CN104237116A - 用于测试轮胎/路面噪声的系统及方法 - Google Patents

用于测试轮胎/路面噪声的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于测试轮胎/路面噪声的系统及方法,其中所述系统包括:工作平台,其下方设置有可收放滚轮,两侧设置有试件固定螺栓,工作平台两侧中心位置设有竖直固定钢架,钢架上设有可沿钢架移动的钢板横梁;块状试件,通过所述试件固定螺栓固定于工作平台上;步进电机,其上端与钢板横梁固定连接,步进电机的转动轴下端与Y型传动杆固定连接,Y型传动杆的末端装有仿真轮胎;在工作状态,仿真轮胎抵触于试件表面;加载螺纹杆,与所述钢板横梁可转动连接,一端连接步进电机,实现载荷加载与固定。本发明设备轻巧,造价低;路面块状试件可通过室内成型或现场切割,养护后即可进行轮胎/路面噪声的测试,机动灵活、省时省力、节约资源。

Description

用于测试轮胎/路面噪声的系统及方法
技术领域
[0001] 本发明属于公路工程领域,尤其是一种利用路面块状试件进行轮胎/路面噪声测试的系统及方法,其能够测试不同类型路面在不同环境下的轮胎/路面噪声。
背景技术
[0002] 道路行驶机动车辆噪声主要来源于轮胎振动噪声、泵气噪声、发动机系统噪声、空气动力性噪声等。当车辆行驶速度在5(Tl00km/h时,轮胎/路面噪声成为噪声的主要来源。
[0003] 目前,国内外道路交通噪声的传统测试方法有:(1)远场测试法:CPB法(控制通过法),通过在路侧一定距离和高度处安装麦克风,测试一定速度行驶的受控车辆所发出的噪声;SPB法(统计通过法),与CPB法类似,是在实际交通状况下的噪声测试方法。(2)近场测试法:CPX法,通过安装在拖车式近似消音室中的麦克风,测试轮胎路面噪声;0BSI法,通过安装在轮胎前、后缘的麦克风,测试轮胎/路面间的噪声;室内转鼓法(LDM),总体上是设置一个水平或者竖直环道,让真实轮胎围绕轴心在环道上做圆周运动,安装麦克风测试轮胎/路面间的噪声。
[0004] 其中,远场测试方法着眼于受听者的听觉感受,但容易受外部环境及交通条件的影响,难以直接测试轮胎/路面噪声;近场测试方法受外部环境条件的影响较小。但是这些测试方法的缺点也较突出:室内转鼓法往往设备昂贵,对不同路面的轮胎/噪声测试需要重新更换环道路面,试验费时费力投资大,对不同类型路面的轮胎/路面噪声进行测试比较的适用性较差;CPB法与OBSI法只适用于对已建成道路的轮胎/路面噪声测试,难以运用到室内对未建或新型路面的轮胎/路面噪声进行测试,且由于受外部环境因素影响大,对特定温湿度条件及通车一定时间后的轮胎/路面噪声的测试灵活性不足。
[0005] 综上可知,对于不同路面的轮胎/路面噪声的测量,传统的方法受影响因素多,难以满足多条件、多类型变化的要求,灵活性不足且适用性较差。
发明内容
[0006] 发明目的:提供一种用于测试轮胎/路面噪声的系统,以解决现有技术存在的一个或多个问题。
[0007] 技术方案:一种用于测试轮胎/路面噪声的系统,包括:
工作平台,其下方设置有可收放滚轮,两侧设置有试件固定螺栓,工作平台两侧中心位置设有竖直固定钢架,钢架上设有可沿钢架移动的钢板横梁;
块状试件,通过所述试件固定螺栓固定于工作平台上;
步进电机,其上端与钢板横梁固定连接,步进电机的转动轴下端与Y型传动杆固定连接,Y型传动杆的末端装有仿真轮胎;在工作状态,仿真轮胎抵触于试件表面;
加载螺纹杆,与所述钢板横梁可转动连接,一端连接步进电机,实现载荷加载与固定。
[0008] 在进一步的实施例中,所述钢板横梁尾端呈回字形,回字形钢片嵌在两侧钢架中且左右两侧均装有滚珠,由此实现钢板横梁的竖向自由移动;横梁上安装用于调平的水准仪;位于钢架外侧的横梁两端设有直径1.1±0.2cm的光圆孔,竖直固定螺栓贯穿其中。
[0009] 一种用于测试轮胎/路面噪声的系统,包括:
仪器工作平台,其下设有可收放滚轮,通过滚轮的放和收,实现仪器的自由移动和着地平稳放置状态;仪器工作平台两侧中心位置设有竖直固定钢架,每个钢架尺寸为高45cmX宽6cmX厚1.5cm,钢架两侧上部设有直径为1±0.2cm的固定螺栓,用于固定钢板横梁;
块状试件,置于工作平台上,工作平台两侧每侧两个共四个螺栓,用于固定块状试件;工作平台为钢板材质,平面尺寸为34X34cm,厚f2cm;工作平台周围设置三个垂直螺栓,用以调平;
钢板横梁,架设于两侧钢架中,钢板横梁尺寸为41cmX3cmX2cm,钢板横梁尾端呈回字形,回字形钢片嵌在两侧钢架中且左右两侧装有滚珠,由此实现钢板横梁的竖向自由移动;横梁上安装用于调平的水准仪;位于钢架外侧的横梁两端设有直径1.1±0.2cm的光圆孔,竖直固定螺栓贯穿其中;
步进电机,竖直放置,其上端通过钢板横梁内置螺丝与钢板横梁连接固定,转动轴心对应工作平台中心;转动轴下端有螺纹,Y型传动杆中心为螺纹孔,由此实现步进电机转动轴与Y型传动杆的连接固定。Y型传动杆每个夹角为120°,在传动杆尾端安装万向轮,其滚轮为小型仿真橡胶实体轮胎,尾端距离转动轴心为14cm ;小型仿真轮胎两侧安装有减震杆,保证三个小型轮胎与板件均匀接触,克服试件不平整带来的压力冲击;
垂直螺纹杆,位于与步进电机转动轴同一轴心处的钢板横梁上部,通过螺纹杆实现载荷加载与固定,载荷由0.lkg、0.2kg、0.5kg、lkg、2kg、5kg 6个等级的破码组成。
[0010] 一种应用上述仪器进行室内轮胎/路面噪声测试的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将符合要求的路面块状试件,在试验所需的温度、湿度条件下放置4飞小时,试件的上下表面平整且上下表面夹角不超过2°,尺寸为30cmX30cmX5cm ;
(2)在上述温度和湿度条件下,将块状试件放置到仪器工作平台上并固定,具体为:提起步进电机及附属部分,通过竖直钢架两侧的竖直固定螺栓将电机架设起来;再将块状试件放置到仪器工作平台上,旋紧平台两侧的四个水平螺栓,固定块状试件;
(3)将三个小型仿真橡胶实体轮胎分别安装于三个万向轮上,再将万向轮安装于Y型传动杆上,接着将Y型传动杆与步进电机的传动轴下端固定;最后放下步进电机,使橡胶实体轮胎与块状试件接触,通过调平螺丝和水准仪对仪器进行调平;
(4)采用加载砝码完成特定加载,试验载荷分为步进电机及其附属结构净重和加载砝码重量两个部分,其中,步进电机及其附属结构净重在出厂时进行标定,当载荷总重为170N时,小型仿真轮胎的承重相当于真实小汽车轮胎的承重;加载完成后通过竖直钢架两侧的竖直固定螺栓将步进电机固定,固定时,保证水准仪的气泡处在中央位置;
(5)接通电源,在步进电机控制器中输入脉冲频率和脉冲数,脉冲信号进入驱动器进而使步进电机勻速转动,步进电机转动轴通过Y型传动杆带动三个小型仿真橡胶实体轮胎在块状试件上做圆周运动;
(6 )步进电机进入稳定工作状态后,通过声级计测试特定速度、特定载荷下的小型仿真橡胶实体轮胎与块状试件之间的噪声值。
[0011] 在进一步的实施例中:将路面块状试件置于试验设定的温湿度条件下进行养护,测试实际使用环境下的轮胎/路面噪声;可以通过步进电机控制器和加载装置设定轮胎绕行速度及作用载荷,对比路面不同车速、不同轴载下产生的轮胎/路面噪声;可以将路面块状试件置于试验设定的速度及载荷作用下进行磨耗,从而模拟测试路面通车一定时间后的轮胎/路面噪声。
[0012] 在进一步的实施例中,步进电机处于稳定工作状态时,噪声测试时的背景噪声值不大于55dB ;噪声测点距工作平台中心横向距离为2(T25cm、竖向距离为l(Tl5cm。
[0013] 有益效果:
本发明使用步进电机带动小型仿真橡胶实体轮胎在块状试件上转动,设备轻巧,造价低;路面块状试件可通过室内成型或现场切割,养护后即可进行轮胎/路面噪声的测试,机动灵活、省时省力、节约资源。而原有的室内转鼓法往往设备昂贵,对不同路面的轮胎/噪声测试需要重新更换环道路面,试验费时费力投资大,对不同类型路面的轮胎/路面噪声进行测试比较的适用性较差;CPB法与OBSI法只适用于对已建成道路的轮胎/路面噪声测试,难以运用到室内对未建或新型路面的轮胎/路面噪声进行测试,应用范围较小;
本发明可以将路面块状试件置于试验设定的温湿度条件下进行养护,测试各种类型路面在不同使用环境下的轮胎/路面噪声;可以通过步进电机控制器、加载装置设定轮胎运行速度及作用载荷,测试路面在不同车速、轴载下产生的轮胎/路面噪声;可以将路面块状试件置于仿真轮胎下进行磨耗,从而模拟出路面通车一定时间后的轮胎/路面噪声。而原有的测试方法难以具有上述优点,近场室外测试法受外部环境因素影响大,对试验条件难以控制,特定条件下的轮胎/路面噪声测试难度大,灵活度不足;室内转鼓法由于轮胎转鼓的曲率使其噪声与实际路面有所不同,主要用于研究轮胎本身噪声特性和产生机理,难以有效模拟测试实际路面的轮胎/路面噪声。
附图说明
[0014] 图1是本发明的主视图。
[0015] 图2是本发明的侧视图。
[0016] 图3是本发明的俯视图。
[0017] 图4a和图4b分别是本发明横梁回字形钢的剖视图和主视图。
[0018] Γ可收放滚轮;2〜调平螺丝;3〜水准仪;Γ加载砝码用螺纹杆;5〜砝码;6〜步进电机;7〜Υ型传动杆;81、82、83_仿真橡胶轮胎;扩钢板横梁;1(Γ固定钢架,if路面块状试件,12〜仪器工作平台,13〜竖直固定螺栓;1Γ固定块状试件用螺栓;15_电机转动轴;16-万向轮;17_回字形钢片。
具体实施方式
[0019] 一种利用路面块状试件、步进电机、噪声计等进行轮胎/路面噪声测试的仪器与方法。
[0020] 基于路面块状试件、步进电机、噪声计等进行轮胎/路面噪声测试的系统,包括:
(1)仪器工作平台12下设有可收放滚轮I,通过滚轮的放和收,实现仪器的自由移动和着地平稳放置状态;
(2)块状试件11置于工作平台上,工作平台两侧每侧两个共四个固定块状试件用螺栓14,用于固定块状试件;工作平台为钢板材质,平面尺寸约为34X34cm,厚约Icm ;工作平台周围设置三个垂直的调平螺丝2,用以调平;
(3)仪器工作平台两侧中心位置设有竖直固定钢架10,每个钢架约高45cmX宽6cmX厚1.5cm,钢架两侧上部设有直径约为Icm的竖直固定螺栓13,用于固定钢板横梁9 ;
(4)钢板横梁架设于两侧钢架中,钢板横梁尺寸约为41cmX3cmX2cm,钢板横梁尾端呈回字形,回字形钢片17嵌在两侧钢架中且左右两侧装有滚珠,由此实现钢板横梁的竖向自由移动;横梁上安装用于调平的水准仪;位于钢架外侧的横梁两端设有直径约1.1cm的光圆孔,竖直固定螺栓贯穿其中;
(5)步进电机竖直放置,其上端通过钢板横梁内置螺丝与钢板横梁连接固定,转动轴心对应工作平台中心;转动轴15下端有螺纹,Y型传动杆中心为螺纹孔,由此实现步进电机转动轴与Y型传动杆的连接固定。Y型传动杆每个夹角为120°,在传动杆尾端安装万向轮,其滚轮为小型仿真橡胶轮胎81、82和83,尾端距离转动轴心约14cm ;小型仿真轮胎两侧安装有减震杆,保证三个小型轮胎与板件均匀接触,克服试件不平整带来的压力冲击;
(6)小型仿真橡胶实体轮胎规格:宽度为2(T25mm,扁平比约为65%,轮辋的直径约为
1.5英寸;轮胎磨损超过3mm时,需更换轮胎;
(7)与步进电机转动轴同一轴心处,钢板横梁上部设有加载砝码用螺纹杆4,通过螺纹杆实现载荷加载与固定,载荷由0.lkg、0.2kg、0.5kg、lkg、2kg、5kg 6个等级的破码组成;
(8)步进电机其特征在于,采用110系列(机座宽度为110111111),静力矩10〜22化111,机身长度17.5〜22cm,重量8.5〜12kg,步进电机通过线路与步进电机驱动器、步进电机控制器连接,步进电机驱动器与步进电机配套,通过步进电机控制器发射脉冲信号的频率,精确控制电机转速。
[0021] 应用本发明所述仪器进行轮胎/路面噪声测试的方法,具体步骤为:
(1)将符合要求的路面块状试件(上下表面平整且上下表面夹角不超过2°,尺寸约为30cmX 30cmX 5cm),在试验所需的温度、湿度条件下放置4〜6小时;
(2)在该温湿度条件下,将块状试件放置到权利要求1所述的仪器工作平台上并固定,方法为:提起步进电机及附属部分,通过竖直钢架两侧的竖直固定螺栓将电机架设起来;再将块状试件放置到仪器工作平台上,旋紧平台两侧的四个水平螺栓,固定块状试件;
(3)将三个小型仿真橡胶实体轮胎分别安装于三个万向轮上,再将万向轮安装于Y型传动杆上,接着将Y型传动杆与步进电机的传动轴下端固定;最后放下步进电机,使橡胶实体轮胎与块状试件接触,通过调平螺丝和水准仪对仪器进行调平;
(4)采用加载砝码完成特定加载,试验载荷分为步进电机及其附属结构净重和加载砝码重量两个部分,其中,步进电机及其附属结构净重在出厂时进行标定;当载荷总重约为170N时,小型仿真轮胎的承重相当于真实小汽车轮胎的承重;加载完成后通过竖直钢架两侧的竖直固定螺栓将步进电机固定,固定时,保证水准仪的气泡处在中央位置;
(5)接通电源,在步进电机控制器中输入脉冲频率和脉冲数,脉冲信号进入驱动器进而使步进电机勻速转动,步进电机转动轴通过Y型传动杆带动三个小型仿真橡胶实体轮胎在块状试件上做圆周运动;根据权利要求1所述的Y型传动杆长度和小型轮胎的半径尺寸,步进电机转速为2飞r/s时,小型轮胎转动的角速度相当于小型汽车以3(T90km/h运行时轮胎转动的角速度; (6 )步进电机进入稳定工作状态后,通过声级计测试特定速度、特定载荷下的小型仿真橡胶实体轮胎与块状试件之间的噪声值。
[0022] 本实施例采用某品牌的110系列的三相混合式步进电机,其详细技术参数为:电机长度为175mm,机座宽度为110mm,步距角1.2° (完成一周转动需要300次脉冲),电压220V,相电阻1.1 Ω,相电流3A,静力矩12.5N.m,电感20mH,转动惯量8.4kg.m2,重量9.5kg。无砝码加载时,步进电机6、钢板横梁9、螺纹杆4、Y型传动杆7、三个小型轮胎8总重量为10.9kg,即在空载条件下,轮胎8与块状试件11接触面承受压力为109N。
[0023] 本次实施例目的:相同试验条件下,AC、SMA、0GFC三种浙青混凝土路面的轮胎/路面噪声的测试对比。
[0024] 试验条件为:室温20°C,空气相对湿度20%,总载荷150N,步进电机转速为3r/s。
[0025] 如图1所示,本次试验的具体步骤为:
(1)试验前检查仪器各部件,使符合试验要求;
(2)将AC浙青混凝土块状试件11 (上下表面平整且上下表面夹角不超过2。,尺寸为30cmX 30cmX 5cm)在试验60°C下放置6小时;
(3)将三个小型仿真橡胶实体轮胎8分别安装于三个万向轮16上,将万向轮16安装于Y型传动杆7上,再将Y型传动杆7与步进电机的传动轴15下端固定;步进电机6与控制器、驱动器的线路连接完毕;
(4)收起滚轮1,使仪器工作平台12平稳着地,提起步进电机6,通过竖直固定钢架10两侧的竖直固定螺栓13将电机6架设起来,再将块状试件11放置到仪器工作平台12上,并通过平台两侧的四个螺栓14旋紧固定块状试件11,最后放下步进电机6,使其着陆于块状试件11上;
(4)通过调平螺丝2和水准仪3,将仪器工作平台12调平;通过加载螺纹杆4加载砝码5共4.1kg ;用竖直固定螺栓13将电机6固定,保证水准仪3的气泡处在中央位置;
(5 )接通电源,通过步进电机控制器输入脉冲频率为900次/秒,参数设置完成,脉冲信号进入驱动器进而使步进电机6勻速转动,步进电机6转动轴通过Y型传动杆7带动三个小型仿真实体轮胎8在AC浙青混凝土块状试件11上做圆周运动,轮胎绕电机转动轴转速为 3r/s ;
(6)步进电机6进入稳定工作状态后,通过声级计测试小型仿真实体轮胎8与AC浙青混凝土块状试件11之间在试验条件下的噪声值,记录噪声值,其中,噪声测点距工作平台中心横向距离为20〜25cm、竖向距离为10〜15cm。
[0026] (7)数据记录结束后,切断电源,提起步进电机6,通过竖直固定钢架10两侧的竖直固定螺栓13将电机6架设起来,取出AC浙青混凝土块状试件。
[0027] (8)再按照如前所述步骤,分别使用SMA与OGFC浙青混凝土块状试件测出轮胎/路面噪声值,并记录比较。
[0028] 以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种等同变换,这些等同变换均属于本发明的保护范围。
[0029] 另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0030] 此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种用于测试轮胎/路面噪声的系统,其特征在于,包括: 工作平台,其下方设置有可收放滚轮,两侧设置有试件固定螺栓,工作平台两侧中心位置设有竖直固定钢架,钢架上设有可沿钢架移动的钢板横梁; 块状试件,通过所述试件固定螺栓固定于工作平台上; 步进电机,其上端与钢板横梁固定连接,步进电机的转动轴下端与Y型传动杆固定连接,Y型传动杆的末端装有仿真轮胎;在工作状态,仿真轮胎抵触于试件表面; 加载螺纹杆,与所述钢板横梁可转动连接,一端连接步进电机,实现载荷加载与固定。
2.如权利要求1所述的用于测试轮胎/路面噪声的系统,其特征在于,所述钢板横梁尾端呈回字形,回字形钢片嵌在两侧钢架中且左右两侧均装有滚珠,由此实现钢板横梁的竖向自由移动;横梁上安装用于调平的水准仪;位于钢架外侧的横梁两端设有直径1.1±0.2cm的光圆孔,竖直固定螺栓贯穿其中。
3.一种用于测试轮胎/路面噪声的系统,其特征在于,包括: 仪器工作平台,其下设有可收放滚轮,通过滚轮的放和收,实现仪器的自由移动和着地平稳放置状态;仪器工作平台两侧中心位置设有竖直固定钢架,每个钢架尺寸为高45cmX宽6cmX厚1.5cm,钢架两侧上部设有直径为1±0.2cm的固定螺栓,用于固定钢板横梁; 块状试件,置于工作平台上,工作平台两侧每侧两个共四个螺栓,用于固定块状试件;工作平台为钢板材质,平面尺寸为34X34cm,厚f2cm;工作平台周围设置三个垂直螺栓,用以调平; 钢板横梁,架设于两侧钢架中,钢板横梁尺寸为41cmX3cmX2cm,钢板横梁尾端呈回字形,回字形钢片嵌在两侧钢架中且左右两侧装有滚珠,由此实现钢板横梁的竖向自由移动;横梁上安装用于调平的水准仪;位于钢架外侧的横梁两端设有直径1.1±0.2cm的光圆孔,竖直固定螺栓贯穿其中; 步进电机,竖直放置,其上端通过钢板横梁内置螺丝与钢板横梁连接固定,转动轴心对应工作平台中心;转动轴下端有螺纹,Y型传动杆中心为螺纹孔,由此实现步进电机转动轴与Y型传动杆的连接固定。
4.Y型传动杆每个夹角为120°,在传动杆尾端安装万向轮,其滚轮为小型仿真橡胶实体轮胎,尾端距离转动轴心为14cm ;小型仿真轮胎两侧安装有减震杆,保证三个小型轮胎与板件均匀接触,克服试件不平整带来的压力冲击; 垂直螺纹杆,位于与步进电机转动轴同一轴心处的钢板横梁上部,通过螺纹杆实现载荷加载与固定,载荷由0.lkg、0.2kg、0.5kg、lkg、2kg、5kg 6个等级的破码组成。
5.一种应用如权利要求3所述仪器进行室内轮胎/路面噪声测试的方法,其特征在于,包括如下步骤: (1)将符合要求的路面块状试件,在试验所需的温度、湿度条件下放置4飞小时,试件的上下表面平整且上下表面夹角不超过2°,尺寸为30cmX30cmX5cm ; (2)在上述温度和湿度条件下,将块状试件放置到仪器工作平台上并固定,具体为:提起步进电机及附属部分,通过竖直钢架两侧的竖直固定螺栓将电机架设起来;再将块状试件放置到仪器工作平台上,旋紧平台两侧的四个水平螺栓,固定块状试件; (3)将三个小型仿真橡胶实体轮胎分别安装于三个万向轮上,再将万向轮安装于Y型传动杆上,接着将Y型传动杆与步进电机的传动轴下端固定;最后放下步进电机,使橡胶实体轮胎与块状试件接触,通过调平螺丝和水准仪对仪器进行调平; (4)采用加载砝码完成特定加载,试验载荷分为步进电机及其附属结构净重和加载砝码重量两个部分,其中,步进电机及其附属结构净重在出厂时进行标定,当载荷总重为170N时,小型仿真轮胎的承重相当于真实小汽车轮胎的承重;加载完成后通过竖直钢架两侧的竖直固定螺栓将步进电机固定,固定时,保证水准仪的气泡处在中央位置; (5)接通电源,在步进电机控制器中输入脉冲频率和脉冲数,脉冲信号进入驱动器进而使步进电机勻速转动,步进电机转动轴通过Y型传动杆带动三个小型仿真橡胶实体轮胎在块状试件上做圆周运动; (6 )步进电机进入稳定工作状态后,通过声级计测试特定速度、特定载荷下的小型仿真橡胶实体轮胎与块状试件之间的噪声值。
6.如权利要求4所述的测试方法,其特征在于:将路面块状试件置于试验设定的温湿度条件下进行养护,测试实际使用环境下的轮胎/路面噪声;可以通过步进电机控制器和加载装置设定轮胎绕行速度及作用载荷,对比路面不同车速、不同轴载下产生的轮胎/路面噪声;可以将路面块状试件置于试验设定的速度及载荷作用下进行磨耗,从而模拟测试路面通车一定时间后的轮胎/路面噪声。
7.如权利要求4所述的测试方法,其特征在于,步进电机处于稳定工作状态时,噪声测试时的背景噪声值不大于55dB ;噪声测点距工作平台中心横向距离为2(T25cm、竖向距离为 10〜15cm。
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