朱玲青

(雙錢集團(tuán)（江蘇）輪胎有限公司，江蘇 如皋 226500)

TB均勻性試驗(yàn)機(jī)的維護(hù)研究

朱玲青

(雙錢集團(tuán)（江蘇）輪胎有限公司，江蘇 如皋 226500)

輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī)是檢測輪胎在負(fù)荷狀態(tài)下圓周力學(xué)特性的專用設(shè)備，測量數(shù)據(jù)不僅能科學(xué)地表達(dá)輪胎的不均勻性，還能用來指導(dǎo)輪胎的不均勻性校正，達(dá)到改善、提高輪胎質(zhì)量的目的。對輪胎企業(yè)來說，如何保證均勻性試驗(yàn)機(jī)的檢測精度至關(guān)重要。根據(jù)多年的設(shè)備管理經(jīng)驗(yàn)，提出對均勻性設(shè)備維護(hù)研究的建議，以期保證均勻性設(shè)備的精度。

均勻性；影響因素；校準(zhǔn)

1 均勻性試驗(yàn)機(jī)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(jī)械上裝配的接地滾動(dòng)的圓環(huán)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(shí)現(xiàn)與路面的接觸并保證車輛的行駛性能。輪胎常在復(fù)雜和苛刻的條件下使用，它在行駛時(shí)承受著各種變形、負(fù)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(xiàn)象。輪胎在這種狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)，就會(huì)從路面發(fā)生周期變化的反力。輪胎均勻性就是在這種條件下表現(xiàn)出的圓周特性恒定不變的性能。

1.2 均勻性試驗(yàn)機(jī)檢測原理

均勻性試驗(yàn)機(jī)主要分為低速和高速兩類，國內(nèi)一般輪胎企業(yè)使用的是低速均勻性試驗(yàn)機(jī)，其工作原理見圖1。對輪胎的均勻性質(zhì)量優(yōu)劣判級(jí)仍以低速均勻性的測試數(shù)據(jù)為依據(jù)，即測試轉(zhuǎn)速為60 r/min的測量數(shù)據(jù)。輪胎在均勻性測量過程中，主軸與負(fù)載輪通過機(jī)械支撐保持不動(dòng)且位置平行，負(fù)載輪模擬地面并給主軸施加一定負(fù)載，相當(dāng)于輪胎行駛過程中車體對輪胎的壓力。輪胎在每一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)，旋轉(zhuǎn)編碼器均勻發(fā)出1 024點(diǎn)脈沖，旋轉(zhuǎn)編碼器每發(fā)出一個(gè)脈沖，計(jì)算機(jī)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(cè)向上的側(cè)向力，直至采集到1 024個(gè)數(shù)據(jù)為止。根據(jù)測得的徑向力和側(cè)向力算出錐度、折彎-方向、胎側(cè)鼓包等參數(shù)。

圖1 均勻性工作原理示意

2 設(shè)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(yàn)機(jī)測試輪輞采用的是復(fù)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(lián)結(jié)。平時(shí)測試時(shí)，輪胎內(nèi)部或者氣源不干凈，導(dǎo)致部分胎毛等雜質(zhì)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(dǎo)致輪輞與底座接觸不平整，產(chǎn)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(jié)果產(chǎn)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(zhì)量，同樣對測試結(jié)果也有影響。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，建議每個(gè)月對輪輞座及輪輞表面進(jìn)行清理，對主軸與輪輞的接觸面用細(xì)砂紙精磨防銹處置，消除外在因素對設(shè)備檢測精度造成的干擾。

2.2 負(fù)載輪與旋轉(zhuǎn)主軸的位置精度偏差

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，均勻性試驗(yàn)機(jī)旋轉(zhuǎn)主軸與負(fù)載輪是通過機(jī)械支撐保持不動(dòng)且位置精度偏差在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)。主軸與負(fù)載輪的位置精度偏差對均勻性設(shè)備的精度產(chǎn)生重要的影響，必須定期檢驗(yàn)核對兩者之間的位置精度是否符合設(shè)計(jì)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(fù)載輪的橫梁作為基礎(chǔ)，確定安裝在主軸上的測量基座軸的誤差，如果出現(xiàn)誤差調(diào)節(jié)基座軸法蘭螺母以校正同軸度。然后以測量基座軸為基礎(chǔ)，測量負(fù)載輪與主軸的平行度和水平度，如果負(fù)載輪的平行度和水平出現(xiàn)偏差，可調(diào)節(jié)負(fù)載輪上的調(diào)節(jié)螺母以校正負(fù)載輪的誤差。

2.2.1 校正測量基座軸的誤差

根據(jù)基座軸安裝圖2所示，在負(fù)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(jù)基座測量圖3所示，在固定支架的上下兩端分別設(shè)置一只千分表。低速旋轉(zhuǎn)主軸，同時(shí)觀測基座軸的上下兩個(gè)測量點(diǎn)，其上下兩端的同軸度誤差控制在0.01 mm以內(nèi)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(fù)載輪的平行度的誤差

根據(jù)負(fù)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(zhuǎn)主軸，使得千分表接觸到負(fù)載輪上表面，測得接觸的最大值。然后重復(fù)上訴動(dòng)作，測得負(fù)載輪下表面接觸的最大值。比較這兩個(gè)數(shù)值，調(diào)整固定螺母、誤差控制在0.08 mm以內(nèi)判定為合格。

圖4 負(fù)載輪平行度測量

2.2.3 校正負(fù)載輪的水平度的誤差

根據(jù)負(fù)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(zhuǎn)主軸，使得千分表接觸到負(fù)載輪側(cè)邊緣，測得左側(cè)和右側(cè)的數(shù)值，調(diào)整螺母使得誤差控制在0.08 mm以內(nèi)可判定合格。

圖5 負(fù)載輪水平度測量

2.3 傳感器的零點(diǎn)漂移

2.3.1 徑向力校準(zhǔn)原理

輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī)傳感器的校準(zhǔn)方法主要是采用對負(fù)載輪主軸分別施加標(biāo)準(zhǔn)砝碼來模擬實(shí)際的徑向力。根據(jù)徑向力校準(zhǔn)示意圖6，負(fù)載輪主軸和多向測力傳感器同時(shí)可以測量徑向力和側(cè)向力。當(dāng)加載砝碼后，通過定滑輪將對負(fù)載輪施加一個(gè)垂直于負(fù)載輪軸線的拉力。此時(shí)主軸會(huì)發(fā)生微小的位移，安裝在負(fù)載輪主軸的傳感器會(huì)檢測到這一微小的位移，輸出相應(yīng)的毫伏電壓信號(hào)。然后通過A/D轉(zhuǎn)換模塊，軟件將采集的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的徑向力數(shù)值。徑向力校準(zhǔn)是一個(gè)靜態(tài)校準(zhǔn)過程，負(fù)載輪在校準(zhǔn)過程中不能轉(zhuǎn)動(dòng)。在加載砝碼后，不能再對負(fù)載輪有其他力的干擾，且要在負(fù)載輪受力無波動(dòng)的情況下進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)采集。

圖6 徑向力校準(zhǔn)示意

利用2個(gè)萬用表直流毫伏檔測量傳感器的電壓值（手機(jī)等遠(yuǎn)離萬用表測量點(diǎn)避免信號(hào)干擾）。在未加載砝碼前，根據(jù)測量的電壓值調(diào)整傳感器控制器的歸零按鈕，對傳感器當(dāng)前的測量值進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)。接著開始徑向力校準(zhǔn)，每加1個(gè)砝碼同時(shí)記錄徑向力（RFV）和側(cè)向力（LFV）的電壓值。根據(jù)徑向力校準(zhǔn)記錄表1所示，第1個(gè)掛的是等同于砝碼重量的砝碼托盤，可看做是第1個(gè)砝碼。從2個(gè)電壓表可讀出測得的徑向力電壓值是10.2 mV，與之對應(yīng)的側(cè)向力的電壓值是-1.6 mV。接著放第2個(gè)砝碼，錄得的數(shù)據(jù)為電壓表可讀出測得的徑向力電壓值是18.5 mV，與之對應(yīng)的側(cè)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(fù)載輪夾具、鋼絲繩以及支架，然后再次清零。至此，徑向力校準(zhǔn)工作結(jié)束。校準(zhǔn)后傳感器呈線性正相關(guān)，精度可靠符合使用要求。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，一般5年做一次傳感器校準(zhǔn)，以便對傳感器的零點(diǎn)偏移做出修正。

2.3.2 徑向力校準(zhǔn)過程及結(jié)果

表1 徑向力校準(zhǔn)記錄

2.3.3 側(cè)向力校準(zhǔn)原理

輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī)傳感器的校準(zhǔn)方法主要是采用對負(fù)載輪主軸分別施加標(biāo)準(zhǔn)砝碼來模擬實(shí)際的側(cè)向力。根據(jù)側(cè)向力校準(zhǔn)示意圖7，負(fù)載輪主軸和多向測力傳感器同時(shí)可以測量徑向力和側(cè)向力。校準(zhǔn)時(shí)，將砝碼放在負(fù)載輪頂端的網(wǎng)格內(nèi)，按逆時(shí)針或順時(shí)針的方向依次擺放，盡可能使得砝碼均勻分布在負(fù)載輪上。當(dāng)負(fù)載輪受到砝碼加壓時(shí)，此時(shí)主軸會(huì)發(fā)生微小的位移，安裝在負(fù)載輪主軸的傳感器會(huì)檢測到這一微小的位移，輸出相應(yīng)的毫伏電壓信號(hào)。然后通過A/D轉(zhuǎn)換模塊，軟件將采集的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的側(cè)向力數(shù)值。側(cè)向力校準(zhǔn)是一個(gè)靜態(tài)校準(zhǔn)過程，負(fù)載輪在校準(zhǔn)過程中不能轉(zhuǎn)動(dòng)。在加載砝碼后，不能再對負(fù)載輪有其他力的干擾，且要在負(fù)載輪受力無波動(dòng)的情況下進(jìn)行傳感器的數(shù)據(jù)采集。

圖8 側(cè)向力校準(zhǔn)示意

2.3.4 側(cè)向力校準(zhǔn)過程及結(jié)果

利用2個(gè)萬用表直流毫伏檔測量傳感器的電壓值（手機(jī)等遠(yuǎn)離萬用表測量點(diǎn)避免信號(hào)干擾）。在未加載砝碼前，根據(jù)測量的電壓值調(diào)整傳感器控制器的歸零按鈕，對傳感器當(dāng)前的測量值進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)。接著開始側(cè)向力校準(zhǔn)，每加2個(gè)砝碼同時(shí)記錄徑向力（RFV）和側(cè)向力（LFV）的電壓值。根據(jù)側(cè)向力校準(zhǔn)記錄表2所示，第1個(gè)放的是等同于砝碼重量的砝碼托盤，可看做是第1個(gè)砝碼。從兩個(gè)電壓表可讀出測得的徑向力電壓值是1.5 mV，與之對應(yīng)的側(cè)向力的電壓值是-100.1 mV。接著按順時(shí)針或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)負(fù)載輪，依次按一定間隔放第2個(gè)砝碼，錄得的數(shù)據(jù)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(yīng)的側(cè)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(cè)向力校準(zhǔn)工作結(jié)束。校準(zhǔn)后傳感器呈線性正相關(guān)，精度可靠符合使用要求。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，一般5年做一次傳感器校準(zhǔn)，以便對傳感器的零點(diǎn)偏移做出修正。

表2 側(cè)向力校準(zhǔn)記錄

3 結(jié)語

從設(shè)備維護(hù)角度分析，輪輞表面和輪輞座的維護(hù)不到位、負(fù)載輪與旋轉(zhuǎn)主軸的位置精度偏差以及傳感器出現(xiàn)零點(diǎn)漂移都會(huì)影響設(shè)備的檢測精度。對影響設(shè)備檢測精度的主要因數(shù)進(jìn)行處理后，隨機(jī)選取了一組同規(guī)格5條輪胎進(jìn)行5×5測試。在其余測試條件均不變的情況下，最終測試結(jié)果表明，這組輪胎RFV的標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)機(jī)，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(yè)于南京大學(xué)，主要從事輪胎行業(yè)檢測設(shè)備的研發(fā)工作。

2017-09-25