轮胎特性试验装置及轮胎特性试验系统

技术领域

本发明涉及轮胎特性试验技术领域，特别是涉及一种轮胎特性试验装置及轮胎特性试验系统。

背景技术

轮胎是飞机、舰载机、汽车和所有其它机动车辆与跑道、舰面、地面互动的基础，轮胎力学特性是飞机、汽车等各种机动车辆运动特性设计的重要研究课题之一，轮胎特性对于车辆和飞机的承载、操控性(如负载、侧滑角、扭转角、速度、驱动、制动转矩等)的评估发挥着重要的作用。轮胎特性对于航空飞机和舰载机着陆(舰)滑跑安全承担着非常重要的作用；轮胎磨损及其使用寿命对于飞机的安全及其作战效率具有关键作用，轮胎在高加速、高、低温和越缆等复杂环境下具有不同的使用寿命，因此，不同使用环境下航空轮胎性能试验研究具有非常重要的军事意义和实用价值。

现有技术中，轮胎力学刚度特性试验的设备，主要用于简单研究轮胎的静力学特性，传统设备中把被试材料“切块”进行摩擦性能试验，这样的试验方法与轮胎真实使用状态相差较远，结果偏差较大，很难准确指导现代轮胎整体设计技术。同时，也缺乏全面模拟道面环境和真实使用工况的专业轮胎摩擦、磨损及其力学特性试验台。

发明内容

基于此，有必要提供一种轮胎特性试验装置及轮胎特性试验系统，能够有效模拟道面真实环境，提高轮胎特性测试的实验结果可靠性。

一种轮胎特性试验装置，包括：支架；加载机构，所述加载机构包括加载框架、加载组件及轮叉，所述加载框架与所述支架活动连接，所述加载组件与所述轮叉驱动连接，所述轮叉与所述加载框架连接，所述轮叉用于安装测试轮胎，所述加载组件用于对所述轮加载作用力；飞轮组件，所述飞轮组件包括轮本体、驱动件及道面模拟模块，所述轮本体与所述驱动件驱动连接，所述轮本体设有测试腔和测试内缘，所述道面模拟模块设置于所述测试内缘上，所述道面模拟模块用于模拟多种道面材质，测试轮胎用于设置于测试腔内，并与所述道面模拟模块滚动配合。

上述轮胎特性试验装置，在工作过程中，将测试轮胎安装于轮叉上，使得测试轮胎位于轮本体的测试腔内，并与道面模拟模块抵触。进行测试时，驱动件驱使轮本体转动，使得测试轮胎在道面模拟模块上滚动。由于道面模拟模块能够模拟多种道面材质，因此根据实验要求的环境条件，更换或设置道面模拟模块为相应的道面材质，模拟如水泥、沥青、钢面、湿滑、薄冰等道面环境，进而还原测试轮胎的真实工作环境，有利于丰富轮胎特性试验的变量，提高轮胎特性实验相关参数的测试结果的准确性和可靠性，对提高和研发现代高性能合成橡胶轮胎技术有推进作用。

在其中一个实施例中，所述飞轮组件还包括环境模拟件，所述环境模拟件与所述道面模拟模块控制连接，所述环境模拟件用于改变所述道面模拟模块的温度。

在其中一个实施例中，所述轮本体还还设有障碍件，所述障碍件所述测试内缘的边缘设置。

在其中一个实施例中，所述障碍件为两个以上，两个以上所述障碍件沿所述测试内缘的周向间隔设置。

在其中一个实施例中，所述飞轮组件还包括安装平台，所述安装平台与所述轮叉对应设置。

在其中一个实施例中，所述加载框架的一端通过转轴与所述支架转动连接，所述加载组件包括第一加载件，所述第一加载件设置于所述支架上，且所述第一加载件与所述加载框架驱动连接，所述第一加载件驱使所述加载框架绕所述转轴转动。

在其中一个实施例中，所述加载组件还包括第二加载件，所述第二加载件与所述轮叉驱动连接，所述第二加载件驱使所述轮叉沿所述轮叉的高度方向运动。

在其中一个实施例中，所述加载组件还包括第三加载件，所述第三加载件与所述轮叉驱动连接，所述第三加载件用于驱使所述轮叉绕自身轴线转动。

在其中一个实施例中，所述支架设有导向梁，所述导向梁与所述加载框架导向配合。

在其中一个实施例中，所述加载框架为至少两个，两个所述加载框架分别设置于所述轮叉的相对两侧，两个所述加载框架均与所述支架转动连接。

在其中一个实施例中，所述加载机构还包括测力平台，所述测力平台与所述轮叉感应配合。

一种轮胎特性试验系统，包括上述中任意一项所述的轮胎特性试验装置。

上述轮胎特性试验系统，在工作过程中，将测试轮胎安装于轮叉上，使得测试轮胎位于轮本体的测试腔内，并与道面模拟模块抵触。进行测试时，驱动件驱使轮本体转动，使得测试轮胎在道面模拟模块上滚动。由于道面模拟模块能够模拟多种道面材质，因此根据实验要求的环境条件，更换或设置道面模拟模块为相应的道面材质，模拟如水泥、沥青、钢面、湿滑、薄冰等道面环境，进而还原测试轮胎的真实工作环境，有利于丰富轮胎特性试验的变量，提高轮胎特性实验相关参数的测试结果的准确性和可靠性，对提高和研发现代高性能合成橡胶轮胎技术有推进作用。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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。

图1为一实施例中所述的轮胎特性试验装置的结构示意图一；

图2为一实施例中所述的轮胎特性试验装置的结构示意图二。

附图标记说明：

100、轮胎特性试验装置；110、支架；111、转轴；112、导向梁；120、加载机构；121、加载框架；122、加载组件；1221、第一加载件；1222、第二加载件；1223、第三加载件；123、轮叉；124、测力平台；130、飞轮组件；131、轮本体；1311、测试腔；1312、测试内缘；1313、障碍件；132、驱动件；133、道面模拟模块；134、环境模拟件；135、安装平台；136、轴承座；137、紧急制动盘；200、测试轮胎。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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和简化描述，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在一个实施例中，请参阅图1与图2，一种轮胎特性试验装置100，包括：支架110、加载机构120及飞轮组件130。加载机构120包括加载框架121、加载组件122及轮叉123，加载框架121与支架110活动连接，加载组件122与轮叉123驱动连接。轮叉123与加载框架121连接，轮叉123用于安装测试轮胎200，加载组件122用于对轮加载作用力。飞轮组件130包括轮本体131、驱动件132及道面模拟模块133，轮本体131与驱动件132驱动连接，轮本体131设有测试腔1311和测试内缘1312。道面模拟模块133设置于测试内缘1312上，道面模拟模块133用于模拟多种道面材质。测试轮胎200用于设置于测试腔1311内，并与道面模拟模块133滚动配合。

上述轮胎特性试验装置100，在工作过程中，将测试轮胎200安装于轮叉123上，使得测试轮胎200位于轮本体131的测试腔1311内，并与道面模拟模块133抵触。进行测试时，驱动件132驱使轮本体131转动，使得测试轮胎200在道面模拟模块133上滚动。由于道面模拟模块133能够模拟多种道面材质，因此根据实验要求的环境条件，更换或设置道面模拟模块133为相应的道面材质，模拟如水泥、沥青、钢面、湿滑、薄冰等道面环境，进而还原测试轮胎200的真实工作环境，有利于丰富轮胎特性试验的变量，提高轮胎特性实验相关参数的测试结果的准确性和可靠性，对提高和研发现代高性能合成橡胶轮胎技术有推进作用。

需要说明的是，轮本体131与驱动件132驱动连接应理解为，轮本体131与驱动件132连接，驱动件132作为动力来源，驱动轮本体131转动。

其中，道面模拟模块133用于模拟多种道面材质包括水泥、沥青、钢面、湿滑、或其它材质，能够满足不同的测试场景得到相应的测试参数，其模拟方式可为更换方式，或者是变换方式。通过更换不同材质的道面模拟模块133安装至测试内缘1312上，有利于降低材料成本，保证实验效果。

可选地，驱动件132可为电机、气动马达、液压马达或其它驱动装置。

具体地，请参阅图1，驱动件132为电机。如此，驱动方式简单，操作便利，且易于维护，有利于提高驱动件132的使用功能可靠性。本实施例仅提供一种驱动件132的具体实施方式，但并不以此为限。

进一步地，请参阅图1与图2，飞轮组件130还包括轴承和轴承座136，所述轴承座136通过所述轴承与驱动件132的输出轴连接。如此，有利于提高驱动件132的输出效率，同时对轮本体131提供支撑，保证飞轮组件130的使用寿命和整体品质。

在一个实施例中，请参阅图1，飞轮组件130还包括紧急制动盘137。紧急制动盘137与驱动件132控制连接。如此，通过紧急制动盘137能够对轮本体131紧急制动，从而有利于提高飞轮组件130的测试安全性，提高轮胎特性试验装置100的整体使用品质。

在一个实施例中，请参阅图1与图2，飞轮组件130还包括环境模拟件134。环境模拟件134与道面模拟模块133控制连接，环境模拟件134用于改变道面模拟模块133的温度。如此，通过环境模拟件134，对道面模拟模块133进行加温或者降温，能够模拟路面湿滑、薄冰、高温、低温等道面环境，进而满足不同道面环境和轮胎真实使用工况，丰富轮胎特性试验装置100的测试功能，提升轮胎特性试验装置100的整体品质。

具体地，环境模拟件134的温度调整范围为-40℃～100℃。但并不以此为限。

在一个实施例中，请参阅图2，轮本体131还还设有障碍件1313，障碍件1313测试内缘1312的边缘设置。

具体地，障碍件1313为凸起块，凸起块朝向轮本体131的轴线凸起设置。如此，能够在道面模拟模块133中提供障碍，测试轮胎200的越障性能，进而丰富轮胎特性装置的测试功能，提升轮胎特性试验装置100的整体品质。

具体地，请参阅图2，障碍件1313为两个以上，两个以上障碍件1313沿测试内缘1312的周向间隔设置。如此，有利于提高障碍件1313对性能测试的实验效果，进而提高轮胎特性试验装置100的整体品质。

在一个实施例中，请参阅图2，测试内缘1312的内边缘与外边缘均设有障碍件1313。如此，能够对测试轮胎200的两侧都提供障碍测试条件，满足测试轮胎200越障、过缆、摩擦、磨损性能及其动力特性测试技术要求，进而提高障碍件1313对测试轮胎200的障碍效果，提高测试结果的可靠性。

在一个实施例中，请参阅图1与图2，飞轮组件130还包括安装平台135，安装平台135与轮叉123对应设置。如此，工作人员能够通过安装平台135对测试轮胎200进行安装与拆卸，提高测试轮胎200的拆装便利性，进而提高轮胎特性试验装置100的整体品质。

进一步地，请参阅图1与图2，安装平台135还设有防护栏。如此，有利于提高工作人员安装测试轮胎200时的工作安全性，避免产生掉落情况发生。

在一个实施例中，请参阅图1与图2，加载框架121的一端通过转轴111与支架110转动连接，加载组件122包括第一加载件1221。第一加载件1221设置于支架110上，且第一加载件1221与加载框架121驱动连接，第一加载件1221驱使加载框架121绕转轴111转动。如此，通过第一加载组件122的作用，能够驱使加载框架121绕转轴111转动，使得轮叉123带动测试轮胎200在轮本体131的测试内缘1312上实现侧倾实验，实现动态加载试验。

其中，第一加载件1221与加载框架121驱动连接应理解为，第一加载件1221与加载框架121连接，且第一加载件1221作为加载力的来源，能够为加载框架121提供侧倾的作用力，驱使加载框架121绕转轴111转动，进而带动轮叉123和测试轮胎200在测试内缘1312上实现侧倾实验。

可选地，第一加载件1221可为电机、气缸、油缸或其他加载装置。

具体地，请参阅图1与图2，第一加载件1221为油缸。如此，加载力大，可靠性强，控制简单，有利于提特性试验中侧倾加载的工作效率。本实施例仅提供一种第一加载件1221的具体实施方式，但并不以此为限。

在一个实施例中，请参阅图1与图2，加载组件122还包括第二加载件1222。第二加载件1222与轮叉123驱动连接，第二加载件1222驱使轮叉123沿轮叉123的高度方向运动。如此，通过第二加载件1222的加载作用，能够调整轮胎的径向加载力，模拟真实状态下载荷作用，实现径向连续动态加载，进而提高磨损性能测试的测试结果可靠性，保证轮胎特性试验装置100的使用品质。

其中，为了进一步理解与说明轮叉123的高度方向，以图2为例，轮叉123的高度方向为图1中直线S

可选地，第二加载件1222可为电机、气缸、油缸或其它驱动装置。

具体地，请参阅图1与图2，第二加载件1222为油缸。如此，加载力大，可靠性强，控制简单，有利于提特性试验中径向加载的工作效率和使用寿命。本实施例仅提供一种第二加载件1222的具体实施方式，但并不以此为限。

在其中一个实施例中，请参阅图1与图2，加载组件122还包括第三加载件1223，第三加载件1223与轮叉123驱动连接，第三加载件1223用于驱使轮叉123绕自身轴线转动。如此，第三加载件1223够驱使轮叉123转动，从而带动测试轮胎200在滚动过程中实现偏航扭转，实现三向连续动态加载，进而测试轮胎200的偏航扭转性能，保证轮胎特性试验装置100的使用品质。

可选地，第三加载件1223可为电机、气缸、油缸或其它驱动装置。

具体地，请参阅图1与图2，第三加载件1223为油缸。如此，加载力大，可靠性强，控制简单，有利于提特性试验中径向加载的工作效率和使用寿命。本实施例仅提供一种第三加载件1223的具体实施方式，但并不以此为限。

在一个实施例中，请参阅图1与图2，支架110设有导向梁112。导向梁112与加载框架121导向配合。如此，在加载框架121绕转轴111转动时，导向梁112能够对加载框架121起导向作用，提高加载框架121的转动稳定性，进而保证侧倾试验的测试稳定性，提高测试精度和实验结果的可靠性。

在一个实施例中，请参阅图1与图2，加载框架121为至少两个。两个加载框架121分别设置于轮叉123的相对两侧，两个加载框架121均与支架110转动连接。如此，一方面有利于提高加载框架121与轮叉123的连接稳定性，进而提高轮胎特性实验装置100的整体结构稳定性。另一方面，两个加载框架121均与支架110转动连接有利于进一步提高侧倾试验的测试稳定性，进而提高测试精度和实验结果的可靠性。

在一个实施例中，请参阅图1与图2，加载机构120还包括测力平台124，测力平台124与轮叉123感应配合。如此，通过测力平台124能够检测轮叉123上径向、侧倾和偏航扭转三向连续动态加载的加载力数据，进而实现测试结果的可视化、量化操作，调轮胎特性试验装置100的操作便利性和可靠性，同时测量机轮的载荷、轮胎变形、力矩、压力、滑移、内外温度等相关参数，从而获得轮胎在不同道面上的力学特性参数。为航空轮胎和其它民用轮胎性能的优化设计提供试验依据。

目前现有技术中尚未发现有如此大规格、能模拟轮胎复杂受力工况、模拟不同道面及其环境的专业轮胎试验装置。本发明从模拟不同道面环境和真实使用工况考虑，具有水泥、沥青、钢面、湿滑、薄冰、高温、低温、越障等道面模拟环境设计。不仅可以进行静态轮胎性能试验，也可进行高速滚转轮胎动载试验，通过试验获得轮胎在各种道面环境下真实的力学特性。不仅能在内缘试验而且可以在外缘试验，解决了轮胎特性试验难题，对于提高和研发现代高性能合成橡胶轮胎设计技术有巨大的推进作用，也可以解决目前军机和民机急需解决的轮胎卡脖子问题，对于航空轮胎和各种轮胎工业的发展具有重要的工程应用价值和社会经济效益。

在一个实施例中，一种轮胎特性试验系统(图中未示出)，包括上述中任意一项的轮胎特性试验装置100。

上述轮胎特性试验系统，在工作过程中，将测试轮胎200安装于轮叉123上，使得测试轮胎200位于轮本体131的测试腔1311内，并与道面模拟模块133抵触。进行测试时，驱动件132驱使轮本体131转动，使得测试轮胎200在道面模拟模块133上滚动。由于道面模拟模块133能够模拟多种道面材质，因此根据实验要求的环境条件，更换或设置道面模拟模块133为相应的道面材质，模拟如水泥、沥青、钢面、湿滑、薄冰等道面环境，进而还原测试轮胎200的真实工作环境，有利于丰富轮胎特性试验的变量，提高轮胎特性实验相关参数的测试结果的准确性和可靠性，对提高和研发现代高性能合成橡胶轮胎技术有推进作用。同时，本轮胎特性试验系统及其试验技术充分考虑多试验功能及其适用性，同时具备飞轮外缘试验功能，综合考虑一套设备多用，降低成本，提高设备利用率。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。