輪胎動平衡測量原理及方法分析

張志娟(赤峰市產品質量計量檢測所， 內蒙 赤峰 024000)

輪胎動平衡測量原理及方法分析

張志娟
(赤峰市產品質量計量檢測所， 內蒙 赤峰 024000)

輪胎動平衡性能的好壞是評價輪胎質量的關鍵要素，動平衡測量是保證輪胎質量的重要手段。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量，更好的保證輪胎產品質量。

輪胎；動平衡；測量原理；測量方法

隨著公路基礎設施建設和國民經濟的發展，輪胎工業得到高速發展，對輪胎產品質量的要求也越來越嚴格。輪胎的動平衡性能直接關系到輪胎產品的質量，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準。因此，研究輪胎動平衡性能影響因素及其測量原理與方法，具有積極的現實意義。

1 輪胎動平衡性能的影響因素

輪胎生產制造過程中可能因多種因素影響，導致輪胎內部剛性不足或分布不均，使輪胎重心未能與旋轉軸中心相符，在輪胎旋轉時會產生不均勻的慣性離心力，從而影響輪胎的動平衡性能。基于力學原理可知，輪胎的動平衡性能不佳會使輪胎旋轉時產生交變的側向力或徑向力，使得車輛行駛中出現顛簸、擺動的現象，不僅影響駕駛乘坐的舒適性，還會加快零件損耗，嚴重危及車輛安全。

輪胎是多種材料和部件組合生產出的組合體，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，或鋼絲圈三角填充膠料擠出的尺寸、重量公差超標，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，或胎側膠料擠出的尺寸、重量公差超標，等等；動平衡性能的主要影響因素是操作不規范，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線精度不夠，或兩胎圈夾持器平面度、平行度超標； 最后在輪胎制造的運輸和存放環節，胎胚在運輸車或存胎盤上放置過久容易變形，使輪胎定型質量受到影響。

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來完成，根據支承特性的差異動平衡機分為軟、硬支承動平衡機，其中軟支承動平衡機的平衡轉速比轉子支承系統固有頻率高，而硬支承動平衡機的平衡轉速比固有頻率低，輪胎動平衡測量所用的動平衡機一般轉速低于固有頻率，是硬支承動平衡機。

基于動平衡機剛性轉子的兩面平衡原理可知，不平衡的剛性轉子的不平衡量可以簡化至垂直于主軸的兩個校正平面上，基于校正平面的校正實現平衡，因此輪胎動平衡測量一般設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。因為硬支承動平衡機具有很好的支承剛度，在分析不平衡量離心力作用時無需考慮支承剛度因素，不需計算主軸系統的慣性力。

2.2 輪胎動平衡測量方法

輪胎動平衡試驗機(測量系統結構如圖所示)能夠測量出輪胎的不平衡量和相位等情況，能夠標定輪胎平衡質量，掌握靜不平衡量和偶不平衡量，進而指導輪胎不平衡的校正，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方面，靜不平衡的產生原因主要是輪胎材料不均或質量偏心，這樣輪胎在旋轉過程中會產生交變的徑向力，使輪胎上下顛簸，而偶不平衡是輪胎離心力不在同一平面，輪胎在旋轉過程中會產生左右擺動。

輪胎動平衡機測量系統結構

在輪胎動平衡測量中，需要進行量標定和偏心補償。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為常數，電壓幅值與相位度量準確，結構參數為常數，平衡轉速相對穩定，滿足以上條件能夠保證測量結果的準確性。然而在實際測量工作中，上述條件很難得到完全的滿足，因此測量結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標定來降低數據誤差的影響。在輪胎規格更換時，需要采集實驗數據，利用曲線擬合算法計算傳感器比例系數與動平衡機結構系數，進行一次量標定。考慮到系統、輪輞的不平衡量，需要在測量輪胎動平衡時進行偏心補償，測定不平衡量電壓值以消除系統、輪輞不平衡量的影響。基于傳感器電壓、試驗機參數、量標定系數、電壓矢量等數據可以計算得出輪胎的不平衡量。

3 結語

綜上所述，輪胎的材料組成和制作工藝較為復雜，需要多方面因素的協調配合才能有效保證輪胎質量，然而在實際生產中輪胎質量還需要有效檢測手段的支持。輪胎動平衡測量是輪胎質量控制的有效方法，需要測量人員深刻掌握輪胎動平衡測量原理與相關方法，了解動平衡機的操作，嚴格按規范要求進行輪胎動平衡性能的測量，如果發現問題還需要給出校正建議，以保證輪胎成品的質量。

[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用[J].輪胎工業,2011,09:567-570.