Page 97 - 《橡塑技术与装备》2024年8期

测试与分析 孙绪利 等·轮胎垂向刚度实验方法研究

表 2 不同速度下轮胎垂向刚度试验工况设置
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项目 充气气压 /kPa 速度 /（km·h ） 垂直加载位移第 1 结束位 垂直加载位移第 2 结束 垂直加载位移频率 /Hz 垂直加载周期
置 /mm 位置 /mm
工况 1 230 0 -20 20 0.5 5
工况 2 230 10 -20 20 0.5 5
： ： ： ： ： ： ：
工况 10 230 90 -20 20 0.5 5

加，即同样的负载半径下速度较高时轮胎的垂向力较
大，从而计算所得的垂向刚度较大。同时可以发现在
速度超过 80 km/h 的情况下轮胎垂向刚度才大于速度
为零时的垂向刚度。
2.2 加载频率对轮胎动态垂向刚度的影响
研究轮胎位移加载频率对轮胎动态垂向刚度的影
响，设定实验速度为 30 km/h，预设载荷 4 000 N，轮
胎垂直加载位移按正弦波形式加载，加载频率分别为
0.5 Hz、1.0 Hz、1.5 Hz，具体试验步骤如表 3 所示，
图 4 不同速度下轮胎垂直刚度
试验结果如图 4 所示 ：

表 3 不同速度下轮胎垂向刚度试验工况设置
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项目 充气气压 /kPa 速度 /(km·h ) 垂直加载位移第 1 结束位 垂直加载位移第 2 结束位 垂直加载位移频率 /Hz 垂直加载周期
置 /mm 置 /mm
工况 1 100 30 -20 20 0.5 5
工况 2 100 30 -20 20 1.0 5
工况 3 100 30 -20 20 1.5 5

由图 5 中所示，在不同加载频率下，C 方案的垂
向刚度均大于 A、B 方案，但差异较小。随着位移加
载频率的增加，三种方案的轮胎动态垂向刚度逐渐增
大，为分析这一原因，我们对比了轮胎 A 的三种频率
下的位移加载过程曲线（如图 6 所示），发现随位移加
载频率的增加，迟滞特性较为明显，滞回环的面积较
大，在轮胎加载 - 卸载循环内能量损耗较大 [4] ，加载
频率的增加使得轮胎径向受到的力滞后于轮胎加载位
移的变化，这也是轮胎动态垂向刚度随加载频率增加
而略有增大的原因。
图 6 三种频率下的载荷加载过程曲线

3 结论
本文主要介绍了不同垂向刚度的测试方法的区
别，同时分析了轮胎侧倾角、滚动速度及加载频率对
轮胎垂向刚度的影响，结论如下 ：
（1）轮胎垂向刚度受胎面胶料硬度的影响较小。
（2）随侧倾角的增加，轮胎静态垂向刚度先增加
图 5 不同位移加载频率下轮胎垂向刚度变化 后逐渐减小。
（3）随行驶速度增加，轮胎动态垂向刚度先减小

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