CN102401743A - 轮胎耐久性滑角检测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明轮胎耐久性滑角检测装置及其方法，增加滑角检测装置和针对车辆转弯或非直线行驶等路况，模拟轮胎与路面发生滑角摩擦状态的检测。包括有一机架，在机架上设置有一个通过电动机驱动以模拟行驶路面的转鼓，至少在转鼓一侧工位设置有液压加压装置，移动座通过其底部的直线滑轨承载于基座之上。移动座的后端，通过测力传感器连接提供推动力以将被检测轮胎压在转鼓表面的液压油缸。移动座的前部设置一摆转支架，摆转支架的前端设置有用于安装被检测轮胎的轮辋固定轴；摆转轴的一端固定地穿套于摆转支架，其另一端轴向旋转地穿套于移动座；在摆转支架的一侧设置有，用于通过摆转支架驱动被检测轮胎沿径向切线旋转一定角度的滑角驱动液压缸。

Description

轮胎耐久性滑角检测装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种用于橡胶轮胎高速/耐久性能实验的装置及其方法，特别地提供模拟车辆转弯时轮胎与路面之间出现滑角摩擦状态下的检测装置和工艺方法，属于橡胶机械和自动化生产控制领域。

背景技术

随着国内汽车普及率的提高及城市交通日益拥堵，高速行驶的稳定性与安全性已成为衡量轮胎设计与生产质量的核心参考数据。为准确地检测出轮胎在高速或长期使用状态下的安全性，通常需要在生产环节中进行高速/耐久性能项目检测。

基于目前制造技术的不断创新，国内外轮胎生产厂家所采用的轮胎高速/耐久性实验机主要是采用转鼓带动轮胎高速、长时间旋转。即以转鼓的表面模拟活动的路面，在规定的实验条件和环境下，将充好气并放置一段时间后的轮胎固定到车轮轴上，从其后部采用液压伺服加载系统以设定的负荷将轮胎压在转鼓表面上，以测试轮胎的高速耐久性能。其中，液压伺服加载系统采用测力传感器，可控制并调节施压于转鼓表面的轮胎压力值以实现负荷闭环控制。

现有使用的轮胎高速/耐久性实验机，其转鼓平滑、无障碍物且是定轴旋转，轮胎安装与转鼓表面相切无相对倾角和转矩，因此仅能模拟轮胎直线行驶于平整路面状态下的耐久性能，而车辆行驶时的具体条件却是车辆转弯、非直线行驶等不标准、不理想路况，因此缺失上述大部分实际路状的性能检测不具有针对性，检测数据并不能真实地反映轮胎实际使用需求，不利于反馈和提高轮胎生产质量。

发明内容

本发明所述轮胎耐久性滑角检测装置及其方法，在于解决上述现有技术存在的问题而在目前轮胎高速/耐久性实验机增加滑角检测装置，以实现模拟车辆转弯或非直线行驶状态下的跟踪检测手段和工艺。

本发明的目是，主要模拟车辆转弯或非直线行驶等路况，增加轮胎与路面发生滑角摩擦状态下的高速/耐久性能检测方法。

另一发明目的是，针对轮胎滑角摩擦状态下的行驶条件，控制并调节滑角摩擦发生的方向与具体角度，模拟出多种极限状态下的检测条件，以进一步提高和优化检测精度。

发明目的还在于，实现滑角状态检测的负荷、角度控制灵活性，达到动态调整滑角摩擦状态各个参数的闭环控制与提高自动化水平。

为实现上述发明目的，所述轮胎耐久性滑角检测装置主要包括有：

一机架，

在机架上设置有一个通过电动机驱动以定轴旋转、模拟行驶路面的转鼓，

至少在转鼓的一侧工位设置有液压加压装置，

液压加压装置设置有基座，一移动座通过设置于其底部的直线滑轨承载于基座之上，

移动座的后端，通过测力传感器连接提供推动力以将被检测轮胎压在转鼓表面的液压油缸。

与现有技术的区别之处在于，移动座的前部设置一摆转支架，摆转支架的前端设置有用于安装被检测轮胎的轮辋固定轴；

摆转轴的一端固定地穿套于摆转支架，其另一端轴向旋转地穿套于移动座；

在摆转支架的一侧设置有，用于通过摆转支架驱动被检测轮胎围绕与转鼓接触的径向切线旋转一定角度的滑角驱动液压缸。

如上述基本方案，转鼓通过电动机驱动提供模拟行驶路面，在转鼓一侧设置由移动座和液压加压装置构成针对轮胎的基础加载、动力系统。

被检测轮胎(包括轮辋组合体)固定于轮辋固定轴，移动座由后端的液压油缸推动在基座上往复滑动，从而可将被检测轮胎施压于转鼓表面或是脱离检测状态。

液压加压装置中的测力传感器，用于将轮胎施加于转鼓表面的压力负荷转换成电信号送入控制系统中，经放大和比较后通过伺服装置来控制液压油缸内的液压油压力，以动态地调整轮胎负荷并实现闭环控制，在此期间被检测轮胎的转速可通过调节转鼓的转速来调节。

针对车辆转弯或非直线行驶等实际情况，增加了轮胎与路面发生滑角摩擦状态下的检测结构，即摆转支架在滑角驱动液压缸的推动下围绕摆转轴顺时针或逆时针旋转一定的角度，以带动被检测轮胎沿转鼓表面的径向切线摆转相同的角度，实现模拟轮胎在滑角状态下的高速/耐久性能。

上述轮胎滑动摆转角度的调整，可以通过设定并控制滑角驱动液压缸的活塞杆伸出或缩回的行程来实现。为进一步提高滑动摆转角度的准确性、以及形成发出指令-轮胎进入滑角摩擦状态-控制滑角范围的动态闭环调整模式，可采取如下改进方案：

在摆转支架上安装第一齿轮，第一齿轮啮合连接套设于一旋转轴上的第二齿轮，旋转轴的端部连接一用于检测摆转支架旋转角度的旋转编码器。

更为优化的改进措施是，旋转编码器安装于移动座，旋转编码器通过一联轴器连接于旋转轴，在旋转轴外侧套设有轴承。

当摆转支架带动轮胎在转鼓表面发生滑角摩擦时，摆转支架与移动座之间形成与轮胎滑动摆转角度相同的错位夹角。此时，第一齿轮转动并通过第二齿轮带动旋转轴以相同的角度发生旋转，旋转轴端部的旋转编码器接收由此产生的感应信号，从而反馈并量化出软胎发生滑角摩擦的方向、角度值，同时进行动态跟踪与反馈。

通过将旋转编码器安装于移动座，可以建立摆转支架与移动座之间的夹角检测坐标系，有利于保证旋转角度检测的准确性。

在旋转轴外侧套设有轴承，可以提高旋转轴相应于移动座的旋转灵活性、减少因相互摩擦而带来的角度检测失真率。

为进一步地实现摆转支架围绕摆转轴的旋转灵活性、减少滑动摩擦对于摆转角度检测的误差，所述摆转轴的一端通过键连接摆转支架，其另一端通过圆锥子轴承套设于移动座内腔。

针对摆转支架旋转的驱动端结构的优化方案是，滑角驱动液压缸的活塞杆通过支架安装于基座，其缸体通过支座连接摆转支架。

滑角驱动液压缸的活塞杆固定于基座一侧，当滑角驱动液压缸的活塞杆伸出或缩回时，由于摆转支架的远端套设有摆转轴，因此邻近支座的近端由滑角驱动液压缸的缸体带动按顺利针或逆时针进行旋转。

基于上述滑角检测装置的改进设计，本发明还实现了如下轮胎耐久性滑角检测方法。具体地，

通过液压加压装置将被检测轮胎以设定的负荷施压于以设定转速定轴旋转的转鼓表面，在模拟行驶路面上检测轮胎高速耐久性能。

与现有普遍采用的检测工艺方法不同的改进方案是，在与转鼓摩擦接触而旋转的一段时间内，被检测轮胎围绕与转鼓接触的径向切线摆转一定的角度，以模拟检测车辆转弯时被检测轮胎与路面发生滑角摩擦状态下的耐久性能。

为实现不同方向的倾角检测，摆转支架在滑角驱动液压缸的推动下围绕摆转轴顺时针或逆时针旋转，以带动被检测轮胎沿转鼓表面的径向切线摆转一定的角度。

被检测轮胎摆转的同时，继续与转鼓摩擦接触而旋转。

为更加真实、准确地模拟实际使用状态，被检测轮胎沿径向切线摆转的前后，在转鼓表面保持相同的转速。即转鼓的转速在滑角摩擦状态的前后是相同的，在其他时间段内，转速可以驱动轮胎进行变速旋转。

进一步提高滑角检测精度的改进方案是，使用旋转编码器检测摆转支架围绕摆转轴旋转的角度，以调整被检测轮胎沿径向切线摆转的角度。

在实际各项参数与指标的检测时，如分阶段地改变被检测轮胎的负荷、转速以测定轮胎的累计行驶时间、里程或是负荷、行驶速度和摆转半径等，可以在检测过程中，动态地调整转鼓的转速以改变被检测轮胎的转速。

调节将被检测轮胎施压于转鼓表面的液压油缸输出动力，以改变被检测轮胎与转鼓之间的摩擦接触作用力。

综上内容，本发明轮胎耐久性滑角检测装置及其方法具有如下优点：

1、实现了模拟车辆转弯或非直线行驶等路况的跟踪检测方法，轮胎设计与生产质量的检验更为全面。

2、能够有效地解决轮胎行驶过程中发生滑角摩擦状态下的高速/耐久性能检测，有利于提高轮胎应对不同路况、使用状态下的安全使用。

3、准确地控制并调节滑角摩擦发生的方向与具体角度，实验条件模拟地更为真实和有针对性，闭环控制与自动化水平较高。

附图说明

现结合附图对本发明做进一步的说明

图1是所述轮胎耐久性滑角检测装置的结构示意图；

图2是图1的俯向示意图；

图3是所述滑角检测部分的结构示意图；

图4是图3的俯向示意图；

图5是图3的侧向示意图；

图6是图3中的I部放大示意图；

图7是轮胎与转鼓之间三种状态下的对比示意图；

如图1至图7所示，转鼓1，液压加压装置2，基座3，直线滑轨4，移动座5，轮辋固定轴6，液压油缸7，测力传感器8，

机架10，电动机11，被检测轮胎12，

摆转支架31，摆转轴32，滑角驱动液压缸33，第一齿轮34，第二齿轮35，旋转轴36，旋转编码器37，联轴器38，轴承39，键40，圆锥子轴承41，支架42，支座43。

具体实施方式

实施例1，如图1至图7所示，所述轮胎耐久性滑角检测装置应用于轮胎高速/耐久性实验，主要包括有：

一机架10；

在机架10上设置有一个通过电动机11驱动以定轴旋转、模拟行驶路面的转鼓1；

在转鼓1的两侧工位分别设置有液压加压装置2和移动座5构成的轮胎基础加载和动力系统。

液压加压装置2设置有基座3，移动座5通过设置于其底部的直线滑轨4承载于基座3之上。

位于转鼓1的一侧工位，移动座5的后端通过测力传感器8连接提供推动力以将被检测轮胎12压在转鼓1表面的液压油缸7。

移动座5的前部设置一摆转支架31，摆转支架31的前端设置有用于安装被检测轮胎12的轮辋固定轴6。

在摆转支架31的一侧设置有，用于通过摆转支架31驱动被检测轮胎12围绕与转鼓1接触的径向切线旋转一定角度的滑角驱动液压缸33。

滑角驱动液压缸33的活塞杆通过支架42安装于基座3，其缸体通过支座43连接摆转支架31。

摆转轴32的一端通过键40连接摆转支架31，其另一端通过圆锥子轴承41套设于移动座5内腔。

在摆转支架31上安装第一齿轮34，第一齿轮34啮合连接套设于旋转轴36上的第二齿轮35，旋转轴36的端部连接一用于检测摆转支架31旋转角度的旋转编码器37。

旋转编码器37安装于移动座5，旋转编码器37通过联轴器38连接于旋转轴36，在旋转轴36外侧套设有轴承39。

在进行实验时，转鼓1通过电动机11驱动提供模拟行驶路面，两侧工位的被检测轮胎12分别安装于轮辋固定轴6，移动座5由后端的液压油缸7推动在基座3上方往复滑动，从而可将被检测轮胎12施压于转鼓1表面或是脱离检测状态。

测力传感器8用于将轮胎12施加于转鼓1表面的压力负荷转换成电信号送入控制系统中，经放大和比较后通过伺服装置来控制液压油缸7内的液压油压力。

在检测滑角摩擦状态的工位，被检测轮胎12围绕与转鼓1接触的径向切线摆转一定的角度，以模拟检测车辆转弯时被检测轮胎12与路面发生滑角摩擦状态下的耐久性能。

具体地，摆转支架31在滑角驱动液压缸33的推动下围绕摆转轴32顺时针或逆时针旋转，以带动被检测轮胎12沿转鼓1表面的径向切线摆转一定的角度。

当摆转支架31带动轮胎12沿转鼓1表面发生滑角摩擦时，摆转支架31与移动座5之间形成与轮胎12滑角摆转相同的错位夹角，即直接反映到旋转编码器37上，通过旋转编码器37自身的信号感应与反馈即可将软胎12发生滑角摩擦的方向、角度值动态进行跟踪与反馈。

如上所述的轮胎耐久性滑角检测方法，是通过液压加压装置2将被检测轮胎12以设定的负荷施压于以设定转速定轴旋转的转鼓1表面，在模拟行驶路面上检测轮胎高速耐久性能。

在与转鼓1摩擦接触而旋转的一段时间内，被检测轮胎12围绕与转鼓1接触面的径向切线摆转一定的角度，以模拟检测车辆转弯或非直线行驶状态。

使用旋转编码器37检测摆转支架31围绕摆转轴32旋转的角度，以调整被检测轮胎12沿径向切线摆转的角度。

被检测轮胎12沿垂向轴线发生倾斜的前后，在转鼓1表面的转速可以保持恒定。

在整个检测过程中，即连续地实施下常行驶状态与倾角状态的模拟实验中，可动态地调整转鼓1的转速以改变被检测轮胎12的转速。

另外，调节将被检测轮胎12施压于转鼓1表面的液压油缸7输出动力，以改变被检测轮胎12与转鼓1之间的摩擦接触作用力。

Claims (10)

1.一种轮胎耐久性滑角检测装置，应用于轮胎耐久性实验，包括有，

机架(10)，

在机架(10)上设置有一个通过电动机(11)驱动以定轴旋转、模拟行驶路面的转鼓(1)，

至少在转鼓(1)的一侧工位设置有液压加压装置(2)，

液压加压装置(2)设置有基座(3)，移动座(5)通过设置于其底部的直线滑轨(4)承载于基座(3)之上，

移动座(5)的后端，通过测力传感器(8)连接提供推动力以将被检测轮胎(12)压在转鼓(1)表面的液压油缸(7)，

其特征在于：移动座(5)的前部设置一摆转支架(31)，摆转支架(31)的前端设置有用于安装被检测轮胎(12)的轮辋固定轴(6)；

摆转轴(32)的一端固定地穿套于摆转支架(31)，其另一端轴向旋转地穿套于移动座(5)；

在摆转支架(31)的一侧设置有，用于通过摆转支架(31)驱动被检测轮胎(12)围绕与转鼓(1)接触的径向切线旋转一定角度的滑角驱动液压缸(33)。

2.根据权利要求1所述的轮胎耐久性滑角检测装置，其特征在于：在摆转支架(31)上安装第一齿轮(34)，第一齿轮(34)啮合连接套设于一旋转轴(36)上的第二齿轮(35)，旋转轴(36)的端部连接一用于检测摆转支架(31)旋转角度的旋转编码器(37)。

3.根据权利要求2所述的轮胎耐久性滑角检测装置，其特征在于：旋转编码器(37)安装于移动座(5)，旋转编码器(37)通过联轴器(38)连接于旋转轴(36)，在旋转轴(36)外侧套设有轴承(39)。

4.根据权利要求1、2或3所述的轮胎耐久性滑角检测装置，其特征在于：摆转轴(32)的一端通过键(40)连接摆转支架(31)，其另一端通过圆锥子轴承(41)套设于移动座(5)内腔。

5.根据权利要求4所述的轮胎耐久性滑角检测装置，其特征在于：滑角驱动液压缸(33)的活塞杆通过支架(42)安装于基座(3)，其缸体通过支座(43)连接摆转支架(31)。

6.一种轮胎耐久性滑角检测方法，通过液压加压装置(2)将被检测轮胎(12)以设定的负荷施压于以设定转速定轴旋转的转鼓(1)表面，在模拟行驶路面上检测轮胎高速耐久性能，

其特征在于：在与转鼓(1)摩擦接触而旋转的一段时间内，被检测轮胎(12)围绕与转鼓(1)接触的径向切线摆转一定的角度，以模拟检测车辆转弯时被检测轮胎(12)与路面发生滑角摩擦状态下的耐久性能。

7.根据权利要求6所述的轮胎耐久性滑角检测方法，其特征在于：摆转支架(31)在滑角驱动液压缸(33)的推动下围绕摆转轴(32)顺时针或逆时针旋转，以带动被检测轮胎(12)沿转鼓(1)表面的径向切线摆转一定的角度，

被检测轮胎(12)摆转的同时，继续与转鼓(1)摩擦接触而旋转。

8.根据权利要求7所述的轮胎耐久性滑角检测方法，其特征在于：被检测轮胎(12)沿径向切线摆转的前后，在转鼓(1)表面保持相同的转速。

9.根据权利要求6、7或8所述的轮胎耐久性滑角检测方法，其特征在于：使用旋转编码器(37)检测摆转支架(31)围绕摆转轴(32)旋转的角度，以调整被检测轮胎(12)沿径向切线摆转的角度。

10.根据权利要求9所述的轮胎耐久性滑角检测方法，其特征在于：在检测过程中，动态地调整转鼓(1)的转速以改变被检测轮胎(12)的转速；

调节将被检测轮胎(12)施压于转鼓(1)表面的液压油缸(7)输出动力，以改变被检测轮胎(12)与转鼓(1)之间的摩擦接触作用力。

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