CN101144758A - 轮胎不圆度的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述轮胎不圆度的测量方法,针对轮胎外形轮廓参数进行测量和标定,以直观和综合地检测出不圆度指标,提供给工艺质量部门来分析轮胎几何变形的程度。对于轮胎成型过程中,由于带束层影响到胎面的变形和胎壁厚薄不均而导致胎面凸起和凹陷,建立能够反映因材料和制造工艺形成的轮胎不圆度,体现在轮胎不圆度检测过程中必检的参数,包括有顶部侧向偏差、顶部径向偏差、中央径向偏差、底部径向偏差、底部侧向偏差,顶部鼓包、顶部凹陷、底部鼓包和底部凹陷值。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量方法,具体地是针对轮胎不圆度涉及的多个参数进行测量标定的方法。
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圆度。根据相关力学原理,存在一定程度变形的轮胎,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。
在轮胎成型过程中,带束层之间如果有气泡,则轮胎表面的相应位置会有凸起。如果在轮胎成型时带束层或钢丝帘布不连续,或硫化时硫化效果不好,导致在轮胎的胎壁厚薄不均,这些都将直接导致垂直于轮胎中心线的任一剖面半径存在跳动,即胎面和胎侧出现起伏。由于轮胎胎侧较胎面要薄一些,因此如果胎侧有气泡,在轮胎充入高压空气时会有很明显的凸起;另外,带束层搭接处会比其他地方厚一些,所以此处的强度较其他部位高,在轮胎充入较高压力时,带束层搭接处会有明显的凹陷,在轮胎胎侧,这种现象将更加明显。以上关于轮胎几何形变的现象,统称为轮胎的不圆度。
而现有实现轮胎生产和检测过程中,尚未有全面和针对性的理论支持和具体测量方法,因此对于不圆度测量存在着一定的盲目性,缺少直观地测试工艺指导,轮胎不圆度的检测装备落后、检测结果不稳定,进而影响到机动车辆的安全行驶。
发明内容
本发明所述轮胎不圆度的测量方法,其目的在于解决上述问题而针对产生并影响轮胎不圆度的各参数进行测量和标定,以直观和综合地检测出不圆度指标,提供给轮胎工艺、质检,验证轮胎几何变形的程度。
对于轮胎成型过程中,由于带束层影响到胎面的变形和胎壁厚薄不均而导致胎面凸起和凹陷,本发明建立如下技术理论支持。
能够反映因材料和制造工艺形成的轮胎不圆度,体现在以下轮胎检测过程中形成的参考指标,包括有:
轮胎胎侧的跳动,这是轮胎在正常充气压力下胎侧表面的起伏变化;
轮胎胎侧的鼓包:鼓包主要是由于气泡引起的。由于胎侧较胎面薄,处于胎侧的气泡将会对轮胎有很大的影响,如果有气泡存在,很容易导致轮胎在使用中爆胎;
轮胎胎侧的凹陷:由于胎侧较薄,处于胎侧的带束层搭接处会明显比胎侧其他部位强壮,在轮胎充入较高压力时,胎侧的带束层搭接部位由于较高强度不易被高气压顶起,胎侧其他部位由于强度弱,则会在高气压下膨胀,这样胎侧的带束层搭接处会形成明显的凹陷。这在轮胎补充气状态下或轮胎在正常充气压力下不会形成明显的凹陷,因此,胎侧的凹陷须在较高充气压力下测量;
轮胎胎肩的跳动:轮胎的胎肩部位是由多种胶料构成,胎肩部位也是带束层、帘布的边缘,极易存在较大跳动,胎肩部位也容易出现气泡,因此非常有必要对胎肩的跳动进行检测;
轮胎胎面的跳动:胎面的跳动,直接导致了均匀性的径向力波动,如果跳动较大,那么轮胎的动平衡性能也会比较差。
针对上述5项主要参考指标,所述轮胎不圆度的测量方法,至少针对轮胎的以下五个位置进行测量,分别为:
轮胎顶部侧向:用于测量顶部侧向跳动、顶部凸起、顶部凹陷;
轮胎顶部径向:用于测量顶部胎肩的跳动;
轮胎中央径向:用于测量轮胎胎面的跳动;
轮胎底部径向:用于测量底部胎肩的跳动;
轮胎底部侧向:用于测量底部侧向跳动、底部凸起、底部凹陷。
应用上述支持理论,所述轮胎不圆度的测量方法,针对上述产生并影响轮胎不圆度的因素,依次测试并标定出轮胎不圆度的尺寸偏差值,包括有顶部侧向偏差、顶部径向偏差、中央径向偏差、底部径向偏差、底部侧向偏差,顶部鼓包、顶部凹陷、底部鼓包和底部凹陷值。
所述的顶部侧向偏差,是在顶部胎侧轮胎的横向位置尺寸的最大值与最小值之差,亦即顶部胎侧跳动波形的最大值点与最小值点之差;
设定顶部侧向偏差为TLRO,则TLRO=TLmax-TLmin,其中,
TLmax=max(TL(i)) (i=1,2…n);
TLmin=min(TL(i)) (i=1,2…n);
TL(i)是顶部侧向实测数据,i=1,2…n;
所述的顶部径向偏差,是在顶部径向处轮胎自由半径的最大值与最小值之差,亦即顶部径向跳动波形最大值点与最小值点之差;
设定顶部径向偏差为TRRO,则TRRO=TRmax-TRmin,其中,
TRmax=max(TR(i)) (i=1,2…n);
TRmin=min(TR(i)) (i=1,2…n);
TR(i)是顶部径向实测数据,i=1,2…n;
所述的中央径向偏差,是在中央径向处轮胎自由半径的最大值与最小值之差,亦即中央径向跳动波形最大值点与最小值点之差;
设定中央径向偏差为CRRO,则CRRO=CRmax-CRmin,其中,
CRmax=max(CR(i)) (i=1,2…n);
CRmin=min(CR(i)) (i=1,2…n);
CR(i)是中央径向实测数据,i=1,2…n;
所述的底部径向偏差,是在底部径向处轮胎自由半径的最大值与最小值之差,亦即底部径向跳动波形最大值点与最小值点之差;
设定底部径向偏差为BRRO,则BRRO=BRmax-BRmin,则,
BRmax=max(BR(i)) (i=1,2…n);
BRmin=min(BR(i)) (i=1,2…n);
BR(i)是底部径向实测数据,i=1,2…n;
所述的底部侧向偏差,是在底部胎侧轮胎横向位置最大值与最小值之差,亦即底部胎侧跳动波形最大值点与最小值点之差;
设定底部侧向偏差为BLRO,则,BLRO=BLmax-BLmin;其中,
BLmax=max(BL(i)) (i=1,2…n);
BLmin=min(BL(i)) (i=1,2…n);
BL(i)是底部侧向实测数据,i=1,2…n;
所述的顶部鼓包,是在顶部胎侧横向位置最大值与均值之差;
所述的顶部凹陷,是在顶部胎侧横向位置均值与最小值之差;
设定顶部鼓包为TB,顶部凹陷为TD,则TB=TLhmax-TLhavg,TD=TLhavg-TLhmin,其中,TLhmax=max(TLh(i)) (i=1,2…n);
TLhmin=min(TLh(i)) (i=1,2…n);
TLh(i)是高压顶部侧向实测数据,i=1,2…n;
所述的底部鼓包,是在底部胎侧横向位置最大值与均值之差;
所述的底部凹陷,是在底部胎侧横向位置均值与最小值之差;
设定底部鼓包为BB,底部凹陷为BD,则BB=BLhmax-BLhavg,BD=BLhavg-BLhmin,
其中,
BLhmax=max(BLh(i)) (i=1,2…n);
BLhmin=min(BLh(i)) (i=1,2…n);
BLh(i)是高压底部侧向实测数据,i=1,2…n。
如上述方案的所述轮胎不圆度的测量方法,测量出以形成轮胎不圆度的参数后,可以综合地验证轮胎几何变形的程度。
所述的轮胎不圆度的测量方法,采用将被测物体旋转的动态测量,即在旋转主轴的上方固定有被测轮胎,采用多个测距传感器分别针对轮胎的顶部侧向、顶部径向、中央径向、底部径向和底部侧向进行非接触式测量。
为了避免轮胎在转动情况下,由于轮胎的不平衡量的存在而使轮胎发生振动,从而导致不圆度测量不准确的问题。在测试过程中采用较低的转速,如ω=60rpm。
采用的非接触式测距传感器,可以是激光测距传感器,将激光测距传感器移动并接近至胎面,但并不接触到胎面进行测量。
由于鼓包、凹陷在额定充气压力下不能凸现出来,因此采用不同充气压力进行测量的方式。
综上内容,所述轮胎不圆度的测量方法具有的优点是,建立了全面和直观反映轮胎不圆度的理论支持。通过上述测量出形成并影响轮胎不圆度的参数值,能够直接反映轮胎各个部位尺寸偏差的程度,构成了综合衡量轮胎质量的重要依据,对于轮胎不圆度的评判较为全面、准确。
附图说明
现结合附图对本发明做进一步的说明:
图1是所述轮胎不圆度的测量示意图;
具体实施方式
实施例1,如图1所示,本发明所述轮胎不圆度的测量方法,主要针对以下产生并影响轮胎不圆度的因素,即轮胎胎侧的跳动,轮胎胎侧的鼓包,轮胎胎侧的凹陷,轮胎胎肩的跳动,轮胎胎面的跳动。
对于上述构成轮胎不圆度的形成因素,需要至少对轮胎的以下五个位置进行测量,即轮胎顶部侧向、顶部径向、中央径向、轮胎底部径向和轮胎底部侧向。
由此,本发明所述轮胎不圆度的测量方法,依次测试并标定出轮胎不圆度的尺寸偏差值,包括有顶部侧向偏差、顶部径向偏差、中央径向偏差、底部径向偏差、底部侧向偏差,顶部鼓包、顶部凹陷、底部鼓包和底部凹陷值。
如图1所示,针对轮胎是具有筒状断面的圆环型可旋转体这一特性,所述轮胎不圆度的测量方法采用将被测物体旋转的动态测量方法。其中,
S1、S2、S3均为激光测距传感器,Z为动力主轴,T为被测轮胎。
为了避免轮胎在转动情况下,由于轮胎的不平衡量的存在而使轮胎发生振动,从而导致不圆度测量不准确的问题。在测试过程中采用较低的转速(ω=60rpm)和非接触式(即激光传感器移动并接近至胎面,但并不接触到胎面)的测量方式,在较低转速下不平衡量对轮胎的影响可以忽略不计。
由于鼓包、凹陷在额定充气压力下不能凸现出来,因此采用不同充气压力进行测量的方式。
所述轮胎不圆度的测量方法,具有以下实现步骤:
第一步,测量顶部侧向、中央径向、底部侧向偏差数据;
轮胎水平地装卡在主轴上,并给轮胎充以额定测试气压,并保持压力恒定,主轴以60rpm的速度进行转动,激光传感器S1移动并接近至顶部侧向位置,并使轮胎顶部侧向位置处于激光传感器S1的测量范围内,激光传感器S2移动并接近至中央径向位置,并使中央径向位置处于激光传感器S2的测量范围内,激光传感器S3移动并接近至轮胎底部侧向位置,并使底部侧向位置处于激光传感器S3的测量范围内;
当三个激光传感器均到位时,开始进行数据采集;在采集过程中,三个激光传感器均处于静止状态;在一个转动周期内,均匀地采集三个激光传感器各个n点的数据,结束数据采集,则记录数据为:
顶部侧向数据:TL(i) (i=1,2…n);
中央径向数据:CR(i) (i=1,2…n);
底部侧向数据:BL(i) (i=1,2…n);
第二步,测量顶部径向偏差数据;
激光传感器S2移动到顶部径向位置,并使顶部侧向位置处于激光传感器S2的测量范围内,传感器就位后,处于静止状态,开始进行数据采集;在一个转动周期内,均匀地采集激光传感器S2的n个点的数据,结束数据采集,记录数据为:
顶部径向数据:TR(i) (i=1,2…n);
第三步,测量底部径向偏差数据;
激光传感器S2移动到底部径向位置,并使底部侧向位置处于激光传感器S2的测量范围内,传感器就位后,处于静止状态,开始进行数据采集;
在一个转动周期内,均匀地采集激光传感器S2n点数据,结束数据采集,记录数据为:
底部径向数据:BR(i) (i=1,2…n);
第四步,测量鼓包、凹陷数据;
鼓包和凹陷在轮胎正常充气压力下不容易显现出来,为了能准确测量轮胎的鼓包和凹陷,本步骤将增大轮胎充气压力(充气压力高于前三步的轮胎充气压力,具体压力根据生产实际确定),并保持压力恒定;
移动激光传感器S1到顶部侧向位置,并使顶部侧向位置处于激光传感器S1的测量范围内,移动激光传感器S3到底部侧向位置,并使底部侧向位置处于激光传感器S3的测量范围内,两个传感器就位后,保持静止状态,开始进行数据采集;
在一个转动周期内,均匀地采集激光传感器S1、S3的各个n点的数据,结束数据采集,记录数据为:
高压顶部侧向数据:TLh(i) (i=1,2…n);
高压底部侧向数据:BLh(i) (i=1,2…n);
采集完毕后,激光传感器退回,主轴停止旋转,轮胎放气;
第五步,确定轮胎的不圆度参数;
在下面的推导过程中,使用max()函数和min()函数,其中max()函数是在参数里遴选出一个最大值;min()函数为在参数里找到一个最小值;
1.计算顶部侧向偏差TLRO;
计算TL(i)(i=1,2…n)中的最大值和最小值,则,
TLmax=max(TL(i)) (i=1,2…n);
TLmin=min(TL(i)) (i=1,2…n);
则,TLRO=TLmax-TLmin;
2.计算顶部侧向1~10次谐波;
根据傅立叶变换公式,对TL(i)(i=1,2…n)进行计算,可以得到1~10次谐波的幅值、相位信息;
3.计算顶部径向偏差TRRO;
计算TR(i)(i=1,2…n)中的最大值和最小值,则,
TRmax=max(TR(i)) (i=1,2…n)
TRmin=min(TR(i)) (i=1,2…n)
则,TRRO=TRmax-TRmin;
4.计算顶部径向1~10次谐波;
根据傅立叶变换公式,对TR(i)(i=1,2…n)进行计算,可以得到1~10次谐波的幅值、相位信息;
5.计算中央径向偏差CRRO;
计算CR(i)(i=1,2…n)中的最大值和最小值,则,
CRmax=max(CR(i)) (i=1,2…n);
CRmin=min(CR(i)) (i=1,2…n);
则,CRRO=CRmax-CRmin;
6.计算中央径向1~10次谐波;
根据傅立叶变换公式,对CR(i)(i=1,2…n)进行计算,可以得到1~10次谐波的幅值、相位信息;
7.计算底部径向偏差BRRO;
计算BR(i)(i=1,2…n)中的最大值和最小值,则,
BRmax=max(BR(i)) (i=1,2…n);
BRmin=min(BR(i)) (i=1,2…n);
则,BRRO=BRmax-BRmin;
8.计算底部径向1~10次谐波;
根据傅立叶变换公式,对BR(i)(i=1,2…n)进行计算,可以得到1~10次谐波的幅值、相位信息;
9.计算底部侧向偏差BLRO;
计算BL(i)(i=1,2…n)中的最大值和最小值,则
BLmax=max(BL(i)) (i=1,2…n);
BLmin=min(BL(i)) (i=1,2…n);
则,BLRO=BLmax-BLmin;
10.计算底部侧向1~10次谐波;
根据傅立叶变换公式,对BL(i)(i=1,2…n)进行计算,可以得到1~10次谐波的幅值、相位信息;
11.计算顶部鼓包TB和顶部凹陷TD;
计算TLh(i)(i=1,2…n)中的最大值、最小值和平均值,则,
TLhmax=max(TLh(i)) (i=1,2…n);
TLhmin=min(TLh(i)) (i=1,2…n);
则,TB=TLhmax-TLhavg,TD=TLhavg-TLhmin
12.计算底部鼓包BB和底部凹陷BD;
计算BLh(i) (i=1,2…n)中的最大值、最小值和平均值,则,
BLhmax=max(BLh(i)) (i=1,2…n);
BLhmin=min(BLh(i)) (i=1,2…n);
则,BB=BLhmax-BLhavg
BD=BLhavg-BLhmin
上述形成并影响轮胎不圆度的这些参数值的大小,直接反映了轮胎各个部位尺寸偏差的程度,是综合衡量轮胎质量的重要依据。缺少了任意一个参数,对于轮胎不圆度的评判都是不全面、不准确的。
Claims (6)
1.一种轮胎不圆度的测量方法,其特征在于:对于轮胎不圆度所包括的参数,依次测试并标定出轮胎的尺寸偏差值,包括有顶部侧向偏差、顶部径向偏差、中央径向偏差、底部径向偏差、底部侧向偏差、顶部鼓包、顶部凹陷、底部鼓包和底部凹陷值;
所述的顶部侧向偏差,是在顶部胎侧轮胎的横向位置尺寸的最大值与最小值之差,亦即顶部胎侧跳动波形的最大值点与最小值点之差;
设定顶部侧向偏差为TLRO,则TLRO=TLmax-TLmin,其中,
TLmax=max(TL(i)) (i=1,2…n);
TLmin=min(TL(i)) (i=1,2…n);
TL(i)是顶部侧向实测数据,i=1,2…n;
所述的顶部径向偏差,是在顶部径向处轮胎自由半径的最大值与最小值之差,亦即顶部径向跳动波形最大值点与最小值点之差;
设定顶部径向偏差为TRRO,则TRRO=TRmax-TRmin,其中,
TRmax=max(TR(i)) (i=1,2…n);
TRmin=min(TR(i)) (i=1,2…n);
TR(i)是顶部径向实测数据,i=1,2…n;
所述的中央径向偏差,是在中央径向处轮胎自由半径的最大值与最小值之差,亦即中央径向跳动波形最大值点与最小值点之差;
设定中央径向偏差为CRRO,则CRRO=CRmax-CRmin,其中,
CRmax=max(CR(i)) (i=1,2…n);
CRmin=min(CR(i)) (i=1,2…n);
CR(i)是中央径向实测数据,i=1,2…n;
所述的底部径向偏差,是在底部径向处轮胎自由半径的最大值与最小值之差,亦即底部径向跳动波形最大值点与最小值点之差;
设定底部径向偏差为BRRO,则BRRO=BRmax-BRmin,则,
BRmax=max(BR(i)) (i=1,2…n);
BRmin=min(BR(i)) (i=1,2…n);
BR(i)是底部径向实测数据,i=1,2…n;
所述的底部侧向偏差,是在底部胎侧轮胎横向位置最大值与最小值之差,亦即底部胎侧跳动波形最大值点与最小值点之差;
设定底部侧向偏差为BLRO,则,BLRO=BLmax-BLmin;其中,
BLmax=max(BL(i)) (i=1,2…n);
BLmin=min(BL(i)) (i=1,2…n);
BL(i)是底部侧向实测数据,i=1,2…n;
所述的顶部鼓包,是在顶部胎侧横向位置最大值与均值之差;
所述的顶部凹陷,是在顶部胎侧横向位置均值与最小值之差;
设定顶部鼓包为TB,顶部凹陷为TD,则TB=TLhmax-TLhavg,TD=TLhavg-TLhmin,其中,TLhmax=max(TLh(i)) (i=1,2…n);
TLhmin=min(TLh(i)) (i=1,2…n);
TLh(i)是高压顶部侧向实测数据,i=1,2…n;
所述的底部鼓包,是在底部胎侧横向位置最大值与均值之差;
所述的底部凹陷,是在底部胎侧横向位置均值与最小值之差;
设定底部鼓包为BB,底部凹陷为BD,则BB=BLhmax-BLhavg,BD=BLhavg-BLhmin,其中,
BLhmax=max(BLh(i)) (i=1,2…n);
BLhmin=min(BLh(i)) (i=1,2…n);
BLh(i)是高压底部侧向实测数据,i=1,2…n。
2.根据权利要求1所述的轮胎不圆度的测量方法,其特征在于:采用将被测物体旋转的动态测量,即在旋转主轴的上方固定有被测轮胎,采用多个测距传感器分别针对轮胎的顶部侧向、顶部径向、中央径向、底部径向和底部侧向进行非接触式测量。
3.根据权利要求2所述的轮胎不圆度的测量方法,其特征在于:在测试过程中采用较低的转速。
4.根据权利要求3所述的轮胎不圆度的测量方法,其特征在于:采用的非接触式测距传感器是激光测距传感器,将激光测距传感器移动并接近至胎面,但并不接触到胎面进行测量。
5.根据权利要求4所述的轮胎不圆度的测量方法,其特征在于:不同参数和不同规格轮胎采用不同充气压力进行测量。
6.根据权利要求5所述的轮胎不圆度的测量方法,其特征在于:其实现步骤是,
第一步,测量顶部侧向、中央径向、底部侧向偏差数据;
轮胎水平地装卡在主轴上,给轮胎充以额定测试气压并保持压力恒定,主轴以一定速转动,三个激光传感器分别移动并接近至顶部侧向、中央径向和底部侧向的测量位置,并使激光传感器处于测量范围内;
当三个激光传感器均到位时,开始进行数据采集;在采集过程中,三个激光传感器均处于静止状态;在一个转动周期内,均匀地采集三个激光传感器各个n点的数据,结束数据采集;
第二步,测量顶部径向偏差数据;
激光传感器移动到顶部径向位置,并使顶部径向位置处于激光传感器的测量范围内,传感器就位后,处于静止状态,开始进行数据采集;在一个转动周期内,均匀地采集激光传感器的n个点的数据,结束数据采集;
第三步,测量底部径向偏差数据;
激光传感器移动到底部径向位置,并使底部径向位置处于激光传感器的测量范围内,传感器就位后,处于静止状态,轮胎低速旋转,开始进行数据采集;
在一个转动周期内,激光传感器均匀地采集n点数据,结束数据采集;
第四步,测量鼓包、凹陷数据;
增大轮胎充气压力至高于前三步的轮胎充气压力,并保持压力恒定;
移动激光传感器到顶部侧向位置,并使顶部侧向位置处于激光传感器的测量范围内,移动另一激光传感器到底部侧向位置,并使底部侧向位置处于激光传感器的测量范围内,两个传感器就位后,保持静止状态,轮胎低速旋转,开始进行数据采集;
在一个转动周期内,均匀地采集2个激光传感器的各个n点的数据,结束数据采集;采集完毕后,激光传感器退回,主轴停止旋转,轮胎放气;
第五步,确定轮胎的不圆度参数;
计算顶部侧向偏差TLRO;
计算顶部侧向1~10次谐波,根据傅立叶变换公式,对TL(i)(i=1,2…n)进行计算,可以得到1~10次谐波的幅值、相位信息;
计算顶部径向偏差TRRO;
计算顶部径向1~10次谐波,根据傅立叶变换公式,对TR(i)(i=1,2…n)进行计算,可以得到1~10次谐波的幅值、相位信息;
计算中央径向偏差CRRO;
计算中央径向1~10次谐波,根据傅立叶变换公式,对CR(i)(i=1,2…n)进行计算,可以得到1~10次谐波的幅值、相位信息;
计算底部径向偏差BRRO;
计算底部径向1~10次谐波,根据傅立叶变换公式,对BR(i)(i=1,2…n)进行计算,可以得到1~10次谐波的幅值、相位信息;
计算底部侧向偏差BLRO;
计算底部侧向1~10次谐波,根据傅立叶变换公式,对BL(i)(i=1,2…n)进行计算,可以得到1~10次谐波的幅值、相位信息;
计算顶部鼓包TB和顶部凹陷TD;
计算底部鼓包BB和底部凹陷BD。
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