Однородность шин
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( февраль 2007 г. ) |
Однородность шин относится к динамическим механическим свойствам , пневматических шин которые строго определяются набором стандартов измерений и условий испытаний, принятых мировыми производителями шин и автомобилей.
Эти стандарты включают параметры изменения радиальной силы , изменения боковой силы , конусности, поворота слоя, радиального биения , бокового биения и выпуклости боковины. Производители шин во всем мире используют измерение однородности шин как способ выявления шин с плохими эксплуатационными характеристиками и предотвращения их продажи на рынке. Производители как шин, так и транспортных средств стремятся улучшить однородность шин, чтобы повысить комфорт езды на автомобиле.
Фон изменения силы
[ редактировать ]Окружность шины можно смоделировать как серию очень маленьких пружинных элементов, жесткость пружины которых варьируется в зависимости от условий производства. Эти пружинные элементы сжимаются при входе в зону контакта с дорогой и восстанавливаются при выходе из зоны контакта. Изменение жесткости пружины как в радиальном, так и в поперечном направлении приводит к изменению сжимающих и восстанавливающих сил при вращении шины. Если шина идеальна и движется по идеально гладкой дороге, сила, действующая между автомобилем и шиной, будет постоянной. Однако шина нормального производства, движущаяся по идеально гладкой дороге, будет оказывать на автомобиль различную силу, которая будет повторять каждое вращение шины. Это изменение является источником различных помех при езде. Производители шин и автомобилей стремятся уменьшить такие помехи, чтобы улучшить динамические характеристики автомобиля.
Параметры однородности шин
[ редактировать ]Оси измерения
[ редактировать ]
Силы в шинах делятся на три оси: радиальную, боковую и тангенциальную (или продольную). Радиальная ось проходит от центра шины к протектору, а вертикальная ось проходит от дороги через центр шины к транспортному средству. Эта ось поддерживает вес автомобиля. Боковая ось проходит поперек протектора. Эта ось параллельна оси крепления шин на автомобиле. Тангенциальная ось — это ось, соответствующая направлению движения шины.
Изменение радиальной силы
[ редактировать ]Поскольку радиальная сила действует вверх для поддержки транспортного средства, изменение радиальной силы описывает изменение этой силы при вращении шины под нагрузкой. По мере того как шина вращается и пружинные элементы с разными жесткостями пружины входят в зону контакта и выходят из нее, сила будет меняться. Рассмотрим шину, выдерживающую нагрузку 4000 Н (900 фунтов силы), движущуюся по идеально гладкой дороге. Обычно сила варьируется в большую и меньшую сторону от этого значения. Изменение между 3900 и 4100 Н (880 и 920 фунтов силы) будет характеризоваться как изменение радиальной силы (RFV) 200 Н (40 фунтов силы). Изменение радиальной силы может быть выражено в виде размаха значений, которое представляет собой максимальное минус минимальное значение, или любого гармонического значения, как описано ниже.
Некоторые производители шин отмечают боковину красной точкой, чтобы указать место максимальной радиальной силы и биения, самую высокую точку. Желтая точка указывает на точку наименьшего веса. [ 1 ] Использование точек указано в стандарте производительности RP243 Совета по техническому обслуживанию . Чтобы компенсировать это изменение, шины следует устанавливать так, чтобы красная точка находилась рядом со стержнем клапана, если стержень клапана находится в нижней точке, или с желтой точкой рядом со стержнем клапана, если стержень клапана находится в тяжелой точке. . [ 2 ]
Гармонический анализ
[ редактировать ]
Изменение радиальной силы, как и все другие измерения изменения силы, можно отобразить в виде сложной формы сигнала . Эту форму сигнала можно выразить в соответствии с ее гармониками, применив преобразование Фурье (FT). FT позволяет параметризовать различные аспекты динамического поведения шины. Первая гармоника, выраженная как первая гармоника радиальной силы (RF1H), описывает величину изменения силы, которая воздействует на транспортное средство импульс один раз за каждый оборот. Вторая гармоника радиальной силы (RF2H) выражает величину радиальной силы, которая создает импульс дважды за оборот и так далее. Часто эти гармоники имеют известные причины и могут использоваться для диагностики производственных проблем. Например, пресс-форма для шины, установленная с 8 сегментами, может термически деформироваться, вызывая восьмую гармонику, поэтому наличие восьмой гармоники с высокой радиальной силой (RF8H) будет указывать на проблему разделения секторов пресс-формы. RF1H является основным источником помех при поездке, за ним следует RF2H. Высокие гармоники менее проблематичны, поскольку скорость вращения шины на скоростях шоссе, умноженная на значение гармоники, создает помехи на таких высоких частотах, что они демпфируются или преодолеваются другими динамическими условиями транспортного средства.
Изменение боковой силы
[ редактировать ]Поскольку боковая сила действует из стороны в сторону вдоль оси шины, изменение боковой силы описывает изменение этой силы при вращении шины под нагрузкой. По мере того как шина вращается и пружинные элементы с разными жесткостями пружины входят в зону контакта и выходят из нее, боковая сила будет меняться. Когда шина вращается, она может оказывать боковую силу порядка 100 Н (22 фунта-силы), вызывая тягу рулевого управления в одном направлении. Обычно сила изменяется в большую и меньшую сторону от этого значения. Изменение между 90 и 110 Н (20 и 25 фунтов силы) будет характеризоваться как изменение боковой силы (LFV) 20 Н (5 фунтов силы). Изменение поперечной силы может быть выражено как размах значений, которые представляют собой максимальное минус минимальное значение, или любое гармоническое значение, как описано выше. Боковая сила имеет знак, так что при установке на транспортное средство боковая сила может быть положительной, заставляя транспортное средство тянуть влево, или отрицательной, тянущей вправо.
Изменение тангенциальной силы
[ редактировать ]Поскольку тангенциальная сила действует в направлении движения, изменение тангенциальной силы описывает изменение этой силы при вращении шины под нагрузкой. По мере того как шина вращается и пружинные элементы с разными жесткостями пружины входят в зону контакта и выходят из нее, тангенциальная сила будет меняться. Когда шина вращается, она оказывает большое тяговое усилие, ускоряя автомобиль и поддерживая его постоянную скорость. В установившихся условиях было бы типично, чтобы сила изменялась вверх и вниз от этого значения. Это изменение можно было бы охарактеризовать как изменение тангенциальной силы (TFV). В условиях испытания с постоянной скоростью изменение тангенциальной силы будет проявляться как небольшое колебание скорости, возникающее при каждом обороте из-за изменения радиуса качения шины.
Конусность
[ редактировать ]Конусность — это параметр, основанный на поведении боковой силы. Это характеристика, описывающая склонность шины катиться по типу конуса. Эта тенденция влияет на рулевое управление автомобиля. [ 3 ] Чтобы определить конусность, боковую силу необходимо измерить как по часовой стрелке (LFCW), так и против часовой стрелки (LFCCW). Конусность рассчитывается как половина разницы значений, учитывая, что значения по часовой стрелке и против часовой стрелки имеют противоположные знаки. Конусность является важным параметром при производственных испытаниях. Во многих высокопроизводительных автомобилях шины с одинаковой конусностью устанавливаются с левой и с правой стороны автомобиля, чтобы эффекты их конусности компенсировали друг друга и обеспечивали более плавную езду с небольшим эффектом рулевого управления. Это требует от производителя шин измерения конусности и сортировки шин на группы с одинаковыми значениями.
Ply рулить
[ редактировать ]Ply steer описывает боковую силу, которую создает шина из-за асимметрии ее каркаса при движении вперед с нулевым углом скольжения , и ее можно назвать псевдобоковым скольжением. [ 4 ] Эту характеристику обычно описывают как склонность шины к « ползучей ходьбе » или движению вбок, сохраняя при этом прямолинейную ориентацию. Эта тенденция влияет на рулевое управление автомобиля. Чтобы определить управляемость слоя, боковая сила, создаваемая при качении шины вперед и назад, затем рассчитывается как половина суммы значений, принимая во внимание, что значения имеют противоположные знаки.
Радиальное биение
[ редактировать ]Радиальное биение (RRO) описывает отклонение круглости шины от идеального круга. Радиальное биение можно выразить как размах амплитуды, а также значения гармоник. Радиальное биение передает возбуждение в транспортное средство аналогично изменению радиальной силы. Чаще всего его измеряют вблизи центральной линии шины, хотя некоторые производители шин применяют измерение радиального биения в трех положениях: левом плече, центре и правом плече.
Некоторые производители шин отмечают боковину красной точкой, чтобы указать место максимальной радиальной силы и биения. [ 2 ]
Боковое биение
[ редактировать ]Боковое биение (LRO) описывает отклонение боковины шины от идеальной плоскости. LRO может быть выражен как размах значений, а также значений гармоник. LRO передает возбуждение транспортному средству аналогично изменению боковой силы. LRO чаще всего измеряется в верхней части боковины, возле плечевой зоны протектора.
Выпуклость и впадина боковины
[ редактировать ]Учитывая, что шина представляет собой сборку нескольких компонентов, отверждаемых в пресс-форме, существует множество вариантов процесса, из-за которых отвержденные шины классифицируются как брак. Такими дефектами являются выпуклости и впадины на боковине. Выпуклость — это слабое место в боковине, которое расширяется при накачивании шины. Депрессия — это сильное место, которое не расширяется в такой же мере, как и окружающая его территория. Оба считаются визуальными дефектами. Шины измеряются на производстве для выявления тех, которые имеют чрезмерные визуальные дефекты. Выпуклости также могут указывать на дефекты конструкции, например на отсутствие шнуров, что представляет угрозу безопасности. В результате производители шин вводят строгие стандарты проверки для выявления шин с выпуклостями. Выпуклость и впадина боковой стенки также называют выпуклостью и вмятиной и неровным боковиной.
Машины для измерения однородности шин
[ редактировать ]Машины для проверки однородности шин — это машины специального назначения, которые автоматически проверяют шины на предмет параметров однородности шин, описанных выше. Они состоят из нескольких подсистем, включая манипулирование шинами, патроны, измерительные диски, смазку бортов, накачивание, грузовое колесо, привод шпинделя, измерение силы и измерение геометрии.
Сначала шина центрируется, а области бортов смазываются , чтобы обеспечить плавное прилегание к измерительным ободам. Шина индексируется на испытательной станции и помещается на нижний патрон. Верхний патрон опускается до контакта с верхним бортом. Шина накачивается до заданного давления. Нагрузочное колесо продвигается вперед, контактируя с шиной и придавая заданную нагрузочную силу. Привод шпинделя разгоняет шину до испытательной скорости. Как только скорость, сила и давление стабилизируются, тензодатчики измеряют силу, действующую на грузовое колесо со стороны шины. Сигнал силы обрабатывается в аналоговой схеме, а затем анализируется для извлечения параметров измерения. Шины маркируются в соответствии с различными стандартами, которые могут включать угол максимальной точки отклонения радиальной силы (RFV), сторону положительной конусности и величину конусности.
Другие типы машин для обеспечения однородности
[ редактировать ]Некоторые производители машин для обеспечения однородности шин предлагают множество вариаций и инноваций. Стандартная скорость испытания машин для проверки однородности шин составляет 60 об/мин стандартного нагрузочного колеса, что составляет около 5 миль в час. Высокоскоростные машины для обеспечения однородности используются в исследовательских и опытно-конструкторских лабораториях, скорость которых достигает 250 км/ч и выше. Для производственных испытаний также были использованы высокоскоростные машины для проверки однородности. машины, которые сочетают измерение изменения силы с измерением динамического баланса Также используются .
Коррекция однородности шин
[ редактировать ]Изменение радиальной и поперечной силы можно уменьшить на машине для обеспечения однородности шин с помощью операций шлифования. При операции шлифовки центра к центру протектора применяется шлифовальная машина для удаления резины в верхней точке изменения радиальной силы. На верхней и нижней части протектора применяются шлифовальные плечи, чтобы уменьшить размер площади контакта с дорогой или следа и возникающее в результате изменение силы. Верхние и нижние шлифовальные машины могут управляться независимо, чтобы уменьшить значения конусности. Шлифмашины также используются для устранения чрезмерного радиального биения .
Влияние вариаций шин также можно уменьшить, установив шину таким образом, чтобы несбалансированные обода и стержни клапанов помогали компенсировать несовершенства шин. [ 2 ]
Системы измерения геометрии
[ редактировать ]Измерения радиального биения , бокового биения , конусности и выпуклости также выполняются на машине для измерения однородности шин. Существует несколько поколений измерительных технологий. К ним относятся контактный стилус, емкостные датчики, лазерные датчики с фиксированной точкой и лучевые лазерные датчики.
Контактный стилус
[ редактировать ]Технология Contact Stylus использует сенсорный щуп , который перемещается по поверхности шины во время ее вращения. Аналоговые приборы распознают движение зонда и записывают форму сигнала биения . При измерении радиального биения иглу прикрепляют к лопатке большой площади, которая может перекрывать пустоты в рисунке протектора. При измерении бокового биения на боковой стенке щуп движется по очень узкой гладкой дорожке. Метод контактного щупа является одной из самых ранних технологий и требует значительных усилий для сохранения его механических характеристик. Небольшая область интереса в области боковины ограничивает эффективность обнаружения выпуклостей и впадин в других частях боковины.
Емкостные датчики
[ редактировать ]Емкостные датчики создают диэлектрическое поле между шиной и датчиком. По мере изменения расстояния между шиной и датчиком изменяются характеристики напряжения и/или тока диэлектрического поля. Аналоговая схема используется для измерения изменений поля и записи формы сигнала биения . Емкостные датчики имеют большую зону интереса, порядка 10 мм, по сравнению с методом с очень узким контактом щупа. Метод емкостных датчиков является одной из самых ранних технологий и доказал свою высокую надежность; однако во время измерения датчик должен располагаться очень близко к поверхности шины, поэтому столкновения между шиной и датчиком приводят к долгосрочным проблемам с обслуживанием. Кроме того, некоторые датчики очень чувствительны к влаге/влажности и дают ошибочные показания. Область интереса в 10 мм также означает, что измерение выпуклости ограничивается небольшой частью шины. Емкостные датчики используют фильтрацию пустот для устранения эффекта пустот между выступами протектора при измерении радиального биения, а также фильтрацию букв для устранения эффекта выпуклых букв и орнаментов на боковине.
Лазерные датчики с фиксированной точкой
[ редактировать ]Лазерные датчики с фиксированной точкой были разработаны как альтернатива вышеупомянутым методам. Лазеры сочетают в себе узкую зону интереса и большое расстояние от шины. Чтобы охватить большую область интересов, были использованы механические системы позиционирования для снятия показаний в нескольких местах боковой стенки. Лазерные датчики с фиксированной точкой используют фильтрацию пустот для устранения эффекта пустот между выступами протектора при измерении радиального биения , а также фильтрацию букв для устранения эффекта выступающих букв и орнаментов на боковине.
Листовые лазерные системы
[ редактировать ]
Листовые лазерные системы (SL) были представлены в 2003 году и зарекомендовали себя как наиболее эффективные и надежные методы измерения биения , выпуклости и впадины. Датчики листового света проецируют лазерную линию вместо лазерной точки и тем самым создают очень большую область интереса. Датчики боковины могут легко охватить область от борта до плеча протектора и проверить всю боковину на предмет выпуклостей и впадин. Большие радиальные датчики могут охватывать 300 мм и более и охватывать всю ширину протектора. Это позволяет характеризовать RRO на нескольких треках. Световые датчики также имеют достаточно большое расстояние, чтобы гарантировать отсутствие столкновений с шиной. Двумерная фильтрация пустот протектора и фильтрация букв на боковинах также используются для исключения этих характеристик из измерений биения.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Майк Марвигян (апрель 2008 г.). «Монтаж шин и обращение с нестандартными колесами» (PDF) . Мотор . Проверено 11 сентября 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «Вы видите точки? Эти цветные маркировки на боковинах служат определенной цели» . Шинный бизнес . Крэйн Коммуникейшнс . 2 сентября 2012 года . Проверено 9 сентября 2017 г.
- ^ «Авторемонтная служба AGCO — Батон-Руж, Луизиана — Подробные автомобильные темы — Конусность шин и радиальное натяжение» . www.agcoauto.com . Проверено 16 августа 2018 г.
- ^ Пачейка, Ханс Б. (2006). Динамика шин и транспортных средств (2-е изд.). САЭ Интернешнл. п. 198. ИСБН 978-0-7680-1702-1 .
Управление слоями иногда называют псевдобоковым скольжением.
