一种新型全天候全方位一体化轮胎性能检测研究装备

1.本发明涉及轮胎性能测试技术领域，特别是涉及一种新型全天候全方位一体化轮胎性能检测研究装备。


背景技术：

2.汽车能在道路上安全行驶依赖于轮胎与地面的接触，在雨雪天气后，当车辆在湿滑路面上高速行驶时，由于路面上流体的动力润滑作用，轮胎将产生水滑现象。水滑现象是指汽车在有薄层积水的高速公路上疾驰时，由于水膜作用，使轮胎无法直接接触路面而滑动，车体产生滑移，使驾驶员难控制的现象。作为汽车的唯一接地部件，轮胎的性能直接影响汽车的燃油经济性、汽车的操纵性、汽车安全性等性能。在开发和制造轮胎过程中，需要对轮胎性能进行测试，保证轮胎的各项设计和使用性能指标符合轮胎的相关制造标准和测试性能标准要求。轮胎的性能测试包括滚动阻力测试、耐久/高速性能、倾角偏角性能等性能测试，这些测试主要在室内轮胎性能测试试验机上完成。目前，进行轮胎的性能实验大都在汽车转鼓实验台上进行，转鼓实验台采用转鼓模拟地面，因为转鼓实验台所需空间大，操作复杂，而且只能测试轮胎整体，不能测试轮胎每种胶料的性能，造成过多浪费，所以采用转鼓模拟地面的实验台并不适合进行水滑性能实验。
3.场地实验的方式还存在一些弊端：一是被测轮胎的拆装比较麻烦，实验可重复性差；二是所需实验人员多，效率低，劳动强度大，导致资源浪费；三是上述场地实验仅仅是判断轮胎胎面与湿滑地面的接触，不能测定不同温度下的轮胎胎面状态，存在无法实施更详细更充分的测试的不足。因此设计一种新型一体化始性能监测研究设备来测试轮胎多工况下的性能。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种新型全天候全方位一体化轮胎性能检测研究装备，以解决上述现有技术存在的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种新型全天候全方位一体化轮胎性能检测研究装备，包括
6.转鼓系统，所述转鼓系统包括转动连接在机架顶端的转鼓，所述转鼓传动连接有第一动力组件，所述第一动力组件固定安装在所述机架上；所述转鼓的上方对应设置有喷嘴，所述转鼓的下方的对应设置有接水盘；
7.可调角度夹具系统，所述可调角度夹具系统包括上下平行设置的导杆，所述导杆的末端固接有固定座，两所述固定座之间转动连接有偏转组件，所述偏转组件上转动连接有胶料试样，所述胶料试样表面与所述转鼓表面滚动接触；
8.可调载荷系统，所述可调载荷系统包括垂直固接在所述机架顶端的安装架，所述安装架上固定安装有第二动力组件；所述第二动力组件上固接有加载组件，所述加载组件与所述安装架滑动连接；所述导杆固接在所述加载组件上；
9.温度控制系统，所述温度控制系统包括固定安装在所述机架顶端的封闭箱，所述转鼓与所述偏转组件均设置在所述封闭箱内，所述导杆贯穿所述封闭箱并与所述封闭箱滑动连接；所述封闭箱内设置有制冷控制模块和加热控制模块。
10.优选的，所述第一动力组件包括第一电机，所述第一电机通过第一同步带传动连接有第一同步轮，所述第一同步轮的一端通过联轴器固接有主轴，所述主轴与所述转鼓一端中心固接；所述联轴器上设置有动态扭力传感器。
11.优选的，所述机架的顶端固接有扭力基座，所述动态扭力传感器固定安装在所述扭力基座的顶端；所述扭力基座的顶端还固定安装有与所述动态扭力传感器同轴设置的第一轴承座，所述第一轴承座与所述第一同步轮转动连接；所述转鼓的两端设置有固接在所述机架顶端的立座，所述立座的顶端固接有与所述第一轴承座同轴设置的第二轴承座，所述第二轴承座内转动连接有法兰轴，所述法兰轴朝向所述转鼓的一端与所述转鼓端面中心固接；所述接水盘设置在两所述立座之间；靠近所述第一轴承座的所述法兰轴与所述主轴固接。
12.优选的，所述偏转组件包括转动连接在两所述固定座之间的旋转架，所述旋转架的中心位置转动连接有安装座；所述安装座靠近所述转鼓的一端转动连接有安装轴，所述胶料试样的中心通过夹盘和精密螺母固定安装在所述安装轴上。
13.优选的，所述旋转架上固接有与所述固定座转动连接的第一转轴，所述第一转轴传动连接有第一手柄，所述第一手柄转动连接在所述固定座上；所述第一转轴的顶面固接有第一刻度环，所述第一刻度环与所述固定座滑动接触；所述安装座上固接有与所述旋转架转动连接的第二转轴，所述第二转轴传动连接有第二手柄，所述第二手柄与所述旋转架转动连接；所述第二转轴上固接有第二刻度环，所述第二刻度环与所述旋转架滑动接触。
14.优选的，所述第二动力组件包括固接在所述安装架上的第二电机，所述第二电机的输出轴传动连接有减速机，所述减速机的输出端通过第二同步带传动连接有第二同步轮；所述第二同步轮通过第三轴承座与所述安装架转动连接；所述第二同步轮的一端固接有丝杆，所述丝杆上转动连接有螺母座，所述螺母座与所述加载组件固接。
15.优选的，所述加载组件包括与所述螺母座固接的驱动板，所述驱动板通过荷重元传感器固接有从动板，所述导杆与所述从动板固接。
16.优选的，所述安装架上固接有平行设置的导轨，所述驱动板上固接有与所述导轨相适配的第一滑块，所述从动板上固接有与所述导轨相适配的第二滑块；所述第一滑块和所述第二滑块分别与所述导轨滑动连接。
17.优选的，所述制冷控制模块包括固定安装在所述机架下的压缩机和冷凝器，所述封闭箱内设置有蒸发器，所述蒸发器与所述冷凝器连通，所述蒸发器顶端设置有风叶轮；所述加热控制模块包括设置在所述封闭箱内的电热丝，所述电热丝设置在所述蒸发器与所述风叶轮之间。
18.优选的，所述封闭箱的侧壁固接有与所述导杆对应设置的过孔套，所述导杆与所述过孔套的内腔滑动接触。
19.本发明公开了以下技术效果：本发明公开了一种新型全天候全方位一体化轮胎性能检测研究装备，与现有技术相比有以下进步点：
20.(1)转鼓系统模拟干湿状态下的路面，可调角度加剧系统调节胶料试样的角度，温
度控制组件模拟不同的温度状态，可调载荷系统施加不同的载荷，将现有单一分散的橡胶常温磨耗性能测试扩展为在干湿状态下可变温度、角度、速度与载荷等工况下的测试，可实现对更多使用条件下的胶料试样性能测试，测试范围扩大，更充分地模拟轮胎的各种使用条件，更能反映轮胎在不同使用条件下的磨耗性能；
21.(2)设有制冷控制模块与加热控制模块，并配备喷嘴，实现胶料试样在干、湿路面和结冰路面上的性能测试，制冷控制模块与加热控制模块用以加热或冷却转鼓及胶料试样周围的空气温度，保证了轮胎胶料试样测试环境温度的准确性、可靠性；
22.(3)偏转组件改变胶料试样的侧偏与侧倾状态，改变胶料试样与转鼓垂直接触方向和接触面积大小，进行轮胎侧偏与侧倾状态下的性能测试；
23.(4)第二动力组件通过加载组件对胶料试样与转鼓之间施加不同的载荷，进行不同载荷下不同工况的轮胎性能测试；
24.(5)第一动力组件能够控制转鼓的转速，模拟不同速度下的行驶；喷嘴向转鼓喷水，改变转鼓的表面特性，可测胶料试样在湿滑状态下的摩擦特性。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明的轴视图；
27.图2为本发明的俯视图；
28.图3为本发明的主视图；
29.图4为本发明转鼓组件结构示意图；
30.图5为本发明可调角度夹具系统的轴视图；
31.图6为本发明可调载荷系统的轴视图；
32.其中，1、机架；2、转鼓；3、喷嘴；4、接水盘；5、导杆；6、固定座；7、胶料试样；8、安装架；9、封闭箱；10、第一电机；11、第一同步带；12、第一同步轮；13、联轴器；14、主轴；15、动态扭力传感器；16、扭力基座；17、第一轴承座；18、立座；19、第二轴承座；20、法兰轴；21、旋转架；22、安装座；23、安装轴；24、夹盘；25、精密螺母；26、第一转轴；27、第一手柄；28、第一刻度环；29、第二转轴；30、第二手柄；31、第二刻度环；32、第二电机；33、减速机；34、第二同步带；35、第二同步轮；36、第三轴承座；37、丝杆；38、螺母座；39、驱动板；40、荷重元传感器；41、从动板；42、导轨；43、第一滑块；44、第二滑块；45、压缩机；46、冷凝器；47、蒸发器；48、风叶轮；49、电热丝；50、过孔套。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
35.参照图1-6，本发明提供一种新型全天候全方位一体化轮胎性能检测研究装备，包括
36.转鼓系统，转鼓系统包括转动连接在机架1顶端的转鼓2，转鼓2传动连接有第一动力组件，第一动力组件固定安装在机架1上；转鼓2的上方对应设置有喷嘴3，转鼓2的下方的对应设置有接水盘4；
37.可调角度夹具系统，可调角度夹具系统包括上下平行设置的导杆5，导杆5的末端固接有固定座6，两固定座6之间转动连接有偏转组件，偏转组件上转动连接有胶料试样7，胶料试样7表面与转鼓2表面滚动接触；
38.可调载荷系统，可调载荷系统包括垂直固接在机架1顶端的安装架8，安装架8上固定安装有第二动力组件；第二动力组件上固接有加载组件，加载组件与安装架8滑动连接；导杆5固接在加载组件上；
39.温度控制系统，温度控制系统包括固定安装在机架1顶端的封闭箱9，转鼓2与偏转组件均设置在封闭箱9内，导杆5贯穿封闭箱9并与封闭箱9滑动连接；封闭箱9内设置有制冷控制模块和加热控制模块。
40.转鼓系统模拟干湿状态下的路面，可调角度加剧系统调节胶料试样7的角度，温度控制组件模拟不同的温度状态，可调载荷系统施加不同的载荷，将现有单一分散的橡胶常温磨耗性能测试扩展为在干湿状态下可变温度、角度、速度与载荷等工况下的测试，可实现对更多使用条件下的胶料试样7性能测试，测试范围扩大，更充分地模拟轮胎的各种使用条件，更能反映轮胎在不同使用条件下的磨耗性能；设有制冷控制模块与加热控制模块，并配备喷嘴3，实现胶料试样7在干、湿路面和结冰路面上的性能测试，制冷控制模块与加热控制模块用以加热或冷却转鼓2及胶料试样7周围的空气温度，保证了轮胎胶料试样7测试环境温度的准确性、可靠性；偏转组件改变胶料试样7的侧偏与侧倾状态，改变胶料试样7与转鼓2垂直接触方向和接触面积大小，进行轮胎侧偏与侧倾状态下的性能测试；第二动力组件通过加载组件对胶料试样7与转鼓2之间施加不同的载荷，进行不同载荷下不同工况的轮胎性能测试；第一动力组件能够控制转鼓2的转速，模拟不同速度下的行驶；喷嘴3向转鼓2喷水，改变转鼓2的表面特性，可测胶料试样7在湿滑状态下的摩擦特性。
41.进一步优化方案，第一动力组件包括第一电机10，第一电机10通过第一同步带11传动连接有第一同步轮12，第一同步轮12的一端通过联轴器13固接有主轴14，主轴14与转鼓2一端中心固接；联轴器13上设置有动态扭力传感器15。第一电机10带动第一同步轮12转动，进而带动转鼓2转动；动态扭力传感器15能显示第一电机10的转速和转矩，进而得知转鼓2的转速，实现不同速度下胶料试样7与转鼓2的滚动。
42.进一步的，动态扭力传感器15电性连接控制中枢(图中未显示)，控制中枢电性连接第一电机10，进而通过控制中枢方便直观的控制第一电机10的的转速。
43.进一步的，第一电机10优选三相减速电机，为现有常用电机，此处不再赘述。
44.进一步优化方案，机架1的顶端固接有扭力基座16，动态扭力传感器15固定安装在扭力基座16的顶端；扭力基座16的顶端还固定安装有与动态扭力传感器15同轴设置的第一轴承座17，第一轴承座17与第一同步轮12转动连接；转鼓2的两端设置有固接在机架1顶端
的立座18，立座18的顶端固接有与第一轴承座17同轴设置的第二轴承座19，第二轴承座19内转动连接有法兰轴20，法兰轴20朝向转鼓2的一端与转鼓2端面中心固接；接水盘4设置在两立座18之间；靠近第一轴承座17的法兰轴20与主轴14固接。扭力基座16用于承载动态扭力传感器15和第一轴承座17，进而固定联轴器13和主轴14；立座18用于第二轴承，方便固定转鼓2；转鼓2的两端面通过法兰轴20与第二轴承座19转动连接，方便安装和拆卸。
45.进一步优化方案，偏转组件包括转动连接在两固定座6之间的旋转架21，旋转架21的中心位置转动连接有安装座22；安装座22靠近转鼓2的一端转动连接有安装轴23，胶料试样7的中心通过夹盘24和精密螺母25固定安装在安装轴23上。旋转架21在两个固定座6之间旋转，能改变胶料试样7与转鼓2的接触面积大小，进行胶料试样7在侧倾状态下的性能测试；安装座22在旋转架21上偏转，改变胶料试样7与转鼓2的垂直接触方向，进行胶料试样7在侧偏状态下的性能测试；胶料试样7通过夹盘24和精密螺木固定在安装轴23上，方便更换。
46.进一步优化方案，旋转架21上固接有与固定座6转动连接的第一转轴26，第一转轴26传动连接有第一手柄27，第一手柄27转动连接在固定座6上；第一转轴26的顶面固接有第一刻度环28，第一刻度环28与固定座6滑动接触；安装座22上固接有与旋转架21转动连接的第二转轴29，第二转轴29传动连接有第二手柄30，第二手柄30与旋转架21转动连接；第二转轴29上固接有第二刻度环31，第二刻度环31与旋转架21滑动接触。转动第一手柄27，带动第一转轴26转动，进而带动旋转架21转动，调节旋转架21的角度，第一刻度环28能显示旋转架21偏转的角度；转动第二手柄30能通过第二转轴29带动固定座6的旋转，进而旋转胶料试样7；第二刻度环31能显示固定座6旋转的角度。
47.进一步优化方案，第二动力组件包括固接在安装架8上的第二电机32，第二电机32的输出轴传动连接有减速机33，减速机33的输出端通过第二同步带34传动连接有第二同步轮35；第二同步轮35通过第三轴承座36与安装架8转动连接；第二同步轮35的一端固接有丝杆37，丝杆37上转动连接有螺母座38，螺母座38与加载组件固接。第二电机32带动减速运行，通过第二同步带34带动第二同步轮35转动，第二同步轮35带动丝杠转动，与丝杠螺纹连接的螺母座38沿丝杠运动，进而带动加载组件运动，第二电机32不同转速和状态通过加载组件对胶料试样7施加不同的载荷。
48.进一步优化方案，加载组件包括与螺母座38固接的驱动板39，驱动板39通过荷重元传感器40固接有从动板41，导杆5与从动板41固接。螺母座38带动驱动板39在安装架8上滑动，驱动板39通过荷重元传感器40将驱动版的驱动力传递给从动板41，进而通过固接在从动板41上的导杆5施加载荷。
49.进一步优化方案，安装架8上固接有平行设置的导轨42，驱动板39上固接有与导轨42相适配的第一滑块43，从动板41上固接有与导轨42相适配的第二滑块44；第一滑块43和第二滑块44分别与导轨42滑动连接。第一滑块43和第二滑块44通过导轨42与安装架8滑动连接，对驱动板39和从动板41的运动进行限位。
50.进一步优化方案，制冷控制模块包括固定安装在机架1下的压缩机45和冷凝器46，封闭箱9内设置有蒸发器47，蒸发器47与冷凝器46连通，蒸发器47顶端设置有风叶轮48；加热控制模块包括设置在封闭箱9内的电热丝49，电热丝49设置在蒸发器47与风叶轮48之间。压缩机45和冷凝器46以及封闭箱9内的蒸发器47能实现在封闭箱9内的制冷，其原理与空
调、冰箱制冷原理相似，为封闭箱9内的实验提供低温甚至冷冻的环境；电热丝49通电发热，为封闭箱9内提供高温实验环境；风叶轮48加快封闭箱9内的温度循环，保证封闭箱9内的温度均匀。
51.进一步优化方案，封闭箱9的侧壁固接有与导杆5对应设置的过孔套50，导杆5与过孔套50的内腔滑动接触。过孔套50防止导杆5与封闭箱9之间相互干涉。
52.使用方法：
53.设备工作时，如果测试胶料试样7在不同干湿状态、不同温度、不同载荷工况下的轮胎性能，则由第二电机32通过第二同步带34向丝杆37提供载荷，进而使驱动板39推动从动板41，由导杆5向固定座6施加不同载荷，同时打开第一电机10带动转鼓2按照设定速度转动，打开电热丝49或压缩机45调整封闭箱9内的测试环境温度，并打开或关闭喷水嘴即可；上述测试可单独改变某一项参数或多想参数耦合，模拟不同环境下的轮胎性能测试。
54.如果测试胶料试样7在不同干湿状态、不同温度、不同载荷与不同角度工况下的轮胎性能，在上述操作的基础上，通过旋转第一手柄27，改变旋转架21的角度，并通过第一刻度环28显示调整后的角度，从而调整胶料试样7与转鼓2的垂直接触方向，达到胶料试样7在侧偏状态下的性能测试；或旋转第二手柄30，可改变安装座22的角度，并通过第二刻度环31显示调整后的角度，从而来调整胶料试样7与转鼓2的接触面积大小，达到胶料试样7在侧倾状态下的性能测试。
55.当胶料试样7与转鼓2接触时，动态扭力传感器15、荷重元传感器40可分别测出胶料试样7与转鼓2之间的接触压力与转鼓2的转速，为测试计算干湿状态中不同温度、角度与载荷等复杂工况下的橡胶的摩擦特性，为研究提供基础数据。
56.本发明可进行干湿状态下可变温度、角度、速度与载荷等工况下的测试，实现对更多使用条件下的橡胶性能测试，测试范围扩大，更充分地模拟轮胎的各种使用条件，更能反映轮胎在不同使用条件下的磨耗性能。
57.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
58.以上的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。