CN113696680A - 一种轮胎减摩减损装备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轮胎减磨减损技术领域，涉及一种轮胎减摩减损装备，选用适应性强的V带，节约能耗，气泵可以将降温结束时管内积水全部排除，预防冬季管内积水结冰，水箱便于监测箱内水量和水温，缓冲加压机构再次对水流起到缓冲增压的效果，转盘式雾化喷嘴免去了空气辅助，材质选择304不锈钢，耐受高温、抗环境腐蚀、不容易被磨损，喷出的雾化水颗粒变成蒸汽，给轮胎表面加湿，蒸汽快速蒸发吸热，达到降温效果，减少高温磨耗，缓解轮胎脱层爆胎的问题，另一方面，轮胎表面加水加湿可以提高轮胎与路面的摩擦力，湿抓地力提高，有利于缩短刹车距离，提高卡车在湿滑路面下的制动安全性，延长轮胎的使用寿命，满足更高里程的需求。
Description
技术领域：
本发明属于轮胎减磨减损技术领域，涉及一种轮胎减摩减损装备，装设于车辆底部，对轮胎进行喷雾，以减磨减损，增加行车安全性，尤其适用于长途卡车。
背景技术：
在高速公路上行驶的负载量大的长途卡车，对承载能力的要求较高，行驶时间长，轮胎表面温度高，产生的热量能够使一层胎面胶磨损消失，从而导致轮胎的高温磨损，严重影响长途卡车的安全性和使用寿命。轮胎的原材料是橡胶，对于橡胶材料来说，摩擦性能是一项很重要的指标，作为轮胎耐磨性、紧急刹车时的制动性能和运行中的使用效率的关键指标。
当长途卡车在湿滑路面行驶时，轮胎与地面的接触面形成一层水膜，水膜对轮胎与路面的摩擦力、轮胎获得的抓地力和汽车制动性能等产生一定的影响，基于此，研究轮胎与湿滑路面的摩擦行为进而降低轮胎的摩擦磨损对卡车在高速路面上的耐磨性和制动安全性具有重要意义：
将100质量份天然橡胶投入密炼机中，落下上顶栓，40秒后，打开上顶栓，加入10质量份硅烷偶联剂Si69、2质量份氧化锌、2质量份硬脂酸、2质量份防老剂4020、1.3质量份促进剂DPG，落下上顶栓；30秒后，打开上顶栓，加入30质量份白炭黑，落下上顶栓；30秒后，打开上顶栓，加入剩余30质量份白炭黑，落下上顶栓，之后每隔一分钟提栓清扫漏胶，转速90r/min，混炼时间为6分钟，排胶温度为145度，排出母胶，将母胶经开炼机下片冷却；将母胶经过开炼机薄通，胶料包辊后，加入1.2质量份促进剂CZ和1质量份硫磺，左右割刀两次，吃料完毕后，打卷与打三角包交替进行，各四次，下片；得到胶料1，通过无转子硫化仪测得胶,1的硫化特性，设定硫化温度为150℃，硫化压力为11MPa，硫化时间为1.3×t90。
将白炭黑加入到去离子水中制备质量百分比浓度为25wt％的白炭黑浆料，置于行星式球磨机研磨4h，得到白炭黑浆料，将白炭黑浆料与质量百分比浓度为60wt％的天然胶乳混合搅拌，通过喷射雾化将混合乳液进行闪蒸干燥，喷射压力1.2MPa，干燥温度135℃，制备白炭黑/天然胶湿法母炼胶；将白炭黑/天然胶湿法母炼胶投入密炼机中，落下上顶栓，1分20秒后，打开上顶栓，加入10质量份硅烷偶联剂Si69、2质量份氧化锌、2质量份硬脂酸、2质量份防老剂4020、1.3质量份促进剂DPG，落下上顶栓，每隔一分钟提栓清扫漏胶，转速90r/min，混炼时间为6分钟，排胶温度为145℃，制备混炼胶；将母胶经过开炼机薄通，胶料包辊后，加入1.2质量份促进剂CZ和1质量份硫磺，左右割刀两次，吃料完毕后，打卷与打三角包交替进行，各四次，下片；得到胶料2，通过无转子硫化仪测得胶料的硫化特性，设定硫化温度为150℃，硫化压力为11MPa，硫化时间为1.3×t90。
用CSM摩擦磨损试验机分别测定胶料1和胶料2在不加水、加微量水、加过量水的情况下的摩擦系数，以分析湿滑状态下轮胎路面的摩擦特性，测定结果如下表所示：
由表可知，在不加水的情况下胶料1和胶料2的摩擦系数最小，加微量水时的摩擦系数增大，这主要是由于胶料的吸水溶胀作用，而加过量水时的摩擦系数有所下降，水量过多时橡胶与接触面间形成一层水膜，水膜填充路面间隙产生一定的承载能力，橡胶与路面的接触面积有所减小，摩擦系数下降，表明轮胎表面加湿后可以提高轮胎与湿滑路面的摩擦系数，增大轮胎与湿滑路面的摩擦力，轮胎的湿抓地能力提高，水膜还可以较好地减弱接触面对橡胶表面的大面积破坏，减少体积磨耗，另一方面，湿抓地能力的提高有利于缩短刹车距离，提高卡车的制动安全性，延长橡胶制品的使用寿命。
在现有技术中，抗湿滑的轮胎技术已经非常成熟，例如：中国专利202022322103.3公开的一种抗湿滑的轮胎，包括轮胎主体，所述轮胎主体包括用于与地面接触的胎冠和布置在胎冠两侧的胎肩，所述胎冠上开设有沿所述轮胎主体的周向延伸的纵向排水槽，所述纵向排水槽有两条且沿所述轮胎主体的宽度方向间隔布置，所述胎冠上还布置有多个由所述纵向排水槽向所述胎肩延伸的横向排水槽，所述横向排水槽包括主槽、副槽和连通槽，所述主槽与所述纵向排水槽连通，所述主槽与所述副槽平行布置，所述连通槽连通在副槽与所述主槽之间，所述连通槽与所述纵向排水槽沿所述轮胎主体的宽度方向间隔布置；中国专利202011620268.7公开的.一种耐低温和高抗湿滑的雪地胎胎面胶，是由以下质量份数的原料制得的：天然橡胶40-60份、溶聚丁苯像胶20-60份、顺丁橡胶10-40份、高耐磨炭黑N2345-20份、高分散白炭黑50-80份、白炭黑分散剂3-8份、硅烷偶联剂4-8份、石蜡基油10-30份、活性氧化锌1-3份、增粘树脂1-3份、硬脂酸1-3份、防老剂2-5份、促进剂1-3份、硫磺1.35份；中国专利202110163281.2公开的一种高抗湿滑轮胎胎面橡胶复合材料，以重量计由以下组分制备而成：烯烃类橡胶100份；增塑剂10-50份；白炭黑40-60份；炭黑20-50份；硅烷偶联剂0.5-10份；氧化锌1-5份；硬脂酸0.5-3份；硫磺1-3份；促进剂1-5份；防老剂1-5份；其中烯烃类橡胶以重量计由天然橡胶0-25份、溶聚丁苯橡胶0-50份、乳聚丁苯橡胶0-70份、顺丁橡胶0-30份和高支化丁戊橡胶5-50份混合而成，其中天然橡胶、溶聚丁苯橡胶、乳聚丁苯橡胶和顺丁橡胶的份数不同时为0；所述高支化丁戊橡胶的分子量在30-60w之间，支化度在40-80％之间。因此，研发设计一种对轮胎进行喷雾降温的减磨减损装置，在理论上具有可行性。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种对高温轮胎进行喷雾降温的轮胎减摩减损装备，以延长轮胎的使用寿命，增加车辆的运行安全性。
为了实现上述目的，本发明涉及的轮胎减摩减损装备的主体结构包括大带轮与小带轮连接，小带轮与水泵连接，水泵分别与水箱和总管道连接，总管道延伸至前后轮胎处，端部设置有雾化喷头，雾化喷头上设置有缓冲加压机构。
本发明涉及的大带轮通过V带与小带轮连接，小带轮通过变速器和联轴器与水泵连接，水泵的进水管与水箱连接，水泵的出水管与总管道连接。
本发明涉及的轮胎减摩减损装备为了充分利用水资源，增设雨水收集槽，水箱通过收集管与雨水收集槽连接。
本发明涉及的轮胎减摩减损装备为了防止积水冻涨总管道，在总管道上靠近水泵处设置一分支，在分支上设置电磁阀和气泵。
本发明涉及的水箱的外部设置有预警提示灯，内部侧壁至少设置两个水位检测器，内部设置有过滤网和加热丝，底部设置有水温检测器。
本发明涉及的缓冲加压机构的主体结构包括电机、凸轮、凸台、调节杆、挡板、连接管、输水管、弹性件、密封件和缓冲垫；电机与凸轮连接，凸轮的一端与凸台连接，凸台与调节杆连接，调节杆穿过挡板进入连接管中，连接管的两端分别与输水管连接，调节杆上凸台与挡板之间设置有弹性件。
本发明涉及的调节杆与连接管之间还设置有密封件，调节杆进入连接管的端部设置有缓冲垫。
本发明涉及的水泵、雾化喷头、电磁阀、气泵、预警提示灯、水位检测器、加热丝和水温检测器分别与设置在驾驶室中的控制器连接，控制器的显示屏设置在仪表盘上，显示屏上设置有控制键盘。
本发明涉及的轮胎减摩减损装备使用时，在长途卡车的轮胎侧部装设实时检测轮胎温度温度传感器，将温度传感器与控制器电连接，使其实时上传信号至控制器；将大带轮装设在后车轴上，使其随后车轴转动，并通过V带带动小带轮转动，与小带轮连接的变速器的增速达到水泵的运行转速，轮胎温度达到预先设定的温度阈值时，控制器通过显示屏报警，驾驶员通过控制键盘启动水泵，水泵将水箱中的水抽送入总管道，经缓冲加压机构从雾化喷头喷出，水经过缓冲加压机构时，先进入输水管的一端，通过连接管进入输水管的另一端，在此过程中，电机驱动凸轮转动，凸轮推动凸台移动，弹性件在凸台与挡板之间被压缩，弹性件储存弹性势能，凸台带动调节杆在挡板和连接管上滑动，调节杆滑动至连接管的内壁处将输水通道封堵时，雾化喷头不喷雾，水压增大，凸轮继续转动，弹性件释放弹性势能并推动凸台向远离连接管的方向移动，调节杆解除对连接管的封堵，水压增大后的水通过连接管和输水管的另一端，经由雾化喷头雾化后喷射到轮胎表面，进行降温；寒冷季节使用时，驾驶员通过控制键盘打开电磁阀，启动气泵，将总管道内的积水全部排出，防止积水上冻，涨破总管道。
本发明与现有技术相比，用带传动，选用适应性强的V带，节约能耗，气泵的安装可以将降温结束时管内积水全部排除，预防冬季管内积水结冰，水箱的设计便于监测箱内水量和水温，加压防堵塞装置可再次对水流起到缓冲增压的效果，转盘式雾化喷嘴免去了使用空气辅助，喷嘴材质选择304不锈钢，耐受高温、抗环境腐蚀、不容易被磨损，，喷出的雾化水颗粒变成蒸汽，给轮胎表面加湿，蒸汽快速蒸发吸热，达到降温效果，可以减少高温磨耗，缓解轮胎脱层爆胎的问题，另一方面，轮胎表面加水加湿可以提高轮胎与路面的摩擦力，湿抓地力提高，有利于缩短刹车距离，提高卡车在湿滑路面下的制动安全性，延长轮胎的使用寿命，满足更高里程的需求。
附图说明：
图1为本发明的主体结构原理示意图。
图2为本发明的主体结构的剖视图。
图3为本发明涉及的水箱的结构原理示意图。
图4为本发明涉及的雾化喷头的结构原理示意图。
图5为本发明涉及的缓冲加压机构的结构原理示意图。
图6为本发明涉及的缓冲加压机构的局部结构放大示意图。
图7为本发明涉及的控制器的控制原理示意图。
图8为本发明涉及的控制键盘的键盘分布示意图。
具体实施方式：
下面通过实施实例并结合附图对本发明做进一步描述。
实施例1：
本实施例涉及的轮胎减摩减损装备的主体结构包括大带轮1、V带2、小带轮3、变速器4、联轴器5、水泵6、水箱7、总管道8、雾化喷头9、缓冲加压机构10、收集管11、雨水收集槽12、电磁阀13和气泵14；大带轮1通过V带2与小带轮3连接，小带轮3通过变速器4和联轴器5与水泵6连接，水泵6的进水管与水箱7连接，水泵6的出水管与总管道8连接，总管道8延伸至前后轮胎处，端部设置有雾化喷头9，雾化喷头9上设置有缓冲加压机构10；水箱7通过收集管11与雨水收集槽12连接；总管道8上靠近水泵6处有一分支，分支上设置有电磁阀13和气泵14。
本实施例涉及的水箱7的外部设置有预警提示灯71，内部侧壁设置有两个水位检测器72，分别位于水箱7的1/2和1/3高度处，内部设置有过滤网73和加热丝74，底部设置有水温检测器75。
本实施例涉及的缓冲加压机构10的主体结构包括电机100、凸轮101、凸台102、调节杆103、挡板104、连接管105、输水管106、弹性件107、密封件108和缓冲垫109；电机100与凸轮101连接，凸轮101的一端与凸台102连接，凸台102与调节杆103连接，调节杆103穿过挡板104进入连接管105中，连接管105的两端分别与输水管106连接，调节杆103上凸台102与挡板104之间设置有弹性件107，调节杆103与连接管105之间设置有密封件108，调节杆103进入连接管105的端部设置有缓冲垫109。
本实施例涉及的水泵6、雾化喷头9、电磁阀13、气泵14、预警提示灯71、水位检测器72、加热丝74和水温检测器75分别与设置在驾驶室中的控制器连接，控制器的显示屏设置在仪表盘上，显示屏上设置有控制键盘。
本实施例涉及的雾化喷头9的喷嘴为圆锥形喷嘴，选用机械雾化中的转盘式雾化方式，转盘式雾化水流通过雾化喷头9，直接碰撞喷嘴内的不规则几何旋盘，旋盘在水压的驱动下快速旋转，借助离心力和高速旋转产生的压力，使水流形成薄膜，提供雾化液体；缓冲加压机构10对水流具有缓冲和增压的作用，既能使雾化喷头9间断性喷雾，增大喷雾压力，又能实现降温的目的，且能够防止雾化喷头9被泥垢堵塞；水位检测器72检测到的水位正常时，预警提示灯71亮绿灯；水位到达水箱7的1/2高度处时，预警提示灯71亮黄灯；当水位到达水箱7的1/3高度处时，预警提示灯71亮红灯；过滤网73能够过滤进入水箱7进水中的杂质；水温检测器75用于检测水温，当水温低于设定值时，为防止结冰，电热丝74运行，对水箱7进行加热；弹性件107为压缩弹簧，压缩弹簧伸缩性能好，使用寿命长，弹性件107的位置确定，能够稳定的被压缩和释放，从而保证调节杆103滑动时的稳定性；密封件108能够防止连接管105内水流出，保证连接管105的密封性，从而保证雾化喷头9的喷射水压；缓冲垫109能够防止调节杆103对连接管105造成刚性冲击，并在缓冲垫109挤压连接管105的内壁时，起到密封作用，以隔断连接管105的通路。
本实施例涉及的控制器以单片机为控制单元，单片机通过控制键盘进行交互，控制键盘通过外部中断加扫描的方法使单片机接受命令进行工作；控制键盘一共有五个键，分别为启动键、控制温度“+1”键和“-1"键、解除水位报警键以及气泵启动键，当后面四个键中任意一个被按下后，就会使单片机控制的主控系统的外部中断，单片机进入中断程序后，通过扫描A0-A2的电平查看是哪个键被按下，然后进入相应的程序段继续执行，其中，气泵启动键是单片机RAM中的固定单元，当总管道8中有积水时，打开气泵14在每次停车前，将积水排空，能够保证安全。
本实施例涉及的控制器的显示模块具有显示设定的报警温度值、检测到的轮胎温度值、水箱7的液位值和雾化喷头9的洒水状态；
显示报警温度值：报警温度值的设定是单片机RAM中的固定单元，默认的报警温度值为80℃，通过控制键盘上的“+1”和“-1”进行调整，控制键盘按下后，主控单元检测按下的键值，如果是“-1”键，则单片机RAM内的值减1，如果是“+1”键，则单片机RAM内的值加1，然后通过LCM045A的写数据命令重新刷新显示屏的显示值；
显示检测到的轮胎的温度值：温度传感器对轮胎的温度进行实时检测，并将检测到的温度值实时传输至控制单元，控制单元将接收到的温度值放到相应的RAM中，并刷新显示屏的显示值；
显示检测到的水箱7的液位值：主控单元每隔设定的时间段，对水箱7的水位值进行监测，显示屏右边的绿、黄、红三个灯分别对应水箱7上的三个预警提示灯71，当水箱7的水位为满水值时，三个灯全亮，水位下降一设定值后，绿灯熄灭，再下降另一设定值后，黄灯熄灭，水位下降至报警值后，红灯熄灭；
显示雾化喷头9的洒水状态：雾化喷头9开始洒水喷雾时，显示屏左边的三个提示字符模仿水滴滴下的状态从上到下每隔0.45秒轮流点亮，提示驾驶员。
Claims (9)
1.一种轮胎减摩减损装备，其特征在于，主体结构包括大带轮与小带轮连接，小带轮与水泵连接，水泵分别与水箱和总管道连接，总管道延伸至前后轮胎处，端部设置有雾化喷头，雾化喷头上设置有缓冲加压机构。
2.根据权利要求1所述的轮胎减摩减损装备，其特征在于，大带轮通过V带与小带轮连接，小带轮通过变速器和联轴器与水泵连接，水泵的进水管与水箱连接，水泵的出水管与总管道连接，水箱通过收集管与雨水收集槽连接，总管道上靠近水泵处设置一分支，在分支上设置电磁阀和气泵。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎减摩减损装备，其特征在于，水箱的外部设置有预警提示灯，内部侧壁至少设置两个水位检测器，内部设置有过滤网和加热丝，底部设置有水温检测器。
4.根据权利要求3所述的轮胎减摩减损装备，其特征在于，缓冲加压机构的主体结构包括电机、凸轮、凸台、调节杆、挡板、连接管、输水管、弹性件、密封件和缓冲垫；电机与凸轮连接，凸轮的一端与凸台连接，凸台与调节杆连接，调节杆穿过挡板进入连接管中，连接管的两端分别与输水管连接，调节杆上凸台与挡板之间设置有弹性件，调节杆与连接管之间设置有密封件，调节杆进入连接管的端部设置有缓冲垫。
5.根据权利要求3或4所述的轮胎减摩减损装备，其特征在于，水泵、雾化喷头、电磁阀、气泵、预警提示灯、水位检测器、加热丝和水温检测器分别与设置在驾驶室中的控制器连接，控制器的显示屏设置在仪表盘上，显示屏上设置有控制键盘。
6.根据权利要求3所述的轮胎减摩减损装备，其特征在于，雾化喷头的喷嘴为圆锥形喷嘴，选用机械雾化中的转盘式雾化方式；缓冲加压机构对水流具有缓冲和增压的作用，防止雾化喷头被泥垢堵塞；水位检测器检测到的水位正常时，预警提示灯亮绿灯；水位到达水箱的1/2高度处时，预警提示灯亮黄灯；当水位到达水箱的1/3高度处时，预警提示灯亮红灯；水温检测器用于检测水温，当水温低于设定值时，为防止结冰，电热丝运行，对水箱进行加热；弹性件为压缩弹簧，位置确定，能够稳定的被压缩和释放，保证调节杆滑动时的稳定性；密封件通过保证连接管的密封性保证雾化喷头的喷射水压；缓冲垫能够防止调节杆对连接管造成刚性冲击，并在缓冲垫挤压连接管的内壁时，起到密封作用，以隔断连接管的通路。
7.根据权利要求5所述的轮胎减摩减损装备，其特征在于，控制器以单片机为控制单元，单片机通过控制键盘进行交互，控制键盘通过外部中断加扫描的方法使单片机接受命令进行工作；控制键盘一共有五个键，分别为启动键、控制温度“+1”键和“-1"键、解除水位报警键以及气泵启动键，当后面四个键中任意一个被按下后，就会使单片机控制的主控系统的外部中断，单片机进入中断程序后，通过扫描A0-A2的电平查判断是哪个键被按下，然后进入相应的程序段继续执行，其中，气泵启动键是单片机RAM中的固定单元，当总管道中有积水时，打开气泵将积水排空。
8.根据权利要求7所述的轮胎减摩减损装备，其特征在于，控制器的显示模块具有显示设定的报警温度值、检测到的轮胎温度值、水箱的液位值和雾化喷头的洒水状态；
显示报警温度值：报警温度值的设定是单片机RAM中的固定单元，默认的报警温度值为80℃，通过控制键盘上的“+1”和“-1”进行调整，控制键盘按下后，主控单元检测按下的键值，如果是“-1”键，则单片机RAM内的值减1，如果是“+1”键，则单片机RAM内的值加1，然后通过LCM045A的写数据命令重新刷新显示屏的显示值；
显示检测到的轮胎的温度值：温度传感器对轮胎的温度进行实时检测，并将检测到的温度值实时传输至控制单元，控制单元将接收到的温度值放到相应的RAM中，并刷新显示屏的显示值；
显示检测到的水箱的液位值：主控单元每隔设定的时间段，对水箱的水位值进行监测，显示屏右边的绿、黄、红三个灯分别对应水箱上的三个预警提示灯，当水箱的水位为满水值时，三个灯全亮，水位下降一设定值后，绿灯熄灭，再下降另一设定值后，黄灯熄灭，水位下降至报警值后，红灯熄灭；
显示雾化喷头的洒水状态：雾化喷头开始洒水喷雾时，显示屏左边的三个提示字符模仿水滴滴下的状态从上到下每隔0.45秒轮流点亮，提示驾驶员。
9.根据权利要求8所述的轮胎减摩减损装备，其特征在于，使用时，在长途卡车的轮胎侧部装设实时检测轮胎温度温度传感器，将温度传感器与控制器电连接；将大带轮装设在后车轴上，并通过V带带动小带轮转动，与小带轮连接的变速器的增速达到水泵的运行转速，轮胎温度达到预先设定的温度阈值时，控制器通过显示屏报警，驾驶员通过控制键盘启动水泵，水泵将水箱中的水抽送入总管道，经缓冲加压机构从雾化喷头喷出，水经过缓冲加压机构时，先进入输水管的一端，通过连接管进入输水管的另一端，在此过程中，电机驱动凸轮转动，凸轮推动凸台移动，弹性件在凸台与挡板之间被压缩，弹性件储存弹性势能，凸台带动调节杆在挡板和连接管上滑动，调节杆滑动至连接管的内壁处将输水通道封堵时，雾化喷头不喷雾，水压增大，凸轮继续转动，弹性件释放弹性势能并推动凸台向远离连接管的方向移动，调节杆解除对连接管的封堵，水压增大后的水通过连接管和输水管的另一端，经由雾化喷头雾化后喷射到轮胎表面，进行降温；寒冷季节使用时，驾驶员通过控制键盘打开电磁阀，启动气泵，将总管道内的积水排出。
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| CN202111001104.0A CN113696680A (zh) | 2021-08-30 | 2021-08-30 | 一种轮胎减摩减损装备 |
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2021
- 2021-08-30 CN CN202111001104.0A patent/CN113696680A/zh active Pending
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