专利名称：载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法
技术领域：
本发明是关于翻新轮胎胎体的质量检验方法，具体地说，是关于一种载重车辆翻 新轮胎胎体剩余寿命预报方法。
背景技术：
目前，车辆轮胎胎体检测已经使用了 X光、超声波、激光和电磁波等多种现代化先 进技术，来探测分析轮胎的外来杂质、气泡、脱层、刺穿及物料损坏等，但对轮胎橡胶与骨架 材料的内在质量，如强伸性能、粘合强度以及老化程度等尚无法做出定量分析判断，仍停留 在肉眼观察轮胎表面变形、变色、裂口等阶段。载重车辆轮胎工作环境恶劣，其轮胎胎体一 般在使用2 3年后就会出现很大程度的老化现象。然而，一些轮胎翻新企业在轮胎翻新 时虽然对旧轮胎进行了翻新处理，但未对旧胎体的老化程度进行定量测定，在对翻新轮胎 寿命进行评定时只考虑了胎面磨损的影响，忽视了原有旧胎体的老化程度，不管老化程度 如何都一味的进行翻新，其翻新后由于胎体质量不佳导致翻新轮胎剩余寿命各不相同。影响轮胎使用寿命的因素非常复杂，翻胎企业大多无法得知轮胎的真实服役时间 和使用状况，胎源的剩余寿命安全系数难以科学确定。因此，翻胎企业对翻新轮胎质量不得 不保留余地，视轮胎用途不同而采取相应降低等级的办法。例如，翻新轮胎胎体部位应标有 明显的翻新标志，不能用于汽车配套轮胎，也不能作为替换胎用于汽车导向轮，且速度等级 相应降一级，整车不能全装翻新轮胎等。这些，都严重影响了轮胎翻新市场的发展。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种科学准确有效、方便经济的载 重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案本发明的载重车辆翻新轮胎胎体剩 余寿命预报方法，它包括下列步骤先对不同品牌、不同规格型号的新轮胎(出厂不超过30 天)进行轮胎静载变形测试，获得新轮胎在标准工况下的径向刚度G，建立不同品牌、不同 规格型号的新轮胎径向刚度数据库；然后在胎体上取6块试样，每三块为1组共2组，进行 橡胶老化实验测试，模拟轮胎实际工况，分三级确定正常使用、降速使用及报废处理年限对 应的实验室老化时间；再将老化后的橡胶试样，分三级测量橡胶基体弹性模量，得出胎体正 常使用时橡胶基体弹性模量Ey胎体报废时橡胶基体弹性模量；应用复合材料公式计 算胎体弹性模量，得出胎体纵向弹性模量E1、胎体横向弹性模量E2、胎体1-2平面内的剪切 模量G12、胎体主泊松比μ 12、胎体次泊松比μ 21 ；将计算值输入计算机进行承载变形有限元 仿真，获得标准工况下的径向刚度A、G2，并建立不同品牌、不同规格型号径向刚度数据库； 就可以根据公式 ixioo% = 、^^χ οο%“求出轮胎胎体正常使用和报废处理情况
下的安全系数a、b，并建立不同品牌、不同规格型号安全系数数据库；此时对旧轮胎胎体或 翻新轮胎进行轮胎静载变形测试，获得标准工况下的径向刚度G'，利用剩余安全系数公式
3^^χ100 /ο = Δ/，求得剩余安全系数八，值；最后进行胎体剩余寿命预报将剩余安全系数
Af值与同品牌、同规格型号的安全系数数据库中的a、b值进行对比，当Af < a时，旧轮胎 胎体或翻新轮胎可正常使用，当a < Af <b时，需降速使用，当Af 时，需做报废处理。采用上述技术方案后，本发明提供的载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法具 有如下有益效果1.科学准确有效。在翻新轮胎承载变形有限元仿真及轮胎静载变形测试的基础 上，建立载重车辆翻新轮胎用胎体剩余寿命测报系统，确定翻新轮胎胎体剩余寿命安全系 数计算方法及判定规则，可以预测未经翻新的旧轮胎胎体剩余寿命，判定旧轮胎是否具有 翻新价值，为翻新轮胎企业在选择旧轮胎胎体时提供科学的判定依据；可根据胎体的不同 的老化程度来预报翻新轮胎的剩余使用寿命，为翻新轮胎的剩余寿命评估、预测提供有效 的方法。解决了翻胎企业无法得知轮胎的真实服役时间和使用状况，胎源的剩余寿命安全 系数难以科学确定的问题。2.方便经济。本发明采用计算机仿真技术及性能测试技术相结合的手段，系统硬 件设备主要包括橡胶老化试验测试系统、拉伸弹性模量测试系统、计算机承载变形有限元 仿真系统、轮胎静载变形测试系统，系统硬件设备投资小，试验测试操作方便，运行费用低。
图1是本发明载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法流程示意图；图2是本发明的承载变形有限元仿真计算机程序流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细描述如图1所示，给出了本发明载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法流程示意 图，先对不同品牌、不同规格型号的新轮胎(出厂不超过30天)进行轮胎静载变形测试，获 得新轮胎在标准工况下的径向刚度G，建立不同品牌、不同规格型号的新轮胎径向刚度数据 库；然后在胎体上取6块试样，每三块为1组共2组，进行橡胶老化实验测试，模拟轮胎实际 工况，分三级确定正常使用、降速使用及报废处理年限对应的实验室老化时间；在将老化后 的橡胶试样，分三级测量橡胶基体弹性模量，得出胎体正常使用时橡胶基体弹性模量Ey胎 体报废时橡胶基体弹性模量；应用复合材料公式计算胎体弹性模量，得出胎体纵向弹性 模量E1、胎体横向弹性模量E2、胎体1-2平面内的剪切模量G12、胎体主泊松比μ 12、胎体次泊 松比P21 ；如图2所示，给出了本发明的承载变形有限元仿真计算机程序流程图，将计算值 输入计算机进行承载变形有限元仿真，获得标准工况下的径向刚度G1W2，并建立不同品牌、
不同规格型号径向刚度数据库；就可以根据公式= 、^= δ求出轮胎
胎体正常使用和报废处理情况下的安全系数a、b，并建立不同品牌、不同规格型号安全系数 数据库；此时对旧轮胎胎体或翻新轮胎进行轮胎静载变形测试，获得标准工况下的径向刚
度G'，利用剩余安全系数公式^"XlGO% = △,，求得剩余安全系数Af值；最后进行胎体
剩余寿命预报将剩余安全系数Af值与同品牌、同规格型号的安全系数数据库中的a、b值 进行对比，当Af彡a时，旧轮胎胎体或翻新轮胎可正常使用，当a < Af<b时，需降速使
4用，当Af 时，需做报废处理。下面是载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法的实施例。通过实施例可了解翻 新轮胎胎体剩余寿命具体预报过程。利用该方法，选择某品牌某型号规格为11. 00R22. 5载重车辆新轮胎，其生产日期 为新出厂20天，所以可以认为该轮胎还基本没有发生老化，利用轮胎静载变形测试系统，
将该轮胎进行加载变形试验，轮胎径向刚度为垂直载荷与径向变形之比，即A =I式中KS-径向刚度(N/mm) ；ff-垂直载荷(N) ； δ -径向变形(mm)。测得其标准工况下的径向刚度为G = W/ δ = 30000/24. 33 = 1233N/mm，然后从其 胎侧部位取下6块试样，每三块为1组共2组，并利用切片机冲切成 铃状。通过轮胎标准 可知，载重车辆翻新轮胎的正常使用年限一般为4年，报废年限为6年，对应的实验室老化 时间为36h和72h，故将第1组试样放到老化箱中老化36h，第2组试样放到老化箱中老化 72h，老化后分别进行拉伸试验，测得第1组试样的平均弹性模量为6. 32MPa，第2组试样的 平均弹性模量为8. 76MPa,并分别根据复合材料弹性模量公式，计算第1组和第2组试样E1, E2、G12、μ 12、μ 21值，将计算所得的参数输入计算机进行承载变形有限元仿真，求得其变形值 分别为22. 46mm、18. 32mm，其标准工况下的刚度分别为=G1 = 30000/22. 46 = 1336N/mm ；G2
=30000/18. 32 = 1638N/mm。根据公式■ % = α >-^^χ οο% = ，可求翻新轮胎可
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正常使用的寿命安全系数a = 8. 35 %，翻新轮胎需报废的寿命安全系数b = 32. 85 %。选取 同品牌、同型号、同规格的翻新轮胎11. 00R22. 5共3条，并分别进行静载变形测试，得出其 径向变形分别为 23. 68mm, 20. 12mm, 17. 63mm，其刚度分别为=G1 ‘ = 30000/23. 68 = 1267N/ mm ；G2' = 30000/20. 12 = 1491N/mm ；G3' = 30000/17. 63 = 1702N/mm。利用剩余安全系
数公式f^XHZo = ，求得其剩余寿命安全系数分别为Afl = 2. 76%，Af2 = 20. 92%，
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Af3 = 38. 04%，则根据本发明所述的方法说明第1条翻新轮胎的剩余安全系数为2. 76%, 且Afi < a = 8. 35%，此轮胎可正常使用；第2条翻新轮胎的剩余安全系数为20. 92%，且 8.35%=a< Af2 <b = 32. 85%，此轮胎需降速使用；第3条翻新轮胎的剩余安全系数为 38. 04%，且Af3>b = 32. 85%，此轮胎需报废处理。与该3条轮胎已经分别使用2年、5 年、7年的时间相吻合。
权利要求
一种载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法，其特征是，它包括下列步骤(1)对不同品牌、不同规格型号的新轮胎(出厂不超过30天)进行轮胎静载变形测试，获得新轮胎在标准工况下的径向刚度G，建立不同品牌、不同规格型号的新轮胎径向刚度数据库；(2)在胎体上取6块试样，每三块为1组共2组，进行橡胶老化实验测试，模拟轮胎实际工况，分三级确定正常使用、降速使用及报废处理年限对应的实验室老化时间；(3)将老化后的橡胶试样，分三级测量橡胶基体弹性模量，得出胎体正常使用时橡胶基体弹性模量E1r、胎体报废时橡胶基体弹性模量E2r；应用复合材料公式计算胎体弹性模量，得出胎体纵向弹性模量E1、胎体横向弹性模量E2、胎体1 2平面内的剪切模量G12、胎体主泊松比μ12、胎体次泊松比μ21；将计算值输入计算机进行承载变形有限元仿真，获得标准工况下的径向刚度G1、G2，并建立不同品牌、不同规格型号径向刚度数据库；(4)根据公式求出轮胎胎体正常使用和报废处理情况下的安全系数a、b，并建立不同品牌、不同规格型号安全系数数据库；(5)对旧轮胎胎体或翻新轮胎进行轮胎静载变形测试，获得标准工况下的径向刚度G′，利用剩余安全系数公式求得剩余安全系数Δf值；(6)胎体剩余寿命预报将剩余安全系数Δf值与同品牌、同规格型号的安全系数数据库中的a、b值进行对比，当Δf≤a时，旧轮胎胎体或翻新轮胎可正常使用，当a＜Δf＜b时，需降速使用，当Δf≥b时，需做报废处理。FSA00000270699900011.tif,FSA00000270699900012.tif,FSA00000270699900013.tif
全文摘要
本发明公开了一种载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法，旨在提供一种科学准确有效、方便经济的载重车辆翻新轮胎胎体剩余寿命预报方法。它包括下列步骤建立新轮胎径向刚度数据库；然后进行胎体橡胶老化实验，分三级测取胎体老化后的橡胶基体弹性模量，接着计算复合材料胎体弹性模量，再将计算值输入计算机进行轮胎承载变形有限元仿真，求径向刚度并建立数据库；建立安全系数数据库；翻新轮胎加载变形实测试验，求得径向刚度；利用剩余安全系数公式求得剩余安全系数Δf值；最后进行胎体剩余寿命预报。本发明适用于旧轮胎胎体或翻新轮胎剩余寿命测试预报。
文档编号G01M17/02GK101984333SQ20101028239
公开日2011年3月9日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者吕德刚, 王云龙, 王国田, 王强, 齐晓杰 申请人:齐晓杰;王强;吕德刚