汽車輪胎剛性及接地印痕試驗室間比對分析

劉振國　崔恩有　馬弋洋　劉鳳陽

摘 要：本文介紹了汽車輪胎剛性及接地印痕試驗室比對的關(guān)鍵點，并對比對結(jié)果進行了分析。首先，對參加比對的試驗室的基本情況，比對樣品的均勻性和穩(wěn)定性檢驗及數(shù)據(jù)處理方式，以及比對試驗室結(jié)果的統(tǒng)計分析和評價原則進行了詳細的介紹。其次，對比對試驗各個項目的數(shù)據(jù)結(jié)果分別進行了統(tǒng)計分析，依照設(shè)計的評價原則對比對結(jié)果進行了評價。并以測試結(jié)果的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析對比了輪胎剛性試驗和接地印痕試驗不同試驗室間的比對結(jié)果，揭示了目前各試驗室輪胎剛性測試水平差距明顯的現(xiàn)狀，并推斷出接地印痕試驗設(shè)備的一致性優(yōu)于剛性設(shè)備，也反映了建立行業(yè)基準試驗室或者建立完善的比對機制的重要性。

關(guān)鍵詞：輪胎剛性 接地印痕 比對試驗

1 引言

輪胎是汽車上重要的組成部件之一，是橡膠工業(yè)的重要產(chǎn)品。輪胎剛性對輪胎舒適性、操穩(wěn)性能有著重要影響，而輪胎靜態(tài)壓力分布直接呈現(xiàn)了輪胎接地時的受力狀態(tài)，二者皆是輪胎性能研究的重要技術(shù)參考。開展本次比對試驗的目的是驗證國內(nèi)輪胎企業(yè)試驗室評價汽車輪胎剛性及接地印痕的能力，為試驗室提供一個評估檢測數(shù)據(jù)可靠性的客觀依據(jù)。通過比對，可以客觀反映各參加單位檢測水平，幫助試驗室發(fā)現(xiàn)日常測試中存在的問題，從而了解行業(yè)內(nèi)測試能力的整體水平，促進行業(yè)內(nèi)試驗室檢測能力的提升。

2 基本信息

2.1 參加比對試驗室信息

此次比對試驗共有10個試驗室參加，且最終獲得實際數(shù)據(jù)反饋的也共有10個試驗室。參加本次比對的試驗室主要來自輪胎制造企業(yè)及檢測機構(gòu)。參比試驗室地域分布詳見表1。

2.2 比對試驗項目及參考標準

此次比對試驗項目為輪胎剛性及接地印痕兩項，其中輪胎剛性分別對輪胎縱向剛性和橫向剛性各試驗室間結(jié)果進行比對，接地印痕則對輪胎接地印痕寬度和接地印痕長度進行比對。

輪胎剛性和接地印痕兩項比對試驗標準分別為GB/T23663《汽車輪胎縱向和橫向剛性試驗方法送審稿》、GB/T 22038-2018《汽車輪胎靜態(tài)接地壓力分布試驗方法》。

3 比對試驗樣品分析

為減小樣品差異對比對試驗結(jié)果的影響，比對前對樣品進行均勻性和穩(wěn)定性檢驗，確保樣品符合試驗室間比對的要求。

選擇6條型號規(guī)格為205/55R16的輪胎進行比對，其中5條分別發(fā)于各試驗室間進行比對測試，1條作為備用樣品留存。 根據(jù)比對試驗項目的特點，對樣品分別進行輪胎徑向剛性和橫向剛性試驗以驗證其均勻性和穩(wěn)定是否符合CNAS－GL003：2018《能力驗證樣品均勻性和穩(wěn)定性評價指南》的要求。

3.1 比對試驗樣品均勻性檢驗

據(jù)CNAS－GL003：2018《能力驗證樣品均勻性和穩(wěn)定性評價指南》要求，將試驗輪胎分別進行橫向剛度和縱向剛度檢驗。參照GB/T23663《汽車輪胎縱向和橫向剛性試驗方法送審稿》試驗方法及數(shù)據(jù)處理方法進行測試和數(shù)據(jù)處理，結(jié)果見表2和表3。

橫向剛度試驗采用單因子方差分析的方法，統(tǒng)計量F（2.389）＜自由度為（f1，f2）及給定的顯著性水平α（α=0.05）的臨界值3.97，表明樣品內(nèi)及樣品間無顯著性差異。

縱向剛度試驗采用單因子方差分析的方法，統(tǒng)計量F（3.597）＜自由度為（f1，f2）及給定的顯著性水平α（α=0.05）的臨界值3.97，表明樣品內(nèi)及樣品間無顯著性差異。

結(jié)論：樣品是均勻的。

3.2 比對試驗樣品穩(wěn)定性檢驗

依據(jù)CNAS－GL003：2018《能力驗證樣品均勻性和穩(wěn)定性評價指南》要求，試驗室對樣品在不同時間進行了兩次測試，每種情況下進行6個試樣的測試，采用t檢驗法評價樣品的穩(wěn)定性，結(jié)果見表4和表5：

橫向剛度試驗采用t檢驗法分析，t值（1.440）＜自由度為10及給定的顯著性水平α（α=0.05）的臨界值2.228，表明兩個平均值之間無顯著性差異。

縱向剛度試驗采用t檢驗法分析，t值（1.860）＜自由度為10及給定的顯著性水平α（α=0.05）的臨界值2.228，表明兩個平均值之間無顯著性差異。

結(jié)論：樣品是穩(wěn)定的。

4 統(tǒng)計分析的設(shè)計及結(jié)果評價原則

4.1 統(tǒng)計分析的設(shè)計

本次比對試驗統(tǒng)計分析采用穩(wěn)健（Robust）統(tǒng)計技術(shù)處理，即采用穩(wěn)健統(tǒng)計的中位值作為指定值，標準化四分位距（NIQR）作為能力評定標準差，計算各試驗室結(jié)果的Z值（Z比分數(shù)）：

Z =（x-X）/σ

式中：x—試驗室測試結(jié)果；

X—指定值（本次評定采用“中位值”）；

σ—能力評定標準差（本次評定采用“標準化四分位距（NIQR）”）。

除Z值外，涉及的統(tǒng)計量還有：結(jié)果數(shù)、中位值、NIQR、穩(wěn)健變異系數(shù)（CV）、最小值、最大值和極差等。各統(tǒng)計量的意義及相關(guān)計算方法參見CNAS－GL002：2018 《能力驗證結(jié)果的統(tǒng)計處理和能力評價指南》。

4.2 結(jié)果評價原則

本次比對試驗以Z值評價試驗室的結(jié)果，即：

|Z| ≤ 2 為滿意結(jié)果；

2 ＜|Z|＜3為有問題結(jié)果；

|Z| ≥ 3 為不滿意結(jié)果（離群值）。

為清晰表示各試驗室參加比對試驗的結(jié)果，將Z值按大小順序排列作柱狀圖，每一個柱條標有該試驗室的代碼。從該柱狀圖上，每個試驗室很容易將其結(jié)果與其他試驗室進行比較，了解其結(jié)果在本次比對試驗中所處的水平。詳細結(jié)果見第4章。

5 統(tǒng)計處理結(jié)果及結(jié)果評價

5.1 汽車輪胎橫向剛性處理及統(tǒng)計結(jié)果

橫向剛性檢測及統(tǒng)計處理結(jié)果見表6：

從橫向剛性檢測統(tǒng)計結(jié)果可知，根據(jù)Z比分數(shù)進行判定，有兩家試驗室數(shù)據(jù)為有問題結(jié)果。

縱向剛性檢測及統(tǒng)計處理結(jié)果見表7：

從縱向剛性檢測統(tǒng)計結(jié)果可知，根據(jù)Z比分數(shù)進行判定，有一家試驗室測試結(jié)果為有問題結(jié)果，有兩家試驗室測試結(jié)果為不滿意結(jié)果。

接地長度檢測及統(tǒng)計處理結(jié)果見表8：

從接地長度檢測統(tǒng)計結(jié)果可知，根據(jù)Z比分數(shù)進行判定，有一家試驗室測試結(jié)果為為不滿意結(jié)果。

接地寬度檢測及統(tǒng)計處理結(jié)果見表9：

從接地寬度檢測統(tǒng)計結(jié)果可知，根據(jù)Z比分數(shù)進行判定，有一家試驗室測試結(jié)果為為有問題結(jié)果。

5.2 總計統(tǒng)計量結(jié)果及評價分析

1）由表10的綜合統(tǒng)計指標對輪胎剛性和接地印痕整體進行分析比較可知，行業(yè)內(nèi)試驗室間，接地印痕的比對結(jié)果的穩(wěn)健變異系數(shù)，極差等指標都較大程度的優(yōu)于輪胎剛性的比對結(jié)果，因測試是按照相同標準的要求進行，人員等變量對測試結(jié)果影響較小，測試設(shè)備的不同是導(dǎo)致測試結(jié)果出現(xiàn)較大差異的主要原因，也可推斷，各試驗室間印痕設(shè)備的一致性優(yōu)于剛性設(shè)備。

2）印痕測試結(jié)果中接地長度和接地寬度在進行測試時，兩者數(shù)值可同時測出，而由標準IQR及極差分析比較接地長度和接地寬度可知，不同的測試項目對比對測試項目的結(jié)果也有著較大的影響。

6 總結(jié)及意義

本文較為詳細的闡述了進行輪胎剛性和印痕比對試驗時的關(guān)鍵要點，同時展示并分析比對試驗的數(shù)據(jù)結(jié)果，可得出以下結(jié)論：

（1）行業(yè)內(nèi)輪胎剛性試驗整體一致性差，不同試驗室間測量結(jié)果差別很大，個別試驗室結(jié)果已超出合理范疇；

（2）輪胎印痕試驗比對結(jié)果效果較好，各試驗室間測試結(jié)果差別較小，但仍有個別試驗室數(shù)據(jù)存在偏差；

通過此次輪胎剛性及印痕的試驗室間比對研究，較為清晰的展示了行業(yè)內(nèi)試驗室間現(xiàn)狀，不同試驗室間整體水平層次不齊，差距較大。后續(xù)因針對結(jié)果差異性較大的試驗室進行更詳細的分析，尋找原因。此次試驗室比對也揭示了建立行業(yè)基準試驗室的必要性，行業(yè)內(nèi)部應(yīng)推動建立基準試驗室或相關(guān)比對機制，提高行業(yè)內(nèi)測試水平，進而推動行業(yè)相關(guān)技術(shù)的進步。

參考文獻：

[1]CNAS－GL003：2018《能力驗證樣品均勻性和穩(wěn)定性評價指南》.

[2]CNAS－GL002：2018 《能力驗證結(jié)果的統(tǒng)計處理和能力評價指南》.

[3]GB/T 23663《汽車輪胎縱向和橫向剛性試驗方法送審稿》.

[4]GB/T 22038-2018《汽車輪胎靜態(tài)接地壓力分布試驗方法》.