轮胎动平衡测量原理及方法分析

张志娟(赤峰市产品质量计量检测所， 内蒙 赤峰 024000)

轮胎动平衡测量原理及方法分析

张志娟
(赤峰市产品质量计量检测所， 内蒙 赤峰 024000)

轮胎动平衡性能的好坏是评价轮胎质量的关键要素，动平衡测量是保证轮胎质量的重要手段。文章介绍了轮胎动平衡性能问题的影响因素，提出了动平衡测量的原理与方法，希望有助于提高轮胎动平衡检测质量，更好的保证轮胎产品质量。

轮胎；动平衡；测量原理；测量方法

随着公路基础设施建设和国民经济的发展，轮胎工业得到高速发展，对轮胎产品质量的要求也越来越严格。轮胎的动平衡性能直接关系到轮胎产品的质量，需要采取有效的测量检测手段确保其符合国家甚至国际标准。因此，研究轮胎动平衡性能影响因素及其测量原理与方法，具有积极的现实意义。

1 轮胎动平衡性能的影响因素

轮胎生产制造过程中可能因多种因素影响，导致轮胎内部刚性不足或分布不均，使轮胎重心未能与旋转轴中心相符，在轮胎旋转时会产生不均匀的惯性离心力，从而影响轮胎的动平衡性能。基于力学原理可知，轮胎的动平衡性能不佳会使轮胎旋转时产生交变的侧向力或径向力，使得车辆行驶中出现颠簸、摆动的现象，不仅影响驾驶乘坐的舒适性，还会加快零件损耗，严重危及车辆安全。

轮胎是多种材料和部件组合生产出的组合体，概况来讲，在炼胶工序，需要将高分子弹性材料等材料组合塑炼、混炼，动平衡性能的主要影响因素是混炼胶料的均匀性；在预备工序，需要制作轮胎各零部件，动平衡性能的主要影响因素是钢丝圈缠绕成型的尺寸、重量公差超标，或钢丝圈三角填充胶料挤出的尺寸、重量公差超标，或钢丝圈包布贴合不均匀，或胎体。带速层、缓冲层的帘布帘线压延厚度不均，或胎侧胶料挤出的尺寸、重量公差超标，等等；动平衡性能的主要影响因素是操作不规范，工艺不合理，以及主鼓等在工作位的对称精度不够，或胶囊鼓贴合中心标线精度不够，或两胎圈夹持器平面度、平行度超标； 最后在轮胎制造的运输和存放环节，胎胚在运输车或存胎盘上放置过久容易变形，使轮胎定型质量受到影响。

2 轮胎动平衡测量原理与方法

2.1 轮胎动平衡测量原理

轮胎动平衡性能测量需要使用动平衡机来完成，根据支承特性的差异动平衡机分为软、硬支承动平衡机，其中软支承动平衡机的平衡转速比转子支承系统固有频率高，而硬支承动平衡机的平衡转速比固有频率低，轮胎动平衡测量所用的动平衡机一般转速低于固有频率，是硬支承动平衡机。

基于动平衡机刚性转子的两面平衡原理可知，不平衡的刚性转子的不平衡量可以简化至垂直于主轴的两个校正平面上，基于校正平面的校正实现平衡，因此轮胎动平衡测量一般设定轮辋宽度为校正面间距，半径为校正半径，将不平衡量等效为校正平面的不平衡量。因为硬支承动平衡机具有很好的支承刚度，在分析不平衡量离心力作用时无需考虑支承刚度因素，不需计算主轴系统的惯性力。

2.2 轮胎动平衡测量方法

轮胎动平衡试验机(测量系统结构如图所示)能够测量出轮胎的不平衡量和相位等情况，能够标定轮胎平衡质量，掌握静不平衡量和偶不平衡量，进而指导轮胎不平衡的校正，提高轮胎的动平衡性能。动不平衡包括静不平衡与偶不平衡两个方面，静不平衡的产生原因主要是轮胎材料不均或质量偏心，这样轮胎在旋转过程中会产生交变的径向力，使轮胎上下颠簸，而偶不平衡是轮胎离心力不在同一平面，轮胎在旋转过程中会产生左右摆动。

轮胎动平衡机测量系统结构

在轮胎动平衡测量中，需要进行量标定和偏心补偿。基于轮胎动平衡测量原理可知，轮胎动平衡测量需要确保传感器电压与力的比例系数为常数，电压幅值与相位度量准确，结构参数为常数，平衡转速相对稳定，满足以上条件能够保证测量结果的准确性。然而在实际测量工作中，上述条件很难得到完全的满足，因此测量结果可能存在一定的误差，且误差难以测量和理论分析，需要通过动平衡参数标定来降低数据误差的影响。在轮胎规格更换时，需要采集实验数据，利用曲线拟合算法计算传感器比例系数与动平衡机结构系数，进行一次量标定。考虑到系统、轮辋的不平衡量，需要在测量轮胎动平衡时进行偏心补偿，测定不平衡量电压值以消除系统、轮辋不平衡量的影响。基于传感器电压、试验机参数、量标定系数、电压矢量等数据可以计算得出轮胎的不平衡量。

3 结语

综上所述，轮胎的材料组成和制作工艺较为复杂，需要多方面因素的协调配合才能有效保证轮胎质量，然而在实际生产中轮胎质量还需要有效检测手段的支持。轮胎动平衡测量是轮胎质量控制的有效方法，需要测量人员深刻掌握轮胎动平衡测量原理与相关方法，了解动平衡机的操作，严格按规范要求进行轮胎动平衡性能的测量，如果发现问题还需要给出校正建议，以保证轮胎成品的质量。

[1]戚顺青,张宝亮,吕咸岳.载重子午线轮胎动平衡检测原理及应用[J].轮胎工业,2011,09:567-570.