轮胎耐久性滑角检测装置及其方法 技术领域 本发明涉及一种用于橡胶轮胎高速 / 耐久性能实验的装置及其方法， 特别地提供 模拟车辆转弯时轮胎与路面之间出现滑角摩擦状态下的检测装置和工艺方法， 属于橡胶机 械和自动化生产控制领域。
背景技术 随着国内汽车普及率的提高及城市交通日益拥堵， 高速行驶的稳定性与安全性已 成为衡量轮胎设计与生产质量的核心参考数据。 为准确地检测出轮胎在高速或长期使用状 态下的安全性， 通常需要在生产环节中进行高速 / 耐久性能项目检测。
基于目前制造技术的不断创新， 国内外轮胎生产厂家所采用的轮胎高速 / 耐久性 实验机主要是采用转鼓带动轮胎高速、 长时间旋转。 即以转鼓的表面模拟活动的路面， 在规 定的实验条件和环境下， 将充好气并放置一段时间后的轮胎固定到车轮轴上， 从其后部采 用液压伺服加载系统以设定的负荷将轮胎压在转鼓表面上， 以测试轮胎的高速耐久性能。
其中， 液压伺服加载系统采用测力传感器， 可控制并调节施压于转鼓表面的轮胎压力值以 实现负荷闭环控制。
现有使用的轮胎高速 / 耐久性实验机， 其转鼓平滑、 无障碍物且是定轴旋转， 轮胎 安装与转鼓表面相切无相对倾角和转矩， 因此仅能模拟轮胎直线行驶于平整路面状态下的 耐久性能， 而车辆行驶时的具体条件却是车辆转弯、 非直线行驶等不标准、 不理想路况， 因 此缺失上述大部分实际路状的性能检测不具有针对性， 检测数据并不能真实地反映轮胎实 际使用需求， 不利于反馈和提高轮胎生产质量。 发明内容 本发明所述轮胎耐久性滑角检测装置及其方法， 在于解决上述现有技术存在的问 题而在目前轮胎高速 / 耐久性实验机增加滑角检测装置， 以实现模拟车辆转弯或非直线行 驶状态下的跟踪检测手段和工艺。
本发明的目是， 主要模拟车辆转弯或非直线行驶等路况， 增加轮胎与路面发生滑 角摩擦状态下的高速 / 耐久性能检测方法。
另一发明目的是， 针对轮胎滑角摩擦状态下的行驶条件， 控制并调节滑角摩擦发 生的方向与具体角度， 模拟出多种极限状态下的检测条件， 以进一步提高和优化检测精度。
发明目的还在于， 实现滑角状态检测的负荷、 角度控制灵活性， 达到动态调整滑角 摩擦状态各个参数的闭环控制与提高自动化水平。
为实现上述发明目的， 所述轮胎耐久性滑角检测装置主要包括有 ：
一机架，
在机架上设置有一个通过电动机驱动以定轴旋转、 模拟行驶路面的转鼓，
至少在转鼓的一侧工位设置有液压加压装置，
液压加压装置设置有基座， 一移动座通过设置于其底部的直线滑轨承载于基座之
上， 移动座的后端， 通过测力传感器连接提供推动力以将被检测轮胎压在转鼓表面的 液压油缸。
与现有技术的区别之处在于， 移动座的前部设置一摆转支架， 摆转支架的前端设 置有用于安装被检测轮胎的轮辋固定轴 ；
摆转轴的一端固定地穿套于摆转支架， 其另一端轴向旋转地穿套于移动座 ；
在摆转支架的一侧设置有， 用于通过摆转支架驱动被检测轮胎围绕与转鼓接触的 径向切线旋转一定角度的滑角驱动液压缸。
如上述基本方案， 转鼓通过电动机驱动提供模拟行驶路面， 在转鼓一侧设置由移 动座和液压加压装置构成针对轮胎的基础加载、 动力系统。
被检测轮胎 ( 包括轮辋组合体 ) 固定于轮辋固定轴， 移动座由后端的液压油缸推 动在基座上往复滑动， 从而可将被检测轮胎施压于转鼓表面或是脱离检测状态。
液压加压装置中的测力传感器， 用于将轮胎施加于转鼓表面的压力负荷转换成电 信号送入控制系统中， 经放大和比较后通过伺服装置来控制液压油缸内的液压油压力， 以 动态地调整轮胎负荷并实现闭环控制， 在此期间被检测轮胎的转速可通过调节转鼓的转速 来调节。
针对车辆转弯或非直线行驶等实际情况， 增加了轮胎与路面发生滑角摩擦状态下 的检测结构， 即摆转支架在滑角驱动液压缸的推动下围绕摆转轴顺时针或逆时针旋转一定 的角度， 以带动被检测轮胎沿转鼓表面的径向切线摆转相同的角度， 实现模拟轮胎在滑角 状态下的高速 / 耐久性能。
上述轮胎滑动摆转角度的调整， 可以通过设定并控制滑角驱动液压缸的活塞杆伸 出或缩回的行程来实现。为进一步提高滑动摆转角度的准确性、 以及形成发出指令 - 轮胎 进入滑角摩擦状态 - 控制滑角范围的动态闭环调整模式， 可采取如下改进方案 ：
在摆转支架上安装第一齿轮， 第一齿轮啮合连接套设于一旋转轴上的第二齿轮， 旋转轴的端部连接一用于检测摆转支架旋转角度的旋转编码器。
更为优化的改进措施是， 旋转编码器安装于移动座， 旋转编码器通过一联轴器连 接于旋转轴， 在旋转轴外侧套设有轴承。
当摆转支架带动轮胎在转鼓表面发生滑角摩擦时， 摆转支架与移动座之间形成与 轮胎滑动摆转角度相同的错位夹角。此时， 第一齿轮转动并通过第二齿轮带动旋转轴以相 同的角度发生旋转， 旋转轴端部的旋转编码器接收由此产生的感应信号， 从而反馈并量化 出软胎发生滑角摩擦的方向、 角度值， 同时进行动态跟踪与反馈。
通过将旋转编码器安装于移动座， 可以建立摆转支架与移动座之间的夹角检测坐 标系， 有利于保证旋转角度检测的准确性。
在旋转轴外侧套设有轴承， 可以提高旋转轴相应于移动座的旋转灵活性、 减少因 相互摩擦而带来的角度检测失真率。
为进一步地实现摆转支架围绕摆转轴的旋转灵活性、 减少滑动摩擦对于摆转角度 检测的误差， 所述摆转轴的一端通过键连接摆转支架， 其另一端通过圆锥子轴承套设于移 动座内腔。
针对摆转支架旋转的驱动端结构的优化方案是， 滑角驱动液压缸的活塞杆通过支
架安装于基座， 其缸体通过支座连接摆转支架。
滑角驱动液压缸的活塞杆固定于基座一侧， 当滑角驱动液压缸的活塞杆伸出或缩 回时， 由于摆转支架的远端套设有摆转轴， 因此邻近支座的近端由滑角驱动液压缸的缸体 带动按顺利针或逆时针进行旋转。
基于上述滑角检测装置的改进设计， 本发明还实现了如下轮胎耐久性滑角检测方 法。具体地，
通过液压加压装置将被检测轮胎以设定的负荷施压于以设定转速定轴旋转的转 鼓表面， 在模拟行驶路面上检测轮胎高速耐久性能。
与现有普遍采用的检测工艺方法不同的改进方案是， 在与转鼓摩擦接触而旋转的 一段时间内， 被检测轮胎围绕与转鼓接触的径向切线摆转一定的角度， 以模拟检测车辆转 弯时被检测轮胎与路面发生滑角摩擦状态下的耐久性能。
为实现不同方向的倾角检测， 摆转支架在滑角驱动液压缸的推动下围绕摆转轴顺 时针或逆时针旋转， 以带动被检测轮胎沿转鼓表面的径向切线摆转一定的角度。
被检测轮胎摆转的同时， 继续与转鼓摩擦接触而旋转。
为更加真实、 准确地模拟实际使用状态， 被检测轮胎沿径向切线摆转的前后， 在转 鼓表面保持相同的转速。 即转鼓的转速在滑角摩擦状态的前后是相同的， 在其他时间段内， 转速可以驱动轮胎进行变速旋转。 进一步提高滑角检测精度的改进方案是， 使用旋转编码器检测摆转支架围绕摆转 轴旋转的角度， 以调整被检测轮胎沿径向切线摆转的角度。
在实际各项参数与指标的检测时， 如分阶段地改变被检测轮胎的负荷、 转速以测 定轮胎的累计行驶时间、 里程或是负荷、 行驶速度和摆转半径等， 可以在检测过程中， 动态 地调整转鼓的转速以改变被检测轮胎的转速。
调节将被检测轮胎施压于转鼓表面的液压油缸输出动力， 以改变被检测轮胎与转 鼓之间的摩擦接触作用力。
综上内容， 本发明轮胎耐久性滑角检测装置及其方法具有如下优点 ：
1、 实现了模拟车辆转弯或非直线行驶等路况的跟踪检测方法， 轮胎设计与生产质 量的检验更为全面。
2、 能够有效地解决轮胎行驶过程中发生滑角摩擦状态下的高速 / 耐久性能检测， 有利于提高轮胎应对不同路况、 使用状态下的安全使用。
3、 准确地控制并调节滑角摩擦发生的方向与具体角度， 实验条件模拟地更为真实 和有针对性， 闭环控制与自动化水平较高。
附图说明
现结合附图对本发明做进一步的说明 图 1 是所述轮胎耐久性滑角检测装置的结构示意图 ； 图 2 是图 1 的俯向示意图 ； 图 3 是所述滑角检测部分的结构示意图 ； 图 4 是图 3 的俯向示意图 ； 图 5 是图 3 的侧向示意图 ；图 6 是图 3 中的 I 部放大示意图 ；
图 7 是轮胎与转鼓之间三种状态下的对比示意图 ；
如图 1 至图 7 所示， 转鼓 1， 液压加压装置 2， 基座 3， 直线滑轨 4， 移动座 5， 轮辋固 定轴 6， 液压油缸 7， 测力传感器 8，
机架 10， 电动机 11， 被检测轮胎 12，
摆转支架 31， 摆转轴 32， 滑角驱动液压缸 33， 第一齿轮 34， 第二齿轮 35， 旋转轴 36， 旋转编码器 37， 联轴器 38， 轴承 39， 键 40， 圆锥子轴承 41， 支架 42， 支座 43。 具体实施方式
实施例 1， 如图 1 至图 7 所示， 所述轮胎耐久性滑角检测装置应用于轮胎高速 / 耐 久性实验， 主要包括有 ：
一机架 10 ；
在机架 10 上设置有一个通过电动机 11 驱动以定轴旋转、 模拟行驶路面的转鼓 1 ；
在转鼓 1 的两侧工位分别设置有液压加压装置 2 和移动座 5 构成的轮胎基础加载 和动力系统。 液压加压装置 2 设置有基座 3， 移动座 5 通过设置于其底部的直线滑轨 4 承载于基 座 3 之上。
位于转鼓 1 的一侧工位， 移动座 5 的后端通过测力传感器 8 连接提供推动力以将 被检测轮胎 12 压在转鼓 1 表面的液压油缸 7。
移动座 5 的前部设置一摆转支架 31， 摆转支架 31 的前端设置有用于安装被检测轮 胎 12 的轮辋固定轴 6。
在摆转支架 31 的一侧设置有， 用于通过摆转支架 31 驱动被检测轮胎 12 围绕与转 鼓 1 接触的径向切线旋转一定角度的滑角驱动液压缸 33。
滑角驱动液压缸 33 的活塞杆通过支架 42 安装于基座 3， 其缸体通过支座 43 连接 摆转支架 31。
摆转轴 32 的一端通过键 40 连接摆转支架 31， 其另一端通过圆锥子轴承 41 套设于 移动座 5 内腔。
在摆转支架 31 上安装第一齿轮 34， 第一齿轮 34 啮合连接套设于旋转轴 36 上的第 二齿轮 35， 旋转轴 36 的端部连接一用于检测摆转支架 31 旋转角度的旋转编码器 37。
旋转编码器 37 安装于移动座 5， 旋转编码器 37 通过联轴器 38 连接于旋转轴 36， 在旋转轴 36 外侧套设有轴承 39。
在进行实验时， 转鼓 1 通过电动机 11 驱动提供模拟行驶路面， 两侧工位的被检测 轮胎 12 分别安装于轮辋固定轴 6， 移动座 5 由后端的液压油缸 7 推动在基座 3 上方往复滑 动， 从而可将被检测轮胎 12 施压于转鼓 1 表面或是脱离检测状态。
测力传感器 8 用于将轮胎 12 施加于转鼓 1 表面的压力负荷转换成电信号送入控 制系统中， 经放大和比较后通过伺服装置来控制液压油缸 7 内的液压油压力。
在检测滑角摩擦状态的工位， 被检测轮胎 12 围绕与转鼓 1 接触的径向切线摆转一 定的角度， 以模拟检测车辆转弯时被检测轮胎 12 与路面发生滑角摩擦状态下的耐久性能。
具体地， 摆转支架 31 在滑角驱动液压缸 33 的推动下围绕摆转轴 32 顺时针或逆时
针旋转， 以带动被检测轮胎 12 沿转鼓 1 表面的径向切线摆转一定的角度。
当摆转支架 31 带动轮胎 12 沿转鼓 1 表面发生滑角摩擦时， 摆转支架 31 与移动座 5 之间形成与轮胎 12 滑角摆转相同的错位夹角， 即直接反映到旋转编码器 37 上， 通过旋转 编码器 37 自身的信号感应与反馈即可将软胎 12 发生滑角摩擦的方向、 角度值动态进行跟 踪与反馈。
如上所述的轮胎耐久性滑角检测方法， 是通过液压加压装置 2 将被检测轮胎 12 以 设定的负荷施压于以设定转速定轴旋转的转鼓 1 表面， 在模拟行驶路面上检测轮胎高速耐 久性能。
在与转鼓 1 摩擦接触而旋转的一段时间内， 被检测轮胎 12 围绕与转鼓 1 接触面的 径向切线摆转一定的角度， 以模拟检测车辆转弯或非直线行驶状态。
使用旋转编码器 37 检测摆转支架 31 围绕摆转轴 32 旋转的角度， 以调整被检测轮 胎 12 沿径向切线摆转的角度。
被检测轮胎 12 沿垂向轴线发生倾斜的前后， 在转鼓 1 表面的转速可以保持恒定。
在整个检测过程中， 即连续地实施下常行驶状态与倾角状态的模拟实验中， 可动 态地调整转鼓 1 的转速以改变被检测轮胎 12 的转速。
另外， 调节将被检测轮胎 12 施压于转鼓 1 表面的液压油缸 7 输出动力， 以改变被 检测轮胎 12 与转鼓 1 之间的摩擦接触作用力。