CN101984333A - 载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法 - Google Patents

载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法，旨在提供一种科学准确有效、方便经济的载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法。它包括下列步骤：建立新轮胎径向刚度数据库；然后进行胎体橡胶老化实验，分三级测取胎体老化后的橡胶基体弹性模量，接着计算复合材料胎体弹性模量，再将计算值输入计算机进行轮胎承载变形有限元仿真，求径向刚度并建立数据库；建立安全系数数据库；翻新轮胎加载变形实测试验，求得径向刚度；利用剩余安全系数公式
Figure 201010282392.7_AB_0
求得剩余安全系数Δf值；最后进行胎体剩余寿命预报。本发明适用于旧轮胎胎体或翻新轮胎剩余寿命测试预报。

Description

载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法
技术领域
本发明是关于翻新轮胎胎体的质量检验方法，具体地说，是关于一种载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法。
背景技术
目前，车辆轮胎胎体检测已经使用了X光、超声波、激光和电磁波等多种现代化先进技术，来探测分析轮胎的外来杂质、气泡、脱层、刺穿及物料损坏等，但对轮胎橡胶与骨架材料的内在质量，如强伸性能、粘合强度以及老化程度等尚无法做出定量分析判断，仍停留在肉眼观察轮胎表面变形、变色、裂口等阶段。载重车辆轮胎工作环境恶劣，其轮胎胎体一般在使用2～3年后就会出现很大程度的老化现象。然而，一些轮胎翻新企业在轮胎翻新时虽然对旧轮胎进行了翻新处理，但未对旧胎体的老化程度进行定量测定，在对翻新轮胎寿命进行评定时只考虑了胎面磨损的影响，忽视了原有旧胎体的老化程度，不管老化程度如何都一味的进行翻新，其翻新后由于胎体质量不佳导致翻新轮胎剩余寿命各不相同。
影响轮胎使用寿命的因素非常复杂，翻胎企业大多无法得知轮胎的真实服役时间和使用状况，胎源的剩余寿命安全系数难以科学确定。因此，翻胎企业对翻新轮胎质量不得不保留余地，视轮胎用途不同而采取相应降低等级的办法。例如，翻新轮胎胎体部位应标有明显的翻新标志，不能用于汽车配套轮胎，也不能作为替换胎用于汽车导向轮，且速度等级相应降一级，整车不能全装翻新轮胎等。这些，都严重影响了轮胎翻新市场的发展。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种科学准确有效、方便经济的载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：本发明的载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法，它包括下列步骤：先对不同品牌、不同规格型号的新轮胎(出厂不超过30天)进行轮胎静载变形测试，获得新轮胎在标准工况下的径向刚度G，建立不同品牌、不同规格型号的新轮胎径向刚度数据库；然后在胎体上取6块试样，每三块为1组共2组，进行橡胶老化实验测试，模拟轮胎实际工况，分三级确定正常使用、降速使用及报废处理年限对应的实验室老化时间；再将老化后的橡胶试样，分三级测量橡胶基体弹性模量，得出胎体正常使用时橡胶基体弹性模量E1r、胎体报废时橡胶基体弹性模量E2r；应用复合材料公式计算胎体弹性模量，得出胎体纵向弹性模量E1、胎体横向弹性模量E2、胎体1-2平面内的剪切模量G12、胎体主泊松比μ12、胎体次泊松比μ21；将计算值输入计算机进行承载变形有限元仿真，获得标准工况下的径向刚度G1、G2，并建立不同品牌、不同规格型号径向刚度数据库；就可以根据公式
Figure BSA00000270700000021
求出轮胎胎体正常使用和报废处理情况下的安全系数a、b，并建立不同品牌、不同规格型号安全系数数据库；此时对旧轮胎胎体或翻新轮胎进行轮胎静载变形测试，获得标准工况下的径向刚度G′，利用剩余安全系数公式
Figure BSA00000270700000023
求得剩余安全系数Δf值；最后进行胎体剩余寿命预报：将剩余安全系数Δf值与同品牌、同规格型号的安全系数数据库中的a、b值进行对比，当Δf≤a时，旧轮胎胎体或翻新轮胎可正常使用，当a＜Δf＜b时，需降速使用，当Δf≥b时，需做报废处理。
采用上述技术方案后，本发明提供的载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法具有如下有益效果：
1.科学准确有效。在翻新轮胎承载变形有限元仿真及轮胎静载变形测试的基础上，建立载重车辆翻新轮胎用胎体剩余寿命测报系统，确定翻新轮胎胎体剩余寿命安全系数计算方法及判定规则，可以预测未经翻新的旧轮胎胎体剩余寿命，判定旧轮胎是否具有翻新价值，为翻新轮胎企业在选择旧轮胎胎体时提供科学的判定依据；可根据胎体的不同的老化程度来预报翻新轮胎的剩余使用寿命，为翻新轮胎的剩余寿命评估、预测提供有效的方法。解决了翻胎企业无法得知轮胎的真实服役时间和使用状况，胎源的剩余寿命安全系数难以科学确定的问题。
2.方便经济。本发明采用计算机仿真技术及性能测试技术相结合的手段，系统硬件设备主要包括橡胶老化试验测试系统、拉伸弹性模量测试系统、计算机承载变形有限元仿真系统、轮胎静载变形测试系统，系统硬件设备投资小，试验测试操作方便，运行费用低。
附图说明
图1是本发明载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法流程示意图；
图2是本发明的承载变形有限元仿真计算机程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，给出了本发明载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法流程示意图，先对不同品牌、不同规格型号的新轮胎(出厂不超过30天)进行轮胎静载变形测试，获得新轮胎在标准工况下的径向刚度G，建立不同品牌、不同规格型号的新轮胎径向刚度数据库；然后在胎体上取6块试样，每三块为1组共2组，进行橡胶老化实验测试，模拟轮胎实际工况，分三级确定正常使用、降速使用及报废处理年限对应的实验室老化时间；在将老化后的橡胶试样，分三级测量橡胶基体弹性模量，得出胎体正常使用时橡胶基体弹性模量E1r、胎体报废时橡胶基体弹性模量E2r；应用复合材料公式计算胎体弹性模量，得出胎体纵向弹性模量E1、胎体横向弹性模量E2、胎体1-2平面内的剪切模量G12、胎体主泊松比μ12、胎体次泊松比μ21；如图2所示，给出了本发明的承载变形有限元仿真计算机程序流程图，将计算值输入计算机进行承载变形有限元仿真，获得标准工况下的径向刚度G1、G2，并建立不同品牌、不同规格型号径向刚度数据库；就可以根据公式
Figure BSA00000270700000031
Figure BSA00000270700000032
求出轮胎胎体正常使用和报废处理情况下的安全系数a、b，并建立不同品牌、不同规格型号安全系数数据库；此时对旧轮胎胎体或翻新轮胎进行轮胎静载变形测试，获得标准工况下的径向刚度G′，利用剩余安全系数公式
Figure BSA00000270700000033
求得剩余安全系数Δf值；最后进行胎体剩余寿命预报：将剩余安全系数Δf值与同品牌、同规格型号的安全系数数据库中的a、b值进行对比，当Δf≤a时，旧轮胎胎体或翻新轮胎可正常使用，当a＜Δf＜b时，需降速使用，当Δf≥b时，需做报废处理。
下面是载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法的实施例。通过实施例可了解翻新轮胎胎体剩余寿命具体预报过程。
利用该方法，选择某品牌某型号规格为11.00R22.5载重车辆新轮胎，其生产日期为新出厂20天，所以可以认为该轮胎还基本没有发生老化，利用轮胎静载变形测试系统，将该轮胎进行加载变形试验，轮胎径向刚度为垂直载荷与径向变形之比，即
Figure BSA00000270700000034
式中：Ks-径向刚度(N/mm)；W-垂直载荷(N)；δ-径向变形(mm)。
测得其标准工况下的径向刚度为G＝W/δ＝30000/24.33＝1233N/mm，然后从其胎侧部位取下6块试样，每三块为1组共2组，并利用切片机冲切成哑铃状。通过轮胎标准可知，载重车辆翻新轮胎的正常使用年限一般为4年，报废年限为6年，对应的实验室老化时间为36h和72h，故将第1组试样放到老化箱中老化36h，第2组试样放到老化箱中老化72h，老化后分别进行拉伸试验，测得第1组试样的平均弹性模量为6.32MPa，第2组试样的平均弹性模量为8.76MPa，并分别根据复合材料弹性模量公式，计算第1组和第2组试样E1、E2、G12、μ12、μ21值，将计算所得的参数输入计算机进行承载变形有限元仿真，求得其变形值分别为22.46mm、18.32mm，其标准工况下的刚度分别为：G1＝30000/22.46＝1336N/mm；G2＝30000/18.32＝1638N/mm。根据公式
Figure BSA00000270700000041
Figure BSA00000270700000042
可求翻新轮胎可正常使用的寿命安全系数a＝8.35％，翻新轮胎需报废的寿命安全系数b＝32.85％。选取同品牌、同型号、同规格的翻新轮胎11.00R22.5共3条，并分别进行静载变形测试，得出其径向变形分别为23.68mm，20.12mm，17.63mm，其刚度分别为：G1′＝30000/23.68＝1267N/mm；G2′＝30000/20.12＝1491N/mm；G3′＝30000/17.63＝1702N/mm。利用剩余安全系数公式
Figure BSA00000270700000043
求得其剩余寿命安全系数分别为Δf1＝2.76％，Δf2＝20.92％，Δf3＝38.04％，则根据本发明所述的方法说明第1条翻新轮胎的剩余安全系数为2.76％，且Δf1＜a＝8.35％，此轮胎可正常使用；第2条翻新轮胎的剩余安全系数为20.92％，且8.35％＝a＜Δf2＜b＝32.85％，此轮胎需降速使用；第3条翻新轮胎的剩余安全系数为38.04％，且Δf3＞b＝32.85％，此轮胎需报废处理。与该3条轮胎已经分别使用2年、5年、7年的时间相吻合。

Claims (1)

1.一种载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法，其特征是，它包括下列步骤：
(1)对不同品牌、不同规格型号的新轮胎(出厂不超过30天)进行轮胎静载变形测试，获得新轮胎在标准工况下的径向刚度G，建立不同品牌、不同规格型号的新轮胎径向刚度数据库；
(2)在胎体上取6块试样，每三块为1组共2组，进行橡胶老化实验测试，模拟轮胎实际工况，分三级确定正常使用、降速使用及报废处理年限对应的实验室老化时间；
(3)将老化后的橡胶试样，分三级测量橡胶基体弹性模量，得出胎体正常使用时橡胶基体弹性模量E1r、胎体报废时橡胶基体弹性模量E2r；应用复合材料公式计算胎体弹性模量，得出胎体纵向弹性模量E1、胎体横向弹性模量E2、胎体1-2平面内的剪切模量G12、胎体主泊松比μ12、胎体次泊松比μ21；将计算值输入计算机进行承载变形有限元仿真，获得标准工况下的径向刚度G1、G2，并建立不同品牌、不同规格型号径向刚度数据库；
(4)根据公式
Figure FSA00000270699900011
Figure FSA00000270699900012
求出轮胎胎体正常使用和报废处理情况下的安全系数a、b，并建立不同品牌、不同规格型号安全系数数据库；
(5)对旧轮胎胎体或翻新轮胎进行轮胎静载变形测试，获得标准工况下的径向刚度G′，利用剩余安全系数公式
Figure FSA00000270699900013
求得剩余安全系数Δf值；
(6)胎体剩余寿命预报：将剩余安全系数Δf值与同品牌、同规格型号的安全系数数据库中的a、b值进行对比，当Δf≤a时，旧轮胎胎体或翻新轮胎可正常使用，当a＜Δf＜b时，需降速使用，当Δf≥b时，需做报废处理。
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