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解析現(xiàn)代汽車(chē)車(chē)輪的平衡性能檢測(cè)論文
1車(chē)輪平衡性能檢測(cè)的意義
不平衡的車(chē)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(chē)振動(dòng)的激振源。車(chē)輪的平衡與否與汽車(chē)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(guò)去被道路因素所制約的汽車(chē)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(zhǎng)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(lái)，車(chē)輪不平衡便是其中之一。車(chē)輪是汽車(chē)重要組成部分，在汽車(chē)運(yùn)輸總成本中占10%～30%。車(chē)輪長(zhǎng)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(chē)行駛速度的不斷提高，車(chē)輪輪胎磨損量也會(huì)越來(lái)越大，如水泥路面上車(chē)速為100km/h時(shí)磨損率是車(chē)速為40km/h時(shí)的4倍，而車(chē)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(chē)輪的10倍，縮短了車(chē)輪的使用壽命，因此車(chē)輪平衡問(wèn)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(shì)在必行的。不平衡的車(chē)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(chē)振動(dòng)的激振源。車(chē)輪的平衡與否與汽車(chē)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(shí)。討論它的成因及危害，并在維修和檢測(cè)作業(yè)過(guò)程中正確測(cè)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(chē)道路條件的改善和高速公路的不斷增加，汽車(chē)行駛速度也愈來(lái)愈高，因此對(duì)車(chē)輪平衡度的要求也愈來(lái)愈高。如果車(chē)輪不平衡，汽車(chē)在行駛過(guò)程中，它將造成汽車(chē)轉(zhuǎn)向輪跳動(dòng)和擺振，進(jìn)而影響汽車(chē)的行駛平順性和乘坐舒適性。因此，車(chē)輪平衡的檢測(cè)已越來(lái)越引起人們的重視。車(chē)輪跳動(dòng)和擺振還會(huì)使車(chē)輛難以控制，因而對(duì)安全性也有較大影響。此外，如果車(chē)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(chē)使用壽命，增加了汽車(chē)運(yùn)輸成本。因此，應(yīng)重視車(chē)輪不平衡引起的不良影響，并對(duì)車(chē)輪不平衡進(jìn)行檢測(cè)、控制和調(diào)整。
2車(chē)輪靜平衡與靜不平衡的主要原因
車(chē)輪不平衡包括靜不平衡和動(dòng)不平衡兩種情況，車(chē)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(chē)橋，調(diào)整好輪轂軸承松緊度，給車(chē)輪一個(gè)徑向力，讓車(chē)輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，由于阻力的存在，車(chē)輪會(huì)慢慢停止轉(zhuǎn)動(dòng)。車(chē)輪停穩(wěn)后，在車(chē)輪離地面最近的地方做一標(biāo)識(shí)，然后重復(fù)上面的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程、反復(fù)試驗(yàn)多次。如果車(chē)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(chē)輪停轉(zhuǎn)然后消除外力車(chē)輪也不再繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，則可認(rèn)為車(chē)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(chē)輪才能停穩(wěn)，則車(chē)輪是靜不平衡的。這時(shí)，稱(chēng)輪胎上的標(biāo)記點(diǎn)為不平衡點(diǎn)。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件》中對(duì)車(chē)輪有如下要求：轎車(chē)輪胎胎冠上花紋深度在磨損后應(yīng)不少于1.6mm，其他車(chē)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(zhǎng)度超過(guò)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(hào)和花紋;機(jī)動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向輪不得裝用翻新的輪胎;車(chē)輪橫向和徑向擺動(dòng)量：小型汽車(chē)和摩托車(chē)不大于5mm，其他車(chē)輛不大于8mm。
引起車(chē)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(xiāo)傾角，不僅影響汽車(chē)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(chē)輪不平衡，也可能是車(chē)輪定位角失準(zhǔn)的信號(hào)。
(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(guò)程的拆裝破壞了原有的整體綜合重心。
(5) 輪輞直徑過(guò)小，運(yùn)行中輪胎相對(duì)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(chē)輪不平衡的檢測(cè)方法
車(chē)輪不平衡的檢測(cè)分為離車(chē)式和就車(chē)式兩種，離車(chē)式是把車(chē)輪拆下后單獨(dú)進(jìn)行檢測(cè)，而就車(chē)式是不拆下車(chē)輪，直接在車(chē)軸上對(duì)車(chē)輪平衡度進(jìn)行檢測(cè)。
離車(chē)式：根據(jù)車(chē)輪靜平衡的判定原理可以對(duì)車(chē)輪靜不平衡量進(jìn)行檢測(cè)。即安裝在特制平衡心軸或平衡儀轉(zhuǎn)軸上的車(chē)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(guò)改變配重質(zhì)量的大小及安裝位置便可以測(cè)得靜不平衡質(zhì)量和相位。
就車(chē)式：車(chē)輪靜不平衡度就車(chē)式檢測(cè)，可以用就車(chē)式車(chē)輪平衡機(jī)進(jìn)行。就車(chē)式車(chē)輪平衡機(jī)檢測(cè)車(chē)輪靜不平衡的原理如圖1所示。被支離地面的車(chē)輪如果不平衡，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的上下振動(dòng)通過(guò)轉(zhuǎn)向節(jié)或懸架傳給檢測(cè)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(hào)后控制頻閃燈閃光以指示車(chē)輪不平衡點(diǎn)位置，并輸入指示裝置指示出車(chē)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(chē)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(cè)車(chē)輪的準(zhǔn)備。去掉車(chē)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(chē)橋，將車(chē)橋落座于車(chē)橋支架上，檢查車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)是否自如，車(chē)輪軸承有無(wú)松曠，如松曠應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。c.把摩擦輪緊壓在被測(cè)車(chē)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(cè)車(chē)輪高速旋轉(zhuǎn)，注意使車(chē)輪旋轉(zhuǎn)方向與汽車(chē)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(cè)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(cè)量系統(tǒng)把第一次試驗(yàn)測(cè)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(cè)剩余不平衡量，是否滿(mǎn)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(chē)輪旋轉(zhuǎn)，其他操作同上所述。對(duì)于平衡要求較高的車(chē)輛，為了消除阻尼造成的相位誤差，平衡時(shí)可令車(chē)輪左右各轉(zhuǎn)一次，取兩次的平均值為最后測(cè)定值。
檢測(cè)車(chē)輪擺動(dòng)量：轎車(chē)輪胎總成裝完之后，必須進(jìn)行車(chē)輪的平衡，以免車(chē)輛行駛中加劇輪胎和行走部分機(jī)件的磨損，以及造成車(chē)輛安全性降低。檢測(cè)車(chē)輪擺動(dòng)量時(shí)，先將前橋和后橋架起，使車(chē)輪離地，檢測(cè)輪轂軸承的松緊度是否合適，再用鋼皮尺放在與車(chē)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(chē)輪，察看輪輞邊沿的擺動(dòng)情況，如擺動(dòng)超過(guò)10mm時(shí)，應(yīng)詳細(xì)檢查其原因，如系輪盤(pán)扭曲變形應(yīng)予校正;如系安裝時(shí)輪盤(pán)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(cè)輪輞徑向跳動(dòng)：汽車(chē)行駛一段距離，以消除汽車(chē)停車(chē)位置造成的輪胎接觸扁平區(qū)。輪輞從原來(lái)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(duì)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(lái)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(lái)的記號(hào)，將輪胎從原來(lái)的位置轉(zhuǎn)動(dòng)角度重新安裝，再檢查測(cè)量，若還達(dá)不到要求，應(yīng)進(jìn)一步檢測(cè)有關(guān)零部件，進(jìn)行修理或更換。
4車(chē)輪動(dòng)不平衡檢測(cè)
離車(chē)式車(chē)輪動(dòng)平衡：對(duì)于動(dòng)不平衡的離車(chē)式檢測(cè)比靜不平衡復(fù)雜，其檢測(cè)裝置有機(jī)械式動(dòng)平衡機(jī)和電測(cè)式動(dòng)平衡機(jī)之分。用電測(cè)式動(dòng)平衡機(jī)(硬式車(chē)輪平衡機(jī)) 進(jìn)行車(chē)輪動(dòng)平衡度檢測(cè)時(shí)，把車(chē)輪架在平衡機(jī)轉(zhuǎn)軸支撐裝置上，由于車(chē)輪的不平衡，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)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(guò)傳感器把振動(dòng)量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的方式檢測(cè)出不平衡量。硬支承式車(chē)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(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)中的慣性力可以忽略不計(jì)。車(chē)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(cè)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(cè)得車(chē)輪的不平衡量。通過(guò)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(chē)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?hào)的傳感器，被測(cè)車(chē)輪通過(guò)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(chē)輪防護(hù)罩可防止車(chē)輪旋轉(zhuǎn)對(duì)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(chē)輪強(qiáng)制停轉(zhuǎn)。
就車(chē)式車(chē)輪動(dòng)平衡機(jī)：就車(chē)式車(chē)輪動(dòng)平衡機(jī)通常由驅(qū)動(dòng)裝置、測(cè)量裝置、指示與控制裝置、制動(dòng)裝置和小車(chē)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(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。檢測(cè)從動(dòng)車(chē)輪時(shí)，將轉(zhuǎn)輪直接緊靠于車(chē)輪的胎面，電動(dòng)機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)輪帶動(dòng)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)。測(cè)量裝置由傳感磁頭、可調(diào)支桿、底座和傳感器等組成，檢測(cè)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(hào)傳給底座內(nèi)的傳感器，從而將車(chē)輪不平衡量產(chǎn)生的振動(dòng)變成電信號(hào)，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(lái)指示車(chē)輪不平衡點(diǎn)位置。不平衡度表或數(shù)字顯示屏用來(lái)指示車(chē)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(chē)輪止動(dòng)，以便進(jìn)行車(chē)輪平衡作業(yè)。除測(cè)量裝置外，車(chē)輪平衡機(jī)的其他裝置均裝在小車(chē)上，可進(jìn)行移動(dòng)，這為測(cè)量帶來(lái)了很大的方便。
就車(chē)式平衡的原理：就車(chē)式車(chē)輪平衡儀檢測(cè)車(chē)輪動(dòng)不平衡的原理。首先用千斤頂或舉升器等支起車(chē)橋使車(chē)輪離地，車(chē)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(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心。轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪，如果車(chē)輪動(dòng)不平衡，則必然引起車(chē)輪繞主銷(xiāo)的擺振，該擺振通過(guò)傳感磁頭傳到傳感器，傳感器將此振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，控制頻閃燈閃光并指示動(dòng)不平衡值，其測(cè)量原理與靜不平衡就車(chē)式檢測(cè)基本相同。前從動(dòng)輪動(dòng)平衡檢測(cè)時(shí)，首先將傳感磁頭吸附在經(jīng)過(guò)擦拭的制動(dòng)底板邊緣平整處，并盡量使磁頭與車(chē)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(chē)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(chē)輪動(dòng)不平衡量數(shù)值。
5結(jié)束語(yǔ)
總之，車(chē)輪平衡問(wèn)題越來(lái)越重要的一個(gè)原因是車(chē)輛維修的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，由于汽車(chē)運(yùn)輸費(fèi)用的提高，促使人們尋求一種延長(zhǎng)汽車(chē)部件的額定壽命、降低汽車(chē)運(yùn)輸成本的途徑，而車(chē)輪上的不平衡質(zhì)量，會(huì)在車(chē)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(chē)安全
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