CN113075074B - 一种轮胎磨耗预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轮胎磨耗预测方法，涉及轮胎磨耗试验技术领域。所述轮胎磨耗试验技术领域，按照以下步骤进行磨耗测试：S1：轮胎试样制备；S2：轮胎试样硫化；S3：轮胎试样磨耗实验；S4：轮胎试样切割；S5：轮胎试样溶胀处理；S6：轮胎试样剥离实验；S7：磨耗数据表征。本发明设计的路况模拟加载装置，可模拟轮胎在真实路面下的行驶进行轮胎磨耗实验，预测结果与真实路况下轮胎磨耗程度更为接近；本发明最终采用剥离力/剥离强度对磨耗程度进行表征，与传统路试下目测的方法对比，数据稳定性更好、更客观。

Description

一种轮胎磨耗预测方法
技术领域
本发明涉及轮胎磨耗试验技术领域，具体涉及一种轮胎磨耗预测方法。
背景技术
随着全球车辆的增多以及种类的增长，橡胶轮胎的种类不断增多，使用要求也越来越苛刻。众所周知，轮胎的耐磨耗性是决定轮胎耐久性的重要因素。
对于轮胎成胎的室内测试，一般使用传统转鼓式轮胎试验机、平板式轮胎试验机和平带式轮胎试验机；但是，上述轮胎磨耗试验机的实验模拟用道路均选用水泥或沥青铺设的道路，无法模拟实际路面不平的路况下的轮胎磨耗实验，即无法在室内对轮胎进行实际路面的轮胎磨耗检测。
而对于成品轮胎的路试，由专门检测机构或企业自行选择实验点进行装车路试并跟踪里程实验数据，但是，对于路试中的轮胎磨损测量一般采用目测的方法对轮胎磨耗性进行表征，人为因素大，无法保证试验指标的准确性。
目前，尚未有利用室内轮胎磨耗检测设备对轮胎进行模拟实际路面不平的路况下的轮胎磨耗实验，也没有完善精准的指标用来表征磨耗数据。如何解决上述技术问题，是目前轮胎磨耗试验技术领域需要解决的技术问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种轮胎磨耗预测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明提供了以下技术方案：一种轮胎磨耗预测方法，按照以下步骤进行磨耗测试：
S1：轮胎试样制备：将轮胎试样的混炼胶压延成预设厚度，裁成预设宽度的胶条，将其缠绕在橡胶毂上；
S2：轮胎试样硫化：将步骤S1中的轮胎试样放置到硫化模具中，进行硫化；
S3：轮胎试样磨耗实验：将步骤S2中硫化后的轮胎试样加载到路况模拟加载装置上，通过路况模拟加载装置模拟实际路面的情况，对轮胎试样进行实验测试；
S4：轮胎试样切割：将步骤S3中测试后的轮胎试样切割成预设厚度的多段剥离试样；
S5：轮胎试样溶胀处理：将多段剥离试样放置在容器中，加入正庚烷，直至液面没过剥离试样顶端后进行容器密封，溶胀预设时间；
S6：轮胎试样剥离实验：通过疲劳剥落试验机对步骤S5中溶胀处理后的剥离试样进行剥离实验，其中，夹持距离为40mm；
S7：磨耗数据表征：收集步骤S6中试验得到的多个剥离试样在0至30mm剥离距离内剥离力的最大值，然后计算这四个最大值的中位数，舍去与中位数相差最大的一个值，再来计算剩余的三个最大值的平均值，记为试样的剥离力，通过剥离力对磨耗数据进行表征。
优选的，所述步骤S1中胶条的裁剪宽度为＞12.2mm，且小于13.2mm；所述胶条缠绕在橡胶毂的整体厚度为＞13mm，且小于18mm。
优选的，所述橡胶毂含油量＜20％。
优选的，所述步骤S2中硫化模具为方形结构，其内部设有四个圆形模腔用于放置轮胎试样，所述圆形模腔尺寸大小与轮胎试样的大小相匹配。
优选的，所述步骤S3中路况模拟加载装置，包括机架，还包括：
转轴，所述转轴转动连接在机架上；
主动轮，所述主动轮固接在转轴上，用于驱动转轴旋转；
旋转滚筒，所述旋转滚筒固接在转轴上，其表面设有若干个障碍凸起；
直线驱动装置，所述直线驱动装置与旋转滚筒对应设置，且固接在机架上；
固定件，所述固定件固接在直线驱动装置的驱动端；
测试轮，所述测试轮为轮毂形，其通过连杆固定在固定件上。
优选的，所述测试轮包括固定在连杆上的测试轮Ⅰ和与连杆可卸连接的测试轮Ⅱ，所述测试轮Ⅰ在中心处设有凸台，所述测试轮Ⅰ沿其轴向设有贯穿测试轮Ⅰ和凸台的安装孔Ⅰ，所述测试轮Ⅰ通过安装孔Ⅰ安装在连杆上并与连杆过盈配合；所述测试轮Ⅱ设有与安装孔Ⅰ同轴的安装孔Ⅱ，所述连杆末端设有螺纹，所述测试轮Ⅱ通过安装孔Ⅱ安装到连杆上后，在连杆末端连接紧固螺母进行固定。
优选的，所述橡胶毂中心处设有套孔，所述步骤S2中硫化后的轮胎试样可通过将橡胶毂上的套孔套接在测试轮Ⅰ的凸台上进行连接。
优选的，所述步骤S4中轮胎试样按照以下方法进行切割：
A1:从轮胎试样外缘处，沿径向内切割，切割到预设深度后停止，之后沿周向切割，切下胶条a，并标注旋转方向；
A2:将步骤A1中切下的胶条a两侧裁去，截取中间部分胶条b；
A3:将步骤A2中切下的胶条b进行横向切割成四等份，得到4个胶条c；
A4:将步骤A3中的4个胶条c，从其转方向前端、1/2厚度处开始向下切割，到一定预设深度后停止，制备4个剥离试样。
优选的，所述步骤S5中的容器为金属杯，溶胀预设时间为＞10h，且小于18h。
优选的，所述步骤S5中轮胎试样溶胀处理达到预设时间后，将取出后的剥离试样放置在密封袋中保存，避免庚烷的蒸发。
本发明实施例提供的一种轮胎磨耗预测方法，具有以下有益效果：
1、本发明设计的路况模拟加载装置，可模拟轮胎在真实路面下的行驶进行轮胎磨耗实验，预测结果与真实路况下轮胎磨耗程度更为接近；
2、本发明最终采用剥离力/剥离强度对磨耗程度进行表征，与传统路试下目测的方法对比，数据稳定性更好、更客观。
附图说明
图1为本发明中硫化模具的结构示意图；
图2为本发明中橡胶毂的结构示意图；
图3为本发明中轮胎试样缠绕在橡胶毂上的结构示意图；
图4为本发明中路况模拟加载装置侧视图；
图5为本发明中路况模拟加载装置主视图；
图6为本发明中路况模拟加载装置的部分结构的结构示意图；
图7为本发明中测试轮的结构示意图；
图8为本发明中测试轮主视图；
图9为本发明中旋转滚筒的主视图；
图10为本发明中金属杯的结构示意图；
图11为本发明中轮胎试样切割方式流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，参阅图1-图11。
一种轮胎磨耗预测方法，按照以下步骤进行磨耗测试：
S1：轮胎试样300制备：将轮胎试样300的混炼胶压延成预设厚度，裁成预设宽度的胶条，将其缠绕在橡胶毂200上；
S2：轮胎试样300硫化：将步骤S1中的轮胎试样300放置到硫化模具100中，进行硫化；
具体的，本实施例中，所述轮胎试样300是与橡胶毂200一同放入硫化模具100中，在固定压力下硫化，力值控制在147KN±3KN，硫化温度、硫化时间可根据轮胎试样300硫化特性做变更，轮胎试样300总重控制在116g±2.5g；
S3：轮胎试样300磨耗实验：将步骤S2中硫化后的轮胎试样300加载到路况模拟加载装置上，通过路况模拟加载装置模拟实际路面的情况，对轮胎试样300进行实验测试；
具体的，路况模拟加载装置的具体结构和实验方法见实施例二；
S4：轮胎试样300切割：将步骤S3中测试后的轮胎试样300切割成预设厚度的多段剥离试样；
S5：轮胎试样300溶胀处理：将多段剥离试样放置在容器中，加入正庚烷，直至液面没过剥离试样顶端后进行容器密封，溶胀预设时间；
S6：轮胎试样300剥离实验：通过疲劳剥落试验机对步骤S5中溶胀处理后的剥离试样进行剥离实验，其中，夹持距离为40mm；
S7：磨耗数据表征：收集步骤S6中试验得到的多个剥离试样在0至30mm剥离距离内剥离力的最大值，然后计算这四个最大值的中位数，舍去与中位数相差最大的一个值，再来计算剩余的三个最大值的平均值，记为试样的剥离力，通过剥离力对磨耗数据进行表征。
优选的，所述步骤S1中胶条的裁剪宽度为＞12.2mm，且小于13.2mm；所述胶条缠绕在橡胶毂200的整体厚度为＞13mm，且小于18mm；轮胎试样300缠绕到橡胶毂200的整体厚度达到固定尺寸后停止。
优选的，所述橡胶毂200含油量＜20％；
需要说明的是，所述橡胶毂200含油量可做调整，使其与路况模拟加载装置中的测试轮材料硬度相匹配。根据含油量的不同，橡胶毂200材料分为8个级别，分别对应硬度为58-72(邵尔A)的测试轮材料，详见表1。
表1.测试轮材料含油量级别
Figure BDA0002999403950000061
该优化设计的橡胶毂200材料根据含油量不同共分为8种，与阿克隆磨耗的单一橡胶毂200相比，可改善与不同硬度梯度胎面胶的匹配程度，使实验结果更准确。
优选的，所述步骤S2中硫化模具100为方形结构，其内部设有四个圆形模腔110用于放置轮胎试样300，所述圆形模腔110的尺寸大小与轮胎试样300的大小相匹配。
优选的，所述步骤S5中的容器为金属杯600，溶胀预设时间为＞10h，且小于18h；具体的，金属杯600的的材质为惰性金属，金属杯600的容积为一个定值，其高度应大于剥离试样的长度，并配置一个杯盖，杯盖盖在金属杯600上应具有好的密封效果。
优选的，所述步骤S5中轮胎试样300溶胀处理达到预设时间后，将取出后的剥离试样放置在密封袋中保存，避免庚烷的蒸发。
需要说明的是，测试前将剥离试样置于庚烷中进行溶胀，其主要目的在于，剥离试样被溶胀后，更容易发生层间分离，会放大剥离力的测试效果，在测试数据上更容易体现
实施例二，参阅图2-图9。
一种路况模拟加载装置，包括机架570，还包括：
转轴540，所述转轴540转动连接在机架570上，其可在机架570上自由转动；
主动轮560，所述主动轮560固定连接在转轴540上，用于驱动转轴540旋转；
旋转滚筒550，所述旋转滚筒550固定连接在转轴540上，其表面设有若干个障碍凸起551，所述障碍凸起551不规则均匀排列；
直线驱动装置510，所述直线驱动装置510与旋转滚筒550对应设置，且固定连接在机架570上(图中直线驱动装置510连接的机架570部分未示出)，所述直线驱动装置510用于调节测试轮400高度；
固定件520，所述固定件520固定连接在直线驱动装置510的驱动端，本实施例中，所述固定件520为连接部件，其结构和形状可根据实际情况具体设置，其主要用于将测试轮400连接到直线驱动装置510的驱动端；
测试轮400，所述测试轮400为轮毂形，其通过连杆530固定在固定件520上；所述测试轮400主要用于固定待测轮胎试样300。
需要说明的是，为了保证直线驱动装置510驱动固定件520移动轨迹的垂直性，需要给固定件520设置导向机构，如设置导向轴或直线导轨。
本实施例中，在机架570上设置了直线导轨，所述固定件520在直线导轨上滑动连接，通过设置直线导轨，保证了固定件520只能沿直线导轨进行上下运动，保证测试轮400的垂直性，并使测试轮400在旋转滚筒550上旋转运动，进行模拟测试。
具体的，所述测试轮400包括固定在连杆530上的测试轮Ⅰ410和与连杆530可卸连接的测试轮Ⅱ420，所述测试轮Ⅱ420安装到连杆530上后通过紧固件531对其进行固定；通过设置卸连接的测试轮Ⅱ420，方便将轮胎试样300安装到测试轮400上；
更具体的，所述测试轮Ⅰ410在中心处设有凸台411，所述测试轮Ⅰ410沿其轴向设有贯穿测试轮Ⅰ410和凸台411的安装孔Ⅰ412，所述测试轮Ⅰ410通过安装孔Ⅰ412安装在连杆530上并与连杆530过盈配合，连杆530转动，可带着测试轮Ⅰ410同步转动；
所述测试轮Ⅱ420设有与安装孔Ⅰ412同轴的安装孔Ⅱ421，所述连杆530末端设有螺纹，所述测试轮Ⅱ420通过安装孔Ⅱ421安装到连杆530上后，在连杆530末端连接紧固螺母531进行固定。
需要说明的是，在轮胎磨耗测试中，需要提前将硫化好的轮胎试样300缠绕或固定到测试轮400上；本实施例中，是先将轮胎试样300缠绕到一个橡胶毂200上(橡胶毂200的宽度大于轮胎试样300宽度)，橡胶毂200中心开设套孔210，将轮胎试样300缠绕到橡胶毂200上后，再将橡胶毂200通过套孔210套在测试轮Ⅰ410上的凸台411上，而后将测试轮Ⅱ420套接在连杆530上，在连杆530末端连接紧固螺母531对其进行固定。
本实施例中，所述橡胶毂200套孔210直径控制在20.0mm±0.1mm，其材质应为较软的材料，其MA10控制为2.7MPa±10％，重量控制为50g±1.5g。
当测试轮Ⅱ420通过紧固螺母531固定到连杆530上，可使测试轮Ⅱ420压紧到橡胶毂200上，防止测试轮Ⅱ420直接压紧到轮胎试样300上，保证轮胎试样300数据检测的准确性。
优选的，所述障碍凸起551的高度＞4.9mm，且＜10.1mm；其宽度＞3.4mm，且小于5.1mm。
优选的，所述测试轮400的材质需要耐150-180°的高温，轮胎试样300硫化时需要和橡胶毂200一起放置到硫化模具100中进行硫化，本实施例中，所述测试轮400的材质为金属或耐高温塑料。
优选的，所述直线驱动装置510为液压缸或气缸或推杆电机。
优选的，所述测试轮400的周向开设有多个凹槽415；通过设置凹槽415，可在凹槽415处方便裁剪轮胎试样300，便于后续的实验需要。
优选的，所述主动轮560由电机驱动，本实施例中，所述主动轮560通过皮带与电机输出轴传动连接；旋转速度可按需要调节，一旦定下应为一个稳定的值，精度控制在±3rpm。
实施例三，参阅图11。
轮胎试样300按照以下方法进行切割：
A1:从轮胎试样300外缘处，沿径向内切割，切割到预设深度后停止，之后沿周向切割，切下胶条a，并标注旋转方向；本实施例中，预设深度控制为5mm±1.0mm，预设厚度控制为5mm±1.0mm；
A2:将步骤A1中切下的胶条a两侧裁去，截取中间部分胶条b；本实施例中，中间部分胶条b的宽度控制为20mm±0.5mm；
A3:将步骤A2中切下的胶条b进行横向切割成四等份，得到4个胶条c；本实施例中，每个胶条c，长度控制为76mm±0.5mm；
A4:将步骤A3中的4个胶条c，从其转方向前端、1/2厚度处开始向下切割，到一定预设深度后停止，制备4个剥离试样；本实施例中，预设深度控制为30mm±0.5mm。
本发明实施例提供的路况模拟加载装置使用方法如下：使用时，将硫化后的轮胎试样300固定在测试轮400上，主动轮560转动，带动旋转滚筒550旋转，转速固定为250rpm±3rpm，待旋转滚筒550转速稳定后，直线驱动装置510工作调整测试轮400的位置高度，使轮胎试样300与旋转滚筒550表面接触，使旋转滚筒550带动轮胎试样300旋转，并且使直线驱动装置510施加一定的负荷，力值控制在100N±0.5N，在此过程中，轮胎试样300收到旋转滚筒550表面障碍凸起551的撕裂、挤压和冲击作用，以模拟轮胎在真实路面下的行驶。
本发明实施例提供的轮胎磨耗预测方法用剥离力表征磨耗程度的机理如下：
测试所用的混炼胶样品为经过压延机压延得到，其分子链趋向于压延方向排布，具有各向异性；轮胎试样制备时，样品紧密缠绕在橡胶毂上，使得轮胎试样外侧材料分子链沿周向分布，也具有各向异性；在进行路况模拟加载测试时，轮胎试样外侧材料表面受到障碍物的撕裂、挤压和冲击作用，即不断受到垂直于表面的径向力的作用，材料产生径向的变形，在长时间的疲劳测试下，外侧材料原有的趋向于周向的分子链分布方式被改变，即材料的各向异性受到破坏；剥离测试所得到的剥离力，即为疲劳测试后试样的各向异性保持率的体现，剥离力越高，即材料的各向异性保持率越高，材料耐疲劳剥落的能力也越强，各向异性损失较大的试样甚至无法完成剥离测试。
本发明实施例提供的一种轮胎磨耗预测方法，具有以下有益效果：本发明设计的路况模拟加载装置，可模拟轮胎在真实路面下的行驶进行轮胎磨耗实验，预测结果与真实路况下轮胎磨耗程度更为接近；本发明最终采用剥离力/剥离强度对磨耗程度进行表征，与传统路试下目测的方法对比，数据稳定性更好、更客观。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到至少一个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例根据，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种轮胎磨耗预测方法，其特征在于，按照以下步骤进行磨耗测试：
S1：轮胎试样制备：将轮胎试样的混炼胶压延成预设厚度，裁成预设宽度的胶条，将其缠绕在橡胶毂上；
S2：轮胎试样硫化：将步骤S1中的轮胎试样放置到硫化模具中，进行硫化；
S3：轮胎试样磨耗实验：将步骤S2中硫化后的轮胎试样加载到路况模拟加载装置上，通过路况模拟加载装置模拟实际路面的情况，对轮胎试样进行实验测试；
S4：轮胎试样切割：将步骤S3中测试后的轮胎试样切割成预设厚度的多段剥离试样；
S5：轮胎试样溶胀处理：将多段剥离试样放置在容器中，加入正庚烷，直至液面没过剥离试样顶端后进行容器密封，溶胀预设时间；
S6：轮胎试样剥离实验：通过疲劳剥落试验机对步骤S5中溶胀处理后的剥离试样进行剥离实验，其中，夹持距离为40mm；
S7：磨耗数据表征：收集步骤S6中试验得到的多个剥离试样在0至30mm剥离距离内剥离力的最大值，然后计算这四个最大值的中位数，舍去与中位数相差最大的一个值，再来计算剩余的三个最大值的平均值，记为试样的剥离力，通过剥离力对磨耗数据进行表征。
2.根据权利要求1所述的一种轮胎磨耗预测方法，其特征在于，所述步骤S1中胶条的裁剪宽度为＞12.2mm，且小于13.2mm；所述胶条缠绕在橡胶毂的整体厚度为＞13mm，且小于18mm。
3.根据权利要求1所述的一种轮胎磨耗预测方法，其特征在于，所述橡胶毂含油量＜20％。
4.根据权利要求1所述的一种轮胎磨耗预测方法，其特征在于，所述步骤S2中硫化模具为方形结构，其内部设有四个圆形模腔用于放置轮胎试样，所述圆形模腔的尺寸大小与轮胎试样的大小相匹配。
5.根据权利要求1所述的一种轮胎磨耗预测方法，所述步骤S3中路况模拟加载装置，包括机架，其特征在于，还包括：
转轴，所述转轴转动连接在机架上；
主动轮，所述主动轮固接在转轴上，用于驱动转轴旋转；
旋转滚筒，所述旋转滚筒固接在转轴上，其表面设有若干个障碍凸起；
直线驱动装置，所述直线驱动装置与旋转滚筒对应设置，且固接在机架上；
固定件，所述固定件固接在直线驱动装置的驱动端；
测试轮，所述测试轮为轮毂形，其通过连杆固定在固定件上。
6.根据权利要求5所述的一种轮胎磨耗预测方法，其特征在于，所述测试轮包括固定在连杆上的测试轮Ⅰ和与连杆可卸连接的测试轮Ⅱ；所述测试轮Ⅰ在中心处设有凸台，所述测试轮Ⅰ沿其轴向设有贯穿测试轮Ⅰ和凸台的安装孔Ⅰ，所述测试轮Ⅰ通过安装孔Ⅰ安装在连杆上并与连杆过盈配合；所述测试轮Ⅱ设有与安装孔Ⅰ同轴的安装孔Ⅱ，所述连杆末端设有螺纹，所述测试轮Ⅱ通过安装孔Ⅱ安装到连杆上后，在连杆末端连接紧固螺母进行固定。
7.根据权利要求6所述的一种轮胎磨耗预测方法，其特征在于，所述橡胶毂中心处设有套孔，所述步骤S2中硫化后的轮胎试样可通过将橡胶毂上的套孔套接在测试轮Ⅰ的凸台上进行连接。
8.根据权利要求1所述的一种轮胎磨耗预测方法，其特征在于，所述步骤S4中轮胎试样按照以下方法进行切割：
A1:从轮胎试样外缘处，沿径向内切割，切割到预设深度后停止，之后沿周向切割，切下胶条a，并标注旋转方向；
A2:将步骤A1中切下的胶条a两侧裁去，截取中间部分胶条b；
A3:将步骤A2中切下的胶条b进行横向切割成四等份，得到4个胶条c；
A4:将步骤A3中的4个胶条c，从其转方向前端、1/2厚度处开始向下切割，到一定预设深度后停止，制备4个剥离试样。
9.根据权利要求1所述的一种轮胎磨耗预测方法，其特征在于，所述步骤S5中的容器为金属杯，溶胀预设时间为＞10h，且小于18h。
10.根据权利要求9所述的一种轮胎磨耗预测方法，其特征在于，所述步骤S5中轮胎试样溶胀处理达到预设时间后，将取出后的剥离试样放置在密封袋中保存，避免庚烷的蒸发。
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