自动充气机(工业行)

自动充气机(工业行)自动充气机(工业行) 一、前言随着汽车工业的发展，传统的轮胎充气工艺远不能适应现代化生产规模的要求。研制与轮胎流水作业生产线配套的，机械化、自动化、节能高效的充气设备是现代化汽车生产企业亟待解决的实际问题。为此，课题组受企业委托，在借鉴国外同类设备的基础上，开发研制一台轮胎自动充气机以串接方式安装在车轮组装线上。该设备采用以西门子S7-200系列PLC为核心的微机测控技术，机械液压气动相结合，较好地实现了试件自动传送、自动定位、自动卡紧、自动充气、气压自动调节、自动卸件等全过程的自动化操作。设备投入使用1年多...

自动充气机(工业行) 一、前言随着汽车工业的发展，传统的轮胎充气工艺远不能适应现代化生产规模的要求。研制与轮胎流水作业生产线配套的，机械化、自动化、节能高效的充气设备是现代化汽车生产企业亟待解决的实际问题。为此，课题组受企业委托，在借鉴国外同类设备的基础上，开发研制一台轮胎自动充气机以串接方式安装在车轮组装线上。该设备采用以西门子S7-200系列PLC为核心的微机测控技术，机械液压气动相结合，较好地实现了试件自动传送、自动定位、自动卡紧、自动充气、气压自动调节、自动卸件等全过程的自动化操作。设备投入使用1年多以来，运行状态良好，深受用户欢迎。二、总体结构组成设备由本体台架、液压传动系统、气动系统、微机测控系统等4部分组成。其中本体台架又由工作台、车轮传送机构、车轮定位机构、车轮卡紧机构、轮胎充气装置等5部分组成，如图1所示: 1.油缸;2.气缸;3充气环;4.工作台;5.工件;6.轮胎传送机构;7.传送机构的升降机构图1 轮胎自动充气机结构组成简图三、工作原理 (一)车轮传送与定位机构如图1所示，车轮传送机构是一个由齿轮减速电机驱动的双链式传送机构。它将上辊道传递过来的工件送到工作台的上方，传送机构安装在一个升降台上，升降台由蜗轮蜗杆+螺旋机构驱动，传送机构下落后工件的安装面与工作台面接触完成工件的轴向定位。工件的径向定位机构如图2所示。左右各有一对相互啮合的齿轮，左右啮合副之间用连杆连接。当气缸外推时4只摆臂同步向外张开，当气缸内拉时4只摆臂同步向内收拢。铰接点A、B、C、D为一个平行四边形的顶点，4只摆臂的摆动角度时时相等，从而可将工件径向对中。 1.气缸 2.齿轮 3.摆臂 4.滚轮 5.工件 6.连杆图2 工件径向定位机构 (二)密封与充气机构密封与充气机构如图3所示。当油缸上腔进油推动充气钟下落时首先是轮胎密封圈3与轮胎接触将轮胎从轮辋压开形成一个充气环隙，进而是聚氨酯材料的轮辋密封垫与轮辋外缘接触，然后油缸由液压锁锁止不动，气缸进气，上活塞通过球头推动下活塞将轮辋密封垫压紧在轮缘上，最后充气阀打开，给轮胎充气。上下活塞之间除了球铰连接外还安装了复位弹簧，这是因为轮缘与车轮安装平面之间的平行度偏差较大，要求装有密封垫的下活塞能产生微量偏摆以保证密封垫与轮辋外缘之间均匀接触，从而保证充气环带的密封性。 1-充气钟;2-轮辋密封垫;3-轮胎密封圈;4-轮胎;5-轮辋图3 轮胎充气机构示意图 (三)气动系统充气机气动系统如图4所示。气缸动力与轮胎充气共用一个气源，两路气压可独立调节，动作可独立控制。气缸在系统中对于调节充气环隙、保证充气压力、减少气体损失量都是必要的。 1.气源;2.手动开关阀;3.三联件;4.减压阀;5.分配器;6.比例调压阀;7.压力表 ;8.压力传感器;9.消声器;10.电磁换向阀;11.充气钟;12. 电磁换向阀;13.单向节流阀;14.对中气缸图4 充气机气动系统原理图 (四)液压系统充气机液压系统如图5所示。该系统设有两级节流调速回路以满足充气钟快进、工进、快退、慢退的工艺要求。油缸上腔油口装有液压锁，防止在充气钟作充气操作时由油缸产生“退让”而引发气体泄漏。主控阀选用“Y”型换向阀以保证液压锁可靠落座。 1.液位计;2.空气滤清器;3.电机;4.油泵;5.止回阀;6.压力传感器;7.压力表及压力表开关;8.电磁换向阀;9.油缸;10.液压锁;11.电磁阀;12.节流阀;13.电磁溢流阀;14.吸滤器;15.精滤器;16.散热器;17.温度传感器;18.油箱图5 液压系统原理图 (五)微机测控系统充气机微机测控系统的结构组成如图6所示。该系统以西门子S7-200系列PLC为主控单元，完成对整机的全自动化操作。使用高精度压力传感器与气压比例调节阀构成对充气压力的闭环反馈控制，实现对轮胎充气气压的自动调整。使用A/D模块与显示终端实现对轮胎充气气压、气缸压力、油源压力、油源温度、油缸位移等系统工作参数的实时显示，并且通过终端可以设置充气压力、油源温度等工作参数。图6 微机测控系统方框图四、主要技术参数适用范围:轿车、轻型车无内胎滚型车轮充气压力:0.25,0.4MPa?0.02 Mpa 工作节拍:?5件/分钟供气气源: 压缩空气0.6,0.7 Mpa 五、结语与国外同类设备相比，所研制的充气机由两个储气罐改为一个，充气压力由减压阀手动调节和充气延时控制改为比例阀自动调节和压力闭环反馈控制。一方面简化了结构，另一方面明显提高了工作节拍和充气压力的控制精度。该设备没有为充气钟设置独立的导向机构，油缸选用了通用型工程缸中间法兰刚性安装。工作时油缸承受侧向力，导致活塞杆处有渗油现象。虽未影响使用，但确有改进设计的必要。专家建议，可以通过增加缸头导向强度解决问题。【参考文献】 [1]庄继德(汽车轮胎学[M](北京:北京理工大学出版社，2001( [2]宋德玉(可编程序控制器原理及应用系统设计技术[M](北京:冶金工业出版社，2002(

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