,*,出版社 理工分社,汽车底盘故障综合检修,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式,1,工程23 车轮平衡检测,23.1,车轮平衡的认知,引起车轮不平衡的主要原因如下：,1前轮定位不当，尤其是前束和主销倾角，不仅影响汽车的操纵性和行驶稳定性，而且会造成轮胎偏磨，这种胎冠的不均匀磨损与轮胎不平衡形成恶性循环，因而使用中出现车轮不平衡，也可能是车轮定位角失准的信号。,2轮胎和轮辋以及档圈等因几何形状失准或密度不均匀而先天形成的重心偏离。,3因轮毂和轮辋定位误差使安装中心与旋转中心难以重合。,4维修过程的拆装破坏了原有的整体综合重心。,5轮辋直径过小，运行中轮胎相对于轮辋在圆周方面滑移，从而发生波状不均匀磨损。,6车轮碰撞造成的变形引起的质心位移。,7轮胎翻新中因定位精度不高而造成新胎冠厚度不均匀而使重心改变。,8高速行驶中制动抱死而引起的纵向和横向滑移，会造成局部的不均匀磨损,车轮的平衡可分为车轮静平衡和车轮动平衡。,1.车轮静平衡与静不平衡,车轮的静平衡，是指车轮的质量在车轮圆周上分布的均匀性。在具体检测时，可以支起车轴，调整好轮毂轴承松紧度，用手轻转动车轮，使其自然停转。车轮停转后在离地最近处作一标记，然后重复上述试验屡次。假设车轮经几次转动自然停转后，所做标记的位置各不一样，或强迫停转后，消除外力车轮也不再转动，那么车轮为静平衡。静平衡的车轮，其旋转中心与车轮中心重合。,如果每次试验的标记都停在离地最近处，那么车轮为静不平衡。静不平衡的车轮，其旋转中心与车轮中心不重合。,2,2.车轮动平衡与动不平衡,车轮的动平衡，指车轮的质量在车轮旋转轴向分布的均匀性。在图23-1(a)中，车轮是静平衡的，在该车轮旋转轴线的径向反位置上，各有一作用半径相同质量也相同的不平衡点m1与m2，且不处于同一平面内。这样的车轮，其不平衡点的离心力合力为零，但离心力的合力矩不为零，转动中产生方向反复变动的力偶M，使车轮处于动不平衡中。动不平衡的前轮绕主销摆动。如果在m1与m2同一作用半径的相反方向上配置相同质量m1与m2，那么车轮处于动平衡中，如图23-1(b)所示。,(a)车轮静平衡但动不平衡(b)车轮动平衡且静平衡,图23-1 车轮平衡示意图,3,23.2 车轮平衡机的结构与使用,23.2.1 就车式车轮平衡机的结构与使用,1.就车式车轮平衡机的结构,除力传感器外，其他如电测系统和光电相位装置以及显示仪表板和磨擦轮驱动电机等均装在一个驱动小车内。车桥支架是一个复杂的力传感器，它有两种形式，一种供轻型小客车使用，如图23-2中6所示，另一种为中型车设计，如图23-4所示。支架高度可由顶杆2和销钉3来调整以适应不同车型的要求，支架在车桥下就位，车桥压下后，小轮弹簧4即被压下缩入，底板7直接接触地面，以增加支架的承载能力，车体重量和不平衡振动力的主要局部由应变梁9通过支柱8和底板7传向地面，小局部力由传感器6感知，到达不平衡力采样的目的，应变梁9不仅可以减小传感器受力以防止压损，更重要的是应变梁必须正比地将不平衡力传递给传感器6。因此，应变梁是由应变线性良好的材料制成，使用中严格防止锤击和加热，因为任何改变应变梁弹性模数的操作都将危及应变梁的线性，从而完全破坏了电测系统软件所预设的标定系数。,4,5,1-,光电传感器；,2-,手柄；,3-,仪表板；,4-,驱动电机；,5-,摩擦轮；,6-,传感器支架；,7-,被测车轮,图,23-2,就车平衡机作业图,6,1-,顶靴；,2-,顶杆；,3-,销钉；,4-,弹簧；,5-,脚轮；,6-,传感器；,7-,底板；,8-,支柱；,9-,应变梁,图,23-3,传感器支架示意图,传感器支架的安装位置随被测车型和操作人员的习惯及现场条件而定，完全是随机的，因此就车平衡机电测系统的计算机软件必须具有自标定功能。这一功能是智能化的，它能根据事先设定的不平衡量值一般为3Og反算出支架支点与车轮的悬臂和轮毂直径等参数，这是就车平衡机的一大特点。,驱动小车前下部靠近被测轮胎处有一光电传感器组，它包括一个强光源4和两个光电管3和5，如图23-4所示。强光用以照射轮胎上的反光标志，为光电管提供相位信号以供计算机识别，计算机同时根据两个光电管接受反光信号的前后来判断车轮的旋转方向。,1-光电罩；2-光电线路板；3-光电二极管；4-指形灯；5-光电二极管；6-灯座,图23-4 就车车轮平衡机光电传感器组,7,2.就车式车轮平衡机的工作过程,被测车轮事先由举升器举离地面，并将车桥座落于传感器支架,6上，如图23-4所示。操作人员骑于车上推动手把，使摩擦轮紧压于被测车轮7上，启动电机4带动摩擦轮拖动车轮以相当于110km/h的车速旋转，这时车轮的不平衡质量产生的不平衡力随即被力传感器感知并转变成电量，这一电信号由电缆传入驱动小车内的电测系统予以计量和处理。光电传感器1拾取车轮的初相位信号和转速信号，经电测电路处理后得到不平衡质量的量值和相位值，显于仪表板的4和5两组数码管上，如图23-5所示。测试前须在被测轮胎侧面任意处贴装白色反光标志，为使光电元件正常工作，胎侧距光电管不得超过5cm，检测程序分三次进行。,8,9,图,23-5,就车平衡机显示面板,第一次：待摩擦轮与轮胎压紧后按下右按钮左按钮也可，同时按压第一次试验按钮驱动车轮旋转，待转速上升到适当转速时，即别离摩擦轮同时释放按钮，电路即记录与不平衡力及其相位有关的原始量并存入CPU，仪表的4与5闪烁显示这组未经标定的不平衡数值和相位。,第二次：在反光标志处加装计算机预设的标定质量，如有的规定小客车为3Og，大货车为300g，按下第二次试验按钮，重复上述操作，即用这预设质量对振动系统的刚性和结构参数进行计算。当转速上升到设定值时显示灯即被点亮，计算机即将第一次所测得的变量自动处理成常量显示于仪表板上；这就是就车式平衡机的自标定功能。这时将显示的质量加装在所显示的相位处，然后除去标定重块。,第三次：剩余不平衡量检测，以证实剩余不平衡量是否满足有关法规的要求，如果达不到要求，可进行第二次复试，如仍达不到标准要求，只能拆下轮胎使用较高精度的离车式车轮平衡机进行平衡。,如果是驱动桥，那么可用发动机拖动车轮旋转，其他操作如同前述。对于平衡要求较高的车辆，为了消除阻尼造成的相位误差，平衡时可令车轮左右各转一次，取两次的平均值为最后测定值。,这里必须着重指出，所有平衡机都有最大不平衡量限值，严重失衡的车轮是不能上机平衡的。,10,23.2.2,离车式车轮平衡机的结构与使用,离车式车轮平衡机按动平衡原理工作，即可以检测不平衡力，也可用以测定不平衡力矩，车轮拆离车桥装于平衡机主轴上，一切结构和安装基准都已确定，所以无须自标定过程，因此平衡机的构造和电测系统都较简单，平衡操作时只要将被测车轮的轮辋直径和轮胎宽度以及安装尺寸输入电测电路即可完成平衡作业，平衡机仪表即会自动显示，如图,23-6,所示。轮胎两侧的不平衡质量,m1,和,m2,及其相位。,11,图,23-6,卧式车轮平衡机,1.卧式平衡机,离车式平衡机的主轴为卧式布置称卧式平衡机，如图23-6所示。,卧式平衡机最大的优点是被测车轮装卸方便，机械结构和传感装置也较简单，造价也较低廉，因此深受修理保养厂家欢送，同时也是制造厂家的首选机型。但因车轮在悬臂较长的主轴上形成很大的静态力矩，影响传感系统的初始设定状态，尤其是垂直传感器B的预紧状态，长时间使用后精度难以保证，零漂也较大，但其平衡精度仍然能满足一般营运车辆的要求，其灵敏度能到达10g。,2.立式平衡机,立式平衡机的主轴垂直布置，如图23-7所示。,立式平衡机虽然装卸车轮不如卧式平衡机方便，但其车轮重量直压在主轴中心线上，不但不形成强大的力矩，垂直传感器受到的静载反而比车轮重量还小，如图23-7所示，应变件是一块与工作台面同大的方形应变板，水平传感器设计成左右各一个，比卧式平衡机的单个水平传感器的力学结构要稳定得多，方形应变板上开有多个空槽以减小应变板的刚性，从而大大地提高了传感系统的灵敏度。因此立式平衡机的精度极高，灵敏度可到达3g，且具有良好的重复性和稳定性。,12,13,图,23-7,立式车轮平衡,离车式平衡机的参数显示和操作系统因采用CRT显示，或用发光二极管显示，其外形结构差异很大，但其根本操作内容那么大同小异。前者显示形象美观，并有屏幕提示便于操作，但造价较高；后者结构简单，工作可靠，参数调整方便，本钱低廉。如图23-8所示就是最为典型的一种操作面板。旋钮8设定轮胎宽度B，旋钮7设定轮辋直径D，旋钮6那么设定安装尺寸C，对于立式平衡机是胎、面至顶面平安罩的距离平安罩转下处于工作状态，对于卧式平衡机C值是胎面至平衡机箱体的距离，C值是一当量值。,14,15,1-,上平衡量；,2-,平衡相位指示；,3-,下平衡量；,4-,轮辋直径；,5-,安装位置；,6-,安装位置设定；,7-,轮辋直径设定；,8-,轮胎厚度设定；,9-,轮胎厚度；,图,23-8,显示面板,车轮由专用的定位锥和紧固件安装就绪后即可启动电机实施平衡，待转数周期累积足够时，上下或左右不平衡值m1和m2即有数字显示，届时即可停车。待车轮完全停止后即可用手转动车轮，这时发光二极管即会随转动而左右或上下跳闪，如将上排光点调至中点，这时就可在车轮的轮辋上平面正对外缘操作者方向处加装m1，显示的平衡重见图23-9，用同样方法加装m2值平衡重。加装完毕后进行第二次试验观察剩余不平衡量是否满足法规要求。具体的操作步骤各机型略有差异，使用者应按所用机型的使用说明书进行操作。,图23-9 装平衡重处,16,车轮在平衡机主轴上的定位至关重要，为了确保不同型式和不同规格的车轮的中心都能与主轴中心严格重合，所有离车式车轮平衡机均配有数个大小不等的定位锥体，如图23-10所示。锥体内孔与主轴高精度配套，外锥面与轮辋中心孔紧密接合，并由专用快速蝶形压紧螺母紧压于主轴定位平台上，如图23-11所示。注意车轮的外侧向下立式平衡机或向内卧式平衡机。,图23-10 定位椎体,17,18,为了方便用户，离车式平衡机都随机配备一个专用卡尺，如图,23-12，以供用户测量轮辋直径D和轮胎宽度B，因为轮胎宽度用直尺是难以测量的。为了适应不同计量制式和国度，平衡机上的所有标尺一般都同时标有英制和公制刻度。,图23-12 平衡机的专用卡尺,19,23.3 平衡重,车轮平衡机的平衡重也称配重。目前通常使用两种形式，图23-13为卡夹式配重。它用于大多数轮辋有卷边的车轮，对于铝镁合金轮辋，因无卷边可夹，那么使用图23-14所示的粘贴式配重，其外弯面有不干胶粘贴于轮辋内外表。,标准的配重有两种系列。一种系列以昂斯OZ为根底单位，分9档，最小为14.2g0.5OZ，最大为170.1g6OZ，间隔为14.2g0.5OZ。另一种以克g为根底单位，分14档，最小为5g，最大为8Og，6Og以上以10g分为一档。,图23-13 卡夹式配重 图23-14 粘贴式配重,20,23.4 平衡机的使用要点,1离车式平衡机的主轴固定装置和就车式平衡机的支架上都装入精密的位移传感器和易碎裂的压电晶体传感器，因此严禁冲击和敲打主轴或传感器支架。,2在检修平衡机时，传感器的固定螺栓不得任意松动。因为这一螺栓不是一般的紧固件，由它向传感器体提供必要的预紧力，当这一预紧力发生变化时，电算过程将完全失准。,3商业系统供给的配重最小间隔为5g，因此过分苛求车轮平衡机的精度和灵敏度并无太大的实际意义。特殊情况下，如高速小客车和赛车，那么可使用特制的平衡重块。,4必须明确平衡机的机械系统和电算电路都是针对正常车轮使用条件不平衡失准或轻微受损但仍能使用的车轮而设计的，对因交通事故而严重变形的轮辋或胎面大面积剥离的车轮是不能上机进行平衡作业的。一方面不平衡量过大的车轮旋转时的离心飞力可能损伤平衡机的传感系统，而且超值的不平衡力可能溢出电算范围而使设备自动拒绝工作。,5当不平衡量超过最大配重时可用两个以上配重并列使用，但这时要注意因