汽车轮毂试验的三个标准和分析过程

汽车轮毂试验的三个标准和分析过程一 有关汽车轮毂的三个试验标准 根据国内和国际标准化组织 (ISO) 的规定，汽车轮毂必须满足三个典型试验的要求。有关的国内标准与 ISO 的标准是一致的，国外不同国家的标准可能不完全一样，但是基本方面还是一致的，只是具体载荷大小有所差别。 在国内，这三个试验对应的标准分别是： 1. 车轮动态弯曲疲劳和径向疲劳试验方法 - QCT221 其中包含了动态弯曲和径向载荷两个疲劳试验标准。 2. 车轮冲击试验方法 - GBT15704 其中包含了轮毂冲击试验的标准。 下面简单介绍这三个试验标准。 标准 1： 汽车轻合金车轮的性能要求和试验方法 QC/T2211997 前 言 本标准是根据 1995 年标准制修订计划安排组织制定的。 本标准在制订过程中，参照采用了美国 SFI、日本 JASO 等有关标准。 本标准由机械工业部汽车工业司提出。 本标准由全国汽车标准化技术委员会归口。 本标准由广东南海中南铝合金轮毂有限公司负责起草、立中车轮制造有限公司参加起草。 本标准主要起草人：雷铭君。1 范围 本标准规定了汽车轻合金车轮的动态弯曲疲劳性能、动态径向疲劳性能要求及试验方法。 本标准适用于全部或部分轻合金制造的汽车车轮。 2 试验项目 2.1 动态弯曲疲劳试验； 2.2 动态径向疲劳试验。 3 试验样品 弯曲疲劳和径向疲劳试验用的车轮应是未经试验或未使用过的新成品车轮，每个车轮只能做一次试验。 4 动态弯曲疲劳试验 4.1 试验设备 试验台应有一个旋转装置，车轮可在一固定不变的弯矩作用下旋转，或是车轮静止不动，而承受一个旋转弯曲力矩作用（见图1） 4.2 试验程序 4.2.1 准备工作 根据车轮在车辆上安装的实际情况，按规定的扭矩最低值的 115%，将车轮紧固在试验装置的支承面上，螺母不允许加润滑剂。 调整车轮位置后，将轮辋的轮缘夹紧到试验夹具上。试验的连接件和车轮的配合面应去除多余的堆聚物、灰尘或杂质。 车轮的螺栓和螺母在试验过程中可再次紧固。 加载系统应保持规定的载荷，误差不超过2.5%。 如果，在试验过程中螺栓断裂，允许更换螺栓后继续试验。4.2.2 试验弯矩 试验弯矩由下式确定： M（Rd）FS ； 式中：M - 弯矩，Nm； - 轮胎和道路之间的磨擦系数，设定为 0.7； R - 静负荷半径，是车轮厂或汽车制造厂规定 的该车轮配用的最大轮胎静负荷半径，m； d - 车轮的偏距，(内偏距为正，外偏距为负), 按车轮厂的规定，m； F - 车轮最大额定载荷，由车轮厂或汽车制造 厂规定，N； S - 强化试验系数（见表1）。4.3 动态弯曲疲劳试验要求 4.4 失效判定依据 a) 车轮的任何部位可见疲劳裂纹（用着色渗透法，或其它可接受的方法，如萤光探伤法检查）； b) 车轮不能继续承受载荷至所要求的循环次数。 如果在达到要求的循环次数之前，加载点的偏移量已超过初始全加载偏移量的 20%，应认为车轮试验已经失效。5 动态径向疲劳试验 5.1 试验设备 试验机是一台带有转鼓的装置，转鼓表面光滑，且比加载试验轮胎接触区宽，试验装置连接应和车辆上轮毂的装配特性相同。当车轮转动时，试验机能给车轮施加一恒定不变径向载荷，车轮加载方向应与转鼓表面垂直，且与车轮和转鼓的中心在径向上成一直线，转鼓轴线和车轮轴线应平行。推荐的最小转鼓直径 1700mm（图 2）。 5.2 试验程序 5.2.1 试验准备工作 试验车轮所选用的轮胎，必须是车轮厂或汽车制造厂规定的最大承载能力的车胎。当试验无内胎车轮时，将不使用内胎。推荐的轮胎充气压力为 44835 kPa（冷态时）。试验中，气压可能提高，但无需调整。 试验装置示意图见下页。 试验连接件应与车轮相匹配，并用车轮规定使用的螺栓和螺母进行安装，螺母按规定的扭矩最低的 115% 拧紧。试验过程中，要定期检查和调整螺母扭矩，螺母不允许加润滑剂。 加载系统应保持规定的载荷，误差不超过 2.5%。 如果试验过程中轮胎损坏，允许更换轮胎后继续试验。 5.2.2 径向载荷的确定 径向载荷按下式确定： FrFK 式中： Fr - 径向载荷，N； F - 车轮最大额定载荷，由车轮厂或汽车制造厂规定，N； K - 强化试验系数（见表2） 5.2.2 压力载荷 轮毂被轮胎包裹的表面，承受压力载荷：0.448 MPa。 5.3 动态径向疲劳试验要求 5.4 失效判定依据 a) 车轮的任何部位可见疲劳裂纹 (用着色渗透法，或其它可接受的方法，如萤光探伤法检查)。 b) 车轮不能继续承受载荷至所要求的循环次数。 标准 2： 轿车车轮冲击试验方法 GB/T15704-1995 本标准等效采用国际标准 ISO7171：1981（E）道路车辆车轮冲击试验规程。 1 主题内容和适用范围 本标准对于轿车上使用的车轮，规定了评价轴向（横向）路边石冲击的最低性能要求及台架试验方法。 本标准适用于由全部或部分轻合金制造的车轮。钢制车轮也可参照作用。 2 引用标准 GB/T2933 充气轮胎用车轮和轮辋术语、规格代号和标志。3 定义 见 GB/T2933。 4 试验样品 试验用的车轮应是未经试验或使用的新成品车轮。 5 试验条件 在车轮上施加冲击力的位置，除本标准 7.5 规定的径向位置外，在车轮周向应是最容易发生破裂、变形、空气泄漏等故障的部位。 试验环境温度 1030C。6 试验设备 试验设备是一个可以将冲击载荷施加到装有轮胎的车轮的轮辋轮缘上的装置。 为了使垂直下落的冲头能与轮辋的最高点接触，按车轮轴线与冲头垂直下落方向成 13 1 角的方式安装车轮。冲头的冲击面长度不小于 375 mm ，宽度不小于 125 mm。为适应各种规格和形状的车轮做冲击试验，整个车轮支架的位置应可以调节（见图 1）。 试验设备应作如下校正：把校正装置放在如图 2 所示的车轮底座上，其 1000 kg 的重量作用于车轮安装中心，测量钢板梁中心处在垂直方向的弯曲变形量，应为 7.5mm10%。 7 试验方法 7.1 试验用轮胎 试验用的轮胎应选用在车辆或车轮制造厂与该车轮相匹配的，最小公称断面宽度的无内胎轮胎。轮胎的充气压力必须按车辆制造厂的规定，如无此规定，可按 200 kPa 充气。 7.2 冲头质量的确定 D0.6 W 180 式中：D - 冲头质量2%，kg； W - 最大车轮静载荷，按车轮和（或）车辆制造厂规定，kg。 7.3 车轮安装 把试验车轮轮胎总成安装在与车辆轮毂一致的连接盘上。车轮安装时，要按车辆或车轮制造厂推荐的方法或用手工拧紧至规定值。7.4 调整冲头下落高度 冲头的下落高度在轮辋轮缘的最高点上方 2302 mm。 7.5 调整冲头对车轮的冲击位置 冲头置于轮胎上方，其带有圆角的冲击面刃缘应与轮辋轮缘重叠 251 mm。 7.6 试验 按 7.17.5 条完成后，即可利用试验设备的快速释放机构，让冲头落下，冲击车轮轮胎总成。 8 试验结果评价 8.1 出现下列情况之一即判定为损坏（车轮的变形或与冲头相接触的轮辋断面的断裂除外）： 8.1.1 轮辐的任一断面处有目测可见的穿透裂纹。 8.1.2 轮辐从轮辋上分离。 8.1.3 轮胎气压在 1.0 min 内漏尽。 目前，很多轮毂生产企业都是使用 I-deas 软件进行轮毂分析。以下简单介绍如何使用 I-Deas 软件对轮毂进行上述三个标准的分析