商用車車輪動平衡工藝優(yōu)化降本分析

吳雙強(qiáng)

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

車輪由于制造、磨損、補(bǔ)胎等原因，不可避免地會出現(xiàn)質(zhì)量分布不均的情況，在車輪高速旋轉(zhuǎn)時，就會出現(xiàn)不平衡狀態(tài)。具體表現(xiàn)為行駛中車輪抖動、方向盤振動等。可通過增加配重的方法規(guī)避這種現(xiàn)象，校正車輪各邊緣部分的平衡。這個校正的過程就是動平衡。

汽車是一個復(fù)雜的多自由度振動系統(tǒng)，各個零部件的振動都會在不同程度上引起整車振動，眾多激勵源的存在決定了汽車振動的復(fù)雜性。汽車在行駛過程中，這些激勵源往往不是單獨(dú)作用的，各種激勵源交互作用使得鑒別汽車振動的原因異常困難。不平路面、發(fā)動機(jī)、傳動系及車輪總成是汽車振動的主要激勵源，這些激勵是無法完全消除的，只能通過一系列措施阻隔或衰減。

以往的有關(guān)整車平順性研究，主要是從各個激勵源的振動頻率及共振的形成等方面進(jìn)行分析,通過增加相應(yīng)的配重塊來減低或消除共振。本文僅通過對各企業(yè)實(shí)物、零部件質(zhì)量及服務(wù)站技師實(shí)際經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行分析，認(rèn)為在控制零部件質(zhì)量的前提下，商用車僅做前輪動平衡，后輪及備胎不做動平衡的工藝可行。

1 市場調(diào)研

1.1 實(shí)車調(diào)研

在實(shí)車調(diào)研過程中，僅統(tǒng)計裝配鋼車輪總成的車輛，未統(tǒng)計裝配合金車輪的車輛。統(tǒng)計了4家同行企業(yè)各50輛車，分別統(tǒng)計各車輪上的配重塊安裝位置分布、數(shù)量及重量。統(tǒng)計結(jié)果顯示，同行平均13%的車輪上有配重塊，且單車輪平均重量約為80 g。統(tǒng)計我司100輛車，平均94.6%的車輪上有配重塊，且單車輪平均重量約為280 g。各企業(yè)配重塊安裝位置分布情況如表1所示，各企業(yè)配重塊重量分布情況如表2所示。

表1 各企業(yè)配重塊安裝位置分布情況 單位：個

表2 各企業(yè)配重塊重量分布情況 單位：輛

從統(tǒng)計結(jié)果來看，我司車輪上的配重塊數(shù)量及重量遠(yuǎn)超同行平均水平，需進(jìn)一步分析原因。

1.2 技術(shù)要求及實(shí)施情況調(diào)研

GB/T 4971—2009中給出的平順性定義為“避免汽車在行駛過程中所產(chǎn)生的振動和沖擊使人感到不舒服、疲勞甚至損害健康，或使貨物損壞的性能。”各企業(yè)在相關(guān)的技術(shù)要求中，均對平順性指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定。

在調(diào)研的5家企業(yè)中，有4家企業(yè)技術(shù)要求車輪總成100%做動平衡后予以送線裝車，只有1家企業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是僅做前輪的車輪總成動平衡，后輪不做動平衡。在實(shí)際執(zhí)行過程中，有60%的企業(yè)并未完全按照技術(shù)要求執(zhí)行，但市場反饋中，因車輪動平衡原因引起的車輛抖動等故障現(xiàn)象較少。各企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)際執(zhí)行情況如表3所示。我司的技術(shù)要求同樣是前、后輪100%做動平衡后予以送線裝車，市場反饋情況需進(jìn)一步研究分析。

表3 各企業(yè)技術(shù)要求及實(shí)際執(zhí)行情況

2 過程審核

組織相關(guān)人員對輪胎分裝線進(jìn)行過程審核，主要從工藝文件的執(zhí)行情況、檢測設(shè)備的完好性等方面進(jìn)行。經(jīng)過審核，輪胎分裝線在工藝文件執(zhí)行方面未出現(xiàn)問題、全自動平衡機(jī)也在鑒定有效期內(nèi)，現(xiàn)場未發(fā)現(xiàn)有影響校準(zhǔn)精度的相關(guān)問題。但根據(jù)檢驗(yàn)記錄，發(fā)現(xiàn)約16%的鋼車輪總成在做完動平衡后，靜不平衡量超過技術(shù)要求的規(guī)定，需對該類車輪總成拆下重新將輪輞、輪胎配對裝配，嚴(yán)重影響走線節(jié)拍。尤其是裝配斜交胎時，個別車輪總成靜不平衡量最高達(dá)912.3 g，嚴(yán)重超過技術(shù)要求的≤400 g規(guī)定。統(tǒng)計當(dāng)天的配重塊使用量，每條輪胎平均裝配約290 g。現(xiàn)場裝配人員反映有部分廠家提供的輪輞配套輪胎，容易出現(xiàn)靜不平衡量超差，建議對輪輞的入廠質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格管控。

3 零部件檢驗(yàn)

通過實(shí)物調(diào)研及過程審核，發(fā)現(xiàn)我司的車輪上的配重塊數(shù)量及重量遠(yuǎn)超同行平均水平，因我司針對輪胎及輪輞等零部件未有性能檢測手段，一般都是定期抽檢委外進(jìn)行檢測和由供方每批次提供檢測報告予以認(rèn)可。

組織對上年度裝配量大的輪胎及輪輞進(jìn)行篩選，確定需進(jìn)行委外檢驗(yàn)的供方及種類規(guī)格。隨機(jī)在庫區(qū)抽取每種種類規(guī)格的產(chǎn)品各3個，按照GB/T 18505—2013及QC/T 242—2014進(jìn)行委外第三方檢驗(yàn)。其中輪胎涉及7家、43個種類共129個，檢測結(jié)果顯示有2家供方產(chǎn)品出現(xiàn)不合格品，委外檢驗(yàn)整體合格率為97.2%，其主要不合格項為動平衡和均勻性。輪輞涉及供方7家、18個種類共54個，檢測結(jié)果顯示有3家供方產(chǎn)品出現(xiàn)不合格品，委外檢驗(yàn)整體合格率僅為70.7%，主要不合格項為靜不平衡量。表4為零部件委外檢驗(yàn)結(jié)果。

表4 零部件委外檢驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)零部件第三方委外檢測結(jié)果，認(rèn)為部分供方的輪輞入庫合格率較低是引起我司車輪總成上配重塊及重量較行業(yè)高的主要原因。對此，組織相關(guān)部門對所有的輪胎、輪輞供方進(jìn)行二方審核，針對發(fā)現(xiàn)的問題督促供方進(jìn)行整改并組織驗(yàn)證。同時我司購置了輪輞全自動動平衡檢測機(jī)，以便日常對輪輞部件入庫進(jìn)行性能檢測，減少因零部件質(zhì)量問題引起的整車質(zhì)量問題。

4 售后數(shù)據(jù)分析

通過公司大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，統(tǒng)計在保車輛相關(guān)故障數(shù)據(jù)。梳理因（1）車輪發(fā)抖，動平衡超差；（2）車輪偏擺（輪胎不平衡引起）；（3）車輪偏擺（輪輞不平衡引起）；（4）車輪做動平衡，同時更換鋼圈。四種故障模式故障數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)因四種故障模式的故障車輛數(shù)僅占故障車輛總數(shù)的0.36%。

進(jìn)一步分析因動平衡相關(guān)引起的故障車輛數(shù)據(jù)，按車型來分，牽引車占比達(dá)到了90.11%，故障車輛按車型分類如圖1所示。

圖1 故障車輛按車型分類

再進(jìn)一步對牽引車的細(xì)分市場進(jìn)行分類分析，其中“煤炭運(yùn)輸”類因動平衡引起的相關(guān)故障車輛占比達(dá)到56.03%，其次為“砂石料運(yùn)輸”類因動平衡引起的相關(guān)故障車輛占比為26.13%，兩個細(xì)分市場的故障車輛占比和達(dá)到了82.16%。故障車輛按細(xì)分品系分類（前三）如圖2所示。

圖2 故障車輛按細(xì)分品系分類（前三）

進(jìn)一步對因動平衡引起的故障車輛的售后報單進(jìn)行分析，統(tǒng)計車輛進(jìn)服務(wù)站時車輛的“行駛里程”，20 000 km以上的故障車輛占比為74.89%。具體分布如表5所示。

表5 按“行駛里程”統(tǒng)計分布

通過以上統(tǒng)計，發(fā)生因動平衡引起的故障車輛，基本處于重載運(yùn)輸行業(yè)，而且大部分是在行駛20 000 km以上才出現(xiàn)駕駛室抖動、方向盤震動及前輪偏擺等故障現(xiàn)象。分析認(rèn)為煤炭及砂石料運(yùn)輸行業(yè)本身存在礦區(qū)路況惡劣，再加上重載行駛，容易出現(xiàn)輪輞變形、輪胎磨損、傳動軸動平衡超差、發(fā)動機(jī)懸置減震墊松動、離合器從動盤偏磨或燒蝕、駕駛室左右懸置減震器失效等問題，導(dǎo)致故障出現(xiàn)。

5 服務(wù)站調(diào)研

梳理了因動平衡相關(guān)引起的故障車輛報單服務(wù)站信息。選取了報單量大的三家服務(wù)站各為期一周的駐場調(diào)研，通過與服務(wù)站的技師及進(jìn)站駕駛員進(jìn)行溝通，獲得以下相關(guān)經(jīng)驗(yàn)信息：

（1）當(dāng)車輛在怠速時，駕駛室地板震動，雙腳有發(fā)麻的感覺，一般是發(fā)動機(jī)懸置減震墊松動，緊固發(fā)動機(jī)懸置減震墊即可解決問題。

（2）車速為60 km/h～90 km/h時，駕駛室地板震動，雙腳有發(fā)麻的感覺，速度越高，地板抖動越嚴(yán)重，一般是傳動軸動平衡問題，校正傳動軸動平衡即可解決問題。

（3）車速為40 km/h～60 km/h時，駕駛室上下顛簸，其他速度段車輛運(yùn)行良好，一般是車輪總成動平衡及制動鼓平衡問題，重新做車輪或制動鼓的動平衡即可解決問題。

（4）車速為40 km/h～80 km/h時，轉(zhuǎn)向輪左右擺動，方向盤左右旋轉(zhuǎn)擺動，一般是轉(zhuǎn)向輪動平衡問題或四輪定位問題，重新做轉(zhuǎn)向輪動平衡或做四輪定位即可解決問題。

（5）車輛行駛時，駕駛室上下顛簸，轉(zhuǎn)彎時，駕駛室側(cè)傾顛簸，駕駛室下方伴有咔咔聲，一般是駕駛室懸置失效或駕駛室翻轉(zhuǎn)軸松曠，更換駕駛室懸置或翻轉(zhuǎn)軸即可解決問題。

（6）車輛行駛時，轉(zhuǎn)向輪左右擺動，方向盤左右旋轉(zhuǎn)擺動，一般是橫向拉桿松動或變形，更換橫向拉桿即可解決問題。

（7）車輛在制動過程中，轉(zhuǎn)向輪左右擺動，方向盤左右旋轉(zhuǎn)擺動，一般是防抱死制動系統(tǒng)（Anti-lock Braking System, ABS）介入不同步，更換ABS控制閥即可解決問題。

（8）如車輛出現(xiàn)因車輪動平衡原因引起的抖動等故障，80%的車輛都可以通過調(diào)整前輪的動平衡得到解決。

（9）車輛在重載運(yùn)輸中，平均每三個月左右就要更換輪胎，在更換輪胎時，尤其是后輪，基本不進(jìn)行動平衡，駕駛員未感覺有車輛抖動現(xiàn)象。

（10）營運(yùn)半年以上的車輛，56%的車輛進(jìn)服務(wù)站時，車輪上配重塊存在或多或少的丟失（出廠時車輪上有標(biāo)識），駕駛員未感覺有車輛抖動現(xiàn)象。

通過以上實(shí)車維修經(jīng)驗(yàn)可以分析得出，車輛抖動是車輛在行駛過程中存在的一種系統(tǒng)性故障，涉及傳動系、行駛系、轉(zhuǎn)向系、懸架系及制動系，有可能是其中某一種原因造成，也有可能是多種原因綜合作用的結(jié)果。車輛前輪的動平衡是否符合規(guī)定，是關(guān)系到駕乘舒適性體驗(yàn)的關(guān)鍵特性，后輪對整車的駕乘體驗(yàn)影響不大。

6 工藝優(yōu)化及市場驗(yàn)證

根據(jù)以上分析，認(rèn)為針對裝配鋼制輪輞的商用車，前輪動平衡對于整車的平順性起著至關(guān)重要的作用，后輪可以不做車輪總成動平衡。故對車輪動平衡相關(guān)工藝進(jìn)行了修訂，對于裝配的車輛，僅做前輪動平衡，后輪及備胎不做動平衡。

按照優(yōu)化后工藝裝配的車輛投放市場，進(jìn)行了為期一年的跟蹤，跟蹤期間市場未明顯反饋有因動平衡引起的車輛抖動等相關(guān)質(zhì)量問題，認(rèn)為工藝優(yōu)化后對整車性能不存在影響，優(yōu)化方案可行。

7 結(jié)論

部分供方的輪輞入庫合格率較低是引起我司車輪總成上配重塊及重量較行業(yè)高的主要原因，通過采取有效措施，提升零部件入庫合格率；車輛前輪的動平衡是否符合規(guī)定，是關(guān)系到整車平順性的關(guān)鍵特性，重點(diǎn)需保證前輪的動平衡符合技術(shù)要求，后輪對整車的平順性影響較小，可以不做動平衡。

在保證輪胎及輪輞等零部件入廠符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下，商用車僅做前輪動平衡，后輪及備胎不做動平衡的工藝可行。通過對車輪動平衡的工藝優(yōu)化，每輛車減少約82%的動平衡費(fèi)用（以6×4為例），降本效果顯著。