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轮胎的脱圈水压测试 |
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作者：标准测试实验室 Guy Edington 来源：Rubber World |
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20世纪60年代末以来，遵循联邦机动车辆安全标准（FMVSS）109，脱圈水压测试已经成为了客车车辆所必需的测试的一部分。其余的实验室必需的强度（柱塞能量）、耐力、高速度和标签等试验也在这个条例中被采用，但不在本文的讨论范围之内。
联邦机动车辆安全标准109是在20世纪60年代通过立法的，适用于1948年后生产的客车车辆的充气轮胎。但是，在2000年通过的加强运输设备召回、责任和文档法案（TREAD法案）改变了轮胎自我认证的前景，使之达到了一个新的标准。
TREAD法案的13个主要条款之一是发行新的标准，以取代目前的“109标准”。 2002年，针对车辆总重量小于4536公斤（10,000磅）的新客运和轻型卡车的子午轮胎，联邦机动车辆安全标准139对联邦机动车辆安全标准109进行了补充。
联邦机动车辆安全标准109仍然适用于斜交胎和ST轮胎。经过多次讨论后，脱圈水压试验要求已经从最初的109标准改变了。我们将在后面看到它们为何需要修改。
回顾
我们的目的并非是为了讨论1960年之前的历史和联邦机动车辆安全标准 109的产生，而是让我们了解在那个时代是什么创造了最初的标准和完善的设施，使我们今天还能照例进行。
在联邦机动车辆安全标准109制定之前，在1960年制定了针对“客车轮胎的性能要求和试验方法”的SAE J918标准。在这些测试方法和标准中，联邦标准采用的是无内胎轮胎的脱圈水压试验（4.4节）。因此，这种类型的测试已经在这个行业服务了近50年。
在20世纪60年代，国家高速公路上车祸伤亡数目越来越多，联邦政府对这个现象越来越关注。联邦政府承担部分资金的州际高速公路系统的增加得到越来越多的关注，并有可能设立规章。 1966年10月15日，交通运输部（DOT）作为一个内阁级的位置被创建，此后不久，国家公路运输安全管理局成立，它的使命是：“通过教育、研究、安全标准的执行，拯救生命，防止因道路交通事故的伤亡，减少经济损失。”
在20世纪60年代，美国人用偏置层尼龙线轮胎开车上路，那种轮胎在损坏之前或许能跑20000公里。这些轮胎的操作、转向反应、耐磨、抓地力及整体性能远不及现代的子午轮胎。而60年代的无内胎轮胎相比之前的管型斜交胎已经高了一个台阶，管型斜交胎如果维护不当或受到限制操作，管子、襟翼和多件轮毂可能会迸裂。
联邦机动车辆安全标准109采用的脱圈水压测试被作为最可重复检验的测试，可用来确定轮胎是否有可能留在轮缘。这个测试很简单，并不需要高的投资成本，较其他提案具有更高的重复性。到这个时候，业界主要都采用无内胎轮胎，下降轮圈中心，减小轮缘侧面高度—J或JJ轮缘剖面。上车试验如“J-turn”试验，被考虑过然后被否决了。当2000年设计联邦机动车辆安全标准139时，一些测试如楔入脱圈水压测试被考虑过但是被否决了，本文稍后会讨论。
当前方法：
在CFR 49.571.109的5.2节描述了目前的脱圈水压测试操作方法。这不是你的笔记本电脑的IP地址。它是在联邦法规中描述此测试方法的细节的代码的位置。
◆ 准备
轮胎被清洗和干燥。通常情况下，技术人员使用商业溶剂，如补胶的橡胶溶剂，以确保车轮安装面和轮胎没有油、加工助剂或其他污染物。
◆ 试验过程
轮胎被干燥且无润滑剂和粘合剂, 并安装在干净、着色的测试轮缘上，在室温下膨胀到适当的压力（表1）。 
轮胎/车轮组合被安装在一个装置器中，对着轮胎/车轮中心线的方向施加压力（图1）。这一作用力的位置，被称为“一维”，在规则的一个表格中有详细的说明，它是轮辋直径的函数，用来放置脱圈水压测试试样（也称为“鞋子”），接近最大的轮胎断面宽度。
图1、 脱圈水压设备-所有尺寸（单位：毫米）
现行法规只认可轮辋直径高达48厘米(19英寸)的轮胎。在过去10多年中，配件市场一直引导OE市场制造轮辋直径大大超过48厘米的轮胎。这些大型的“加大尺寸”的轮胎，也称为“配音”，轮辋直径最高达81厘米，最低不低于63.5厘米。人们很容易看到，这已引起业内人士重温这个测试，在下一章节我们将提出一个对本行业的建议。
在“一维”轮胎施加的压力的速率是50.8毫米/分钟，并施加负载，直到轮胎脱圈和漏气发生，或达到最低负载。
围绕轮胎等间距做五个这样的测试，以及法定最小限度值是轮胎的名义断面宽度的函数。在表1中详细列出了目前的最小限度值。
假定市场继续生产轮辋直径大大超出48厘米的轮胎，不知将会推行什么测试，以符合联邦法规。
世界各地的标准化机构过去致力于建立一个真正全球统一的标准即GER2000，直到2000年建立了TREAD法案。从那时起，美国一直在努力适应TREAD法案，一段时间后我们也将面临同样的情况。无论如何，愿望是最终全球采用统一轮胎标准，而且这可能是今后的一个事实。
未来
2004年，国家公路交通安全管理局要求美国材料试验协会（ASTM）召集一个工作组，在F9（轮胎）委员会的指导下，研究脱圈水压测试，提出对这个行业的建议，以满足当前和未来对客车、轻型卡车和临时备用轮胎的行业需要。
该委员会的建议，体现在美国材料试验协会的F- 266307a，它和当前方法的主要区别记录如下。
◆ 准备/条件
轮胎在加工后必须硫化24小时以上。环境温度必须在24 ±8℃之间。
◆ 测试过程
轮胎在侧壁充气到最大压力，以保证适当的位置。压力立即降低到F - 2663的表1的测试压力。对于最大压力为240千帕（35 psi）的P -公制轮胎，测试压力是180千帕（26 psi）。
在一定条件期间，需要调节压力。在六个位置测量部分宽度，以及总直径。在适当的“一维”安置脱圈水压测试试样。
在“一维”的公式也重新设计，来计算当脱圈试样负载时轮辋凸缘顶部的缺失，以及适当地寄存最大的轮胎横截面，而不使试样在负载过程中脱离上面的边墙。在实际应用中，这个尺寸是难以实现的，而且必须在极端高轮辋直径/低长宽比的情况下处理（图2）。 
使用所谓的“75％规则” 的新公式是：
A = 0.75 × [0.5 (OD-RD)] + 0.5 RD
其中OD是轮胎外部直径，RD是通称轮辋直径
这个委员会的主要职责之一是开发可以用非常高轮辋直径/非常低长宽比轮胎的试样。例如，可用于 P225/60R16，需要重新设计为335/30R30尺寸的试样。
为此，开发了两个附加的脱圈试样，包括对轮胎尺寸超过45.7厘米的2B和2C（ 表2 ） 。脱圈试样由铸355 T - 6铝，1.3 微米磨光制造。3个试样的详细几何构造在美国材料试验协会F - 2663中标注。
轮胎-轮辋装配是安装在测试装置器中的，保证负载的旋转手臂基本上平行于轮胎/车轮组装的中线。在同一速度每分钟50.8毫米施加负载，围绕轮胎等间距做五个这样的测试，并记录结果。
F9委员会的工作已经完成，目前正通过美国美国材料试验协会投票。如果获得批准，新的方法即美国ASTM F2663 - 07a，可以及时纳入联邦法规。
显示可能取代当前的脱圈水压测试的一个测试是楔入脱圈水压试验，如图3所示。这个测试由丰田开发，测试以向胎肩正常的运行方向10度楔角施加驱动液压。产生的力量模拟最大转弯，试图使轮胎从轮缘脱离。虽然这个测试没有取代脱圈水压测试，这是一些轮胎公司和汽车公司经常使用的开发工具。
小结
因此，40年后我们有一个已被证明的有效方法，这个方法能确定在机动车转弯时，轮胎是否有可能留在轮缘位置。目前的方法很简单，重复性好。当美国材料试验协会的F9委员会被投票并被国家公路交通安全管理局接受，这个测试应该能适用于所有当前和预期的新的轮胎尺寸。
有些人指责这个测试基本上是一种静态测试方法，而业界应该使用一个动态的方法，或许是上车试验。这种方法可能可提供一个更接近真实世界的环境，来评估机动车限制操作时轮胎脱离轮缘的可能性。但是，实际效果证明目前的方法是有用的，因为很少有一个本行业的问题报告表示，在路面异常或者是轮胎爆胎情况下都是有用的。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(11/15/2010) |
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