TB均匀性试验机的维护研究

朱玲青

(双钱集团（江苏）轮胎有限公司，江苏 如皋 226500)

TB均匀性试验机的维护研究

朱玲青

(双钱集团（江苏）轮胎有限公司，江苏 如皋 226500)

轮胎均匀性试验机是检测轮胎在负荷状态下圆周力学特性的专用设备，测量数据不仅能科学地表达轮胎的不均匀性，还能用来指导轮胎的不均匀性校正，达到改善、提高轮胎质量的目的。对轮胎企业来说，如何保证均匀性试验机的检测精度至关重要。根据多年的设备管理经验，提出对均匀性设备维护研究的建议，以期保证均匀性设备的精度。

均匀性；影响因素；校准

1 均匀性试验机的检测原理

1.1 轮胎均匀性

轮胎是由橡胶、钢丝帘线等各种材料层叠而成，在各种车辆或机械上装配的接地滚动的圆环形弹性橡胶制品。通常安装在金属轮辋上，能支承车身，缓冲外界冲击，实现与路面的接触并保证车辆的行驶性能。轮胎常在复杂和苛刻的条件下使用，它在行驶时承受着各种变形、负荷以及高低温作用。因此存在尺寸、刚性不均匀和重量不平衡现象。轮胎在这种状态下旋转，就会从路面发生周期变化的反力。轮胎均匀性就是在这种条件下表现出的圆周特性恒定不变的性能。

1.2 均匀性试验机检测原理

均匀性试验机主要分为低速和高速两类，国内一般轮胎企业使用的是低速均匀性试验机，其工作原理见图1。对轮胎的均匀性质量优劣判级仍以低速均匀性的测试数据为依据，即测试转速为60 r/min的测量数据。轮胎在均匀性测量过程中，主轴与负载轮通过机械支撑保持不动且位置平行，负载轮模拟地面并给主轴施加一定负载，相当于轮胎行驶过程中车体对轮胎的压力。轮胎在每一个转动周期内，旋转编码器均匀发出1 024点脉冲，旋转编码器每发出一个脉冲，计算机将记录一次传感器测量并输出轮胎径向方向上的径向力和轮胎侧向上的侧向力，直至采集到1 024个数据为止。根据测得的径向力和侧向力算出锥度、折弯-方向、胎侧鼓包等参数。

图1 均匀性工作原理示意

2 设备检测精度的影响因素

2.1 轮辋表面及轮辋座的表面脏污程度

均匀性试验机测试轮辋采用的是复合轮辋，例如17.5～19.5组合。这种轮辋分为上下两部分，下部分与轮辋座相联结。平时测试时，轮胎内部或者气源不干净，导致部分胎毛等杂质顺着下轮辋与主轴接触的间隙，在重力作用下堆积在轮辋座的表面。这样导致轮辋与底座接触不平整，产生漏气、轮辋水平度偏差，从而影响整套轮辋的密封效果，对测试结果产生影响。此外，轮辋表面因润滑剂残留而黏住的胎毛等，影响轮辋与轮胎的子口部位密封质量，同样对测试结果也有影响。根据笔者的经验，建议每个月对轮辋座及轮辋表面进行清理，对主轴与轮辋的接触面用细砂纸精磨防锈处置，消除外在因素对设备检测精度造成的干扰。

2.2 负载轮与旋转主轴的位置精度偏差

根据设计要求，均匀性试验机旋转主轴与负载轮是通过机械支撑保持不动且位置精度偏差在设计范围以内。主轴与负载轮的位置精度偏差对均匀性设备的精度产生重要的影响，必须定期检验核对两者之间的位置精度是否符合设计要求。确定位置精度的前提是需要选择合适的参照系，首先以负载轮的横梁作为基础，确定安装在主轴上的测量基座轴的误差，如果出现误差调节基座轴法兰螺母以校正同轴度。然后以测量基座轴为基础，测量负载轮与主轴的平行度和水平度，如果负载轮的平行度和水平出现偏差，可调节负载轮上的调节螺母以校正负载轮的误差。

2.2.1 校正测量基座轴的误差

根据基座轴安装图2所示，在负载轮横梁上安装千分表固定支架，在主轴上安装测量基座轴。根据基座测量图3所示，在固定支架的上下两端分别设置一只千分表。低速旋转主轴，同时观测基座轴的上下两个测量点，其上下两端的同轴度误差控制在0.01 mm以内即判定为合格。

图2 基座轴安装

图3 基座轴测量

2.2.2 校正负载轮的平行度的误差

根据负载轮平行度测量图4所示，利用L型测量支架，在其末端安装一只千分表。低速正反转主轴，使得千分表接触到负载轮上表面，测得接触的最大值。然后重复上诉动作，测得负载轮下表面接触的最大值。比较这两个数值，调整固定螺母、误差控制在0.08 mm以内判定为合格。

图4 负载轮平行度测量

2.2.3 校正负载轮的水平度的误差

根据负载轮水平度测量图5所示，利用L型测量支架，在其末端安装一只千分表。低速正反转主轴，使得千分表接触到负载轮侧边缘，测得左侧和右侧的数值，调整螺母使得误差控制在0.08 mm以内可判定合格。

图5 负载轮水平度测量

2.3 传感器的零点漂移

2.3.1 径向力校准原理

轮胎均匀性试验机传感器的校准方法主要是采用对负载轮主轴分别施加标准砝码来模拟实际的径向力。根据径向力校准示意图6，负载轮主轴和多向测力传感器同时可以测量径向力和侧向力。当加载砝码后，通过定滑轮将对负载轮施加一个垂直于负载轮轴线的拉力。此时主轴会发生微小的位移，安装在负载轮主轴的传感器会检测到这一微小的位移，输出相应的毫伏电压信号。然后通过A/D转换模块，软件将采集的信号转变为相应的径向力数值。径向力校准是一个静态校准过程，负载轮在校准过程中不能转动。在加载砝码后，不能再对负载轮有其他力的干扰，且要在负载轮受力无波动的情况下进行传感器数据采集。

图6 径向力校准示意

利用2个万用表直流毫伏档测量传感器的电压值（手机等远离万用表测量点避免信号干扰）。在未加载砝码前，根据测量的电压值调整传感器控制器的归零按钮，对传感器当前的测量值进行零点校准。接着开始径向力校准，每加1个砝码同时记录径向力（RFV）和侧向力（LFV）的电压值。根据径向力校准记录表1所示，第1个挂的是等同于砝码重量的砝码托盘，可看做是第1个砝码。从2个电压表可读出测得的径向力电压值是10.2 mV，与之对应的侧向力的电压值是-1.6 mV。接着放第2个砝码，录得的数据为电压表可读出测得的径向力电压值是18.5 mV，与之对应的侧向力的电压值是-0.1 mV。砝码全部加上后接着再依次减去砝码并记录电压值。除去负载轮夹具、钢丝绳以及支架，然后再次清零。至此，径向力校准工作结束。校准后传感器呈线性正相关，精度可靠符合使用要求。根据笔者的经验，一般5年做一次传感器校准，以便对传感器的零点偏移做出修正。

2.3.2 径向力校准过程及结果

表1 径向力校准记录

2.3.3 侧向力校准原理

轮胎均匀性试验机传感器的校准方法主要是采用对负载轮主轴分别施加标准砝码来模拟实际的侧向力。根据侧向力校准示意图7，负载轮主轴和多向测力传感器同时可以测量径向力和侧向力。校准时，将砝码放在负载轮顶端的网格内，按逆时针或顺时针的方向依次摆放，尽可能使得砝码均匀分布在负载轮上。当负载轮受到砝码加压时，此时主轴会发生微小的位移，安装在负载轮主轴的传感器会检测到这一微小的位移，输出相应的毫伏电压信号。然后通过A/D转换模块，软件将采集的信号转变为相应的侧向力数值。侧向力校准是一个静态校准过程，负载轮在校准过程中不能转动。在加载砝码后，不能再对负载轮有其他力的干扰，且要在负载轮受力无波动的情况下进行传感器的数据采集。

图8 侧向力校准示意

2.3.4 侧向力校准过程及结果

利用2个万用表直流毫伏档测量传感器的电压值（手机等远离万用表测量点避免信号干扰）。在未加载砝码前，根据测量的电压值调整传感器控制器的归零按钮，对传感器当前的测量值进行零点校准。接着开始侧向力校准，每加2个砝码同时记录径向力（RFV）和侧向力（LFV）的电压值。根据侧向力校准记录表2所示，第1个放的是等同于砝码重量的砝码托盘，可看做是第1个砝码。从两个电压表可读出测得的径向力电压值是1.5 mV，与之对应的侧向力的电压值是-100.1 mV。接着按顺时针或者逆时针旋转负载轮，依次按一定间隔放第2个砝码，录得的数据为从电压表可读出测得的径向力电压值是1.5 mV，与之对应的侧向力的电压值是-200 mV。砝码全部加上后接着再依次减去砝码并记录电压值。除去所有砝码然后再次清零。至此，侧向力校准工作结束。校准后传感器呈线性正相关，精度可靠符合使用要求。根据笔者的经验，一般5年做一次传感器校准，以便对传感器的零点偏移做出修正。

表2 侧向力校准记录

3 结语

从设备维护角度分析，轮辋表面和轮辋座的维护不到位、负载轮与旋转主轴的位置精度偏差以及传感器出现零点漂移都会影响设备的检测精度。对影响设备检测精度的主要因数进行处理后，随机选取了一组同规格5条轮胎进行5×5测试。在其余测试条件均不变的情况下，最终测试结果表明，这组轮胎RFV的标准方差较处理前降低了50%以上。本文是笔者通过本公司直接使用的均匀性试验机，研究得出的一些想法，可能有考虑不周的因素，敬请谅解。

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，工程师，本科，毕业于南京大学，主要从事轮胎行业检测设备的研发工作。

2017-09-25