ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Анализ эксплуатационных параметров из "Производство и применение резинотехнических изделий" Определив конструкцию шины, конструктор ее дорабатывает, оценивая определенные параметры для сравнения с их заданными значениями. Если какой-то из эксплуатационных параметров им не соответствует, конструкцию изменяют. [c.186] Знание напряжений и деформаций шины позволяет конструктору определить габариты шины под нагрузкой и оценить ее износостойкость. [c.186] Для вычисления напряжений и деформаций шины исторически применяли различные классические законы и уравнения механики. Для этого структуру шины представляют в упрощенном виде. Однако с последними достижениями в области анализа методом конечных элементов отпала необходимость обращаться к грубым допущениям. Основное достоинство метода конечных элементов заключается в том, что он учитывает различные компоненты шины, и моделируется фактическая ее форма, а не эквивалентная структура с усредненными свойствами. [c.186] Один из таких расчетов — это определение естественного профиля надутой шины. Такой профиль интересует разработчиков шин, поскольку после накачивания он претерпевает небольшое изменение формы деформация ее слоев происходит в режиме растяжения, а не изгиба, и композитные слои значительно жестче внутри плоскости, чем вне ее. Минимизируя изменения формы, конструктор минимизирует деформации из-за накачивания. Подобная форма также иногда называется нейтральным контуром. [c.186] Экспериментальные методы могут быть использованы и для определения типов напряжений и деформаций. Для измерения деформированной формы шины (путем сравнения с первоначальной) применяются профилометры и специальные лазерные устройства. Деформации резины могут быть измерены с помощью датчиков деформации (тензометров). Напряжения корда измеряют датчиками, помещенными на кордные нити перед изготовлением шины. [c.188] Отклонение на единицу нагрузки определяет жесткость шины. Радиальная (вертикальная), боковая (латеральная) и тангенциальная (продольная) жесткости могут быть рассчитаны с помощью метода конечных элементов. Они также могут быть измерены путем нагружения шины на платформе и задании смещений (вертикальных или в плоскости). [c.189] В упрошенном виде жесткость шины можно рассматривать состоящей из двух компонент структурной, представляющей сумму жесткостей элементов шины, и геометрической, являющейся результатом действия давления накачивания. [c.189] Последняя увеличивается с ростом давления. Типичная зависимость нагрузка-отклонение (прогиб) показана на рис. 10.22,10.23 данные графики иллюстрируют изменение жесткости шины с ростом давления накачивания. [c.189] Поскольку шина нагружена относительно дорожной поверхности, зона контакта определяет ее след. Конструкторы обычно стремятся к прямоугольным слегка выпуклым опорным поверхностям, поскольку они гарантируют более равномерный износ протектора и создание требуемых усилий контакта шина-дорожное покрытие. С другой стороны, бабочкообразные (вогнутые) зоны контакта обычно ассоциируются со скольжением в зоне контакта и нерегулярной картине износа. Для поддержания стабильности рабочих характеристик конструкторы предпочитают минимизировать изменения формы следа с изменением скорости. [c.189] Площадь следа можно рассчитать с помощью метода конечных элементов, определяя узлы, входящие в контакт с поверхностью при нагрузке или деформации шины. [c.189] Можно определить след экспериментально, нагружая шину на копировальной или другой бумаге или фотографируя след через стекло. [c.190] Если эффективную площадь контакта элементов протектора обозначить JV, а общую площадь контакта G, мера площади канавок в следе равна отношению эффективной площади к общей N/G. [c.190] Увеличение жесткости шины с увеличением давления накачивания также отражается в уменьшении площади следа. Если не учитывать жесткость шины при изгибе, среднее давление на поверхности контакта равно давлению накачивания, а площадь пятна контакта равна вертикальной нагрузке, деленной на давление накачивания. Поэтому повышение давления накачивания ведет к уменьшению площади следа. [c.190] Распределение давления в пятне контакта может быть рассчитано методом конечных элементов путем оценивания контактных усилий в каждом узле внутри следа. Давление на поверхность может быть определено экспериментально путем нагружения шины на нажимной пластине. Нажимные пластины могут включать трехкоординатные датчики, способные измерять как нормальные усилия, так и усилия в плоскости, или пьезоэлектрические датчики для измерения нормальных составляющих силы. Также используют бумагу, чувствительную к давлению, для измерения пикового давления на поверхности контакта в каждой точке в пределах следа. [c.190] В каждой точке внутри следа действует нормальное контактное усилие и усилия в плоскости. Когда результирующая сила в плоскости превышает сопротивление трения, определяемое нормальной силой в заданной точке, точка скользит и выделяется энергия абразивного истирания. [c.191] Более равномерные распределения давления снижают число точек низкого давления и минимизируют вероятность скольжения. Значительные боковые усилия, связанные с крутыми поворотами, увеличивают вероятность скольжения и тем самым ускоряют износ протектора. Износ протектора также зависит от покрытия дороги, свойств материала протектора и температурных условий эксплуатации. [c.191] Ходимость определяется как пройденное расстояние, при котором протекторный рисунок достигает заданной величины. Таким образом, при прочих равных, глубина протекторного рисунка должна быть максимизирована для увеличения ходимости. Однако слишком глубокий рисунок протектора может вести к нестабильности элементов протектора, что, в свою очередь, приведет к неравномерному износу и плохой управляемости. [c.191] Основная характеристика износа протектора — это его равномерность. Неравномерный износ создает шум и помехи при езде, а также вызывает дополнительный преждевременный износ. [c.191] Вибрационные характеристики конструкции шины могут быть рассчитаны методом конечных элементов, который дает собственные частоты и соответствующие формы колебаний в радиальном и латеральном направлениях, а также вдоль окружности. Формы колебаний и собственные частоты можно также измерить, прокатывая шины по бочке (барабану) или плоским направляющим (трекам) и измеряя их реакцию. Для предотвращения резонанса, собственные частоты шины должны отличаться от собственных частот транспортного средства. [c.191] Вернуться к основной статье