng)化程度更高了，設(shè)備檢測(cè)運(yùn)行效率會(huì)提升1倍以上;

4）可靠性：淘汰了采購困難的老版本AB電氣備件，軟件及控制程序得以優(yōu)化升級(jí)，減少了設(shè)備故障停機(jī)時(shí)間及設(shè)備故障率，提高設(shè)備使用率;

5）勞動(dòng)強(qiáng)度低：降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，保證人員和設(shè)備安全;

6）先進(jìn)性：輪胎都能準(zhǔn)確地檢測(cè)動(dòng)平衡，車輛行駛更安全了，滿足了更多用戶的需求，也能極大提高我公司出廠輪胎的產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)一步提升我公司輪胎知名度。