新能源汽车引未来 车轮性能试验新挑战
内容来源:《汽车零部件》杂志社    浏览次数:555    更新时间:2019/4/30
导读:新能源汽车现在已经成为汽车行业颇具前瞻性的领域,在中国政府各项鼓励政策的大力推动下,中国新能源汽车发展步入快车道,增势惊人。新能源汽车这么迅速的占领市场,作为车轮的生产厂家也是一次巨大的挑战。那么,现在的车轮怎样适应未来新能源汽车的要求呢?车轮的试验方法需要修改吗?


2017年12月21日,“全国轮胎轮辋标准化技术委员会”的一个分技术委员会在美丽的羊城广州召开换届及贯标会议,作为会议委员的熊斌先生出席了本次会议,他是车轮试验设备的龙头企业佛山市南海锐新铝轮装备有限公司的总经理,解答了业界关心的一些问题。

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1.广研传媒:汽车是离不开车轮的,依您个人来看,汽车车轮的发展情况大体是怎样的? 

熊斌:车轮是汽车上最重要的安全零件之一,以钢制车轮和铝制车轮为主,车轮承受着汽车和载物质量作用的压力,受到车辆在起动、制动时动态扭矩的作用,还承受汽车在行驶过程中转弯、凹凸路面、路面障碍物冲击等来自不同方向动态载荷产生的不规则交变受力。我国是在 20 世纪 80 年代末开始了铝车轮工厂的建设,1988 年位于北方的戴卡轮毂制造有限公司是国内第一个铝车轮生产企业,生产低压铸造铝合金汽车车轮,不久南方的广东中南铝合金轮毂厂也成立投产,随后台资和民营企业也陆续进入这一行业,当年我也是刚好进入这个行业,就职广东中南铝11年之久,从设备部的电工开始,后任职销售部业务员,采购部采购主管,多年职业生涯,也为我日后创业做好了技术铺垫。 90 年代中期进入发展期,并且持续保持着强劲的增长势头。 2002 年至今,随着我国加入 WTO,国民经济呈现良性发展势态,国家对基础建设投入的增加,扩大内需以及私人购车环境的形成,使我国汽车需求呈现出快速的增长,由于我国汽车制造业的快速发展以及国际市场的不断开发,国内开始了新一轮投资铝车轮的高潮,新建扩建企业多、投资力度大、建设规模大、技术水平高、国产技术装备逐步开发应用成为这一时期投资的特点,其中民营和外资成为投资的主力。

  

在国内,尽管汽车工业发展较晚,但铝合金车轮发展较快,目前在世界占据了重要地位。我们公司也是乘着这股行业的春风成立了,为行业解决一些技术难题,一直以技术为主线,获得客户好评,大力发展,我们服务的主要客户有戴卡、中南铝、今飞、曙光等。

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2.广研传媒:车轮是汽车行驶系统中的重要部件之一,检测试验主要有哪些?

熊斌:车轮的性能检测目前主要有冲击、弯曲疲劳和径向疲劳试验等。

作为汽车结构件的车轮,除具有比较复杂的装配关系,在实现汽车的功能中也起到很重要的作用,它对汽车的行驶安全性、稳定性、平顺性和牵引性都起重要作用。现实中为了满足可靠性和耐久的要求,必须具有足够的强度,但由于产品成本的要求,又把材料用的最省,车轮设计的目标就是要这两个相矛盾的要求之间找到一个平衡点,在达到轻量化的同时,满足其强度的要求。


试验的结果除了保障产品合格外,还要指导产品的设计开发。我们一方面在研究现行的试验方法还有什么不完善的的地方,但现在市场上的一些车轮却未经性能试验就流向市场,不少企业只有生产设备,没有检验设备,一点质量意识都没有,业界流传有些老板把轮毂放在高处掉下来检测车轮的好坏,至今还是存在的。

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3.广研传媒:新能源汽车对车轮会有不一样的要求吗?试验方法是该怎么样进行改进?

熊斌:新能源汽车目前还是使用铝合金车轮为主,车轮在整个使用过程中,会受到各种各样的载荷,其表现形式也多种多样,除了承受垂直力外,还有因车辆启动、制动时扭矩的作用,行驶过程中转弯、冲击等来自不同方向的不规则受力,这些受力往往是同时发生的,而以前的设计经验以传统径向疲劳和弯曲疲劳试验为基础,每次仅模拟车轮单一方面的承载情况,有很多不合理的地方,所以以前的传统疲劳试验原理由很大的局限性,把它的结果作为设计和开发车轮的依据就很难得到令人满意的方案。


其实国内外早就注意到这个问题,也有一些研究成果出来,车轮双轴疲劳试验机也零星可见,由于市场的原因,这些研究都没有得到相应的发展。


最近一则新闻引起业界轰动,国内互联网企业联合出品的“蔚来ES8”问世,正式宣布全国开卖!它是一款纯电动7座SUV有650马力,840牛米,百公里加速4.4秒,相当于超级跑车2016款Carrera保时捷911,它的刹车距离,时速100到0仅需33.8m,完爆保时捷卡宴Turbo的36.9m。


电力驱动的汽车相比内燃机驱动的汽车,普遍具有启动、加速和制动都非常快的特点,车轮工作的随机载荷更具不确定性,这种特性所需的车轮对车轮的各个性能疲劳寿命更应值得关注!


随着人民对个性化的追求,各种极限挑战也在汽车越野、比赛等运动中普及,相应改装车轮是其中爱好者一个重要选项,目前的试验方法及其测试都未顾及到这类特性对车轮的影响。


我个人在行业深耕多年,累积了经验,在今年经过充分与车轮厂商沟通,设计一款“外转毂式车轮径向疲劳全路况仿真试验机”,并申请了相应的发明专利,全面考虑车轮的复杂装配状态,循环应力分布以及车辆各种复杂道路工况,对车轮的总体性能进行试验和评定的试验设备,车轮在一滚筒外旋转的带动下同时加载车轮径向力,模拟车轮在车辆中的垂直作用力,大摆臂在电机带动下施加侧向力,模拟车轮在车辆中的侧向力,可旋转活塞杆电液联动机构在电脑指令下作出Y轴摆动,模拟车轮左右转向效果,主轴头的传感器测出车轮在各种负载状态的真值传回主机工控电脑,通过测控控制软件进行分类分析,从而实现对车轮的全路况径向疲劳测试,这款产品可以解决车轮不同复杂路况或极限运动非理性动作使用后产生的结果进行全面检测,对未来新能源汽车车轮和极限玩家所需的车轮检测手段有前瞻性的考虑和预留功能,以更准确指导符合安全要求,高质量车轮设计提供真实依据,对国家对行业具有突破性的成果。


我在试验设备上的研发对业界原创性的贡献已经取得行业认可,试验测试的配套软件,新的试验程序的设计也大大突破,以前大家比较关注硬件的机械设计,我注意到试验软件的设计对车轮的总体性能的评定也很重要,车轮上某一点的工作应力有两部分组成:预应力和使用应力,预应力来自于制造过程、轮胎充气压力和车轮在轮毂上安装时的螺栓拧紧的力矩,使用应力是车轮受外来载荷作用的结果,其中最重要的是垂直力和侧向力,至于纵向力(刹车和加速引起的力)和车轮定位力矩(校正力矩和回转力矩)以前往往被忽略,新能源车的出现需要正视。具体还很多测试数据校正和加载力的曲线变化等等,还要进一步和整车厂、车轮生产厂及消费者共同讨论,进一步推动行业的技术进步!

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4.广研传媒:标准的制定是根据生产发展的需要和科学技术发展的需要及其水平来制定的,它反映了当前的生产技术水平。今天是“全国轮胎轮辋标准化技术委员会”的会议,您也参与其中,作为检测设备的生产厂家,您是如何实现定制的呢?

熊斌:全国轮胎轮辋标准化技术委员会(SAC/TC19)主要负责轮胎、轮辋和气门嘴专业领域的标准化工作,对应ISO/TC31轮胎、轮辋和气门嘴技术委员会,我于2012年应邀参与该标准委员会的一些技术研讨会,2013年正式以观察员身份参与行业、国家标准的审查,经过多次工作会议,从我的行业提出很多建设性意见并被采纳,在这次换届会议成为正式委员。


国家标准制定有时是国家标委下达任务,也有委员自主研发后报国家标委批准立项,经过参与制定的委员研发、讨论、修改后全体委员表决报上级批准,时间往往要经历3-5年或更久,往往是生产方博弈的过程,检测设备厂家还是标准的执行者,当然我们根据与车轮生产厂商就对测试的要求及汽车主机厂的反馈的经验提一些建设性意见,对标准的完善也是极其重要的补充!

 

   在科技不断进化的现代社会,汽车早已成为每个人生活中的必需品之一。在节能减排的政策稳步推行的同时,新能源汽车替代传统汽车是大势所趋。新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源汽车等。新能源汽车工业的快速发展,带动国内锻造、旋压、差压等不同铸造方式的铝合金车轮产业的发展, 我关注到不同的生产方式对车轮的检验检测手段是要有所区别,在制定标准时要充分考虑到这一点。国内铝轮毂市场竞争比较激烈,但根据汽车工业的发展状况及国外汽车制造商在国内的投资意向,我国铝轮毂市场前景仍然看好,还有很大的潜力。向国外出口、开发国际市场也是我国铝轮毂产品主要销售方向之一。同时,国内汽车锻造工艺为主铝合金轮毂的需求量也大幅增加。


锻造铝合金车轮今后发展方向:搞专业化生产,强化知识产权,提高过硬的开发能力,把锻造铝合金车轮产品做到更精、更好。这些质量的提高势必离不开检测设备的把关,国内车轮试验设备行业迎来新的发展机遇,共同助力新能源汽车发展。在中国制造环境的这只大手推动下,汽车车轮行业大可借着这股东风,乘势而起,成为国际品牌。


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