卜凡雷，孟海獅，韓 翠，鄭 穎，張云燦，鄭清文

（1.徐州地森機械有限公司，江蘇 徐州 221011；2.徐州徐輪橡膠股份有限公司，江蘇 徐州 221011；3.南京工業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 211800）

近年來，汽車工業(yè)已經(jīng)成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，而汽車工業(yè)中新技術(shù)和新材料的不斷應(yīng)用，對輪胎的穩(wěn)定性、安全性等也提出了越來越高的要求。

目前，由于工程機械輪胎體積大，沒有專用的定型設(shè)備，工程機械輪胎硫化完成后靠自然冷卻定型，整體輪胎的變形較大，嚴(yán)重影響工程機械輪胎質(zhì)量，因此我公司設(shè)計了新型多工位工程機械輪胎硫化后充氣定型機[1-4]，簡要介紹如下。

1 設(shè)備概述

根據(jù)輪胎生產(chǎn)廠家的要求，分別設(shè)計和生產(chǎn)五工位和四工位工程機械輪胎硫化后充氣定型機，根據(jù)所生產(chǎn)輪胎規(guī)格可分為17.5-25，23.5-25，11-32等不同型號。

2 機械設(shè)計

在綜合考慮裝胎、硫化、定型、卸胎以及后充氣冷卻等因素的基礎(chǔ)上研發(fā)的新型工程機械輪胎硫化后充氣定型機主要由機架、動/定卡盤、十字頭卡盤鎖緊機構(gòu)、上托機構(gòu)和推動氣缸等組成。機架采用18#槽鋼、120 mm×60 mm×5 mm矩形管焊接，既保證剛性，又使其結(jié)構(gòu)緊湊，外觀美觀。動/定卡盤及卡盤鎖緊機構(gòu)均采用鑄鋼及鍛件，保證足夠的強度和加工性能。其他部件采用的鋼材強度不低于A3鋼板。

工程機械輪胎硫化后充氣定型機采用并列立式布置，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 工程機械輪胎硫化后充氣定型機的結(jié)構(gòu)

設(shè)備采用雙氣源供氣，一路為充氣氣源；另一路為工作氣源（信號風(fēng)源）。根據(jù)設(shè)備標(biāo)識，充氣氣源根據(jù)輪胎的充氣壓力接相應(yīng)壓力氣源。工作氣源接0.4～0.8 MPa壓力氣源。

每個工位可以單獨控制，不同壓力的進氣管道上均有壓力表、調(diào)壓閥和安全閥，實現(xiàn)人工裝胎、卸胎、鎖緊充氣、松鎖放氣的全過程動作，工作氣源壓力為0.4～0.8 MPa，充氣壓力最大值為1.0 MPa（可調(diào)）。人工放胎到位后自動實現(xiàn)后充氣過程，也可手動操作。每個工位的輪胎都有充氣壓力超標(biāo)報警裝置。

動卡盤使用單氣缸控制，每次只能對一個動卡盤作用（其余工位操作桿放在鎖緊位置），動卡盤移動到位后，操作者將輪胎推到動卡盤與定卡盤之間，通過上托氣缸作用使其放置在定卡盤上，動卡盤受側(cè)部氣缸控制移動到位后，操作者旋轉(zhuǎn)鎖桿45°，使十字頭鎖緊到位，然后打開進氣閥充氣冷卻。取胎時先排空輪胎內(nèi)壓力（壓力表必須為零），才能打開鎖緊桿，底部氣缸推動動卡盤脫離輪胎胎圈，把輪胎放下來，再由操作者推出輪胎。

操作過程中，鎖桿鎖緊裝置不到位時不得向輪胎內(nèi)充氣；取胎時必須先排空輪胎內(nèi)壓力，然后才能打開鎖緊桿，以免發(fā)生危險。另外，應(yīng)定期檢查閥門，防止閥門控制失靈，且操作者嚴(yán)禁進入動卡盤和定卡盤之間，以免產(chǎn)生危險。

每個工位均配有氣動升降裝置、安全鎖緊裝置，當(dāng)鎖緊裝置到位時，鎖緊把手處于偏下的位置，防止被誤碰開啟。鎖緊后進氣、計時有燈光、壓力表顯示。定型完成后排氣到零壓力時，鎖緊把手才能打開。

由于工程機械輪胎的體積較大，充氣時間較長，故而管路的壓降明顯，但其多工位同時工作且互不干擾，因此為了解決充氣管路的壓降問題，在每一工位的充氣管路上增加了充氣單向閥，使用效果非常理想。

多工位工程機械輪胎硫化后充氣定型機適應(yīng)規(guī)格較多，而不同規(guī)格輪胎的充氣壓力不同，因此在每臺定型機的充氣管路上根據(jù)輪胎規(guī)格選裝不同的限壓閥。每個工位都安裝了壓力表，操作工可以清楚地看到每個工位的充氣壓力。

3 電氣設(shè)計

3.1 電器選型

根據(jù)輪胎生產(chǎn)廠家的技術(shù)要求以及設(shè)備的性能特點，硫化后充氣定型機設(shè)有可編程邏輯控制器（PLC）和觸摸屏，用于顯示、存儲充氣壓力和充氣時間數(shù)據(jù)，方便追溯歷史記錄。為了滿足輪胎廠家生產(chǎn)管理的需要，增加了以太網(wǎng)通訊模塊，以方便組網(wǎng)和上位機通訊。

（1）PLC選用日本三菱公司的Q系列產(chǎn)品，電源選用Q61P，CPU選用Q00U，主基板選用Q35B，輸入模塊選用QX41（配I/O插頭A6CON1），輸出模塊選用QY10，以太網(wǎng)模塊選用QJ71E71-100。

（2）開關(guān)電源型號選用施耐德公司的ABL2REM24045H。

（3）接近開關(guān)型號選用歐姆龍公司的E2EX7D1-N-Z.2M。

（4）人機交互的觸摸屏選用威綸通科技有限公司產(chǎn)品。

其他元器件選用德力西等國產(chǎn)品牌產(chǎn)品。

3.2 電氣控制電路設(shè)計

（1）設(shè)計電源電路如圖2所示。

圖2 電源電路

（2）設(shè)計PLC輸入控制電路如圖3所示。

圖3 PLC輸入控制電路

（3）設(shè)計PLC輸出控制電路如圖4所示。

圖4 PLC輸入控制電路

（4）根據(jù)輪胎定型工藝要求編寫定型機的PLC程序。

（5）遠(yuǎn)程監(jiān)控。PLC通過QJ71E71-100以太網(wǎng)模塊連接路由器，實現(xiàn)多臺設(shè)備組網(wǎng)，通過上位機及組態(tài)軟件實現(xiàn)監(jiān)控。監(jiān)控內(nèi)容包括每臺定型機每個工位的生產(chǎn)狀況（定型時間、定型輪胎條數(shù)），同時可以設(shè)定每個工位的定型時間。

4 結(jié)語

我公司設(shè)計生產(chǎn)的新型工程機械輪胎硫化后充氣定型機可以完成裝胎、定型、后充氣冷卻、卸胎等一系列工序，提高了工程機械輪胎生產(chǎn)的機械化和自動化水平，降低了勞動強度，且大幅提高了輪胎質(zhì)量。

工程機械輪胎硫化后充氣定型機已獲得了廣泛的應(yīng)用，銷售量近50臺，為公司創(chuàng)造了近千萬元的銷售收入。