Page 51 - 《橡塑技术与装备》2018年4期（2月下半月橡胶）
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测试与分析 姚舜 等·车轮滚动阻力的测试方法和设备的比较分析
图 1 车轮在地面滚动时受力情况分析 ：车轮受到地面的
支持力 F z ，车轮负荷 W，M f1 为滚动摩阻力偶
滞效应的影响。所以，无论是现代摩擦学的理论分析，
还是车轮弹性滞后的数学模型，目前都无法将影响车
轮滚动阻力的各种因素统一包含在一个理论体系之中，
从而无法用单一的数学公式准确地描述车轮滚动。因
此，建立标准规范，用实验测定不同车轮滚动阻力系 图 2 单转鼓试验机测量原理图
数是一个可行的措施 [4] 。
法，则是按照（2）式计算 ：
r L
F r =F t （1+ R ) （1）
2 实际生产中关于滚动阻力测试的标 T t
准、规定和方法 F r = R （2）
为了准确测量车轮滚动阻力，更好地为生产 （1）式中，F r 是试验轮胎的滚动阻力，单位为 N；
实际服务，世界各国制定了一系列的标准规范。以 F t 是轮胎所受 (2) 轮轴力的净值，单位为 N，可以用
ISO28580—2009 为例。根据这个标准中的定义，滚 设备中的测力计测得 ； r L 是轮轴中心至鼓面的距离，
动阻力系数 C R 定义为滚动阻力 ( 单位 N) 与轮胎负荷 单位为 m ； R 是转鼓半径，单位为 m。(2) 式中，T t 为
转鼓输入的扭矩，单位为 N·m。
( 单位 kN) 的比值 , 是一个无量纲数。而滚动阻力 F r
定义为单位行程车轮的能量损失，单位为（N·m/m）， 以上两个公式本质上是相关的，都是依据力和力
具有力的量纲 , 相当于以 N 为单位的牵引阻力。依据 矩的平衡。实测时先设置好转鼓的参数（输入扭矩 T t ，
该标准中关于轮胎滚动阻力的具体测试方法，按照所 速度等），然后转鼓开始转动，同时带动车轮一起转动。
直接测得的物理量分为以下四种 ：测力法、测扭矩法、 当转鼓旋转速度稳定时，由力矩平衡，T t =R·F r ′。其中
测功率法、测减速度法 [5] 。 F r ′ 为车轮对转鼓的力，作用在转鼓上，方向水平向右，
而目前国内外进行滚动阻力测试的方法，按照试 如下图 3 所示。再根据作用力与反作用力定律，车轮
验设备和场地来分主要有室外道路试验法、室内台架 相应地也受到转鼓施加给它的力 F r ，方向水平向左，
试验法 [3] 。其中，室内台架试验法利用了诸如单转鼓 与车轮运动方向相反，也就是 ISO28580—2009 标准
试验机、平带试验机（又称履带试验机）之类的轮胎 中所定义的滚动阻力。由此可见，可以将转鼓的输入
试验机。单转鼓试验机和平带试验机两类室内试验机 扭矩 T t 通过公式（2）直接换算成车轮所受滚动阻力。
具有试验条件可控、可比性好，不受环境限制等优点，
是比较理想的测试设备。下面针对测力法和测扭矩法，
结合平带式试验机和单转鼓试验机作具体分析。
3 单转鼓试验机测量原理分析
图 2 单转鼓试验机测量的原理示意图。
根据图 2 单转鼓试验机的测量原理图，按照
ISO28580—2009 标准之测力法，轮胎所受滚动阻力
F r 通过公式（1）计算。如果是按照标准中的测扭矩 图 3 转速稳定时转鼓受力示意图
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