汽車車輪動(dòng)平衡機(jī)工作原理及其檢測(cè)方法的改進(jìn)

1、汽車車輪動(dòng)平衡機(jī)工作原理及其檢測(cè)方法的改進(jìn)近幾年，隨著我國(guó)汽車行業(yè)的飛速發(fā)展和汽車技術(shù)水平的提高，汽車可行駛速度越來(lái)越高，車輪不平衡對(duì)汽車安全性能的影響也越來(lái)越大。車輪不平衡產(chǎn)生的不平衡力的大小和方向在不斷變化，一是整車有上下跳動(dòng)的趨勢(shì)，引起垂直方向的振動(dòng)，影響汽車行駛平穩(wěn)性;二是引起轉(zhuǎn)向輪橫向擺動(dòng)，影響汽車操縱穩(wěn)定性和行駛安全。更嚴(yán)重的還會(huì)造成輪胎、轉(zhuǎn)向及傳動(dòng)系統(tǒng)零部件的沖擊和磨損，縮短使用壽命。因此，汽車使用一段時(shí)間后，一定要對(duì)車輪進(jìn)行動(dòng)平衡檢測(cè)。計(jì)量法明確了車輪動(dòng)平衡機(jī)屬于國(guó)家依法管理的計(jì)量器具，測(cè)量出的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確可靠直接關(guān)系到車輛的行駛安全。為了保證廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，確保車

2、輪動(dòng)平衡機(jī)檢測(cè)出的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，計(jì)量部門依據(jù)jjf1151-2006車輪動(dòng)平衡機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范對(duì)各汽修企業(yè)以及4s店在用的車輪動(dòng)平衡機(jī)依法進(jìn)行校準(zhǔn)。一、汽車車輪動(dòng)平衡機(jī)的工作原理1.車輪靜平衡和車輪靜不平衡車輪靜平衡是一種理想的狀態(tài)，要求車輪質(zhì)心與其幾何、旋轉(zhuǎn)中心重合。簡(jiǎn)單的檢驗(yàn)方法是：支起車輪，將輪軸調(diào)至水平，調(diào)整好輪轂軸承的松緊度，用手輕轉(zhuǎn)車輪，待其自然停轉(zhuǎn)，此時(shí)在車輪離地最低點(diǎn)作一個(gè)記號(hào)。重復(fù)試驗(yàn)多次，如果每次離地最低點(diǎn)相同，證明車輪存在靜不平衡。如果每次試驗(yàn)自然停轉(zhuǎn)位置各不相同，則證明車輪是靜平衡。在實(shí)際生活中，不論是新制造的還是使用中的車輪都存在車輪靜不平衡和動(dòng)不平衡問(wèn)題，這就需要利用車輪

3、動(dòng)平衡機(jī)對(duì)車輪不平衡質(zhì)量及相位的大小進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)車輪不平衡點(diǎn)的不平衡量予以校準(zhǔn)。對(duì)于靜不平衡車輪，其車輪質(zhì)心與其幾何、旋轉(zhuǎn)中心不重合，車輪旋轉(zhuǎn)過(guò)程中在不平衡點(diǎn)產(chǎn)生慣性離心力?，F(xiàn)將車輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)360°分析各點(diǎn)慣性離心力的情況，假設(shè)車輪的幾何、旋轉(zhuǎn)中心為o點(diǎn)(即坐標(biāo)原點(diǎn))，不平衡點(diǎn)的坐標(biāo)為(r，)，r是不平衡點(diǎn)的質(zhì)量距車輪的幾何、旋轉(zhuǎn)中心的距離，為不平衡點(diǎn)與x軸的夾角，不平衡點(diǎn)質(zhì)量為m，車輪旋轉(zhuǎn)角速度為，車輪轉(zhuǎn)速為n，=2n，離心力的方向與車輪的切線垂直，如圖1所示。根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)離心力f=42mrn2，可以看出，離心力f與車輪轉(zhuǎn)速n、不平衡點(diǎn)的質(zhì)量m、不平衡點(diǎn)的質(zhì)量距車輪的幾何、旋轉(zhuǎn)

4、心的距離r成正比。離心力f可分解為水平分力fx=fcos和垂直分力fy=fsin。在車輪旋轉(zhuǎn)一周中，垂直分力fy=fsin有兩次落在通過(guò)車輪中心的垂線上，一次在=90°，一次在=270°，方向相反，均達(dá)到最大值，使車輪上下跳動(dòng)，起車輪擺振。水平分力fx=fcos有兩次落在通過(guò)車輪中心的水平線上，一次在=0°，一次在=180°，方向相反，均達(dá)到最大值，使車輪前后竄動(dòng)，造成前輪擺振。當(dāng)左、右輪的不平衡點(diǎn)的質(zhì)量相互處于180°位置時(shí)，前輪擺振最為嚴(yán)重。2.車輪動(dòng)不平衡靜平衡的車輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)可能產(chǎn)生不平衡轉(zhuǎn)矩，出現(xiàn)動(dòng)不平衡，使車輪產(chǎn)生擺振。在車輪的a

5、、b兩平面內(nèi)有兩不平衡點(diǎn)，作用半徑相同(r)，相位相反(、+180°)的兩質(zhì)點(diǎn)m1、m2，車輪是靜平衡的，當(dāng)車輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的離心力形成力偶，使車輪處于動(dòng)不平衡。如果車輪是轉(zhuǎn)向輪，那么在力偶的作用下轉(zhuǎn)向輪就會(huì)繞主銷左右擺動(dòng)。如果在m1、m2同一作用半徑r的相反方向(+180°、)上配上相同質(zhì)量的m1=m1、m2=m2，形成一個(gè)與m1、m2相反方向的平衡轉(zhuǎn)矩，此時(shí)的車輪處于動(dòng)平衡狀態(tài)(見圖2)。經(jīng)過(guò)以上分析可知：靜平衡的車輪不一定是動(dòng)平衡的，但動(dòng)平衡的車輪一定是靜平衡的。因此，國(guó)家對(duì)車輪必須進(jìn)行動(dòng)平衡檢測(cè)，以確保車輛行駛安全。3.車輪動(dòng)不平衡檢測(cè)方法(1)靜不平衡安裝在

6、特制平衡軸或平衡機(jī)轉(zhuǎn)軸上的車輪，如果不平衡，在自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下，其不平衡點(diǎn)處于最下面的位置才能保持靜止?fàn)顟B(tài)，給車輪不平衡點(diǎn)配重平衡后，車輪停于任一位置。利用物體平衡原理，可測(cè)得車輪的靜不平衡點(diǎn)的質(zhì)量和相位。車輪平衡機(jī)檢測(cè)車輪靜不平衡的原理就是支承離地面的車輪如果不平衡，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的上下振動(dòng)通過(guò)轉(zhuǎn)向節(jié)或懸架傳遞給檢測(cè)裝置的傳感磁頭、可調(diào)支架和底座內(nèi)的傳感器。傳感器變成的電信號(hào)控制頻間燈閃光，以指示車輪不平衡點(diǎn)位置，并由輸入指示裝置指示不平衡質(zhì)量和相位。(2)動(dòng)不平衡現(xiàn)在以硬支撐平衡機(jī)為例來(lái)分析離車式車輪動(dòng)平衡機(jī)的工作原理，硬支撐是指支撐剛度很大，車輪支撐系統(tǒng)振動(dòng)很小，車輪的慣性力可以忽略不計(jì)。

7、平衡機(jī)主軸長(zhǎng)為l，并且l>a+b+c，其中：a是被測(cè)車輪距n2支撐點(diǎn)的距離;b是被測(cè)車輪輪輞寬度;c是平衡機(jī)主軸n1、n2兩支撐點(diǎn)之間的距離，c為平衡機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，n1、n2為兩支撐點(diǎn)的動(dòng)反力(見圖3)，由相應(yīng)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后測(cè)出。設(shè)有不平衡質(zhì)量m1、m2，集中在兩側(cè)輪輞的邊緣處，且在同一方向，車輪旋轉(zhuǎn)時(shí)質(zhì)量m1、m2產(chǎn)生的離心力為f1、f2，n1、n2為平衡機(jī)主軸左右支撐測(cè)得的動(dòng)反力，由相應(yīng)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后測(cè)出，根據(jù)物體平衡條件，力和力矩的平衡條件有：已知a、b、c、n1、n2就可計(jì)算出f1、f2，再根據(jù)離心力計(jì)算公式f=mr2，求出不平衡質(zhì)量m1、m2，式中：為車輪平衡時(shí)動(dòng)平

8、衡機(jī)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，r為不平衡點(diǎn)質(zhì)量到車輪旋轉(zhuǎn)中心的距離，一般平衡塊安裝在輪輞邊緣，所以r=d/2，d是被測(cè)車輪輪輞直徑，可查看輪胎代號(hào)讀取。二、動(dòng)平衡機(jī)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子和試重砝碼應(yīng)改進(jìn)1.標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)轉(zhuǎn)子在實(shí)際使用動(dòng)平衡機(jī)對(duì)車輪作動(dòng)平衡試驗(yàn)時(shí)，動(dòng)平衡機(jī)檢測(cè)出來(lái)不平衡點(diǎn)的相位是0360°中任意一點(diǎn)。為提高動(dòng)平衡機(jī)相位的校準(zhǔn)能力，應(yīng)將校驗(yàn)轉(zhuǎn)子的a、b校準(zhǔn)平面軸向的12個(gè)螺孔(相位差30°)設(shè)計(jì)成360°任意一點(diǎn)。2.試重砝碼首先應(yīng)熟悉每個(gè)試重砝碼(5g、10g、20g、30g、40g、50g、60g、80g、100g、120g)的幾何形狀是由大圓柱和小圓柱質(zhì)量構(gòu)成，其中小圓柱帶絲扣為擰在校驗(yàn)轉(zhuǎn)子上(見圖4)。設(shè)試重砝碼的質(zhì)心與它的幾何中心重合，當(dāng)試重砝碼不論加在a或b校準(zhǔn)平面上，還是加在a或b非校準(zhǔn)平面上，都會(huì)影響校準(zhǔn)結(jié)果。現(xiàn)在來(lái)分析以試重砝碼加在a校準(zhǔn)平面上為例，進(jìn)行受力分析，a校準(zhǔn)平面的質(zhì)心與幾何中心重合為o點(diǎn)，當(dāng)動(dòng)平衡機(jī)以角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，試重砝碼產(chǎn)生離心力，其方向由o點(diǎn)指向試重砝碼的質(zhì)心并與a校準(zhǔn)平面的夾角為，離心力為f，與主軸不垂直。離心力可分解成兩個(gè)分力：一個(gè)垂直于主軸分力fcos;一個(gè)沿主軸方向分力fsin，該分力會(huì)影響動(dòng)平衡機(jī)的校準(zhǔn)結(jié)果。只有當(dāng)=0°時(shí)，fsin=0，沿主軸方向分力為零，才不會(huì)影響動(dòng)平衡機(jī)的校準(zhǔn)結(jié)果。如將每