汽车轮胎性能试验规范研究

汽车轮胎性能试验标准研究 试 验 ? 测 试 | 汽 车 轮 胎 性 能 试 验 规 范 研 究doi: 103969 /j.issn.1005 -2550 .2021 .05.011 收 稿 日 期 : 2021 -09 -13汽 车 轮 胎 性 能 试 验 规 范 研 究胡 晓 伟 , 刘 宏 刚 , 蒲 宏 光( 东 风 汽 车 公 司 技 术 中 心 , 武 汉 430058 )摘 要 : 本 文 提 出 了 影 响 汽 车 轮 胎 性 能 的 要 素 以 及 相 关 的 检 测 、 试 验 方 法 , 并 以 几 种 轮 胎 为 实 例 , 分 别 就 轮 胎 的 耐 久 性与 耐 磨 耗 特 性 、 牵 引 附 着 性 、 轮 胎 噪 声 、 操 纵 性 、 滚 动 阻 力 等 方 面 进 行 了 性 能 试 验 , 试 验 结 果 证 明 了 该 试 验 方 法 的 可 行 性 和有 效 性 。关 键 词 : 汽 车 轮 胎 ; 轮 胎 性 能 ; 试 验 方 法+中 图 分 类 号 : U463 .85 1 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 1005 -2550 ( 2021 ) 05 -0041 -04Normative Study on Performance Tests of Auto TiresHU Xiao-wei, LIU Hong-gang, PU Hong-guangDongfeng Motor Corporation Technical Center, Wuhan, 430058 ChinaAbstract: This paper proposes the items that will affect the performance of auto tires as well as the testing method.Tests are made to check the durability, abrasion resistance, traction and attachment, noise control, operation and rolling re -sistance. And the results have proved the feasibility and reliability of the testing method.Key words: auto tires; performance of the tires; testing method的 乘 坐 舒 适 性 和 操 纵 稳 定 性 外 , 还 要 求 轮 胎 具 有 低 噪 声 、 低 磨 损胡 晓 伟和 低 滚 阻 , 要 求 各 项 性 能 全 面 改 进 , 在 高 水 平 上 达 到 平 衡 。武 汉 理 工 大 学 汽 车 工 程 专 业 毕 业 , 现 任 东风 汽 车 公 司 技 术 中 心 整 车 认 证 室 主 管 工1 轮 胎 性 能 影 响 的 要 素程 师 , 研 究 方 向 为 整 车 性 能 及 认 证 工 作 。1 ) 轮 胎 轮 廓 : 目 前 , 轮 胎 的 外 形 不 断 向 更 矮 更 宽 的 方 向 发 展 , 即 扁 平 率越 来 越 小 , 扁 平 率 = 轮 胎 断 面 高 度 / 轮 胎 断 面 宽 度 。 扁 平 化 轮 胎 在 性 能 方面 有 很 多 优 点 , 除 了 能 提 高 汽 车 在 转 弯 时 防 偏 滑 性 能 , 转 向 灵 敏 、 高 速 耐 久性 和 耐 磨 耗 外 , 还 能 保 证 有 较 强 的 制 动 能 力 , 不 过 扁 平 轮 胎 的 平 顺 性 不 太好 , 在 使 用 时 必 须 与 悬 架 装 置 配 合 起 来 考 虑 , 轮 胎 与 地 面 摩 擦 力 增 大 , 转 向轮 胎 作 为 汽 车 的 重 要 组 成 部 分 , 主 要 承 担 着 支 承 负 荷 、 向 地 面时 操 作 力 加 重 。传 递 驱 动 力 和 转 向 力 以 及 缓 冲 减 震 的 作 用 。 它 不 仅 影 响 汽 车 行2 ) 轮 胎 材 料 与 结 构 : 轮 胎 材 料 组 成 很 复 杂 , 一 种 轮 胎 包 含 100 种 左 右驶 的 安 全 性 和 舒 适 性 , 而 且 还 影 响 汽 车 的 运 输 效 率 。 随 着 汽 车 工的 材 料 , 轮 胎 材 料 发 展 与 轮 胎 结 构 相 互 促 进 , 轮 胎 材 料 影 响 轮 胎 的 干 、 湿 地业 的 发 展 和 汽 车 向 安 全 、 经 济 、 舒 适 方 向 的 发 展 , 对 轮 胎 的 综 合 性牵 引 性 、 耐 久 性 和 滚 动 阻 力 性 能 ; 轮 胎 结 构 影 响 轮 胎 的 舒 适 性 和 高 速 性 。能 提 出 了 更 高 的 要 求 。 除 要 求 轮 胎 具 有 较 高 的 路 面 牵 引 力 、 良 好41汽 车 科 技 /AUTOSCI ?TECH2021 年 第5 期3 ) 轮 胎 花 纹 : 轮 胎 花 纹 对 车 辆 性 能 具 有 重 要 影 响 。 1 ) 试 验 方 法 : 车 内 噪 声 试 验 车 速 为60km/h ,80km/h ,100km/h ,轮 胎 与 路 面 的 相 互 作 用 通 过 胎 面 花 纹 实 现 , 轮 胎 花 纹 左 右 着 120 km/h ; 试 验 其 它 条 件 及 数 据 记 录 和 处 理 参 照GB/T18697-2002轮 胎 的 制 动 性 能 、 转 向 性 能 、 驱 动 性 能 、 滚 动 阻 力 、 耐 磨 损 和 噪 声 ? 声 学 汽 车 车 内 噪 声 测 量 方 法 ? 的 规 定 ; 路 旁 噪 声 试 验 测 量 仪 器 及特 性 , 轮 胎 花 纹 对 轮 胎 性 能 的 影 响 是 多 方 面 的 , 有 的 甚 至 交 互 影 仪 器 布 置 、 测 量 条 件 ( 场 地 、 气 象 、 背 景 噪 声 、 汽 车 状 态 等 ) 等 参 照响 , 彼 此 矛 盾 。 GB1495-2002 ? 汽 车 加 速 行 驶 车 外 噪 声 限 值 及 测 量 方 法 ? 的 规 定 。2 ) 试 验 车 速 :70-90km/h , 参 考 速 度80+5km/h 的 车 速 ;2 轮 胎 性 能 试 验 必 要 性3 ) 轮 胎 气 压 : 对 于C1 ( 轿 车 轮 胎 ) 标 准 型 轮 胎 , 参 考 气 压250kPa ;轮 胎 看 起 来 简 单 , 它 与 汽 车 车 身 不 同 , 在 样 车 上 不 会 介 绍 其 4 ) 测 量 方 法 : 试 验 车 辆 以 规 定 的 车 速 , 在 发 动 机 关 闭 和 变 速性 能 , 轮 胎 各 种 性 能 对 轮 胎 的 各 要 素 提 出 的 要 求 很 不 相 同 , 有 时 器 空 挡 的 情 况 下 进 入A-A 或B-B 线 并 沿 中 心 线 前 行 ,A-A 或B-B甚 至 彼 此 矛 盾 , 在 此 情 况 下 保 证 轮 胎 的 各 种 性 能 都 是 最 优 是 不 可 线 同GB1495-2002 ? 汽 车 加 速 行 驶 车 外 噪 声 限 值 及 测 量 方 法 ? 标能 的 , 只 能 综 合 平 衡 , 突 出 重 点 ; 但 轮 胎 与 路 面 相 互 作 用 的 机 理 极 准 的 图 A1 中 的 A-A 或 B-B 线 。 测 量 次 数 和 声 压 值 读 取 同为 复 杂 , 许 多 问 题 至 今 尚 不 清 楚 , 仍 然 缺 乏 有 效 的 理 论 指 导 , 只 有 GB1495-2002 ? 汽 车 加 速 行 驶 车 外 噪 声 限 值 及 测 量 方 法 ? 标 准 的 规通 过 反 复 的 设 计 、 试 验 来 达 到 要 求 ; 虽 然 目 前 我 国 有 轮 胎 总 成 的 定 。台 架 试 验 标 准 , 但 是 轮 胎 与 车 辆 是 一 个 整 体 , 只 有 通 过 道 路 试 验 试 验 数 据 处 理 :才 能 找 到 轮 胎 特 性 与 汽 车 特 性 达 到 最 佳 匹 配 状 态 , 使 汽 车 的 整 体 测 量 后 温 度 修 正 :性 能 得 到 提 高 。 LL +kT (1 )m目 前 我 国 并 未 制 定 汽 车 轮 胎 性 能 的 相 关 标 准 和 试 验 方 法 , 式 中 :L 是 修 正 后 的 声 压 级 ;L 是 测 量 声 压 级 ;k 是 修 正 系 数 , 当 试m而 国 内 一 些 整 车 厂 和 轮 胎 厂 基 于 供 应 商 的 选 择 和 竞 品 分 析 的 需 验 路 面 温 度 大 于20C 时 为0.03 dBA/C, 小 于20C 时 为0.06 dB要 , 已 经 委 托 我 中 心 进 行 过 一 些 轮 胎 性 能 试 验 , 本 人 查 阅 有 关 资 A/C ; T 是 路 面 参 考 温 度 (20C ) 与 试 验 时 路 面 实 际 温 度t 的 差料 、 结 合 已 做 过 的 试 验 情 况 制 定 了 相 应 的 试 验 规 范 作 为 试 验 依 值 , T =20-tC 。据 。 测 量 后 速 度 修 正 :L L-aV (2 )R3 轮 胎 性 能 试 验 项 目 及 方 法式 中 :LR 为 报 告 中 的 声 压 级 ; 为 温 度 修 正 后 声 压 级 的 算 术 平 均 值 ;以C1 级 轮 胎 ( 轿 车 轮 胎 ) 的 道 路 试 验 方 法 为 例 。 按 下 列 试 验a 为 回 归 线 斜 率 ; 是 速 度 的 对 数 的 算 术 平 均 值 。项 目 考 核 试 验 轮 胎 的 各 项 技 术 性 能 、 耐 久 性 及 耐 磨 性 : n1L = n16 (3 )Lin3.1 轮 胎 耐 久 性 与 耐 磨 耗 特 性i1试 验 在 强 化 试 验 路 面 行 驶 中 轮 胎 的 使 用 寿 命 。式 中 :L 为 轮 胎 噪 声 第n 次 的 实 测 结 果;in1 ) 试 验 条 件 : 试 验 车 辆 装 载 按 企 业 技 术 要 求 进 行 ; 气 象 条 件1(4 )V = n16Vin不 限 ; 试 验 仪 器 包 括 行 驶 记 录 仪 、 温 度 计 、 游 标 卡 尺 ; 试 验 车 辆 准i1Vi备 按GB/T12534-1990 ? 汽 车 道 路 试 验 方 法 通 那么 ? 的 规 定 。式 中 : V =lg ,Vre为 基 准 车 速 。Vre?n2 ) 试 验 方 法 : 轮 胎 样 件 应 为 新 胎 , 试 验 前 应 充 至 厂 定 气 压 , 并(Vi-V ) (Li-L )对 轮 胎 的 有 关 参 数 进 行 测 量 记 录 ( 例 如 轮 胎 型 号 、 环 境 温 度 、 轮 胎i1(5 )n花 纹 深 度 ) ; 试 验 样 车 行 驶 路 面 为 汽 车 试 验 场 高 速 环 道 ; 试 验 车 速(Vi-V )2为 样 车 最 高 车 速 的90% 以 上 ; 试 验 里 程 为10000km ; 实 验 记 录 为i1每 间 隔1.5h 记 录 轮 胎 的 温 度 , 行 驶10000km 后 记 录 轮 胎 花 纹 深在 速 度 范 围 内 任 何 其 他 速 度 下 的 声 压 级LV, 由 公 式 (6 ) 确 定 :Vi度 试 验 数 据 处 理 及 评 价 计 算 为 试 验 结 束 后 计 算 出 轮 胎 花 纹 磨 损L L +alg (6 )V RVre?量 , 根 据 轮 胎 花 纹 深 度 、 每 万 公 里 花 纹 磨 损 量 可 以 得 出 该 轮 胎 的3.4 操 纵 性强 化 试 验 路 面 使 用 寿 命 。测 量 汽 车 转 向 回 正 性 能 、 转 向 轻 便 性 、 稳 态 回 转 性 能 。3.2 牵 引 附 着 性试 验 方 法 : 汽 车 转 向 回 正 性 能 试 验 按GB/T 6323.4-1999 ? 汽测 量 汽 车 在 干 地 、 湿 地 路 面 上 , 以 一 定 的 车 速 行 驶 时 的 制 动车 操 纵 稳 定 性 试 验 方 法 转 向 回 正 性 能 试 验 ? 标 准 进 行 ; 汽 车 转实 验 。 向 轻 便 性 试 验 按GB/T 6323.5-1999 ? 汽 车 操 纵 稳 定 性 试 验 方 法转 向 轻 便 性 试 验 ? 标 准 进 行 ; 汽 车 稳 态 回 转 性 能 试 验 按GB/T1 ) 试 验 方 法 : 试 验 车 速 为50km/h,80km/h ;6323.6-1999 ? 汽 车 操 纵 稳 定 性 试 验 方 法 稳 态 回 转 性 能 试 验 ? 标2 ) 试 验 路 面 : 干 地 试 验 路 面 条 件 按GB12676-1999 ? 汽 车 制 动准 进 行 。系 统 结 构 、 性 能 和 试 验 方 法 ? 的 规 定 , 湿 地 试 验 路 面 是 在 干 地 试 验3.5 滚 动 阻 力路 面 上 洒 水 ( 均 匀 ) ; 试 验 其 它 条 件 及 数 据 记 录 和 处 理 参 照GB测 量 汽 车 滑 行 能 力 、 加 速 性 能 。12676-1999 ? 汽 车 制 动 系 统 结 构 、 性 能 和 试 验 方 法 ? 中0 型 制 动 试试 验 方 法 : 汽 车 滑 行 能 力 试 验 按GB/T12536-1990 ? 汽 车 滑 行验 的 规 定 。试 验 方 法 ? 标 准 进 行 ; 汽 车 加 速 性 能 试 验 按GB/T12543-1990 ? 汽 车3.3 轮 胎 噪 声加 速 性 能 试 验 方 法 ? 标 准 进 行 。分 为 路 旁 噪 声 和 车 内 噪 声 两 种 。42试 验 ? 测 试 | 汽 车 轮 胎 性 能 试 验 规 范 研 究用 寿 命 = (7.7-2 )/2.2 =25900km 。4 实 例 研 究从 表1 、 表2 数 据 可 以 看 出 轮 胎 一 匹 配 该 型 轿 车 上 的 使 用 寿命 远 好 于 轮 胎 二 的 的 使 用 寿 命 , 尽 管 轮 胎 型 号 、 花 纹 一 样, 当 其 胎4.1 轮 胎 耐 久 性 与 耐 磨 耗 特 性面 材 料 不 同 时 , 其 使 用 寿 命 却 相 差 很 大 。依 照 上 述 试 验 方 法 , 表1 、 表2 是 某 轮 胎 厂225/40ZR18 轮 胎 装配 在 同 一 台 轿 车 上 的 耐 久 性 实 验 数 据 ( 轮 胎 一 和 轮 胎 二 胎 面 胶 料 4.2 牵 引 附 着 性不 同, 轮 胎 花 纹 相 同 , 代 号 均 为S-1088 ) 。 依 照 上 述 试 验 方 法 , 表3 是 某 轮 胎 厂 两 种 型 号 轮 胎 装 配 在 同依 据 表2 、 表2 两 组 数 据 可 以 得 出 ( 假 定 磨 损 限 度 标 志 位 置 深 一 台 轿 车 上 的 制 动 实 验 数 据 。2mm ) : 轮 胎 一 的 使 用 寿 命 = (7.6-2 )/1.4 =40000km ; 轮 胎 二 的 使表1 轮 胎 一 表2 轮 胎 二轮胎花纹深度/mm轮胎花纹深度/mm试验里程/km 试验里程/km左 前 轮 胎 右 前 轮 胎 右 前 轮 胎 左 前 轮 胎 左 前 轮 胎 右 前 轮 胎 右 前 轮 胎 左 前 轮 胎0 7.6 7.7 7.6 7.6 0 7.7 7.6 7.6 7.710 000 6.2 6.3 6.8 6.6 10 000 5.5 5.5 7.0 ? ?*1.4 1.4 0.8 1.0 2.2 2.1 0.6 ? ?轮胎花纹磨损量 轮胎花纹磨损量注: 汽车平均车速 167 km/h。 注 : 汽车平均车速 164 km/h,* 左 后 轮 胎 异 常 偏 磨 。表3 制 动 实 验 数 据225/40 ZR18 225/40 ZR18225/50 ZR17 225/50 ZR17 225/50 ZR17试验车速MP097 MP063 MP092S-1088 胶料 A S-1088 胶料 B干路面 11.7 12.4 11.7 11.6 11.350 km/h 初 速 度 的制动距离湿路面 13.9 13.1 14.1 12.6 12.6干路面 27.2 29.7 30.0 80 km/h 初 速 度 的制动距离湿路面 36.7 35.8 37.4 注: 制动管路压力相同。75从 表3 前 三 种 轮 胎 试 验 数 据 可 以 看 出 ,MP063 花 纹 的 轮 胎 在注 : 单 位/mm,MP* 、S-* 代 表 轮 胎 花 纹 种 类 。225/40ZR18 花纹:S-1088干 路 面 上 的 制 动 效 能 较 差 , 在 湿 路 面 上 的 制 动 效 能 较 好 。 后 两 种225/40ZR18 花纹:S-1088轮 胎 在 干 路 面 、 湿 路 面 上 的 制 动 距 离 基 本 相 同 。 当 轮 胎 花 纹 不 同70225/40ZR18 修改:S-1088时, 其 制 动 效 能 也 可 能 不 一 样 ; 当 轮 胎 花 纹 相 同 时, 尽 管 轮 胎 胎 面225/40ZR18 修改:S-1066胶 料 不 同, 其 制 动 效 能 也 可 能 相 差 不 大 。225/40ZR17MP09765225/50ZR17MP0634.3 噪 声225/50ZR17MP063依 照 上 述 试 验 方 法 , 表4 是 某 轮 胎 厂 两 种 型 号 轮 胎 装 配 在 同 ( 改良型 )60225/40ZR17MP092一 台 轿 车 上 的 噪 声 实 验 数 据 。从 表4 、 图1 数 据 可 以 看 出225/40ZR18 轮 胎 较225/50 ZR17 轮55胎 车 内 噪 声 大 ; 当 胎 面 材 料 不 同 时 , 其 对 车 内 噪 声 影 响 可 能 相 差0 20 40 60 80 100 120 140-1速 度/km ?h较 大 。图1 车 内 噪 声 试 验 结 果 曲 线43噪 声/dB (A )汽 车 科 技 /AUTOSCI ?TECH2021 年 第5 期表4 噪 声 实 验 数 据225/225/ 225/ 225/40ZR18225/50 225/50 225/50 225/5040ZR18 40ZR18 40ZR18位车速 ZR17 ZR17 ZR17 ZR17修改置S-1088 胶 S-1088 胶 S-1066 胶MP097 MP063 MP063 改良 MP092S-1088 胶料 A 料 B 料 C料 C前 62.5 62.5 62.6 62.2 59.3 58.2 58.4 58.760 km/h后 62.0 62.3 62.4 62.1 60.2 60.4 60.8 60.5前 65.4 64.4 66.4 63.4 62.2 61.6 62.4 62.480 km/h63.3后 65.2 64.2 65.8 63 62.7 62.2 62.5前 68.4 66.5 68.4 65.5 64.2 64.2 64.2 65.5100 km/h后 67.5 66.3 67.9 65.5 65.3 65.1 65.4 67.767.9 67.6 69.4前 71.9 69.3 70.3 68.4 67.9120 km/h后 70.2 69.2 69.8 68.3 67.1 67.5 67.2 68.3加 速 行 驶 车 外 噪 声70.7 69.3 70.5 70.2 - - - -( 按 GB1495 方法 )轮胎与路面之间辐射的噪声 ( 速度 80 km/h ) 71.0 71.9 71.9 70.9注 : 单 位/dBA,MP* 、S-* 代 表 轮 胎 花 纹 种 类 。操 纵 性 差 ; 胎 面 材 料 及 轮 胎 花 纹 对 操 纵 性 影 响 不 是 很 大 。4.4 操 纵 性依 照 上 述 试 验 方 法 , 表5 是 某 轮 胎 厂 两 种 型 号 轮 胎 装 配 在 同 4.5 汽 车 滑 行 能 力 、 加 速 性 能一 台 轿 车 上 的 操 纵 性 实 验 数 据 。 依 照 上 述 试 验 方 法 , 表6 是 某 轮 胎 厂 两 种 型 号 轮 胎 装 配 在 同从 表5 数 据 可 以 看 出225/40ZR18 轮 胎 较225/50 ZR17 轮 胎 的 一 台 轿 车 上 的 滑 行 能 力 、 加 速 性 能 实 验 数 据 。表5 操 纵 性 实 验 数 据试验轮胎 转向轻便性 稳态回转 转向回正 总评价计分225/50 ZR17 MP097 100 95.0 86.3 93.8225/50 ZR17 MP063 100 94.9 90.2 95.0225/50 ZR17 MP063 改良 98.3 100 81.4 94.1225/50 ZR17 MP092 100 99.2 84.3 94.5225/40ZR18 S-1088 胶料 A 100 88.1 52.0 80.0225/40ZR18 S-1088 胶料 B 100 96.1 58.8 85.0225/40ZR18 修 改 S-1088 胶 料 C 100 93.3 45.7 79.7225/40ZR18 S-1066 胶料 C 100 70.7 85.5 85.4注 :MP* 、S-* 代 表 轮 胎 花 纹 种 类 。44