浅谈汽车轮胎动平衡测试技术

朱正

摘要：平衡是一种改善转子质量分布的技术工艺，以保证转子在其轴承中旋转时，因不平衡引起的振动或振动力减小到允许范围内。轮胎平衡机是汽车维修中常用的一种检测设备，主要用于测试车轮的动平衡性能参数，通过测得的数值找出轮胎的平衡点，然后通过轮胎内的贴片平衡车轮在各个位置的质量，使车轮在转动过程中达到稳定状态，提高车辆的安全性。

关键词：动平衡；轮胎；离心力；转子；

千里之行始于足下，轮胎作为汽车行驶过程中的重要部件，它的重要性不言而喻。在汽车高速行驶的过程中，轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的重要原因。为了避免和保障汽车在高速行驶时的平稳及安全性，除了根据使用功能来正确选择外，还要懂得如何去护理，首先最基本的就是保证汽车轮胎之闯的平衡性能。

一、动平衡检测技术的研究现状与发展趋势

1.轮胎动平衡在线检测试验机几何模型的研究现状。(1)轮胎动平衡在线检测试验机总体结构组成。轮胎产量较大且胎胎检测，所以轮胎动平衡在线检测试验机必须实现高效、在线、全过程自动化检测。分析国际流行的轮胎动平衡在线检测设备，其必须具备的主要功能工位有：输送上胎、胎圈润滑、测量(包括轮胎规格自动识别、自动调整安装轮辋、自动充气后测试等)、打标(自动在轮胎的轻点或重点打上标记)、分级输送等。检测的项目包括：轮胎上下面不平衡大小及其相位、静不平衡量大小及其相位、偶不平衡量的大小和相位，同时进行生产的统计、质量分析与信息管理等。显然，轮胎的动平衡在线检测试验机是一个集机、电、气、液、光、传感、计算机等技术于一体的高技术含量的复杂产品。提炼各工位组成并归纳总结，分为机械系统、测控系统和不平衡量解算系统。机械结构一般含有驱动系统、传动系统、振动支承振动支撑系统。电控系统的组成由于现场环境和转子测量工艺需求的不同而存在较大差异，形式多样。不平衡量计算部分一般包括数据采集系统、信号调理系统、信号处理系统等。(2)测量工位几何模型的研究现状。动平衡机的检测精度，与其测量几何模型和机械精度息息相关。当动平衡解算方法和信号处理技术发展到一定程度之后，检测精度的进一步提高较大程度上依赖于机械结构的改进和优化。目前转子不平衡量的检测主要通过测量支承处的振动而间接获得，所以，动平衡检测设备的振动支承振动支撑结构、主轴系结构等均要求具有良好的力传递性能和振动传递性能。再者，平稳、快速、准确、低干扰的驱动一传动系统也是动平衡检测设备的重要组成部分。对于振动支撑系统，国内的动平衡机一般使用板簧等作为振动系统，存在平面分离能力较差、静偶分离不理想等缺陷。周士炎提出了最优准静偶分离平衡法来解决该类问题，为了克服硬支撑双面立式动平衡机静偶分离效果不佳的缺点，设计了三种摆架机构以突出静偶分离特征。在研究悬臂梁和简支梁结构的关联效应的基础上，根据理论力学中瞬时运动中心原理，设计了一种继承悬臂梁和简支梁结构优点的全柔性串接式振动系统。Schenck公司的盛德恩分析了硬支撑平衡机存在的原理误差和机械灵敏度较低的问题，指出未来动平衡设备的振动系统设计应该满足以下基本目标：最大限度的消除原理误差以及力的关联效应的影响，提高摆架刚度、机械灵敏度和平面分离度嘲。曹继光对硬支撑双面立式动平衡机的平面分离误差也进行了研究。

二、车轮产生转动不平衡的原因及反馈

动平衡的概念。汽车的车轮是由轮毂与轮胎组成，由于制造上的原因。使这个整体各部分的质量分布不可能非常均匀，当汽车车轮高速旋转后，就会形成动不平衡状态，造成车辆在行驶中出现车轮抖动或方向盘震动的现象。为了避免这种现象或是消除已经发生的这种现象，就要使车轮在动态情况下通过增加配重的方法，使车轮校正各边缘部分的平衡。

1.车轮生产过程出现的问题。由于各个厂商之间轮胎制造工艺上的问题，使这轮胎、轮毂之间各部分的质量分布不均匀。比如轮辋加工质量不精，制动鼓中心不准，以及螺栓孔分布不均匀等汽车钢架工艺问题导致的原因，以及轮胎本身质量不过关的原因，或者是人为安装导致的位置不正确等原因，使汽车车轮在高速运转时形成动不平衡状态。

2．汽车行驶造成的原因。汽车车轮长时间在不同路况行驶，车轮胎受到不同程度的磨损，出现不平衡现象，汽车行驶过程自动走偏；车轮胎被扎，或多次被扎需要补胎，由于质量增加不均匀，同样出现不平衡。以上情况，其主要反馈现象为行驶过程中车轮抖动以及方向盘震动又或是车轮出现有节奏的异响等现象。一般在出现这些现象的时候，为了提高汽车行使的稳定性，避免车轮行驶引起的交通事故，就有必要使用动平衡机对车轮进行检查。

三、车轮动平衡检验及使用方法

动平衡是只对单个轮胎而言，目的是使轮胎在转动时自身不发生重心的偏转。动平衡只要把轮胎拆下来，上动平衡机，转一下，看机器显示的数值。再调平衡。通过将轮胎与机器相连接后，量出轮辋宽度值，与直径值输入到控制面板中的这两个数值的所在数据框中，然后盖上保护罩，启动设备，这时轮胎开始转动，并达到一定的转速后自动停止，停止后，操作面板的显示器上的两个显示框会显示出车胎的不平衡值。也即是电脑会测量出轮辋内外侧需要增加的砝码重量，若是(0 0)，即为平衡。若有一边大于5，即先装外侧，转动轮胎，根据提示把砝码敲打上。在轮毂两边同时敲上与数值对应重量的平衡块(一个带扣的小锡块，上面标好了重量)，但要注意的是，比如左右分别显示10、15，就应同时在左右分别敲上重10和15的两个平衡块，而不能只在右侧敲一块重5的平衡块，那是达不到要求的。通过不平衡值选择适当重量的平衡块，用手缓慢转动轮胎，至内测不平衡指示灯全亮表示此时轮辋内侧最高点位置为不平衡位置，在此位置上加上平衡块，重复上述操作，在轮辋外侧加上相应的平衡块，再次转动轮胎，一直到显示值为(0 0)时，此时轮胎平衡。

四、动平衡机原理

平衡机是测量旋转物体(转子)不平衡量大小和位置的机器。平衡机工作时转子在围绕其轴线旋转下，轴线的质量在分布不均匀的情况下将会产生一定的离心力。而不平衡离心力如果作用在转子轴承上会引起一定幅度的振动，从而加速轴承磨损及产生噪声，使轮胎的性能和寿命受到严重的影响。通过平衡机测出的不平衡量参数进行校正，可改善转子相对于轴线是的质量分布位置，使转子作用于轴承上的振动力或旋转时产生的振动减少到允许的范围之内，当启动电机带动轮胎旋转，由于不平衡的离心力的存在，使得轮胎各方向上施加于压电传感器上的离心力被转换成相应于各个方向上电信号；通过设备对该信号不断的测量，再由计算机系统分析该信号，计算机会自动计算出不平衡量的大小并找出参量最小位置，再由显示系统显示出来，以供调试人员参考。

总之，转子的动平衡在现代工业生产中具有重要地位，随着汽车行驶速度的不断提高，为保障行车安全性，对车轮进行平衡检测具有重要的意义。随着汽车的发展，汽车驾驶者对汽车的安全性能和舒适性能的要求也在日益增长。汽车厂商也在不断的对汽车的使用性能进行完善，力求使今后的汽车更加适应不同的使用环境中去，使人民的生活更加的便利。

参考文献;

[1]刘劲文．浅谈汽车动平衡．2019．

[2]张延强．车轮动平衡机的原理分析．2020．

[3]李海英，浅谈汽车轮胎动平衡测试技术探讨.2022.