降低轮胎噪声的途径王登祥TimFry[上海轮胎橡胶(集团)股份有限公司大中华橡胶厂200030]摘要对噪声产生的机理和降低噪声的途径进行了分析和讨论,提出实用的胎面花纹节段排列顺序和保持胎面中心线两侧花纹相位差的原则,并提出一种对胎面花纹设计进行噪声判别的纸面判别法。关键词轮胎噪声,轮胎花纹,花纹节段轮胎的噪声越来越得到人们的关注,因为降低汽车的噪声莫过于降低轮胎的噪声,特别是进入电动汽车时代。本文将从3个方面来讨论噪声问题:噪声产生的机理、直接影响噪声产生的因素、降低轮胎噪声的途径。1噪声产生的机理通常人们接受的关于轮胎产生噪声的理论是:当轮胎滚动时,轮胎花纹沟内的空气发生置换,这就产生了噪声。噪声与轮胎滚动时在接地印迹面内胎面设计如何迫使空气进出胎面花纹沟有关。除传统的理论之外,我们相信轮胎对路面的冲击也是一个重要因素,有时将它看作是噪声产生的一部分。光胎面轮胎产生的噪声较低,但是光胎面轮胎在各种场合下不会没有噪声。必须注意在湿路面上水的置换也是一个噪声源。从实用角度,噪声研究通常只注意轮胎接地印迹面内的情况。虽然敢肯定轮胎的其余部分对噪声产生的影响不大,但是作为一项研究工作,应考虑全面的情况并知道如何去降低噪声。作者简介王登祥,男,54岁。大中华橡胶厂技术副厂长。曾受命开设上海轮胎公司研究所美国阿克隆分部TRTR公司并担任总经理。参加的子午线轮胎研究开发项目多次获得上海市科技进步奖并获得国家科技进步三等奖;曾获国家专利2项。在美国“RubberWorld”杂志发表论文1篇,共发表论文20余篇,出版专著1本。现任《合成橡胶工业》杂志编委和《轮胎工业》杂志编委。2直接影响噪声产生的因素(1)路面的种类①水泥,沥青或其它材料;②新旧磨光平路面;③粗糙路面、碎石路或裂缝路;④临时修筑路面。(2)轮胎胎面花纹①花纹节段排列顺序;②纵向、横向花纹沟布置;③轮胎接地印迹形状;④胎面花纹空隙比。(3)胎面气眼(4)轮辋配合较松或轮辋变形(5)车轮定位不准或车辆机械问题(球节、振动)3降低轮胎噪声的途径311路面(1)磨光的沥青路面最好(不是新路面);(2)适当的保养路面。312轮胎胎面花纹(1)随机排列花纹节段顺序;(2)增大不同花纹的节段的数目;(3)使中心线两侧的花纹沟有一相位差(横向不可在同一水平线排列);(4)减小横向花纹沟的数目和尺寸;(5)轮胎接地前后,将胎面花纹棱边受到的冲击降低到最小;(6)胎面花纹设计时避免角度和宽度一成不变。313胎面气眼胎面表面不设气眼。37第2期王登祥等1降低轮胎噪声的途径314车辆适当保养(1)纠正车辆定位,排除机械故障;(2)替换变形轮辋;(3)检查车辆的直线性。4讨论411节段排列顺序上述降低噪声的途径中312和313节与轮胎胎面的花纹设计有关。而312中的(1)和(2)直接反映了每种胎面设计花纹的棱边数目。当轮胎滚动时,在它的接地区,轮胎强行迫使空气进入花纹沟,然后从花纹沟导出,并且在滚动时轮胎猛地与路面接触。这种情况出现的强度和频率是影响噪声的重要因素。如果轮胎的棱边以固定的规律重复出现,将产生较大的噪声,因为它将造成频率的叠加(参见图1)。为降低这种噪声,我们在设计中给这种胎面花纹的重复出现部分赋以不同的宽度来使之不规则化,从而减少相同频率的集聚。这里的诀窍在于并不排除所有的重复,但是通过巧妙的布置,使噪声不在相同时段发生。图1噪声叠加示意图理论上一种采用不同节段设计(不仅仅宽度不同)的轮胎将产生较低的噪声,不过我想,还不能预测这种设计对轮胎的其它性能(如操纵性、制动性和耐磨性)有什么影响。我们提出的节段排列顺序称为“上2下2随机”顺序。例如:传统的“上2下”顺序:1,2,3,4,5;修改的“上2下”顺序:3,2,1,5,4;随机顺序:3,5,1,2,4。例如,整个胎面模型由8个扇形块拼成,而每个扇形块又由5个节段组成,TR公司取各节段弧长分别为:节段180%扇形块弧长/5;节段290%扇形块弧长/5;节段3100%扇形块弧长/5;节段4110%扇形块弧长/5;节段5120%扇形块弧长/5。在胎面设计中采用这种节段排列顺序有助于减小噪声的频率。这里提出的顺序比传统的“上2下”顺序更进了一步,因为我们修改了“上2下”的部分,使在模型拼接时有不同的顺序,这种方法阻止了由“上2下”顺序带来的频率叠加。此外,...
