非充气轮胎自动化维护研究

【摘要】目的：克服目前人工维护非充气轮胎存在的耗时费力、工作效率低、清理不全面等缺点。方法：提出一种非充气轮胎的新型自动化设备。结果：能够实现非充气轮胎内杂物自动化清理的功能。结论：该设备稳定性好、省时、操作简单、劳动强度小，工作效率高，具有很好的发展前景。

【关键词】汽车；非充气轮胎；自动化；维护

截至2018年12月31日，自soopat专利数据库分析得出中国市场的非充气轮胎技术申请人专利数量前十位（图1）。对比图中数据可看出中国在非充气轮胎技术这一块还相对落后，同时也该看到国际上的轮胎生产公司或企业在非充气轮胎领域领先与我国，并已开始布局国内市场[1-3]。从以上分析可看出，非充气轮胎潜在市场巨大，且与当下宣传的新能源汽车的定位相吻合，其发展前景十分光明[4]。而现有的对非充气轮胎的维护手段主要是人工借助工具进行清理工作，耗时费力，效率低下，如果清理不全面还会影响汽车的安全驾驶。为了解决以上问题，现提供一种新型非充气轮胎的自动化维护设备，主要面向胎面辐板型非充气轮胎和胎面非辐板型非充气轮胎[5，6]。

1非充气轮胎自动化维护设备整体结构

1.底板；2.驱动装置；3.清理工作装置图2自动化维护设备基本结构示意图本自动化维护设备整体结构见图2，底板前侧安装有两个驱动装置，两个驱动装置对称位于底板的左右两侧，底板的后侧安装有清理工作装置。两个驱动装置同时工作可以带动非充气轮胎进行转动，对非充气轮胎上的石子、泥沙等杂物进行清理工作。

2非充气轮胎自动化维护设备工作原理

本自动化维护设备主要包括驱动装置和清理工作装置两个部分。2.1驱动装置工作原理。驱动装置结构见图3。开始维护工作时，根据非充气轮胎的规格，驱动升降气缸和驱动伸缩气缸互相配合，带动气缸末端的驱动安装框进行两升降与伸缩两个自由度的调节，使驱动机构能够运动到指定的工作位置进行有效的作业，驱动旋转电机控制驱动旋转辊进行转动，驱动旋转辊在驱动复位弹簧的辅助下带动执行驱动杆运动到非充气轮胎的缝隙内，驱动调节电机带动驱动调节杆进行旋转调节，驱动调节杆在转动的过程中带动驱动限位柱上的驱动转动板进行同步调节，驱动限位柱对驱动调节杆起到了限位的作用，从而带动非充气轮胎进行角度可控的旋转，确保非充气轮胎能够全面的进行清理工作。2.2清理工作装置工作原理清理工作装置结构见图4，清理电动滑块安装在底板上，清理电动滑块上安装有清理工作框，清理进给槽安装在清理工作框的后侧，内部清理机构安装在清理工作框的内侧，外部清理机构安装在清理工作框上端。清理工作框通过清理电动滑块进行前后方向上的运动，使内部清理机构能够清理蜂窝轮胎内部的间隙中的杂物，外部清理机构能够清理蜂窝轮胎外侧的沟槽中的杂物。1.清理电动滑块；2.清理工作框；3.内部清理机构；4.外部清理机构；5.清理工作支链；6.清理旋转电机；7.清理旋转丝杠；8.清理移动块；9.清理移动架；10.清理工作架；11.清理工作电机；12.清理驱动齿轮；13.清理收集框；14.清理收集气缸；15.清理辅助弹簧；16.清理立板；17.执行调节气缸2.2.1内部清理机构。清理旋转丝杠的一端通过联轴器连接到清理旋转电机，另一端通过轴承安装在清理工作框上。清理移动块安装在清理旋转丝杠上，清理移动架和清理工作架安装在清理移动块的一侧。非充气轮胎的内部清理工作机构主要位于清理工作架上。清理工作电机安装在清理工作架上，清理工作电机通过清理驱动齿轮驱动清理工作支链进行旋转运动。清理工作支链结构见图5。清理工作柱通过轴承安装在清理工作架上，周向方向均匀分布有工作槽，用以安装清理驱动杆。清理驱动杆通过销轴连接到清理工作板内壁和清理伸缩板上，清理伸缩板通过法兰连接到清理工作气缸，清理工作气缸安装在清理工作柱左端的内壁上。清理工作板外壁上均匀分布有清理工作毛刷。清理工作板内壁上安装有清理复位弹簧，清理复位弹簧对清理工作板起到了限位的作用。清理工作块与清理复位弹簧相连，并安装在清理工作柱的内壁上。1.清理工作柱；2.清理从动齿轮；3.清理工作板；4.清理工作毛刷；5.清理驱动杆；6.清理伸缩板；7.清理工作气缸；8.清理复位弹簧；9.清理工作块图2.2.2外部清理机构。清理收集框通过销轴安装在清理工作框上，并通过销轴连接到清理收集气缸，清理收集气缸的底部连接到清理工作框。清理收集框与清理工作框之间安装有清理辅助弹簧，清理收集框上设置有清理立板。执行调节气缸安装在清理立板上并通过法兰连接到执行伸缩架。双向执行气缸安装在执行伸缩架中，两个执行进给架对称地设置在双向执行气缸的两侧。执行清理爪通过销轴与执行进给架、执行调节气缸相连。执行调节气缸的下端通过销轴固定在执行进给架上。清理工作杆通过销轴连接到清理工作框和清理工作气缸，清理工作气缸的下端通过销轴安装在清理工作框上。清理工作辊安装在清理工作杆上，清理工作毛刷设置在辊上，清理工作爪安装在辊下端。清理机构部分结构细节见图6。

3自动化维护设备实践应用

在实践应用中，只需要根据非充气轮胎的规格调节好自动化设备，设备会自动开始清理并收集轮胎内部缝隙、沟槽中的杂物，清理工作毛刷会清扫轮胎上沾染的灰尘等微小杂物。与传统人工清理维护相比，使用新型设备能有效降低成本，提高效率，并且清理全面。

4结语

该装置可以解决现有汽车非充气轮胎维护工作全程需要人工参与，耗时费力，工作效率低，清理不全面等难题，可以实现对非充气轮胎内的杂物的自动化清理功能，无人工操作，无安全隐患，稳定性好、省时、操作简单、劳动强度小，工作效率高，具有很好的发展前景。

参考文献

[1]苏博,张浩成.全球非充气轮胎市场概况及专利技术分析[J].中国橡胶,2013(20):22-26.

[2]文兴,芥川惠,门田邦信.轮胎的未来发展趋势[J].现代橡胶技术,2016(2):15-18.

[3]徐立.新型免充气轮胎发展现状[J].轮胎工业,2015(11):643-653.

[4]于清溪.深化技术创新理念,实施新型轮胎产业战略[J].橡塑技术与装备,2017(3):11-20.

[5]张仲志,吕建刚,宋彬,等.非充气轮胎技术的分析与展望[J].轮胎工业,2014(9):523-527.

[6]高晓东,杨卫民,张金云,等.国内外非充气轮胎的最新研究进展[J].橡胶工业,2015(3):183-188.

作者:徐凌霄 梁荣 季英萍 程晓民 李鸿 周秋鸿 单位:宁波工程学院杭州湾汽车学院