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轮胎动平衡/不圆度全自动在线测试
杭柏林东野广俊孟鹏

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由于轮胎要求进行动平衡/不圆度检测，为了满足大批量、高效率的生产要求，高精度、全自动在线式轮胎动平衡/不圆度试验机成为生产厂家的必然选择。概况 QLPB系列全自动轮胎动平衡/不圆度试验机是检测子午线轮胎静、动不平衡量及几何尺寸的专用设备。该设备不仅能检测出轮胎的动静不平衡量、力偶不平衡量、上、下两平面不平衡量及相位，还能检测出轮胎径向偏差(顶部、中央、底部)、侧向偏差(顶部、底部) 、鼓包和凹陷(顶部、底部)等参数，不仅能科学地定标轮胎的质量分布和平衡质量，而且能用来指导对轮胎的不平衡校正，使轮胎的剩余不平衡量达到最小值，从而达到改善、提高轮胎平衡质量的目的。同时这些数据，经过归纳、技术处理可以为技术人员研究分析轮胎不平衡、不圆度产生的原因、规律提供依据，进而指导轮胎的结构设计，制造工艺的改进，促进子午胎质量的提高。系统设计的信息化集成度高于国外同类装备。系统不仅在车间级实现设备管理层（执行层）和监控管理层的集成，而且要通过中间件软件实现与企业管理层的无缝集成。彻底克服制造自动化与企业管理信息化互相分离的缺陷。研发总体思路提供轮胎动在线检的装备及数据处理系统的研发与应用的完整的解决方案，以数字化装备为基础、以工艺控制软件为核心、以制造流程为主线，光、机、电、软紧密结合，实现轮胎检测网络化、质量信息管控一体化；以优于国内外同类装备的性能价格比为目标。在单元设备的机械化、数字化程度上达到国际先进水平，在成套设备的信息化程度上达到国际领先水平。随着轮胎生产企业对产品质量的重视，在轮胎生产中对在线检测设备的需求越来越多，在线检测设备的网络化需求也越来越明确。该产品提供网络的数据采集、综合分析的接口，建立成品轮胎质量数据仓库；实现检测设备的远程监控；实现试验数据的网络化查询与分析。（图片） QLPB系列全自动轮胎动平衡/不圆度试验机 ◆ 功能、结构、工艺流程介绍为保证该产品检测精度高、性能稳定，依据国家相关标准、用户需求，对该系统进行质量策划和功能界定，在设计过程中融合单向测力技术和长隙气密技术，以主测单元为核心，对入口分隔单元、尺寸测量及润滑单元、打标单元、分级单元和气动元件的驱动控制五大部分进行了关联性设计。采用多级测试轮辋、轮辋宽度九段调节系统，加上轮胎外形尺寸测量装置，可实现轮辋宽度的自动调整，从而实现对多种不同规格轮胎的混装测试。具有对主轴和上下轮辋的偏心进行自动补偿的功能。独特的上轮辋准抓系统可保证上下轮辋的相对位置完全对正, 而不产生错位情况。主轴锁紧采用钢球锁紧机构，确保上下轮辋完全锁紧。与均匀性试验机联机，可接受均匀性试验机传递的轮胎判级信号并根据本机动平衡/不圆度测量结果对轮胎进行综合判级，即在线检测装备间可联合判级。（图片）该设备用于轿车/轻卡和载重子午胎的成品在线检测的系统。该系统通过在线检测轮胎的静不平衡量、偶不平衡量、上下两平面不平衡量及其角度、尺寸偏差及凹凸度径向力波动、径向力各次谐波、侧向力波动、侧向力偏移、侧向力各次谐波、锥度效应力、角度效应力等数据，能够科学地标定轮胎的平衡品质、尺寸偏差、加载受力波动等级，为改进轮胎生产工艺、质量和提高整车组装质量提供了科学依据。还可自动测量轮胎的内径、外径及断面宽，并根据测量结果自动调整轮辋规格，实现全自动混装测试，根据检测结果对轮胎进行判级、打标。具有数据结果分析、存储、打印等功能，并预留有条形码测量装置安装接口。同时还可与均匀性试验机连机，实现轮胎的综合判级、打标。（图片）表1：主要技术参数建立了该设备数学模型，并设计计算机管理监控软件系统、PLC控制软件系统、伺服驱动控制系统等关联软件，实现数据分析、解算、报表、工艺参数存储、标定等功能，提出完整的轮胎动平衡/不圆度信号检测及数据处理方法。整个控制系统按照制造流程、功能进行模块化、标准化定义。使系统可根据工艺要求，产能需求进行灵活配置，适应新建生产线和旧生产线升级改造不同需求。 ◆ 测试参数与技术指标介绍系统的实施效果 ◆ 生产效率高该设备每条轮胎的检测周期为全钢51秒/半钢21秒左右，每天按两班，每班按8小时计算，可满足年产30万套全钢/60万套半钢子午线轮胎的动平衡性能检测任务。表2：动平衡测试项目（图片） ◆ 检测精度高由于该设备可自动检测轮胎的动平衡性能，且检测精度高。其检测出的轮胎静不平衡量，不平衡力偶量，上下两平面的不平衡量及相位不仅能科学地定标轮胎的平衡质量，而且能够根据轮胎不平衡质量的大小，对生产轮胎进行分级，确保动平衡性能合格的轮胎，符合国家标准。另一方面动平衡试验机检测出的数据，经过归纳，技术处理可以为技术人员研究分析轮胎产生不平衡的原因、规律提供依据，进而指导轮胎的结构设计，制造工艺的改进，促进我国轮胎质量的提高。同时对轮胎的不圆度性能进行全自动测量，测量项目包括轮胎的尺寸偏差及凹凸度。 ◆ 技术先进、功能齐全、性能稳定、可靠该设备控制系统采用二级计算机控制结构形式，即监控管理级、PLC动作控制和数据采集处理系统。上位机采用WINDOWS操作系统，所有画面均为中文显示，具有工艺参数设定、存储、打印、故障诊断、标定等功能，可输出测量数据的平均值、最大、最小、标准偏差、批量数据等报表。操作简便、界面友好，应用了当今流行的个性和服务理念，按用户需求进行了软件设计。本系统采用硬件冗余设计，有数百个故障报警信息和故障处理方法，以方便设备的维护。在机械结构设计制造、电气自动化控制方面分别达到了国际先进、国内领先水平。尤其在控制方面，在综合了多家引进的同类产品的特点的基础上，在设计配置上相对同类产品更具先进性、适用性，而且从发展企业现代化管理的方向考虑，预留了远程控制和系统网络管理接口。为企业今后的现代化管理奠定基础。表3：不圆度测试项目（图片） ◆ 性价比高、适合国情由于该设备价格仅为同类进口设备价格的60%左右，而整个设备性能均已达到国际先进水平，因此具有很高的价格、地域、服务的优势，且使用、维护方面，更加适合中国国情。不同系统测量数据分析针对不同厂家生产的试验装备，用同样的5条轿车轮胎分别进行了测量，并对测量结果进行了对比分析。表4分别为使用日本公司、美国公司、青岛软控产品对同样的5条轿车轮胎进行测量得到的数据。表4：不同系统测量数据对照（图片）通过表4可以看出，各厂家试验装备测得的上不平衡量、下不平衡量的数值差异很大，是不具可比性的，因为上不平衡量、下不平衡量是等效分解到上、下校正平面上的合成量，根据力可以进行任意的分解的原理，上不平衡量、下不平衡量可以是不同的。但是，轮胎的静不平衡量是本身所固有的，是质量分布不均匀的结果，这个量不论用哪个厂家的设备测量，其数值应是一致的。见表4的静不平衡量一栏，各厂家测得的结果是一致的。按照设备本身的测试精度要求，5次测得结果应满足：均方差≤5g。结论我国进行轮胎平衡试验晚于工业发达国家约10年左右，且绝大多数应用于轿车胎。我国轿车子午胎质量要提高，需要进行平衡量的标定和修正，这已经得到大轮胎企业的重视和认同。根据我国轮胎企业动平衡试验机的存量情况及轿车轮胎的产量，预计国内年需求总量将为30多台。试验表明，所开发的QLPB系列轮胎动平衡试验机自动化技术系统在技术、性能等方面与进口设备相当，而在价格、备品备件供应以及维修等方面具有明显的优势。对于在线式轮胎不圆度试验机，目前我国轮胎企业几乎全部是采用进口产品，且进口价格十分昂贵。QLPB系列国产在线式全自动轮胎不圆度试验机的研制和推向市场，将填补我国该类产品的空白，结束该类产品依赖进口的状况，提高我国汽车行业生产设备国产化比例和水平，并以其质量、价格、服务优势推进轮胎不圆度技术在轿车子午胎生产中的应用，提高轮胎不圆度检测的比例，从而提高国产轮胎的质量，保证质量的均一性、稳定性，促进汽车行业的发展。 11/22/2006


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