Page 96 - 《橡塑技术与装备》2024年8期

橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

三种方案轮胎的垂向刚度差异较小。 验轮胎与方法一中所用轮胎为同一轮胎，试验气压
230 kPa，设定载荷（F z ）492 kg，气压控制方式为
controlled 即控 制 胎压 使其 在试 验过 程中 保 持不 变。
路 面速 度 为 0， 侧偏 角 为 0°， 侧倾 角 为 0°、2°、4°、
6°，测试垂直载荷由 10% F z 加载到 150% F z 再加载
到 10% F z 的过程。具体设置如表 1 所示，试验结果
如图 2 所示。

图 1 不同轮胎垂向载荷位移曲线
1.2 静态垂向刚度 - 方法二
静态垂向刚度测试方法二是在美国 MTS 六分
力实验机上进行试验，其中垂直载荷输入以线性扫掠
形式进行，通过对垂向载荷与轮胎负载半径的的线性
拟合计算轮胎的垂向刚度（即图 2 中虚线的斜率）。试 图 2 方法二实验过程垂直载荷随负载半径

表 1 不同侧倾角下轮胎垂向刚度测试工况
项目 侧倾角 /° 垂直载荷起始值 垂直载荷第 1 结 垂直载荷第 2 结 垂直载荷结束值 垂直载荷斜率 垂直载荷第 1 等 垂直载荷第 2 等
/% 束值 /% 束值 /% /% /(N·s ） 待时间 /s 待时间 /s
-1
工况 1 0 10 150 10 10 500 0.2 0.2
工况 2 2 10 150 10 10 500 0.2 0.2
工况 3 4 10 150 10 10 500 0.2 0.2
工况 4 6 10 150 10 10 500 0.2 0.2

由图 3 可知，0 度侧倾角下三种方案轮胎的垂向刚 2 动态垂向刚度
度分别为 218.38 N/mm、217.52 N/mm、218.31 N/mm， 2.1 滚动速度对轮胎垂向刚度的影响
与中方法一测得的垂向刚度对比，方法二测得的垂向 轮胎在正常使用条件下均有不同的速度，为研究
刚度数值偏大且方案间差异较小，由此可得胎面胶料 滚动速度对轮胎垂向刚度的影响，设计以下试验进行
对静态垂向刚度的影响较小。对比三条轮胎不同侧倾 验证，采用正弦扫掠的形式进行位移加载，位移加载
角下的垂向刚度，发现随侧倾角的增加，轮胎的垂向 范围为 -20~20 mm，速度范围为 0~90 km/h, 试验气
刚度先增加后逐渐减小，在 2° 侧倾角下轮胎垂向刚度 压 230 kPa，试验载荷 492 kg，具体试验步骤如表 2
最大，这是由于轮胎在同样的载荷下小侧倾角下径向 所示，试验结果如图 3 所示 ：
位移量较大，而在大侧倾角下，轮胎的径向位移量小 由 图 3 中 所 示， 方案 C 在 各 速 度下 的 垂 向 刚 度
导致轮胎的垂向刚度减小。 均大于其他两个方案，但差异在 2% 以内。同时随着
速度增加，三种方案轮胎的垂向刚度先减小后增加，
在 0~10 km/h 范围内，垂向刚度减小较快，在 20~90

km/h 范围内，随速度的增加，轮胎动态垂直刚度逐渐
增加。在 0~10 km/h 范围内，轮胎速度为零时受橡胶
材料迟滞效应影响较大，加载卸载过程的滞回环较大，
同样的载荷变化下速度为零时的负载半径变化较大，
由此计算的垂向刚度大于速度为 10 km/h 的垂向刚度。
在 20~90 km/h 速度范围内，此时轮胎的迟滞效应影
响较小，轮胎在离心力的作用下轮胎负载半径略有增
图 3 不同侧倾角下轮胎垂向刚度

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