CN107121236B - 基于矢量计算的轮胎静不平衡改善方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于矢量计算的轮胎静不平衡改善方法，包括步骤：S1、成型工序；S2、硫化、检测及筛选步骤；S3、测量、计算接头相对于静不平衡重点的位置，所述静不平衡重点与静不平衡轻点呈180度；S4、依据矢量分析获得每个接头对静不平衡的影响量大小；S5、根据上述计算结果，根据平行四边形法则合理布局接头分布。本发明针对轮胎本身所固有的静不平衡量，通过矢量计算方法，对检测结果进行分析，对制作过程中影响静不平衡量的三个不可避免关键因素(1#帘线接头、PA接头、胎面接头)进行精确结算，从而直接得出理想改善方案，实施过程中时间短、效率高，操作简便，所得到的调整方案得到精准的技术支持。
Description
技术领域
本发明属于轮胎动平衡量改善的一种计算方法，涉及轮胎制造过程中所产生的轮胎固有的静不平衡量的调整改善。
背景技术
轮胎制造过程中不可避免的要出现部件接头，部件接头的出现对轮胎静平衡量产生影响。现有对策改善轮胎静不平衡的方法，单纯的依靠检测所表现的静不平衡重点分布，进行多方案的接头分布试验论证，最重要的三个接头(胎面接头、PA接头、1#胎体接头)在轮胎一周360度方向上分布，会产生多种方案，现有的方法就需要试验多个接头分布方案，即无规律的去试验，每个方案需多条试验轮胎跟踪记录数据，再从所试验的方案中选取其中好的分布方法从而找出最优解决方案，而该最优方案只是论证方案中的最优方案，但不是最精确的方案。
并且，现有的方法不能对影响因子进行定量计算，实施过程中存在耗时长、效率低等缺点，工作繁琐，所得到的调整方案不能得到精准的技术支持。目前亟待提出一种解决方案，通过计算各接头的影响大小，以合理调整接头分布，减少轮胎整体的静不平衡量，从而使轮胎动平衡得到改善。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有方法不能对影响轮胎静平衡关键因子进行定量计算，实施过程中存在耗时长、工作繁琐，效率低、精准度差等缺点，提供一种基于矢量计算的轮胎静不平衡改善方法。
本发明是采用以下的技术方案实现的：基于矢量计算的轮胎静不平衡改善方法，包括以下步骤：
步骤S1、成型工序：预选接头分布方案，制作试验胎胚，生产过程中严格执行工艺标准；
步骤S2、硫化、检测及筛选，包括以下步骤：步骤S21、对试验胎胚进行单模定点硫化处理，以减少模具所产生的变量，打毛、修边及正常外观检测；步骤S22、待试验轮胎温度达到室温后，一般硫化后停放4小时以上，在动平衡检测机上进行检测，检测后对静不平衡轻点打黄色点标记；步骤S23、从预选接头分布方案中各选一条标准胎；选择标准：理想状态下，每个方案的各条胎打点位置应基本一致，基本在同一位置(排除打点位置异常的)，从打点位置在同一位置的胎中选择，且检测数值居中的1条作为标准胎；
步骤S3、标准胎选择完成后，测量、计算接头相对于静不平衡重点的位置，所述静不平衡重点与静不平衡轻点呈180度；
步骤S4、依据矢量分析获得每个接头对静不平衡的影响量大小；
步骤S5、根据上述计算结果，根据平行四边形法则合理布局接头分布。
进一步的，所述步骤S1中，所述接头分布方案包括以1#帘线接头BP1、接头PA、胎面接头T均匀分布在轮胎右半圆侧、以1#帘线接头BP1、接头PA、胎面接头T均匀分布在轮胎左半圆侧和以1#帘线接头BP1、接头PA、胎面接头T均匀分布在轮胎上半圆侧三个方案，分别为方案1、方案2和方案3，且每个方案试做4-6条试验胎胚，以观察数据的集中、重复性，避免过程误差产生的影响。
进一步的，所述步骤S22中，在动平衡检测机上进行检测时，每条试验胎胚重复检测3-5次，单条试验胎胚重复检测满足：打点位置波动在5度范围内，检测静不平衡量数值波动在5g以内，其中，g表示质量单位：克，确保轮胎检测结果的重现性及准确性，排除检测设备随机误差。
进一步的，所述步骤S4中计算每个接头对静不平衡的影响量大小包括以下步骤：步骤S41、对于某一方案所筛选的标准胎，以静不平衡重点和静不平衡轻点所在直线方向为x轴，与其垂直的方向为y轴建立直角坐标系，并构建三个接头在坐标轴方向上产生的分力；步骤S42、已检测到静不平衡量为S，假设胎面接头T产生力的大小X与x轴的角度为A，接头PA产生力的大小Y与x轴的角度为B，1#帘线接头BP1产生力的大小Z与x轴的角度为C；则已知角度A、B、C,根据直角三角形的三角函数可得X、Y、Z在x轴上的分力分别为X*cosA，Y*cosB，Z*cosC；则该条轮胎的合力计算公式为X*cosA+Z*cosC-Y*cosB＝S；步骤S43、依据步骤S41和步骤S42所述方法，得到其他方案的方程，三个方程组成三元一次方程组，进而获得X、Y、Z的大小，X、Y、Z为影响轮胎静不平衡的三个关键因子。
进一步的，所述步骤S5中合理布局接头分布采用以下方法：
步骤S51、计算接头分布时运用平行四边形法则，即已知四边形的两个边及对角线，求两边的夹角；三个关键因子X、Y、Z中数值最大的为对角线，假设接头PA产生的力Y最大，则剩下的为两边分别是X和Z，假设夹角为M，则存在以下关系：Y2＝X2+Z2+2XZcosM；
步骤S52、根据上述公式，获得夹角M，即可在轮胎生产过程中依据“力的相互作用--不同方向上的力可以相互抵消”调整接头分布；若计算得到的cosM大于1，则X、Y、Z组合不存在夹角M，可按照将两个较大量呈180度，最小量与之两两呈90度进行接头分布设定。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
轮胎的静不平衡对汽车行驶中的振动、操控性、噪音以及轮胎异常磨损方面都有直接的关联，从而影响对汽车的操控稳定性、乘坐舒适性、燃油经济性和使用寿命等，本发明通过对影响因子进行定量计算，实施过程中时间短、效率高，操作简便，所得到的调整方案得到精准的技术支持，有效改善现有方法产生的缺陷，最大限度的满足客户需求，提升品牌的潜在价值，增加企业的竞争力。
附图说明
图1为本发明实施例所述方法流程图；
图2为本发明实施例接头分布方案示意图；
图3为本发明实施例建立的直角坐标系示意图；
图4为本发明实施例接头分布方案原理示意图。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
本发明针对轮胎本身所固有的静不平衡量，通过矢量计算方法，对检测结果进行分析，对轮胎制作过程中影响静平衡量的三个不可避免关键因素(1#帘线接头、PA接头、胎面接头)，进行精确计算，从而直接得出理想改善方案。
参考图1，主要包括以下步骤：步骤S1、成型工序：预选接头分布方案，制作试验胎胚；步骤S2、硫化、检测及筛选，包括以下步骤：步骤S21、对试验胎胚进行单模定点硫化处理，以减少模具所产生的变量，打毛、修边及正常外观检测；步骤S22、待轮胎温度达到室温后，在动平衡检测机上进行检测，检测后对静不平衡轻点打黄色点标记；步骤S23、从预选接头分布方案中各选一条标准胎；步骤S3、标准胎选择完成后，测量、计算关键接头相对于静不平衡重点的位置，所述静不平衡重点与静不平衡轻点呈180度；步骤S4、依据矢量分析获得每个接头对静不平衡的影响量大小；步骤S5、根据上述计算结果，根据平行四边形法则合理布局接头分布。
因不同规格以及不同厂家的轮胎设计中各部件宽度不同，工艺控制中的接头大小量不同，会导致同一轮胎规格的关键因子的大小不同，所以每个规格需单独计算，进行定量分析；本发明所提出的方法也可以用于计算除了以上提到的三个关键因子外的其他影响因子，本实施例以关键因素：1#帘线接头、PA接头、胎面接头为例进行介绍，以185/60R14规格为例，计算影响轮胎静不平衡量的三个关键因子的大小，具体如下：
1、185/60R14规格接头分布进行三个方案调整，所述接头分布方案以1#帘线接头、PA接头、胎面接头分布的方案为例，以1#帘线接头BP1、接头PA、胎面接头T均匀分布在轮胎左半圆侧、轮胎上半圆侧和轮胎右半圆侧分别为方案1、方案2和方案3，具体的方案如图2所示，每个方案试做4条胎胚，共12条；
2、安排单模、定点硫化，得到成品胎，进行割毛、修边，外观检测等操作，以减少模具所产生的变量，停放4小时以上，待轮胎冷却到室温；
3、在动平衡检测机上进行跟踪检测、记录检测数据；
检测后对静不平衡轻点打黄色点标记；检测时，每条胎重复检测3次，单条胎重复检测满足“打点位置波动在5度范围内，检测静不平衡量数值波动在5g以内”，确保轮胎检测结果的重现性及准确性，排除检测设备随机误差；
4、从预选接头分布方案中各选一条标准胎：对每个方案的4条胎打黄点位置进行比对，排除打点位置异常的轮胎；再从每个方案打点正常的轮胎中选择1条轮胎，该轮胎的检测值接近该方案4条胎的平均值，参与计算，测量每个接头位置相对静不平衡重点的角度(与打黄点位置呈180度)；
5、参考图3，以静不平衡重点和静不平衡轻点所在直线方向为x轴，与其垂直的方向为y轴建立直角坐标系，并构建三个关键接头在坐标轴方向上产生的分力，可以检测得到静不平衡量为S，假设胎面接头产生力的大小为X，PA接头产生力的大小为Y，BP1接头产生力的大小为Z；假设胎面接头T产生力的大小X与x轴的角度为A，PA接头产生力的大小Y与x轴的角度为B，BP1接头产生力的大小Z与x轴的角度为C；已知角度A、B、C实际测量可得到X、Y、Z与静不平衡重点红点之间的角度；X、Y、Z(为矢量，有大小，有方向)，根据4中测量的角度计算出三个接头在静不平衡重点方向上的分力，列方程(每个方案1个方程)，组合进行计算；得到以下三个方程
①Y*cos10°+Z*cos80°-X*cos10°＝18.7
②X*cos30°+Y*cos60°-Z*cos60°＝5.4
③X*cos80°+Y*cos10°-Z*cos80°＝16.0
将①②③式合并解方程，计算X/Y/Z
6、计算结果:X、Y、Z分别为1.1g、18.3g、8.7g
7、根据结果，运用平行四边形法则分析得出X与Z的夹角M，
将数值带入：18.32＝1.12+8.72+2*1.1*8.7cosM，计算得cosM大于1,即说明X、Y、Z组合不存在夹角M；根据“步骤S52”中描述“若计算得到的cosM大于1，则X、Y、Z组合不存在夹角M，可按照将两个较大量呈180度，最小量与之两两呈90度进行接头分布设定”，故可按照试验方案2进行接头角度分布设置，PA接头与1#帘线接头呈180度，胎面接头与1#帘线接头呈90度；
具体依据的原理为：若得到的计算结果cosM不大于1，利用反三角函数，计算出角度M的大小，可得到的接头分布结果如图4所示，具体实施过程中，X与Z的位置可进行局部调整，但要满足Y的反向作用力在X与Z之间，且X与Z的夹角为M；以上设计原理是根据“力的相互作用--不同方向上的力可以相互抵消”进行操作。按照此方案实行，可将静不平衡量控制在10g以下，在本次试验规格上，轮胎设计过程中安排的接头分布方案与“方案1”相同，且轮胎行业设计中基本上均按照该方案安排接头分布，“方案1”所测得的静不平衡量平均值约18g，通过重新进行接头分布调整，可使轮胎的静不平衡量值降低50％左右。
轮胎静不平衡的改善会降低轮胎的动平衡量，从而减少轮胎使用时在装配到轮辋上打铅块配重的重量，降低轮胎销售商售卖成本、提升轮胎品牌的美誉度；在配套及维修市场，安装使用过程中为降低轮胎行驶噪声、增加使用舒适度，及减免不规则磨损，一般更换轮胎时均在装配轮辋上进行打铅块配重改善动平衡；本发明通过对影响因子进行定量计算，实施过程中时间短、效率高，操作简便，所得到的调整方案得到精准的技术支持。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.基于矢量计算的轮胎静不平衡改善方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、成型工序：预选接头分布方案，制作试验胎胚，所述接头分布方案包括以1#帘线接头BP1、接头PA、胎面接头T均匀分布在轮胎右半圆侧、以1#帘线接头BP1、接头PA、胎面接头T均匀分布在轮胎左半圆侧和以1#帘线接头BP1、接头PA、胎面接头T均匀分布在轮胎上半圆侧三个方案；
步骤S2、硫化、检测及筛选，包括以下步骤：
步骤S21、对试验胎胚进行单模定点硫化处理；
步骤S22、待轮胎温度达到室温后，在动平衡检测机上进行检测，检测后对静不平衡轻点打点标记；
步骤S23、从接头分布方案中各选一条标准胎；
步骤S3、标准胎选择完成后，测量、计算接头相对于静不平衡重点的位置，所述静不平衡重点与静不平衡轻点呈180度；
步骤S4、依据矢量分析获得每个接头对静不平衡的影响量大小，具体包括以下步骤：
步骤S41、对于某一所筛选的标准胎，以静不平衡重点和静不平衡轻点所在直线方向为x轴，与其垂直的方向为y轴建立直角坐标系；
步骤S42、已检测到静不平衡量为S，假设胎面接头T产生力的大小X与x轴的角度为A，接头PA产生力的大小Y与x轴的角度为B，1#帘线接头BP1产生力的大小Z与x轴的角度为C；则已知角度A、B、C，根据直角三角形的三角函数可得X、Y、Z在x轴上的分力分别为X*cosA，Y*cosB，Z*cosC；则该条标准胎的合力计算公式为X*cosA+Z*cosC-Y*cosB＝S；
步骤S43、依据步骤S41和步骤S42所述方法，得到其他各个方案的方程，组成方程组，进而获得X、Y、Z的大小，X、Y、Z为影响轮胎静不平衡的三个关键因子；
步骤S5、根据步骤S4的计算结果，根据平行四边形法则合理布局接头分布。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述接头分布方案中，每个方案试做4-6条试验胎胚。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤S22中，在动平衡检测机上进行检测时，每条试验胎胚重复检测3-5次；且单条试验胎胚重复检测满足：打点位置波动在5度范围内，检测静不平衡量数值波动在5g以内，其中，g表示质量单位：克。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤S5中合理布局接头分布采用以下方法：
步骤S51、计算接头分布时运用平行四边形法则，即已知四边形的两个边及对角线，求两边的夹角；三个关键因子X、Y、Z中数值最大的为对角线，假设接头PA产生的力Y最大，则剩下的为两边分别是X和Z，假设X与Z的夹角为M，则存在以下关系：Y2＝X2+Z2+2XZcosM；
步骤S52、根据上述公式，获得夹角M，即可在轮胎生产过程中依据力的相互作用在不同方向上的力可以相互抵消调整接头分布；若计算得到的cosM大于1，则X、Y、Z组合不存在夹角M，可按照将两个较大量呈180度，最小量与之两两呈90度进行接头分布设定。
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