SUV汽车轮胎磨耗试验方法研究

摘 要：文章主要针对轮胎使用过程中的异常磨损问题，介绍了整车轮胎预测磨耗和整车轮胎路试磨耗两种试验方法，整车轮胎预测磨耗主要用于轮胎设计开发的初期验证，整车轮胎测试路试磨耗可预判轮胎实际使用寿命并验证轮胎在实际使用过程中是否出现早期磨损、偏磨等异常磨损现象，验证结果更准确，以上两种试验可以验证轮胎设计，为设计开发提供试验依据，预判轮胎使用寿命以及磨耗是否正常，并以此验证整车四轮参数设计的合理性。

关键词：轮胎；磨耗；测试方法；四轮定位参数

1 概述

随着社会的快速发展，汽车成为现代人们出行的代步工具，汽车科技技术也向安全、智能化、高性能、环保的方向发展，人们对整车的操纵稳定性提出了更高的要求。轮胎偏磨、吃胎等异常磨损影响到汽车的正常使用，也成为困扰汽车生产厂家的难题之一。

轮胎磨损的原因主要有以下几点：（1）轮胎气压过高或过低，（2）轮胎均匀性动平衡值超标，（3）整车四轮定位参数变化超差，（4）汽车长期在某种特殊路面行驶等；其中整车四轮参数设计不合理是导致车辆轮胎异常磨损的主要原因之一。

汽车生产厂家常会通过对整车四轮定位参数的优化来降低轮胎磨耗问题。鉴于此，通过匹配整车前束与外倾值来提升整车的操纵稳定性，同时轮胎不出现异常磨损现象，成为汽车生产厂不得不面对的一个技术难题。

文章通过轮胎的测试及试验来验证整车四轮参数设计的合理性，评估轮胎在整车使用条件下轮胎是否会产生异常现象及使用寿命。目前，在整车状态下，验证轮胎磨耗的试验方法主要有以下两种：整车轮胎预测磨耗试验方法和整车轮胎路试磨耗试验方法。

2 整车轮胎预测磨耗试验方法

整车轮胎预测磨耗试验方法又叫轮胎喷漆磨耗法，该方法是轮胎厂商为配合汽车生产厂验证整车状态下轮胎是否出现偏磨试验方法，试验过程共分为七个步骤：设定参数喷漆处理定速行驶采集数据数据处理数据分析结果判断。

2.1 设定参数

（1）整车满足最终设计要求，轮胎为完成与整车匹配之后的最终状态；（2）设定整车四轮参数：满足空载设计状态四轮参数；分别加载车辆至半载、满载状态，车辆四轮参数应能够符合半载、满载设计状态；（3）试验加载：车辆承载1人、3人、5人+35kg货物三种状态分别进行以下操作测试，车辆加载及四轮参数要求如表1所示。

表1 车辆加载及四轮参数要求

2.2 对轮胎进行喷漆处理

将轮胎清理干净，分别对整车四个轮胎，利用自喷漆，对轮胎周向局部进行喷漆，胎面、胎肩应喷涂均匀，无可视色差，如图1所示。

图1 轮胎喷漆示意图

2.3 车辆行驶

试验要求：（1）试验道路选择平直的柏油或水泥路面，无可视坡度并能够满足800米直线行驶长度；（2）车辆行驶起步、停止应缓慢，全部行驶过程不能出现整车顿挫。

试验规范：车辆以30km/h的时速直线行驶800m。

2.4 对喷漆部分胎面拍照

（1）车辆完成单次测试后，在轮胎喷漆处贴上Calibration胶带，作为截取标记，如图2所示。（2）拍照过程应控制光线，无强光照射，补正轮胎标记处的光线，并进行拍照。

图2 测试后的轮胎标记拍照处理方法

2.5 照片补正处理

通过Photoshop软件旋转功能，对拍摄照片进行旋转补正，使轮胎胎面尽量接近正视角度。

2.6 软件分析

对完成旋转补正处理的照片进行软件分析，分析照片的CT、SH，提取磨耗指数PWI数据，分析结果如图3所示。

图3 轮胎磨耗分析示意图

2.7 磨耗分析

（1）分别将轮胎外侧胎肩与中心磨耗指数、轮胎内侧胎肩与中心磨耗指数进行比值处理；（2）将比值绘制成柱状图分析，如图4所示，红色柱状图代表轮胎外侧胎肩与中心磨耗指数比值，蓝色柱状图代表轮胎内侧胎肩与中心磨耗指数比值。

2.8 磨耗判断

根据轮胎磨耗的指数比值对轮胎的磨损情况进行判定，判定标准如表2所示，对柱状图进行区域划分，可预判轮胎是否出现偏磨现象，如图5所示，测试轮胎为均匀磨损，未出现偏磨现象。

表2 轮胎磨耗判断标准

通过此试验方法，依据轮胎胎面与胎肩的磨耗比值，验证整车设计状态下轮胎磨损是否异常，其试验周期短，效率高，可快速验证轮胎是否磨损均匀，可作为初期测试方法。

3 整车轮胎路试磨耗试验方法

整车轮胎路试磨耗试验方法是整车生产厂通过在周边地域选择一条相对符合客户实际使用工况的路线，来进行整车路试，试验步骤如下：

3.1 路线选取

路线选取原则：选取的路线既要快速（一般水泥路面苛刻度较高），又要接近客户使用条件，选取一条包括高速、国道（城市）、山路等工况的路线。

根据汽车生产厂及轮胎厂轮胎磨耗路线百分比结合已选定路线实地里程测量，确定此路线百分比，并设定各路况试验速度限值，如表3所示。

表3 路况选取及比例分配

3.2 试验准备工作

（1）车辆及轮胎状态：车辆满足整车设计最终状态，轮胎为完成与整车匹配的最终状态；（2）四轮参数及载荷设定：设定车辆四轮参数，加载车辆至满载状态（5人+35kg货物）后，车辆四轮参数应能够符合满载设计状态。

3.3 数据测量记录――测量轮胎花纹够深

（1）测量轮胎花纹深度：利用轮胎花纹深度尺对整车四条轮胎分别测量数据，依据路线循环里程，每（1500-2000）km进行数据测量，共记录8次（每次数据测量间隔磨耗里程尽量相等），如图5所示。

图5 轮胎深度测试方法

（2）根据试验规范要求，分别对轮胎的磨损情况进行数据记录，各次轮胎花纹深度测量数据如表4所示。

3.4 数据分析

运用8点线性回归分析计算方法对测量数据进行折线图分析，如图6所示，判定轮胎是否异常磨损。目前，国内外对轮胎偏磨没有明确标准，根据设计经验，在满载工况下轮胎每一万公里磨耗内外侧的磨损差值不超过1.5mm视为可接受；根据线性回归分析可得出此轮胎在进行路试10km时，轮胎的磨损量为1.1mm，符合经验标准，因此可判断此轮胎磨损在可接受范围之内。

对测量数据进行趋势线分析，分别预估整车四条轮胎磨耗里程。该试验条件下，轮胎预估磨耗大于四万公里（依据选取路线路面苛刻度不同，评价里程不同）视为可接受，轮胎磨耗分析如图7所示。根据分析图可得出轮胎达到磨耗标记时里程数约为42km，轮胎磨耗在可接受范围之内，轮胎磨耗符合设计要求。

图7 轮胎磨耗分析

此方法通过在已选定路线上开展整车轮胎磨耗路试，预判轮胎实际使用寿命并验证轮胎在实际使用过程中是否出现早期磨损、偏磨等异常磨损现象，验证结果更准确。

4 结束语

随着整车开发周期的压缩，一套快速有效的轮胎磨耗验证方法被迫切需要，通过以上两种测试方法，能够快速判断整车条件下，轮胎磨耗是否异常并预估其使用寿命，从而能够识别整车四轮参数设计的合理性。

整车轮胎预测磨耗试验方法依据轮胎胎面与胎肩的磨耗比值，验证整车设计状态下轮胎磨损是否异常，其试验周期短，效率高，可快速验证轮胎是否磨损均匀，可作为初期测试方法。整车轮胎路试磨耗试验方法可预判轮胎实际使用寿命并验证轮胎在实际使用过程中是否出现早期磨损、偏磨等异常磨损现象，验证结果更准确。两种测试试验方法相互结合可有效地验证轮胎设计的合理性，为轮胎的设计开发提供试验支持，试验数据可用于新产品的开发设计，为产品设计提供重要依据。