輪胎動平衡測量原理及方法分析

張志娟(赤峰市產(chǎn)品質(zhì)量計(jì)量檢測所， 內(nèi)蒙 赤峰 024000)

輪胎動平衡測量原理及方法分析

張志娟
(赤峰市產(chǎn)品質(zhì)量計(jì)量檢測所， 內(nèi)蒙 赤峰 024000)

輪胎動平衡性能的好壞是評價(jià)輪胎質(zhì)量的關(guān)鍵要素，動平衡測量是保證輪胎質(zhì)量的重要手段。文章介紹了輪胎動平衡性能問題的影響因素，提出了動平衡測量的原理與方法，希望有助于提高輪胎動平衡檢測質(zhì)量，更好的保證輪胎產(chǎn)品質(zhì)量。

輪胎；動平衡；測量原理；測量方法

隨著公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，輪胎工業(yè)得到高速發(fā)展，對輪胎產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越嚴(yán)格。輪胎的動平衡性能直接關(guān)系到輪胎產(chǎn)品的質(zhì)量，需要采取有效的測量檢測手段確保其符合國家甚至國際標(biāo)準(zhǔn)。因此，研究輪胎動平衡性能影響因素及其測量原理與方法，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1 輪胎動平衡性能的影響因素

輪胎生產(chǎn)制造過程中可能因多種因素影響，導(dǎo)致輪胎內(nèi)部剛性不足或分布不均，使輪胎重心未能與旋轉(zhuǎn)軸中心相符，在輪胎旋轉(zhuǎn)時(shí)會產(chǎn)生不均勻的慣性離心力，從而影響輪胎的動平衡性能。基于力學(xué)原理可知，輪胎的動平衡性能不佳會使輪胎旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生交變的側(cè)向力或徑向力，使得車輛行駛中出現(xiàn)顛簸、擺動的現(xiàn)象，不僅影響駕駛乘坐的舒適性，還會加快零件損耗，嚴(yán)重危及車輛安全。

輪胎是多種材料和部件組合生產(chǎn)出的組合體，概況來講，在煉膠工序，需要將高分子彈性材料等材料組合塑煉、混煉，動平衡性能的主要影響因素是混煉膠料的均勻性；在預(yù)備工序，需要制作輪胎各零部件，動平衡性能的主要影響因素是鋼絲圈纏繞成型的尺寸、重量公差超標(biāo)，或鋼絲圈三角填充膠料擠出的尺寸、重量公差超標(biāo)，或鋼絲圈包布貼合不均勻，或胎體。帶速層、緩沖層的簾布簾線壓延厚度不均，或胎側(cè)膠料擠出的尺寸、重量公差超標(biāo)，等等；動平衡性能的主要影響因素是操作不規(guī)范，工藝不合理，以及主鼓等在工作位的對稱精度不夠，或膠囊鼓貼合中心標(biāo)線精度不夠，或兩胎圈夾持器平面度、平行度超標(biāo)； 最后在輪胎制造的運(yùn)輸和存放環(huán)節(jié)，胎胚在運(yùn)輸車或存胎盤上放置過久容易變形，使輪胎定型質(zhì)量受到影響。

2 輪胎動平衡測量原理與方法

2.1 輪胎動平衡測量原理

輪胎動平衡性能測量需要使用動平衡機(jī)來完成，根據(jù)支承特性的差異動平衡機(jī)分為軟、硬支承動平衡機(jī)，其中軟支承動平衡機(jī)的平衡轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)固有頻率高，而硬支承動平衡機(jī)的平衡轉(zhuǎn)速比固有頻率低，輪胎動平衡測量所用的動平衡機(jī)一般轉(zhuǎn)速低于固有頻率，是硬支承動平衡機(jī)。

基于動平衡機(jī)剛性轉(zhuǎn)子的兩面平衡原理可知，不平衡的剛性轉(zhuǎn)子的不平衡量可以簡化至垂直于主軸的兩個(gè)校正平面上，基于校正平面的校正實(shí)現(xiàn)平衡，因此輪胎動平衡測量一般設(shè)定輪輞寬度為校正面間距，半徑為校正半徑，將不平衡量等效為校正平面的不平衡量。因?yàn)橛仓С袆悠胶鈾C(jī)具有很好的支承剛度，在分析不平衡量離心力作用時(shí)無需考慮支承剛度因素，不需計(jì)算主軸系統(tǒng)的慣性力。

2.2 輪胎動平衡測量方法

輪胎動平衡試驗(yàn)機(jī)(測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示)能夠測量出輪胎的不平衡量和相位等情況，能夠標(biāo)定輪胎平衡質(zhì)量，掌握靜不平衡量和偶不平衡量，進(jìn)而指導(dǎo)輪胎不平衡的校正，提高輪胎的動平衡性能。動不平衡包括靜不平衡與偶不平衡兩個(gè)方面，靜不平衡的產(chǎn)生原因主要是輪胎材料不均或質(zhì)量偏心，這樣輪胎在旋轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生交變的徑向力，使輪胎上下顛簸，而偶不平衡是輪胎離心力不在同一平面，輪胎在旋轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生左右擺動。

輪胎動平衡機(jī)測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在輪胎動平衡測量中，需要進(jìn)行量標(biāo)定和偏心補(bǔ)償。基于輪胎動平衡測量原理可知，輪胎動平衡測量需要確保傳感器電壓與力的比例系數(shù)為常數(shù)，電壓幅值與相位度量準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)參數(shù)為常數(shù)，平衡轉(zhuǎn)速相對穩(wěn)定，滿足以上條件能夠保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。然而在實(shí)際測量工作中，上述條件很難得到完全的滿足，因此測量結(jié)果可能存在一定的誤差，且誤差難以測量和理論分析，需要通過動平衡參數(shù)標(biāo)定來降低數(shù)據(jù)誤差的影響。在輪胎規(guī)格更換時(shí)，需要采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用曲線擬合算法計(jì)算傳感器比例系數(shù)與動平衡機(jī)結(jié)構(gòu)系數(shù)，進(jìn)行一次量標(biāo)定。考慮到系統(tǒng)、輪輞的不平衡量，需要在測量輪胎動平衡時(shí)進(jìn)行偏心補(bǔ)償，測定不平衡量電壓值以消除系統(tǒng)、輪輞不平衡量的影響。基于傳感器電壓、試驗(yàn)機(jī)參數(shù)、量標(biāo)定系數(shù)、電壓矢量等數(shù)據(jù)可以計(jì)算得出輪胎的不平衡量。

3 結(jié)語

綜上所述，輪胎的材料組成和制作工藝較為復(fù)雜，需要多方面因素的協(xié)調(diào)配合才能有效保證輪胎質(zhì)量，然而在實(shí)際生產(chǎn)中輪胎質(zhì)量還需要有效檢測手段的支持。輪胎動平衡測量是輪胎質(zhì)量控制的有效方法，需要測量人員深刻掌握輪胎動平衡測量原理與相關(guān)方法，了解動平衡機(jī)的操作，嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行輪胎動平衡性能的測量，如果發(fā)現(xiàn)問題還需要給出校正建議，以保證輪胎成品的質(zhì)量。

[1]戚順青,張寶亮,呂咸岳.載重子午線輪胎動平衡檢測原理及應(yīng)用[J].輪胎工業(yè),2011,09:567-570.