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解析現(xiàn)代汽車車輪的平衡性能檢測論文

時(shí)間:2022-07-01 20:51:25 愛車 我要投稿
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解析現(xiàn)代汽車車輪的平衡性能檢測論文

  1車輪平衡性能檢測的意義

解析現(xiàn)代汽車車輪的平衡性能檢測論文

  不平衡的車輪不僅加劇其本身的磨損,而且也必然殃及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng),同時(shí)也是整車振動(dòng)的激振源。車輪的平衡與否與汽車的平順性、操穩(wěn)性、安全性息息相關(guān)。隨著高速公路和城市道路立交系統(tǒng)的興建,過去被道路因素所制約的汽車高速行駛的能力得到了充分發(fā)揮,提高了運(yùn)輸效率,但長期掩蓋在低速工況下的一些機(jī)構(gòu)裝置的隱患,也逐漸暴露出來,車輪不平衡便是其中之一。車輪是汽車重要組成部分,在汽車運(yùn)輸總成本中占10%~30%。車輪長年累月裸露在外,不僅經(jīng)受日曬、風(fēng)吹、雨淋,而且與粗糙不平的路面接觸,極易磨損。隨著汽車行駛速度的不斷提高,車輪輪胎磨損量也會(huì)越來越大,如水泥路面上車速為100km/h時(shí)磨損率是車速為40km/h時(shí)的4倍,而車輪由于位置不正或失調(diào)嚴(yán)重時(shí),其磨損率是正常使用的車輪的10倍,縮短了車輪的使用壽命,因此車輪平衡問題不僅是交通工具發(fā)展的需要,而且在經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸和安全可靠上也是勢在必行的。不平衡的車輪不僅加劇其本身的磨損,而且也必然殃及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng),同時(shí)也是整車振動(dòng)的激振源。車輪的平衡與否與汽車的平順性、操穩(wěn)性、安全性息息相關(guān),這已成為人們的共識。討論它的成因及危害,并在維修和檢測作業(yè)過程中正確測定其不平衡的量值和相位,以便實(shí)施有效的平衡方法。

  隨著汽車道路條件的改善和高速公路的不斷增加,汽車行駛速度也愈來愈高,因此對車輪平衡度的要求也愈來愈高。如果車輪不平衡,汽車在行駛過程中,它將造成汽車轉(zhuǎn)向輪跳動(dòng)和擺振,進(jìn)而影響汽車的行駛平順性和乘坐舒適性。因此,車輪平衡的檢測已越來越引起人們的重視。車輪跳動(dòng)和擺振還會(huì)使車輛難以控制,因而對安全性也有較大影響。此外,如果車輪不平衡,還會(huì)加劇輪胎及有關(guān)部件的磨損和沖擊,縮短了汽車使用壽命,增加了汽車運(yùn)輸成本。因此,應(yīng)重視車輪不平衡引起的不良影響,并對車輪不平衡進(jìn)行檢測、控制和調(diào)整。

  2車輪靜平衡與靜不平衡的主要原因

  車輪不平衡包括靜不平衡和動(dòng)不平衡兩種情況,車輪是否靜平衡,可以采用以下方法進(jìn)行判斷。首先用舉升設(shè)備支起車橋,調(diào)整好輪轂軸承松緊度,給車輪一個(gè)徑向力,讓車輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng),由于阻力的存在,車輪會(huì)慢慢停止轉(zhuǎn)動(dòng)。車輪停穩(wěn)后,在車輪離地面最近的地方做一標(biāo)識,然后重復(fù)上面的轉(zhuǎn)動(dòng)過程、反復(fù)試驗(yàn)多次。如果車輪每次自然停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所做的標(biāo)記是處于任意位置的,或者用外力強(qiáng)迫車輪停轉(zhuǎn)然后消除外力車輪也不再繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),則可認(rèn)為車輪是靜平衡的。反之,如果不管是自然停轉(zhuǎn)還是強(qiáng)迫停轉(zhuǎn)后消除外力,所作標(biāo)記只有處于離地最近處時(shí)車輪才能停穩(wěn),則車輪是靜不平衡的。這時(shí),稱輪胎上的標(biāo)記點(diǎn)為不平衡點(diǎn)。

  國家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》中對車輪有如下要求:轎車輪胎胎冠上花紋深度在磨損后應(yīng)不少于1.6mm,其他車輛輪胎胎冠上的花紋深度不得少于3.2mm;輪胎胎面因局部磨損不得暴露出輪胎簾布層;輪胎的胎面和胎壁上不得有長度超過25cm,深度足以暴露出輪胎簾布層的破裂和割傷;同一軸上的輪胎應(yīng)為相同型號和花紋;機(jī)動(dòng)車轉(zhuǎn)向輪不得裝用翻新的輪胎;車輪橫向和徑向擺動(dòng)量:小型汽車和摩托車不大于5mm,其他車輛不大于8mm。

  引起車輪不平衡有如下的主要原因:

  (1) 前輪定位不當(dāng),尤其是前束和主銷傾角,不僅影響汽車的操縱性和行駛穩(wěn)定性,而且會(huì)造成輪胎偏磨,這種胎冠的不均勻磨損與輪胎不平衡形成惡性循環(huán),因而使用中出現(xiàn)車輪不平衡,也可能是車輪定位角失準(zhǔn)的信號。

  (2) 輪胎和輪輞以及檔圈等因幾何形狀失準(zhǔn)或密度不均勻而先天形成的重心偏離。

  (3) 因輪轂和輪輞定位誤差使安裝中心與旋轉(zhuǎn)中心難以重合。

  (4) 維修過程的拆裝破壞了原有的整體綜合重心。

  (5) 輪輞直徑過小,運(yùn)行中輪胎相對于輪輞在圓周方面滑移,從而發(fā)生波狀不均勻磨損。

  (6) 輪胎翻新中因定位精度不高而造成新胎冠厚度不均勻而使重心改變。

  (7) 高速行駛中制動(dòng)抱死而引起的縱向和橫向滑移,會(huì)造成局部的不均勻磨損。

  3車輪不平衡的檢測方法

  車輪不平衡的檢測分為離車式和就車式兩種,離車式是把車輪拆下后單獨(dú)進(jìn)行檢測,而就車式是不拆下車輪,直接在車軸上對車輪平衡度進(jìn)行檢測。

  離車式:根據(jù)車輪靜平衡的判定原理可以對車輪靜不平衡量進(jìn)行檢測。即安裝在特制平衡心軸或平衡儀轉(zhuǎn)軸上的車輪,如果不平衡,在自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下,只有當(dāng)其不平衡點(diǎn)處于最下方位置時(shí)才能保持靜止?fàn)顟B(tài),而在配重平衡后則可停于任何一個(gè)位置。因此,通過改變配重質(zhì)量的大小及安裝位置便可以測得靜不平衡質(zhì)量和相位。

  就車式:車輪靜不平衡度就車式檢測,可以用就車式車輪平衡機(jī)進(jìn)行。就車式車輪平衡機(jī)檢測車輪靜不平衡的原理如圖1所示。被支離地面的車輪如果不平衡,轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的上下振動(dòng)通過轉(zhuǎn)向節(jié)或懸架傳給檢測裝置的傳感磁頭、可調(diào)支桿和底座內(nèi)的傳感器,傳感器將其變成電信號后控制頻閃燈閃光以指示車輪不平衡點(diǎn)位置,并輸入指示裝置指示出車輪不平衡度。當(dāng)傳感磁頭傳遞向下的力時(shí)頻閃燈發(fā)亮,所照射到的車輪最下部的點(diǎn)即為不平衡點(diǎn)。當(dāng)不平衡點(diǎn)的質(zhì)量愈大時(shí),傳感器的受力也愈大,變換的電量也愈大,指示裝置指示的數(shù)值也愈大。

  方法和步驟如下:a.被測車輪的準(zhǔn)備。去掉車輪輪輞上已有平衡塊,清除輪胎表面的泥土和花紋中的石子,檢查輪胎氣壓并充至規(guī)定值,在輪胎側(cè)面任意處貼上白色反光標(biāo)志。b.用舉升器頂起車橋,將車橋落座于車橋支架上,檢查車輪轉(zhuǎn)動(dòng)是否自如,車輪軸承有無松曠,如松曠應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。c.把摩擦輪緊壓在被測車輪上,按下第一次試驗(yàn)按鈕,啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)摩擦輪和被測車輪高速旋轉(zhuǎn),注意使車輪旋轉(zhuǎn)方向與汽車前進(jìn)時(shí)一致。待轉(zhuǎn)速上升到適當(dāng)轉(zhuǎn)速時(shí),分離摩擦輪同時(shí)釋放按鈕,測量系統(tǒng)記錄與不平衡力及其相位有關(guān)的、但未經(jīng)標(biāo)定的原始數(shù)據(jù)。d.在反光標(biāo)志處加裝預(yù)設(shè)的標(biāo)定質(zhì)量,按下第二次試驗(yàn)按鈕,重復(fù)第三步操作。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定值時(shí)指示燈亮,測量系統(tǒng)把第一次試驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為應(yīng)加裝的平衡塊質(zhì)量和相位,并顯示在儀表板上,這就是平衡機(jī)的自標(biāo)定功能。根據(jù)顯示的質(zhì)量,在指定相位上加裝上平衡塊,同時(shí)去掉標(biāo)定質(zhì)量塊。e.再次重復(fù)第三步操作,檢測剩余不平衡量,是否滿足規(guī)定要求。

  如果是驅(qū)動(dòng)橋,則可利用發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn),其他操作同上所述。對于平衡要求較高的車輛,為了消除阻尼造成的相位誤差,平衡時(shí)可令車輪左右各轉(zhuǎn)一次,取兩次的平均值為最后測定值。

  檢測車輪擺動(dòng)量:轎車輪胎總成裝完之后,必須進(jìn)行車輪的平衡,以免車輛行駛中加劇輪胎和行走部分機(jī)件的磨損,以及造成車輛安全性降低。檢測車輪擺動(dòng)量時(shí),先將前橋和后橋架起,使車輪離地,檢測輪轂軸承的松緊度是否合適,再用鋼皮尺放在與車輪中心高度相同的木塊上,將尺靠在輪輞邊沿處,用手轉(zhuǎn)動(dòng)車輪,察看輪輞邊沿的擺動(dòng)情況,如擺動(dòng)超過10mm時(shí),應(yīng)詳細(xì)檢查其原因,如系輪盤扭曲變形應(yīng)予校正;如系安裝時(shí)輪盤不清潔,或螺母松動(dòng)等,應(yīng)拆下清潔或旋緊輪胎螺母。

  檢測輪輞徑向跳動(dòng):汽車行駛一段距離,以消除汽車停車位置造成的輪胎接觸扁平區(qū)。輪輞從原來的安裝位置移動(dòng)兩個(gè)輪胎螺栓的距離。并重新扭緊輪胎螺栓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)矩值;再檢查跳動(dòng),若仍然超差,在輪胎胎側(cè),輪輞和輪胎螺栓的最大跳動(dòng)點(diǎn)上做出標(biāo)記。并按下述方法再進(jìn)行:相對輪輞轉(zhuǎn)動(dòng)輪胎位置,做好標(biāo)記后,將輪胎從輪輞上拆下按原來的位置,將輪輞重新安裝在輪轂上。檢查輪輞的徑向跳動(dòng)量,其值應(yīng)小于0.9mm。端面跳動(dòng)量應(yīng)小于1.1mm。若最大的輪輞徑向跳動(dòng)點(diǎn)接近原來的記號,將輪胎從原來的位置轉(zhuǎn)動(dòng)角度重新安裝,再檢查測量,若還達(dá)不到要求,應(yīng)進(jìn)一步檢測有關(guān)零部件,進(jìn)行修理或更換。

  4車輪動(dòng)不平衡檢測

  離車式車輪動(dòng)平衡:對于動(dòng)不平衡的離車式檢測比靜不平衡復(fù)雜,其檢測裝置有機(jī)械式動(dòng)平衡機(jī)和電測式動(dòng)平衡機(jī)之分。用電測式動(dòng)平衡機(jī)(硬式車輪平衡機(jī)) 進(jìn)行車輪動(dòng)平衡度檢測時(shí),把車輪架在平衡機(jī)轉(zhuǎn)軸支撐裝置上,由于車輪的不平衡,在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中給平衡機(jī)轉(zhuǎn)軸支撐裝置施加一動(dòng)反力,從而引起支撐裝置的振動(dòng),通過傳感器把振動(dòng)量轉(zhuǎn)變成電信號的方式檢測出不平衡量。硬支承式車輪平衡機(jī),由于轉(zhuǎn)軸支承裝置剛度大、固有振動(dòng)頻率高、振幅小,因而車輪轉(zhuǎn)動(dòng)中的慣性力可以忽略不計(jì)。車輪不平衡所產(chǎn)生的離心力是以力的形式作用在支承裝置上的,只要測出作用在支承裝置上的力或因此而產(chǎn)生的振動(dòng),就可測得車輪的不平衡量。通過運(yùn)算即可根據(jù)動(dòng)反力確定出兩個(gè)校正面上的離心力,再根據(jù)離心力確定出兩校正面上的平衡量。這種動(dòng)平衡機(jī)一般由轉(zhuǎn)軸與支承裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置、顯示與控制裝置、機(jī)箱和車輪防護(hù)罩等組成。轉(zhuǎn)軸由兩滾動(dòng)軸承進(jìn)行支承,各軸承處均有一能將動(dòng)反力變?yōu)殡娦盘柕膫鞲衅,被測車輪通過錐體和快速螺母等固裝在轉(zhuǎn)軸的外端。驅(qū)動(dòng)裝置一般由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成,其作用是帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)軸與支承裝置等一同裝在機(jī)箱內(nèi)。車輪防護(hù)罩可防止車輪旋轉(zhuǎn)對其上的平衡塊或花紋內(nèi)夾雜物飛出傷人。制動(dòng)裝置的作用是在適當(dāng)時(shí)候使車輪強(qiáng)制停轉(zhuǎn)。

  就車式車輪動(dòng)平衡機(jī):就車式車輪動(dòng)平衡機(jī)通常由驅(qū)動(dòng)裝置、測量裝置、指示與控制裝置、制動(dòng)裝置和小車等組成。驅(qū)動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)輪等組成,能帶動(dòng)已被支離地面的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。檢測從動(dòng)車輪時(shí),將轉(zhuǎn)輪直接緊靠于車輪的胎面,電動(dòng)機(jī)通過轉(zhuǎn)輪帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)。測量裝置由傳感磁頭、可調(diào)支桿、底座和傳感器等組成,檢測時(shí),將傳感磁頭吸附在獨(dú)立懸架下臂或非獨(dú)立懸架的轉(zhuǎn)向節(jié)處或低板上,將振動(dòng)信號傳給底座內(nèi)的傳感器,從而將車輪不平衡量產(chǎn)生的振動(dòng)變成電信號,并送至指示與控制裝置。指示裝置由頻閃燈、不平衡度表或數(shù)字顯示屏等組成,頻閃燈用來指示車輪不平衡點(diǎn)位置。不平衡度表或數(shù)字顯示屏用來指示車輪的不平衡量,一般有兩個(gè)擋位。第一擋往往用于初查時(shí)的指示,第二擋往往用于裝上平衡塊后復(fù)查時(shí)指示。制動(dòng)裝置通常為摩擦式制動(dòng)器,用于車輪止動(dòng),以便進(jìn)行車輪平衡作業(yè)。除測量裝置外,車輪平衡機(jī)的其他裝置均裝在小車上,可進(jìn)行移動(dòng),這為測量帶來了很大的方便。

  就車式平衡的原理:就車式車輪平衡儀檢測車輪動(dòng)不平衡的原理。首先用千斤頂或舉升器等支起車橋使車輪離地,車輪平衡儀傳感磁頭安裝于制動(dòng)底板邊緣部位,且平行于車輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心。轉(zhuǎn)動(dòng)車輪,如果車輪動(dòng)不平衡,則必然引起車輪繞主銷的擺振,該擺振通過傳感磁頭傳到傳感器,傳感器將此振動(dòng)信號轉(zhuǎn)換為電信號,控制頻閃燈閃光并指示動(dòng)不平衡值,其測量原理與靜不平衡就車式檢測基本相同。前從動(dòng)輪動(dòng)平衡檢測時(shí),首先將傳感磁頭吸附在經(jīng)過擦拭的制動(dòng)底板邊緣平整處,并盡量使磁頭與車輪旋轉(zhuǎn)中心處在同一水平位置。然后操縱平衡機(jī)電動(dòng)機(jī)使車輪旋轉(zhuǎn)至規(guī)定轉(zhuǎn)速,用頻閃燈觀察輪胎標(biāo)記位置,從儀表上讀取車輪動(dòng)不平衡量數(shù)值。

  5結(jié)束語

  總之,車輪平衡問題越來越重要的一個(gè)原因是車輛維修的經(jīng)濟(jì)問題,由于汽車運(yùn)輸費(fèi)用的提高,促使人們尋求一種延長汽車部件的額定壽命、降低汽車運(yùn)輸成本的途徑,而車輪上的不平衡質(zhì)量,會(huì)在車輛的轉(zhuǎn)向部件上產(chǎn)生比它本身質(zhì)量大2~300倍的作用力,這樣會(huì)大大降低轉(zhuǎn)向部件的壽命,必須更換,否則就會(huì)影響行車安全

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