一種消除內轉鼓模擬路面變形的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于輪胎特性測試【技術領域】，具體涉及一種用于消除重載輪胎特性測試時內轉鼓模擬路面變形的裝置。一種消除內轉鼓模擬路面變形的裝置，包括內轉鼓模擬路面（1）、測試輪胎（2）、六分力傳感器（3），其特征在于：它還包括隨動負載平衡執行裝置、負載平衡輪胎（4）以及計算機控制單元（9）；該裝置簡單合理，通過實時控制加載給負載平衡輪胎的徑向變形和側偏角來實時控制負載平衡輪胎施加到內轉鼓模擬路面的外鼓面上的作用力，從而抵消了測試輪胎施加于內鼓面的作用力，解決了技術上存在的在內轉鼓模擬路面上加載重載輪胎進行輪胎特性測試時易發生變形的問題。
【專利說明】一種消除內轉鼓模擬路面變形的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于輪胎特性測試【技術領域】，具體涉及一種用于消除重載輪胎特性測試時內轉鼓模擬路面變形的裝置。
【背景技術】
[0002]模擬路面作為輪胎特性試驗機的重要組成部分，其能否真實的模擬實際路面對輪胎特性試驗機的測量結果有重要的影響。目前，由于內轉鼓模擬路面在測量水滑路面、冰雪路面、不平路面、變摩擦系數路面上輪胎特性的優勢，使得內轉鼓模擬路面成為了輪胎特性測試模擬路面的主要形式之一。
[0003]但因內轉鼓模擬路面必須采用單側輻板半封閉結構，當將航空輪胎、重卡輪胎等重載輪胎加載到內轉鼓模擬路面進行輪胎特性試驗時，內轉鼓模擬路面很容易在大垂直力和大側向力的作用下產生徑向和端部變形，不僅降低了試驗數據的精確度，在高速試驗時還存在一定的安全隱患。因此，迫切需要一種用于消除重載輪胎特性測試時內轉鼓模擬路面變形的裝置。
[0004]為了解決在內轉鼓模擬路面上加載重載輪胎進行輪胎特性測試時易發生變形的問題，目前主要的方法是通過拓撲結構優化提高內轉鼓模擬路面的機械剛度，例如在內轉鼓模擬路面上安裝加強筋、采用變截面輻板等。這些方法雖然在一定程度上減小了變形，但其代價卻是系統結構異常復雜，還通常導致制造加工成本大幅提高；此外，增加的轉鼓質量也會降低模擬路面系統的固有頻率，影響試驗效果；還有，測試輪胎對內轉鼓模擬路面的反復作用會導致內轉鼓模擬路面慢慢產生疲勞變形。而本實用新型提出的消除內轉鼓模擬路面變形的裝置，能保證內轉鼓模擬路面在輪胎特性測試過程中所受的外力基本為零，因此可以在長時間內保證內轉鼓模擬路面不發生變形，大大提高了內轉鼓模擬路面的壽命。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是要提供一種消除內轉鼓模擬路面變形的裝置，提高測試的精度和安全性。
[0006]結合附圖，說明如下:
[0007]—種消除內轉鼓模擬路面變形的裝置，包括內轉鼓模擬路面1、測試輪胎2、六分力傳感器3，它還包括隨動負載平衡執行裝置、負載平衡輪胎4以及計算機控制單元9 ;
[0008]所述的隨動負載平衡執行裝置包括負責給負載平衡輪胎4加載相應徑向變形的負載平衡輪胎垂直加載總成以及加載相應側向力的負載平衡輪胎側向力加載總成；
[0009]所述的側向力為負載平衡輪胎側偏運動產生的側向力和/或側傾運動產生的側向力；
[0010]所述的隨動負載平衡執行裝置的負載平衡輪胎垂直加載總成的上部固定有支架15，負載平衡輪胎4與支架15轉動連接；負載平衡輪胎4被負載平衡輪胎垂直加載總成加載到內轉鼓模擬路面I的外鼓面上，并且可以在外鼓面上滾動，且該負載平衡輪胎在外鼓面上的接地印跡中心與測試輪胎在內鼓面上的接地印跡中心，兩者在內轉鼓模擬路面I上的周向位置和相對于內轉鼓模擬路面I輻板的側向位置均一致；
[0011]所述的測試輪胎2通過六分力傳感器3與計算機控制單元9連接，計算機控制單元9的輸出端分別與負載平衡輪胎垂直加載總成及負載平衡輪胎側向力加載總成的驅動系統連接。
[0012]所述的負載平衡輪胎垂直加載總成包括套筒18、伺服液壓缸5、活塞桿周向鎖止機構；所述的套筒18套在伺服液壓缸5的外部，同時，套筒18與伺服液壓缸5的缸筒17之間周向固定，伺服液壓缸5負責對負載平衡輪胎4加載相應的徑向變形。
[0013]所述伺服液壓缸5的活塞桿16上部固定有支架15。
[0014]所述的活塞桿周向鎖止機構包括兩根鎖止導向桿14和四個與套筒18做成一體的帶圓孔的凸臺13，所述的兩根鎖止導向桿14穿過活塞桿16，兩端分別穿過凸臺13的圓孔；該凸臺13能限制兩根鎖止導向桿14的徑向運動，但是，凸臺13與鎖止導向桿14之間的接觸面是光滑的，鎖止導向桿14可以在凸臺13的圓孔中沿軸向運動。
[0015]所述的給負載平衡輪胎加載相應側向力的側向力加載總成為負載平衡輪胎側偏運動加載總成，該負載平衡輪胎側偏運動加載總成包括固定在伺服電機座10上的伺服電機11、固定在蝸桿基座6上的蝸桿12、外齒轉盤軸承7、基座8 ;所述的外齒轉盤軸承7的內圈19的下端面與基座8固定，外圈外側帶齒，且外圈20的上端面與套筒17固定，蝸桿12在伺服電機11的驅動下可以帶動外齒轉盤軸承7的外圈齒輪轉動，構成渦輪蝸桿機構，實現對負載平衡輪胎4側偏角的加載；
[0016]計算機控制單元9的輸出端分別與負載平衡輪胎垂直加載總成及負載平衡輪胎側偏運動加載總成的伺服液壓缸5和伺服電機11相連。
[0017]本實用新型的優點和有益效果是:
[0018]本實用新型提出的一種消除內轉鼓模擬路面變形的裝置，該裝置簡單合理，通過實時控制加載給負載平衡輪胎的徑向變形和側偏角來實時控制負載平衡輪胎施加到內轉鼓模擬路面的外鼓面上的作用力，從而抵消了測試輪胎加載到內鼓面的作用力，使內轉鼓模擬路面不受力的作用，從而不易發生變形，大大提高了內轉鼓模擬路面的壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型一種消除內轉鼓模擬路面變形的裝置的整體結構示意圖；
[0020]圖2是本實用新型隨動負載平衡執行裝置的整體結構示意圖；
[0021]圖3是本實用新型負載平衡輪胎垂直加載總成和外齒轉盤軸承剖視圖；
[0022]其中:1、內轉鼓模擬路面2、測試輪胎3、六分力傳感器4、負載平衡輪胎5、伺服液壓缸6、蝸桿基座7、外齒轉盤軸承8、基座9、計算機控制單元10、伺服電機座11、伺服電機12、蝸桿13、凸臺14、鎖止導向桿15、支架16、活塞桿17、缸筒18、套筒19、外齒轉盤軸承內圈20、外齒轉盤軸承外圈
【具體實施方式】:
[0023]以下結合實施例對本實用新型的技術方案做出進一步的說明。
[0024]如圖1?圖3所示，本實用新型一種消除內轉鼓模擬路面變形的裝置，該裝置通過實時控制加載給負載平衡輪胎的徑向變形和側偏角，來實時控制負載平衡輪胎施加于內轉鼓模擬路面的外鼓面上的垂直力和側向力，以抵消測試輪胎施加于內鼓面上的作用力；該裝置包括內轉鼓模擬路面1、測試輪胎2、六分力傳感器3，它還包括隨動負載平衡執行裝置、負載平衡輪胎4以及計算機控制單元9。
[0025]所述的六分力傳感器3與測試輪胎2連接，可以測量得到測試輪胎2在內轉鼓模擬路面I滾動時產生于接地印跡內的垂直于內鼓面的垂直力及相切于內鼓面的側向力；
[0026]所述的隨動負載平衡執行裝置包括負載平衡輪胎垂直加載總成以及負載平衡輪胎側偏運動加載總成；
[0027]所述的隨動負載平衡執行裝置中的負載平衡輪胎垂直加載總成負責給負載平衡輪胎加載相應的徑向變形，該負載平衡輪胎垂直加載總成包括套筒18、伺服液壓缸5、活塞桿周向鎖止機構；
[0028]所述的套筒18套在伺服液壓缸5的外部，起到提高伺服液壓缸5所能承受的徑向力的作用，同時，套筒18與伺服液壓缸5的缸筒17之間通過平鍵連接，以實現兩者之間的周向固定；
[0029]所述的伺服液壓缸5負責對負載平衡輪胎4加載相應的徑向變形；
[0030]所述伺服液壓缸5的活塞桿16上部固定有支架15，負載平衡輪胎4與支架15轉動連接；負載平衡輪胎4被負載平衡輪胎垂直加載總成加載到內轉鼓模擬路面I的外鼓面上，并且可以在外鼓面上滾動，且該負載平衡輪胎在外鼓面上的接地印跡中心與測試輪胎在內鼓面上的接地印跡中心，兩者在內轉鼓模擬路面I上的周向位置和相對于內轉鼓模擬路面I輻板的側向位置均一致；
[0031]所述的活塞桿周向鎖止機構能防止套筒18與伺服液壓缸活塞桿16之間的周向轉動，該活塞桿周向鎖止機構包括兩根鎖止導向桿14和四個與套筒做成一體的帶圓孔的凸臺13。所述的兩根鎖止導向桿14穿過活塞桿16，兩端分別穿過凸臺13的圓孔；該凸臺13能限制兩根鎖止導向桿14的徑向運動，但是，凸臺13與鎖止導向桿14之間的接觸面是光滑的，鎖止導向桿14可以在凸臺13的圓孔中沿軸向運動；
[0032]所述的隨動負載平衡執行裝置中的負載平衡輪胎側偏運動加載總成負責給負載平衡輪胎加載相應的側偏角，該負載平衡輪胎側偏運動加載總成包括伺服電機座10、伺服電機11、蝸桿基座6、蝸桿12、外齒轉盤軸承7、基座8 ；
[0033]所述的伺服電機座10用于支撐伺服電機11 ;所述的伺服電機11用于驅動蝸桿12 ;所述的蝸桿基座6用于支撐蝸桿12 ;所述的蝸桿12可以帶動外齒轉盤軸承7的外圈齒輪轉動，構成渦輪蝸桿機構；
[0034]所述的外齒轉盤軸承7的內圈19的下端面通過螺栓與基座8固定，外圈外側帶齒，且外圈20的上端面與套筒18通過螺栓固定，渦輪蝸桿機構帶動外圈20，從而帶動整個負載平衡輪胎垂直加載總成轉動，實現對負載平衡4輪胎側偏角的加載；
[0035]所述的測試輪胎2通過六分力傳感器3與計算機控制單元9連接，計算機控制單元9的輸出端分別與負載平衡輪胎垂直加載總成及負載平衡輪胎側偏運動加載總成的伺服液壓缸5和伺服電機11相連。
[0036]所述的計算機控制單元9采集六分力傳感器3輸出的測試輪胎2對內鼓面的垂直力和側向力，根據負載平衡輪胎4垂直力與徑向變形量、側偏側向力與側偏角關系的模型，計算得到負載平衡輪胎4的徑向變形量、側偏角，并且控制隨動負載平衡執行裝置對負載平衡輪胎4加載計算得到的徑向變形和側偏角。
[0037]—種消除內轉鼓模擬路面變形的方法，該方法在內轉鼓模擬路面的外鼓面上加載一個負載平衡輪胎，通過實時控制該輪胎施加于外鼓面的作用力來抵消測試輪胎施加于內鼓面上的作用力，從而保證內轉鼓模擬路面不易發生變形，至少包括以下步驟:
[0038]第一步:在內轉鼓模擬路面的外鼓面上加載一個可以在外鼓面上滾動的負載平衡輪胎，該負載平衡輪胎在外鼓面上的接地印跡中心與測試輪胎在內鼓面上的接地印跡中心，兩者在內轉鼓模擬路面上的周向位置和相對于內轉鼓模擬路面輻板的側向位置均一致；
[0039]第二步:測量得到負載平衡輪胎在內轉鼓模擬路面的外鼓面滾動時的垂直載荷、側偏側向力特性的試驗數據，應用Pacejka教授的Magic Formula模型或郭孔輝教授的UniTire輪胎模型等，通過參數辨識，建立描述負載平衡輪胎垂直力與徑向變形量、側偏側向力與側偏角關系的模型；
[0040]第三步:由六分力傳感器實時采集在內鼓面上滾動的測試輪胎的垂直力和側向力；
[0041]第四步:計算機控制單元根據實時采集得到的測試輪胎的垂直力和側向力，通過建立的負載平衡輪胎垂直力與徑向變形量、側偏側向力與側偏角關系的模型，計算得到負載平衡輪胎的徑向變形量、側偏角；
[0042]第五步:由隨動負載平衡執行裝置給負載平衡輪胎實時加載計算得到的徑向變形量和側偏角，使負載平衡輪胎產生與測試輪胎作用方向相反但大小相等的垂直力和側向力，剛好使負載平衡輪胎施加于外鼓面的垂直力和側向力抵消測試輪胎施加于內鼓面的垂直力和側向力，從而可以保證內轉鼓模擬路面不易發生變形。
【權利要求】
1.一種消除內轉鼓模擬路面變形的裝置，包括內轉鼓模擬路面(I)、測試輪胎(2)、六分力傳感器(3)，其特征在于:它還包括隨動負載平衡執行裝置、負載平衡輪胎(4)以及計算機控制單元(9); 所述的隨動負載平衡執行裝置包括負責給負載平衡輪胎(4)加載相應徑向變形的負載平衡輪胎垂直加載總成以及加載相應側向力的負載平衡輪胎側向力加載總成； 所述的側向力為負載平衡輪胎側偏運動產生的側向力和/或側傾運動產生的側向力； 所述的隨動負載平衡執行裝置的負載平衡輪胎垂直加載總成的上部固定有支架(15)，負載平衡輪胎(4)與支架(15)轉動連接；負載平衡輪胎(4)被負載平衡輪胎垂直加載總成加載到內轉鼓模擬路面(I)的外鼓面上，并且可以在外鼓面上滾動，且該負載平衡輪胎在外鼓面上的接地印跡中心與測試輪胎在內鼓面上的接地印跡中心，兩者在內轉鼓模擬路面(I)上的周向位置和相對于內轉鼓模擬路面(I)輻板的側向位置均一致； 所述的測試輪胎(2)通過六分力傳感器(3)與計算機控制單元(9)連接，計算機控制單元(9)的輸出端分別與負載平衡輪胎垂直加載總成及負載平衡輪胎側向力加載總成的驅動系統連接。
2.根據權利要求1所述的一種消除內轉鼓模擬路面變形的裝置，其特征在于:所述的負載平衡輪胎垂直加載總成包括套筒(18)、伺服液壓缸(5)、活塞桿周向鎖止機構；所述的套筒(18)套在伺服液壓缸(5)的外部，同時，套筒(18)與伺服液壓缸(5)的缸筒(17)之間周向固定，伺服液壓缸(5)負責對負載平衡輪胎(4)加載相應的徑向變形。
3.根據權利要求2所述的一種消除內轉鼓模擬路面變形的裝置，其特征在于:所述伺服液壓缸(5 )的活塞桿(16 )上部固定有支架(15)。
4.根據權利要求2所述的一種消除內轉鼓模擬路面變形的裝置，其特征在于:所述的活塞桿周向鎖止機構包括兩根鎖止導向桿(14)和四個與套筒(18)做成一體的帶圓孔的凸臺(13)，所述的兩根鎖止導向桿(14)穿過活塞桿(16)，兩端分別穿過凸臺(13)的圓孔；該凸臺(13)能限制兩根鎖止導向桿(14)的徑向運動，但是，凸臺(13)與鎖止導向桿(14)之間的接觸面是光滑的，鎖止導向桿(14)可以在凸臺(13)的圓孔中沿軸向運動。
5.根據權利要求1所述的一種消除內轉鼓模擬路面變形的裝置，其特征在于:所述的給負載平衡輪胎加載相應側向力的側向力加載總成為負載平衡輪胎側偏運動加載總成，該負載平衡輪胎側偏運動加載總成包括固定在伺服電機座(10)上的伺服電機(11)、固定在蝸桿基座(6)上的蝸桿(12)、外齒轉盤軸承(7)、基座(8);所述的外齒轉盤軸承(7)的內圈(19)的下端面與基座(8)固定，外圈外側帶齒，且外圈(20)的上端面與套筒(17)固定，蝸桿(12)在伺服電機(11)的驅動下可以帶動外齒轉盤軸承(7)的外圈齒輪轉動，構成渦輪蝸桿機構，實現對負載平衡輪胎(4)側偏角的加載。
6.根據權利要求2或5所述的一種消除內轉鼓模擬路面變形的裝置，其特征在于:計算機控制單元(9)的輸出端分別與負載平衡輪胎垂直加載總成及負載平衡輪胎側偏運動加載總成的伺服液壓缸(5)和伺服電機(11)相連。
【文檔編號】G01M17/02GK203719921SQ201420069983
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年2月18日 優先權日:2014年2月18日
【發明者】盧蕩, 徐婷, 楊博 申請人:吉林大學