CN105334068B - 轮胎花纹刚度及摩擦特性测试平台 - Google Patents

Abstract

一种轮胎花纹刚度及摩擦特性测试装置，涉及轮胎性能测试装置领域；包括基座、支撑架、模拟路面驱动装置、试样夹具、压力检测装置和加压装置，支撑架和模拟路面驱动装置设在基座上，模拟路面驱动装置用于装夹模拟路面并驱动其水平运动；试样夹具设在加压装置的压力输出端上，加压装置设在模拟路面驱动装置上方的支撑架上，用于对试样夹具施加压力，使试样与模拟路面间产生试验所需压力；压力检测装置设在试样夹具与加压装置之间，用于传递压力并实时测量试样受力数据；支撑架用于支撑并固定加压装置。具有结构简单、使用方便，成本低廉，测试数据精准等优点。

Description

轮胎花纹刚度及摩擦特性测试平台

技术领域

本发明涉及轮胎性能测试装置领域，详细讲是一种结构简单、使用方便，成本低廉，测试数据精准的轮胎花纹刚度及摩擦特性测试平台。

背景技术

我们知道，轮胎的使用寿命及摩擦特性主要由轮胎与路面接触的花纹部分决定，但现有的试验机中并没有对轮胎花纹的刚度及摩擦特性测试的装置，而轮胎花纹的刚度及摩擦特性也是影响轮胎在湿地和干地的制动性能的重要因素。目前轮胎生产厂家对其轮胎的花纹通常采用传统的现有花纹的设计形式；对于设计出的新的轮胎花纹，不经性能测试，直接投入使用；新的轮胎花纹会使轮胎的性能产生较大的变化，影响轮胎的整体质量及汽车的安全性能。有些生产厂家通过测试与轮胎材质相同的橡胶块来给出轮胎刚度及摩擦特性的数据。这种测试获得的数据误差大，不能真实反映成品轮胎的性能，尤其是轮胎表面采用不同花纹后，其性能差距较大。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便，成本低廉，测试数据精准的轮胎花纹刚度及摩擦特性测试平台。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种轮胎花纹刚度及摩擦特性测试装置，其特征在于其包括基座、支撑架、模拟路面驱动装置、试样夹具、压力检测装置和加压装置，支撑架和模拟路面驱动装置设在基座上，模拟路面驱动装置用于装夹模拟路面并驱动其水平运动；试样夹具设在加压装置的压力输出端上，加压装置设在模拟路面驱动装置上方的支撑架上，用于对试样夹具施加压力，使试样与模拟路面间产生试验所需压力；压力检测装置设在试样夹具与加压装置之间，用于传递压力并实时测量试样受力数据；支撑架用于支撑并固定加压装置。

本发明中所述的模拟路面驱动装置包括直线导轨、模拟路面夹座和驱动电机，模拟路面夹座与直线导轨相配合的安装在直线导轨上，驱动电机设置在直线导轨的一端，模拟路面夹座与驱动电机间经滚珠丝杠相连。模拟路面夹座下侧上固定有滚珠丝杠的螺母，驱动电机的输出轴与滚珠丝杠的螺杆相连，螺杆与直线导轨平行。工作时，驱动电机工作带动滚珠丝杠的螺杆转动，驱动滚珠丝杠的螺母带动模拟路面夹座在直线导轨上水平移动。

本发明中所述的模拟路面夹座包括底板和夹头，底板与直线导轨的移动单元固定连接，底板四周设有至少四个夹头；所述夹头为一侧设有矩形凹槽的卡块，卡块上侧或下侧上设有顶紧螺栓。工作时，将模拟路面平铺在底板上，用至少四个夹头将模拟路面与底板固定连接，使用夹头卡块上的矩形凹槽卡扣在模拟路面和底板上，使用顶紧螺栓将二者夹紧固定。更进一步的模拟路面上方设有呈矩形环状挡水框，试验时可在挡水框内的路模拟面上浇水，进行水膜实验，模拟下雨天路面湿滑等工况。

本发明中所述的加压装置的结构为：支架上部设有滑轮组，滑轮组上设有牵引绳；支架中部设有支撑块，支撑块上铰接有施压杠杆，支撑块后侧的施压杠杆后端部与牵引绳的一端相连，牵引绳的另一端连接有砝码盘；支撑块前侧的施压杠杆前端部铰接有加压杆。加压杆下端与压力检测装置相连，压力监测装置下部与试样夹具相连。所述的滑轮组是：支架上部设有至少两个导向定滑轮,砝码盘设在第一导向定滑轮下方, 施压杠杆的动力端位于第二导向定滑轮下方, 牵引绳经两个导向定滑轮导向后,两端分别与砝码盘和施压杠杆的动力端相连,从图中可以看出, 施压杠杆的动力端上设有动滑轮,牵引绳穿绕动滑轮后与支架上部连接。动滑轮、施压杠杆可使砝码盘内的砝码所受重力被大幅度的扩大后输出，如：动滑轮可节约一半的力，施压杠杆动力臂与阻力臂为5:1时，可输出约砝码盘内的砝码所受重力900%的压力。

本发明中所述的加压杆下端设有加压盘,加压盘上设有至少两个上下贯通的缓冲滑孔,缓冲滑孔内设有可上下滑动的连接螺栓, 连接螺栓下端设有加压座, 加压盘与加压座间的连接螺栓上设有缓冲压簧;加压座下端设有三维力传感器,三维力传感器下端安装有试样夹具。缓冲压簧可以防止模拟路面不平整时对传感器的冲击，保证传感器受力均匀，传感器的使用寿命长、测量的数据精度高。本发明中所述的三维力传感器下端设有连接座和转动接头,所述连接座, 连接座中央设有上下贯通的T形连接孔,T形连接孔内设有可自由转动的T形连接轴, 连接座上设有用于锁紧连接轴的锁紧螺钉, 连接轴下端与试样夹具相配合连接的转动接头。转动锁紧螺钉使连接轴可自由转动后，转动连接轴、带动夹头转动，调节至所需角度后，反向转动锁紧螺钉将连接轴锁紧固定在连接座上；可任意调节夹头与模拟路面运动方向间的夹角，实现试样在不同侧偏角下的工况模拟。从图4中可以看出，所述加压盘上设有加压套筒，缓冲滑孔位于加压套筒内，加压套筒上部设有连接座，加压杆下端与连接座相连；工作时，加压杆通过连接座、加压套筒压动加压盘在连接螺栓上滑动，压动缓冲压簧对加压座施力。

本发明中所述的试样夹具可以是橡胶块、橡胶片试样夹具，也可以是橡胶轮试样夹具。橡胶块试样夹具是：设有连接座，连接座下部设有安装夹槽，安装夹槽两侧的连接座上设有相对的夹持螺栓，夹持螺栓相对端设有挤压夹持头；连接座上端设有与转动接头的插槽相配合的插柱，插柱上设有连接销孔。橡胶轮试样夹具的结构为：设有连接座，连接座下部设有安装槽，安装槽内设有固定轴，固定轴中部设有一对紧固螺母，固定轴经螺母固定安装在连接座上；使用时，拆下固定轴，使用紧固螺母将橡胶轮试样装夹固定在固定轴上，将固定轴安装在连接座上。

本发明在使用时，选择试验所需的模拟路面装夹在模拟路面驱动装置上，将试验的试样装夹在试样夹具上，加压装置对试样施加向下的压力、使其与模拟路面接触并保持一定的压力，模拟路面驱动装置驱动模拟路面相对试样运动，压力检测装置实时测量试样受力数据并传给计算机进行记录、处理。本发明结构简单、使用方便，可准确的测得不同花纹试样的刚度、摩擦特性等接地性能，为轮胎花纹设计及使用提供精准的参考数据。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中模拟路面驱动装置的结构示意图。

图3是本发明中加压装置的结构示意图。

图4是本发明中压盘、加压座、三维力传感器、连接座和转动接头间的连接结构示意图。

图5是本发明中试样夹具的一种结构示意图。

具体实施方式

如图1-4所示的一种轮胎花纹刚度及摩擦特性测试装置，包括基座14、支撑架1、模拟路面驱动装置、试样夹具、压力检测装置和加压装置，支撑架1和模拟路面驱动装置设在基座14上，模拟路面驱动装置用于装夹模拟路面并驱动其水平运动；从图1、图2中可以看出，模拟路面驱动装置包括直线导轨11、模拟路面夹座和驱动电机10，模拟路面夹座与直线导轨11相配合的、可沿直线导轨滑动的安装在直线导轨上，驱动电机10设置在直线导轨11的一端，模拟路面夹座与驱动电机间经滚珠丝杠相连。模拟路面夹座下侧上固定有滚珠丝杠的螺母，驱动电机的输出轴与滚珠丝杠的螺杆17相连，螺杆17与直线导轨平行。工作时，驱动电机工作带动滚珠丝杠的螺杆17转动，驱动滚珠丝杠的螺母带动模拟路面夹座在直线导轨上水平移动。所述的模拟路面夹座包括底板18和夹头12，底板18与直线导轨的移动单元固定连接, 直线导轨的移动单元与滚珠丝杠的螺母固定相连，底板四周设有至少四个夹头12；所述夹头12为一侧设有矩形凹槽的卡块，卡块上侧或下侧上设有顶紧螺栓19。工作时，将模拟路面15平铺在底板18上，用至少四个夹头12将模拟路面15与底板18固定连接，使用夹头卡块上的矩形凹槽卡扣在模拟路面和底板上，使用顶紧螺栓19将二者夹紧固定。进一步改进,所述底板上活动设有呈矩形环状的挡水框16,使用时, 矩形环状挡水框16设在模拟路面上方,配合底板经夹头12将模拟路面夹在中间，试验时可在挡水框内的路模拟面上浇水，进行水膜实验，模拟下雨天路面湿滑等工况。试样夹具设在加压装置的压力输出端上，加压装置设在模拟路面驱动装置上方的支撑架上，用于对试样夹具施加压力，使试样与模拟路面间产生试验所需压力；从图3中可以看出，所述的加压装置的结构为：支架1上部设有滑轮组，滑轮组上设有牵引绳7；支架中部设有支撑块3，支撑块3上铰接有施压杠杆4，支撑块3后侧的施压杠杆后端部与牵引绳7的一端相连，牵引绳7的另一端连接有砝码盘8；支撑块前侧的施压杠杆前端部铰接有竖直设置的加压杆2。加压杆2下端与压力检测装置相连，压力监测装置下部与试样夹具相连。所述的滑轮组是：支架上部设有至少两个导向定滑轮,砝码盘设在第一导向定滑轮9下方, 施压杠杆的动力端位于第二导向定滑轮6下方, 牵引绳经两个导向定滑轮导向后,两端分别与砝码盘和施压杠杆的动力端相连,从图中可以看出, 施压杠杆的动力端上设有动滑轮5,牵引绳穿绕动滑轮5后与支架上部连接。动滑轮、施压杠杆可使砝码盘内的砝码所受重力被大幅度的扩大后输出，如：动滑轮可节约一半的力，施压杠杆动力臂与阻力臂为5:1时，可输出约砝码盘内的砝码所受重力900%的压力。所述加压杆2下端设有加压盘20,加压杆2四周的加压盘上设有至少两个上下贯通的缓冲滑孔,缓冲滑孔内设有可上下滑动的连接螺栓22, 连接螺栓22下端设有加压座21, 加压盘20与加压座21间的连接螺栓22上设有缓冲压簧23;加压座21下端设有三维力传感器24,三维力传感器24下端安装有试样夹具。缓冲压簧可以防止模拟路面不平整时对传感器的冲击，保证传感器受力均匀，传感器的使用寿命长、测量的数据精度高。本发明中所述的三维力传感器下端设有连接座26和转动接头,所述连接座26呈T形,连接座26经螺栓与三维力传感器相连， 连接座26中央设有上下贯通的T形连接孔,T形连接孔内设有可自由转动的T形连接轴25, 连接座上设有用于锁紧连接轴25的锁紧螺钉28, 连接轴25下端设有与试样夹头配合连接的转动接头；从图4中可以看出，所述的转动接头为：连接轴下端设有纵向的插槽、插槽处的连接轴上设有横向的连接销27。转动锁紧螺钉使连接轴可自由转动后，转动连接轴、带动夹头转动，调节至所需角度后，反向转动锁紧螺钉将连接轴锁紧固定在连接座上；可任意调节夹头与模拟路面运动方向间的夹角，实现试样在不同侧偏角下的工况模拟。

如图5所示的为橡胶块的试样夹头，橡胶块试样夹头的结构为：设有夹头体29，夹头体29下部设有安装夹槽，安装夹槽两侧的夹头体上设有相对的夹持螺栓30，夹持螺栓相对端设有挤压夹持头；夹头体上端设有与转动接头的插槽相配合的插柱，插柱上设有连接销孔。使用时，将插柱插入转动接头的插槽内，使用连接销将二者固定连接。

本发明在使用时，选择试验所需的模拟路面装夹在模拟路面驱动装置上，将试验的试样装夹在试样夹具的夹头上，在砝码盘内加入一定重量的砝码，通过滑轮、杠杆对力的传递、将压力施加在试样上、使其与模拟路面接触并保持一定的压力，驱动电机驱动模拟路面夹座在直线导轨上做往复运动、带动模拟路面运动， 三维力传感器实时测量试样受力数据，可测试垂直加载力和试样与模拟路面之间的摩擦力，并传给计算机或与之相连的存储器上进行记录、处理。本发明结构简单、使用方便，可准确的测得不同花纹试样（橡胶块或橡胶轮）的刚度、摩擦特性、耐磨性能和使用寿命等性能，为轮胎花纹设计及使用提供精准的参考数据。

Claims (6)

1.一种轮胎花纹刚度及摩擦特性测试装置，其特征在于其包括基座、支撑架、模拟路面驱动装置、试样夹具、压力检测装置和加压装置，支撑架和模拟路面驱动装置设在基座上，模拟路面驱动装置用于装夹模拟路面并驱动其水平运动；试样夹具设在加压装置的压力输出端上，加压装置设在模拟路面驱动装置上方的支撑架上，用于对试样夹具施加压力，使试样与模拟路面间产生试验所需压力；压力检测装置设在试样夹具与加压装置之间，用于传递压力并实时测量试样受力数据；支撑架用于支撑并固定加压装置；所述的加压装置的结构为：支架上部设有滑轮组，滑轮组上设有牵引绳；支架中部设有支撑块，支撑块上铰接有施压杠杆，支撑块后侧的施压杠杆后端部与牵引绳的一端相连，牵引绳的另一端连接有砝码盘；支撑块前侧的施压杠杆前端部铰接有加压杆；所述的加压杆下端设有加压盘，加压杆四周的加压盘上设有至少两个上下贯通的缓冲滑孔， 缓冲滑孔内设有可上下滑动的连接螺栓， 连接螺栓下端设有加压座， 加压盘与加压座间的连接螺栓上设有缓冲压簧； 加压座下端设有三维力传感器，三维力传感器下端安装有试样夹具；所述的三维力传感器下端设有连接座和转动接头，所述连接座中央设有上下贯通的T形连接孔， T形连接孔内设有可自由转动的T形连接轴,连接座上设有用于锁紧连接轴的锁紧螺钉，连接轴下端设有与夹头配合连接的转动接头。

2.根据权利要求1所述的轮胎花纹刚度及摩擦特性测试装置，其特征在于所述的模拟路面驱动装置包括直线导轨、模拟路面夹座和驱动电机，模拟路面夹座与直线导轨相配合的安装在直线导轨上，驱动电机设置在直线导轨的一端，模拟路面夹座与驱动电机间经滚珠丝杠相连。

3.根据权利要求2所述的轮胎花纹刚度及摩擦特性测试装置，其特征在于所述的模拟路面夹座包括底板和夹头，底板与直线导轨的移动单元固定连接，底板四周设有至少四个夹头；所述夹头为一侧设有矩形凹槽的卡块，卡块上侧或下侧上设有顶紧螺栓。

4.根据权利要求3所述的轮胎花纹刚度及摩擦特性测试装置，其特征在于所述的底板上活动设有呈矩形环状的挡水框。

5.根据权利要求4所述的轮胎花纹刚度及摩擦特性测试装置，其特征在于所述的滑轮组是：支架上部设有至少两个导向定滑轮， 砝码盘设在第一导向定滑轮下方， ,施压杠杆的动力端位于第二导向定滑轮下方， 牵引绳经两个导向定滑轮导向后， 两端分别与砝码盘和施压杠杆的动力端相连。

6.根据权利要求5所述的轮胎花纹刚度及摩擦特性测试装置，其特征在于所述的施压杠杆的动力端上设有动滑轮， 牵引绳穿绕动滑轮后与支架上部连接。