CN117387970B - 一种多功能移动式轮胎试验台架及轮胎测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轮胎测试技术领域，且公开了一种多功能移动式轮胎试验台架及轮胎测试方法，其中轮胎试验台架包括底盘，底盘上转动设置有前轮和后轮，后轮与辅助驱动机构连接，底盘的一端设置有车头，底盘的另一端设置有能源供给机构，底盘上设置有测试机构，测试机构设置在车头与能源供给机构的中间，测试机构的上方设置有吊装机构。本发明采用上述一种多功能移动式轮胎试验台架及轮胎测试方法，能够在不同的路面对轮胎进行有效地试验和测量，同时降低轮胎侧偏产生的侧向力对直线行驶的影响，提高测试的稳定性。

Description

一种多功能移动式轮胎试验台架及轮胎测试方法

技术领域

本发明涉及轮胎测试技术领域，尤其是涉及一种多功能移动式轮胎试验台架及轮胎测试方法。

背景技术

轮胎是车辆关键的组成部分，其设计参数和力学性能对车辆的稳定性、平顺性和经济性有着直接影响。因此，在轮胎动力学的研究中，对轮胎的各项性能进行准确全面而准确地试验和分析至关重要。

为评估轮胎在不同工况下的性能，通常需要进行一系列试验测试，包括垂向载荷、侧偏角、侧倾角等参数的变化。目前这些试验通常在实验室内的模拟试验台上进行，将待测轮胎安装在试验台架上，通过传送带试验台或者转鼓试验台与其接触来模拟轮胎在路面上的转动。其中通过传送带的速度或转鼓的速度模拟轮胎的实际运行速度；通过调节轮胎试验台架的高度模拟轮胎对地面的冲击现象、磨损现象等；传送带上或者转鼓上可以包裹路面材料来模拟路面状况。这类结构的缺点是其包裹的路面材料无法承受高转速产生的离心力，且由于轮胎在实际车辆上行驶时会受到多种因素的影响，如不同路面情况、风向和温度变化，这些因素可能导致实验室内试验数据与实际情况存在一定的偏差。这些偏差可能对后续的轮胎性能分析和改进造成重要影响。因此仅依靠此类固定试验台结构无法模拟真实情况下轮胎与路面间的接触特性，导致测试结果不够准确。

为了更准确地模拟轮胎在实际运行中的条件，目前已有可在室外进行轮胎试验的方法，其中一种方法是使用拖车试验台。拖车试验台允许将测试主体设备安装在拖车平台上，使轮胎在实际路面上进行试验，能够进行不同工况下的试验条件。然而，该拖车试验台无法给被测轮以驱动力，将其作为主动轮来进行测试。因此，需要一种能够在室外环境下进行轮胎试验，同时能够进行与驱动力相关的轮胎测试的轮胎试验台架，以满足试验数据的准确性和实用性的需求。目前室外测试设备多为将被测轮胎作为被动轮来进行测量，缺少将被测轮作为主动轮来进行测量的试验，而且轮胎侧偏产生侧向力会对轮胎直线行驶产生巨大影响，降低测试的稳定性。

发明内容

为解决上述背景技术中的问题，本发明提供了一种多功能移动式轮胎试验台架及轮胎测试方法，能够在不同的路面有效对轮胎进行试验和测量，同时降低轮胎侧偏产生侧向力对轮胎直线行驶的影响，提高测试的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了一种多功能移动式轮胎试验台架，包括底盘，底盘上转动设置有前轮和后轮，后轮与辅助驱动机构连接，底盘的一端设置有车头，底盘的另一端设置有能源供给机构，底盘上设置有测试机构，测试机构设置在车头与能源供给机构的中间，测试机构的上方设置有吊装机构。

优选的，吊装机构包括顶框，顶框与底盘连接，顶框上设置有吊装机，吊装机上设置有挂钩。

优选的，测试机构包括配重箱，配重箱通过直线轴承与圆管导轨连接，圆管导轨的底端与底盘连接，圆管导轨的顶端与顶框连接。

优选的，配重箱内设置有配重块，配重箱的上侧与吊扣连接，吊扣与挂钩连接。

优选的，配重箱的下侧设置有三维力传感器，三维力传感器的底端设置有叉臂，叉臂上转动设置有被测轮。

优选的，被测轮的中心通过联轴器、减速器与驱动电机一的输出轴连接；驱动电机一的输出轴上设置有用于测量转速的速度传感器。

优选的，车头包括驾驶室，驾驶室内设置有方向盘，方向盘通过转向机构与前轮连接。

优选的，辅助驱动机构包括驱动电机二，驱动电机二的输出轴通过扭矩传感器、减速器、联轴器与后轮连接；驱动电机二的输出轴上设置有用于测量转速的速度传感器。

一种轮胎测试方法，包括以下步骤：

步骤一，驾驶员和试验员合作进行测试：

确保轮胎试验台架处于正常工作状态，试验员控制挂钩下降配合吊扣钩住配重箱，将测试机构往上提升到指定高度，将被测轮安装到测试机构的指定位置与联轴器相连，被测轮不与地面相接触，驾驶室中驾驶员通过启动驱动电机二，驱动电机二通过减速器、联轴器将动力传递到后轮上；驾驶员控制前轮转向驾驶，使轮胎试验台架到达指定位置，试验员控制测试机构下降直到被测轮置于地面上，解开吊扣，通过添加配重块的方式给被测轮增加载荷，完成试验之前的准备工作；

步骤二，驾驶轮胎试验台架到路面指定位置：

驾驶员控制轮胎试验台架沿指定路线行驶，轮胎试验台架有三种测试模式：模式一，同时给后轮和被测轮提供驱动力以达到相同的速度；模式二，只给后轮提供驱动力以达到指定速度；模式三，给被测轮提供驱动力以达到指定速度；根据需要选择相应测试模式，试验员通过测试台分析三维力传感器传入测量数据；

步骤三，测试完成之后将轮胎试验台架驶离试验路面：

测试完成之后按照相反的步骤取下配重块，连接吊装机构与配重箱的吊扣，通过吊装机构提升测试机构，然后将轮胎试验台架驶离试验路面。

因此，本发明采用上述一种多功能移动式轮胎试验台架及轮胎测试方法，具有以下有益效果：

（1）本发明的被测轮既可以作为被动轮也可作为主动轮，被测轮作为主动轮测量时，能够进行与驱动力有关的测量，模拟车辆主动轮受力情况，有助于进行动态驾驶模拟，更全面地了解轮胎行为；

（2）本发明的轮胎试验台架具有驱动力，能够自行驱动，无需拖车等设备辅助迁移，便于多种路面的实地测试；本发明通过电动吊装机构实现轮胎的吊装，可提高操作的便捷性和效率，且轮胎方便更换，易于维修

（3）本发明能够在真实路面条件下开展测试，减小试验数据与实际情况之间的偏差，提高轮胎性能测试的准确性；且能够降低轮胎侧偏产生侧向力对轮胎保持直线行驶的影响，提高测试稳定性；

（4）本发明的轮胎试验台架可安装多种传感器，具备多功能性能测试的能力，包括测量轮胎的垂向载荷和各个方向的分力，有助于全面评估轮胎在不同工况下的性能。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例的轮胎试验台架的正面结构示意图；

图2为本发明实施例的轮胎试验台整体结构示意图；

图3为本发明实施例的底盘底部结构示意图；

图4为本发明实施例的测试转置结构示意图；

图5为本发明实施例的辅助驱动机构示意图；

图6为本发明实施例的配重箱结构示意图。

附图标记

1、车头；2、测试机构；3、辅助驱动机构；4、能源供给机构；5、吊装机构；6、底盘；11、前轮；21、驱动电机一；22、被测轮；23、联轴器；24、减速器；25、三维力传感器；251、叉臂；26、直线轴承；27、配重块；28、配重箱；281、吊扣；29、圆管导轨；31、后轮；32、驱动电机二；51、顶框；52、吊装机；53、挂钩。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。术语“设置”、“安装”、“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。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

实施例

本发明提供了一种便于在室外不同路面上进行轮胎测试的轮胎试验台架。通过吊装机构5将被测轮22胎提高到高于地面时，可以方便地将轮胎试验台架行驶到不同的路面对轮胎进行测试。本发明还提供一种能够测量牵引力和载荷关系的一种测试方法。通过控制被测轮22速度和后轮31速度造成被测轮22和辅助驱动力不一致以达到速度不一致来提供牵引力，再通过三维力传感器25可以检测试验台架测试过程中被测轮22胎提供的牵引力；通过控制配重箱28的重量来改变测试轮胎载荷，再通过三维力传感器25检测轮胎载荷。测量结果通过数据分析仪器平台可以分析被测轮22胎牵引力和载荷关系。

如图1、图2、图3所示，本发明所述的一种多功能移动式轮胎试验台架，包括底盘6，底盘6上转动设置有前轮11和后轮31。底盘6的一端设置有车头1，底盘6的另一端设置有能源供给机构4。能源供给机构4采用现有的结构，为整个轮胎试验台架提供电力支持，包括柴油发电机、能量分配电路。车头1包括驾驶室，驾驶室内设置有方向盘，方向盘通过转向机构与前轮11连接。驾驶室的辅助驾驶位设置有数据分析仪器平台，轮胎试验台架试验的时候一人驾驶，另外一人在旁边通过分析仪分析传感器检测传回的数据。

底盘6上设置有测试机构2，测试机构2的上方设置有吊装机构5。吊装机构5包括顶框51，顶框51与底盘6连接，顶框51上设置有吊装机52，吊装机52上设置有挂钩53。

测试机构2设置在车头1与能源供给机构4的中间。如图4、图6所示，测试机构2包括配重箱28，配重箱28通过直线轴承26与圆管导轨29连接，通过直线轴承26能够使配重箱28在圆管导上滑动。圆管导轨29的底端与底盘6连接，圆管导轨29的顶端与顶框51连接。配重箱28内设置有配重块27，配重块27可以是混凝土也可以是金属块。配重箱28的上侧与吊扣281连接，吊扣281与挂钩53连接。配重箱28的下侧设置有三维力传感器25，三维力传感器25的底端设置有叉臂251，叉臂251上转动设置有被测轮22。被测轮22的中心通过联轴器23、减速器24与驱动电机一21的输出轴连接。

后轮31与辅助驱动机构3连接。如图5所示，辅助驱动机构3包括驱动电机二32，驱动电机二32的输出轴通过扭矩传感器、减速器24、联轴器23与后轮31连接。本发明通过辅助驱动机构3能够对轮胎试验台架进行驱动，不需要拖车等来辅助迁移，方便用于不同的路面进行实地测试。

扭矩传感器主要是用来计算牵引力的。三维力传感器25：测量纵向力，横向力和垂向力。测量牵引力：用扭矩传感器来测量轮胎施加在地面上的扭矩。然后，通过了解轮胎与道路之间的摩擦系数，考虑一些其他因素，如车辆的质量、道路表面的状况以及轮胎的特性计算牵引力。

本发明所述的一种轮胎测试方法，包括以下步骤：

（本实施例测试轮在刚翻新的耕地里进行测试，其他路面测试情况类似，本发明适用于其他路面测试其他型号的轮胎，测试方法根据不同路面、不同轮胎可以进行相应的调整）

步骤一，驾驶员和试验员合作进行测试：

确保轮胎试验台架处于正常可工作状态，启动柴油发电机，试验员通过现有的控制台吊装控制系统将吊装挂钩53降下来通过吊扣281钩住配重箱28，然后启动吊装系统将测试机构2往上提升到指定高度，将被测轮22安装到测试机构2的指定位置与联轴器23相连，此时被测轮22应与地面保持一定高度，即不与地面相接触。驾驶室中驾驶员通过现有的控制台电源控制系统启动驱动电机二32，驱动电机二32通过减速器24、联轴器23将动力传递到后轮31上。进一步，驾驶员通过现有的前轮11控制系统控制前轮11转向驾驶试验台架到达指定位置，试验员通过控制台吊装控制系统控制吊装机构5将测试机构2放下直到被测轮22置于地面上，然后解开吊扣281，通过往添加配重块27的方式给被测轮22以特定的载荷。到此为止，试验之前的准备工作完成。

步骤二，驾驶轮胎试验台架到路面指定位置：

驾驶员控制轮胎试验台架沿着指定的路线按照试验需要的速度行驶，此处提供三种测试模式：模式一，同时给后轮31和被测轮22提供驱动力以达到相同的速度；模式二，只给后轮31提供驱动力以达到指定速度，将被测轮22作为被动轮来测量；模式三，只给被测轮22提供驱动力以达到指定速度。根据需要选择相应测试模式。试验员通过测试台分析三维力传感器25传入测量数据。

安装传感器：具体的位置和类型取决于传感器的种类和应用。速度传感器安装在驱动电机一21、驱动电机二32的输出轴上，以直接测量转速。

步骤三，测试完成之后将轮胎试验台架驾驶到公路上：

测试完成之后按照相反的步骤取下配重块27，连接吊装机构5与配重箱28的吊扣281，通过吊装机构5提升测试机构2，然后将轮胎试验台架行驶到公路上。

当轮胎试验台架整机系统处于测试状态时，三维力传感器25可以同时测量轮胎纵向力、侧向力、法向力。轮胎纵向力为地面对车轮的驱动力或者制动力，与轮胎试验台架前进方向保持一致，此试验台架中大小等于牵引力；轮胎侧向力转向时车轮外缘受到的侧面方向的作用力；法向力为对面对车轮的支撑力，在此轮胎试验台架中近似于被测轮22胎载荷。

试验台架选择步骤二中模式二和模式三时，模式二中被测轮22作为主动轮提供牵引力，牵引力通过叉臂251传递到与其通过螺栓连接的三维力传感器25，然后通过配重箱28及与其通过直线轴承26连接的圆管导轨29传递到车架上为整机试验台架提供牵引力。载荷通过配重箱28、三维力传感器25、叉臂251传递到被测轮22上，其中被测轮22、驱动电机一21、以及与驱动电机一21连接的联轴器23和减速器24构成的主动驱动机构重量一定。通过测试台可以实时测量步骤二中三种模式中任意模式的牵引力和轮胎载荷，通过试验分析仪可以测量牵引力和载荷关系。

本发明的轮胎测试试验台架适用于不同路面的测试，例如能够在不同附着系数路面进行测试；本发明还可以安装其他不同的传感器进行所需要的测量，例如可以安装六分力传感器和压力传感器测量胎压和牵引力的关系等；本发明适用于不同工况的测量，例如匀变速驾驶、不同附着系数路面测量等。

如图1和图3所示，本发明提供的轮胎测试试验台架，被测轮22安装在测试机构2上时侧面与试验台架侧面保持平行，当整机处于测试状态时保持直线行驶，从而保证被测轮22运动方向与试验台架运动方向相一致，对于被测轮22来说其纵向力方向与车轮运动方向保持一致。因此使用本发明的轮胎试验台架可以有效防止侧偏产生的侧向力和轮胎偏转产生的偏转力对轮胎直线行驶的影响，提高测试的稳定性。

因此，本发明采用上述一种多功能移动式轮胎试验台架及轮胎测试方法，能够在不同的路面有效对轮胎进行试验和测量，同时降低轮胎侧偏产生侧向力对轮胎直线行驶的影响，提高测试的稳定性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种轮胎测试方法，其包括一种多功能移动式轮胎试验台架，其特征在于：多功能移动式轮胎试验台架包括底盘，底盘上转动设置有前轮和后轮，后轮与辅助驱动机构连接，底盘的一端设置有车头，底盘的另一端设置有能源供给机构，底盘上设置有测试机构，测试机构设置在车头与能源供给机构的中间，测试机构的上方设置有吊装机构；吊装机构包括顶框，顶框与底盘连接，顶框上设置有吊装机，吊装机上设置有挂钩；测试机构包括配重箱，配重箱通过直线轴承与圆管导轨连接，圆管导轨的底端与底盘连接，圆管导轨的顶端与顶框连接；配重箱内设置有配重块，配重箱的上侧与吊扣连接，吊扣与挂钩连接；配重箱的下侧设置有三维力传感器，三维力传感器的底端设置有叉臂，叉臂上转动设置有被测轮，被测轮安装在测试机构上时其侧面与试验台架侧面保持平行；被测轮的中心通过联轴器、减速器与驱动电机一的输出轴连接；车头包括驾驶室；驾驶室内设置有方向盘，方向盘通过转向机构与前轮连接；辅助驱动机构包括驱动电机二，驱动电机二的输出轴通过扭矩传感器、减速器、联轴器与后轮连接；

其中，轮胎测试方法包括以下步骤：

步骤一，驾驶员和试验员合作进行测试：

确保轮胎试验台架处于正常工作状态，试验员控制挂钩下降配合吊扣钩住配重箱，将测试机构往上提升到指定高度，将被测轮安装到测试机构的指定位置与联轴器相连，被测轮不与地面相接触，驾驶室中驾驶员通过启动驱动电机二，驱动电机二经减速器、联轴器将动力传递到后轮上；驾驶员控制前轮转向驾驶，使轮胎试验台架到达指定位置，试验员控制测试机构下降直到被测轮置于地面上，解开吊扣，通过添加配重块的方式给被测轮增加载荷，完成试验之前的准备工作；

步骤二，驾驶轮胎试验台架到路面指定位置：

驾驶员控制轮胎试验台架沿指定路线行驶，轮胎试验台架有三种测试模式：模式一，同时给后轮和被测轮提供驱动力以达到相同的速度；模式二，只给后轮提供驱动力以达到指定速度；模式三，只给被测轮提供驱动力以达到指定速度；根据需要选择相应测试模式，试验员通过测试台分析三维力传感器传入测量数据；

步骤三，测试完成之后将轮胎试验台架驶离试验路面：

测试完成之后按照相反的步骤取下配重块，连接吊装机构与配重箱的吊扣，通过吊装机构提升测试机构，然后将轮胎试验台架驶离试验路面；

被测轮作为主动轮提供牵引力时，牵引力通过叉臂传递到与其通过螺栓连接的三维力传感器，然后通过配重箱及与其通过直线轴承连接的圆管导轨传递到台架上为试验台架提供牵引力；实时测量步骤二中三种模式中任意模式的牵引力和被测轮载荷，通过数据分析仪器平台测量牵引力和载荷关系；

具体包括：通过控制被测轮速度和后轮速度造成被测轮驱动力和辅助驱动机构的驱动力不一致以达到速度一致来提供牵引力，通过控制配重箱的重量来改变被测轮载荷，再通过三维力传感器检测被测轮载荷；通过扭矩传感器来测量被测轮施加在道路上的扭矩，通过了解被测轮与道路之间的摩擦系数，并结合车辆的质量、道路表面的状况以及被测轮的特性计算牵引力，测量结果通过数据分析仪器平台分析被测轮牵引力和载荷关系；

轮胎试验台架安装其他不同的传感器进行所需要的测量，包括安装六分力传感器和压力传感器测量胎压和牵引力的关系，且适用于不同工况的测量，包括匀变速驾驶、不同附着系数路面测量。