Отзыв ведущей организации (Разработка метода расчета сопротивления качению и теплообразования в массивных шинах при стационарных режимах движения)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «мОскОВский пОлитехнический униВеРситет» (московский политех) учной работе 201 6г. ОТЗЫВ ведущей организации на диссертацию Семенова Владимира Константиновича «Разработка метода расчета сопротивления качению и теплообразования в массивных шинах при стационарных режимах движения», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.02.06 — Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры. Актуальность темы.

Массивные шины находят широкое применение в машиностроении в качестве основного элемента ходовой части гусеничных машин и машин внутризаводского транспорта, Родственные шинам по конструкции обрезиненные валы используются в целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности. Работоспособность этих элементов во многом определяет эксплуатационные характеристики машин ~допустимую скорость, нагрузку, ресурс). Для тяжело нагруженных шин характерна большая диссипация энергии в резиновом массиве при качении, что приводит к существенным потерям мощности и, что особенно важно, к значительному теплообразованию в резиновом слое.

Рост температуры резины ухудшает ее механические свойства и снижает срок службы шин. Поэтому задача исследования рассеивания энергии в резиновом слое шины при качении является одной из основных в научном решении проблемы повышения ресурса массивных шин. Для рационального проектирования массивных шин необходимо проводить расчет их напряженно-деформированного и теплового состояния. В связи с этим несомненна актуальность и обоснованность выбора темы диссертации В.К.

Семенова, которая посвящена разработке метода прогнозирования потерь при качении и теплообразования в массивных шинах на основе результатов простых механических испытаний образцов резин. Структура диссертации. Диссертационная работа В.К, Семенова состоит из введения, пяти глав, общих выводов и "списка литературы. Она изложена на 171 странице машинописного текста с 78 иллюстрациями и 19 таблицами. Библиографический список включает 174 наименования.

Приложение описано на 22 страницах. Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель исследования, научная новизна и практическая ценность работы, приведено краткое содержание работы по главам. В первой главе представлен обзор публикаций, посвященных трем основным вопросам, решаемым в диссертационной работе: математическому описанию упругости резины при умеренных деформациях, моделированию вязкоупругости резины при циклическом деформировании и методам решения контактной задачи качения. Во второй главе приведены результаты экспериментального исследования упруго-гистерезисных свойств резины при циклическом гармоническом и трапецеидальном пульсационном сжатии образцов, изготовленных из смеси 4Э-138б, используемой для производства массивных шин. Исследовано влияние амплитуды, частоты и формы цикла нагружения на удельную рассеянную энергию и относительный гистерезис.

В третьей главе представлены результаты экспериментального исследования силы сопротивления качению и температуры саморазогрева при различных режимах обкатки шины на барабанном стенде, а также результаты изучения контактных давлений. Испытания проведены на массивной шине типоразмера б30~170. В четвертой главе изложено решение задачи свободного стационарного качения шины по твердой опорной поверхности с учетом рассеяния энергии в резине при циклическом деформировании. Вязкоупругое поведение резины описано с помощью модели Бергстрема-Бойс, числовые параметры которой установлены на основе экспериментов.

Условия контакта в нормальном и тангенциальном направлениях сформулированы с использованием функций внедрения, для выполнения контактных ограничений применен метод штрафа. Решение задачи получено методом конечных элементов, реализованным в авторской программе. В пятой главе приведены результаты решения трехмерной вязкоупругой задачи качения шины по беговому барабану. Выполнена подробная верификация разработанного метода расчета на реальной массивной шине типоразмера б30х170. Проанализировано влияния геометрических параметров массивной шины на ее основные характеристики: силу сопротивления качению, максимальную температуру саморазогрева резинового массива, максимальные касательные напряжения на поверхности приклейки резины к ободу шины, жесткость. В диссертации получены следующие результаты, обладающие научной новизной. ° На современном оборудовании (электродинамический стенд Е1ес1гоРп1з Е1000, 1пз1гоп) экспериментально изучены упругие и диссипативные характеристики резины 4Э-1386 в зависимости от таких показателей, как амплитуда цикла нагружения, частота цикла и его форма.

° Разработан метод определения значений параметров вязкоупругой модели Бергстрема-Бойс по результатам испытаний образцов. ° При помоши емкостного сенсора 1Х500:256.256.16 фирмы ХБЕХЯОЙ. ТесЬпо1оеу Согрогайоп исследовано распределение контактных давлений при обжатии массивной шины 630 х 170 на плоскую опорную поверхность. На испытательной машине Хъчс1с/Кое 11 2100 получены нагруз очные характеристики шины при различных состояниях опорной поверхности. ° Разработан эффективный метод решения вязкоупругой контактной задачи стационарного качения шины с применением нелинейной вязкоупругой модели поведения материала. ° Создан программный комплекс для расчета напряженно-деформированного и теплового состояния массивных шин при свободном стационарном качении. Практическая ценность диссертационной работы В.К.

Семенова заключается в ° экспериментальных результатах, полученных как для образцов резины, так и для объекта исследования — массивной шины; ° разработке метода определения значений параметров вязкоупругой модели резины; ° разработке метода решения нелинейной вязкоупругой задачи стационарного качения массивной шины по барабану; ° разработке комплекса программ расчета напряженно-деформированного состояния массивной шины при свободном стационарном качении. Обоснованность и достоверность результатов диссертации не вызывает сомнений. Достоверность теоретически полученных результатов подтверждается экспериментами, проведенными на образцах резины марки 4Э-1386 и на массивной шине размера 630 ~ 170, а также опытом практического внедрения в ОАО «ЦНИИСМ» и ООО «НПКЦ «Веском».

По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, среди которых 6 работ в научных изданиях, входящих в перечень ВАК РФ. Эти публикации и автореферат диссертации полно отражают основные положения и результаты, полученные в работе. Замечания по диссертации. 1. В работе приведены результаты численного моделирования стационарного качения массивной шины в геометрически линейной постановке.

В работе не разъясняется на основании каких предпосылок принято предположение о малости деформаций. Однако из представленных результатов расчета деформированного состояния шины типоразмера 630 х 170, нагруженной силой 11,5 кН и обкатываемой по барабану со скоростью 60 км/ч, следует, что наибольшие значения линейных и угловых деформаций в резиновом массиве достигают величины порядка 10',4. Сохраняется ли при этом линейная постановка? 2. В работе не исследовано влияние температуры на упруго-гистерезисные свойства резины. Полученное в главе 5 решение для полей мощностей внутренних источников теплоты и температур в резиновом массиве шины нельзя считать окончательным, поскольку не проводился пересмотр вязкоупругих постоянных модели материала в зависимости от температуры.

3. В главе 3 представлены результаты лабораторных исследований упругогистерезисных свойств резины. Однако не указано: на каком числе образцов проведены исследования. Если под приведенными в таблицах 2,2-2.8 результатами понимаются средние значения измеренных величин, то целесообразно было бы указать для них доверительный интервал. 4. Недостаточно ясно изложен вопрос выбора математической модели Бергстрема-Бойс для описания поведения резины и ее преимуществ перед другими вязкоупругими моделями. В этой связи особенно интересно было бы сопоставить решения задачи качения обрезиненного катка„полученные в работах других авторов, с решением, приведенным в диссертации.

Заведующий кафедрой «Динамика, прочность машин и сопротивление материалов», д.ф.-м.н А.А.Скворцов Секретарь заседания, доцент, кафедры «Динамика, прочность машин и сопротивлени~ материалов», к.т.н. — В.С.Надеждин Заключение Сделанные замечания не влияют на общую положительную оценку диссертации В.К. Семенова. Результаты диссертационной работы рекомендуются для внедрения на предприятиях транспортного машиностроения: ОАО «ВНИИТрансмаш», ПАО «Уральский завод РТИ», ОАО «Уральское конструкторское бюро транспортного машиностроения».

Рассматриваемая диссертация является самостоятельной, завершенной научно-квалификационной работой, посвященной решению актуальной научно-технической проблемы и содержащей элементы научной новизны. Представленная диссертация полностью соответствует паспорту заявленной специальности 01.02.06 — Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры. Работа отвечает всем требованиям ВАК РФ, предъявляемым к кандидатским диссертациям, ее автор, Семенов Владимир Константинович, заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.02.06 — Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры.

Диссертация рассмотрена на заседании кафедры «Динамика, прочность машин и сопротивление материалов» ~протокол № 3 от 28.10.2016 г). о Ж й Ж Ф )~ ы й~ о о У' И М ж х Ж $ о Ж о Я ~г у а о 8 о аж ж о М ~) 1Й о 63 а Я Ь' К~ мо Ф а ~ч 4 ж ж ор„ ~4 Ц Ф а с1 Ж о ф н~ Щ Сб О а сс~ ж о а о Ю ж о. й 2 6 ~ Й М й д л о сб о й ж о : .ГМ л ж И о, 6~ ~б»» ж о ~ Ж е~ ! е» "О О ж о о ж Д о о о и р а а о >ъ ~4 о Й ж о ~~ л )ж й,' М о о ~ Я ж а ~о о о н ~ о о ~ й Э И ж ~[ М о о о М о оо ф) о ж а сб сф > о о И о» о Ю о о ж о 4 СО 2 .ж ж ~Ъ й о »»Й о ~~ о И Г'4 с»~ ц сч о л, Я 0 ) ,д .~. Е е~ о о о о Р ж й а ж Я Е Ю Я Й о о о о Р 3 о Я а 5 о )ф ц ж Ы ~$ а о Ф а о о Ф $ н 5м о 'Я й' о )ф ж ж Щ 1о о Б л ,с Ш ж Ы о ~ 3„' жп~ о о ~ о а~ Ю о о Д И сч Ш о „ж ~3.

у' Ц ц ) оо а й о н о о а ж Ф о л М Ц о о ~ о ~о Ц 2 о~ о ~ н Ф Ю й" о ~( Щ о Й о Жгч О ж ЖЮ д~ ~~и~ о Я 'й Щ с~ ж ж б3 )»" н о ж ~ о Ж Ю э ~. о ф, 8 он" ж $о а б3 о о о о ~4 а », М )ф аж л ~ й ~о ж о ж й с~ л Г.) Ф Я Й о а ~» ф 'Я ~, о с~ )~ Ро о » о ~, о Щ Ый ж Ж % ж ДФ »» Ц й )ф ж Ю о о й~ о ж л Ж Щ Ж ж ж Ж о а о П~ й' ж ж М Щ С~» О ~„о й' )ф л ж о а й~ ~ъ о о ОО й'И ж 3% р» н» Я оо оо о д о о о Фй 3 о л о о а Й о. й Й ж ж о о, о ~4 ~к о о ~ ~ о ~3 ~б3 1 о Ы ~х' о РР ~) й Ф о 2 Й,; < 5 ~ о и о (б ф й о о, д ~х Ы ~~~ ]ф ж х (Ф С> ж ж Ф ж ж ~Ъ о о х о Р ж ж Ф о о ж ж 63 Р.

~» О о о хй о о О, 1" о ж х о Ф Й ж О о м Г' о ~> 5, о о о'о, Ж О о~, о Ф хмх ж оос~3~ о оо Р о о~ж" ~о о х е Й о« а,Л а ~хь о „~ ~- О,ч 4 ~ ." ~ о ~ъ ~ М Ц ~4 ФскД~! ор~х~~ ~-Д ж „д о о, ~ ~РЗ ~Ы ж Я д ,~ о оо д. ~: ~а ~о ." о ~ ~о ~ ~ ~~о а ~о Ф х г-. с~ >, й о $:ц ЭД 2 о о о. о й .