轮胎动平衡试验机系统不平衡量的动态补偿轮辋及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种轮胎动平衡试验机系统不平衡量的动态补偿轮辆及方法。
【背景技术】
[0002] 人轮胎动平衡试验机系统本身较大的残余不平衡质量影响设备的检测精度和分 辨率。如果待测轮胎的不平衡量远小于设备自身的不平衡量，则辨识并提取微弱的轮胎不 平衡振动信号较为困难，该微弱信号甚至会被淹没。当待测轮胎的不平衡量较大时，两者不 平衡离屯、力的共同作用将引入较大的振动和噪声，使信噪比恶化，振动信号受到串扰。加剧 主轴和轴承等关键结构的磨损，易造成传感器的过载甚至损坏，影响设备的使用寿命。使用 过程中，需要反复多次进行量标定操作和偏屯、补偿操作W减少系统不平衡量引入的测量误 差，导致测试精度和效率的降低。
[0003] 国内轮胎动平衡试验机的系统不平衡量普遍较大，主要受材料均匀性和安装工艺 等因素的影响。而且当前的试验机大多不具备消除或减小系统自身不平衡量的装置或结 构。试验机一旦安装完成，很少对系统自身的不平衡量加W控制和补偿，主要依靠安装过程 中对关键部件单独动平衡来控制系统自身的不平衡量，而运种方法效果甚微。行业内所谓 的轮胎动平衡试验机的偏屯、补偿算法和操作，旨在计算系统不平衡量，并不具备真正的补 偿功能。
【发明内容】
[0004] 本发明为了解决上述问题，提出了一种轮胎动平衡试验机系统不平衡量的动态补 偿轮辆及方法，通过正交T型槽内配重块的组合移动实现对任意位置的系统不平衡量的配 平补偿，从而降低系统自身的不平衡量和引入的同频振动干扰，减少磨损和量标定次数，提 高轮胎动平衡试验机的检测精度。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种补偿轮辆，包括轮辆本体、T型槽、忍轴安装孔和加载孔，其中，轮辆本体的中 屯、位置设置有忍轴安装孔，沿忍轴安装孔圆周均有分布有四个T型槽，且相邻的T型槽呈垂 直，T型槽内活动装设有配重块，加载破码的加载孔设置于轮辆本体上，与T型槽位于同一 平面。
[0007] 所述T型槽边缘上分布有刻度线。
[0008] 所述加载孔包括4个，沿忍轴安装孔圆屯、呈圆周均匀分布于轮辆本体上。
[0009] 所述加载孔设置于两个T型槽中间，相邻的两个加载孔与忍轴安装孔的连线相互 垂直。
[0010] 一种轮胎动平衡试验机系统不平衡量的动态补偿方法，包括W下步骤：
[0011] (1)利用偏屯、补偿方法，求解出系统自身的不平衡质量；
[0012] (2)将偏屯、量正交分解，计算所需配重块的质量与加载位置；
[0013] (3)根据计算的数值，在补偿轮辆对应的正交T型槽内加载并组合移动配重块，对 自身不平衡量进行补偿。
[0014] 所述步骤（1)中，系统自身不平衡量的计算，通过偏屯、补偿算法求解，令偏屯、补偿 过程中共测量N次，则每次测量完毕，都将当前轮胎位置与主轴位置错位^度，继续下一 狄 次测量。
[0015] 所述步骤（1)中，偏屯、补偿方法为：采用基2的整次幕反向消除法进行偶数次测 量，对每次的测量结果矢量求和，W抵消轮胎的不平衡量，然后再求平均值得出系统自身不 平衡量。
[0016] 所述步骤（1)中，偏屯、补偿过程共测量N次，计算过程表示为：
其中，孩04分别为第i次的计算结果，病;和厉为系统在 上下校正面上的等效不平衡量，命。和Wa分别为第i次测量所得的轮胎在上下校正面上的 等效不平衡量，N次测量所得的轮胎等效不平衡量组成等大反向的力，求和后可消除，系统 自身不平衡量为：
[0019] 所述步骤（2)中，设在量标定过程中加载破码的4个孔所在位置建立的坐标系为 xoy，设破码的加载位置为0度测试位置，且测试过程中主轴逆时针旋转；同时，在轮辆T型 槽所在的正交方向构建坐标系X'oy'。为了避免量标定破码和补偿配重块位置分布发生干 设，设测量坐标系xoy和补偿坐标系X'oy'不重合，且两坐标系夹角为丫，即坐标系xoy逆 时针旋转丫 °得到坐标系X'oy'。
[0020] 所述步骤（2)中，补偿方法为：将系统不平衡量分解到所在的补偿坐标系X'oy'对 应象限的坐标轴上，设xoy的测试坐标系内，测试坐标系xoy中计算所得的系统上不平衡量 为Mu(g)，角度为0 (° );下不平衡量为Md(g)，角度为a(° )，上下轮辆补偿质量块的加载 角度为0 '和a'，则0小于180时，0 '= 180+ 0 ;当0大于180时，0 ' = 0 -180,同 理可得曰'。
[0021] 所述步骤（2)中，所需配重块的质量和加载位置为：
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[002引Mux和Muy分别为上轮辆X'轴和y'轴上应补偿的配平块质量，Mdx和Mdy分别为下轮 辆X'轴和y'轴上应补偿的配平块质量心和Luy分别表示上轮辆T型槽内加载配重质量 块的位置，Ldy和Ldy分别表示下轮辆T型槽内加载配重质量块的位置；R为轮辆校正半径。 [0027] 所述步骤（2)中，当配重块的待加载位置超出有效调整范围，或者待加载的配重 块质量超出有效组合范围时，根据下式进行等效：
[0029]M。是需要加载的理论配重块质量，M。'是径向位置等效移动后所需加载的配重块 质量，L是配重块加载的理论径向位置，L'是等效移动后配重块的实际加载径向位置。
[0030] 本发明的有益效果为：
[0031] (1)对初次量标定和偏屯、补偿后获取的系统上、下校正面的不平衡量，沿轮辆上垂 直布局的T型槽方向分解，并在T型槽内的相反方向选定合适的配重质量块和相应的位置 进行配平，W进一步降低系统自身的不平衡量到尽可能小的范围内；
[0032] (2)在实施动态配平后的情况下对系统进行再次标定和偏屯、补偿，W获取更为精 确的量标定系数和系统偏屯、量。通过动态配平，可使系统不平衡量控制在极小的数量级内， 降低了动平衡试验机主轴系各零部件的苛刻精度要求，既减少了制造成本，又保证了高的 测量精度，为轮胎不平衡量的精确解算奠定了基础。
【附图说明】
[0033] 图1是本发明实施例中设计的新型补偿轮辆结构。
[0034] 图2是本发明实施例中量标定过程中破码所在的测量坐标系xoy和系统不平衡质 量补偿时配重块灯型螺栓-螺母结构副）所在的补偿坐标系X'oy'的分布。
[0035] 图3是本发明实施例中系统不平衡质量求解和动态配平补偿的操作流程。
[003引图4(a)是具体实施例中所用的改进轮辆结构。
[0037]图4化）是具体实施例中所用的改进轮辆结构。
[003引其中，1、T型槽；2、T型槽与轮辆边缘预留距离；3、量标定破码加载位置；4、T型槽 刻度；5、轮辆与忍轴安装孔，半径为r。
【具体实施方式】：
[0039] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0040] 采用偏屯、补偿方法，先行求解出系统自身的不平衡质量。然后将该系统偏屯、量正 交分解，通过在轮辆对应的正交T型槽内加载并组合移动配重块，实现对系统自身不平衡 量的补偿。偏屯、补偿方法的特征在于：采用基2的整次幕反向消除法进行偶数次测量，对每 次的测量结果矢量求和W抵消轮胎的不平衡量，然后再求平均值得出系统自身不平衡量。
[0041] 新型补偿轮辆的特征在于：表面设置4个呈正交分布的T型槽1，T型槽1边缘上 分布有刻线4,T型槽1所在位置与量标定过程中破码的加载位置3尽量不重合，但是处于 同一个平面，即配重平面与测量校正平面重合，如图1所示。配重块设置成可在T型槽1内 移动的T型螺栓-螺母副结构，质量分别为10g、20g、30g、50g、lOOg。可通过计算T型螺栓 的尺寸进而控制其质量，但为了便于工程实现和实际加工与操作，本发明通过控制配套的 螺母尺寸W实现配重块的质量控制需求。
[0042] 具体如下所述：
[0043] 1、系统自身不平衡量的计算，通过偏屯、补偿算法求解。设偏屯、补偿过程中共测量 N次，则每次测量完毕，都将当前轮胎位置与主轴位置错位^度，继续下一次测量。
[0044] 设偏屯、补偿过程测量4次，则计算过程可表示为：
[0049] 成，1、切后。:、成;、麻。3、后。3、馬4、庇。4分别为4次的计算结 果，廢。和宛，为系统在上下校正面上的等效不平衡量，兩f和两兩2和雨2、而3和 兩0、馬*4和瑪《分别为4次测量所得的轮胎在上下校正面上的等效不平衡量。4次测量所得 的轮胎等效不平衡量组成两对等大反向的力，求和后可消除。故有系统自身不平衡量为：
[0051] 2、所需配重块的质量和加载位置计算：
[0052] 建立的测试和补偿坐标系如图2所示，即设在量标定过程中加载破码的4个孔所 在位置建立的坐标系为xoy，设破码的加载位置为0度测试位置，且测试过程中主轴逆时针 旋转；同时，在轮辆T型槽所在的正交方向构建坐标系X'oy'。为了避免量标定破码和补偿 配重块位置分布发生干设，设测量坐标系xoy和补偿坐标系X'oy'不重合，且两坐标系夹角 为丫（坐标系xoy逆时针旋转丫 °得到坐标系X'oy'）。本实施例中取丫