屠彬彬，蔡緋，孫堅(jiān)

(1.浙江省計(jì)量科學(xué)研究院，浙江杭州310013;2.杭州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)研究院，浙江杭州310019)

0 引言

輪胎氣壓表是一種用于測(cè)量機(jī)動(dòng)車(chē)與非機(jī)動(dòng)車(chē)輪胎充氣壓力的儀表，廣泛用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛檢測(cè)機(jī)構(gòu)、機(jī)動(dòng)車(chē)輛維修機(jī)構(gòu)、交警系統(tǒng)及機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員行車(chē)前的安全檢測(cè)，確保各種輪胎能夠在各自的安全氣壓下使用。爆胎、疲勞駕駛及超速行駛是公認(rèn)的高速公路事故三大殺手，其中輪胎爆胎因不可預(yù)測(cè)和控制而成為首要因素。研究表明:時(shí)速超過(guò)160 km時(shí)，爆胎而造成的死亡率接近100%。我國(guó)每年有26萬(wàn)起交通事故是由于輪胎氣壓偏低、偏高或滲漏引起的。據(jù)公安部統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)高速公路上發(fā)生的重大交通事故，約有70%是由于輪胎爆裂引起。

輪胎氣壓表在頻繁使用后有可能出現(xiàn)示值不準(zhǔn)確、回零機(jī)構(gòu)失效、讀數(shù)裝置卡死等現(xiàn)象。根據(jù)QC/T 14－2009《汽車(chē)用輪胎氣壓表》和JJG 927－2013《輪胎氣壓表》的要求，輪胎氣壓表全性能試驗(yàn)應(yīng)包括外觀項(xiàng)目、示值檢定、過(guò)載試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)和多項(xiàng)環(huán)境試驗(yàn)。由于缺乏耐久性試驗(yàn)方面的設(shè)備和裝置，長(zhǎng)達(dá)5000次的重復(fù)性試驗(yàn)往往通過(guò)純手工實(shí)現(xiàn)。一方面，一個(gè)熟練工人模擬輪胎壓力測(cè)試，將輪胎氣壓表按壓到氣門(mén)嘴上，待壓力穩(wěn)定后松開(kāi)，再手動(dòng)回零，整套動(dòng)作至少需要3 s，整整5000次耐久性試驗(yàn)需要4個(gè)多小時(shí)，這個(gè)過(guò)程一氣呵成，中間不能停頓。單一規(guī)格產(chǎn)品全性能試驗(yàn)一般需要對(duì)3個(gè)樣品進(jìn)行試驗(yàn)，累積時(shí)間達(dá)到13 h。因此手工操作的耐久性試驗(yàn)非常浪費(fèi)人力和時(shí)間。另一方面，輪胎氣壓表的彈性元件在長(zhǎng)時(shí)間大強(qiáng)度試驗(yàn)后，會(huì)發(fā)熱松動(dòng)，某些劣質(zhì)產(chǎn)品損壞甚至爆裂，對(duì)操作人員存在一定的危險(xiǎn)性。耐久性試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和研制勢(shì)在必行。

本文介紹的輪胎氣壓表性能檢測(cè)裝置，通過(guò)氣源壓力的自動(dòng)控制和自動(dòng)歸零裝置的交替動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)輪胎氣壓表耐久性試驗(yàn)全自動(dòng)完成，并可直接進(jìn)行準(zhǔn)確度檢測(cè)，十分可靠、方便。該項(xiàng)目為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)輪胎氣壓表的性能提供試驗(yàn)手段上的技術(shù)保證。

1 輪胎氣壓表性能檢測(cè)裝置

目前，廣泛使用的輪胎氣壓表主要有標(biāo)尺式和指針式兩種。對(duì)輪胎氣壓表進(jìn)行耐久性能試驗(yàn)，應(yīng)首先對(duì)回零機(jī)構(gòu)、加壓機(jī)構(gòu)等進(jìn)行耐久試驗(yàn)。這就使得在研制檢測(cè)裝置的時(shí)候，需要分別對(duì)兩種輪胎氣壓表的自動(dòng)回零裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。

檢測(cè)裝置由壓力源、耐久性試驗(yàn)端和檢測(cè)端組成。

耐久性試驗(yàn)端部分包括整個(gè)導(dǎo)軌支架、回零裝置和運(yùn)動(dòng)裝置，見(jiàn)圖1?；亓阊b置和運(yùn)動(dòng)裝置都安裝在導(dǎo)軌支架上，可以通過(guò)卡扣活動(dòng)。考慮到兩種不同的輪胎氣壓表，回零機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)調(diào)節(jié)臂，其上分別安裝氣缸1和氣缸2，配合整個(gè)活動(dòng)規(guī)律，PLC控制氣閥開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)回零機(jī)構(gòu)的操作。被檢的輪胎氣壓表安裝在產(chǎn)品安裝板上，由于不同規(guī)格的輪胎氣壓表其口徑尺寸也不同，此處設(shè)計(jì)有一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的產(chǎn)品限位套，多種口徑可供選擇并對(duì)輪胎氣壓表加以固定，最后通過(guò)快夾壓桿進(jìn)行固定，選擇氣缸1或者氣缸2對(duì)準(zhǔn)輪胎氣壓表的回零按鈕。導(dǎo)軌支架下端為一整個(gè)上下活動(dòng)的導(dǎo)套，導(dǎo)套由底部安裝在氣缸安裝板上的氣缸3推動(dòng)上下活動(dòng)。導(dǎo)套中心安裝有氣門(mén)嘴，通過(guò)進(jìn)氣接頭及導(dǎo)管與壓力容器相連接。當(dāng)導(dǎo)套頂上時(shí)，調(diào)節(jié)擰緊光桿使氣門(mén)嘴與輪胎氣壓表壓緊，調(diào)節(jié)鎖緊塊保證導(dǎo)套運(yùn)動(dòng)上限為當(dāng)前位置，調(diào)節(jié)調(diào)中心組件保證氣門(mén)嘴與輪胎氣壓表對(duì)準(zhǔn)中心，至此初始化調(diào)節(jié)完畢。然后即可開(kāi)始自動(dòng)耐久性試驗(yàn)。氣缸3推動(dòng)導(dǎo)套上行使輪胎氣壓表加壓至幅度上限;當(dāng)導(dǎo)套退回時(shí)，氣門(mén)嘴與輪胎氣壓表脫離，氣缸1或者氣缸2運(yùn)作，按壓回零按鈕使得輪胎氣壓表清零。

檢測(cè)端主要用于輪胎氣壓表的檢測(cè)，基本結(jié)構(gòu)與耐久性試驗(yàn)端的運(yùn)動(dòng)裝置類(lèi)似，主要為對(duì)準(zhǔn)和調(diào)節(jié)中心組件。安裝完畢后，也是通過(guò)氣門(mén)嘴對(duì)氣壓表加壓，氣路中通過(guò)一個(gè)三通，與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)傳感器連接，可以獲得當(dāng)前壓力的標(biāo)準(zhǔn)值。以此便可通過(guò)直接比較法對(duì)輪胎氣壓表進(jìn)行檢測(cè)。

壓力源部分主要由外部氣源 (普通氮?dú)馄?和壓力容器構(gòu)成。普通的氮?dú)馄客ǔＥ渲脡毫?0 MPa以上，通過(guò)氮?dú)鉁p壓閥減壓到4 MPa以后，連通到一個(gè)10 L的壓力容器上，使得減壓后的氣體得到緩沖和平穩(wěn)，方便后續(xù)的使用。壓力容器中的氣路一分為三，分別供給3個(gè)氣缸的動(dòng)力和兩路氣門(mén)嘴的壓力。通過(guò)PLC控制，交替加壓和復(fù)位，完成耐久性試驗(yàn)，并控制耐久性試驗(yàn)端在完成預(yù)定的次數(shù)后自動(dòng)停止。

圖1 機(jī)械裝置圖

該輪胎氣壓表耐久性試驗(yàn)裝置能達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo):壓力范圍0～4 MPa;壓力交變幅度在量程的0%～75%;交變頻率 (60±5)次/min。

2 裝置性能測(cè)試

本套裝置分為耐久性試驗(yàn)端和檢測(cè)端，這兩部分的檢測(cè)結(jié)果如下。

2.1 耐久性試驗(yàn)端

耐久性試驗(yàn)端的測(cè)試，是通過(guò)將一個(gè)0.05級(jí)、0～6 MPa的裝上輪胎氣壓表測(cè)試接口的數(shù)字壓力計(jì)，模擬被測(cè)樣品安裝到裝置上，正常運(yùn)行后在數(shù)字壓力計(jì)上讀取壓力交變幅度。同時(shí)通過(guò)秒表記錄100次耐久試驗(yàn)所需的時(shí)間，計(jì)算得到交變頻率值，如表1。

表1 設(shè)定壓力及交變頻率測(cè)試結(jié)果

由表1可見(jiàn)，自動(dòng)控壓能力達(dá)到設(shè)定值的1%，耐久性試驗(yàn)端的設(shè)定壓力功能和交變頻率功能符合設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)的要求。

2.2 檢測(cè)端

檢測(cè)端的測(cè)試是將作為參考標(biāo)準(zhǔn)的0.05級(jí)、0～6MPa的壓力變送器拆下后，安裝到0.02級(jí)的活塞式壓力計(jì)上，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)加壓，顯示屏上讀取實(shí)際顯示值的方法進(jìn)行檢測(cè)。其檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 標(biāo)準(zhǔn)壓力變送器檢測(cè)結(jié)果

由表2數(shù)據(jù)可見(jiàn)，壓力變送器準(zhǔn)確度等級(jí)符合0.05級(jí)要求。在直接比較法檢測(cè)過(guò)程中，壓力變送器輸出信號(hào)發(fā)送至控制端屏幕上作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。按照J(rèn)JG 927－2013《輪胎壓力表》的要求，0.05級(jí)、0～6 MPa的壓力變送器可以滿(mǎn)足常見(jiàn)的測(cè)量范圍上限大于1 MPa的輪胎氣壓表的檢定。

3 結(jié)論

本輪胎壓力表性能檢測(cè)裝置能夠滿(mǎn)足測(cè)量范圍在0～4 MPa以?xún)?nèi)的輪胎氣壓表的耐久性試驗(yàn)，并可進(jìn)行常規(guī)的準(zhǔn)確度檢測(cè)。該裝置不僅可用于各技術(shù)機(jī)構(gòu)，為政府監(jiān)督部門(mén)的質(zhì)量監(jiān)督和產(chǎn)品研究提供更先進(jìn)的技術(shù)手段，也可用于生產(chǎn)企業(yè)。

［1］全國(guó)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).QC/T 14－2009汽車(chē)用輪胎氣壓表［S］.2009.

［2］國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJG 927－2013國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程輪胎壓力表［S］.2013.

［3］國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJF 1413－2013國(guó)家型式評(píng)價(jià)大綱輪胎壓力表［S］.2013.

［4］付連興，呂志東，丁愛(ài)東.輪胎氣壓與輪胎的合理使用［J］.輪胎工業(yè)，1999(6):372－373.

［5］葛鋒，曲學(xué)春，楊生輝，等.輪胎氣壓與汽車(chē)性能的關(guān)系及其選擇［J］.軍事交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2009(1):53－55.