轮胎气压表性能检测装置的研制

屠彬彬，蔡绯，孙坚

(1.浙江省计量科学研究院，浙江杭州310013;2.杭州市质量技术监督检测研究院，浙江杭州310019)

0 引言

轮胎气压表是一种用于测量机动车与非机动车轮胎充气压力的仪表，广泛用于机动车辆检测机构、机动车辆维修机构、交警系统及机动车驾驶员行车前的安全检测，确保各种轮胎能够在各自的安全气压下使用。爆胎、疲劳驾驶及超速行驶是公认的高速公路事故三大杀手，其中轮胎爆胎因不可预测和控制而成为首要因素。研究表明:时速超过160 km时，爆胎而造成的死亡率接近100%。我国每年有26万起交通事故是由于轮胎气压偏低、偏高或渗漏引起的。据公安部统计，国内高速公路上发生的重大交通事故，约有70%是由于轮胎爆裂引起。

轮胎气压表在频繁使用后有可能出现示值不准确、回零机构失效、读数装置卡死等现象。根据QC/T 14－2009《汽车用轮胎气压表》和JJG 927－2013《轮胎气压表》的要求，轮胎气压表全性能试验应包括外观项目、示值检定、过载试验、耐久性试验和多项环境试验。由于缺乏耐久性试验方面的设备和装置，长达5000次的重复性试验往往通过纯手工实现。一方面，一个熟练工人模拟轮胎压力测试，将轮胎气压表按压到气门嘴上，待压力稳定后松开，再手动回零，整套动作至少需要3 s，整整5000次耐久性试验需要4个多小时，这个过程一气呵成，中间不能停顿。单一规格产品全性能试验一般需要对3个样品进行试验，累积时间达到13 h。因此手工操作的耐久性试验非常浪费人力和时间。另一方面，轮胎气压表的弹性元件在长时间大强度试验后，会发热松动，某些劣质产品损坏甚至爆裂，对操作人员存在一定的危险性。耐久性试验装置的设计和研制势在必行。

本文介绍的轮胎气压表性能检测装置，通过气源压力的自动控制和自动归零装置的交替动作，实现轮胎气压表耐久性试验全自动完成，并可直接进行准确度检测，十分可靠、方便。该项目为准确评价轮胎气压表的性能提供试验手段上的技术保证。

1 轮胎气压表性能检测装置

目前，广泛使用的轮胎气压表主要有标尺式和指针式两种。对轮胎气压表进行耐久性能试验，应首先对回零机构、加压机构等进行耐久试验。这就使得在研制检测装置的时候，需要分别对两种轮胎气压表的自动回零装置进行设计。

检测装置由压力源、耐久性试验端和检测端组成。

耐久性试验端部分包括整个导轨支架、回零装置和运动装置，见图1。回零装置和运动装置都安装在导轨支架上，可以通过卡扣活动。考虑到两种不同的轮胎气压表，回零机构包括两个调节臂，其上分别安装气缸1和气缸2，配合整个活动规律，PLC控制气阀开关来实现对回零机构的操作。被检的轮胎气压表安装在产品安装板上，由于不同规格的轮胎气压表其口径尺寸也不同，此处设计有一个可转动的产品限位套，多种口径可供选择并对轮胎气压表加以固定，最后通过快夹压杆进行固定，选择气缸1或者气缸2对准轮胎气压表的回零按钮。导轨支架下端为一整个上下活动的导套，导套由底部安装在气缸安装板上的气缸3推动上下活动。导套中心安装有气门嘴，通过进气接头及导管与压力容器相连接。当导套顶上时，调节拧紧光杆使气门嘴与轮胎气压表压紧，调节锁紧块保证导套运动上限为当前位置，调节调中心组件保证气门嘴与轮胎气压表对准中心，至此初始化调节完毕。然后即可开始自动耐久性试验。气缸3推动导套上行使轮胎气压表加压至幅度上限;当导套退回时，气门嘴与轮胎气压表脱离，气缸1或者气缸2运作，按压回零按钮使得轮胎气压表清零。

检测端主要用于轮胎气压表的检测，基本结构与耐久性试验端的运动装置类似，主要为对准和调节中心组件。安装完毕后，也是通过气门嘴对气压表加压，气路中通过一个三通，与一个标准传感器连接，可以获得当前压力的标准值。以此便可通过直接比较法对轮胎气压表进行检测。

压力源部分主要由外部气源 (普通氮气瓶)和压力容器构成。普通的氮气瓶通常配置压力为10 MPa以上，通过氮气减压阀减压到4 MPa以后，连通到一个10 L的压力容器上，使得减压后的气体得到缓冲和平稳，方便后续的使用。压力容器中的气路一分为三，分别供给3个气缸的动力和两路气门嘴的压力。通过PLC控制，交替加压和复位，完成耐久性试验，并控制耐久性试验端在完成预定的次数后自动停止。

图1 机械装置图

该轮胎气压表耐久性试验装置能达到以下技术指标:压力范围0～4 MPa;压力交变幅度在量程的0%～75%;交变频率 (60±5)次/min。

2 装置性能测试

本套装置分为耐久性试验端和检测端，这两部分的检测结果如下。

2.1 耐久性试验端

耐久性试验端的测试，是通过将一个0.05级、0～6 MPa的装上轮胎气压表测试接口的数字压力计，模拟被测样品安装到装置上，正常运行后在数字压力计上读取压力交变幅度。同时通过秒表记录100次耐久试验所需的时间，计算得到交变频率值，如表1。

表1 设定压力及交变频率测试结果

由表1可见，自动控压能力达到设定值的1%，耐久性试验端的设定压力功能和交变频率功能符合设计预计的要求。

2.2 检测端

检测端的测试是将作为参考标准的0.05级、0～6MPa的压力变送器拆下后，安装到0.02级的活塞式压力计上，通过标准活塞式压力计加压，显示屏上读取实际显示值的方法进行检测。其检测结果如表2所示。

表2 标准压力变送器检测结果

由表2数据可见，压力变送器准确度等级符合0.05级要求。在直接比较法检测过程中，压力变送器输出信号发送至控制端屏幕上作为测量标准。按照JJG 927－2013《轮胎压力表》的要求，0.05级、0～6 MPa的压力变送器可以满足常见的测量范围上限大于1 MPa的轮胎气压表的检定。

3 结论

本轮胎压力表性能检测装置能够满足测量范围在0～4 MPa以内的轮胎气压表的耐久性试验，并可进行常规的准确度检测。该装置不仅可用于各技术机构，为政府监督部门的质量监督和产品研究提供更先进的技术手段，也可用于生产企业。

［1］全国汽车标准化技术委员会.QC/T 14－2009汽车用轮胎气压表［S］.2009.

［2］国家质量监督检验检疫总局.JJG 927－2013国家计量检定规程轮胎压力表［S］.2013.

［3］国家质量监督检验检疫总局.JJF 1413－2013国家型式评价大纲轮胎压力表［S］.2013.

［4］付连兴，吕志东，丁爱东.轮胎气压与轮胎的合理使用［J］.轮胎工业，1999(6):372－373.

［5］葛锋，曲学春，杨生辉，等.轮胎气压与汽车性能的关系及其选择［J］.军事交通学院学报，2009(1):53－55.