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解析現代汽車車輪的平衡效能檢測論文

解析現代汽車車輪的平衡效能檢測論文

  1車輪平衡效能檢測的意義

  不平衡的車輪不僅加劇其本身的磨損,而且也必然殃及轉向系統、行駛系統和傳動系統,同時也是整車振動的激振源。車輪的平衡與否與汽車的平順性、操穩性、安全性息息相關。隨著高速公路和城市道路立交系統的興建,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揮,提高了運輸效率,但長期掩蓋在低速工況下的一些機構裝置的隱患,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,在汽車運輸總成本中佔10%~30%。車輪長年累月裸露在外,不僅經受日曬、風吹、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越來越大,如水泥路面上車速為100km/h時磨損率是車速為40km/h時的4倍,而車輪由於位置不正或失調嚴重時,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展的需要,而且在經濟運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,而且也必然殃及轉向系統、行駛系統和傳動系統,同時也是整車振動的激振源。車輪的平衡與否與汽車的平順性、操穩性、安全性息息相關,這已成為人們的共識。討論它的成因及危害,並在維修和檢測作業過程中正確測定其不平衡的量值和相位,以便實施有效的平衡方法。

  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,它將造成汽車轉向輪跳動和擺振,進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。車輪跳動和擺振還會使車輛難以控制,因而對安全性也有較大影響。此外,如果車輪不平衡,還會加劇輪胎及有關部件的磨損和衝擊,縮短了汽車使用壽命,增加了汽車運輸成本。因此,應重視車輪不平衡引起的不良影響,並對車輪不平衡進行檢測、控制和調整。

  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不平衡兩種情況,車輪是否靜平衡,可以採用以下方法進行判斷。首先用舉升裝置支起車橋,調整好輪轂軸承鬆緊度,給車輪一個徑向力,讓車輪進行轉動,由於阻力的存在,車輪會慢慢停止轉動。車輪停穩後,在車輪離地面最近的地方做一標識,然後重複上面的轉動過程、反覆試驗多次。如果車輪每次自然停止轉動時所做的標記是處於任意位置的,或者用外力強迫車輪停轉然後消除外力車輪也不再繼續轉動,則可認為車輪是靜平衡的。反之,如果不管是自然停轉還是強迫停轉後消除外力,所作標記只有處於離地最近處時車輪才能停穩,則車輪是靜不平衡的。這時,稱輪胎上的標記點為不平衡點。

  國家標準《機動車執行安全技術條件》中對車輪有如下要求:轎車輪胎胎冠上花紋深度在磨損後應不少於1.6mm,其他車輛輪胎胎冠上的花紋深度不得少於3.2mm;輪胎胎面因區域性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;同一軸上的輪胎應為相同型號和花紋;機動車轉向輪不得裝用翻新的輪胎;車輪橫向和徑向擺動量:小型汽車和摩托車不大於5mm,其他車輛不大於8mm。

  引起車輪不平衡有如下的主要原因:

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

  (2) 輪胎和輪輞以及檔圈等因幾何形狀失準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,執行中輪胎相對於輪輞在圓周方面滑移,從而發生波狀不均勻磨損。

  (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) 高速行駛中制動抱死而引起的縱向和橫向滑移,會造成區域性的不均勻磨損。

  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後單獨進行檢測,而就車式是不拆下車輪,直接在車軸上對車輪平衡度進行檢測。

  離車式:根據車輪靜平衡的判定原理可以對車輪靜不平衡量進行檢測。即安裝在特製平衡心軸或平衡儀轉軸上的車輪,如果不平衡,在自由轉動狀態下,只有當其不平衡點處於最下方位置時才能保持靜止狀態,而在配重平衡後則可停於任何一個位置。因此,透過改變配重質量的大小及安裝位置便可以測得靜不平衡質量和相位。

  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進行。就車式車輪平衡機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,轉動時產生的上下振動透過轉向節或懸架傳給檢測裝置的感測磁頭、可調支桿和底座內的感測器,感測器將其變成電訊號後控制頻閃燈閃光以指示車輪不平衡點位置,並輸入指示裝置指示出車輪不平衡度。當感測磁頭傳遞向下的力時頻閃燈發亮,所照射到的車輪最下部的點即為不平衡點。當不平衡點的質量愈大時,感測器的受力也愈大,變換的電量也愈大,指示裝置指示的數值也愈大。

  方法和步驟如下:a.被測車輪的準備。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,檢查輪胎氣壓並充至規定值,在輪胎側面任意處貼上白色反光標誌。b.用舉升器頂起車橋,將車橋落座於車橋支架上,檢查車輪轉動是否自如,車輪軸承有無松曠,如松曠應進行調整。c.把摩擦輪緊壓在被測車輪上,按下第一次試驗按鈕,啟動電動機帶動摩擦輪和被測車輪高速旋轉,注意使車輪旋轉方向與汽車前進時一致。待轉速上升到適當轉速時,分離摩擦輪同時釋放按鈕,測量系統記錄與不平衡力及其相位有關的、但未經標定的原始資料。d.在反光標誌處加裝預設的標定質量,按下第二次試驗按鈕,重複第三步操作。當轉速達到設定值時指示燈亮,測量系統把第一次試驗測得的資料轉換成為應加裝的平衡塊質量和相位,並顯示在儀表板上,這就是平衡機的自標定功能。根據顯示的質量,在指定相位上加裝上平衡塊,同時去掉標定質量塊。e.再次重複第三步操作,檢測剩餘不平衡量,是否滿足規定要求。

  如果是驅動橋,則可利用發動機動力驅動車輪旋轉,其他操作同上所述。對於平衡要求較高的車輛,為了消除阻尼造成的.相位誤差,平衡時可令車輪左右各轉一次,取兩次的平均值為最後測定值。

  檢測車輪擺動量:轎車輪胎總成裝完之後,必須進行車輪的平衡,以免車輛行駛中加劇輪胎和行走部分機件的磨損,以及造成車輛安全性降低。檢測車輪擺動量時,先將前橋和後橋架起,使車輪離地,檢測輪轂軸承的鬆緊度是否合適,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,用手轉動車輪,察看輪輞邊沿的擺動情況,如擺動超過10mm時,應詳細檢查其原因,如系輪盤扭曲變形應予校正;如系安裝時輪盤不清潔,或螺母鬆動等,應拆下清潔或旋緊輪胎螺母。

  檢測輪輞徑向跳動: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。輪輞從原來的安裝位置移動兩個輪胎螺栓的距離。並重新扭緊輪胎螺栓達到標準的轉矩值;再檢查跳動,若仍然超差,在輪胎胎側,輪輞和輪胎螺栓的最大跳動點上做出標記。並按下述方法再進行:相對輪輞轉動輪胎位置,做好標記後,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量,其值應小於0.9mm。端面跳動量應小於1.1mm。若最大的輪輞徑向跳動點接近原來的記號,將輪胎從原來的位置轉動角度重新安裝,再檢查測量,若還達不到要求,應進一步檢測有關零部件,進行修理或更換。

  4車輪動不平衡檢測

  離車式車輪動平衡:對於動不平衡的離車式檢測比靜不平衡複雜,其檢測裝置有機械式動平衡機和電測式動平衡機之分。用電測式動平衡機(硬式車輪平衡機) 進行車輪動平衡度檢測時,把車輪架在平衡機轉軸支撐裝置上,由於車輪的不平衡,在轉動過程中給平衡機轉軸支撐裝置施加一動反力,從而引起支撐裝置的振動,透過感測器把振動量轉變成電訊號的方式檢測出不平衡量。硬支承式車輪平衡機,由於轉軸支承裝置剛度大、固有振動頻率高、振幅小,因而車輪轉動中的慣性力可以忽略不計。車輪不平衡所產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生的振動,就可測得車輪的不平衡量。透過運算即可根據動反力確定出兩個校正面上的離心力,再根據離心力確定出兩校正面上的平衡量。這種動平衡機一般由轉軸與支承裝置、驅動裝置、制動裝置、顯示與控制裝置、機箱和車輪防護罩等組成。轉軸由兩滾動軸承進行支承,各軸承處均有一能將動反力變為電訊號的感測器,被測車輪透過錐體和快速螺母等固裝在轉軸的外端。驅動裝置一般由電動機、傳動機構等組成,其作用是帶動轉軸旋轉。驅動裝置、轉軸與支承裝置等一同裝在機箱內。車輪防護罩可防止車輪旋轉對其上的平衡塊或花紋內夾雜物飛出傷人。制動裝置的作用是在適當時候使車輪強制停轉。

  就車式車輪動平衡機:就車式車輪動平衡機通常由驅動裝置、測量裝置、指示與控制裝置、制動裝置和小車等組成。驅動裝置由電動機、轉輪等組成,能帶動已被支離地面的車輪轉動。檢測從動車輪時,將轉輪直接緊靠於車輪的胎面,電動機透過轉輪帶動車輪旋轉。測量裝置由感測磁頭、可調支桿、底座和感測器等組成,檢測時,將感測磁頭吸附在獨立懸架下臂或非獨立懸架的轉向節處或低板上,將振動訊號傳給底座內的感測器,從而將車輪不平衡量產生的振動變成電訊號,並送至指示與控制裝置。指示裝置由頻閃燈、不平衡度表或數字顯示屏等組成,頻閃燈用來指示車輪不平衡點位置。不平衡度表或數字顯示屏用來指示車輪的不平衡量,一般有兩個擋位。第一擋往往用於初查時的指示,第二擋往往用於裝上平衡塊後複查時指示。制動裝置通常為摩擦式制動器,用於車輪止動,以便進行車輪平衡作業。除測量裝置外,車輪平衡機的其他裝置均裝在小車上,可進行移動,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,車輪平衡儀感測磁頭安裝於制動底板邊緣部位,且平行於車輪轉動中心。轉動車輪,如果車輪動不平衡,則必然引起車輪繞主銷的擺振,該擺振透過感測磁頭傳到感測器,感測器將此振動訊號轉換為電訊號,控制頻閃燈閃光並指示動不平衡值,其測量原理與靜不平衡就車式檢測基本相同。前從動輪動平衡檢測時,首先將感測磁頭吸附在經過擦拭的制動底板邊緣平整處,並儘量使磁頭與車輪旋轉中心處在同一水平位置。然後操縱平衡機電動機使車輪旋轉至規定轉速,用頻閃燈觀察輪胎標記位置,從儀表上讀取車輪動不平衡量數值。

  5結束語

  總之,車輪平衡問題越來越重要的一個原因是車輛維修的經濟問題,由於汽車運輸費用的提高,促使人們尋求一種延長汽車部件的額定壽命、降低汽車運輸成本的途徑,而車輪上的不平衡質量,會在車輛的轉向部件上產生比它本身質量大2~300倍的作用力,這樣會大大降低轉向部件的壽命,必須更換,否則就會影響行車安全

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