[发明专利]基于全域变形胎面橡胶摩擦系数在线测试装置及方法

说明书

本发明涉及基于全域变形胎面橡胶材料摩擦系数在线测试装置及方法,由支撑平台、直线加载调节机构2、直线加载调节机构3、橡胶夹持总成、视觉检测系统、玻璃板总成、温度控制单元、直线位移传感器和计算机组成，直线加载调节机构2、橡胶夹持总成和视觉检测系统按照一定地位置关系固定连接在支撑平台上；直线加载调节机构2与直线加载调节机构3固定连接，玻璃板总成和温度控制单元与直线加载调节机构3固定连接，直线加载调节机构2与直线位移传感器固定连接,该装置能够完全模拟轮胎静态胎面橡胶材料摩擦的全域变形和温度、滑移速度和压力各种复合状态对轮胎胎面材料全域和全过程的影响,通过非接触视觉测量方法，解决了现有轮胎胎面橡胶材料摩擦测试方式单一及测量数据有限且误差大的问题，具有结构简洁、易于控制及调节的特点。

技术领域

本发明属于轮胎胎面橡胶材料力学特性测试领域，具体涉及一种轮胎在实际运行工况下 胎面橡胶材料摩擦全域变形和摩擦系数在线测试装置及基于该装置的视觉全域变形测试方 法。

背景技术

轮胎是汽车重要部件之一，是车辆与地面接触的唯一部件，其性能的优劣直接影响着车 辆的稳定性、舒适性、安全性等。在轮胎应用中，胎面摩擦力是轮胎设计的一个重要指标， 由于胎面橡胶的弹性模量很低，内摩擦很大，因此胎面橡胶的摩擦特性与其他大多数固体的 摩擦特性有很多不同，所以，轮胎的摩擦行为对车辆的安全和控制是非常重要的。

目前，轮胎胎面橡胶材料摩擦测试装置主要分为以下几种：一是用力学传感器测出垂直 加载载荷和水平载荷，用库伦摩擦定律计算出摩擦系数，主要考虑改变垂直载荷、滑动速度 和温度等的影响。这种采用接触式测量的方法测摩擦系数，受到很多因素的限制，并且会产 生很大的测量误差；二是采用摩擦系数测试仪来测量摩擦系数，这种测量方法，虽然测试方 便，简单易行，但是受到测试仪器量程的影响和其他影响条件的限制，无法模拟实际运行工 况下的轮胎胎面接触的摩擦状态，三是在摩擦磨损试验机上测量摩擦力，虽然在其试验机的 无级调速系统可在极低速或高速等多种条件下进行摩擦测试，但其采集数据的方式依然是单 点获取数据的方式。

因此，亟需一种非接触式的基于全域变形胎面橡胶摩擦系数在线测试装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑温度和滑移速度复合工况下轮胎胎面橡胶材料摩擦系数 全域图像在线测试装置，完全模拟了轮胎实际使用工况下的轮胎胎面橡胶材料接触区域的全 域变形和接触过程中摩擦形成的全过程变形图像，通过视觉检测方法实现轮胎摩擦接触区域 内全域变形非接触检测，综合分析已获取轮胎胎面橡胶全域变形数据和各类传感器获取的位 移和温度数据，获取轮胎实际运行工况下胎面橡胶摩擦在接触区域内和接触区域侧向力学特 征的分布，并且计算出温度以及滑移速度对胎面的摩擦系数和摩擦接触区域全域变的影响， 该装置具有稳定性强、测试方法简便和胎面橡胶接触区域内全域以及摩擦形成全过程在线检 测的特点，填补了现有轮胎胎面橡胶材料摩擦系数在线测试装置的空白。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

基于全域变形胎面橡胶摩擦系数在线测试装置，包括支撑平台1、直线加载调节机构2、 直线加载调节机构3、橡胶夹持总成4、视觉检测系统5、玻璃板总成6、温度控制单元7、直线位移传感器9和计算机，所述的直线加载调节机构2通过螺钉10固定在支撑平台1上、所述的直线加载调节机构3通过螺钉11固定在直线加载调节机构2的滑块25上，所述的橡胶加持总成4通过支撑轴46与支撑平台1固定连接，所述的视觉检测系统5通过可调相机 支架55固定在支撑平台1上，所述的直线位移传感器移动端9固定在直线加载调节机构3 的连接板32上，直线位移传感器移动端9的固定端通过支架12固定在支撑平台1上，视觉 检测系统5的相机51和光源53的光轴线和轮胎胎面橡胶试样45的中心线为同一条直线， 视觉检测系统5的相机52和光源54在橡胶试样45的正上方且光轴线在橡胶试样的中心， 所述的直线位移传感器9、温度传感器72分别通过数据采集卡与计算机通讯连接，所述的 电机21、电机31分别通过控制器与计算机控制连接，所述的相机51、相机52和光源53、 光源54与计算机控制连接。