轮胎充气机的设计与研究

轮胎充气机的设计与研究

张磊张宏伟张艺群杜娟刘闯

（长春设备工艺研究所，130012）

摘要：针对国内大多数汽车企业使用手动切换不同型号轮胎的充气机问题，研制了新型充气机，能够自动切换不同型号的轮胎。本文着重介绍了充气机的结构、充气原理及充气过程等方面，分析了充气机在使用过程中存在的问题，提出了相应的改进措施。

关键词：充气机；充气原理；充气过程

一、引言

轮胎是汽车中重要的组成部分，其中午线充气轮胎具有较多优势，它已成为轮胎工业的发展方向。子午线轮胎是将胎体和轮毂装配为一个整体，并充气至要求的气压。充气机应用于内胎轮胎的自动充气。在国内，无论是自主汽车制造厂还是合资汽车制造厂，绝大数厂家采用的充气机都是手动更换不同型号轮胎，主要原因还是在于设备的费用较低，极少数厂家采用自动切换不同型号轮胎的充气机，所采用的设备大多是从德国进口的，其费用昂贵，因此研究出能够代替进口、自动切换不同型号的新型充气机是必要的，自动化程度高，降低轮胎生产的成本和降低工人的劳动强度。

二、轮胎充气机的总体方案设计

1、充气机主要技术参数

主要技术参数：

1）轮胎宽度：最小580mm～最大750mm；

2）轮胎断面宽度B：最小125mm～最大280mm；

3）轮毂宽度：最小5英寸～最大8英寸；

4）轮毂直径：最小15英寸～最大19英寸；

5）工作节拍：小于12s/件；

6）充气压力：最小2.0bar～最大4.5bar。

2、充气机结构设计

充气机由输送装置平台、粗定位装置、输送线升降装置、上部自动充气组件、充气分流阀板、储气罐等组成。

1）输送装置平台

输送装置平台主要由输送线支架、输送带、同步带传动机构、框架、张紧顶座、张紧螺丝、锁紧手柄、编码器、联轴器、铝型材等组成；工作时，输送电机带动同步带传动装置运转，通过编码器检测并发出到位信号，输送电机停止工作。

2）粗定位装置

粗定位装置主要由定位滚子、四连杆摇臂机构、定位气缸、位移传感器、齿轮传动机构等组成；工作时，由定位气缸通过两对齿轮副，带动四连杆摇臂机构运动，四个定位滚子固定在四个转臂上，四个定位滚子同时向内侧旋转抱紧轮胎外圆周。

3）输送线升降装置

输送线升降装置主要由移动横梁、油缸、四个气缸、限位块、位移传感器、位移测头、油缸安装底座、固定底板、气缸铰接头等组成；工作时，油缸、四个气缸同时向上运动，通过移动横梁上升一定行程后，抬起输送装置平台，推动导引头继续上升到达固定充气位置；充气结束后，油缸及气缸回原位。

4）上部自动充气组件

上部自动充气组件主要由充气罩、轮胎充气定位装置等组成；工作时，轮胎定位装置在气缸驱动下向下移动，其内部的导引头与轮毂定位，位移传感器检测位移并反馈信号；输送线升降装置中的上升油缸推动输送带平台向上运动，同时带动轮胎组件和轮胎定位装置的导引头上升至充气位置（充气位置的确定由油路中压力传感器检测及判定）；油缸的出力和速度控制都通过控制比例伺服阀来实现）；上升至充气位置后，充气气路工作，将轮胎充气至设定压力（充气压力的检测由气路中的压力传感器完成），完成充气过程。

3、充气过程

1）气机输送传动装置运动，将轮胎组件送至充气机的充气工位；移动位置的检测通过充气机输送装置上的编码器检测并反馈；

2）号检测正确后，充气机上部自动充气组件中的轮胎定位装置在气缸驱动下向下移动，导引头与轮毂定位。位移传感器检测位移并反馈信号；

3）缸推动输送带平台带动轮胎组件和轮胎定位装置导引头上升至充气位置。充气位置的确定由油路中压力传感器检测及判定。油缸的出力和速度控制都通过控制比例伺服阀来实现；

4）升至充气位置后，充气气路工作，将轮胎充气至设定压力。充气压力的检测由气路中的压力传感器完成；

5）成充气过程后，控制系统发出允送信号，所有工位输送带同步移动，将轮胎组件送至下一工位—优化工位。

4、充气原理

充气罩中的密封圈压在轮辋上，充气胎具压在轮胎上，使轮胎、轮辋与充气法兰之间形成密闭空间。当充气压力达到预定值或充气时间达到预定值后，油缸退回，轮胎落至输送带上（动作顺序为慢、快、慢）。整个工作过程均由PLC、A/D模块电控系统控制，使用高精度压力传感器与气动比例阀构成闭环反馈实现对轮胎充气气压的调整；使用A/D模块与显示终端可以实现对轮胎充气气压的即时显示，并且通过终端可以设置及显示必要的参数（如：设置压力、充气延时、轮胎合格、压力范围）。

三、存在问题及改进措施

1）存在问题

在试生产及设备使用过程中发现输送装置平台的支撑铝型材破碎，经过分析发现是由于国产铝型材内部空心，强度不够，导致在使用一段时间后铝型材破碎。

2）改进措施

针对铝型材破碎之一问题，在后续的设计中将支撑铝型材换成了质量较轻的铝块作为支撑。

四、结束语

本文设计研究的这种型号充气机，性价比较高，可以替代进口同类设备。而且使用不需长期培训，自动化程度高，操作简单，降低了工人的劳动强度，适合大多车轮生产企业购置使用，更可以替换旧式国产充气机。但在充气机的使用过程中还存在一些缺陷需要我们去改进，进一步完善充气机的使用性能。

参考文献

[1]杨建华，赵辉.车轮分总成装配工艺简介[J].汽车工艺与材料,2012(11):43-49..