乘用車車輪承擔著支撐汽車的重量、傳遞動力和扭矩、保持車輛穩(wěn)定性等重要功能。因此，車輪的質(zhì)量和性能對汽車的安全性和行駛性能有著至關(guān)重要的影響。

車輪的彎曲和徑向疲勞性能是車輪質(zhì)量和性能的重要指標之一。彎曲疲勞性能指車輪在承受側(cè)向載荷時的抗彎曲能力，而徑向疲勞性能則指車輪在承受徑向載荷時的抗疲勞能力。車輪在長期使用過程中，由于承受各種載荷和環(huán)境因素的作用，容易出現(xiàn)彎曲和疲勞破壞，因此對車輪的彎曲和徑向疲勞性能進行測試和評估是非常必要的。

一、車輪彎曲性能要求：

車輪的彎曲性能是指車輪在承受橫向載荷時，能夠承受的最大彎曲應(yīng)力。車輪的彎曲性能一般要求車輪在承受負荷時不能出現(xiàn)明顯的變形，同時車輪的彎曲程度應(yīng)小于國家標準規(guī)定的極限值。

動態(tài)彎曲疲勞試驗性能要求:動態(tài)彎曲疲勞試驗強化系數(shù)及最低循環(huán)次數(shù)要求見表1。

表1動態(tài)彎曲疲勞試驗強化系數(shù)及最低循環(huán)次數(shù)要求

材料

摩擦系數(shù)

強化系數(shù)

最低循環(huán)次數(shù)

鋼

0.7

1.60

30000

1.33

150000

30000b

1.10

150000b

鋁

0.7

1.60“

120000

25000b

1.33

300000

60000b

試驗時，鋼車輪應(yīng)同時選用兩種強化系數(shù)，鋁車輪可只選其中一種強化系數(shù)。

為鋁車輪優(yōu)先選用的試驗系數(shù)。

b最低循環(huán)次數(shù)只適用于備用車輪。

二、車輪徑向疲勞性能要求：

車輪徑向疲勞性能是指車輪在長期使用過程中，承受徑向載荷時的疲勞壽命和疲勞極限。車輪的徑向疲勞性能一般要求車輪在經(jīng)過一定的循環(huán)載荷后，不應(yīng)出現(xiàn)明顯的疲勞裂紋和斷裂現(xiàn)象。

動態(tài)徑向疲勞試驗性能要求：動態(tài)徑向疲勞試驗強化系數(shù)及最低循環(huán)次數(shù)要求見表2。

表2動態(tài)徑向疲勞試驗強化系數(shù)及最低循環(huán)次數(shù)要求

材料

強化系數(shù)

最低循環(huán)次數(shù)

鋼

2.25

600000

2.00

1100000

1.658

600000

鋁

2.50

900000

2.25

1150000

2.00

1150000

1.80

400000

推薦以獲得滿足試驗要求的輪胎壽命為基礎(chǔ)選擇強化系數(shù)。

強化系數(shù)只適用于備用車輪。

三、車輪彎曲和徑向疲勞性能試驗方法

1、動態(tài)彎曲疲勞試驗

試驗設(shè)備

試驗設(shè)備應(yīng)具有一個被驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)裝置和車輪連接件，使車輪在一個固定的彎矩作用下旋轉(zhuǎn)，或車 輪靜止不動，而承受一個旋轉(zhuǎn)的彎矩，見圖1。

加載系統(tǒng)應(yīng)保持規(guī)定的載荷，偏差不超過試驗載荷計算值的±2.5%。車輪連接件連接面應(yīng)光滑平 整，且與車輛上通常采用的連接件具有相同的裝配尺寸特性，表面硬度推薦在HRC40～HRC50,螺栓孔在連接面分布圓上位置度控制在φ0. 10 mm以內(nèi)。

圖 1 動態(tài)彎曲疲勞試驗示意圖

彎矩的確定

按公式(1)確定彎矩M(力F ×力臂L),單位為牛頓米(N · m)。
M=(μR+d)F,S 
式中：
μ —— 輪胎與路面間的設(shè)定摩擦系數(shù)，見表1;
R    ——輪胎靜負荷半徑，是車輛或車輪制造商規(guī)定的用在該車輪上的最大輪胎靜半徑，單位為米 (m);
d     —— 車輪內(nèi)偏距或外偏距(內(nèi)偏距為正值，外偏距為負值),單位為米(m);
Fv  —— 車輛或車輪制造商規(guī)定的車輪最大垂直靜負荷或車輪的額定負荷，單位為牛頓(N); S     —— 強化系數(shù)，見表1。

試驗程序

參考圖1將車輪夾緊到試驗設(shè)備上。將車輪擰緊螺栓(或螺母)擰緊至車輛或車輪制造商所規(guī)定的力矩值。如果沒有規(guī)定，宜設(shè)定擰緊力矩為(120±10)N ·m。

設(shè)置彎矩、轉(zhuǎn)速和循環(huán)次數(shù)等試驗參數(shù)，開始試驗。在試驗初始階段，可停機將車輪擰緊螺栓 或螺母重新擰緊一次。試驗過程中如果螺栓斷裂，則更換全部螺栓后繼續(xù)試驗。

完成規(guī)定試驗循環(huán)次數(shù)后停機，用滲透檢測或其他可接受的方法檢查車輪裂紋情況。

失效判據(jù)

出現(xiàn)下列任何一種情況，試驗終止，車輪失效：
a)    車輪不能繼續(xù)承受試驗載荷；
b)    原始裂紋產(chǎn)生擴展或出現(xiàn)應(yīng)力導(dǎo)致侵入車輪斷面的新裂紋；
c)    加載點的偏移增量超過試驗初始偏移量的10%。

2、動態(tài)徑向疲勞試驗

試驗設(shè)備

試驗設(shè)備應(yīng)具有一個被驅(qū)動的轉(zhuǎn)鼓和車輪固定座，使車輪輪胎總成在一個固定徑向力作用下旋轉(zhuǎn)， 見圖2。轉(zhuǎn)鼓最小直徑為1700 mm,寬度應(yīng)比輪胎斷面寬，且表面光滑。車輪固定座連接面應(yīng)與車輛  上通常采用的連接件具有相同的裝配尺寸特性，表面硬度推薦在HRC40～HRC50,螺孔或螺栓在連接  面的分布圓上位置度控制在φ0.10 mm以內(nèi)。

加載系統(tǒng)應(yīng)保持規(guī)定的載荷，偏差不超過試驗載荷計算值的±2.5%。加載方向垂直于轉(zhuǎn)鼓表面， 且與車輪固定座中心和轉(zhuǎn)鼓中心的連線方向一致，轉(zhuǎn)鼓軸線和車輪固定座軸線應(yīng)平行。

標引序號說明：
1 —— 轉(zhuǎn)鼓；
2 ——車輪輪胎總成；
Fr——徑向負荷。

圖 2  動態(tài)徑向疲勞試驗示意圖

輪胎、充氣壓力及徑向載荷的確定

輪胎的確定
試驗首選車輛或車輪制造商指定型號的輪胎。如果未指定，參考GB/T 2978選擇試驗車輪可配用 的輪胎中具有最大負荷的輪胎。

充氣壓力的確定
試驗車輪輪胎總成的充氣壓力應(yīng)符合表3的數(shù)值。

表 3  充氣壓力
                                                                      單位為千帕

在使用載荷下的充氣壓力

試驗充氣壓力

<160

280

161～280

450

281～450

550

≥450

≥使用氣壓的1.2倍

允許誤差±20 kPa。

徑向載荷的確定
按照公式(2)確定徑向載荷F,,單位為牛頓(N):

F,=F,K       …………………… (2)

式中：
Fv——車輛或車輪制造商規(guī)定的車輪最大垂直靜負荷或車輪的額定負荷，單位為牛頓(N); 
K ——強化系數(shù)，見表2。

試驗程序
參考圖2將車輪夾緊到試驗設(shè)備上。將車輪擰緊螺栓(或螺母)擰緊至車輛或車輪制造商所規(guī)定的力矩值。如果沒有規(guī)定推薦設(shè)定擰緊力矩為(120±10)N ·m。

設(shè)置載荷，轉(zhuǎn)速和循環(huán)次數(shù)等試驗參數(shù)，開始試驗。在試驗初始階段，可停機將車輪擰緊螺栓 或螺母重新擰緊一次。試驗過程中如果螺栓斷裂，則更換全部螺栓后繼續(xù)試驗。在試驗期間，輪胎氣壓 將升高，無需調(diào)整。

完成規(guī)定試驗循環(huán)次數(shù)后停機，用滲透檢測或其他可接受的方法檢查車輪裂紋情況。

失效判據(jù)
出現(xiàn)下列任何一種情況，試驗終止，車輪失效：
a)    車輪不能繼續(xù)承受載荷或輪胎壓力；
b)   原始裂紋產(chǎn)生擴展或出現(xiàn)應(yīng)力導(dǎo)致侵入車輪斷面的新裂紋。

綜上所述，車輪的彎曲和徑向疲勞性能要求和試驗方法是汽車行業(yè)中的一個重要技術(shù)問題。車輪的彎曲和徑向疲勞性能要求應(yīng)符合國家和行業(yè)相關(guān)標準，一般要求車輪在承受負荷時不能出現(xiàn)明顯的變形和裂紋，同時車輪的彎曲程度和疲勞壽命應(yīng)小于國家標準規(guī)定的極限值。車輪的彎曲和徑向疲勞性能試驗方法包括彎曲試驗、疲勞試驗和綜合試驗等，可以通過這些試驗方法全面評估車輪的質(zhì)量和性能表現(xiàn)。

-THE END-

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