轮胎水滑性能动态测试实验台及实验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轮胎力学性能测试领域，具体地说是一种轮胎水滑性能动态测试实验台及实验方法，适用于轮胎与路面之间相互作用特性的测试。
【背景技术】
[0002]汽车能在道路上安全行驶依赖于轮胎与路面的接触，在潮湿的天气或雨后，当车辆在湿滑路面上高速行驶时，由于路面上流体的动力润滑作用，轮胎将产生水滑现象。所谓水滑，是指当路面有面层积水时，高速行驶的车辆由于水膜作用而使车轮产生飘浮滑移失控的现象，此时，车辆易失去方向的操控性以及减速的制动性，从而致使车祸的发生。
[0003]目前，进行轮胎的性能实验大都在汽车转鼓实验台上进行，转鼓实验台采用转鼓模拟地面，因为转鼓与被测轮胎的接触面不是平面，所以采用转鼓模拟地面的实验台并不适合进行水滑性能实验。因此，轮胎水滑性能测试是以下述场地实验方式进行的:采用实际车辆在实验场地以一定速度行驶，当轮胎通过有一定量的水散布的透明塑料板时，使用高速摄相机对轮胎的胎面进行瞬间拍摄。在轮胎与透明塑料板接触位置下方的地面上挖一个坑，将高速摄像机安装在所述的坑内，摄相机与计算机连接，坑上覆盖透明塑料板。在实验中，车辆以一定速度行驶，轮胎从透明塑料板上滚过，摄像机在轮胎靠近时持续拍摄，将图像传输到计算机中进行处理。
[0004]场地实验的方式还存在一些弊端:一是被测轮胎的拆装比较麻烦，实验的可重复性差；二是所需实验人员多，效率低，劳动强度大，导致资源浪费；三是上述场地实验仅仅是判断轮胎胎面是否接地，存在无法实施更详细的测试的不足。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种轮胎水滑性能动态测试实验台及实验方法，该实验台及实验方法满足轮胎实际运行工况要求，能够模拟轮胎与路面之间发生水滑现象，并在发生水滑现象时针对轮胎接地性能进行详细的测试，为轮胎研发和性能分析提供完善的实验数据。
[0006]本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:轮胎水滑性能动态测试实验台，包括承载整个实验台的基台，基台上设置有组合框架、轮胎接触盘、摄像头和数据与图像采集设备；组合框架上安装有电机和加压水容器，组合框架带动电机上下移动以适应不同尺寸的轮胎；电机的输出轴连接用于装载被测轮胎的轮毂，加压水容器通过水管与水膜喷射器相连通，水膜喷射器用于在被测轮胎的前方喷洒水膜，通过控制加压水容器的水压控制水膜厚度；所述的轮胎接触盘为透明回转盘，轮胎接触盘位于被测轮胎的下方用于模拟与被测轮胎相接触的地面，摄像头位于被测轮胎与轮胎接触盘相接触位置的正下方，数据与图像采集设备与所述的摄像头之间通过数据线相连接。
[0007]所述的电机采用伺服电机，加压水容器上设有接水口，所述的水膜喷射器由并列排列的一排喷嘴构成，为了满足轮胎实际运行工况的要求，水膜喷射器在被测轮胎的正前方喷洒水膜，喷洒水膜的宽度应大于被测轮胎的宽度。
[0008]所述的摄像头采用CCD高速摄像头，CCD是Charge Coupled Device (电荷親合器件)的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长以及抗震动等优点。数据与图像采集设备可采用电脑，为了便于使用，基台上放置电脑的位置应设置一个放置台。由于轮胎接触盘整体为透明的，所以基台上的摄像头可以透过轮胎接触盘拍摄被测轮胎与轮胎接触盘接触的情况，摄像头和数据与图像采集设备相连以获取图像数据。
[0009]轮胎接触盘采用透明材料制作，可选用钢化玻璃或有机玻璃等，便于看清轮胎接地变形状况及水流通过轮胎花纹状态，判断轮胎的排水性能。
[0010]进一步的技术方案为:所述电机的输出轴上安装有六分力传感器用以对被测轮胎进行轮胎力测量，六分力传感器与所述数据与图像采集设备之间通过数据线相连接。
[0011]进一步的技术方案为:所述电机的一侧设置有侧偏液压缸，侧偏液压缸的活塞杆带动电机至不同的侧偏角度，从而调节被测轮胎的侧偏角度。
[0012]进一步的技术方案为:所述的组合框架包括支撑架、升降梁和横梁；所述支撑架的底端与基台固定连接，所述升降梁沿支撑架上下滑动，升降梁和支撑架之间设有垂直加载液压缸；所述横梁连接在升降梁上，所述的电机和加压水容器均安装在横梁上，横梁带动电机在其输出轴的轴线方向移动以及在上下方向倾斜。
[0013]所述的支撑架包括一根横向支撑杆和两根纵向支撑杆，横向支撑杆位于纵向支撑杆的顶端且连接在两根纵向支撑杆之间，纵向支撑杆的底端与所述基台固定连接，纵向支撑杆上设置有支撑架导向槽，所述支撑架导向槽为沿纵向支撑杆轴线方向设置的长条状通孔。
[0014]所述的升降梁包括横向部分和纵向部分，升降梁与支撑架的形状相同，升降梁的横向部分位于支撑架横向支撑杆的下方，升降梁的纵向部分位于支撑架纵向支撑杆的内侧；升降梁的横向部分与支撑架横向支撑杆之间设有垂直加载液压缸，升降梁纵向部分的外侧对称的设有导向头，导向头位于所述支撑架导向槽内并沿支撑架导向槽上下滑动。
[0015]所述横梁的两端分别连接在升降梁两个纵向部分的内侧，垂直加载液压缸能够驱动升降梁上下移动，从而带动位于横梁上的电机移动，以满足不同尺寸轮胎的测试要求。
[0016]进一步的技术方案为:在所述的垂直加载液压缸处设置有压力传感器和百分表以获取力的变化和升降梁上下运动的位移数据，从而评价被测轮胎的承载性能；压力传感器和百分表分别通过数据线和数据与图像采集设备相连接。
[0017]垂直加载液压缸缸体的上端固定在支撑架上，垂直加载液压缸活塞杆的下端通过压力传感器与升降梁固定连接；百分表一端的磁性座吸附在升降梁上，另一端的标尺与支撑架接触，升降梁上下运动的位移数据通过数据线传输到数据与图像采集设备。
[0018]进一步的技术方案为:所述的横梁包括横梁内管和横梁套管，横梁内管对称的分布在横梁套管的两端；横梁内管一端铰接在所述升降梁上，另一端与横梁套管连接，横梁套管沿横梁内管轴线方向前后滑动，所述的电机和加压水容器均安装在横梁套管上。
[0019]所述的横梁内管包括两根，两根横梁内管分别安装在所述升降梁两个纵向部分的内侧；所述的横梁套管两端对称的设置有直角拐角，横梁套管的两端分别套置在两根横梁内管上。
[0020]进一步的技术方案为:所述基台上设置有侧倾千斤顶，侧倾千斤顶的活塞杆将横梁套管顶至不同高度以使电机侧倾，从而调节被测轮胎的侧倾角度。
[0021]进一步的技术方案为:所述的电机和侧偏液压缸均安装在横梁套管中部的安装槽内，侧偏液压缸的缸体固定在安装槽内，侧偏液压缸的活塞杆末端铰接在电机上，电机远离侧偏液压缸的一侧与安装槽的侧壁之间设有电机侧偏余量。电机安装在安装槽内可使电机更加稳固，同时也使实验台的结构更加紧凑。
[0022]进一步的技术方案为:所述的轮胎接触盘为圆盘，圆盘的边缘处设有凸