不同轮胎均匀性试验机测量参数一致性的研究

1、不同轮胎均匀性试验机测量参数一致性的研究 摘要 轮胎均匀性试验机是轮胎在加载一定负荷情况下测量其圆周受力波动的检测设备，是轮胎生产数字化检测系统中的关键装备。该设备属于科技含量较高的光机电一体化产品，它可以用来测量出轮胎在负荷受载下的反映不均匀程度的径向力波动、侧向力波动、锥度等参数，产品符合轮胎制造业提高产品质量等级的发展方向，是国家重点研究的产业化项目。 本文以轮胎均匀性试验机为研究背景，通过对若干台设备的技术参数及测量结果进行对比分析，得出影响不同轮胎均匀性试验机测量参数一致性的因素及相应的单机设备上补偿措施，以此消除设备系统误差提高设备的检测精度及可靠性。具体来说，主要完成了以下研究工

2、作： 首先，总体介绍了轮胎均匀性检测设备的相关技术，其中重点对轮胎均匀性试验机的力学模型和轮胎均匀性参数算法进行深入研究和分析。 然后，通过若干台设备结构、技术参数及测量结果对比差异分析，在均匀性试验机力学模型和参数算法基础上，详细阐述了轮胎中轴线与负荷轮中轴线两个平行轴之间的力学关系，从而得到了影响轮胎均匀性试验机测量参数一致性的因素，提出了在单机设备上采取相应的补偿方法，以此保证轮胎均匀性试验机测量结果的一致性。 最后，着重研究在单机设备生产过程中消除系统误差提高机台之间测量参数一致性的补偿方法。通过对轮胎均匀性试验机液压系统原理及功能分析，提出了基于模型参考自适应的控制方法提高上轮辋定位

3、精度，然后对标定方法进行改进并引入最小二乘法及曲线拟合两种方法对标定系数进行精度提高。通过模型分析提出了偏心补偿的实现工艺过程控制及计算方法，并通过编程语言完成代码编辑并将其应用到上位机中实现。通过采取上述补偿系统误差的措施及方法提高了设备精度和测量参数的一致性，将其应用到轮胎均匀性试验机的生产制造过程中，对设备质量的提升有重要的指导意义。关键词：轮胎均匀性试验机定位标定偏心补偿最、乘法 

4、胎生产专用装备开发”的重要组成部分一轮胎均匀性试验机。软控股份经过多年来不断深入试验和研究，研发出了拥有自主知识产权的轮胎均匀性试验机。该产品属于轮胎在线检测设备，光机电一体产品，对机械构造、控制系统和数据管理系统都有较高要求。这种轮胎生产数字化关键装备是轮胎制造业检测系统的关键一环，是国家重点研究的产业化项目。轮胎均匀性试验机的研制成功提高了我国轮胎质量水平及安全性能，对于促进我国公路运输的效率和降低交通事故发生率，推动我国轮胎制造业的发展都有重大意义。选题背景与研究意义轮胎质量检测技术介绍 近几年来，随着我国对交通运输行业重视及资金投入得不断增加，到年底，中国高速公路的通车总里程达万公里。

5、继年修通高速公路公里后，我国年高速公路再次保持了高速发展，中国高速公路通车总里程继续稳居世界第二位。按照我国年公布的高速公路网发展规划，到年，基本建成国家高速公路网。届时，中国高速公路通车总里程将达万公里根据现有发展速度，国家高速公路网将提前建成。我国汽车市场也随着我国的快速增长也得到了迅速地发展，汽车总量从年的万辆增长到年的万辆，据估计年能够达到万辆增速为多。当然这个增速由于基数变了增速相对下降，但我国汽车总量近几年还是不断上涨的趋势。随着我国的汽车工业、公路建设、公路运输得到迅猛的发展以及家庭轿车普及率的提高，人们对汽车的重要组成部件轮胎认识不断提高，对轮胎质量提出了越来越高的要求。轮胎在

6、线检测设备的数据是判定轮胎质量级别的重要依据，所以轮胎生产厂家对轮胎检测设备性能要求也要来越高。 国外轮胎质量检测工业起步较早，早在上世纪年代就开始投入大量的人力物力财力进行研究。德国、美国、日本等在国际上均处于领先地位，技术上较 不同轮胎均匀性试验机测量参数一致性的研究为成熟，他们的产品具有测量系统性能指标稳定，精度、效率及人性化程度都较高。较为知名的设备生产企业有美国阿克隆、日本国际计测、德国科尔曼等公司。近几年来，日本国际计测公司在汽车车轮、轮胎动平衡、均匀性、偏心度测试设备的开发方面取得了很大的成功，其中世界上首台集轮胎均匀性、动平衡、偏心度测试于一体的复合性能试验机已研制成功并批量生

7、产，并且占有相当大的国际市场【】 我国与发达工业国家相比，轮胎检测行业起步较晚，相对比较落后。上世纪年代之前，我国的高速公路里程数较小，车速普遍不高，由轮胎动平衡、均匀性、杂质气泡等因素引起的问题亦不太明显，因此我国对轮胎的检测技术的发展没有足够的重视。进入上世纪年代以来，我国轮胎行业才开始逐渐引进国外的轮胎检测设备，但仅局限于检测设备的应用仍没有自行研发的能力。为了扭转对轮胎检测技术的空白及轮胎制造业的轮胎检测设备完全依赖与国外进口的局面，国家出台了相关的发展政策，制订了相关的技术标准，例如启动了十一五国家技术支撑项目“数字化橡胶轮胎生产专用装备开发”，编写了国家标准“汽车轮胎均匀性试验方法

8、（ ）一等一系列措施推动整个轮胎工业的发展。这些政策、标准逐渐形成了一个规范的技术体系，其科学的技术支撑和规范的行业管理也逐步完善【。目前国内以软控股份为代表的轮胎检测设备制造企业已独立研发及制造出了相关的轮胎检测设备，并拥有完全的自主知识产权。轮胎检测技术研究意义 轮胎质量检测技术不仅要满足人们对于汽车的高速性、舒适性、环保性和行驶的安全性等都提出了越来越高的要求；与此同时汽车对轮胎的要求更加苛刻。要提高轮胎质量和性能，不但要从设计、制造工艺上进行研究和改进，还要加强成品轮胎的质量检测，像过去仅仅依靠检查轮胎成品的物理机械性能是远远不够的。还必须发展轮胎成品的测试方法及设备。所以，轮胎出厂前

9、必须要通过系列的在线检测包括动平衡、均匀性、不圆度、光、气泡等项目，与之对应的检测设备包括轮胎动平衡试验机、轮胎不圆度试验机、轮胎均匀性试验机、轮胎光检验机、轮胎激光散斑检验机等。 世纪八十年代以前，轮胎只须达到国家轮胎产品标准的室内性能指标就可以推向市场。随着竞争的加剧，轮胎在出口或是作为原配轮胎时，还需要提供更多的项目指标，例如轮胎的制动距离、节油性能、操纵性能稳定性和在干湿路面上的牵引和制动湿滑性能等一系列数据，在轮胎设计和制造的过程中优越的乘坐 青岛科技大学研究生学位论文舒适性能越来越受到轮胎企业、汽车制造商和客户的关注和重视，如何在高速行使中，保证车辆具有良好的舒适性？轮胎的检测技术

10、显得尤为重要。当轮胎均匀性达不到要求时，即使汽车行驶路面较理想同样会发生跑偏、径向跳动和侧向摆动的情况。这些现象的出现，不仅加速车辆部件和轮胎的疲劳和磨损，而且使车辆的乘车舒适性和操纵稳定性恶化；如果轮胎不进行光机检测含有了气泡或杂质，可能会导致带束层钢丝断裂导致爆胎，严重时甚至发生交通事故。因此轮胎室内检测手段发展日新月异。目前在国际上各大轮胎公司采用两类方法进行检验和研究轮胎的性能和质量，一类是室内的标准检验项目及轮胎性能测试，另一类是在室外轮胎试验场进行的实用试验；其中室内测试又可分两种：轮胎常规检验和轮胎质量研究分析。轮胎检测设备的检验方法和测量效率对轮胎规模生产有重要影响。另外，总结

11、归纳轮胎检测技术特?圆问钊敕治觯涮峁痔募际跞嗽保岷下痔闹圃旃陶页鲇跋炻痔髦中阅艿囊蛩兀佣岢鲆恍嘤目刂拼胧糜诼痔纳讨校档吐痔姆掀仿屎屯伺饴剩月痔?？。厂在节约资源、降低成本和增加利润方面都有重要的指导意义。轮胎均匀性试验机研究概述 轮胎是一筒状断面的圆环形挠性旋转体，根据力学原理及机械运动原理，轮胎在高速旋转情况下由于材料组织、尺寸外形的不均匀及装配尺寸的误差等必定会产生交变的径向力和侧向力，将轮胎的这类非均匀性统称为轮胎均匀性。所谓均匀性是指在静态和动态条件下轮胎圆周特性恒定不变的性能。轮胎均匀性试验机是检测轮胎圆周不均匀程度的专用设备。轮胎均匀性试验机发展历程 轮胎均匀性试验机就是用来检验轮

12、胎的质量性能的在线成品检测设备。该设备测量出的径向力波动、径向力各次谐波、侧向力波动、侧向力各次谐波、锥度效应力、角度效应力、径向偏差（顶部、中央、底部）、侧向偏差（顶部、底部）、鼓包和凹陷（顶部、底部）等参数不仅能科学地定标轮胎的不均匀性，而且能用来指导对轮胎的不均匀性进行修正，使轮胎的不均匀性达到最小值，从而达到改善提高轮胎质量的目的。另一方面轮胎均匀性试验机检测出的数据经过归纳分析，技术处理可以为轮胎厂技术人员研究分析轮胎不均匀性的原因、规律提供依据，进而指导轮胎的结构设计，制造工艺的改进，促进子午线轮胎质量的提高。 在欧美发达国家，检测设备早已成为各大轮胎生产厂家生产高品质子午胎的 不

13、同轮胎均匀性试验机测量参数一致性的研究必备关键设备。这可以从美国阿克隆标准公司的均匀性试验机销售情况看出：阿克隆公司目前在全球已销售了近台均匀性试验机，而且绝大部分市场在欧美发达国家。其它如美国、日本神户制钢、日本国际计测器等公司也生产轮胎均匀性检测设备，它们在全球也都有较大的销量。国外的均匀性试验设备的生产厂商几十年长期的坚持致力于均匀性试验机的生产研发【】，形成了系统的体系，有扎实的理论基础与硬件保障，设备运行稳定，所以国内的市场基本被国外垄断。这种设备在上世纪年代悄然进入我国市场，成为一种必不可少的检测设备。 与欧美家相比，我国的轮胎检测行业比较落后，均匀性检测技术一直以来都被外国人所垄

14、断，限于人力、资金及技术资源方面的约束，我国一直没有自行研发轮胎均匀性试验机的能力，仍是我国的一项空白。年代以来，我国轮胎行业开始逐渐引进国外的轮胎检测装备，但仍没有自行研发轮胎均匀性试验机的能力，国外也一直对我国封锁技术，我国的轮胎检测应用虽然普及，但对均匀性的检测技术的掌握依然是空白，我国轮胎制造企业的轮胎检测设备完全依赖于国外进口。近几年来我国在轮胎检测设备越来越重视，投入的资金及人力越来越大使得研发生产方面发展迅速，取得了瞩目成绩。轮胎均匀性检测设备的研制也被国家列为国家支撑项目（编号：）“数字化橡胶轮胎生产专用装备开发项目力的一项重点开发可网络化运行的轮胎生产数字化关键装备系统组成产

15、品之一，这其中包括大量的理论基础、数据算法等。我国轮胎行业要兴起必须要做好对轮胎均匀性检测设备的研究。但近年来在轮胎检测设备研发生产方面发展迅速，取得了瞩目的成绩。青岛高校软控股份经过多年的不懈追求，勇于创新于年月成功研发出国内第一台轮胎均匀性试验机，摆脱了该类设备依赖进口的状况，填补了该类检测技术在国内的空白轮胎均匀性试验机研究现状 检测技术是利用各种物理化学效应，选择合适的方法和装置，将生产、科研、生活中的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程：能够自动地完成整个检测技术处理过程的设备称为为检测设备。检测准确度和效率是检测类设备至关重要的标准。轮胎均匀性试验机作为轮胎检测设备

16、他的性能指标中最重要的也不外乎这两点，一是检测精度即要求设备能够精确的测量出轮胎的各项参数，准确反映轮胎的质量状况从而正确地判定轮胎的质量等级；再就是检测效率即能够快速及时的完成对生产的轮胎成品检测，轮胎厂的一条生产线每天可以生产几千甚至上万条轮胎，如果测量周期过长会造成轮胎积压，不能及时入库出厂，对轮胎厂造成一定的经济损失。 青岛科技大学研究生学位论文 轮胎均匀性参数就是轮胎出厂必检重要的参数之一，故此轮胎生产厂家对轮胎检测设备的检测周期、检测精度提出了苛刻的要求，所以目前世界各大轮胎检测设备生产厂家均把设备的检测周期、检测精度作为重要公关课题进行研究。作为轮胎生产行业的最后一个生产环节，检

17、测设备的检测方法和测量效率对轮胎规模化生产有重要影响，对国家的轮胎制造业起着监控与促进的重要作用。现在生产的均匀性试验机虽然能达到客户的基本要求，效率和精度也已基本达到国际先进水平，但随着轮胎轮胎企业规模的扩大，每个轮胎厂都需要若干台相同的设备对完成生产出的大量的轮胎的检测工作，这样均匀性试验机的批量生产机台与机台之间测量结果存在不一致性，厂家与厂家生产的试验机测得轮胎参数的不一致性等问题显现出来，目前这方面的研究还不太成熟。本文研究工作概述论文主要研究内容 基于以上多台轮胎均匀性试验机在其测量过程中存在的所测轮胎参数不一致，机台之间测量参数差异大的问题，本文首先引入轮胎均匀性试验机测量原理及

18、力学模型，再通过分析影响多台轮胎均匀性试验机测量参数一致性的因素，为进一步在单机设备生产过程中采取补偿措施消除系统误差做准备；其次从轮胎均匀性的生产实际及测量过程出发，结合轮胎均匀性理论基础及各种优秀控制思想，采用基于模型参考自适应的控制方法完成设备上轮辋的精确定位，对标定方法进行改进及引入偏心补偿方法等措施，消除系统误差使得轮胎均匀性试验机所测参数一致性有所改善。主要工作具体介绍如下： （）系统分析和研究轮胎均匀性试验机测量原理及相关技术，对轮胎均匀性试验机的力学模型及各种算法进行研究，找出影响不同机台测量结果一致性的因素，从而为本文近一步提出在单机设备生产过程中，应采取补偿方法措施消除系统

19、误差奠定必备基础。 （）根据轮胎均匀性试验机液压系统的设计情况，针对原有控制器定位不精确，误差大稳定性差等现象，提出了基于模型参考自适应的控制方法实现上轮辋的高精度定位控制并提出了基于液压时序控制图的摧理算法，同时利用上位机及自嵌的控制功能完成算法程序的编写。 （）在轮胎均匀性试验机调试过程中，本文提出了测力传感器标定系数对参数一致性的影响，并改进了原有标定方法基础上进行改进，通过最小二乘法的扩展理论对标定系数精度进行优化。 不同轮胎均匀性试验机测量参数一致性的研究 （）在轮胎均匀性试验机力学模型建立的基础，本文找到轮胎均匀性试验机由其主轴的不均匀性造成设备测量参数不一致的因素，并通过模型分析

20、提出了偏心补偿的实现工艺过程控制及计算方法，并通过编程语言完成代码编辑并将其应用到上位机中实现。 综上所述，本文主要从轮胎均匀性试验机的测试原理及构成，力学模型及数据算法和影响测量参数一致性的因素及补偿措施方面展开研究。论文组织结构 全文共分五部分，组织结构如下： 第章 简要概述轮胎检测设备的研究，重点分析和探讨轮胎均匀性检测的研究背景和研究意义以及轮胎均匀性试验机的研究现状，并提出了本文的研究内容和解决的问题。 第章 重点对基于力学模型和轮胎均匀性参数算法生产的轮胎均匀性试验机进行深入研究和分析，首先简单介绍了轮胎均匀性及其对汽车的操纵性能的影响和及表征轮胎均匀性的参数及其计算方法，然后根据

21、上述理论引出了轮胎均匀性的检测设备。最后系统介绍了轮胎均匀性试验机原理及构成及其工艺过程的工作原理。 第章 本章首先从轮胎均匀性试验机的机械结构、设备技术参数及力学模型方面出发，详细阐述了轮胎中轴线与负荷轮中轴线两平行轴之间的力学分析，从而得到了影响不同轮胎均匀性试验机测量参数一致性的因素并进行分析。 第章 提出了在单机设备生产过程中所采取的补偿方法，从而消除系统误差保证不同设备之间测量结果的一致性。首先对通过轮胎均匀性试验机液压系统原理及功能分析，提出了基于模型参考自适应的控制方法提高定位精度，然后对标定方法进行改进并引入最小二乘法对标定系数进行精度提高，最后通过模型分析提出了偏心补偿的实现工艺过程控制及计算方法，并通过编程语言完成代码编辑并将其应用到上位机中实现。 总结 对全文进行总结和展望，指出论文中尚不完善之处及进一步的研究方向。 青岛科技大学研究生学位论文 第章轮胎均匀性试验机测试原理与构成 轮胎是由橡胶、化学纤维、钢丝帘线等各种材料层叠而成的制品。在制造过程中，轮胎需要经过多层带有钢丝帘线的橡胶预制材料、复合橡胶预制材料经贴合、成型以及硫化定性等工艺流程，因此必然存在尺寸、刚性不均匀和重量不平衡现象?痔杀豢闯梢恢衷不沸瓮沧炊厦娴哪有孕澹云涫右欢母汉稍