本发明关于一种轮胎滚动阻力的测试装置及其方法。
背景技术：
轮胎及车轮在车桥(轴)与地面之间传力，并使汽车运动。因此，轮胎及车轮部件应满足下述基本要求：足够的负荷能力和速度能力，具有较小的滚动阻力和行驶噪声，良好的附着特性和质量平衡，耐磨损、耐刺扎、耐老化和良好的气密性，质量小、价格低、拆装方便、互换性好。
轮胎的滚动阻力直接影响轮胎的运动性能和油耗，当今世界都在节能减排，减小轮胎的滚动阻力显得越来越重要。
其中轮胎花纹对轮胎的滚动阻力影响很大，公路花纹轮胎滚动阻力小、噪声小，适用于铺装路面上使用，其中纵向花纹轮胎适用于良好路面，滚动阻力小，而横向花纹轮胎适用于土石路面，滚动阻力大；越野花纹轮胎适用于坏路面或无路地带使用，滚动阻力更大；混合花纹轮胎适用于使用路面条件变化不定的场合。
即便同样的设计花纹，花纹的宽度、长度和深度等不同，滚动阻力也相差很大，必须通过试验测试来分析，因此滚动阻力的测试装置和测试方法显得越来越重要。
现在为了分析轮胎滚动阻力对车辆的影响，先将一组多个相同的轮胎装在实车上，然后在一段平整的道路上，将车辆加速到一定速度，关闭发动机，测量车辆的滑行距离，同样，测量另一组轮胎的滑行距离，然后根据滑行距离来判断轮胎的滚动阻力的大小。
现有技术的缺点在于：滑行距离不仅仅是取决于轮胎滚动阻力，而且车辆内部的机械摩擦影响也很大，所以这种方法只能做简单对比；不能测试出轮胎真正的滚动阻力；不能测试出轮胎不同负荷的情况下的滚动阻力。
因此需要提供一种轮胎滚动阻力的测试装置及其方法，以克服现有的技术特点。
技术实现要素：
本发明提供一种轮胎滚动阻力的测试装置，其包括：试验轮胎和与所述试验轮胎的外表面接触的测试面，其还包括：轮胎加载装置，所述轮胎加载装置具有：轴颈，所述试验轮胎与所述轴颈转动连接，所述轴颈处还设置有测力器；负载加载部分，所述负载加载部分在垂直所述测试面方向上下移动；和检测和控制装置，所述检测和控制装置内部具有预设程序，所述检测和控制装置与所述轮胎加载装置相连接，并对所述轮胎加载装置的速度、负荷和稳定进行自动控制；且所述测试面为转鼓的鼓面。
同时本发明提供一种轮胎滚动阻力的测试方法，其使用所述的一种轮胎滚动阻力的测试装置，且其包括：
1).设置所述检测和控制装置，以自动控制所述轮胎加载装置的试验速度和试验负荷(Lm)；
2).所述轮胎加载装置在所述鼓面垂直方向上对所述试验轮胎增加到所述试验负荷(Lm)，所述转鼓的转速提高到所述试验速度，并进行磨合；
3).保持所述试验速度和所述试验负荷(Lm)不变，所述测力器测出所述轴颈处的第一轮轴力(Ft)，并记录所述试验轮胎的轴中心线到所述鼓面的第一距离(rL)；
4).保持所述试验速度不变，将试验负荷减少到使所述试验轮胎能按所述试验速度行驶而不滑动，所述测力器测出所述轴颈处的第二轮轴力(Ftp)，并记录所述试验轮胎的轴中心线到所述鼓面的第二距离(rLp)；
5).依据所述第二轮轴力(Ftp)、所述第二距离(rLp)和所述转鼓的半径(R)计算出附加损失(Fpl)，且公式为：
6).依据所述第一轮轴力(Ft)、所述第一距离(rL)、所述转鼓的半径(R)和所述附加损失(Fpl)计算出滚动阻力(Fr)，且公式为：
7).依据所述滚动阻力(Fr)和所述试验负荷(Lm)计算出滚动阻力系数(Cr)，且公式为：
该装置和方法能够准确检测轮胎的滚动摩擦、提高试验效率、快速优化轮胎设计。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图。
附图标记：1转鼓；2马达；3测力器；4试验轮胎；5轮胎加载装置；6检测和控制装置；Ft轮轴力；Fr滚动阻力。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种轮胎滚动阻力的测试装置，其包括：试验轮胎4和与所述试验轮胎4的外表面接触的测试面，其还包括：轮胎加载装置5，所述轮胎加载装置5具有：轴颈，所述试验轮胎4与所述轴颈转动连接，所述轴颈处还设置有测力器3；负载加载部分，所述负载加载部分在垂直所述测试面方向上下移动；和检测和控制装置6，所述检测和控制装置6内部具有预设程序，所述检测和控制装置6与所述轮胎加载装置5相连接，并对所述轮胎加载装5置的速度、负荷和稳定进行自动控制；且所述测试面为转鼓1的鼓面。
该装置能够准确检测轮胎的滚动摩擦、提高试验效率、快速优化轮胎设计。
作为进一步的改进，所述转鼓1与马达2驱动连接，且所述转鼓1的转速与所述试验轮胎4的转速相反。
作为进一步的改进，所述转鼓1的鼓面的直径为2米圆柱面，且圆柱面的轴向和径向全跳动不大于0.5mm，所述转鼓宽度为800mm。
作为进一步的改进，所述转鼓1的鼓面为平滑的钢板形成。
作为进一步的改进，所述试验轮胎4与所述轴颈之间还具有轮辋。
作为进一步的改进，所述轮辋的轴向和径向全跳动不大于0.5mm，所述轮辋的平面垂直所述鼓面，且误差不超过2mrad。
如图1所示，各主要部件的特征如下：
所述转鼓1的鼓面为平滑的钢板形成的直径为2米圆柱面，圆柱面的轴向和径向全跳动不大于0.5mm，转鼓宽度为800mm。
所述马达2使转鼓1按照一定试验速度旋转。
所述测力器3安装在轮胎加载装置5的轴颈上，用于负荷和滚动摩擦的检测。
所述试验轮胎4为无裂纹、无变形的合格轮胎，装上轮辋，充气达到轮胎标准气压，然后通过螺栓固定在轮胎加载装置5的轴颈上。
轮胎加载装置5用于安装轮胎，由可旋转的轴颈与可在垂直转鼓2的表面的方向移动的加载装置组成，加载装置由油压控制上下移动，并按照GB/T 290404第6条进行加载。
所述的检测和控制装置6根据预设程序对轮胎加载装置5的速度、负荷和稳定进行自动控制，磨合后，测出计算滚动阻力时所需的参数值。
同时本发明提供一种轮胎滚动阻力的测试方法，其使用所述的一种轮胎滚动阻力的测试装置，且其包括：
1).设置所述检测和控制装置6，以自动控制所述轮胎加载装置5的试验速度和试验负荷(Lm)；
2).所述轮胎加载装置5在所述鼓面垂直方向上对所述试验轮胎4增加到所述试验负荷(Lm)，所述转鼓的转速提高到所述试验速度，并进行磨合；
3).保持所述试验速度和所述试验负荷(Lm)不变，所述测力器3测出所述轴颈处的第一轮轴力Ft，并记录所述试验轮胎4的轴中心线到所述鼓面的第一距离(rL)；
4).保持所述试验速度不变，将试验负荷减少到使所述试验轮胎4能按所述试验速度行驶而不滑动，所述测力器测出所述轴颈处的第二轮轴力(Ftp)，并记录所述试验轮胎4的轴中心线到所述鼓面的第二距离(rLp)；
5).依据所述第二轮轴力(Ftp)、所述第二距离(rLp)和所述转鼓的半径(R)计算出附加损失(Fpl)，且公式为：
6).依据所述第一轮轴力Ft、所述第一距离(rL)、所述转鼓的半径(R)和所述附加损失(Fpl)计算出滚动阻力Fr，且公式为：
7).依据所述滚动阻力Fr和所述试验负荷(Lm)计算出滚动阻力系数(Cr)，且公式为：
该方法能够准确检测轮胎的滚动摩擦、提高试验效率、快速优化轮胎设计。
作为进一步的改进，在所述设置所述检测和控制装置6之前还具有步骤：将所述测试轮胎4装到轮辋上；对所述测试轮胎4进行充气；和将充气后的所述试验轮胎4放到与试验场所相同稳定的恒温室内静置。
作为进一步的改进，所述充气气压是封闭式，且当所述测试轮胎为乘用车轮胎时，静置3小时以上，当所述测试轮胎为货车或客车轮胎时，静置6小时以上。
作为进一步的改进，在所述静置之后，还包括：将所述测试轮胎用夹具固定到所述轴颈上；将气压调整到试验气压；和十分钟后再确认。
本发明中的优选滚动阻力测试方法包括：
步骤一、试验轮胎的准备
测试轮胎4装到轮辋上，对于乘用车轮胎，轮辋要满足GB/T298中规定的测量轮辋的要求；对于商用车轮胎，轮辋要满足GB/T29中规定的测量轮辋的要求，轮辋的轴向和径向全跳动不大于0.5mm，轮辋的平面垂直鼓面，误差不超过2mrad。
按照GB/T 290404第6.4条表2的要求对测试轮胎4进行充气，充气压力是封闭式的，并满足该标准中C.4规定的精度。
将充气后的试验轮胎4放到与试验场所相同稳定的恒温室内，乘用车轮胎放3小时以上，货车和客车轮胎放6小时以上。
步骤二、试验条件的设定
试验开始之前，根据GB/T 290404第6条规定，设置检测和控制装置6自动控制必要的速度、负荷等参数。
步骤三、试验轮胎的安装
将充气后恒温放置后的测试轮胎4用夹具固定到轮胎加载装置5的轴颈上，将气压调整到试验气压，10分钟后再确认。
步骤四、实施试验
用轮胎加载装置5，在转鼓1的垂直方向对试验轮胎4增加试验负荷，马达2使转鼓1的转速提高到试验速度，按规定时间进行磨合；
磨合后，保持速度和负荷不变，测出第一轮轴力Ft，并记录试验轮胎4的轴中心线到转鼓1鼓面的第一距离(rL)和试验负荷(Lm)；
保持速度不变，根据GB/T 290404第.6.2条分离法，将试验轮胎4的负荷减少到使轮胎能按试验速度行驶而不滑动，测出第二轮轴力(Ftp)，并记录试验轮胎4的轴中心线到转鼓1鼓面的第二距离(rLp)。
步骤五、试验结果的总结
获得平均值：分别算出在一段时间内测出第二轮轴力(Ftp)、第二距离(rLp)、第一轮轴力Ft、第一距离(rL)和试验负荷(Lm)平均值；
依据所述第二轮轴力(Ftp)、所述第二距离(rLp)和所述转鼓的半径(R)计算出附加损失(Fpl)，且公式为：
其中，Ftp：第二轮轴力
rLp：第二距离
R：转鼓1的半径
依据所述第一轮轴力Ft、所述第一距离(rL)、所述转鼓的半径(R)和所述附加损失(Fpl)计算出滚动阻力Fr，且公式为：
其中，Ft：第一轮轴力；
rL：第一距离；
R：转鼓1的半径；
Fpl：附加损失。
依据所述滚动阻力Fr和所述试验负荷(Lm)计算出滚动阻力系数(Cr)，且公式为：
其中，Fr：轮轴力；Lm：试验负荷。
该装置和方法能够准确检测轮胎的滚动摩擦、提高试验效率、快速优化轮胎设计。
应了解本发明所要保护的范围不限于非限制性实施方案，应了解非限制性实施方案仅仅作为实例进行说明。本申请所要要求的实质的保护范围更体现于独立权利要求提供的范围，以及其从属权利要求。