CN100562733C - 去除轮胎均匀性试验装置系统偏心的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述去除轮胎均匀性试验装置系统偏心的测量方法，其目的在于解决上述问题而利用同一轮胎多组成对径向力和侧向力合力为零的特性，在进行轮胎均匀性试验前，通过将多组实测数据进行叠加并求平均的方式，测量出由主轴系统本身存在的不均匀数据，从而为试验装置标定出其自身的不均匀量。在正常测量时，采集数据完成后，将采集的数据减去系统固有均匀性偏心数据，即可得到有效的轮胎均匀性数据，从而提高均匀性数据计算的准确度和评判轮胎质量的可信度。

Description

去除轮胎均匀性试验装置系统偏心的测量方法

技术领域

本发明涉及一种测量方法，是将轮胎均匀性测量系统中存在的系统误差进行测量和标定出具体值的方法，属于轮胎检测技术领域。

背景技术

轮胎是机动车辆的主要动作执行构件，轮胎性能的稳定以及是否符合安全设计标准将直接决定使用机动车辆的人员安全。轮胎是一种筒状断面的圆环型可旋转体，其是由多层带有钢丝帘线的橡胶预制材料、复合橡胶预制材料经贴合、成型、硫化定型加工而成。所述结构的轮胎，其构成材料不可避免地存在着密度不均、有几何形变等问题，也就是常说的轮胎不均匀。根据相关力学原理，存在一定程度不均匀的轮胎，在高速旋转情况下必定会产生交变的径向力、侧向力，从而会引起汽车的振动或噪声，也会影响到汽车运行的速度、舒适度或平稳度。

对于一条理论上外形均匀的轮胎来讲，径向力应当是恒定不变的，而侧向力为0。但实际中轮胎由于构成材料不可避免地存在着密度不均、有几何形变等问题，并不会真的存在完全均匀的轮胎。由于轮胎的不均匀，因此轮胎在受恒定负载压力并恒速转动时，就会产生径向力的波动和侧向力的波动。

但在应用均匀性试验装置进行检测时，被传感器测量到的径向力波动和侧向力波动不仅是由于轮胎的不均匀引起的，还有一部分是由于主轴系统自身的原因引起的。这表现在当主轴转动过程中，上下轮辋每个梯级半径不是定值，其自身就存在跳动，当轮胎被夹持在轮辋中并充气后，轮辋的跳动会叠加到轮胎上去。或者，主轴的轴线与负荷轮轴线并不平行而是存在一个夹角，同样会对被测轮胎产生锥度效应。还有一种可能是，上轮辋的转动轴线与主轴的轴线不重合，则会对被测轮胎产生角度效应等。

以上由于主轴系统产生的偏心都会对轮胎的真实数据造成影响，由于系统本身的因素所造成正常测量情况下额外的径向力和侧向力被称为系统的均匀性偏心。

因此，在均匀性的测量过程中，正常测量时所采集到的数据包含有两种成分，一种是轮胎本身的不均匀性所引起的径向力和侧向力波动，另一种是由于主轴系统本身存在的不均匀引起的径向力和侧向力波动。直接利用上述所采集的数据来计算轮胎的均匀性与否是不准确的，通常会直接影响到对于轮胎生产质量的检测。

发明内容

本发明所述去除轮胎均匀性试验装置系统偏心的测量方法，其目的在于解决上述问题而利用同一轮胎多组成对径向力和侧向力合力为零的特性，在进行轮胎均匀性试验前，通过将多组实测数据进行叠加并求平均的方式，测量出由主轴系统本身存在的不均匀数据，从而为试验装置标定出其自身的不均匀量。在正常测量时，采集数据完成后，将采集的数据减去系统固有均匀性偏心数据，即可得到有效的轮胎均匀性数据，从而提高均匀性数据计算的准确度和评判轮胎质量的可信度。

为实现上述发明目的，在进行轮胎均匀性试验之前，应用所述去除轮胎均匀性试验装置系统偏心的测量方法，任意选用一轮胎进行实际测量。

所述轮胎的径向受力，是在正常测试时轮胎的径向、即等同于垂直于主轴轴向方向上的受力；所述轮胎的侧向受力，是在正常测试时轮胎的侧向、即等同于主轴轴向方向上的受力。

对于同一被测轮胎来说，按180°旋转后得出的多组成对的径向力或侧向力数值，均具有大小相等、方向相反的特性，即合力为零，也就是合计值为零。

只要将这一被测轮胎产生的多组合力去除，即可得到剩余的主轴系统均匀性偏心，将此主轴系统的均匀性偏心数据测算并标识出，就可使用均匀性试验装置任意一个轮胎进行均匀性试验，试验得到的径向力或侧向力仅是被测轮胎受力形成的，是较为纯粹和准确的测量结果。

所述去除轮胎均匀性试验装置系统偏心的测量方法，将一标准轮胎装卡在主轴系统上，将轮胎和主轴系统以恒转速正向和反向旋转，以测得正转径向力值RF_f(1，i)(其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)、正转侧向力值LF_f(1，i)(其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)、反转径向力值RF_cf(1，i)(其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)、反转侧向力值LF_cf(1，i)(其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)；

将轮胎在主轴系统上旋转360°/n(其中，n为偶数，且为测量的次数)，重复上述对轮胎的正转和反转实测力值，直至n次测量并记录数据；

将n次测量的结果进行n点叠加并求平均，则测量并标定出的、由上述主轴系统固有不均匀性所引起的偏心参数符合下述表达式：

正转径向力偏心是，

${\mathrm{RF}}_a\left(i\right)=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{RF}}_f(j,i)$ (其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)；

反转径向力偏心是，

${\mathrm{RF}}_{\mathrm{ca}}\left(i\right)=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{RF}}_{\mathrm{cf}}(j,i)$ (其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)；

正转侧向力偏心是，

${\mathrm{LF}}_a\left(i\right)=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{LF}}_f(j,i)$ (其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)；

反转侧向力偏心，

${\mathrm{LF}}_{\mathrm{ca}}\left(i\right)=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{LF}}_{\mathrm{cf}}(j,i)$ (其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)；

在实际的均匀性试验过程中，由传感器测得的正转径向力、正转侧向力、反转径向力和反转侧向力数据以后，分别减去上述测量并标定出的主轴系统偏心数据，即减去正转径向力偏心、正转侧向力偏心、反转径向力偏心和反转侧向力偏心，就可以得到传感器测得的、由轮胎不均匀性所引起的参数值。

所述去除轮胎均匀性试验装置系统偏心的测量方法，所使用的轮胎均匀性测量装置，其主轴的外壳不转动并具有支撑点，以使主轴处于悬空和半自由状态；将传感器紧贴在主轴的外壳上，以检测到主轴的振动情况；负荷轮的轴线与主轴的轴线始终保持平行；

所述的传感器为多相传感器，可以同时测量轮胎径向和侧向上的受力数据；

所述的旋转编码器，用于在每个转动周期中均匀地发出固定数目的脉冲。

综上内容，所述应用于轮胎均匀性测试的标定方法所具有的优点是，提高计算结果的准确度，对于轮胎的均匀性校正具有直接的指导作用，为轮胎产生不平衡量的原因进行分析，提高轮胎质量，提供了理论依据，从而相应地提高了轮胎检测效率、降低了生产成本。

附图说明

现结合附图对本发明做进一步的说明：

图1是进行轮胎均匀性试验的装置示意图；

具体实施方式

实施例1，如图1所示，所述轮胎均匀性试验装置，包括一根可转动地支承在一个被刚性支承的主轴壳体中的主轴1，所述轮胎4固定地安装在所述主轴上；以及一个模拟轮胎地面对被测轮胎施加压力的负荷轮5。

在试验过程中，负荷轮接触轮胎胎面，对轮胎4施加一定压力，轮胎和主轴借由通过负荷轮作用在轮胎上的摩擦力而旋转；主轴壳体上安装有至少1个多相压电式力传感器6。

其中，主轴1的外壳不转动并具有支撑点，以使主轴1处于悬空和半自由状态。

在轮胎均匀性测量过程中，主轴1会发生微小的振动，传感器6紧贴在主轴1的外壳上，传感器6将检测到主轴的振动情况。

除外壳的主轴部分，包括上轮辋3都可以自由转动。上、下轮辋用以模拟车轮的轮毂，并起到夹持轮胎、防止轮胎充气后泄气的作用。

负荷轮5的轴线与主轴1的轴线始终保持平行，负荷轮5的材质均匀，几何形状对称，可以左、右地水平移动。

在测试中，负荷轮5模拟地面并给主轴1施加一定载负荷，相当于轮胎4行驶过程中车体对轮胎4形成的压力。

传感器6为多相传感器，即可以同时测量轮胎径向方向(垂直于主轴轴线)上的径向力和轮胎侧向(平行于主轴轴向)上的侧向力，并能同时给出两个方向测量数据。

在以下内容，当传感器6完成并输出径向数据时，称之为径向传感器；当传感器6完成并输出侧向数据时，称之为侧向传感器。传感器6可以为1个或多个。

旋转编码器7，用于在每个转动周期中均匀地发出固定数目的脉冲，利用编码器7的等角度、间隔发出的脉冲这一特性，就可以达到等角度、间隔地数据采样，保证了在每个转动周期中对传感器6信号的采样是均匀的。

上、下轮辋与主轴1的轴线是重合的，下轮辋2与主轴1是一体的，上轮辋3为上、下可自由运动的。

测试前上轮辋3、负荷轮5远离主轴，分别处于各自的原点位置。测试时，轮胎4加载到下轮辋2上，上轮辋3下降。

上、下轮辋相对设置并被锁定，以夹持轮胎4。将轮胎4进行充气，并使轮胎4内部压力保持恒定。轮胎4依靠充气压力与上、下轮辋固定，这样在主轴旋转过程中，不会发生轮胎4与上、下轮辋的相对错位。

负荷轮5水平地靠近并接触轮胎4，对轮胎4施加一恒定压力，负荷轮5以匀速转动，轮胎4在负荷轮5的摩擦力下也以匀速转动。

由于主轴1与轮胎4的相对位置不变，则主轴1与轮胎4以相同角速度转动。

在每个转动周期内，编码器7均匀地发出固定数目的脉冲，每发出一次脉冲，计算机记录一次由传感器6输出的信号。

在若干个转动周期之后，负荷轮以同样转速反向转动，轮胎在负荷轮带动下恒速反转。在每个转动周期内，编码器均匀发出固定数目的脉冲，每发出一次脉冲，计算机记录一次由传感器输出的信号。

在若干个转动周期之后，负荷轮和轮胎停止转动，轮胎放气，上轮辋和负荷轮水平退回到复位位置，将采集到的所有数据进行计算以得到被测轮胎的各项均匀性指标，完成均匀性的测试。

所述去除轮胎均匀性试验装置系统偏心的测量方法，当将被测轮胎装卡在主轴上时，可以多次按180°旋转被测轮胎，以测得多组成对的径向力或侧向力实测数值。而这多组径向力或侧向力实测数值，是主轴系统和被测轮胎的径向力和侧向力的合值。

对于同一被测轮胎来说，按180°旋转后得出的多组成对的径向力或侧向力数值，均具有大小相等、方向相反的特性，即合力为零，也就是合计值为零。

只要将上述被测轮胎产生的多组合力去除，即可得到剩余的主轴系统均匀性偏心，将此主轴系统的均匀性偏心测算并标识出，就可使用均匀性试验装置任意一个轮胎进行均匀性试验，试验得到的径向力或侧向力仅是被测轮胎受力形成的，是较为纯粹和准确的测量结果。

所述去除轮胎均匀性试验装置系统偏心的测量方法，具有以下步骤：

第一步，取一只标准轮胎放在主测单元并装卡在主轴系统上，进行充气；负荷轮由原点位置靠近轮胎，并接触轮胎胎面，对轮胎施加恒力载荷；

负荷轮按一定转速转动，从而带动轮胎和主轴系统以恒转速正向旋转，旋转编码器在每个转动周期中均匀发出m，m为整数值点脉冲，当主轴旋转到某一个固定角度(此固定角度可以作为主轴转动的零点，此零点位置可以由旋转编码器来识别)的时候，旋转编码器每发出一个脉冲，计算机就采集一次径向传感器和侧向传感器的数值，分别记录为

RF_f(1，i)(其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)

LF_f(1，i)(其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)

正转测量完毕，负荷轮带动轮胎和主轴反向转动，当主轴角度达到零点位置时，旋转编码器每发出一个脉冲，计算机就采集一次径向传感器和侧向传感器的数值，分别记录为

RF_cf(1，i)(其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)

LF_cf(1，i)(其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)

数据采集完毕，负荷轮停止旋转，并退回到原点位置，轮胎放气，上轮辋升起；

第二步，将轮胎在主轴系统上旋转360°/n(其中，n为偶数，且为测量的次数，实际应用一般n≤10)；

重复上述第一步操作，上轮辋下降，装卡轮胎并充气，充气气压保持不变，负荷轮接触轮胎胎面并施加恒定载荷，重复上述步骤1的动作和数据采集过程，并分别记录正转数据为

RF_f(2，i)(其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)

LF_f(2，i)(其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)

反转数据为

RF_cf(2，i)(其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)

LF_cf(2，i)(其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)

重复上述动作，直至将n次测量完；

第三步，测算主轴系统的偏心数值；

将n次测量的结果进行n点叠加并求平均，公式如下：

正转径向力偏心： ${\mathrm{RF}}_a\left(i\right)=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{RF}}_f(j,i)$ (其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)

反转径向力偏心： ${\mathrm{RF}}_{\mathrm{ca}}\left(i\right)=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{RF}}_{\mathrm{cf}}(j,i)$ (其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)

正转侧向力偏心： ${\mathrm{LF}}_a\left(i\right)=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{LF}}_f(j,i)$ (其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)

反转侧向力偏心： ${\mathrm{LF}}_{\mathrm{ca}}\left(i\right)=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{LF}}_{\mathrm{cf}}(j,i)$ (其中，i＝1，2，…，m，m为整数值)

上述正转径向力偏心、正转侧向力偏心、反转径向力偏心和反转侧向力偏心，是由主轴系统固有不均匀性的所引起的偏心数据。

在实际的均匀性试验过程中，由传感器测得的正转径向力、正转侧向力、反转径向力和反转侧向力数据以后，分别减去上述测量并标定出的主轴系统偏心数据，即减去正转径向力偏心、正转侧向力偏心、反转径向力偏心和反转侧向力偏心，就可以得到传感器测得的、由轮胎不均匀性所引起的参数值，从而大大提高计算结果的准确度，对于轮胎的均匀性校正具有直接的指导作用，为轮胎产生不平衡量的原因进行分析，提高轮胎质量，提供了理论依据。

Claims (1)

1、一种去除轮胎均匀性试验装置系统偏心的测量方法，将一标准轮胎装卡在主轴系统上，将轮胎和主轴系统以恒转速正向和反向旋转，以测得正转径向力值RF_f(1，i)、正转侧向力值LF_f(1，i)、反转径向力值RF_cf(1，i)、反转侧向力值LF_cf(1，i)，其中i＝1，2，…，m，m为整数值，

其中，轮胎正转为逆时针转动，反转为顺时针转动；

将主轴系统旋转360°/n，其中n为偶数，且为测量的次数；重复上述对轮胎的正转和反转实测力值，直至n次测量并记录数据；

将n次测量的结果进行n点叠加并求平均，则测量并标定出的、由上述主轴系统固有不均匀性所引起的偏心参数，其特征在于：具有以下实现步骤，

第一步，取一只标准轮胎放在主测单元并装卡在主轴系统上，进行充气；负荷轮由原点位置靠近轮胎，并接触轮胎胎面，对轮胎施加恒力载荷；

负荷轮按一定转速转动，从而带动轮胎和主轴系统以恒转速正向旋转，旋转编码器在每个转动周期中均匀发出m点脉冲，当主轴每旋转360°/m，旋转编码器发出一个脉冲，计算机就采集一次径向传感器和侧向传感器的数值，分别记录为RF_f(1，i)，其中i＝1，2，…，m，m为整数值；LF_f(1，i)，其中i＝1，2，…，m，m为整数值；

正转测量完毕，负荷轮带动轮胎和主轴反向转动，当主轴角度达到零点位置且主轴达到规定的转速时，旋转编码器每发出一个脉冲，计算机就采集一次径向传感器和侧向传感器的数值，分别记录为RF_cf(1，i)，其中i＝1，2，…，m，m为整数值；LF_cf(1，i)，其中i＝1，2，…，m，m为整数值；

数据采集完毕，负荷轮停止旋转，并退回到原点位置，轮胎放气，上轮辋升起；

第二步，将轮胎在主轴系统上旋转360°/n，其中n为偶数，且为测量的次数；

重复上述第一步操作，上轮辋下降，装卡轮胎并充气，充气气压保持不变，负荷轮接触轮胎胎面并施加恒定载荷，重复上述第步的动作和数据采集过程，并分别记录正转数据为RF_f(2，i)，其中i＝1，2，…，m，m为整数值；

LF_f(2，i)，其中i＝1，2，…，m，m为整数值；

反转数据为RF_cf(2，i)，其中i＝1，2，…，m，m为整数值；

LF_cf(2，i)，其中i＝1，2，…，m，m为整数值；

重复上述动作，直至将n次测量完；

第三步，测算主轴系统的偏心数值；

将n次测量的结果进行n点叠加并求平均，

正转径向力偏心： ${\mathrm{RF}}_a\left(i\right)=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{RF}}_f(j,i),$ 其中i＝1，2，…，m，m为整数值，

反转径向力偏心： ${\mathrm{RF}}_{\mathrm{ca}}\left(i\right)=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{RF}}_{\mathrm{cf}}(j,i),$ 其中i＝1，2，…，m，m为整数值，

正转侧向力偏心： ${\mathrm{LF}}_a\left(i\right)=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{LF}}_f(j,i),$ 其中i＝1，2，…，m，m为整数值，

反转侧向力偏心： ${\mathrm{LF}}_{\mathrm{ca}}\left(i\right)=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{LF}}_{\mathrm{cf}}(j,i),$ 其中i＝1，2，…，m，m为整数值。

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