ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет напряжений и проскальзываний выступов рисунка протектора в воне контакта шины с дорогой из "Истирание резин" Форма эпюры касательных напряжений (окружных — Вдоль беговой дорожки, и меридиональных — поперек) напоминает синусоиду. [c.132] Карательные напряжения возникают и в контакте неподвижного колеса в результате изгиба беговой дорожки в зоне контакта, где под действием радиальной нагрузки кривизна беговой части шины уменьшается (протектор прижимается к плоской опоре). При этом наружные слои шины, и прежде всего протектор, сжимаются, а внутренние — каркас — растягиваются. В результате этого элементы протектора перемещаются в направлении к центру контакта шины с дорогой до тех пор, пока деформирующие силы не будут уравновешены сопротивлением сжатию и силами трения протектора относительно дороги. Схема распределения касательных сил но площади контакта неподвижной шины [316] показана на рис. 6.6. Распределения касательных сил в зонах контакта ведомого и неподвижного колеса аналогичны. [c.132] Составляющая касательных напряжений, обусловленная передачей крутящего момента, изменяется линейно по длине контакта от нуля на входе до максимального значения в зоне выхода, где реализуется условие т = фд и начинается проскальзывание элемента (см. рис. 6.7, г). После этого значение (см. рис. 6.7, б) быстро снижается. Аналогичные изменения наблюдаются и для меридиональных касательных напряжений при качении шины, через которую передается боковая сила (рис. 6.7, в и 6.7, д). [c.133] Большое теоретическое и практическое значение имеет изучение износа протектора шины при различных режимах качения колеса. [c.133] Все приведенные выше экспериментальные данные относятся либо к шинам без рисунка, либо к шинам с рисунком, измерения на которых проводились в центре выступов. Наличие рисунка, помимо некоторого увеличения контактных напряжений из-за уменьшения общей площади контакта, приводит к тому, что нормальные напряжения несколько уменьшаются от середины выступа к краям, а касательные напряжения, развивающиеся в результате расплющивания выступа, существенно возрастают от середины выступа к краям. [c.134] При этом касательные напряжения, действующие со стороны дороги, направлены к середине выступа. [c.135] В центре выступа протектора контактные напряжения не зависят от формы выступа и его расположения (вдоль или поперек беговой дорожки). [c.135] Для практического использования знаний о процессах, протекающих в контакте шины с дорогой, необходимо установить зависимость между напряжениями в зоне контакта и теми параметрами конструкции шины и свойствами резины, которые могут быть изменены, например с модулем упругости резины, геометрическими размерами шины и ее отдельных элементов. [c.135] Впервые эту задачу пытался решить Шалламах, который получйл уравнение износа для тонкого массивного резинового колеса [332]. Решению этой же проблемы с учетом реальной конструкции шины посвящены работы [329, 330, 331]. Основные положения этих работ, позволившие установить связь контактных напряжений и проскальзываний с параметрами шины, достаточно просты и состоят в следующем. [c.135] Выступ протектора связан с каркасом и с дорогой, причем с дорогой он связан силами трения, не превышающими величину (рд. Каркас может быть смещен относительно дороги вследствие ряда причин действия боковых и окружных (крутящий или тормозной моменты) сил на ободе колеса, деформации элементов каркаса, связанных. с восприятием шиной внешних сил, и изменения кривизны каркаса в зоне контакта шины с дорогой. Независимо от причины, вызвавшей смещение каркаса относительно дороги, оно всегда приведет к деформации выступа протектора и появлению касательных напряжений между выступом и дорогой. Если смещение вызовет столь большую деформацию выступа, что силы трения в зоне контакта окажутся равными силам деформации выступа (срд = г), то начнется скольжение выступа относительно дороги. [c.135] Таким образом, какая-то часть смещения а каркаса происходит вследствие деформации выступа А, а остальное смещение связано с проскальзыванием выступа относительно дороги, которого, однако, может и не быть ( = 0), если фд т. [c.135] Соотношение между деформацией Д и проскальзыванием 5 выступа зависит от силы трения в зоне контакта, жесткостных характеристик выступа протектора и величины смещения а. Поскольку смещение а каркаса является функцией конструкции шины и действующих на нее внешних сил, можно установить зависимость между конструктивными параметрами шины, свойствами резин и контактными напряжениями при различном значении внешних сил, т. е. при различных режимах работы колеса. [c.136] Смещение можно определить по формуле (6.2 ), учитывающей деформацию элементов каркаса и изменение формы каркаса в зоне контакта, связанное с распределением удельного Давления. [c.136] ГД6 9о 9 нормальц ое контактное напряжение на входе и в любой точке контакта соответственно е , 8 — деформации каркаса в окружном и меридиональном направлении х, у— расстояния от входа в зону контакта и от продольной оси контакта соответственно Лд — свободный радиус колеса Л —радиус качения колеса — коэффициент увеличения жесткости выступа — смещение каркаса в меридиональном направлении — жесткость при- сдвиге выступа в меридиональном направлении. [c.136] Согласно уравнению (6.5) окружная касательная сила в зоне контакта зависит от изменения удельного давления дд дх на входе в зону контакта, связанного с изменением кривизны каркаса (первое слагаемое), от окружных деформаций каркаса (второе слагаемое), от отношения радиуса качения к свободному радиусу и от длины контакта (третье слагаемое). [c.137] При передаче окружной силы распределение контактного давления изменяется незначительно [314, 317]. Для грузовых шин типа Р и Д увеличение касательных напряжений в результате повышения окружных деформаций составляет от 2 до 7% [331]. Эти данные позволяют с помощью уравнения (6.5) получить достаточно точное для практических целей выражение, определяющее изменение в данном сечении окружных касательных напряжений Ат , вызванное передачей Шиной окружной силы. Принимается, что изменение удельного давления и окружные деформации каркаса не влияют на величину Ат . [c.137] Если сравнивать эпюры распределения напряжений Ат в окружных сечениях шины, удаленных на разное расстояние от экватора (середины беговой дорожки), то наибольшее значение Ат будет в экваториальном сечении. Это объясняется тем, что в средней части контакта высота элементов протектора (с учетом толщины подкана-вочного слоя) меньше, чем у краев, и, следовательно, больше их жесткость длина контакта в средней части больше, чем у краев беговой дорожки. [c.138] При выводе формулы сделано предположение, что форма площади контакта — прямоугольник, а жесткость с, всех выступов одинакова. [c.138] Знание контактных напряжений еще недостаточно для расчета работы трения, характеризующей износостойкость протектора. Необходимо знать также величину проскальзывания выступов. [c.138] Первый член в правой части равенства характеризует скольжение выступов протектора вследствие смещения каркаса относительно дороги, второй — скольжение выступов, обусловленное их деформациями, вызванными касательными напряжения в контакте. [c.139] Вернуться к основной статье