SUV汽車輪胎磨耗試驗方法研究

摘 要：文章主要針對輪胎使用過程中的異常磨損問題，介紹了整車輪胎預測磨耗和整車輪胎路試磨耗兩種試驗方法，整車輪胎預測磨耗主要用于輪胎設計開發的初期驗證，整車輪胎測試路試磨耗可預判輪胎實際使用壽命并驗證輪胎在實際使用過程中是否出現早期磨損、偏磨等異常磨損現象，驗證結果更準確，以上兩種試驗可以驗證輪胎設計，為設計開發提供試驗依據，預判輪胎使用壽命以及磨耗是否正常，并以此驗證整車四輪參數設計的合理性。

關鍵詞：輪胎；磨耗；測試方法；四輪定位參數

1 概述

隨著社會的快速發展，汽車成為現代人們出行的代步工具，汽車科技技術也向安全、智能化、高性能、環保的方向發展，人們對整車的操縱穩定性提出了更高的要求。輪胎偏磨、吃胎等異常磨損影響到汽車的正常使用，也成為困擾汽車生產廠家的難題之一。

輪胎磨損的原因主要有以下幾點：（1）輪胎氣壓過高或過低，（2）輪胎均勻性動平衡值超標，（3）整車四輪定位參數變化超差，（4）汽車長期在某種特殊路面行駛等；其中整車四輪參數設計不合理是導致車輛輪胎異常磨損的主要原因之一。

汽車生產廠家常會通過對整車四輪定位參數的優化來降低輪胎磨耗問題。鑒于此，通過匹配整車前束與外傾值來提升整車的操縱穩定性，同時輪胎不出現異常磨損現象，成為汽車生產廠不得不面對的一個技術難題。

文章通過輪胎的測試及試驗來驗證整車四輪參數設計的合理性，評估輪胎在整車使用條件下輪胎是否會產生異常現象及使用壽命。目前，在整車狀態下，驗證輪胎磨耗的試驗方法主要有以下兩種：整車輪胎預測磨耗試驗方法和整車輪胎路試磨耗試驗方法。

2 整車輪胎預測磨耗試驗方法

整車輪胎預測磨耗試驗方法又叫輪胎噴漆磨耗法，該方法是輪胎廠商為配合汽車生產廠驗證整車狀態下輪胎是否出現偏磨試驗方法，試驗過程共分為七個步驟：設定參數→噴漆處理→定速行駛→采集數據→數據處理→數據分析→結果判斷。

2.1 設定參數

（1）整車滿足最終設計要求，輪胎為完成與整車匹配之后的最終狀態；（2）設定整車四輪參數：滿足空載設計狀態四輪參數；分別加載車輛至半載、滿載狀態，車輛四輪參數應能夠符合半載、滿載設計狀態；（3）試驗加載：車輛承載1人、3人、5人+35kg貨物三種狀態分別進行以下操作測試，車輛加載及四輪參數要求如表1所示。

表1 車輛加載及四輪參數要求

2.2 對輪胎進行噴漆處理

將輪胎清理干凈，分別對整車四個輪胎，利用自噴漆，對輪胎周向局部進行噴漆，胎面、胎肩應噴涂均勻，無可視色差，如圖1所示。

圖1 輪胎噴漆示意圖

2.3 車輛行駛

試驗要求：（1）試驗道路選擇平直的柏油或水泥路面，無可視坡度并能夠滿足800米直線行駛長度；（2）車輛行駛起步、停止應緩慢，全部行駛過程不能出現整車頓挫。

試驗規范：車輛以30km/h的時速直線行駛800m。

2.4 對噴漆部分胎面拍照

（1）車輛完成單次測試后，在輪胎噴漆處貼上Calibration膠帶，作為截取標記，如圖2所示。（2）拍照過程應控制光線，無強光照射，補正輪胎標記處的光線，并進行拍照。

圖2 測試后的輪胎標記拍照處理方法

2.5 照片補正處理

通過Photoshop軟件旋轉功能，對拍攝照片進行旋轉補正，使輪胎胎面盡量接近正視角度。

2.6 軟件分析

對完成旋轉補正處理的照片進行軟件分析，分析照片的CT、SH，提取磨耗指數PWI數據，分析結果如圖3所示。

圖3 輪胎磨耗分析示意圖

2.7 磨耗分析

（1）分別將輪胎外側胎肩與中心磨耗指數、輪胎內側胎肩與中心磨耗指數進行比值處理；（2）將比值繪制成柱狀圖分析，如圖4所示，紅色柱狀圖代表輪胎外側胎肩與中心磨耗指數比值，藍色柱狀圖代表輪胎內側胎肩與中心磨耗指數比值。

2.8 磨耗判斷

根據輪胎磨耗的指數比值對輪胎的磨損情況進行判定，判定標準如表2所示，對柱狀圖進行區域劃分，可預判輪胎是否出現偏磨現象，如圖5所示，測試輪胎為均勻磨損，未出現偏磨現象。

表2 輪胎磨耗判斷標準

通過此試驗方法，依據輪胎胎面與胎肩的磨耗比值，驗證整車設計狀態下輪胎磨損是否異常，其試驗周期短，效率高，可快速驗證輪胎是否磨損均勻，可作為初期測試方法。

3 整車輪胎路試磨耗試驗方法

整車輪胎路試磨耗試驗方法是整車生產廠通過在周邊地域選擇一條相對符合客戶實際使用工況的路線，來進行整車路試，試驗步驟如下：

3.1 路線選取

路線選取原則：選取的路線既要快速（一般水泥路面苛刻度較高），又要接近客戶使用條件，選取一條包括高速、國道（城市）、山路等工況的路線。

根據汽車生產廠及輪胎廠輪胎磨耗路線百分比結合已選定路線實地里程測量，確定此路線百分比，并設定各路況試驗速度限值，如表3所示。

表3 路況選取及比例分配

3.2 試驗準備工作

（1）車輛及輪胎狀態：車輛滿足整車設計最終狀態，輪胎為完成與整車匹配的最終狀態；（2）四輪參數及載荷設定：設定車輛四輪參數，加載車輛至滿載狀態（5人+35kg貨物）后，車輛四輪參數應能夠符合滿載設計狀態。

3.3 數據測量記錄——測量輪胎花紋夠深

（1）測量輪胎花紋深度：利用輪胎花紋深度尺對整車四條輪胎分別測量數據，依據路線循環里程，每（1500-2000）km進行數據測量，共記錄8次（每次數據測量間隔磨耗里程盡量相等），如圖5所示。

圖5 輪胎深度測試方法

（2）根據試驗規范要求，分別對輪胎的磨損情況進行數據記錄，各次輪胎花紋深度測量數據如表4所示。

3.4 數據分析

運用8點線性回歸分析計算方法對測量數據進行折線圖分析，如圖6所示，判定輪胎是否異常磨損。目前，國內外對輪胎偏磨沒有明確標準，根據設計經驗，在滿載工況下輪胎每一萬公里磨耗內外側的磨損差值不超過1.5mm視為可接受；根據線性回歸分析可得出此輪胎在進行路試10km時，輪胎的磨損量為1.1mm，符合經驗標準，因此可判斷此輪胎磨損在可接受范圍之內。

對測量數據進行趨勢線分析，分別預估整車四條輪胎磨耗里程。該試驗條件下，輪胎預估磨耗大于四萬公里（依據選取路線路面苛刻度不同，評價里程不同）視為可接受，輪胎磨耗分析如圖7所示。根據分析圖可得出輪胎達到磨耗標記時里程數約為42km，輪胎磨耗在可接受范圍之內，輪胎磨耗符合設計要求。

圖7 輪胎磨耗分析

此方法通過在已選定路線上開展整車輪胎磨耗路試，預判輪胎實際使用壽命并驗證輪胎在實際使用過程中是否出現早期磨損、偏磨等異常磨損現象，驗證結果更準確。

4 結束語

隨著整車開發周期的壓縮，一套快速有效的輪胎磨耗驗證方法被迫切需要，通過以上兩種測試方法，能夠快速判斷整車條件下，輪胎磨耗是否異常并預估其使用壽命，從而能夠識別整車四輪參數設計的合理性。

整車輪胎預測磨耗試驗方法依據輪胎胎面與胎肩的磨耗比值，驗證整車設計狀態下輪胎磨損是否異常，其試驗周期短，效率高，可快速驗證輪胎是否磨損均勻，可作為初期測試方法。整車輪胎路試磨耗試驗方法可預判輪胎實際使用壽命并驗證輪胎在實際使用過程中是否出現早期磨損、偏磨等異常磨損現象，驗證結果更準確。兩種測試試驗方法相互結合可有效地驗證輪胎設計的合理性，為輪胎的設計開發提供試驗支持，試驗數據可用于新產品的開發設計，為產品設計提供重要依據。