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橡胶老化对轮胎滚动阻力的影响研究
| 论文题名： | 橡胶老化对轮胎滚动阻力的影响研究 |
| 关键词： | 汽车轮胎;滚动阻力;橡胶老化;力学性能 |
| 摘要： | 轮胎的滚动阻力性能直接影响车辆的燃油经济性，降低轮胎滚动阻力可以有效减少汽车的尾气排放，在节省燃料的同时降低对环境的污染。然而橡胶材料容易受到外界环境（光、热等）的影响导致轮胎在发生老化的同时产生热氧老化现象，从而直接影响橡胶的力学性能，进而对轮胎滚动阻力产生影响。因此研究橡胶老化对橡胶力学性能及轮胎滚动阻力的影响具有十分重要的理论意义和工程运用价值。 为了研究热氧老化对轮胎性能的影响，以4条同样规格的12R22.5载重子午线轮胎为研究对象，在苏州史密斯实验室进行了65℃下的轮胎烘箱老化测试，并对老化测试前、后轮胎滚动阻力进行了测试。结果表明，随着轮胎的老化，轮胎滚动阻力以及滚动阻力系数两者均有所降低。为了准确描述轮胎中橡胶的老化程度，对轮胎各部件橡胶在65℃下的透气性参数及氧气消耗速率进行了测试，通过橡胶氧气消耗量的大小间接判断轮胎橡胶的老化程度；为了加快橡胶试样氧化老化速率，对橡胶试样在90℃下的氧气消耗速率也进行了测试。 运用有限元分析方法，建立了该规格轮胎的气体扩散和热氧老化模型，结合史密斯烘箱老化试验条件，对试验轮胎在烘箱老化测试期间的氧气消耗量进行了模拟计算。结果表明，胎面胶在轮胎烘箱老化实验过程中消耗的氧气量较多，而内衬层胶消耗的氧气量最少。根据轮胎不同部件的橡胶配方，将其制作成了胎面胶、内衬层胶、胎侧胶等六种橡胶的哑铃型试样，确定了不同橡胶试样在达到轮胎在烘箱老化测试中相同老化程度所需要的实验条件，并对橡胶哑铃型试样进行了老化实验。同时分别对橡胶老化前、后的哑铃型试样进行了拉伸实验和损耗因子测试等材料参数试验。通过对橡胶老化前、后拉伸实验中应力应变数据进行分析，结果表明：橡胶试样在老化后，其抗拉强度明显降低，其伸长率下降50%甚至更多，橡胶老化会导致其力学性能降低。 为了有效计算轮胎的滚动阻力和温度场，测试了轮胎各部件橡胶的比热容、热扩散系数及导热系数。运用ABAQUS软件建立轮胎滚动阻力及耦合温度场仿真的有限元模型，对烘箱老化测试前、后轮胎的滚动阻力和耦合温度场进行了仿真分析，结果表明：橡胶在老化后，橡胶材料的力学性能下降，会影响其拉伸强度、拉断伸长率、损耗因子等材料参数，从而带来滚动阻力的影响，轮胎滚动阻力较橡胶老化前平均降低了7%。 |
| 作者： | 高智 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 梁晨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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