CN110455555A - 一种轮胎带束层铺设角的测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种轮胎带束层铺设角的测定方法，包括如下步骤,S1、扫描轮胎外轮廓并数据拟合形成轮廓线S，设定平滑轮廓线S中的特征点为M，设定M至旋转轴的垂直距离为R；S2、测绘带束层轮廓线S1，扫描得到带束层轮廓线S1上每根钢丝的分布；S3、计算拉伸率：在带束层轮廓线S1上任意选取一钢丝点i，测量i点与M点之间的垂直距离Hi，计算i点位置的带束层拉伸率Li；S4、计算铺设角：先计算i点与其相邻的钢丝点的间距Di，再根据计算的参数Di和Li计算铺设角。本发明通过上述步骤可精准测量轮胎带束层的铺设角度，并可得到轮胎高精度的铺设角度分布。
Description
技术领域
本发明属于轮胎技术领域，具体涉及一种轮胎带束层铺设角的测定方法。
背景技术
众所周知，轮胎的带束层是轮胎上一个极其重要的受力部件，其角度对于轮胎性能的影响极其重要，角度的大小直接影响到轮胎的周向束缚特性、从而关系到轮胎的胎面刚性。在实际中我们会经常用到这个参数。这就要求我们对实际轮胎的带束层角度要有一个准确的测量。而传统的对带束层角度的测量方式，是先将胎面胶从轮胎当中分离出去，然后使用角度工具直接测量带束层钢丝的铺设角。这种方法的弊端在于：胎面胶由于其物理特性原因分离非常麻烦，且分离的过程容易导致带束层钢丝以及橡胶的变形，且制造过程中内应力也随着胎面分离而释放出来导致材料变形，从而带来了带束层钢丝的铺设角以及测量基准线的改变，此外由于轮胎制造过程钢丝易变形并不规整，直接测量本身也是非常困难的。因此传统的角度直接测量方法费时费力，且测量误差大。
发明内容
本发明的目的是提供一种轮胎带束层铺设角的测定方法,以克服上述技术问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种轮胎带束层铺设角的测定方法，包括如下步骤,
S1、扫描轮胎外轮廓并数据拟合形成平滑轮廓线S，设定平滑轮廓线S中对应横坐标为0的特征点为M，M为轮胎的外表面、轮胎横切面、以及垂直于轮胎旋转轴的中心对称面的交点，设定M至旋转轴的垂直距离为R；
S2、沿轮胎横切面，以平滑轮廓线S为基准测绘出带束层轮廓线S1，扫描得到带束层轮廓线S1上每根钢丝的分布；
S3、计算拉伸率：根据带束层钢丝的分布在带束层轮廓线S1上任意选取一钢丝点i，测量i点与M点之间的垂直距离Hi，按公式(1)计算i点位置的带束层拉伸率Li：L＝(R-H)/rdrum(1)，其中rdrum为二段成型鼓的半径；
S4、计算铺设角：先计算i点与其相邻的钢丝点的间距Di，并将计算的参数Di和Li代入公式(2)中：A＝arctan(D*sin(AG)*E/(L*50))(2)，其中A为带束层的铺设角，E为裁断带束层的密度，AG为带束层部件的裁切角度，由此便可计算确定任意i点角度Ai。
进一步地，步骤S4的参数Di和Li代入公式(2)前需要进行曲线拟合，曲线拟合的过程按下述公式(3)进行，其中AG为带束层部件的裁切角度，E为裁断带束层的密度；将步骤S2和步骤S3中选取的所有点对应计算的参数D和L值代入公式(3)中，得到待定系数a、b、c的值，再将参数Li重新代入上述公式，计算得到一组曲线拟合后的参数Di和Li，最后将曲线拟合后的参Di和Li代入公式(2)，即可得到带束层任意i的铺设角。
进一步地，步骤(4)中的参数Di的计算过程如下：测量钢丝点i所在钢丝与相邻N个钢丝之间的最大间距DN，再通过公式(4)计算Di，D＝DN/(N-1)(4)，其中N取值范围为2～10。
进一步地，步骤(1)中，扫描提取轮胎外轮廓所采用的充气压P需满足P＝10％法规允许最大充气压力。
有益效果：
1、通过本发明所述的测定方法，无需对轮胎做部件的橡胶分离，即可精准测量带束层的铺设角分布，以此可避免了传统方法中橡胶分离过程中人为产生的种种影响到测量结果的误差，同时也避免了传统测量方法中，测量的基准线确定困难，确定误差大的问题，且本方法可用以测量实际使用气压的充气状态下的带束层角度；
2、本发明通过对测量参数进行曲线拟合，以此进一步减少测量时所带来的误差，进一步提高计算的铺设角的精确度。
具体实施方式
在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”“下”“左”“右”“前”“后”等指示的方位或位置关系仅是为了描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或结构必须具有特定的方位，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。
本发明所述的一种轮胎带束层铺设角的测定方法，包括如下步骤，
S1、激光扫描提取轮胎外轮廓并数据拟合形成平滑轮廓线S，设定平滑轮廓线S中对应横坐标为0的特征点为M，M为轮胎的外表面、轮胎横切面、以及垂直于轮胎旋转轴的中心对称面的交点，设定M至旋转轴的垂直距离为R；
S2、沿轮胎横切面，以平滑轮廓线S为基准测绘出带束层轮廓线S1，激光扫描得到带束层轮廓线S1上每根钢丝的分布；
S3、计算拉伸率：根据带束层钢丝的分布在带束层轮廓线S1上任意选取一钢丝点i，测量i点与M点之间的垂直距离Hi，按公式(1)计算i点位置的带束层拉伸率Li：L＝(R-H)/rdrum(1)，其中rdrum为二段成型鼓的半径；
S4、曲线拟合：先计算i点与其相邻的钢丝点的间距Di，其计算过程如下：测量钢丝点i所在钢丝与相邻N个钢丝之间的最大间距DN，再通过公式(4)计算Di，D＝DN/(N-1)(4)进行计算，其中N取值范围为2～10；将计算的参数Di和Li代入公式(3)中，其中AG为带束层部件的裁切角度，E为裁断带束层的密度；得到待定系数a、b、c的值，再将参数Li重新代入上述公式，计算得到一组曲线拟合后的参数Di和Li；
S5、计算铺设角：将曲线拟合后的参数Di和Li代入公式(2)，A＝arctan(D*sin(AG)*E/L*50)(2)，其中A为带束层的铺设角，E为裁断带束层的密度，AG为带束层部件的裁切角度。
一、实施例：以205/55R16规格为例，将轮胎安装上轮辋，充气至25KPA，使用激光扫描设备扫描轮胎外轮廓，此处不限于激光扫描设备，得到轮胎外轮廓曲线S，将轮胎切割得到轮胎正截面，测量轮胎截面带束层相对于外轮廓的厚度，绘制出带束层曲线S1，为了提到精度，此处可采用激光设备扫描轮胎截面得到带束层曲线S1，同时激光扫描得到带束层曲线S1上的每根钢丝的分布，开始在带束层轮廓线S1上选取钢丝点i，首先选取带束层轮廓线S1的中心点为第1点，并以此第1点开始起算，随机选取S1上其余的钢丝点，依次对选取的每个钢丝点到M点的垂直距离Hi，按公式(1)计算每个选取点位置的带束层拉伸率Li：Li＝(R-Hi)/rdrum(1)，其中rdrum为二段成型鼓的半径；其中，计算每个选取点与其相邻的钢丝点的间距Di的过程如下举例所述：测量每个选取点所在钢丝与相邻5个钢丝之间的最大间距D5，再通过公式(4)计算每个选取点的Di：Di＝D5/4(4)进行计算；将所有选取点对应计算出来的参数Di和Li代入公式
中，作曲线拟合即可得到a＝-51.56，b＝-0.209，c＝1.045，最后再计算的Li重新代入上述公式计算得到一组新的Di参数，将计算所得的参数Di和Li数值代入公式A＝arctan(D*sin(AG)*E/L*50)中，即可计算处选取点的带束层铺设角度。下述表1为实施例选取点所对应的数据以及计算的选取点的铺设角。
表1
二、按上述方法和步骤，对不同规格的轮胎进行测定，表2为上述实施例和其他两种规格的测定数据。
表2
由此可知，本发明通过上述步骤可精准测量各种轮胎的带束层的铺设角度，由此可得到制作的轮胎的高精度铺设角度分布；本发明的带束层铺设角测定方法可用于便捷精确的测定轮胎带束层铺设角，而高精度的带束层铺设角的测量为轮胎轮胎性能的精确分析提供了前提。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加简洁明了，本发明用以上具体实施例进行说明，仅仅用于描述本发明，不能理解为对本发明的范围的限制。应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种轮胎带束层铺设角的测定方法，其特征在于，包括如下步骤,
S1、扫描轮胎外轮廓并数据拟合形成平滑轮廓线S，设定平滑轮廓线S中对应横坐标为0的特征点为M，M为轮胎的外表面、轮胎横切面、以及垂直于轮胎旋转轴的中心对称面的交点，设定M至旋转轴的垂直距离为R；
S2、沿轮胎横切面，以平滑轮廓线S为基准测绘出带束层轮廓线S1，扫描得到带束层轮廓线S1上每根钢丝的分布；
S3、计算拉伸率：根据带束层钢丝的分布在带束层轮廓线S1上任意选取一钢丝点i，测量i点与M点之间的垂直距离Hi，按公式(1)计算i点位置的带束层拉伸率Li：L＝(R-H)/rdrum(1)，其中rdrum为二段成型鼓的半径；
S4、计算铺设角：先计算i点与其相邻的钢丝点的间距Di，并将计算的参数Di和Li代入公式(2)中：A＝arctan(D*sin(AG)*E/(L*50))(2)，其中A为带束层的铺设角，E为裁断带束层的密度，AG为带束层部件的裁切角度，由此便可计算确定任意i点角度Ai。
2.根据权利要求1所述的轮胎带束层铺设角的测定方法，其特征在于，步骤S4的参数Di和Li代入公式(2)前需要进行曲线拟合，曲线拟合的过程按下述公式(3)进行，其中AG为带束层部件的裁切角度，E为裁断带束层的密度；将步骤S2和步骤S3中选取的所有点对应计算的参数D和L值代入公式(3)中，得到待定系数a、b、c的值，再将参数Li重新代入上述公式，计算得到一组曲线拟合后的参数Di和Li，最后将曲线拟合后的参Di和Li代入公式(2)，即可得到带束层任意i的铺设角。
3.根据权利要求1所述的轮胎带束层铺设角的测定方法，其特征在于，步骤(4)中的参数Di的计算过程如下：测量钢丝点i所在钢丝与相邻N个钢丝之间的最大间距DN，再通过公式(4)计算Di，D＝DN/(N-1)(4)，其中N取值范围为2～10。
4.根据权利要求1所述的轮胎带束层铺设角的测定方法，其特征在于，步骤(1)中，扫描提取轮胎外轮廓所采用的充气压P需满足P＝10％法规允许最大充气压力。
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