TB均勻性試驗機的維護研究

朱玲青

(雙錢集團（江蘇）輪胎有限公司，江蘇 如皋 226500)

TB均勻性試驗機的維護研究

朱玲青

(雙錢集團（江蘇）輪胎有限公司，江蘇 如皋 226500)

輪胎均勻性試驗機是檢測輪胎在負荷狀態下圓周力學特性的專用設備，測量數據不僅能科學地表達輪胎的不均勻性，還能用來指導輪胎的不均勻性校正，達到改善、提高輪胎質量的目的。對輪胎企業來說，如何保證均勻性試驗機的檢測精度至關重要。根據多年的設備管理經驗，提出對均勻性設備維護研究的建議，以期保證均勻性設備的精度。

均勻性；影響因素；校準

1 均勻性試驗機的檢測原理

1.1 輪胎均勻性

輪胎是由橡膠、鋼絲簾線等各種材料層疊而成，在各種車輛或機械上裝配的接地滾動的圓環形彈性橡膠制品。通常安裝在金屬輪輞上，能支承車身，緩沖外界沖擊，實現與路面的接觸并保證車輛的行駛性能。輪胎常在復雜和苛刻的條件下使用，它在行駛時承受著各種變形、負荷以及高低溫作用。因此存在尺寸、剛性不均勻和重量不平衡現象。輪胎在這種狀態下旋轉，就會從路面發生周期變化的反力。輪胎均勻性就是在這種條件下表現出的圓周特性恒定不變的性能。

1.2 均勻性試驗機檢測原理

均勻性試驗機主要分為低速和高速兩類，國內一般輪胎企業使用的是低速均勻性試驗機，其工作原理見圖1。對輪胎的均勻性質量優劣判級仍以低速均勻性的測試數據為依據，即測試轉速為60 r/min的測量數據。輪胎在均勻性測量過程中，主軸與負載輪通過機械支撐保持不動且位置平行，負載輪模擬地面并給主軸施加一定負載，相當于輪胎行駛過程中車體對輪胎的壓力。輪胎在每一個轉動周期內，旋轉編碼器均勻發出1 024點脈沖，旋轉編碼器每發出一個脈沖，計算機將記錄一次傳感器測量并輸出輪胎徑向方向上的徑向力和輪胎側向上的側向力，直至采集到1 024個數據為止。根據測得的徑向力和側向力算出錐度、折彎-方向、胎側鼓包等參數。

圖1 均勻性工作原理示意

2 設備檢測精度的影響因素

2.1 輪輞表面及輪輞座的表面臟污程度

均勻性試驗機測試輪輞采用的是復合輪輞，例如17.5～19.5組合。這種輪輞分為上下兩部分，下部分與輪輞座相聯結。平時測試時，輪胎內部或者氣源不干凈，導致部分胎毛等雜質順著下輪輞與主軸接觸的間隙，在重力作用下堆積在輪輞座的表面。這樣導致輪輞與底座接觸不平整，產生漏氣、輪輞水平度偏差，從而影響整套輪輞的密封效果，對測試結果產生影響。此外，輪輞表面因潤滑劑殘留而黏住的胎毛等，影響輪輞與輪胎的子口部位密封質量，同樣對測試結果也有影響。根據筆者的經驗，建議每個月對輪輞座及輪輞表面進行清理，對主軸與輪輞的接觸面用細砂紙精磨防銹處置，消除外在因素對設備檢測精度造成的干擾。

2.2 負載輪與旋轉主軸的位置精度偏差

根據設計要求，均勻性試驗機旋轉主軸與負載輪是通過機械支撐保持不動且位置精度偏差在設計范圍以內。主軸與負載輪的位置精度偏差對均勻性設備的精度產生重要的影響，必須定期檢驗核對兩者之間的位置精度是否符合設計要求。確定位置精度的前提是需要選擇合適的參照系，首先以負載輪的橫梁作為基礎，確定安裝在主軸上的測量基座軸的誤差，如果出現誤差調節基座軸法蘭螺母以校正同軸度。然后以測量基座軸為基礎，測量負載輪與主軸的平行度和水平度，如果負載輪的平行度和水平出現偏差，可調節負載輪上的調節螺母以校正負載輪的誤差。

2.2.1 校正測量基座軸的誤差

根據基座軸安裝圖2所示，在負載輪橫梁上安裝千分表固定支架，在主軸上安裝測量基座軸。根據基座測量圖3所示，在固定支架的上下兩端分別設置一只千分表。低速旋轉主軸，同時觀測基座軸的上下兩個測量點，其上下兩端的同軸度誤差控制在0.01 mm以內即判定為合格。

圖2 基座軸安裝

圖3 基座軸測量

2.2.2 校正負載輪的平行度的誤差

根據負載輪平行度測量圖4所示，利用L型測量支架，在其末端安裝一只千分表。低速正反轉主軸，使得千分表接觸到負載輪上表面，測得接觸的最大值。然后重復上訴動作，測得負載輪下表面接觸的最大值。比較這兩個數值，調整固定螺母、誤差控制在0.08 mm以內判定為合格。

圖4 負載輪平行度測量

2.2.3 校正負載輪的水平度的誤差

根據負載輪水平度測量圖5所示，利用L型測量支架，在其末端安裝一只千分表。低速正反轉主軸，使得千分表接觸到負載輪側邊緣，測得左側和右側的數值，調整螺母使得誤差控制在0.08 mm以內可判定合格。

圖5 負載輪水平度測量

2.3 傳感器的零點漂移

2.3.1 徑向力校準原理

輪胎均勻性試驗機傳感器的校準方法主要是采用對負載輪主軸分別施加標準砝碼來模擬實際的徑向力。根據徑向力校準示意圖6，負載輪主軸和多向測力傳感器同時可以測量徑向力和側向力。當加載砝碼后，通過定滑輪將對負載輪施加一個垂直于負載輪軸線的拉力。此時主軸會發生微小的位移，安裝在負載輪主軸的傳感器會檢測到這一微小的位移，輸出相應的毫伏電壓信號。然后通過A/D轉換模塊，軟件將采集的信號轉變為相應的徑向力數值。徑向力校準是一個靜態校準過程，負載輪在校準過程中不能轉動。在加載砝碼后，不能再對負載輪有其他力的干擾，且要在負載輪受力無波動的情況下進行傳感器數據采集。

圖6 徑向力校準示意

利用2個萬用表直流毫伏檔測量傳感器的電壓值（手機等遠離萬用表測量點避免信號干擾）。在未加載砝碼前，根據測量的電壓值調整傳感器控制器的歸零按鈕，對傳感器當前的測量值進行零點校準。接著開始徑向力校準，每加1個砝碼同時記錄徑向力（RFV）和側向力（LFV）的電壓值。根據徑向力校準記錄表1所示，第1個掛的是等同于砝碼重量的砝碼托盤，可看做是第1個砝碼。從2個電壓表可讀出測得的徑向力電壓值是10.2 mV，與之對應的側向力的電壓值是-1.6 mV。接著放第2個砝碼，錄得的數據為電壓表可讀出測得的徑向力電壓值是18.5 mV，與之對應的側向力的電壓值是-0.1 mV。砝碼全部加上后接著再依次減去砝碼并記錄電壓值。除去負載輪夾具、鋼絲繩以及支架，然后再次清零。至此，徑向力校準工作結束。校準后傳感器呈線性正相關，精度可靠符合使用要求。根據筆者的經驗，一般5年做一次傳感器校準，以便對傳感器的零點偏移做出修正。

2.3.2 徑向力校準過程及結果

表1 徑向力校準記錄

2.3.3 側向力校準原理

輪胎均勻性試驗機傳感器的校準方法主要是采用對負載輪主軸分別施加標準砝碼來模擬實際的側向力。根據側向力校準示意圖7，負載輪主軸和多向測力傳感器同時可以測量徑向力和側向力。校準時，將砝碼放在負載輪頂端的網格內，按逆時針或順時針的方向依次擺放，盡可能使得砝碼均勻分布在負載輪上。當負載輪受到砝碼加壓時，此時主軸會發生微小的位移，安裝在負載輪主軸的傳感器會檢測到這一微小的位移，輸出相應的毫伏電壓信號。然后通過A/D轉換模塊，軟件將采集的信號轉變為相應的側向力數值。側向力校準是一個靜態校準過程，負載輪在校準過程中不能轉動。在加載砝碼后，不能再對負載輪有其他力的干擾，且要在負載輪受力無波動的情況下進行傳感器的數據采集。

圖8 側向力校準示意

2.3.4 側向力校準過程及結果

利用2個萬用表直流毫伏檔測量傳感器的電壓值（手機等遠離萬用表測量點避免信號干擾）。在未加載砝碼前，根據測量的電壓值調整傳感器控制器的歸零按鈕，對傳感器當前的測量值進行零點校準。接著開始側向力校準，每加2個砝碼同時記錄徑向力（RFV）和側向力（LFV）的電壓值。根據側向力校準記錄表2所示，第1個放的是等同于砝碼重量的砝碼托盤，可看做是第1個砝碼。從兩個電壓表可讀出測得的徑向力電壓值是1.5 mV，與之對應的側向力的電壓值是-100.1 mV。接著按順時針或者逆時針旋轉負載輪，依次按一定間隔放第2個砝碼，錄得的數據為從電壓表可讀出測得的徑向力電壓值是1.5 mV，與之對應的側向力的電壓值是-200 mV。砝碼全部加上后接著再依次減去砝碼并記錄電壓值。除去所有砝碼然后再次清零。至此，側向力校準工作結束。校準后傳感器呈線性正相關，精度可靠符合使用要求。根據筆者的經驗，一般5年做一次傳感器校準，以便對傳感器的零點偏移做出修正。

表2 側向力校準記錄

3 結語

從設備維護角度分析，輪輞表面和輪輞座的維護不到位、負載輪與旋轉主軸的位置精度偏差以及傳感器出現零點漂移都會影響設備的檢測精度。對影響設備檢測精度的主要因數進行處理后，隨機選取了一組同規格5條輪胎進行5×5測試。在其余測試條件均不變的情況下，最終測試結果表明，這組輪胎RFV的標準方差較處理前降低了50%以上。本文是筆者通過本公司直接使用的均勻性試驗機，研究得出的一些想法，可能有考慮不周的因素，敬請諒解。

TB uniformity testing machine maintenance

Zhu Lingqing
(Double Coin Holding (Jiangsu) Tire Co.LTD., Rugao 226500, Jiangsu, China)

The tire uniformity tester is a special equipment for testing mechanical properties of the tire under load condition. The measured data can not only express the heterogeneity of tires scienti fi cally, but also can be used to guide the tire nonuniformity correction to improve the quality of the tires. It is very important for the tire enterprises to ensure the testing accuracy of the uniformity testing machine. Based on years of experience in equipment management, the paper puts forward some suggestions on maintenance to ensure the equipment accuracy.

uniformity; in fl uencing factors; calibration

TQ330.492

1009-797X(2018)01-0049-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2018.01.010

朱玲青(1985-)，男，工程師，本科，畢業于南京大學，主要從事輪胎行業檢測設備的研發工作。

2017-09-25