车轮动平衡机及其量值校准

　　作为检测、校验汽车车轮动不平衡量的车轮动平衡机( 以下简称“动平衡机”) 现已逐渐普及。车轮通过动平衡机的校准后, 很大程度上减少了轮辋和轮胎组成的整体的剩余动不平衡量, 对汽车的高速行驶起到了重要的安全保障作用。因此, 动平衡机及其计量校准受到了极大的重视。由于动平衡机在检测、校验汽车车轮动不平衡量上起着越来越大的作用, 研究其计量检测原理十分必要。

　　一、动平衡机的测量原理

　　不平衡是指转子旋转时由于质量偏心而产生离心力所引起的振动力或运动作用于车轴或轴承时该转子所处的状态。

　　不平衡量是转子某平面上的质量不平衡量的量值大小, 不涉及不平衡量的相角位置( 在具体测量或校验时, 为确定平衡位置, 需测定其所处相位), 它等于不平衡质量与其质心至旋转轴线距离的乘积, 计量单位是g·cm、g·mm等。不平衡质量是指位于转子特定半径的质量, 该质量与向心加速度的乘积等于不平衡离心力。

　　对于动平衡机, 可以通过在轮辋(特定已知半径)上附加铅块来消除被平衡车轮的剩余不平衡量, 所以动平衡机上显示的就是不平衡质量, 它的计量单位为g。

　　动平衡机的测量原理如图1所示。动平衡机的工作转速一般较低, 大大低于支承的固有频率。所以, 可以将被校验车轮看作旋转刚体, 用静力学平衡进行分析。由检测原理可知, 在被校验车轮上存在不平衡质量m后产生离心力F, 通过动平衡机中的两组传感器可测得NL、NR。

　　校准转子处于动平衡状态时, 满足合力∑F=0 和合力矩∑M=0。

　　式中: F———在被校验车轮上存在的不平衡质量m所产生的离心力; b———被校验车轮的宽度, 在校验时应进行实际测量后输入动平衡机; p———被校验车轮内侧与动平衡机之间距, 在校验时应进行实际测量后输入动平衡机; q———动平衡机左支承至机箱内侧的距离, 对于固定动平衡机, 其为常数; L———动平衡机左、右支承间的距离, 对于固定动平衡机, 其为常数。

　　由于离心力F对确定的动平衡机、机箱及传感器是固定的, 因此, 动平衡机两传感器间隔距离L和动平衡机侧面至左传感器的间隔距离q都是常数; 并且, 被平衡车轮轮辋( 特定已知半径r)、车轮的宽度b、被校验车轮内侧与动平衡机之间距p(在进行车轮动平衡前, 根据要求应测量后再输入动平衡机)以及动平衡机的平衡时转速ω也都是固定常数。因此, 式(4)和式(5)可改为:

　　所以, 通过动平衡机中左、右支承的两组传感器测得力值NL、NR就能计算出被校车轮存在的动不平衡量在轮辋(特定已知半径)上的当量质量, 这就是动平衡机的测量原理。