一种用于模拟路面的转鼓的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车车轮和轮胎的试验领域，具体地涉及一种用于模拟路面条件的转 鼓。
【背景技术】
[0002] 在车轮和轮胎完成生产之后，需要进行性能的试验。在性能试验中，为了模拟多种 路面的环境和驾驶条件，一般使用车轮道路模拟台架来进行模拟试验。汽车车轮道路模拟 台架试验是一种可代替车轮路试的国际最先进试验技术。转鼓的表面（模拟路面）带动车 轮旋转，同时车轮会有模拟转弯的动作。试验台靠转鼓与车轮间的摩擦力，给车轮提供直线 行驶时的径向力载荷和汽车转弯时的侧向力载荷。因此，转鼓尺寸及表面花纹形状对提供 试验载荷起着关键性的作用。
[0003] 在本领域中，一般采用复合式的转鼓花纹来实现摩擦力的提高。例如在发明专利 《改进的车轮试验机转鼓》（CN201220654005. 2)中，转鼓由平滑面改进为带有花纹的表面形 状，明显提高转鼓表面的侧向摩擦系数。在这种转鼓中，首先在转鼓表面加工出波浪状的纹 路，然后为了提高摩擦力，再在波浪状的纹路基础上加工出细小的纹路。但是这种转鼓中存 在着转鼓表面花纹轮廓的加工难度大，表面小波纹（弧状凸起）耐磨性不好的缺陷。在实 际应用中，在很短的时间内表面小波纹就被磨平，使得转鼓的表面性能稳定性大受影响。
【发明内容】
[0004] 为了克服以上的技术问题，本发明的目的在于提供一种新型的用于模拟路面条件 的转鼓，希望克服现有转鼓工作寿命短，加工难度大的问题，同时还希望能满足了实验原理 与实际行车时的符合性，提供侧向摩擦力的能力较原转鼓能够进一步提高。
[0005] 为了实现以上的目的，本发明提供了以下的技术方案：
[0006] 在本发明的一个方面，提供了一种车轮试验机转鼓，其特征在于：所述的转鼓的外 表面上包括平行于转鼓截面的周期性波纹，所述的周期性波纹在外表面上的一个周期中， 是由首尾相切的等直径下凹圆弧线和上凸圆弧线所组成的，一个周期的长度为30~50mm， 深度为1~I. 5mm ;所述的转鼓的材料为碳钢。
[0007] 在本发明一个优选的方面，所述的转鼓直径为1700-3200mm，宽度为400~600mm。
[0008] 在本发明一个优选的方面，所述的转鼓直径为1800-2200mm，波纹周期的长度为 30~50mm，波纹的深度为1. 1-1. 4mm。
[0009] 在本发明一个优选的方面，所述的转鼓直径为1900-2100mm，波纹周期的长度为 32~42mm，波纹的深度为1. 1-1. 4mm。
[0010] 在本发明一个优选的方面，所述的转鼓直径为2000mm，波纹周期的长度为32~ 42mm，波纹的深度为I. 3mm。
[0011] 在本发明一个优选的方面，所述的转鼓直径为2000mm，宽度为450mm，波纹周期的 长度为36mm，波纹的深度为I. 3mm。
[0012] 在本发明的其他方面，还提供了以下的技术方案：在材料为碳钢、直径为2000m的 转鼓外表面利用机械加工的方式，沿着转鼓表面宽度方向加工出一种带有纹路的外形。这 种带有纹路的转鼓外表面可以提高轮胎与转鼓间的摩擦力，因此在试验时能得到更大的车 轮侧向力。纹路的加工方式及形状为：利用数控机床在转鼓外圆表面上加工出周期性的平 滑波浪线。
[0013] 在本发明的其他方面，还提供了以下的技术方案：
[0014] 在本发明的一个方面，提供了一种车轮试验机转鼓，其特征在于，所述的转鼓由碳 钢制成，且表面包括耐磨合金层。
[0015] 在本发明的一个优选的方面，所述的耐磨合金是通过电弧喷涂工艺来进行喷涂 的。
[0016] 在本发明的一个优选的方面，所述的耐磨合金是7Crl3超硬耐磨合金。
[0017] 在本发明的一个优选的方面，所述的耐磨合金层的厚度为0. 3mm-〇. 5mm。
[0018] 在本发明的一个优选的方面，所述的耐磨合金层的厚度为0. 4mm。
[0019] 在本发明的其他方面，还提供了以下的技术方案：
[0020] 转鼓加工完成后用电弧喷涂工艺，将7Crl3超硬耐磨合金喷涂在转鼓表面，厚度 约 0· 3mm-〇. 5mm。
[0021] 还提供了一种新型车轮试验机转鼓，直径为2000mm，其特征是：在转鼓表面分布 着周期性的波纹，波纹形状为平滑的多段圆弧。转鼓表面覆盖有耐磨涂层。
[0022] 在一个优选的方面，转鼓外表面沿鼓面宽度方向每36mm的宽度上有一个周期的 波纹。
[0023] 在一个优选的方面，波纹的深度为I. 3mm，波纹形状为平滑且相切的多段圆弧，圆 弧半径为62. 63mm。
[0024] 在一个优选的方面，转鼓表面有涂层，材料是7Crl3超硬耐磨合金，用电弧喷涂工 艺均勾涂覆在转鼓表面，形成厚度为0. 3mm-0. 5mm的耐磨层。
[0025] 本发明的有益效果是，转鼓的加工难度降低，转鼓提供摩擦力的能力增加14%，耐 磨寿命较原来提高3-4倍。本发明在较之改进处还在于：增加转鼓直径，以提高转鼓与车轮 接触面积，增大摩擦力。转鼓表面波纹形状改变。应用电弧喷涂工艺，在转鼓表面增加粗糙 的耐磨材料涂层。经过验证，本发明转鼓的外形加工难度大幅降低，增加的表面涂层使转鼓 表面耐磨性提高3-4倍，转鼓提供侧向摩擦力的能力提高14%。
[0026] -种新型车轮试验机转鼓，在转鼓表面上，沿转鼓宽度方向分布周期为36mm的圆 弧波纹，波纹深度I. 3_。转鼓表面采用电弧喷涂工艺涂覆耐磨材料，厚度约0. 3mm-0. 5_。 这种转鼓加工容易，转鼓提供摩擦力的能力较原来提升14%，耐磨寿命提高3-4倍。
[0027] 在其他的方面，还提供了以上的转鼓在汽车车轮双轴疲劳试验和道路载荷谱模拟 试验中的应用。
【附图说明】
[0028] 以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
[0029] 图1是本发明的实施例1的转鼓的整体示意图。
[0030] 图2是本发明的实施例1的转鼓的波纹分布示意图。
[0031] 图3是本发明的实施例1第1组的转鼓的立体示意图。
[0032] 图4是本发明中试验样品电弧喷涂7Cr 13后的效果。
【具体实施方式】
[0033] 实施例1 :转鼓的制各
[0034] 碳钢转鼓的直径为1700mm，宽度为500mm。在转鼓外表面沿表面宽度方向设置周 期性的波浪线，波浪线上设置圆弧，形成转鼓宏观轴线方向的大波浪线上带有小圆弧。在转 鼓表面分布着13个周期波纹，波纹的深度为1mm，波纹形状为平滑且相切的多段圆弧，在每 一个周期的波纹线上，分布6个弦长为6mm的凸起小圆弧，小圆弧的凸起高度为0· 2mm，圆弧 与圆弧的相接处有R2的倒圆角。按照此方法制作成的转鼓为第一组。
[0035] 碳钢转鼓的直径为2000mm，宽度为450mm，见图1。在此碳钢转鼓的基础上，使用 7Cr 13超硬耐磨合金（购自北京东方晶格科技发展有限公司）用电弧喷涂工艺均匀涂覆在 转鼓表面，形成厚度为0. 3mm-〇. 5mm的耐磨涂层，记为第二组。
[0036] 对直径为2000mm，宽度为450mm的转鼓的表面进行机械加工形成纹路，纹路的具 体尺寸为：在转鼓表面沿轴向分布着周期性的波纹。在外表面上的一个周期中，波纹是由 首尾相切的等直径下凹圆弧线和上凸圆弧线所组成的。波纹的宽度为36mm，波纹的深度为 1.3_，波纹形状为平滑的多段圆弧。见图2所示。按照此方法制作成的转鼓为第三组。
[0037] 对第三组转鼓，将7Crl3超硬耐磨合金用电弧喷涂工艺均匀涂覆在转鼓表面，形 成厚度为〇. 3mm-0. 5mm的粗糙耐磨涂层，记为第四组。
[0038] 对直径为2000mm，宽度为450mm的碳钢转鼓的表面进行机械加工形成纹路，纹路 的具体尺寸为：在转鼓表面沿轴向分布着周期性的波纹。在外表面上的一个周期中，波纹是 由首尾相切的等直径下凹圆弧线和上凸圆弧线所组成的。波纹的宽度为36mm，波纹的深度 为2_。按照此方法制作成的转鼓为第五组。
[0039] 实施例2 :摩檫力试骀
[0040] 将以上第1-5组转鼓安装在车轮道路模拟台架上，以转鼓表面模拟路面。将车轮 轮胎总成压在转鼓表面上，并设置一定的转向角。启动试验机台架使之旋转，测量车轮所受 的轴向力（即鼓面与轮胎产生的摩擦力的轴向分量）。使用以下的工作条件来进行摩擦力 试验：
[0041] 车轮与轮胎：选用17寸车轮，225/50R17子午线轮胎（胎压450kPa)。
[0042] 接触面压力设定：17000N(常用2. 5倍车轮最大静载荷）
[0043] 速度设定为：60km/h。车轮转向角设定5°。
[0044] 测量车轮所受的轴向力大小（即鼓面与轮胎摩擦力的轴向分量）。
[0045] 结果表明，第3、4、5组的转鼓的摩擦力明显提高，具体如表1所示：
[0046] 表1 :第1-5组转鼓的摩擦力（N)参数
[0047]
【主权项】
1. 一种车轮试验机转鼓，其特征在于： 所述的转鼓的外表面上包括周期性波纹，所述的周期性波纹在外表面上的一个周期 中，是由首尾相切的等直径下凹圆弧线和上凸圆弧线所组成的，一个周期的长度为30~ 50mm，深度为1~I. 5mm ;优选地，所述的转鼓的材料为碳钢。
2. 权利要求1所述的车轮试验机转鼓，其特征在于，所述的转鼓表面还包括电弧喷涂 的耐磨合金涂层；优选地，所述的耐磨合金涂层是由7Crl3焊丝经电弧喷涂形成的。
3. 权利要求2所述的车轮试验机转鼓，其特征在于，所述的耐磨合金涂层的厚度为 0· 3-0. 5mm〇
4. 权利要求1-3中任一项所述的车轮试验机转鼓，其特征在于，所述的转鼓直径为 1700_3200mm，宽度为 400 ~600mm。
5. 权利要求1-3中任一项所述的车轮试验机转鼓，其特征在于，所述的转鼓直径为 1800-2200mm，波纹周期的长度为30~50mm，波纹的深度为1. 1-1. 4mm。
6. 权利要求1-3中任一项所述的车轮试验机转鼓，其特征在于，所述的转鼓直径为 1900-2100mm，波纹周期的长度为32~42mm，波纹的深度为1. 1-1. 4mm。
7. 权利要求1-3中任一项所述的车轮试验机转鼓，其特征在于，所述的转鼓直径为 2000mm，波纹周期的长度为32~42mm，波纹的深度为I. 3mm。
8. 权利要求1-3中任一项所述的车轮试验机转鼓，其特征在于，所述的转鼓直径为 2000mm，宽度为450mm，波纹周期的长度为36mm，波纹的深度为I. 3mm。
9. 权利要求1-3中任一项所述的车轮试验机转鼓，其特征在于，所述的转鼓的波纹的 深度为I. 3mm，波纹形状为平滑且相切的多段圆弧，圆弧半径为62. 63mm。
10. 权利要求1-3中任一项所述的车轮试验机转鼓，其特征在于，所述的波纹是平行于 转鼓截面的。
【专利摘要】本发明提供一种车轮试验机转鼓，其特征在于：所述的转鼓的外表面上包括平行于转鼓截面的周期性波纹，所述的周期性波纹在外表面上的一个周期中，是由首尾相切的等直径下凹圆弧线和上凸圆弧线所组成的，一个周期的长度为30～50mm，深度为1～1.5mm。该转鼓容易加工，降低了成本，并且提高了转鼓的摩擦力，适合于模拟多种路面。
【IPC分类】G01M17-013
【公开号】CN104634589
【申请号】CN201510075011
【发明人】刘春海, 李世德, 尹志高, 刘强, 盛宏伟, 杜一武, 王永宁, 朱志华, 李昌海
【申请人】中信戴卡股份有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月11日