轮胎缠绕成型控制系统研究

需求的背景和应用场景

在轮胎制造行业中，缠绕成型工艺是生产工程轮胎的关键环节之一。传统的轮胎缠绕工艺往往依赖于经验和手动调整，缺乏精确的数学模型和控制策略，导致轮胎在缠绕过程中形态变化难以预测，线材张力和速度分布不均，进而影响轮胎的质量和生产效率。为了解决这些问题，提高轮胎缠绕成型的精度和稳定性，本研究提出了轮胎缠绕成型控制系统的研究需求。该系统旨在通过数学建模、数值模拟和软件开发等手段，实现对轮胎缠绕过程的精确控制，提升轮胎制造的整体水平，满足市场对高质量、高效率轮胎的需求。

要解决的关键技术问题

1. 数学建模与数值模拟：根据成品轮胎和原料胶条之间的分布关系，建立橡机数学模型，并通过数值模拟方法分析轮胎的形态变化规律、线材张力和速度分布等影响因素。这将为后续的控制系统开发提供理论基础和数据支持。
2. 缠绕控制软件开发：开发具有数据采集、故障预警和监测等功能的缠绕控制软件。该软件需要能够实时采集缠绕过程中的关键参数，如线材张力、速度、温度等，并进行实时处理和分析，及时发现并预警潜在故障，确保缠绕过程的稳定性和安全性。
3. 算法优化与策略提出：结合生产实践，深入分析橡机缠绕系统的不足之处，提出针对性的算法优化策略。通过对胶条承受应力、形变与胶条温度和胶料关系的深入研究，优化缠绕算法，提高仿形缠绕的精度和稳定性。
4. 精度与质量控制：确保缠绕的胎面外廓形状基本与设计曲线一致，仿形缠绕效果好，胎面形状误差控制在±2%内，轮胎质量误差控制在±1%内。这将是评价该系统性能的重要指标，也是提升轮胎制造质量的关键。

效果要求

1. 提高缠绕精度与稳定性：通过精确的数学模型和优化的控制算法，实现轮胎缠绕成型的高精度和稳定性，满足国际轮胎缠绕工艺的质量精度要求。
2. 增强故障预警与监测能力：缠绕控制软件具备强大的数据采集、故障预警和监测功能，能够及时发现并处理潜在故障，降低生产风险，提高生产效率。
3. 提升轮胎质量与竞争力：通过本系统的应用，轮胎的质量误差和缠绕重量精度、厚度精度均得到显著提升，使得轮胎产品在国际市场上具有更强的竞争力。
4. 创新性与技术领先：本研究将推动轮胎缠绕成型技术的创新发展，提升我国在国际工程轮胎缠绕行业的整体水平，为轮胎制造业的转型升级提供有力支撑。