CN103674233A

CN103674233A - 一种轮胎及路面噪音全声场测试装置

Info

Publication number: CN103674233A
Application number: CN201310685258.5A
Authority: CN
Inventors: 陈德; 韩森; 牛冬瑜; 关甫洋; 胡魁; 徐鸥明; 刘亚敏; 高魏; 黄啟波; 毕研秋; 李俊; 孙妮; 薛雪; 韩娆娆
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: CN103674233B

Abstract

本发明公开了一种轮胎及路面噪音全声场测试装置，包括罩壳、测试轮胎、路面转轮、路面板试件、噪声测试装置、伺服电动机、无级变速器、油压自控加载装置、吸声尖劈、中隔板、震动发生装置、走行轮和计算机；罩壳为一封闭壳体，中隔板为一中心处开有孔的板，中隔板水平安装在罩壳内将罩壳分为上腔体和下腔体；罩壳上腔体内壁及中隔板的上表面均设有吸声尖劈；罩壳的下腔体安装路面转轮，上腔体内安装测试轮胎，测试轮胎与路面板试件在中隔板的开孔处相接触。利用该测试装置进行测试，测试费用低，自动化程度高，能够模拟多场合轮胎及路面噪音进行测试研究。

Description

一种轮胎及路面噪音全声场测试装置

技术领域

本发明属于路面测试技术领域，具体涉及一种轮胎及路面噪音全声场测试装置，该装置用于低噪声路面及低噪声轮胎的研发测试。

背景技术

随着经济的快速发展以及人口的大面积流动，公路在给人们带来财富和交通便利的同时，公路修建、沿途货运、客运车辆产生的噪声也给周边的生态环境带来了极大的影响，尤其是对于空间相对有限、人口密集的大中城市危害更为严重，防治公路沿线交通噪声污染问题越来越受到全社会的广泛关注。若长时间处于超标噪声环境影响中，会给人体在心理和生理上带来极大的危害。许多国际组织（如欧盟1996发行了《未来噪音保护政策》绿皮书）已将轮胎及路面噪音作为交通噪音的主要来源，并申明应急需采取相应的措施降低轮胎及路面噪音；并且欧盟已经制定了相关法律文件来限制轮胎/路面噪音的排放。汽车制造业，也已经清晰地认识到，要占据未来的汽车市场，就必须采取相应措施降低轮胎/路面噪音；同时道路工作者也采取了很多措施，降低轮胎及路面噪音，但是效果不是非常令人满意。

要研发新型低噪音轮胎及低噪音路面，首先必须明确轮胎/路面噪音的发声机理，并建立一套完整的轮胎/路面噪音测试体系。现存的轮胎/路面噪音测试方法主要有：

1、滑行通过法（Coast pass by），采用安装有测试轮胎的测试车(测试车自身振动噪音要小)，以既定的速度直线滑行通过(关闭发动机，及其它传动装置)指定的测试区，在规定位置放置噪音测试仪，测定其最大的A计权声压级。测试区长50m，噪音监测点设在测试区的垂直平分面上，在距地面之上1.2m，距离汽车行驶中心线7.5m远处。

此方法的优点是：(1)为传统方法，操作简单，不需要外加其它专用设备，初期投入资金少；(2)所有测试轮胎平均分担干扰条件的影响,使测试结果变得更加均衡；(3)考虑了噪音传播的影响。但是此方法受测试车种类及其外部条件的影响较大，测试精度较低，测定的结果中含有轮胎/路面噪声以外的其它噪声；同时噪声传播时，道路边缘与传声器之间的地面对测试结果影响大，因此测试车与传声器之间的路表和地表覆盖需要满足要求。

2、统计通过法（Statistical Pass-By Method），这种方法的测试对象为自由混合交通流，测试速度恒定，限速在50km/h以上，评价混合交通流对路面交通噪声的影响。测试方法类似于滑行通过法（Coast-By Method），分别测试最大的A计权声压级与车辆行驶速度。此方法将车辆分为三类，使用统计回归的方法得到单种车型在有效行驶速度下的轮胎/路面噪音。依据车流中不同车型的分配比例，对各个车型进行计权相加，得到统计通过指标SPBI。

此方法测试结果能够很好地代表实际交通的噪音排放，车辆的组成具有代表性。但是此方法只是对单点轮胎/路面噪音特性的测试，测试的限制条件较严格(交通密度不能太大，车流稳定，在传声器周围没有反射物)。

3、控制通过法（Controlled Pass-By Method），共采用两种车辆和四种轮胎。对于每一组车辆/轮胎组合，需要进行八次测试。测试速度一律分布在70-110km/h，并以参考速度90km/h，进行线性回归，得到该速度下该组汽车/轮胎组合的噪声水平。前两种轮胎用在小客车上，后两种用于中等/大型测试车上。另外，测试轮胎需是市场上有代表性的，至少能行驶100km以上的，花纹深度至少为轮胎出厂时花纹深度的2/3。最终结果由测试的每一测试车/轮胎配置噪声组合平均得到，其中每一测试车轮胎组合噪声是噪声/速度回归曲线中90km/h对应的噪声水平。此方法总共只需要32次测试，采用相同的轮胎和测试车，可重复性和可再现性良好；但是此方法对测试车和轮胎要求较为宽松。测试车辆速度的分布对最终统计回归得到的噪声水平影响很大。

4、近声场测试法（Close-Proximity Method），此方法受环境噪音的影响较小，测试结果稳定，能适应大多数路况下轮胎/路面噪音的测量，可以用于科研和轮胎/路面噪音的检测等方面；并且只要初期仪器设备到位之后，使用过程中测量投资较小。但是如果使用此方法测试新设计路面类型的轮胎/路面噪音，需要花很大费用铺设试验路，在路面技术方案确定之前不可行。

5、室内转鼓法（Laboratory Drum），该方法可以进行任何路面纹理的模拟，可以很好的反映路面纹理参数对轮胎/路面噪声特性的影响，不用铺筑试验路，室内成型准确；同时可以方便更换测试轮胎，研究不同的轮胎参数对于轮胎/路面噪声的特性影响。测试精度高，测试费用低，是一种具有发展潜力的轮胎/路面噪音测试方法。但是，现有室内转鼓法测试仪一般都安置在吸声试验室内，对于试验室的声学结构要求较高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种轮胎/路面噪音全声场测试装置，利用该测试装置进行测试，测试费用低，自动化程度高，能够模拟多场合轮胎及路面噪音进行测试研究。根据该测试的结构能够绘制轮胎及路面噪音声场分布全景图，便于进行低噪音路面和低噪音轮胎的研发测试。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种轮胎及路面噪音全声场测试装置，包括罩壳、测试轮胎、路面转轮、路面板试件、噪声测试装置、伺服电动机、无级变速器、油压自控加载装置、吸声尖劈、中隔板、震动发生装置、走行轮和计算机；其中：

所述罩壳为一封闭壳体，中隔板为一中心处开有孔的板，中隔板水平安装在罩壳内将罩壳分为上腔体和下腔体；罩壳上腔体内壁及中隔板的上表面均设有吸声尖劈；

罩壳的下腔体底部对称安装有两个支撑架，两个支撑架之间设有一水平横轴；路面转轮通过一轴承安装在该横轴上，路面转轮能够绕横轴转动，从而将路面转轮安装在罩壳的下腔体内；一个支撑架的上方固定一竖直的支撑杆，该支撑杆向上穿过中隔板进入罩壳的上腔体内，支撑杆顶端通过轴承安装一水平的转轴，该转轴能够绕自身轴线旋转，测试轮胎安置在罩壳的上腔体内且固定在该转轴的一端；转轴的另一端垂直穿出罩壳的侧壁，通过无极变速箱连接伺服电动机；伺服电动机通过无极变速箱驱动转轴旋转，从而带动测试轮胎旋转；路面转轮的外壁沿周向安装有多块相同的弧形的路面板试件；该多块路面板试件相接刚好形成一个整圆；测试轮胎与路面板试件在中隔板的开孔处相接触，测试时测试轮胎带动路面转轮转动；

在测试轮胎与罩壳的上腔体之间的空间中设有噪音测试装置；噪音测试装置通过数据线与计算机连接。

本发明还包括如下其他技术特征：

所述路面转轮的外壁沿周向安装有8块相同的弧形的路面板试件。

所述路面板试件的厚度为40mm～80mm。

所述噪音测试装置由均匀分布于罩壳上腔体顶部及侧面的多个声音传感器组成。

所述连接路面转轮的横轴与油压自控加载装置连接，该油压自控加载装置包括相连接的油压机与可编程控制器，可编程控制器与计算机连接。

所述连接路面转轮的横轴与两个支撑架之间设有震动发生装置。

所述震动发生装置采用偏心轮机构。

所述罩壳的底部设置有四个走行轮。

所述罩壳的底部设置有四个可伸缩的支柱。

所述罩壳的侧面上开有透明的观察窗。

本发明的优点如下：

采用测试轮胎驱动路面转轮的受力结构，更加符合实际轮胎/路面之间，轮胎主动施力、路面被动受力的力学结构模式。在路面转轮上设有震动发生装置，可使轮胎/路面的接触作用为震动接触，模拟由于路面不平整造成的轮胎颠簸震动发声。测试轮胎可更换，实现不同轮胎对轮胎/路面噪音的影响研究;路面转轮外表面可安装不同的室内成型路面板试件，便于研究路面类型及其表面构造对轮胎/路面噪音的影响。转轴连接有油压自控加载装置可模拟不同的轴载水平对噪音的影响。伺服电动机和无级变速器置于所述罩壳外面，减小了对轮胎/路面噪音测试的影响。采用噪音测试装置对测试轮胎的全包围立体式分布，可测得轮胎/路面噪音的全声场分布状况。在罩壳上、下两个腔体之间设有采用吸声材料制作的中隔板，起到消除反射噪声及路面转轮噪声对轮胎/路面噪音的影响。罩壳上腔内部设有尖劈共振型吸声装置，消除反射噪音及环境噪音对轮胎/路面噪音的影响；下腔将路面转轮密封包围，在试验过程中起到安全防护作用。

附图说明

图1为本发明的轮胎及路面噪音全声场测试装置的结构示意图；

图2为本发明的测试装置中的油压自控加载装置和震动发生装置的安装示意图；

图3为本发明的轮胎及路面噪音全声场测试装置的侧面剖面图；

图中各标号含义：1、罩壳；2、测试轮胎；3、路面转轮；4、路面板试件；5、噪音测试装置；6、伺服电动机；7、无级变速器；8、油压自控加载装置；9、尖劈共振型吸声装置；10、中隔板；11、震动发生装置；12、支撑杆；13、支柱；14、走行轮。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

参照图1-图3，本发明的轮胎及路面噪音全声场测试装置，包括罩壳1、测试轮胎2、路面转轮3、路面板试件4、噪声测试装置5、伺服电动机6、无级变速器7、油压自控加载装置8、吸声尖劈9、中隔板10、震动发生装置11、走行轮14和计算机。其中：

罩壳1为一封闭壳体，中隔板10为一中心处开有孔的板，中隔板10水平安装在罩壳1内将罩壳1分为上腔体和下腔体；罩壳1上腔体内壁及中隔板10的上表面均设有吸声尖劈9，吸声尖劈9用于消除反射噪音、路面转轮噪音以及环境噪音对轮胎/路面噪音的影响。

罩壳1的下腔体底部对称安装有两个支撑架，两个支撑架之间设有一水平横轴。路面转轮3通过一轴承安装在该横轴上，路面转轮3能够绕横轴转动，从而将路面转轮3安装在罩壳1的下腔体内。一个支撑架的上方固定一竖直的支撑杆12，该支撑杆12向上穿过中隔板10进入罩壳1的上腔体内，支撑杆12顶端通过轴承安装一水平的转轴，该转轴能够绕自身轴线旋转，测试轮胎2安置在罩壳1的上腔体内且固定在该转轴的一端；转轴的另一端垂直穿出罩壳1的侧壁，通过无极变速箱7连接伺服电动机。伺服电动机通过无极变速箱7驱动转轴旋转，从而带动测试轮胎2旋转。路面转轮3的外壁沿周向安装有8块相同的弧形路面板试件4，该路面板试件4与传统的车辙板成型仪制作的车辙板试件相同，区别仅在于该路面板试件4具有弧度。8块路面板试件4相接刚好形成一个整圆；路面板试件4的厚度根据待试验的路面设计参数在40mm～80mm之间调整，该厚度范围能够满足现有沥青路面单层设计要求。测试轮胎2与路面板试件4在中隔板10的开孔处相接触，测试时测试轮胎2带动路面转轮3转动，更加实际地模拟车辆轮胎在路面上行驶时的轮胎对路面的作用过程。

在测试轮胎2与罩壳1的上腔体之间的空间中设有噪音测试装置5，噪音测试装置5由均匀分布于罩壳1上腔体顶部及侧面的多个声音传感器组成。噪音测试装置5通过数据线与计算机连接；连接路面转轮3的横轴与油压自控加载装置8连接；油压自控加载装置8包括相连接的油压机与可编程控制器（PLC），可编程控制器与计算机连接。计算机用于通过可编程控制器（PLC）控制油压机对连接路面转轮3的横轴提供竖直向上的压力。

连接路面转轮3的横轴与两个支撑架之间设有震动发生装置11，用于在测试过程中使路面转轮3振动从而模拟路面不平的状态。震动发生装置11采用偏心轮机构。

罩壳1的底部设置有四个走行轮14，便于移动本发明的测试仪。罩壳1的底部还设置有四个可伸缩的支柱13。当本发明开始工作前，将可伸缩支柱13伸开后代替走行轮14支撑测试仪，保证其稳定性。

罩壳1的侧面上开有透明的观察窗。

本发明的工作原理如下：

测试轮胎2与路面转轮3在油压自控加载装置8的作用下，实现测试试验要求的接触压强。路面转轮3的转轴上安有震动发生装置11，模拟由于路面不平整性造成的轮胎震动发声。测试时，由伺服电动机6通过无级变速器7带动测试轮胎2转动，输入测试轮胎2的直径后，由计算机控制实现0～120km/h车速的模拟转动。测试轮胎2的转动带动路面转轮3转动从而模拟轮胎在路面上的行驶过程。

噪音测试装置5测得的数据通过数据传输线传输至外置计算机，计算机用于根据测得数据对绘制轮胎/路面噪音全声场分布图，可供低噪音轮胎和低噪声路面的测试研究。

本发明并不局限于上述的具体实施方案，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims

1.一种轮胎及路面噪音全声场测试装置，其特征在于，包括罩壳（1）、测试轮胎（2）、路面转轮（3）、路面板试件（4）、噪声测试装置（5）、伺服电动机（6、无级变速器（7）、油压自控加载装置（8）、吸声尖劈（9）、中隔板（10）、震动发生装置（11）、走行轮（14）和计算机；其中：

所述罩壳（1）为一封闭壳体，中隔板（10）为一中心处开有孔的板，中隔板（10）水平安装在罩壳（1）内将罩壳（1）分为上腔体和下腔体；罩壳（1）上腔体内壁及中隔板（10）的上表面均设有吸声尖劈（9）；

罩壳（1）的下腔体底部对称安装有两个支撑架，两个支撑架之间设有一水平横轴；路面转轮（3）通过一轴承安装在该横轴上，路面转轮（3）能够绕横轴转动，从而将路面转轮（3）安装在罩壳（1）的下腔体内；一个支撑架的上方固定一竖直的支撑杆（12），该支撑杆（12）向上穿过中隔板（10）进入罩壳（1）的上腔体内，支撑杆（12）顶端通过轴承安装一水平的转轴，该转轴能够绕自身轴线旋转，测试轮胎（2）安置在罩壳（1）的上腔体内且固定在该转轴的一端；转轴的另一端垂直穿出罩壳（1）的侧壁，通过无极变速箱（7）连接伺服电动机；伺服电动机通过无极变速箱（7）驱动转轴旋转，从而带动测试轮胎（2）旋转；路面转轮（3）的外壁沿周向安装有多块相同的弧形的路面板试件（4）；该多块路面板试件（4）相接刚好形成一个整圆；测试轮胎（2）与路面板试件（4）在中隔板（10）的开孔处相接触，测试时测试轮胎（2）带动路面转轮（3）转动；

在测试轮胎（2）与罩壳（1）的上腔体之间的空间中设有噪音测试装置（5）；噪音测试装置（5）通过数据线与计算机连接。

2.如权利要求1所述的一种轮胎及路面噪音全声场测试装置，其特征在于，所述路面转轮（3）的外壁沿周向安装有8块相同的弧形的路面板试件（4）。

3.如权利要求1所述的一种轮胎及路面噪音全声场测试装置，其特征在于，所述路面板试件（4）的厚度为40mm～80mm。

4.如权利要求1所述的一种轮胎及路面噪音全声场测试装置，其特征在于，所述噪音测试装置（5）由均匀分布于罩壳（1）上腔体顶部及侧面的多个声音传感器组成。

5.如权利要求1所述的一种轮胎及路面噪音全声场测试装置，其特征在于，所述连接路面转轮（3）的横轴与油压自控加载装置（8）连接，该油压自控加载装置（8）包括相连接的油压机与可编程控制器，可编程控制器与计算机连接。

6.如权利要求1所述的一种轮胎及路面噪音全声场测试装置，其特征在于，所述连接路面转轮（3）的横轴与两个支撑架之间设有震动发生装置（11）。

7.如权利要求6所述的一种轮胎及路面噪音全声场测试装置，其特征在于，所述震动发生装置（11）采用偏心轮机构。

8.如权利要求1所述的一种轮胎及路面噪音全声场测试装置，其特征在于，所述罩壳（1）的底部设置有四个走行轮（14）。

9.如权利要求1所述的一种轮胎及路面噪音全声场测试装置，其特征在于，所述罩壳（1）的底部设置有四个可伸缩的支柱（13）。

10.如权利要求1所述的一种轮胎及路面噪音全声场测试装置，其特征在于，所述罩壳（1）的侧面上开有透明的观察窗。