CN104764577A - 一种轮胎径向冲击试验装置和试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮胎径向冲击试验装置，包括刚性壁障、设在刚性壁障上的轮胎固定夹具、数据采集系统和摄像系统，被实验的轮胎水平安装在轮胎固定夹具上，其特征是：一碰撞小车的前部在对被实验的轮胎，该碰撞小车的底部与牵引机构连接，能够来回移动；在所述碰撞小车的前部设有触发传感器，该触发传感器与数据采集系统和摄像系统电连接；在所述碰撞小车的中部设有加速度传感器，该加速度传感器与所述数据采集系统电连接。本发明还涉及一种轮胎径向冲击试验方法。本发明通过采集轮胎在C-NCAP评价体系中的64km/h偏置碰撞试验数据，分析该工况下轮胎动态性能变化，为轮胎仿真分析提供数据支持。

Description

一种轮胎径向冲击试验装置和试验方法

技术领域

本发明属于汽车轮胎碰撞试验装置及方法，具体涉及一种轮胎径向冲击试验装置和试验方法。

背景技术

众所周知，轮胎的作用主要是：支持车辆的全部重量，承受汽车的载荷；传送牵引和制动的扭力，保证车轮与地面的附着力；减轻和吸收汽车在行驶过程中产生的震动和冲击力；防止汽车零部件受到剧烈震动和早期损坏，适应汽车的高速性能并降低行驶时的噪音，保证行驶的安全性、操作稳定性、舒适性和节能稳定性，因此就要求对轮胎耐冲击性能进行检测。目前检测汽车轮胎冲击性能的试验机一般采用自由落体加载的方式，即将加载物悬置于所述待测轮胎的上方，瞬间释放所述加载物，以此检测轮胎的耐冲击性能，这种方式在做完试验后需要人工整理所述加载物，容易造成遗失；另外对于不同的轮胎需要频繁更换不同的冲击载荷，耗费了人力。为了克服上述检测汽车轮胎冲击性能试验机存在的不足，CN 202501971 U开了一种轮胎冲击试验机，包括机架、升降机构、加载机构、冲击机构以及受载机构，所述机架包括顶板和底座；所述升降机构包括升降丝杆、电机以及导杆；所述加载机构包括砝码、升降平台A以及固定气缸A；所述冲击机构包括冲击头、升降平台B以及固定气缸B；所述受载机构包括夹具和待检测轮胎，所述轮胎冲击试验机自动化程度高、检测准确且不需要频繁更换载荷。这种轮胎冲击试验机是对轮胎的侧向(轴向)进行冲击试验，而不能对轮胎的径向进行冲击试验。

在碰撞安全性能研发中，轮胎在碰撞安全的前碰撞，尤其是偏置碰撞中充当了一条较为重要的传力路径，对64km/h偏置碰撞试验工况影响很大，但目前仿真中轮胎参数通过简单金属材料模拟，碰撞过程中无回弹现象，不能真实的反应实际情况，直接影响仿真分析精度。为了提高仿真分析精度，支持后续车型的碰撞安全性能开发，就需要通过轮胎径向(水平)冲击试验，对轮胎在撞击工况下的动态性能进行测试，采集如加速度等相关数据，为轮胎仿真分析提供数据支持。目前还没有专门的轮胎水平冲击试验的装置及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种轮胎径向冲击试验装置，其通过采集轮胎在C-NCAP评价体系中的64km/h偏置碰撞试验数据，分析该工况下轮胎动态性能变化，为轮胎仿真分析提供数据支持。

本发明还提供一种轮胎径向冲击试验方法。

C-NCAP是中国汽车技术研究中心在深入研究和分析国外NCAP(New CarAssessment Program)的基础上，结合我国的汽车标准法规、道路交通实际情况和车型特征，并进行广泛的国内外技术交流和实际试验确定了C-NCAP的试验和评分规则。与我国现有汽车正面和侧面碰撞的强制性国家标准相比，不仅增加了偏置正面碰撞试验，还在两种正面碰撞试验中在第二排座椅增加假人放置，以及更为细致严格的测试项目，技术要求也非常全面。C-NCAP对试验假人及传感器的标定、测试设备、试验环境条件、试验车辆状态调整和试验过程控制的规定都要比国家标准更为严谨和苛刻，与国际水平一致。

本发明所述的一种轮胎径向冲击试验装置，包括刚性壁障、设在刚性壁障上的轮胎固定夹具、数据采集系统和摄像系统，被实验的轮胎水平安装在轮胎固定夹具上，其特征是：一碰撞小车的前部在对被实验的轮胎，该碰撞小车的底部与牵引机构连接，能够来回移动；在所述碰撞小车的前部设有触发传感器，该触发传感器与数据采集系统和摄像系统电连接；在所述碰撞小车的中部设有加速度传感器，该加速度传感器与所述数据采集系统电连接。

进一步，所述摄像系统包括设在被实验的轮胎左方的第一高速摄像机、设在被实验的轮胎右方的第二高速摄像机，设在被实验的轮胎上方的第三高速摄像机。

本发明所述的一种轮胎径向冲击试验方法，包括以下步骤：

第一步，安装轮胎并进行状态检查；

通过轮胎固定夹具将被实验的轮胎水平固定在刚性壁障上，使被实验的轮胎的碰撞部位处于碰撞小车的正中位置，对所述轮胎进行检查并记录检查结果及相关参数；

第二步，调试试验系统；

2.1)布置及调试摄像系统，对布置于被实验的轮胎左方的第一高速摄像机、布置于被实验的轮胎右方的第二高速摄像机和布置于被实验的轮胎上方的第三高速摄像机进行位置以及焦距的调试，直到能够在摄像机中清晰的观察到轮胎的胎面状况为止；

2.2)布置及调试数据采集系统，首先，将触发传感器布置在碰撞小车的碰撞面上，并位于被实验的轮胎胎面的正前方；然后，将加速度传感器布置在碰撞小车前后左右轮胎正中位置；

2.3)碰撞小车预运行，通过牵引机构的牵引碰撞小车，使之与被实验的轮胎发生轻微接触，观察摄像系统的清晰度、触发传感器以及数据采集系统是否正常工作，以及牵引机构的运行是否正常；

第三步，试验及数据记录；

通过牵引机构，给距离轮胎100m的碰撞小车8km/h初速度水平(径向)冲击固定的轮胎，在冲击发生前激活数据采集系统、摄像系统，采集并记录碰撞小车加速度、轮胎胎面的正面以及侧面变形情况等动态数据；

第四步，数据处理与分析；

4.1)数据处理：

对碰撞小车上采集到的加速度和速度数据进行数据处理；删除试验开始前与结束后记录的多余数据，将碰撞小车加速度波形数据整理为EXCEL(微软电子表格软件)格式，并生成曲线图，采用CFC60(频率等级为60滤波通道)对加速度以及速度数据进行滤波，按照实验轮胎的型号以及实验日期对加速度、速度和录像统一编号并保存；

4.2)数据分析：

根据采集到的加速度以及速度和录像数据，分析试验数据是否真实有效，如差异较大，进行原因分析，确定试验数据是否满足设计要求，整理试验报告。

本发明能够测试不同尺寸的轮胎的动态力学特性，同时实验具有较好的可重复性，实验过程中不会对碰撞小车以及轮胎固定装置造成损坏，资源利用率高。

附图说明

图1为轮胎径向冲击试验装置的俯视图；

图2为图1的左视图。

图中：1－刚性壁障，2－轮胎固定夹具，3－轮胎，4－碰撞小车，5－第一高速摄像机，6－第二高速摄像机，7－第三高速摄像机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

参见图1和图2所示的一种轮胎径向冲击试验装置，包括刚性壁障1、设在刚性壁障上的轮胎固定夹具2、数据采集系统和摄像系统，被实验的轮胎3水平安装在轮胎固定夹具上，其突出的实质性特点是：

一碰撞小车4的前部在对被实验的轮胎3，该碰撞小车的底部与牵引机构(图中未画出)连接，能够来回移动，牵引机构为轮胎进行冲击实验供碰撞能量；在所述碰撞小车的前部设有触发传感器(图中未画出)，该触发传感器与数据采集系统和摄像系统电连接，用以在冲击实验发生前激活数据采集系统和摄像系统；在所述碰撞小车的中部设有加速度传感器(图中未画出)，该加速度传感器与所述数据采集系统电连接，用以采集实验过程中碰撞小车的加速度以及运动速度信息。

进一步，所述摄像系统包括设在被实验的轮胎3左方的第一高速摄像机5、设在被实验的轮胎3右方的第二高速摄像机6，设在被实验的轮胎3上方的第三高速摄像机7。第一、第二和第三高速摄像机对被实验的轮胎的变形以及碰撞小车的运动姿态做录像采集记录。

本发明所述的一种轮胎径向冲击试验方法，包括以下步骤：

第一步，安装轮胎并进行状态检查；

通过轮胎固定夹具2将被实验的轮胎3水平固定在刚性壁障1上，使被实验的轮胎的碰撞部位处于碰撞小车4的正中位置，对所述轮胎进行检查并记录检查结果及相关参数；需要对轮胎的型号、胎压、胎面以及轮胎固定夹具和安装螺栓进行状态检查，检查内容见表1；

表1轮胎状态检查表

序号	检查项目	检查内容
			1.1.1	轮胎型号	查看轮胎型号及对应车型
1.1.2	轮胎胎压	检查胎压是否为空载额定胎压
			1.1.3	轮胎胎面	确认胎面是否涂色、标记位移刻度
1.1.4	工装夹具	查看工装夹具是否满足安装要求
			1.1.5	安装螺栓	确定安装螺栓扭力值满足要求

第二步，调试试验系统；

2.1)布置及调试摄像系统，对布置于被实验的轮胎3左方的第一高速摄像机5、布置于被实验的轮胎右方的第二高速摄像机6和布置于被实验的轮胎上方的第三高速摄像机7进行位置以及焦距的调试，直到能够在摄像机中清晰的观察到轮胎的胎面状况为止；

表2摄像机布置位置及要求

摄像机编号	摄像机速度	拍摄位置	拍摄目标
				5	1000fps	碰撞小车左侧	冲击过程中轮胎胎面变形情况
6	1000fps	碰撞小车右侧	冲击过程中轮胎胎面变形情况
				7	1000fps	轮胎工装上方	冲击过程中轮胎侧面变形情况

2.2)布置及调试数据采集系统，首先，将触发传感器布置在碰撞小车4的碰撞面上，并位于被实验的轮胎3胎面的正前方；达到当碰撞开始发生时，激活数据采集系统的目的；然后，将加速度传感器布置在碰撞小车4前后左右轮胎正中位置；以保证信号数据采集的稳定性，在实验开始后，对碰撞小车的速度以及加速度进行采集。

2.3)碰撞小车预运行，通过牵引机构的牵引碰撞小车4，使之与被实验的轮胎3发生轻微接触，观察摄像系统的清晰度、触发传感器以及数据采集系统是否正常工作，以及牵引机构的运行是否正常；

第三步，试验及数据记录；

通过牵引机构，给距离轮胎100m的碰撞小车8km/h初速度水平(径向)冲击固定的轮胎，在冲击发生前激活数据采集系统、摄像系统，采集并记录碰撞小车加速度、轮胎胎面的正面以及侧面变形情况等动态数据；

第四步，数据处理与分析；

4.1)数据处理：

对碰撞小车上采集到的加速度和速度数据进行数据处理；删除试验开始前与结束后记录的多余数据，将碰撞小车加速度波形数据整理为EXCEL(微软电子表格软件)格式，并生成曲线图，采用CFC60(频率等级为60滤波通道)对加速度以及速度数据进行滤波，按照实验轮胎的型号以及实验日期对加速度、速度和录像统一编号并保存；

4.2)数据分析：

根据采集到的加速度以及速度和录像数据，分析试验数据是否真实有效，如差异较大，进行原因分析，确定试验数据是否满足设计要求，整理试验报告。

Claims (3)

1.一种轮胎径向冲击试验装置，包括刚性壁障（1）、设在刚性壁障上的轮胎固定夹具（2）、数据采集系统和摄像系统，被实验的轮胎（3）水平安装在轮胎固定夹具上，其特征是：一碰撞小车（4）的前部正对被实验的轮胎（3），该碰撞小车的底部与牵引机构连接，能够来回移动；在所述碰撞小车的前部设有触发传感器，该触发传感器与数据采集系统和摄像系统电连接；在所述碰撞小车的中部设有加速度传感器，该加速度传感器与所述数据采集系统电连接。

2.根据权利要求1所述的轮胎径向冲击试验装置，其特征是：所述摄像系统包括设在被实验的轮胎（3）左方的第一高速摄像机（5）、设在被实验的轮胎（3）右方的第二高速摄像机（6），设在被实验的轮胎（3）上方的第三高速摄像机（7）。

3.一种轮胎径向冲击试验方法，包括以下步骤：

    第一步，安装轮胎并进行状态检查；

通过轮胎固定夹具（2）将被实验的轮胎（3）水平固定在刚性壁障（1）上，使被实验的轮胎的碰撞部位处于碰撞小车（4）的正中位置，对所述轮胎进行检查并记录检查结果及相关参数；

    第二步，调试试验系统；

2.1）布置及调试摄像系统，对布置于被实验的轮胎（3）左方的第一高速摄像机（5）、布置于被实验的轮胎右方的第二高速摄像机（6）和布置于被实验的轮胎上方的第三高速摄像机（7）进行位置以及焦距的调试，直到能够在摄像机中清晰的观察到轮胎的胎面状况为止；

 2.2）布置及调试数据采集系统，首先，将触发传感器布置在碰撞小车（4）的碰撞面上，并位于被实验的轮胎（3）胎面的正前方；然后，将加速度传感器布置在碰撞小车（4）前后左右轮胎正中位置；

    2.3）碰撞小车预运行，通过牵引机构的牵引碰撞小车（4），使之与被实验的轮胎（3）发生轻微接触，观察摄像系统的清晰度、触发传感器以及数据采集系统是否正常工作，以及牵引机构的运行是否正常；

    第三步，试验及数据记录；

    通过牵引机构，给距离轮胎100m的碰撞小车8km/h初速度水平冲击固定的轮胎，在冲击发生前激活数据采集系统、摄像系统，采集并记录碰撞小车加速度、轮胎胎面的正面以及侧面变形情况等动态数据；

    第四步，数据处理与分析；

4.1） 数据处理：

    对碰撞小车上采集到的加速度和速度数据进行数据处理；删除试验开始前与结束后记录的多余数据，将碰撞小车加速度波形数据整理为EXCEL格式，并生成曲线图，采用CFC60对加速度以及速度数据进行滤波，按照实验轮胎的型号以及实验日期对加速度、速度和录像统一编号并保存；

4.2 ）数据分析：

    根据采集到的加速度以及速度和录像数据，分析试验数据是否真实有效，如差异较大，进行原因分析，确定试验数据是否满足设计要求，整理试验报告。