CN109580258A - 一种轮胎的动态力学性能测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种轮胎的动态力学性能测试系统，包括测试台，以及安装在测试台上方的支架和辅助动力装置；所述轮胎的两侧通过连接轴安装在支架上，连接轴通过轴承与支架转动连接；所述辅助动力装置用于驱动轮胎转动；所述测试台上还设有落锤，所述落锤用于向轮胎提供向下的冲击载荷；测试台的上表面设有压力传感器，所述压力传感器设置在轮胎的下方，所述压力传感器用于测量轮胎在冲击载荷下的受力值。本发明所述的轮胎的动态力学性能测试系统可以有效实现轮胎的动态力学性能测试，测试轮胎在一定转速下，受到冲击载荷的力、位移和轮胎内的压力的变化。

Description

一种轮胎的动态力学性能测试系统
技术领域
本发明属于轮胎测试技术领域，尤其是涉及一种轮胎的动态力学性能测试系统。
背景技术
航空航天及工程车辆行业中，大多数厂家都应用专用的轮胎试验台对轮胎的动态冲击性能进行试验，但是现有轮胎试验台中，轮胎均采用静止状态下的受力分析，这样的测试结果并不准确，不能模拟真实飞机起落、车辆在高速行驶状态下轮胎与地面、障碍物等发生高速冲击时的受力工况，也不能精准测量冲击时，高速旋转轮胎的胎压变化及受力变化。这对飞机及车辆轮胎动态试验的准确性造成了很大的困难，为了克服对外场测试条件要求较高造成的轮胎冲击试验的实施困难，需要设计一试验测试装置来真实测量飞机及车辆轮胎高速运转时的动态冲击性能，以保证轮胎动态冲击试验的准确实施。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种轮胎的动态力学性能测试系统，以解决现有的测试装置不能模拟真实飞机起落、车辆在高速行驶状态下轮胎与地面、障碍物等发生高速冲击时的受力工况，导致测试结果不准确的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种轮胎的动态力学性能测试系统，包括测试台，以及安装在测试台上方的支架和辅助动力装置；
所述轮胎的两侧通过连接轴安装在支架上，连接轴通过轴承与支架转动连接；
所述辅助动力装置用于驱动轮胎转动；
所述测试台上还设有落锤，所述落锤用于为轮胎提供向下的冲击载荷；
测试台的上表面设有压力传感器，所述压力传感器设置在轮胎的下方，所述压力传感器用于测量轮胎在冲击载荷下的受力值。
进一步的，所述落锤为圆柱型结构，所述落锤的侧面设有多个套筒，每个套筒对应设有一个导向柱，所述导向柱的下端固定在测试台上；
所述套筒和导向柱用于限制落锤的横向移动。
进一步的，所述支架包括底部钢板、以及安装在底部钢板上方的两个支撑臂，两个支撑臂之间预留间隙，用于放置轮胎；
轮胎的两侧各设置一个连接轴，连接轴与轮胎的中心位置固定连接；
所述压力传感器设置在两个支撑臂之间。
进一步的，所述底部钢板的两端向外侧延伸形成固定部，所述固定部上设有螺栓孔，所述底部钢板通过螺栓固定在测试台上。
进一步的，所述辅助动力装置包括支撑座、以及安装在支撑座上的驱动电机，所述驱动电机的输出轴设有主动齿轮；
其中一个连接轴远离轮胎的一端设有与所述主动齿轮相对应的从动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合连接。
进一步的，所述从动齿轮设置在主动齿轮的下方。
进一步的，所述支撑臂包括两块相互平行，且竖向设置的竖向板，所述竖向板与所述连接轴平行；
两个竖向板的相邻侧安装有纵向板，所述纵向板与所述竖向板垂直，两个纵向板之间预留间隙，用于放置连接轴；
两块纵向板的之间还通过连接板连接固定；
所述纵向板和竖向板的顶部固定在底部钢板上；
所述竖向板的外侧设有倾斜加强筋，所述倾斜加强筋的一端焊接固定底部钢板上，另一端焊接固定在竖向板的外侧。
进一步的，所述连接轴上设有环形凹槽，所述环形凹槽设置在纵向板之间，通过环形凹槽限制连接轴的轴向移动。
进一步的，所述轴承对应设有轴承座，所述轴承座上设有销孔，所述竖向板上也设有销孔；
所述轴承通过可断裂固定销固定在竖向板之间。
进一步的，所述轮胎上设有气压表，所述气压表用于实时测量轮胎内部的压力值。
相对于现有技术，本发明所述的轮胎的动态力学性能测试系统具有以下优势：
(1)本发明所述的轮胎的动态力学性能测试系统可以有效实现轮胎的动态力学性能测试，测试轮胎在一定转速下，受到冲击载荷的力、位移和轮胎内的压力的变化；装置结构简单可靠，并且安全环保，不会造成环境污染。
(2)本发明所述的轮胎的动态力学性能测试系统可以用来测量轮胎在不同转速，不同内部压力，不同冲击载荷的力学性能；操作简单，实用性强，可以为轮胎质量的评估和轮胎的研发提供依据。
(3)本发明所述的轮胎的动态力学性能测试系统通过导向柱限制落锤的横向移动，通过环形凹槽限制连接轴的轴向移动，通过多重结构限制，使测量结果更加准确、可靠。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的轮胎的动态力学性能测试系统整体安装结构图；
图2为本发明实施例所述的辅助动力装置结构图；
图3为本发明实施例所述的支架结构图；
图4为本发明实施例所述的轮胎及连接轴结构图。
附图标记说明：
1、测试台；2、底部钢板；21、压力传感器；22、固定部；3、支撑臂；31、竖向板；32、纵向板；33、倾斜加强杆；4、辅助动力装置；41、支撑座；42、驱动电机；43、主动齿轮；5、轮胎；51、气压表；6、连接轴；61、轴承座；62、从动齿轮；63、环形凹槽；7、落锤；71、套筒；8、导向柱。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1，图2所示，一种轮胎5动态力学性能测试装置，包括测试台1，以及安装在测试台1上方的支架和辅助动力装置4；
所述轮胎5的两侧通过连接轴6安装在支架上，连接轴6通过轴承与支架转动连接，轴承通过轴承座61固定在支架上；
所述辅助动力装置4用于驱动轮胎5转动；
所述测试台1上还设有落锤7，所述落锤7用于为轮胎5提供向下的冲击载荷；
测试台1的上表面设有压力传感器21，所述压力传感器21设置在轮胎5的下方，所述压力传感器21用于测量轮胎5在冲击载荷下的受力值。
所述落锤7为圆柱型结构，所述落锤7的侧面设有多个套筒71，每个套筒71对应设有一个导向柱8，所述导向柱8的下端固定在测试台1上；所述套筒71和导向柱8用于限制落锤7的横向移动。
落锤7主要用于提供冲击载荷，落锤7的外侧设有四个套筒71分别与导向柱8滑动连接，该连接的目的是保证落锤7的运动方向为竖直的。
导向柱8固定在测试台1上，导向柱8与落锤7的套筒71相对可以滑动，保证了落锤7的运动限制在竖直方向。
如图3所示，所述支架包括底部钢板2、以及安装在底部钢板2上方的两个支撑臂3，两个支撑臂3之间预留间隙，用于放置轮胎5；
轮胎5的两侧各设置一个连接轴6，连接轴6与轮胎5的中心位置固定连接；所述压力传感器21设置在两个支撑臂3之间。压力传感器21连接测试控制系统，用于向控制测试系统反馈轮胎5在冲击载荷下的受力值。
所述底部钢板2的两端向外侧延伸形成固定部22，所述固定部22上设有螺栓孔，所述底部钢板2通过螺栓固定在测试台1上。
所述辅助动力装置4包括支撑座41、以及安装在支撑座41上的驱动电机42，所述驱动电机42的输出轴设有主动齿轮43；
其中一个连接轴6远离轮胎5的一端设有与所述主动齿轮43相对应的从动齿轮62，所述主动齿轮43与所述从动齿轮62啮合连接。所述从动齿轮62设置在主动齿轮43的下方。
驱动电机42通过与之连接的主动齿轮43，将转矩输出到从动齿轮62；支撑座41用于固定电动机到合适位置，保证主动齿轮43和从动齿轮62上下的布置和正确啮合，呈上下布置的原因是保证轮胎5在冲击载荷的作用下，啮合的齿轮可以很好的脱离开；
连接轴6与轮胎5固定在一起，连接轴6与轴承形成转动副，可以相互转动；环形凹槽63与纵向板32之间形成限位结构，限制了连接轴6在试验过程中可能发生的轴向运动并且保证连接轴6在试验的过程中可以径向移动；连接轴6的一端开有键槽，用于连接从动齿轮62，给轮胎5提供一定的转速；
从动齿轮62与连接轴6通过键槽连接；同时，从动齿轮62与辅助动力装置4的主动齿轮43啮合，用于给连接轴6提供一定的转速；
所述支撑臂3包括两块相互平行，且竖向设置的竖向板31，所述竖向板31与所述连接轴6平行；
两个竖向板31的相邻侧安装有纵向板32，所述纵向板32与所述竖向板31垂直，两个纵向板32之间预留间隙，用于放置连接轴6；
两块纵向板32的之间还通过连接板连接固定；所述纵向板32和竖向板31的顶部固定在底部钢板2上；
所述竖向板31的外侧设有倾斜加强筋，所述倾斜加强筋的一端焊接固定底部钢板2上，另一端焊接固定在竖向板31的外侧。
所述连接轴6上设有环形凹槽63，所述环形凹槽63设置在纵向板32之间，通过环形凹槽63限制连接轴6的轴向移动。
所述轴承对应设有轴承座61，所述轴承座61上设有销孔，所述竖向板31上也设有销孔；所述轴承通过可断裂固定销固定在竖向板31之间。
可断裂固定销主要有两个作用，在施加冲击载荷前，用与将轴承和支架固定，从而起到支撑连接轴6和轮胎5的作用；施加冲击载荷后，可断裂固定销在冲击载荷的作用下断裂，从而保证连接轴6和轮胎5可以下移接触到压力传感器21；
所述轮胎5上设有气压表51，所述气压表51用于实时测量轮胎5内部的压力值。
安装过程：
1.将导向柱8固定在测试台1上；
2.在落锤7的套筒71与导向柱8正确配合，将落锤7与动态试验机的动平台固定在一起；
3.安装支架到动态试验机的静平台也就是测试台1，并安装压力传感器21；
4.轴承座61包括上座和下座，先安装下座；
5.将轮胎5和连接轴6固定连接后，安装到轴承上，并通过连接轴6的环形凹槽63与支撑臂3连接在一起；
6.安装滑动轴承的上座；
7.将气压表51与轮胎5连接，完成轮胎5的安装；
8.安装从动齿轮62；
9.移动辅助动力装置4到合适位置，转动从动齿轮62，调试齿轮的啮合效果，完成辅助动力装置4的安装；
10.根据试验要求，进行实验；
11.重复4～10步骤，可以完成不同试验要求的轮胎5的动态力学性能测试。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轮胎的动态力学性能测试系统，其特征在于：包括测试台(1)，以及安装在测试台(1)上方的支架和辅助动力装置(4)；
所述轮胎(5)的两侧通过连接轴(6)安装在支架上，连接轴(6)通过轴承与支架转动连接；
所述辅助动力装置(4)用于驱动轮胎(5)转动；
所述测试台(1)上还设有落锤(7)，所述落锤(7)用于为轮胎(5)提供向下的冲击载荷；
测试台(1)的上表面设有压力传感器(21)，所述压力传感器(21)设置在轮胎(5)的下方，所述压力传感器(21)用于测量轮胎(5)在冲击载荷下的受力值。
2.根据权利要求1所述的轮胎的动态力学性能测试系统，其特征在于：所述落锤(7)为圆柱型结构，所述落锤(7)的侧面设有多个套筒(71)，每个套筒(71)对应设有一个导向柱(8)，所述导向柱(8)的下端固定在测试台(1)上；
所述套筒(71)和导向柱(8)用于限制落锤(7)的横向移动。
3.根据权利要求1所述的轮胎的动态力学性能测试系统，其特征在于：所述支架包括底部钢板(2)、以及安装在底部钢板(2)上方的两个支撑臂(3)，两个支撑臂(3)之间预留间隙，用于放置轮胎(5)；
轮胎(5)的两侧各设置一个连接轴(6)，连接轴(6)与轮胎(5)的中心位置固定连接；
所述压力传感器(21)设置在两个支撑臂(3)之间。
4.根据权利要求3所述的轮胎的动态力学性能测试系统，其特征在于：所述底部钢板(2)的两端向外侧延伸形成固定部(22)，所述固定部(22)上设有螺栓孔，所述底部钢板(2)通过螺栓固定在测试台(1)上。
5.根据权利要求3所述的轮胎的动态力学性能测试系统，其特征在于：所述辅助动力装置(4)包括支撑座(41)、以及安装在支撑座(41)上的驱动电机(42)，所述驱动电机(42)的输出轴设有主动齿轮(43)；
其中一个连接轴(6)远离轮胎(5)的一端设有与所述主动齿轮(43)相对应的从动齿轮(62)，所述主动齿轮(43)与所述从动齿轮(62)啮合连接。
6.根据权利要求5所述的轮胎的动态力学性能测试系统，其特征在于：所述从动齿轮(62)设置在主动齿轮(43)的下方。
7.根据权利要求3所述的轮胎的动态力学性能测试系统，其特征在于：所述支撑臂(3)包括两块相互平行，且竖向设置的竖向板(31)，所述竖向板(31)与所述连接轴(6)平行；
两个竖向板(31)的相邻侧安装有纵向板(32)，所述纵向板(32)与所述竖向板(31)垂直，两个纵向板(32)之间预留间隙，用于放置连接轴(6)；
两块纵向板(32)的之间还通过连接板连接固定；
所述纵向板(32)和竖向板(31)的顶部固定在底部钢板(2)上；
所述竖向板(31)的外侧设有倾斜加强筋，所述倾斜加强筋的一端焊接固定底部钢板(2)上，另一端焊接固定在竖向板(31)的外侧。
8.根据权利要求7所述的轮胎的动态力学性能测试系统，其特征在于：所述连接轴(6)上设有环形凹槽(63)，所述环形凹槽(63)设置在纵向板(32)之间，通过环形凹槽(63)限制连接轴(6)的轴向移动。
9.根据权利要求7所述的轮胎的动态力学性能测试系统，其特征在于：所述轴承对应设有轴承座(61)，所述轴承座(61)上设有销孔，所述竖向板(31)上也设有销孔；
所述轴承通过可断裂固定销固定在竖向板(31)之间。
10.根据权利要求1-9任一所述的轮胎的动态力学性能测试系统，其特征在于：所述轮胎(5)上设有气压表(51)，所述气压表(51)用于实时测量轮胎(5)内部的压力值。
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