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TBR轮胎强度试验机的维护与校准

作者: 时间:2019-10-28127 次浏览

信息摘要:

破坏能试验依照国际规范配合轮胎尺寸不同而使用各种直径的柱压杆,在一定速度下对轮胎胎面中点施加压力,以获知轮胎被刺穿的能量值。通过检测轮胎胎冠部位的破坏能,评价轮胎结构性能。

1 载重轮胎强度试验机的检测原理

1.1 轮胎强度性能

破坏能试验依照国际规范配合轮胎尺寸不同而使用各种直径的柱压杆,在一定速度下对轮胎胎面中点施加压力,以获知轮胎被刺穿的能量值。通过检测轮胎胎冠部位的破坏能,评价轮胎结构性能。

1.2 设备检测原理

轮胎强度试验机上配备一个足够长的钢质圆柱形压头,压头端部为半球形。载重轮胎公制系列轮胎一般根据单胎负荷系数配备不同的压头直径,主要有19mm32mm38mm三种,压头直径误差控制在±0.5mm。具体选用规则如表1所示,将试验轮胎和轮辋组合体固定在试验机上,沿轮胎胎面中心线取大致间隔相等的5个点进行试验,压头垂直于胎面,并压在靠近胎面圆周中心线的花纹块上,避免压入花纹沟中。压头以50mm/min的移动速度向轮胎胎冠逐渐递增的施加作用力,至轮胎胎冠被压穿或达到规定的最小破坏能值为止。

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2 设备检测精度的影响因素

2.1 位移传感器的累积误差

2.1.1 位移传感器硬件配置

轮胎强度试验机采用直线位移传感器作为检测轮胎下沉量的传感器。直线位移传感器为量程0~550mm,输出转换成0~10VDC的标准模拟信号的绝对值型位移传感器。如图1所示位移传感器的模拟电压信号输入到PCI-6221数据采集卡的AI1AI9,通过MAX软件,可对采集的电压信号与理论信号进行计量校准比对。

 

 

 

位移传感器硬件配置

 

 

 

2.1.2 位移传感器的采集信号误差校准

根据规范要求压头装置应能逐渐递增的施加载荷,位移指示器的精度为满量程的±1%。轮胎的强度试验和静负荷试验都会涉及到轮胎下沉量的检测,此时需要位移传感器准确的识别出实际的位移变化量。如遇到轮胎静负荷试验的下层量超过标准的情况或者位移值出现不规则的跳动,可以判断位移传感器的检测精度出现了偏差。与此同时,轮胎强度试验也是无法开展的。本试验机采用的是MAX5.6版的软件,打开软件从设备和接口中选择PCI-6221创建测试任务,从采集信号选项中选择模拟输入电压AI1通道。根据显示类型可选择图形或表格,点击运行可实时显示当前状态下的电压值。启动通道计量校准向导,如图2所示在参考值一栏中写入实际测得的位移传感器输入电压值(使用FLUKE15B型万用表直流电压档对位移传感器的实际输入电压进行检测并记录)。至少录入两组数据,提交仪器校准值对位移传感器校准。

位移传感器的采集信号误差校准

 

2.1.3 位移传感器的斜率校准

进入软件调试界面,看位移传感器电压值,将滑台向下移动到最下面,记录位移传感器电压,此处位移定为0mm;向上移动滑台至最高处,记录位移传感器电压值,用尺量滑台现在与之前零点的行程距离;用行程距离除以两电压之差就是位移传感器的线性拟合斜率。在软件参数管理界面,位移传感器的斜率参数与测量计算得到的线性拟合斜率作比较,相差大就需要进行斜率校正。采用500mm量程的高度尺和LUKE15B型万用表,利用控制系统标定界面提供位移操作环境。测量过程进行至少10个点的位移获得测量数据,对测量的数据分析采用一次拟合的数学模型,进行不过零拟合。通过对测量数据的分析,可以获得标定拟合公式及加载特性。标定结果是传感器输出与标准长度的关系公式。标定试验记录如表2所示,误差满足规范要求。

标定试验记录

2.2 称重传感器的累积偏差

2.2.1 称重传感器硬件配置

轮胎强度试验机采用称重传感器作为检测轮胎负载的感压元件。称重传感器的最大量程为10t,激励电压采用0~10VDC,额定输出为3.0mV/V,输出转换成0~10VDC的标准模拟信号的称重传感器。如图1所示称重传感器的模拟电压信号输入到ADAM-3016隔离应变仪输入模块,经过转换信号处理输出到PCI-6221数据采集卡的AI0AI8。通过MAX软件,可对采集的电压信号与理论信号进行仪器校准比对。

2.2.2 称重传感器采集信号误差的仪器校准

根据规范要求强度试验机的径向力加载装置能逐渐递增地施加载荷,负荷指示器的精度为满量程的±1%。轮胎的强度试验和静负荷试验都会涉及到轮胎负载的检测,此时需要称重传感器准确地识别出实际的载荷。若轮胎未受力,软件显示画面已经有了超过误差标准的力值,可以判断称重传感器出现了零点漂移。参照位移传感器校准步骤,本试验机采用的是MAX5.6版的软件,打开软件从设备和接口中选择PCI-6221创建测试任务,从采集信号选项中选择模拟输入电压AI0通道。根据显示类型可选择图形或表格,点击运行可实时显示当前状态下的电压值。启动通道校准向导,在参考值一栏中写入实际测得的称重传感器输入电压值(使用FLUKE15B型万用表直流电压档对称重传感器的实际输入电压进行检测并记录)。至少录入两组数据,提交仪器校准值对称重传感器采集信号误差仪器校准。

 

 

2.2.3 负荷传感器的斜率校准

采用标准载荷测力仪以及标定器具,利用控制系统标定界面提供加载环境。测量过程应至少进行1次多个点的加载获得测量数据。对测量的数据分析采用一次拟合的数学模型,进行不过零拟合。通过对测量数据的分析,可以获得标定拟合公式及加载特性。标定结果是传感器输出与标准荷载的关系公式。标定试验记录如表3所示,误差满足规范要求。

负荷传感器的斜率校准

 

2.2.4 称重传感器的使用建议

在实际使用中,DBSL-10t传感器损坏频繁。对损坏的原因进行分析,剔除使用和操作的因素,根据10多年的维护经验,发现设备在设计阶段传感器选型不合理。因此,建议选用DBSL-20t传感器替代DBSL-10t,拓宽其可测的量程值。我司使用替代的传感器后,解决了传感器频繁损坏的故障。

2.3 压痕板与径向加载机构的角度偏差

2.3.1 偏差产生的原因

根据规范要求强度试验机的径向加载与压痕板角度值为90°,偏差≤±1°。将轮胎承压部位涂上印油,在轮胎与压痕板之间铺放一张500mm×350mm的花纹纸,启动试验机给轮胎施加负荷至规定值,加载完毕保持15min,测量轮胎静负荷半径和负荷下断面宽度。取出印迹纸,如图3所示测量接地长度L和接地宽度W,求出接地印痕面积。在设备的实际使用过程中,会出现如图4所示的病象:轮胎在受压状态下的印迹出现部分丢失,影响接地长度和接地宽度的测量。

与此相关的硬度系数、平均接地压力和接地系数的计算都会受到干扰。出现这种病象的根本原因是压痕板与径向加载机构的角度偏离了规范要求。

偏差产生的原因

 

2.3.2 纠正偏差的措施

强度试验机径向加载机构由上蜗轮蜗杆副、上螺母丝杠副、上导轨、负荷传感器、球头压杆接头、压痕压杆套组成,这些组件构成了加载机构的垂直度的基础。从构成径向加载机构的组件开始检查,逐个排查同轴度。根据我司的使用经验,变形的部位发生在径向加载机构的最薄弱点-球头压杆接头(5),替换之后轮胎的印迹图谱恢复正常,X轴和Y轴方向均表现出一致的对称性。在设备防护栏上正对加载机构中心线处安装激光灯标,利用其产生的激光线做为参照,便于观测加载机构的变形。

强度试验机径向加载机构

 

3 结语

从设备维护角度分析,压痕板与径向加载机构的角度偏差、位移传感器累积误差以及称重传感器的累积偏差等都会影响设备的检测精度。对影响设备检测精度的主要因素进行处理后,位移传感器和称重传感器仍需做仪器校准,校准结束后同步进行传感器标定数据验证,满足检测精度为满量程的±1%。本文是我们在平时维护轮胎强度试验机的过程中,研究得出的一些结论,难免有考虑不周之处,敬请谅解。

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