静负荷下轮胎接地压力分布测试的研究
工程机械用子午线轮胎外胎的接地压力分布研究
工程机械用子午线轮胎外胎的接地压力分布研究引言：工程机械在现代建设中扮演着重要的角色，而轮胎作为工程机械的关键组成部分之一，对其性能和稳定性有着直接的影响。
尤其是子午线轮胎，其接地压力分布是关键指标之一，直接影响到工程机械行驶的稳定性、牵引能力和燃油消耗等方面。
本文旨在研究工程机械用子午线轮胎外胎的接地压力分布，并探讨其影响因素和优化方案。
一、子午线轮胎接地压力分布的影响因素1. 轮胎载荷轮胎在工程机械运行过程中承受着来自机械本体和工作载荷的重量。
不同的工程机械使用载荷的特点也会对接地压力分布产生重要影响，例如挖掘机在挖掘工作时的后轮载荷明显高于前轮载荷，而装载机在装载工作时的前轮载荷则较高。
2. 轮胎压力与气压轮胎内的气压对接地压力分布同样具有重要影响。
较高的气压能使轮胎扁平，从而增大接地面积，减小接地压力；相反，较低的气压则使轮胎变形，导致接地面积减小，接地压力增大。
3. 轮胎结构与胎型子午线轮胎采用一种由内侧向外侧逐渐增高的线状结构，使得接地面积和接地压力分布更加均匀。
而胎型的设计也会对接地压力分布产生重要影响，例如平胎和尖胎在接地压力分布上存在明显不同。
4. 驱动方式和工作条件不同的驱动方式和工作条件对接地压力分布也会产生重要影响。
例如，前驱式和后驱式机械的重量分布不同，对轮胎接地压力的分布有不同的要求。
此外，工作条件的不同也会导致接地压力的变化，例如在起重机进行起重工作时，接地压力集中在前轮上。
二、工程机械用子午线轮胎外胎接地压力分布调整的技术方案1. 载荷平衡技术通过调整工程机械的重心和重量分布，实现轮胎载荷的平衡，从而使轮胎的接地压力分布更加均匀。
这可以通过增加或减少特定部位的配重块来实现，或者采用调整轮胎位置的方式来改变载荷分布。
2. 胎压调整技术通过合理调整轮胎内部的气压，影响轮胎的变形程度和接地面积，从而实现接地压力分布的调整。
在实际应用中，可以根据工程机械的实际工况和路面情况，调整轮胎气压，以增加接地面积，降低接地压力。
轮胎接地压力分布及其测试方法
轮胎接地压力分布及其测试方法的报告，800字轮胎接地压力分布及其测试方法报告摘要轮胎的接地压力分布是特定车辆行驶特性的重要参数。
轮胎接地压力分布对车辆特性、性能上的差异有着重要的影响，因此，对轮胎接地压力分布的测试将会非常有用。
本文将介绍轮胎接地压力分布的概念，以及常用的测试方法，以期为读者打造一个轮胎接地压力分布及其测试方法的总体了解框架。
1. 简介轮胎接地压力分布是指在不同接触面上，轮胎各方向上的压力分布。
轮胎的接地压力分布实际上是轮胎的荷载分配情况的反映，轮胎“负载”的主要因素是车辆总质量、车尾距离，以及轮胎结构与压力规范这三者的协同作用。
正确的轮胎压力分布可以有效改善车辆行驶特性、性能上的差异，同时也能够起到促进车辆良好燃油经济性的作用。
2. 测试方法由于轮胎接地压力的受力是分集的，因此在汽车行业中，通常采用测量接地压力方法来检测轮胎接地压力分布情况。
一般来说，接地压力测量方法包括：水封式压力表测量法、负载块法、平台法以及光学测量法等。
①水封式压力表测量法。
水封式压力表测量法利用轮胎较低的内部压力，将水封式压力表放置于轮胎内部，然后做出气压推力，进而得到轮胎接地压力的大小。
②负载块法。
负载块法基本原理是采用可以量度压力变化的负载传感器，把负载块放置在轮胎上，再通过诸如压力传感器、扭矩传感器或者地平仪等各种传感器，观察负载块的变化情况，从而得到轮胎接地压力的大小。
③平台法。
平台法即利用实验台模拟车轮状态，在实验台上加载车轮，调节车轮的载荷，以及加载的车轮距离，从而模拟车辆的行驶状态和轮胎接地情况，最终得到轮胎接地压力的大小。
④光学测量法。
光学测量法是最新技术，通过激光照射技术，可以清楚地看到轮胎与道路之间的接触区域，以及接触区域的分布，有助于准确地测量轮胎的接地压力和接地面积。
3. 结论轮胎的接地压力分布是车辆行驶特性、性能差异的重要因素，因此对轮胎接地压力分布的测试非常重要。
本文介绍了轮胎接地压力分布的相关概念，以及采用水封式压力表、负载块、平台法以及光学测量法四种常用的测试方法。
汽车轮胎静态接地压力分布试验方法
汽车轮胎静态接地压力分布试验方法嘿，朋友们！今天咱来聊聊汽车轮胎静态接地压力分布试验方法。
你可别小瞧了这个，它就像是给轮胎做一次全面的“体检”呢！想象一下，汽车在路上跑，轮胎就像是它的脚。
这脚得稳稳地踩在地上，才能跑得又快又稳呀。
那怎么知道这轮胎接地的情况好不好呢？这就得靠咱说的这个试验方法啦。
首先呢，得找个合适的地方来做这个试验。
就像医生看病得有个专门的诊室一样，这个地方要平平整整的，不能有啥坑坑洼洼。
然后把汽车停在那儿，就像让病人乖乖躺在病床上等着检查。
接下来，就是要用到一些专门的仪器啦。
这些仪器就像是医生的听诊器、血压计啥的，能把轮胎接地的压力情况给测出来。
它们能精确地告诉我们，轮胎的哪个地方压力大，哪个地方压力小。
这可重要了，要是压力分布不均匀，那轮胎可就容易出问题啦。
比如说，要是一边压力特别大，一边压力特别小，那不就像人走路一瘸一拐似的，能舒服吗？而且时间长了，轮胎还容易磨损不均匀，缩短使用寿命呢。
在做试验的时候，可得认真仔细，不能有一点儿马虎。
就像给病人检查身体，稍有疏忽可能就会漏掉重要的问题。
得一遍又一遍地测量，确保数据的准确性。
这试验方法不就像是给轮胎照了个 X 光吗？能让我们清楚地看到轮胎内部的情况。
通过这个试验，我们可以知道轮胎接地压力分布是不是合理，需不需要调整。
咱平时开车的时候，可别觉得轮胎没啥大不了的。
它们可是关系到我们的安全呢！要是轮胎出了问题，那后果可不堪设想。
所以啊，这个汽车轮胎静态接地压力分布试验方法可太重要啦！它能帮我们更好地了解轮胎的状况，让我们开车的时候更放心。
朋友们，你们想想看，要是没有这个试验方法，我们怎么能知道轮胎到底好不好呢？那开车不就像摸着黑走路一样，心里没底吗？总之呢，汽车轮胎静态接地压力分布试验方法是保障我们行车安全的重要手段。
我们一定要重视它，让我们的轮胎始终保持良好的状态，带着我们在马路上稳稳地行驶！你们说是不是这个理儿呀？。
三维轮胎静态接地特性的数值分析研究
各 向异性材料 的 ９ 个工程常数 。
１ ４ 建模 ．
向移向胎体 ， 通过定义接触边界条件来 模拟轮辋 和胎 圈 的配 合 。 （）施 加规 定 的充气 压力 ７０ｋ ａ ２ ３ Ｐ 。 （）施 加 载 荷 。载 荷 通 过 移动 路 面 实 现 ， ３ 先 将 模型 中 的路 面 移 动 到 轮 胎 充气 后 的胎 面位 置 ， 再将路面沿径向移 动一定 位移， 位移的大小等于 下沉 量 ， 实现 载 荷 的施 加 。
由于轮胎结构的对称性， 为减小计算量 ， 建立 １４轮胎 三 维 有 限元 模 型 。建 立 三 维 模 型 时 ， ／ 先 将当前总体坐标系转化为柱坐标 系， 轮胎轴线轴 心 为坐 标原 点 ， ｒ 方 向 为轮 胎 径 向 ， 为 轮 ｘ（） ｙ（） 胎周 向 ， 为 轮 胎轴 向 。 ｚ（） 首 先将 ＡｕｏＣ ｔ ＡＤ中轮 胎横 截 面 的数字 化 信 息读 人 ＡＮＳ Ｓ， 坐 标 系设 为 全 局 柱 坐 标 系 ， Ｙ 将 将 全 部节 点沿 周 向旋 转 一 定 角 度 （。 ， 成 第 二 排 ６） 生 节点 ， 二排 与 第 一 排 中相 应 节 点 的节 点 号 增 加 第 ４ ０ 利用两排节点生成第一排三维层单元。在此 ０， 基础上 ， 生成后面各排节点， 每排中对应节点 的节 点 号 比上 一 排 增 加 ４０ 角 度 增 量 为 ６， 转 到 ０， 。旋 １０。从第 １０开始 ， ５。 ５。 将旋转角度设为 ２， 。继续旋 转 到 １０。节 点 增 量 与 前 面 节 点 号 增 量 必 须 相 ８。 同 ， 用 “ ＧＥ 命 令 ， 成 全 部 单 元 ， 立 １ ４ 采 Ｅ Ｎ” 生 建 ／ 整 胎 三维有 限元模 型［ 。轮 胎与 地 面可 能接 触 的 ５ ］
车辆荷载下半新载重轮胎接地行为试验
车辆荷载下半新载重轮胎接地行为试验韩存仓;邵玉丽;王保良【摘要】在岛津AG-225TA万能试验机平台上,利用自行开发的工装,选用半新轮胎进行了车辆荷载下载重轮胎接地行为的试验研究.结果发现:同样的车辆荷载下,轮胎在刚性路面和柔性路面具有不同的接地面积和接地形状.通过对试验数据的处理,给出了轮胎在不同类型路面接地面积的计算公式和接地形状量化公式.【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(032)004【总页数】4页(P24-27)【关键词】接地面积;接地形状;载重轮胎;量化【作者】韩存仓;邵玉丽;王保良【作者单位】洛阳理工学院机械工程系,河南洛阳471023;洛阳理工学院数理部,河南洛阳471023;洛阳理工学院机械工程系,河南洛阳471023【正文语种】中文【中图分类】U463.3410 前言耦合元件轮胎对行进路面的作用是进行车与路相互作用研究的重点课题。
目前，研究主要集中在轮胎性能对道路影响和由车辆荷载通过轮胎对道路造成的损伤两个方面，主要有实验测定和数值计算两个研究方法。
轮胎对道路的损伤借助其应用参数——充气压力和轮载(轴载)进行研究。
目前，具有代表性的研究方法有两种:一种是从道路荷载定义和分类［1］，建立车辆轴重分布模型［2－3］和载重谱［4］，并建立行业规范［5－6］，研究车辆作为一个整体对道路寿命的影响;另一种是实验测定轮胎在不同轮载与胎压下的接地形状［7－10］。
但这两种方法的研究结论如果实际应用于设计和工程实践，却存在一定的问题。
为此，本文对全新载重轮胎接地行为进行了试验研究，通过对试验数据的处理，得到了轮胎在不同路面类型接地面积的计算公式和接地形状量化计算公式［11］，探索了轮胎接地行为数字化技术的方法。
按照此方法，本文给出基于试验研究的半新载重轮胎接地行为的量化结果，为轮胎接地行为应用于道路设计和工程实践打下基础。
1 试验1.1 试验装置图1 试验装置照片为了进行模拟试验，设计制作了以岛津AG-25TA万能试验机为核心的试验装置，如图1所示。
载重子午线轮胎静态接地影响因素的有限元分析
本 工作 以 １ １ ． ０ ｏ Ｒ ２ Ｏ全钢 载 重 子午 线 轮 胎 为
例， 使 用 Ａｂ ａ ｑ ｕ ｓ ／ Ｃ ＡＥ软 件模拟 研 究 轮胎 静 态 接
地 时下 沉量 的影 响 因素 ， 并 对 接地 时胎 面 的 压力 分 布 和 Ｍｉ ｓ ｅ ｓ 应 力分 布进 行 分 析 ， 以期 为 提 高 轮 胎 的使 用性 能提 供参 考 。 ２ 轮胎 下沉量 理论 和计算 方 法
橡
胶
工
业
２ ０ １ ３年 第 ６ Ｏ卷
载 重 子 午线 轮 胎 静 态接 地影 响 因素 的有 限元 分 析
李文 博 ， 冯琳 阁 ， 赵 长松 ， 辛振祥
（ 青 岛科 技 大 学 轮 胎 ＲＣ ＡＤ研 究 室 ， 山东 青 岛 ２ ６ ６ ０ ４ ２ ）
摘要 ： 应 用 Ａｂ ａ ｑ ｕ ｓ ／ Ｃ ＡＥ有 限 元 分 析 软 件模 拟研 究 载 重 子 午 线 轮 胎 在一 定 载 荷 下 静 态 接 地 时 轮 胎 的 下 沉 量 等 负 荷 变 形 及 胎 面 接 地 压 力 分 布和 Ｍｉ ｓ ｅ ｓ 应力分布 ， 并 对 轮 胎 静 态 接 地性 能 的影 响 因素 进 行 分 析 。结 果 表 明 ， 增 大 充 气 压
率 半径 和充 气外 直 径 对 下沉 量 都 有 一 定影 响 ， 采
用 平坦 的胎 面弧 度 ， 可 以达 到 最佳 接 地 形 状 和 接 地 压力分 布 ， 大 大提 高 在 行 驶过 程 中 的耐偏 磨 性
能， 而使 用仿 真软 件模 拟计算 充气 压力 、 胎 面 曲率
半 径 和 充 气 外 直 径 对 下 沉 量 影 响 的 文 献 还
单元 ） 。
子午线轮胎接地压力分布评价试验研究
子午线轮胎接地压力分布评价试验研究随着汽车工业的不断发展，轮胎作为汽车的重要组成部分，也受到越来越多的关注。
而轮胎的接地性能，尤其是接地压力分布，也成为了评价轮胎性能的重要指标。
本文将介绍一种常用的子午线轮胎接地压力分布评价试验研究。
一、试验原理子午线轮胎接地压力分布评价试验采用静态荷载推荐均匀直行路面，通过利用测压技术得到接地区域的压力分布，从而评估轮胎的接地性能。
二、试验步骤1.准备工作在进行试验前，需准备好适合的荷载设备、路面以及测量仪表，并保证设备的微调准确。
2.试验步骤（1）确定荷载：根据轮胎负载指标，应选用适当的荷载和配重。
（2）准备路面：路面应考虑实际使用条件和评价标准，需选用平整度好、无危险障碍的直行路面。
（3）安装轮胎：将试验轮胎安装在试验设备上，确保轮胎与试验设备对中，并进行微调整。
（4）荷载施加：按照预定的荷载和配重，施加在轮胎上，保持恒定，时间约20分钟。
（5）测量接地压力：使用测压仪器，对轮胎接地区域进行压力测量，并记录下来。
（6）试验结果处理：根据所得到的压力数据，计算得到轮胎的接地压力分布，进行进一步处理，如曲线绘制、数据分析等。
三、试验结果通过实验，可得到轮胎的接地压力分布图。
通过对接地压力分布的分析和比较，可以评估轮胎的接地性能。
接地压力分布均匀、强度合适的轮胎，具有较好的操控性和安全性能。
四、试验注意事项1. 试验现场应保持安全，确保试验设备的稳定运行。
2. 试验过程中，应注意恒定荷载和配重，保证结果的可靠性。
3. 对试验设备和测量仪器需保持维护，确保其工作准确性。
4. 试验结果的评估过程应仔细分析，尽可能综合多个因素进行评估，确保评价结果的准确性。
总之，子午线轮胎接地压力分布评价试验是评价轮胎性能中的重要环节，能够予以轮胎设计和性能优化提供较好的指导和引导。
五、试验优缺点与改进方向1. 试验优点子午线轮胎接地压力分布评价试验是一种简单实用、可重复性高、经济实惠的试验方法，所得到的数据可靠。
子午线轮胎静态及滚动状态下接地特性试验研究
车 辆 牵 引 和 操 纵 所 需 要 的 力 都 产 生 于 轮 胎 与路 面 的 接地 区 ，车 辆 的诸 多 性 能 均通 过 轮 胎 的 接 地 性 能得 以实 现 ，而 轮胎 接 地 性 能主 要通 过轮 胎 与地 面之 间 的“接触 面 ”表征 。 因此可 以借 助对 这 个 “接 触 面”—— 即轮 胎在 接地 区 内 的压 力分 布 进 行研 究 ，确定 轮 胎 与路 面之 间 最有 利 的接 触 条 件 。轮胎 接地 压力 分布 得 到 了国 内外 众 多学者 的 高 度重 视 。Ｐ．Ｓ．Ｐｉｌｌａｉ等“ 采用 试 验 的方 法对 轮 胎 接 地 印痕 面 积进 行 了分 析 ，得 到 了根 据 轮胎 变 形 量 和胎侧 尺寸 参数 计算 轮胎 接地 印痕 面积 的经 验 公式 ；俞淇 等 采用 压力 板法 对静负 荷下 轮胎接 地 压力 分 布 进行 了研 究 ，提 出 了描 述 轮胎 压 力 分 布 的一些 指标 ；胡小 弟 纠利用 自主开 发 的轮 胎接地 压力 测 试 仪 ，进 行 了不 同花纹 载 重 轮胎 在 不 同充 气 压 力 和 负荷 作 用 下 的接 地压 力 分 布 测量 ；周 刚 等 分 析 了轮胎 平均 接 地压 力 与荷 载 和充 气 压力 之间 的关系 ；梁晨 系统地 研究 了轮胎 接地评 价体 系 ，提 出 了描 述轮 胎 接 地压 力 分 布 的几 何 特 征参 数 与力学特 征参数 。
目前 的研究 主要是 探 索轮胎 静 负荷 时接地 压 力 分 布 特征 及 接地 特 性 对 轮胎 性 能 的影 响 ，但 是 有关 静 态和 滚动状 态下 轮胎 接地 特性 差异 的研 究 还不 够充分 ，与静态 下 的接地 压力分 布相 比 ，轮胎 在 滚动 状态下 的接地压 力分 布具 有更 高 的实用 性
充气压力和负荷对轮胎静态接地印痕的影响
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图1 轮胎接地印痕试验原理示意
利 用 实 车 进 行 试 验，把 千 斤 顶 放 置 在 规 定 的 位置上，顶起轿车直到与地面有一定间隙，用蘸有 蓝 色 墨 水 的 毛 笔 在 轮 胎 底 部 均 匀 涂 抹，在 轮 胎 正 下方放置一张白纸，加载相应的负荷后，缓慢地放 下 千 斤 顶 直 到 轮 胎 完 全 压 在 白 纸 上；再 次 顶 起 轿 车与地面有一定间隙，抽出有接地印痕的纸，并勾 勒 出 印 痕 的 大 致 边 框，测 量 接 地 印 痕 的 长 度 和 宽 度（精确到小数点后两位）。重复上述步骤并利用 轮 胎 充 气 泵 改 变 轮 胎 的 充 气 压 力，使 用 气 压 表 测
轿 车 整 备 质 量 1 700 kg，满 载 载 荷 2 400 N，轮 胎 规 格 205/55R16，标 准 充 气 压 力 240 kPa。试验充气压力分别为40，80，120，160，200， 240 kPa，整车质量加载荷分配到轮胎上的负荷分 别为4 250，4 400，4 550，4 700，4 850 N。 1. 2 原理和数据分析 1. 2. 1 试验原理及方法
基 金 项 目 ：陕 西 省 工 业 攻 关 项 目（2 0 1 6 G Y - 0 5 0）；陕 西 省 重 点 实验室项目（2018JS020）
作者简介：王蒙（1993—），女，陕西富平人，陕西理工大学在读 硕士研究生，主要从事车辆工程研究。
E-mail：1101852703@qq. com
轮胎动态接地压力分布的光吸收法测量研究
轮胎动态接地压力分布的光吸收法测量研究
柏林;梁晨;朱大钎;王国林
【期刊名称】《橡胶工业》
【年(卷),期】2022(69)10
【摘要】设计光吸收法试验台架,通过图像处理算法及对负荷、充气压力、外倾角、侧偏角的控制,获得轮胎动态接地压力分布。
图像处理算法如下:拍摄轮胎接地印痕
图像,通过图像矫正、灰度化、滤波去噪及图像分割获取图像中轮胎与路面接触区域,再通过校准机构获取图像灰度与轮胎接地压力的相关性,将轮胎接地印痕图像转
化为接地压力分布图。
以规格为205/55R16的非对称花纹子午线轮胎为例,利用试验台架对轮胎动态接地印痕进行测量,获取不同工况下轮胎接地压力分布及接地印
痕特征值,轮胎计算负荷相对误差绝对值基本小于10%,验证了光学试验台架的有效性。
【总页数】9页(P723-731)
【作者】柏林;梁晨;朱大钎;王国林
【作者单位】上海大学管理学院;江苏大学汽车与交通工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ336.1;U463.341
【相关文献】
1.子午线轮胎接地压力分布研究
2.利用Tekscan压力分布测量系统进行轮胎接地分析
3.子午线轮胎接地压力分布研究
4.全钢载重子午线轮胎接地压力分布的仿真研究
5.子午线轮胎接地压力分布非对称性研究
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图 5 185 R15 轮胎接地压力分布三维曲面图 P = 460 kPa , Q = 8164 kN
图 6 165/ 70SR13( A) 接地压力分布三维曲面图 P = 250 kPa , Q = 4135 kN
212 不同负荷下的压力分布 图 7 和 8 所示为轮胎在固定气压下进行不
同负荷时接地压力分布测试的结果 。为了便于 对比 ,采用二维图形来表达 。
致谢 在本研究工作过程中 ,样胎和试验 设备等条件由广州宝力轮胎公司和珠江轮胎公 司提供 ,同时两公司的技术部门以及工作人员 也对本工作的开展给予了大力支持 ,在此表示 衷心感谢 。
图 10 165/ 70SR13( A) 轮胎在不同气压下沿横 、纵 坐标方向的接地压力分布
◆—250 kPa , ■—280 kPa ;轮胎负荷为 4135 kN
第 4 期 俞 淇等 1 静负荷下轮胎接地压力分布测试的研究 20 7
Study on Determination of Tire Contact2area Pressure Distribution under Static Load
Yu Qi , Dai Yuankan and Zhang Kai
压力分布的研究 。实测轮胎接地压力的方法 , 大致可归纳为 3 种 : ①压力板法 ; ②电测法 (采 用配备有压力传感器的金属平板) ; ③光学法 (通过光学棱镜与接地面之间的光吸收量换算 得到接地压力值) [4 ] 。
目前我国正在研究应用三维有限元分析法 解决轮胎接触问题 ,并已获得了初步的接地压 力分布预算结果 。此时有必要同时开展一些实 测接地压力分布方法的研究 ,用来评估理论预 算结果的准确性 。结合现有条件 ,可采用简易 有效的压力板法 。本工作就采用压力板法在静 负荷下进行了轮胎接地压力分布的测试研究 。
由图 5 和 6 可见 ,两种规格的子午线轮胎 接地压力分布规律相似 。最大接地压力均在接 地区中心 ,从中心向边缘逐渐降低 ,直至接地区 边缘下降至最小值 。另外 ,沿横轴方向的接地 压力分布出现两处凹洼低点 ,这是由于受轮胎 花纹沟槽的影响 。
第 4 期 俞 淇等 1 静负荷下轮胎接地压力分布测试的研究 20 5
(2) 试验方案 将两种规格的轮胎分别安装于各自的标准 轮辋上 ,在不同充气压力 P (185R15 轮胎为 460 和 540 kPa ;165/ 70SR13 轮胎为 250 和 280 kPa)
2 结果与讨论 211 不同规格子午线轮胎接地压力分析
分别对两种规格子午线轮胎1/ 4接地区 印 迹进行了接地压力数据处理 ,其结果如 图 5 和 6 所 示 。图 5 和 6 分 别 为 1 8 5 R 1 5 和 165/ 70SR13 (A) 两种子午线轮胎在标准气压和 负荷下的接地压力分布 。
4 Sakai E H1Measurement and visualization of contact pressure dis2 tribution of rubber disks and tires1Tire Science and Technology , 1995 ,23 (4) :238～255 第十届全国轮胎技术研讨会论文
各种预算理论所得到的分析结果都需要与 实测结果进行对比 ,因此有必要开展实测接地
3 国家自然科学基金资助项目 。 作者简介 俞淇 ,女 ,1934 年 5 月出生 。教授 。1960 年毕 业于莫斯科精细化工学院 。主要从事轮胎结构与力学性能研 究工作 。曾发表过多篇有关轮胎结构 、轮胎性能 、轮胎复合材 料以及有限元分析法在轮胎结构中应用方面的论文 。
第 4 期 俞 淇等 1 静负荷下轮胎接地压力分布测试的研究 20 3
静负荷下轮胎接地压力分布测试的研究 3
俞 淇 戴元坎 张 凯
(华南理工大学高分子系 ,广州 510641)
摘要 采用压力板法测试了 185R15 和 165/ 79SR13 两种规格子午线轮胎的接地压力分布 ,并在不同负荷 、 不同气压以及不同花纹情况下分别进行了接地压力分布的测量 。得到的试验数据应用三维曲面和二维曲线进 行了处理 。测试结果能明显地表示出在不同条件下接地压力分布的差异 ,可为轮胎结构与性能研究提供实验 依据 ,亦可作为供接地压力分布理论计算进行对比的实测数据 。
1 实验 111 试验方法和原理
(1) 压力板的制备 压力板 是 采 用 带 有 锥 形 颗 粒 的 硫 化 橡 胶 板 ,其断面形状如图 1 所示 。硫化胶的邵尔 A 型硬度一般为 80 度左右 ,通常可借用子午线轮 胎的三角胶胶料 。
图 1 压力板断面示意图
(2) 压力换算曲线的标定 压力板法的工作原理是利用橡胶板上的锥 形颗粒在印痕纸上的印迹来分析压力大小及分 布 。因压力的不同 ,橡胶板的锥形颗粒在印痕 纸上留下印迹的直径也不同 。 先通过施加已知压力并测出相应的印迹直
由图 11 可见 ,不同花纹轮胎的接地压力分 布无论是从纵轴还是横轴方向均有比较明显的 差异 。
2 06 轮 胎 工 业 1999 年第 19 卷
图 9 185 R15 轮胎在不同气压下沿横 、纵坐标 方向的接地压力分布
◆—540 kPa , ■—460 kPa ;轮胎负荷为 816 kN
图 7 5 R15 轮胎在不同负荷下沿横 、纵轴 方向的接地压力分布
◆—512 kN , ■—816 kN , △—1515 kN ; 轮胎充气压力为 460 kPa
图 8 165/ 70SR13( A) 轮胎在不同负荷下沿横 、纵轴 方向的接地压力分布
◆—310 kN , ■—4135 kN , △—516 kN ; 轮胎充气压力为 280 kPa
关键词 轮胎 ,压力板法 ,接地压力分布 ,接地区
近年来 ,随着交通运输事业的发展 ,对轮胎 的高速 、安全 、节能 、耐磨和舒适等性能提出愈 来愈高的要求 ,而所有这些性能都是通过轮胎 与地面接触的那一小块区域 (接地区) 实现的 。 接地区承担着各种驾驶行为 (加速 、拐弯 、刹车 等) 和各种路面条件 (干 、湿 、冰等) 下轮胎与地 面之间的载荷转换 ,因此轮胎与地面之间的接 触问题便成为轮胎研究工作的一个重点 。为了 有效地研究和预测轮胎与地面接触区的各项性 能 ,可采用多种方法 ,如弹性力学计算法 ,而目 前更广泛使用的是有限元分析法 。除了从理论 上预测外 ,还可采用实测法来了解轮胎接地区 的某些性能特征 。有关轮胎接地区问题曾有专 题综述[1 ] 。
(3) 设备与测试 采用压力板法测量轮胎接地压力分布一般 可在轮胎静负荷性能试验机上进行 。测试条件 和测量方法与轮胎静负荷性能测定方法国家标 准中有关接地面积测量的规定相同 ,只是在轮 胎与印痕纸之间加放一块橡胶压力板 ,便可测 得轮胎接地压力分布 。得到的接地压力印迹如 图 3 所示 。
和不同垂直负荷 Q (185R15 轮胎为 512 ,816 和 1515 kN ; 165/ 70SR13 轮 胎 为 310 , 4135 和 516 kN) 下进行了压力分布测试 。另外 ,对两种花 纹 (A 和 B) 的 165/ 70SR13 轮胎在标准充气压力 和垂直负荷下进行了对比测试 。
图 4 轮胎接地压力分布三维曲面图 P = 280 kPa , Q = 4135 kN
图 3 接地压力印迹图
112 样胎测试与数据处理方法 (1) 测试样胎 选用185 R1 5轻 载 子 午 线 轮 胎 和
165/ 70SR13 轿车子午线轮胎作为样胎 ;对 165/ 70SR13 规格又选用了两种不同花纹的轮胎进 行了对比 。
3 Shiobara H ,Akasaka T , Kagami S , et al1 One2dimensional contact pressure distribution of radial tire in motion1 Tire Science and Technology ,1995 ,23 (2) :116～135
图 9 和 10 所示为在标准负荷条件下进行 的不同气压时轮胎的接地压力分布测试结果 。
从图 9 和 10 可见 ,随着充气压力的增大 , 接地压力也增高 ;但在接地区的边缘处却相反 , 即气压增大 ,接地压力反而下降 。 214 不同花纹轮胎的接地压力分布
选用两种不同花纹 (A与B) 的165/ 70SR13 轮胎在标准气压与负荷下进行了接地压力分布 对比测试 ,结果如图 11 所示 。
研究轮胎接地问题时 ,分析其接地区的压 力分布尤为重要 ,因为它直接与轮胎的耐磨 、制 动 、牵引 、操纵稳定以及滚动阻力等性能有关 。 研究轮胎力学的知名人士 Clark 和 Akasaka[2]采 用弹性力学法预测了轮胎接地压力分布 ,并与 实测结果进行对比 ;Akasaka 和 Shiobara 等[3] 研 究了子午线轮胎二维压力分布和一维动态接地 压力分布 ;还有许多人应用三维有限元法对静 态 、动态 、有摩擦 、无摩擦时轮胎接地压力进行 了模拟研究 。
图 11 不同花纹轮胎在标准气压与负荷下沿 横 、纵轴方向的接地压力分布
轮胎充气压力为 280 kPa ;轮胎负荷为 4135 kN ; ◆—A 花纹 ; ■—B 花纹
地压力分布测试 。在不同负荷 、不同气压以及 不同花纹等情况下 ,接地压力分布均有比较明 显的差异 。用压力板法测得的结果可作为对不 同轮胎静态试验条件下接地性能研究的依据 , 也可作为理论计算 (如有限元分析) 与实测对比 时的实测数据 。
(3) 数据处理 由于轮 胎 在 接 地 面 上 的 压 力 分 布 是 关 于 纵 、横两个方向轴对称的 ,因此压力分布数据只 需取其 1/ 4 印迹内的压力数据进行处理即可 。 一般以印迹纵向中线 (纵轴) 和横向中线 (横轴) 为坐标轴 ,两轴相交处 (即印痕中心) 为原点 O (参见图 3) 。按印迹的间隔 (约 10 mm) 测出印 迹直径 ,再通过压力换算曲线 (图 2) 得到对应 的压力值 ,将数据输入计算机 ,应用绘图软件 (选用三维曲面图) 进行处理 ,即可得到轮胎 1/ 4 印迹内的接地压力分布 ,如图 4 所示 [ 以 165/ 70SR13 (A) 轮胎为例 ] 。