T∕CSAE 271-2022 轮胎瞬态侧偏特性通用试验方法.pdf

ICS83.160.10CCS G 41团体标准T/CSAE 2712022轮胎瞬态侧偏特性通用试验方法General test method for transient lateral slip property of tyres2022-12-20 发布2022-12-20 实施中国汽车工程学会发 布学兔兔 标准下载中国汽车工程学会标准（以下简称：CSAE 标准），是由中国汽车工程学会按照明确的程序、规则，遵循公开、透明、协商一致原则组织制定的，供市场自由选择、自愿采用的规范性技术文件。CSAE 标准旨在发挥市场自主制定标准优势，着眼企业竞争力提升，推动汽车产业创新技术的加速发展和广泛应用。CSAE 标准版权归属中国汽车工程学会，除用于国家法律或事先得到中国汽车工程学会许可外，不得以任何形式复制该标准。在本标准实施过程中，如发现需要修改或补充之处，欢迎将意见反馈至中国汽车工程学会，以便修订时参考。中国汽车工程学会地址：北京市大兴区融兴北三街39号行知楼；电话：[phone]；邮编：100176；邮箱：wwqsae-china.org。学兔兔 标准下载T/CSAE 2712022I目次前言.II1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14试验条件.3试验环境温度.3试验设备.35试验方法.4试验准备.4试验.56试验数据及处理.6试验数据.6数据处理要求.7指标计算.77试验报告.8学兔兔 标准下载T/CSAE 2712022II前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由轮胎动力学协同创新联盟提出。本文件起草单位：中策橡胶集团股份有限公司、吉林大学、山东玲珑轮胎股份有限公司、上汽大众汽车有限公司。本文件主要起草人：吕剑、卢荡、夏丹华、俞旻、姜世元、李亮、叶俊丰、晏金军、周之曦。学兔兔 标准下载T/CSAE 27120221轮胎瞬态侧偏特性通用试验方法1范围本文件规定了轮胎瞬态侧偏特性试验的通用方法。本文件适用于轿车轮胎、轻型载重汽车轮胎。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 2977载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷GB/T 2978轿车轮胎规格、尺寸、气压与负荷GB/T 3730.31992汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸GB/T 6326轮胎术语及其定义GB/T 125492013汽车操纵稳定性术语及其定义3术语和定义GB/T 3730.31992、GB/T 6326、GB/T 125492013界定的以及下列术语和定义适用于本文件。车轮几何和轮胎坐标系3.1.1车轮中心平面wheel plane与车轮轮辋的两侧内边缘等距的平面（见图1）。来源：GB/T 3730.31992，2.2，有修改3.1.2车轮中心wheel center车轮中心平面与车轮回转中心线的交点（见图1）。来源：GB/T 3730.31992，2.33.1.3轮胎接地中心center of tyre contact车轮中心平面与地面的交线和车轮回转中心线在地面上的投影的交点（见图1）。来源：GB/T 125492013，5.1.13.1.4轮胎坐标系（X,Y,Z）tyre axis system（X,Y,Z）以轮胎接地中心为原点的右手直角坐标系。X轴为车轮中心平面和道路平面的交线，以车轮中心平面的行进方向为正；Z轴为道路平面的法线，向上为正；Y轴在道路平面内，方向按照右手法则确定（见图1）。来源：GB/T 125492013，5.1.2，有修改学兔兔 标准下载T/CSAE 27120222图 1轮胎坐标系3.1.5侧偏角slip angle轮胎接地中心的行进方向与轮胎坐标系X轴之间的夹角（见图1）。注：在轮胎坐标系中，从X轴转到轮胎接地中心的行进方向，按右手法则来判断其正负符号，图1中所示侧偏角为负值。来源：GB/T 125492013，5.1.3，有修改3.1.6侧倾角inclination angle轮胎坐标系的X-Z平面与车轮中心平面之间的夹角。注：在轮胎坐标系下，从X-Z平面转向车轮中心平面，按照右手法则确定其正负符号。图1所示侧倾角为正值。3.1.7轮胎行驶速度tyre trajectory velocityV轮胎的接地中心在路面上的运动速度。3.1.8负荷半径（加载半径）loaded radiusRl车轮中心到轮胎接地中心之间的距离。轮胎的力和力矩3.2.1轮胎法向力tyre normal forceFz路面作用在轮胎上的力沿Z轴的分量。3.2.2轮胎垂向载荷tyre vertical load轮胎法向力的绝对值。学兔兔 标准下载T/CSAE 271202233.2.3轮胎侧向力tyre lateral forceFy路面作用在轮胎上的力沿Y轴的分量。3.2.4轮胎回正力矩tyre aligning torqueMz路面作用于轮胎上的力矩矢量使轮胎沿Z轴旋转的分量。力和力矩系数3.3.1轮胎侧偏刚度tyre cornering stiffnessCS轮胎侧向力相对于侧偏角一阶导数的绝对值。注：轮胎侧偏刚度通常在零度侧偏角、零度侧倾角和无车轮扭矩下确定。3.3.2轮胎侧偏刚度系数cornering stiffness coefficientCCS轮胎侧偏刚度与轮胎垂向载荷的比值。3.3.3轮胎回正刚度tyre aligning stiffnessAS轮胎回正力矩相对于侧偏角一阶导数的绝对值。注：轮胎回正刚度通常在零度侧偏角、零度侧倾角和无车轮扭矩下确定。3.3.4轮胎回正刚度系数tyre aligning stiffness coefficientCAS轮胎回正刚度与轮胎垂向载荷的比值。3.3.5轮胎侧向力载荷敏感度tyre lateral force load sensitivityLFS在确定的侧偏角下，轮胎侧向力相对于轮胎垂向载荷的一阶导数。侧偏特性cornering property轮胎侧向力、回正力矩与侧偏角的关系特性。瞬态transient state轮胎运动状态及由此运动状态导致的轮胎的力和力矩，在轮胎坐标系中随时间而改变的状态。4试验条件试验环境温度在轮胎停放和试验期间，试验轮胎周围环境温度应保持在（243）。对于特殊的试验研究，用户可根据自己的需求来设定环境温度。试验设备4.2.1总则为确保试验的完整性和可靠性，用于实施轮胎瞬态侧偏特性测试的试验设备，应满足以下要求。学兔兔 标准下载T/CSAE 271202244.2.2加载及定位系统要求具备精确的加载及定位系统，且应满足以下条件：a)实现轮胎相对于试验路面的加载、设定轮胎侧偏角及设定轮胎侧倾角；b)满足轮胎瞬态侧偏特性试验对设备量程的要求，同时可以实现对加载半径、垂向负荷、侧偏角、以及侧倾角的精确控制（最低精度应满足：加载精度为设备最大加载能力的1.0%，角度精度不低于0.1，加载半径精度不低于0.5 mm，车轮转速精度不低于15 rpm）。4.2.3路面要求具备均一、稳定可靠的试验路面，且应满足以下条件：a)保证在试验过程中不会出现接触面发生弯曲、漂移、磨损、裂缝、污染以及表面过热等影响试验结果可靠性的情况；b)试验路面应具有一定的粗糙度，以保证轮胎瞬态侧偏特性试验实施；c)保证轮胎相对于试验路面的行驶速度可满足轮胎瞬态侧偏特性试验的要求，且能准确控制（最低精度1 km/h）。4.2.4传感测量系统要求具备准确可靠的传感测量系统，且应满足以下条件：a)满足轮胎瞬态侧偏特性试验对传感器量程的要求（任一传感器精度至少为满量程的1.0%）；b)精确测量试验轮胎负荷半径、垂向载荷、侧偏角、侧倾角、轮胎转动角速度、轮胎行驶速度、侧向力、回正力矩及充气压力等数据。4.2.5数据采集系统要求具备精确的数据采集系统，采样频率满足轮胎旋转一周最少采集32个点。4.2.6其他要求试验设备还应满足以下要求：a)设备应根据其运转负荷情况，定期进行监控（宜采用控制胎）、维护和标定等，以保证试验数据的稳定可靠；b)若为控压试验，则试验设备应具有控压机构（气压最低控制精度应不低于5 kPa）。5试验方法试验准备5.1.1总则试验前应对试验轮胎进行必要的测试前准备，这包括试验胎的选择与存放、轮胎轮辋的装配与停放、参考试验条件的确定、必要试验信息的记录和轮胎预跑。5.1.2试验胎的挑选和存放轮胎的侧偏特性试验会造成轮胎胎面磨损，若试验过程涉及到多条轮胎的替换，为确保试验数据的可比性，宜选择具有相近生产日期、相同批次、相同存储环境、相似使用历史及均匀性数据接近的轮胎。试验前，轮胎应在试验环境温度下至少放置24 h。5.1.3轮胎与轮辋的装配试验轮辋宜符合GB/T 2977和GB/T 2978规定的测量轮辋，需要遵循标准的安装程序。同时还需要：确保轮胎与轮辋的接触面上没有损伤、缺陷和杂质；不能过度润滑，否则引起胎圈的滑移；在必要时采用合适的适配器，以确保车轮总成能顺利安装到转轴上，且保证转向中心位置不变。应给装配好的轮胎充气，使之充分稳定，实验室温度环境下停放至少3 h。注：如果轮胎在24 h内曾装配和充过气，则无需停放。学兔兔 标准下载T/CSAE 271202255.1.4参考试验条件的确定轮胎的垂向载荷由用户根据试验胎的负荷指数或实车载荷确定。轮胎的充气压力（特指环境温度下的轮胎内压，不包括因行驶时温度升高而增加的气压）由用户根据试验胎的最大气压和实车气压确定。5.1.5试验信息记录试验前宜记录必要的试验信息，包括以下内容：a)轮胎编号；b)轮胎的基本信息，包括规格、花纹、品牌、负荷指数、速度级别、最大气压、产地、生产编号等；c)试验轮辋类型和尺寸；d)充气压力。5.1.6预跑在正式试验前应对轮胎进行预跑，预跑程序可参考表1执行或由用户根据设备的试验能力和工作效率来设计。预跑后轮胎应不出现明显的胎面花纹磨损等缺陷，才可进行后续试验。注：如果试验胎在30 min内执行过相同或相近的预跑程序，则无需重复预跑。表 1轮胎预跑试验程序运行时间（s）充气压力（kPa）行驶速度（km/h）侧倾角（）垂向载荷（N）侧偏角（）1P0a800Fz0b0599P0800Fz001P0800Fz0010P0800Fz0120P0800Fz0-120P0800Fz0120P0800Fz0-110P0800Fz001P0800Fz00aFz0为轮胎负荷指数对应的负荷能力，参见 GB/T 6326。bP0为对应Fz0的充气压力，参见 GB/T 2977 和 GB/T 2978 中各规格负荷能力对应充气压力。试验5.2.1总则轮胎瞬态侧偏特性受充气压力、轮胎行驶速度、侧倾角、轮胎垂向载荷、侧偏角、胎面磨损量、环境温度等多维输入变量的影响。轮胎瞬态侧偏特性试验方法规定了满足胎面磨损量要求且正确安装到试验设备上的试验轮胎，在确定的其他输入变量条件下完成一次轮胎瞬态侧偏特性试验的步骤。5.2.2试验步骤轮胎瞬态侧偏特性基础试验步骤如下：a)测试开始时轮胎不应与试验路面接触，轮胎充气达到指定压力（可选择控压或闭气），设备进行传感器清零；b)启动试验台使路面速度达到试验要求值；c)使试验轮胎达到指定侧倾角，待状态稳定；d)使试验轮胎压向路面，达到试验要求的垂直负荷，待状态稳定；学兔兔 标准下载T/CSAE 27120226e)使试验轮胎按照指定的侧偏角变化速率和侧偏角峰值产生侧偏运动，连续记录一个周期或以上的测试结果，完成一次轮胎瞬态侧偏特性测试；f)去除载荷，使轮胎脱离试验路面；g)停止试验路面。5.2.3试验程序示例表2为轮胎瞬态侧偏特性试验条件示例，如需改变其中的条件，可参照执行。表 2轮胎瞬态侧偏特性的试验程序示例行驶速度（km/h）充气压力（kPa）侧倾角（）垂向载荷（N）侧偏角（）侧偏角变化速率（/s）60P00、5、-50.4Fz0-215-15220.8Fz01.2Fz0注：Fz0和P0同表1。示例程序步骤如下：a)设定轮胎行驶速度；b)设定充气压力；c)设定第一个侧倾角（0）；d)设定第一个（0.4Fz0）轮胎垂向载荷；e)设定侧偏角变化范围和变化速率；f)执行试验，并采集得到第一个载荷下的轮胎瞬态侧偏特性试验数据；g)重复步骤a)到 f)，其中 d)步时将垂向载荷调整为第二个（0.8Fz0）轮胎垂向载荷，执行试验并采集得到第二个载荷下的轮胎瞬态侧偏特性试验数据；h)重复步骤a)到 f)，其中 d)步时将垂向载荷调整为第三个（1.2Fz0）轮胎垂向载荷，执行试验并采集得到第三个载荷下的轮胎瞬态侧偏特性试验数据；i)重复步骤a)到 h)，其中 c)步时将侧倾角调整为第二个侧倾角（5），执行试验并采集得到第二个侧倾角下的轮胎瞬态侧偏特性试验数据；j)重复步骤a)到 h)，其中 c)步时将侧倾角调整为第三个侧倾角（-5），执行试验并采集得到第三个侧倾角下的轮胎瞬态侧偏特性试验数据；k)结束试验。6试验数据及处理试验数据试验数据应记录以下内容：a)侧偏角（）；b)轮胎侧向力（）；c)回正力矩（）；d)轮胎行驶速度（）；e)胎压（）；f)侧倾角（）；g)轮胎法向力（）；h)环境温度（）。其他推荐记录的试验数据包括：a)纵向力（）；b)滚动阻力矩（）；学兔兔 标准下载T/CSAE 27120227c)翻转力矩（）。注：各变量的数据单位为公制。数据处理要求应对一个完整周期的测试数据进行滤波、野点剔除等处理，将侧向力、回正力矩根据垂向载荷进行校正以得到准确的轮胎力和力矩特性。应剔除轮胎均匀性对试验数据的影响。指标计算6.3.1绘制曲线试验数据处理后宜绘制以下曲线：a)轮胎侧向力随侧偏角关系的曲线；b)轮胎回正力矩随侧偏角变化的曲线；c)轮胎侧向力载荷敏感度与轮胎侧偏角关系的曲线。6.3.2计算指标试验数据处理后宜计算以下指标。a)轮胎侧偏刚度：提取试验载荷下侧偏角在1范围内的轮胎侧向力与侧偏角试验数据，采用最小二乘法进行一元线性方程拟合，将直线斜率作为轮胎的侧偏刚度。设拟合方程为公式（1）：1=11+1(1)求解公式（2）：1,1=112=?=1(1+11 1)2?(2)由最小值a1和b1的值，得到正规方程组见公式（3）：=11?=11?=112?11=11?=111?(3)解得a1和b1，从而求得1=11+1式中：1轮胎侧偏刚度()，单位为牛每度（N/）；1侧向力，单位为牛（N）；1侧偏角，单位为度（）。b)轮胎侧偏刚度系数：将轮胎侧偏刚度除以对应的垂向载荷，得到轮胎侧偏刚度系数见公式（4）：=(4)式中：轮胎侧偏刚度系数；轮胎侧偏刚度，单位为牛每度（N/）；轮胎垂向载荷，单位为牛（N）。c)轮胎回正刚度：提取试验载荷下侧偏角在1范围内的轮胎回正力矩与侧偏角试验数据，采用最小二乘法进行一元线性方程拟合，将直线斜率作为轮胎的回正刚度。设拟合方程为公式（5）：2=22+2(5)根据6.3.2a）同理，可解得a2和b2，从而求得2=22+2式中：学兔兔 标准下载T/CSAE 271202282为轮胎回正刚度()，单位为牛米每度（Nm/）；2为回正力矩，单位为牛米（Nm）；2为侧偏角，单位为度（）。d)轮胎回正刚度系数：将轮胎回正刚度除以对应的垂向载荷，得到轮胎回正刚度系数()，见公式（6）：=(6)式中：轮胎回正刚度系数；轮胎回正刚度，单位为牛米每度（Nm/）；轮胎垂向载荷，单位为牛（N）。e)轮胎侧向力载荷敏感度：在确定的侧偏角（通常在 1侧偏角下评价）下，轮胎侧向力相对于轮胎垂向载荷的一阶导数，见公式(7):=1=(7)式中：轮胎侧向力载荷敏感度；侧向力，单位为牛（N）；轮胎垂向载荷，单位为牛（N）。f)轮胎侧偏峰值摩擦系数,见公式（8）：=(8)式中：轮胎侧偏峰值摩擦系数；轮胎侧向力最大值，单位为牛（N）；轮胎垂向载荷，单位为牛（N）。g)轮胎回正力矩峰值：轮胎回正力矩（）最大值与最小值，单位为牛米（Nm）。7试验报告试验报告宜包含以下内容：a)5.1.5 所记录的试验信息；b)6.1 记录的试验数据；c)6.3 绘制的曲线和计算的指标；d)试验日期及试验人员；e)试验依据的标准编号及名称。f)试验设备类型。学兔兔 标准下载