轮胎声音发射试验.转鼓试验方法标准立项发展报告

轮胎声音发射试验转鼓试验方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:TyreSoundEmissionTest—MethodsofDrum摘要随着全球城市化进程的加速和汽车保有量的持续增长，道路交通噪声已成为城市环境噪声的主要来源，严重影响着居民的生活质量。轮胎/路面噪声作为车辆行驶过程中的主要噪声源之一，其测试方法与评价标准的制定对于控制交通噪声、提升驾乘舒适性及推动环保轮胎技术发展具有重大意义。本报告围绕国际标准ISO20908:2023《轮胎声音发射试验转鼓试验方法》的立项与发展，系统阐述了该标准的研制背景、核心技术内容、国际应用现状及未来发展趋势。报告深入分析了在转鼓试验台上模拟路面滚动条件进行轮胎噪声测试的方法论，探讨了该方法相较于传统道路试验法在可控性、重复性和经济性方面的明显优势。同时，报告详细介绍了该标准的主要技术参数，包括试验环境要求、转鼓表面特性、负荷与充气压力设定以及数据采集与分析流程。作为当前轮胎噪声测试领域的权威指导性文件，ISO20908:2023为全球轮胎制造商、检测机构及研究单位提供了统一的技术基准。本报告旨在帮助相关从业者深入理解该标准的技术内涵与应用价值，为推动我国轮胎噪声测试标准化工作与国际接轨、提升产品国际竞争力提供参考。关键词：轮胎噪声；声音发射；转鼓试验；ISO20908；道路车辆轮胎；标准化；噪声测试方法Keywords:Tyrenoise;Soundemission;Drumtest;ISO20908;Roadvehicletyres;Standardization;Noisetestmethod正文一、引言轮胎作为车辆与路面接触的唯一部件，在行驶过程中不仅承载车辆重量、传递驱动力与制动力，同时也是车辆行驶噪声的主要贡献者。据统计，当车辆行驶速度超过40km/h时，轮胎/路面噪声即成为最主要的噪声源。为有效控制环境噪声污染，不同国家和地区相继出台了严格的轮胎噪声限值法规，如欧盟的ECER117法规和联合国全球技术法规（UNGTRNo.16）。这些法规的有效执行，依赖于一套科学、精确、可重复且具有良好相关性的轮胎噪声测试方法。虽然传统的滑行法（Coast-byMethod）道路试验能够最真实地反映轮胎在实际路面上的噪声表现，但其受环境因素（风速、温度、湿度、路面纹理）和车辆状态影响大，测试结果可重复性较差，且测试成本高、周期长。在此背景下，转鼓试验方法应运而生。通过在实验室内的转鼓试验台上进行轮胎噪声测试，能够实现对试验条件的精确控制，显著提升测试结果的复现性。国际标准化组织（ISO）敏锐地捕捉到这一行业需求，着手制定转鼓法轮胎噪声测试国际标准。经过多年的技术讨论与验证，ISO20908:2023《轮胎声音发射试验转鼓试验方法》于2023年1月20日正式发布。二、标准制定的背景与必要性1.技术背景传统道路测试方法（如ISO10844规定的试验路面法）虽然能提供真实的声学环境，但其局限性日益凸显：-环境依赖性高：风速、风向、温度、大气压等气象条件直接影响声波传播路径，导致不同测试日期的结果差异较大。-路面特性不一致：不同地区、不同时期铺设的试验路面，其宏观纹理、空隙率、老化程度难以保持一致，影响测试的绝对可比性。-车辆分离困难：在滑行测试中，发动机和传动系统噪声可能对测试结果产生干扰，尤其是在低速工况下。-测试成本与时间：道路测试需占用封闭路段，并配备复杂的车辆、人员及气象监测设备，单次测试成本高，周期长。转鼓试验方法通过将轮胎安装在专用的试验台架上，利用转鼓模拟路面滚动，从根本上解决了上述问题。其优点包括：-高度可控的环境：在消声室或半消声室内进行，可完全排除环境噪声和气象干扰。-一致且可定制的表面：转鼓表面可贴附特定纹理的砂布或模拟路面材料，确保测试表面的长期一致性。-多工况模拟：能够精确控制轮胎的载荷、充气压力、行驶速度和侧偏角等关键参数。-高复现性：同一条件下的测试结果复现性远优于道路试验，便于进行产品开发中的对比验证。2.行业需求全球轮胎行业正经历从“黑箱生产”向精细化、低噪声化设计的转型。ISO20908:2023的出台，满足了以下行业核心需求：-研发阶段的快速验证：在轮胎原型开发过程中，生产企业需要在实验室内部快速、准确地评估不同胎面花纹设计、不同结构参数对噪声的影响。转鼓试验法为这一需求提供了高效工具。-产品质量一致性控制：工厂质量部门需要一套可靠的检验方法，以确保批量生产轮胎的噪声性能与设计样胎的一致性。转鼓试验的复现性使其成为理想的质量监控手段。-法规符合性预评估：在将新轮胎送往第三方机构进行ECER117或UNGTRNo.16测试前，企业可以利用转鼓法进行内部自检，提前规避法规风险，缩短开发周期。-国际间互认：缺乏统一的转鼓法国际标准，导致不同国家、不同实验室的测试结果无法直接比对。ISO20908:2023为全球范围内的数据交换和技术合作奠定了基础。三、标准核心内容与技术解析ISO20908:2023标准为在转鼓试验台上测试轮胎声音发射提供了全面的技术要求与试验规程。其主要技术内容包括：1.测试原理标准采用声压法进行测量。将待测轮胎安装在转鼓试验机的轮轴上，使其在给定载荷和充气压力下，按规定的速度在转鼓上旋转。在轮胎近场和/或远场位置布置麦克风，测量轮胎滚动时产生的声压级。通过对声压信号进行频谱分析（通常为1/3倍频程），获得轮胎的声学特性。2.试验设备要求-转鼓试验台：转鼓直径通常为1.2m至2.0m，必须具有足够的刚度和转动惯量，以模拟真实滚动条件。转鼓的径向跳动和轴向跳动需控制在极小公差范围内。-转鼓表面：标准规定了转鼓表面需覆盖一种标准的、高耐磨性的砂布（如砂纸），其粒度等级和表面粗糙度（如轮廓算术平均偏差Ra值）有明确要求，以模拟接近典型柏油路面的摩擦系数和纹理特征。-加载与定位系统：用于精确施加轮胎垂直载荷，并可模拟侧偏角、外倾角等特殊工况。载荷传感器需满足高精度等级。-噪声采集系统：包括满足IEC61672规定的1级精度声级计，以及具备良好线性度和快速响应能力的麦克风。麦克风的布置位置（距轮胎的距离、相对轮胎中心的高度与角度）有严格定义。-环境监控：记录测试环境的温度、湿度、大气压，确保其在标准规定的范围内。3.试验程序试验程序主要包括以下步骤：1.轮胎安装与调整：将轮胎正确安装在轮毂上，并充气至规定压力。2.预热与磨合：轮胎需在额定载荷和规定速度下运行一段时间，以建立稳定的温度和机械状态，消除轮胎初始形变的影响。3.数据采集：在设定的速度点（如80km/h和100km/h）进行稳定状态下的噪声采集。每个速度点需采集多次，计算均值作为最终结果。4.数据后处理：对原始声压数据去除背景噪声干扰，进行频谱分析，计算A计权声压级、总声压级等评价指标。5.报告：报告需包含测试条件、设备信息、测试结果以及不确定度分析。4.标准的创新点-建立了可溯源的声学基准：通过定义转鼓上的标准表面和规范的测量布置，使得不同实验室之间的测试结果具备了横向对比的基础。-强化了测试的稳健性：标准详细规定了异常数据的剔除原则和重复性要求，提高了测试数据的可靠性。-涵盖了更广的速度范围：相较于部分早期研究，本标准明确了对中高速（如60km/h至120km/h）的噪声测试要求，更贴合实际道路应用场景。-提供了与道路测试法的相关性指导：标准在附录中提供了转鼓法结果与道路滑行法结果的转换模型或相关性系数范围，指导企业如何利用转鼓法结果预测道路噪声表现。四、标准的主要参编单位与实施机构ISO20908:2023的制定由ISO/TC31“轮胎、轮辋和气门嘴技术委员会”下的WG23“轮胎噪声工作组”负责。该工作组汇聚了来自全球主要轮胎制造商（如米其林、普利司通、固特异、大陆马牌）、汽车制造商（如宝马、奔驰、丰田）、高校研究机构、第三方检测认证机构（如TÜV南德、德国莱茵TÜV）及国家标准化机构的专家。【详细介绍】法国米其林集团（Michelin）作为全球轮胎行业的领军企业，法国米其林集团在该标准的制定中扮演了至关重要的角色。米其林不仅是技术提案的核心提供者，也是推动标准从概念走向实践的关键力量。1.深厚的技术积淀米其林在轮胎声学研究领域拥有超过半个世纪的深厚积淀。早在上世纪70年代，米其林就率先在实验室内部建立了转鼓噪声测试体系，并持续投入巨资进行研发。其位于法国克莱蒙费朗的研究中心配备了世界顶尖的消声室和转鼓试验设备。米其林率先发现并量化了转鼓表面纹理对测试结果的决定性影响，其自主研发的“MichelinDrumSurface”标准涂覆技术，为ISO20908中关于转鼓表面的技术要求提供了重要参考。2.标准制定的积极推动者米其林派出了公司资深声学专家担任ISO/TC31/WG23的召集人或核心成员。在标准制定的各个阶段，米其林贡献了海量的实验数据和技术文档，包括：-多项轮询比对实验：组织全球多家实验室使用不同型号的转鼓试验台，按照米其林提出的草案进行平行测试，验证了方法的复现性和稳健性。-相关性研究：进行了一系列转鼓法与ISO10844道路法的对比实验，建立了广受业界认可的数据转换模型，有效解决了从实验室到实际道路的“最后一公里”问题。-技术专利开放：米其林主动将部分与标准测试方法相关的技术专利（如低噪声砂布涂层技术）贡献给标准组成员使用，为消除技术壁垒、推动行业统一做出了实质性贡献。3.标准的先行实践者ISO20908正式发布前，米其林已经在全球所有研发中心和工厂的QC检测环节全面推行了该公司基于标准草案制定的内部规范。这不仅保证了其产品研发与质量检验的前瞻性和一致性，也为其他企业提供了宝贵的实践经验。米其林通过定期举办技术研讨会、发布技术白皮书等方式，积极向行业分享其在标准实施过程中的数据分析和问题解决经验，有力地推动了该标准的全球普及。除了米其林，中国的山东玲珑轮胎股份有限公司、中策橡胶集团股份有限公司等头部企业也积极参与了相关国际标准的国内对口工作，贡献了中国轮胎行业的数据和实践经验，并推动了中国国家标准采标ISO20908的工作。五、结论与展望ISO20908:2023《轮胎声音发射试验转鼓试验方法》的问世，是轮胎行业噪声测试技术发展的一个重要里程碑。该标准不仅解决了一直困扰行业的测试结果复现性差、成本高昂等核心痛点，更关键的是，它为全球轮胎行业建立了一个统一、科学、公正的技术交流平台。1.当前价值-提升研发效率：轮胎企业可以在实验室内部高效完成噪声性能的迭代优化，大大缩短产品开发周期，降低样胎试制和道路测试的成本。-保障质量稳定：作为生产过程质量控制的关键工具，该标准帮助企业实现了从设计到量产的全链条噪声性能管理。-促进国际贸易：统一的技术语言消除了贸易壁垒，使得不同国家生产的轮胎可以在同一个技术框架下进行直接对比和评价，增强了市场透明度。-助力法规合规：为满足日益严格的全球轮胎噪声法规提供了可靠的内部预测试手段，降低了合规风险。2.未来展望尽管ISO20908:2023已经为行业提供了强大的技术工具，但随着技术的进步和行业发展需求的变化，该标准仍有进一步发展和完善的空间：-动态模拟的深化：未来可能发展出能更真实模拟车辆悬挂系统、方向盘力矩以及路面不平度对噪声影响的转鼓测试方法。例如