轮胎-路面磨损测试装置研究

发布时间：2020-05-13 09:52

【摘要】：随着人们生活水平的不断提高,汽车已成为常用的交通工具。轮胎作为保持车辆正常运转的重要部件,其耐磨性能对轮胎寿命、汽车行驶及安全都有较大影响。路面作为车辆行驶的唯一载体,其耐磨性会直接影响道路寿命和车辆行驶安全。因此,对轮胎与路面耐磨性研究具有重大意义。由于大多数传统试验机无法真实模拟轮胎-路面相互作用下的磨损状态,为了使研究过程更接近实际情况,本文提出了一种主要用于测试轮胎-路面相互作用下耐磨性的试验装置,并对其进行设计研究。由于正常情况下轮胎-路面的磨损周期长且耗能大。本文通过对车轮运动状态分析,提出磨损测试装置采用两轮模式使测试车轮产生一定滑移率,在铺有实际路面材料的环道上直立运行的方案。该方案可加快轮胎-路面磨损,缩短试验周期。由于没有制动装置,有效地降低了能耗。本文分析了磨损测试装置的连接方式及运行机制,并从运动学和动力学角度讨论了该装置的力学状态和和动力传递方式。根据功率分析和运行速度要求,选定了配套用的变频电机。对结构进行了具体设计并校核其强度、寿命,特别考虑了高速旋转时离心力的影响。对复杂结构采用有限元方法进行仿真分析,确保结构性能满足要求。对该装置的测试系统进行设计,给出了测试车轮与路面之间的摩擦力及摩擦系数的计算方法。设计了用于测量摩擦力和轮胎负载力的传感器,并选配了信号调理器。
【图文】：

轮胎磨损,轮胎结构,影响因素,材料

图 1.1 轮胎磨损影响因素胎结构与材料[8-10]常见的轮胎胎体结构有斜交线与子午线，由于结构特性不同，子午线高一些。胎面花纹作为轮胎结构的一部分，可以改善轮胎性能和美化影响轮胎耐磨性。在确保轮胎的贮水和排水能力下，花纹密度高，高耐磨性能。炭黑作为提高轮胎耐磨性的主要补强材料，其含量及耐磨性就越高。此外，胎面胶料硬度也会影响耐磨性。气压力及轮胎负载大小会直接影响轮胎磨损程度及乘车舒适感，因此轮胎气压应该保持轮胎气压偏高，就会减小胎冠中部与路面接触面积，使胎冠中部的磨低，胎面与路面间的摩擦力增大，负载主要由肩部承受，两肩磨损接地压力会伴随着载荷增加而增大。若负载过大，造成轮胎变形量过量增加，温度及摩擦力均变大，轮胎两肩磨耗加剧，易发生爆胎[12

从动轮,受力状态,路面

1）单轮模式从动轮的受力状态如图 2.1 所示，不计空气阻力的条件下，车轮受到与运动方推力、路面摩擦阻力及轮胎滚动阻力偶矩。作为从动轮时，由于只需施加很小以使轮子运动，路面摩擦阻力较小，轮子的滑移程度低，短时间内轮胎与路面损程度均不明显。虽然这种工况接近车辆在路面正常行驶状态，但是会造成试长，影响研究进程。另外，，此种状态下也不是造成路面损坏的主要因素。图 2.2 是制动轮的受力状态，车轮制动过程可以看作是制动力矩和路面摩擦力阻碍滚动”和“保持滚动”的相互作用过程[26]，路面上轮胎花纹印迹也由清渐模糊直至呈现拖行滑移黑线。作为制动轮时，滑移率的会迅速增加，并很快大值，而路面摩擦阻力也会逐渐增大，但不会超过车辆自身重量在路面上能够大附着力。虽然这种工况下轮胎与路面间相互作用效果明显，也会缩短试验周由于这个过程中滑移率不断变化且数值较大，使试验数据不稳定，导致数据分同时刹车系统大量产热，造成运行功率增加，能耗增大。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U467

【参考文献】