輪胎氣壓與滾動(dòng)阻力、半徑的研究

夏良志

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

引言

隨著全球能源危機(jī)的影響以及人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，綠色環(huán)保和節(jié)能減排已成為各大汽車廠設(shè)計(jì)的主流方向。而影響對(duì)汽車綠色環(huán)保和節(jié)能減排貢獻(xiàn)量較大的為輪胎的滾動(dòng)阻力。滾動(dòng)阻力，指輪胎行駛單位距離所消耗的能量，也是汽車重要的性能指標(biāo)之一（在汽車行駛過(guò)程中，輪胎滾動(dòng)阻力約占汽車總阻力的 20%）。輪胎廠家針對(duì)每種輪胎，均標(biāo)有標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力，而隨著輪胎輪胎充氣壓力的變化，輪胎的滾動(dòng)阻力也會(huì)隨之變化。本文重點(diǎn)研究利用底盤測(cè)功機(jī)，對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力與的充氣壓力之間的關(guān)系進(jìn)行研究。

1 測(cè)試設(shè)備、評(píng)價(jià)指標(biāo)及測(cè)試方法

1.1 測(cè)試設(shè)備

底盤測(cè)功機(jī)，是一種高精度的可以用于測(cè)量車輛運(yùn)行輪胎的輪邊驅(qū)動(dòng)力、輸出功率（或扭矩）和速度（或轉(zhuǎn)速）的專用計(jì)量設(shè)備。它可以以極高的精度記錄測(cè)試樣車的車速、輪邊力等重要信息。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

對(duì)于輪胎滾動(dòng)阻力與充氣壓力之間的關(guān)系的評(píng)價(jià)，主要是通過(guò)在某一固定車速下，使充氣壓力產(chǎn)生一定的變化后對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力所產(chǎn)生的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，不同充氣壓力下的輪胎滾動(dòng)阻力即作為本次測(cè)試的一個(gè)重要指標(biāo)。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 輪胎滾動(dòng)阻力臺(tái)架測(cè)試條件

為了保證測(cè)試的有效性，用來(lái)測(cè)試的底盤測(cè)功機(jī)系統(tǒng)需加裝溫控設(shè)備，使整個(gè)測(cè)試過(guò)程中的溫度維持在常溫的狀態(tài)。同時(shí)，為了避免傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)測(cè)試過(guò)程的影響，需在測(cè)試準(zhǔn)備時(shí)將整車的后橋半軸切換為非接觸式半軸（避免半軸與后橋主減接觸，同時(shí)避免因拆除后橋半軸而導(dǎo)致漏油）。同時(shí)，使用非接觸式點(diǎn)溫計(jì)對(duì)輪輞、胎面溫度進(jìn)行監(jiān)控，避免測(cè)試時(shí)由于溫度不一致引起輪胎壓力的不可控變化。

1.3.2 輪胎滾動(dòng)阻力臺(tái)架測(cè)試方法

輪胎滾動(dòng)阻力臺(tái)架測(cè)試方法主要為底盤測(cè)功機(jī)反拖法。即先將輪胎氣壓調(diào)整至許可上/下限，并對(duì)輪胎進(jìn)行預(yù)熱，記錄下預(yù)熱后的輪輞、胎面溫度。隨后，使用底盤測(cè)功機(jī)對(duì)該狀態(tài)下的輪胎滾動(dòng)阻力進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

在完成首輪測(cè)試后，使用氣泵通過(guò)胎壓計(jì)對(duì)輪胎進(jìn)行充/放氣，同時(shí)在對(duì)輪胎進(jìn)行再次預(yù)熱后，輪輞、胎面溫度進(jìn)行測(cè)試，確保每次測(cè)試過(guò)程中輪輞、胎面溫度保持一致，并對(duì)多次測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄（即底盤測(cè)功機(jī)輪邊作用力Fdyno）。

2 測(cè)試舉例及分析

以某公司生產(chǎn)的某款后驅(qū)卡車為例，在車輛完成常規(guī)磨合后，對(duì)其進(jìn)行測(cè)試前準(zhǔn)備。在完成預(yù)熱后，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，同時(shí)將積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行填表，以研究該種輪胎輪胎氣壓與滾動(dòng)阻力之間的關(guān)系。

2.1 輪胎滾動(dòng)阻力測(cè)試數(shù)據(jù)分析

對(duì)測(cè)得的輪胎滾動(dòng)阻力數(shù)據(jù)按車速、輪胎氣壓進(jìn)行記錄，結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

2.1.1 不同輪胎氣壓、不同車速下滾動(dòng)阻力值

表1 460～600kPa氣壓對(duì)應(yīng)滾動(dòng)阻力值

將測(cè)試數(shù)據(jù)以點(diǎn)陣的形式形成圖表，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行二次項(xiàng)擬合，可以得出在不同輪胎氣壓下，車速與輪邊阻力的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)圖1。

對(duì)同一車速下測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并利用阻力與對(duì)應(yīng)的氣壓數(shù)據(jù)形成滾動(dòng)阻力——?dú)鈮宏P(guān)系曲線圖如下（以時(shí)速45km/h為例）：

表2 630～760kPa氣壓對(duì)應(yīng)滾動(dòng)阻力值

圖1 不同輪胎氣壓下不同車速阻力對(duì)比圖

圖2 時(shí)速45km/h不同輪胎氣壓下滾動(dòng)阻力圖

以 45km/h滾動(dòng)阻力——?dú)鈮呵€為例，對(duì)其進(jìn)行線性擬合，可以得到 45km/h車速下輪胎氣壓與滾動(dòng)阻力的關(guān)系式如下：

y = -0.1258x + 325.49（式中x和y的單位分別為kPa和N）。

3 結(jié)論

本文闡述了一種利用底盤測(cè)功機(jī)對(duì)不同輪胎氣壓下的滾動(dòng)阻力進(jìn)行測(cè)試、研究以及分析方法。該方法測(cè)試效率高，由于測(cè)試過(guò)程中整車負(fù)載恒定，可以更直觀的模擬輪胎在整車狀態(tài)下氣壓與滾動(dòng)阻力的變化趨勢(shì)；測(cè)試重復(fù)性好，完全滿足對(duì)比測(cè)試的需要，且可以直觀的用測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行分析說(shuō)明。

因此，在底盤測(cè)功機(jī)上進(jìn)行輪胎氣壓與滾動(dòng)阻力關(guān)系的測(cè)試證明是切實(shí)可行的，可在汽車制造商對(duì)車輛輪胎適用氣壓分析、標(biāo)識(shí)進(jìn)時(shí)使用。