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车轮动平衡机发展的必要性

车轮动平衡机发展的必要性

现代许多机器正在向高速、高精密方向发展,在旋转机械中,转子振动问题已经成为比较突出的关键技术问题之一,对机器的寿命、可靠性和平稳性有着重要影响。按照机械运动的原理,凡达到较高转速的转子,由于材料组织内部的不均匀,零件外形的尺寸误差,装配尺寸的误差以及结构形状等原因,使通过转子重心的主惯性轴线与旋转轴线不相重合,因而旋转时的转子会产生不平衡的离心力。由生产的需要,旋转机械的动平衡

技术在国内外得到了广泛的发展与研究。在汽车工业中,汽车车轮的功能是支撑全车质量、保证汽车与路面有良好的附着、传递驱动和制动、确定汽车行驶方向以及和悬架系统共同缓冲汽车在行驶中所受到的冲击力并衰减由此产生的振动。对于高速动转的汽车车轮来说,每秒钟旋转十几圈以上,即使有极小的偏心距也会引起很大的不平衡力,导致车轮的持续振动,尤其是方向轮的振动会导致方向盘的拌动,加速悬架和转向系统部件的磨损,加速车轮内轴承的磨损。而且振动大的汽车难于驾驶,会直接导致车辆故障,当汽车平均行驶速度提高后,车轮不平衡所造成的交通事故将会增。

由于轮胎生产工艺不能完全保证轮胎橡胶层均匀一致,轮毂的材质不均和装配误差,以及汽车使用过程中轮胎偏磨、平衡块丢失和零件配合间隙的改变会导致车轮的质心与其转动轴心不重合,这些都会造成车轮的不平衡。

可以将车轮视为一盘形转子。设转子的质量为M,转子在绕轴心O以角速度ω旋转时,在质心A处产生一离心惯性力F,这个力的方向随车轮旋转而改变,大小与车速有关,对车轮形成了一个变化的附加作用力。将力F沿水平和垂直方向分解为大小和方向变化的力Fx和Fy其中Fx引起转向轮绕主销摆动,Fy使前轴产生角振动,引起陀螺效应,进而使转向轮绕主销摆动。当左右车轮不平衡相位相差180°时,摆动更加严重。

离心惯性力作用的结果使汽车性能产生一系列变化,首先汽车行驶过程中轮胎与地面附着性能发生周期性变化,导致驱动性能、制动性能变坏,使传动系零件承受交变载荷。由于Fy的存在,使汽车行驶平顺性降低,从而使汽车受到“力锤”的作用,使轮毂轴承承受动压力。转向轮绕主销摆振将形成蛇形轨迹,使得操纵稳定性变差,汽车行驶阻力增加,行车安全性降低,车轮不均匀磨损加剧等。此外,附加交变力的作用会使轮胎及相应零件使用寿命降低,振动与磨损将会消耗动力,使汽车的动力性和燃料经济性变差等。

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