轮胎噪声的分析与测试方法

刘金山,李超,王磊

摘要：轮胎做为车辆和地面直接接触的部分，其所产生的噪声严重危害车子性能，并且对地面也会造成很大影响。所以本文将从轮胎噪声的分析和测试展开研究，现阶段轮胎噪声的测量法主要包括滑行法、托车法及室内转鼓法。要想有效地改善轮胎噪声这一问题，就应该深入轮胎噪声的研究，详细分析轮胎噪声的发音原理，不断模拟仿真精度，从而降低自然环境噪声。轮胎噪声的研究是轮胎行业总趋势也是许多人生活品质的保证，这也有益于推动在我国轮胎的自主开发水平的提升。

关键字：轮胎；噪声；测试

前言：

近些年，国家深入推进可持续发展观发展战略，传统制造业遭遇新挑战。提升产品制造和加工使用的可持续性至关重要。当汽车时速超过60kmh '时，轮胎噪声是车子噪声的来源，它会产生很大的影响。因而，轮胎的噪声变成轮胎领域亟待解决的难题。轮胎噪声是一种非线性接触的结果。轮胎噪声的形成原理和地面以及摩擦阻力相关，一般可分成三类。气体噪声、冲击性黏附噪声、放大、减小效应噪声。侧围下方气旋强烈流动性，造成周边流体压差，造成气体噪声。因而，当轮胎在车轱辘罩旋转时，也会产生风噪声。特点不一样的路面与轮胎噪声之间有间接关系，轮胎是车子和地面触碰的唯一位置，轮胎的噪声特性也体现了轮胎的品质，在轮胎研发流程中，世界各国很多轮胎公司还把噪声作为主要的评价指标体系，以新产品的竞争能力为指标值。

一、国外轮胎噪声的研究进度

20世纪，轮胎噪声的研究也仅仅是效仿具体的轮胎噪声，只是形式上了解轮胎噪声。研究方式以研究为核心，理论上缺乏全面的研究成效。20世纪70时代至今，很多专家学者从理论上论述了轮胎噪声的发声原理，但是他们的研究仅限噪声源的鉴别。90时期之后，噪声研究方式不断完善，有限元分析和界限元观念用于噪声研究[1]。

1972年，J.R.E.Hayden运用打气泵实体模型研究了轮胎噪声的重要原理，给出了测算轮胎噪声噪声系数的半经验公式定律，对轮胎噪声的定量分析研究也起到了非常大的启发功效。但是由于海登人为因素假定了胎面纹路沟容量的弹性系数，它的半经验公式定律并不健全，难以实现胎面噪声的等效电路计算。

18. J.Alfredson对Hayden所提出的单极源实体模型展开了改善，只关注简单轮胎胎面主要参数，将轮胎前后左右两边视作一系列单极源，给出了单极累加公式计算，但此方法没法有效解决模型的不足。20世纪80年代初，很多学者陆续设立了轮胎翻转模型，正式开始轮胎动态性特性的理论基础研究。

1995年，M.Bergman等根据实验手段探讨了轮胎振动冲击噪声和内腔共鸣点噪声的原理，在轮胎胎面底端装上断线、横着和轴向感应器，精确测量了翻转轮胎的瞬时速度资料后，用FFT转换成时域数据信息，完成了胎面噪声与此同时，他探究了轮胎噪声传播的规律性，以轮胎样子为变量，制定了不同类型的计划方案。试验说明，轮胎纹路沟与接地装置总面积所形成的裂缝会影响到变大/变小实际效果。

20世纪初，大家将轮胎和地面作为一个总体开展弯曲刚度剖析。 有学者为了能仿真模拟轮胎动态的个人行为，给出了弹性力学里的“弦”模型，觉得地面特性所引起的胎面震动是轮胎噪声的重要原因，给出了轮胎地面触碰模型。近些年，很多学者对轮胎噪声散播特性与线下V*I相关性展开了科学研究，选用试验和标值混和研究的方法确保检测结果的精确性，设立了非匀称抗压强度轮胎噪声预测分析模型，对线下噪声有关性研究起着至关重要的作用[2]。

二、轮胎噪声的测量法

危害轮胎噪声的因素有很多，音场规律性比较复杂，在轮胎噪声实验中难以达到定量分析仿真模拟。 现阶段轮胎噪声的测量法主要包括滑行法、托车法及室内转鼓法。 试验说明，以上三种测试方式之间有优良内在的规律性。并且从测试成本和实用考虑，人们对于这三种方法展开了填补科学研究，并且对测试车、场所和室内转鼓展开了声学改装，将环境对噪声产生的影响降到最低，提升了测试过程的精确性，为低噪声轮胎的预试验和轮胎新产品的验证测试带来了技术支撑。

噪声法比较接近轮胎真实的翻转情况。测试工作中通常是在交通出行测试场开展，在空挡滑行根据指定测试道路。此方法适合于较为不同种类轮胎的测试结论，但不同种类汽车的轮胎噪声测试结果不具有对比性，与噪声法对比，室外托车滑行法可以有效清除试验汽车的噪声危害，但此方法必须二倍的反复试验量。

降低检测结果的偶然性。实验室转鼓法能够仿真模拟户外自然环境，测试场所为半消声室。不一样道路状况的轮胎噪声能通过界定转鼓表面塑料的特性来精确测量[3]。

研究发现，轮胎胎面噪声是轮胎噪声的重要一部分。要减少胎面胶，要了解轮胎胎面的噪声造成原理，创建胎面结构参数与胎面噪声之间的关系，用不同改进方案对比试验结论，有益于胎面的可靠性设计。近些年，很多专家学者运用声学仿真分析来探讨轮胎噪声。 一方面减少科学研究成本费，另一方面为科研工作带来更多方式，精确性较好。轮胎仿真模拟的重要理论是“流一固”耦合造成声场。根据流固耦合剖析，获取压力波动数据信息做为噪声声场讲解的边界条件，在声场模拟仿真软件中创建轮胎声学实体模型，开展势流的气声模拟仿真。 现阶段学界所使用的声学模拟仿真软件主要包括VirtualLab和Sysnoise等。 二次开发的观念可用于轮胎模型的声学仿真分析和改进。

三、我国轮胎噪声研究情况

纵览国外大型轮胎公司，轮胎生产工艺愈来愈成熟，但国内轮胎公司在轮胎噪声产品研发层面投入比较少，欠缺技术创新能力。中国有很多高等院校参加轮胎噪声科学研究，但侧重理论基础研究，欠缺高效的实验验证，从而没有足够的资金投入轮胎生产制造当中。

20世际90时代后半期，双钱轮胎投资有限公司对轮胎噪声进行探索，建立了中国最早轮胎噪声试验室。2003年，双钱轮胎与上海同济大学音箱研究室协同建立了轮胎噪声研发基地。 R ampd产业园区建设了房间内设备齐全完善的半电波暗室，为轮胎噪声的探索带来了高质量的试验条件。20世纪60时代，发达国家相继建立了严格的汽车噪声法规及规范，每3-5年修改一次，对轮胎噪声指标值给出了相对较高的规定。欧洲委员会项目投资219，000美金用以地面和轮胎中间相互作用的探索和开发工作。从20世纪80年代初，欧盟国家严格把控自然环境噪声限制值，直至2012年11月1日欧盟国家轮胎标识法开始实施。中国汽车生产商、轮胎生产商和代理商面临磨擦、湿吸咐、牵引带、抗晃动等重要技术性考验，这充足说明欧洲地区专注于降低轮胎噪声工作[3]。

现阶段，世界各国科学研究对轮胎水滑、噪声等特性展开了深入研究，对其高速动车组展开了快速行驶实验，尝试了轮胎具体条件下的噪声。通过对比轮胎噪声的次数特性，获得不一样次数和速率下轮胎噪声的频带特性。ISO也组织开展了此项科学研究，为国际性轮胎噪声标准化的修定进行了充足的准备。

结束语：

近年来随着车辆轮胎噪声研究工作的深入开展，中国企业应尽早了解新的国家标准，加强对低噪声轮胎投入，务求在制造技术层面实现突破。深入研究轮胎噪声的发音原理，持续模拟仿真精密度，为了降低自然环境噪声作出贡献。

参考文献：

[1]侯丹丹,张春生,廖发根,等.TBR轮胎噪音测试方法及低噪音轮胎制备:, CN112084682A[P].2020.

[2]吴长辉, 李红卫,田健,等.轮胎空腔噪声改善方法[J].橡塑技术与装备,2020, 46(12):25-28.

[3]蔡习舟,宋立,秦艳分.轮胎负荷对滑行通过噪声测试的影响[J].轮胎工业, 2020(6):3.