Диссертация (Повышение плавности хода транспортных и транспортно-технологических машин внутренним подрессориванием колес), страница 4

Сама шина состояла из двухчастей: камеры и наружного покрытия. Камера изготавливалась из несколькихслоев парусины, пропитанной и покрытой с обеих сторон натуральным каучукомили гуттаперчей в виде раствора. Наружное покрытие состояло из соединенныхзаклепками кусков кожи. Вся шина крепилась на обод болтами.Проведя испытания, Томсон выявил, что экипаж, оснащенный шинами, требует меньшей силы тяги на 38 % на щебёночном покрытии и на 68 % на покрытии21из дроблёной гальки. Однако главное, чего смог добиться молодой инженер – этобесшумность и плавность езды кареты, а также удобство передвижения для еепассажиров.27 марта 1849 года результаты проведенных испытаний вместе с фотографией экипажа, оснащенного шинами, были опубликованы в специализированномжурнале «Микэникс Мэгэзин» (Mechanics Magazine).

Изобретение встретило, каквосторженные отклики, так и пессимистические отзывы относительно будущегошин. С момента публикации и вплоть до 1888 года не нашлось ни одного человека, который вплотную занялся организацией массового производства шин.В 1888 году шотландец Джон Данлоп (John Dunlop) сконструировал широкие обручи из надутых воздухом шлангов для поливки (рисунок 1.7) и закрепилих на колеса детского трехколесного велосипеда.

Патент на изобретение №10607был выдан Данлопу 23 июля 1888 года, вскоре – в августе того же года был выданновый патент на создание «пневматического обруча» для транспортных средств.Рисунок 1.7 – Велосипедное колесо Данлопа:1 – каркас; 2 – камера; 3 – металлический обод; 4 – металлические спицы22Резиновая камера закреплялась на ободе металлического каркаса со спицами, парусина обматывала обод с камерой, и так образовывался каркас шины. Положительные качества пневматической шины сразу стали проявляться на практике, гонщик Уильям Хьюм (William Home) принял участие в июне 1889 года в гонках на велосипеде с пневматическими шинами, и выиграл все три состязания.Предложение отделения камеры от покрышки, вставки в края последнейпроволочных колец и установки на обод, углубляющийся к центру, было высказано в 1890 году инженером Чальдом Кингстоном Уэлчем (Childe KingstonWelch).

В тоже время Бартлетт и Дидье (Bartlett, Didier) изобрели доступные способы монтажа и демонтажа шин. И именно последнее открытие сделало возможным использования пневматической шины на автомобилях.Первыми, кто стал использовать пневматические шины на автомобилях,были французы Андре и Эдуард Мишлен (André Michelin, Édouard Michelin), которые уже имели достаточный опыт в производстве велосипедных шин.Шины первых автомобилей напоминали велосипедные — имели очень небольшую ширину и высоту профиля. Такие шины имели низкие показатели грузоподъёмности, проходимости, управляемости, долговечности и комфортабельности.Применение и изготовление пневматических шин, наряду с несовершенством конструкции и возможной потерей герметичности, было связано с рядом других проблем.

Долгое время единственным материалом, из которого получали резину, был натуральный каучук. Нехватка и дороговизна натурального каучука поспособствовали использованию металлических упругих элементов в конструкцииколеса. Такие колеса изготавливались, как состоящие лишь из металлических упругих элементов, так и с установленным на них резиновым протектором. Конструкторами того времени было предложено большое количество подобных колес.Впервые металлические пружинные колеса были установлены на английские мотоциклы «Квадрант», а в 1916 году немецкая компания Мэрсэдэс-Бэнц(Mercedes-Benz) оснастила свой автомобиль (рисунок 1.8) пружинными колесамисобственной конструкции.23Рисунок 1.8 – Автомобиль Mercedes-Benz с пружинными колесами 1916 годРисунок 1.9 – Упругое колесос дугообразными пружинистыми спицами (Сиромахин Ф.

И.):1 – пружинящие спицы; 2 – подкладка; 3 – обод;4 – втулка; 5 – спиральные пружины24На рисунке 1.9 представлено упругое колесо с дугообразными пружинистыми спицами [74], автор Сиромахин Ф. И.Дугообразные пружинистые спицы 1, расположенные в два ряда, прикреплены винтами к подкладкам 2 на ободе 3 и на втулке 4, перекрещивающиеся спицы связаны между собой спиральными пружинами 5, прикреплёнными к припаянным к спицам хомутами. Неравномерность коэффициента нормальной жесткости является существенным недостатком такой конструкции колеса.На рисунке 1.10 изображено колесо с упругими спицами, защищенное патентом [67], автор Кудрявцев В. Н.Рисунок 1.10 – Колесо с упругими спицами (Кудрявцев В.

Н.):1 – обод; 2 – кольца; 3 – ступица; 4 – проволочные спицы; 5 – пружинаКолесо состоит из обода 1, на котором с внешней стороны надеты резиновые шины, а с внутренней прикреплены кольца 2, причем такие же кольца прикреплены к ступице 3. Спицы колеса образованы проволоками 4, соединёнными25между собой кольцами 2, и прикрепленными к кольцам обода и ступицы. Междукольцами 2, соединяющими проволочные спицы 4, помещены пружины 5, поддействием которых спицы образуют ромбы.Упругое дисковое колесо [68] автора Бердичевского Х. А. показано на рисунке 1.11.Рисунок 1.11 – Упругое дисковое колесо (Бердичевский Х. А.):1 – стальные диски; 2 – обод; 3 – плоские середины дисков;4 – ступица; 5 – фланцыДанное упругое дисковое колесо имеет цели заменить обычные жесткие колеса, требующие для достижения упругости добавочные приспособления, такиекак шины, рессоры и т.п. Колесо состоит из заменяющих спицы, стальных дисков1, снабженных концентрически расположенными волнами и прикрепленных кободу 2, изготовленному из гибкой стольной ленты.

Плоские середины 3 дисков1, зажимаются на ступице 4 фланцами 5. К недостаткам конструкции следует от-26нести сложность изготовления упругих элементов, их ненадежность и трудоемкость в обслуживании и ремонте.Колесо с непневматической шиной (Non-pneumatic tire and wheel system),зарегистрированное в США и защищенное патентом [135], автор которого МорисХ.

Корнельер (Maurice H. Cornellier), показано на рисунке 1.12.Рисунок 1.12 – Колесо с непневматической шиной (Морис Х. Корнельер):1 – обод; 2 – амортизационный элемент; 3 – ступица;4 – шарнирная петля; 5 – пружинаКолесо содержит обод 1, имеющий внешнюю поверхность с рисунком протектора и соединенный пятью амортизационными элементами 2 со ступицей 3при помощи шарнирных петель 4. Каждый амортизационный элемент 2 включаетв себя три пружины 5, установленные внутри таких элементов.На рисунке 1.13 и рисунке 1.14 изображены колеса с системой для поглощения ударов американского изобретателя Дэвида Л.

Вичерна (David L. Wichern)27по патентам [134] (Internal wheel suspension system with shock absorption) и [133](Internal wheel suspension and shock absorbing system).Рисунок 1.13 – Колесо с системой для поглощения ударов [134](Дэвид Л. Вичерн):1 – обод; 2 – ступица; 3 – направляющий стержень; 4 – пружинаСущественными недостатками приведенных выше упругих колес являетсябольшая масса и повышенный шум при качении. Некоторые образцы достигалимассу в 50 кг. Кроме того, требуется большое пространство для размещения упругих элементов при незначительном вертикальном перемещении ступицы относительно обода.

Поэтому с изобретением синтетического каучука шинная промышленность начала интенсивно развиваться, что впоследствии привело к преобладанию пневматических шин над металлоупругими (пружинящими) колесами.28Рисунок 1.14 – Колесо с системой для поглощения ударов [133](Дэвид Л. Вичерн)1 – обод; 2 – ступица; 3 – шарнирное крепление; 4 – направляющая;5 – держатель ступицы; 6 – пружина; 7 – гайкаС развитием технического прогресса расширился диапазон использованияколесных движителей. Таким образом, на современных транспортных средствах,эксплуатируемых в условиях сильных перепадов температур [120], кислотных иагрессивных средах и т.

д. получили широкое распространение композитные упругие колеса. Достижения химической промышленности и новые технологии внастоящее время позволяют применять различные неметаллические и полимерные материалы для изготовления таких колес.На рисунке 1.15 показано амортизационное колесо по патенту [83], авторкоторого Галкин Е.

Д.Колесо амортизационное содержит эластичные пружинные пластины 1,расположенные между осью-втулкой 2 и ободом колеса 3, в количестве от трех и29более штук в форме полуколец, концы которых переходят в параллельные прямыелинии. Пружинные пластины выполнены стальными или композитными, или углеродопластовыми, или полимерными. Упомянутые концы в виде прямых линийступенчато заужены на концах для ограничения выхода пластин из пазов кронштейнов 4, расположенных на оси-втулке 2 и ободе колеса 3 и являющихся креплением пружинных пластин.

Малые вертикальные перемещения оси колеса относительно обода являются основным недостатком таких колес.Рисунок 1.15 – Колесо амортизационное (Галкин Е. Д.):1 – пружинные пластины; 2 – ось-втулка; 3 – обод; 4 – кронштейнНа рисунке 1.16 и рисунке 1.17 изображены конструкции колес транспортных средств по патентам [80, 82], автор изобретений Шмаков Ю.

М.Колесо (рисунок 1.16) содержит ступицу 1, гибкий обод 2 и упругие кольцевые спицы 3, жестко связанные со ступицей 1 при помощи цилиндрических пальцев 4 и ободом 2 при помощи заклепок 5. Каждая спица выполнена охватываю-30щей ступицу, а ее места жесткой связи со ступицей и ободом расположены напротивоположных сторонах оси колеса. Съемный протектор 6 с натягом надевается на обод 2 и приклеивается.Рисунок 1.16 – Колесо транспортного средства [80] (Шмаков Ю. М.)1 – ступица; 2 – гибкий обод; 3 – упругая кольцевая спица;4 – цилиндрический палец; 5 – заклепка; 6 – съемный протекторКолесо (рисунок 1.17) содержит ступицу 1, гибкий обод 2 и упругие спицы3 и 4, одни концы каждой пары которых сближены и жестко связаны с ободом 2, авторые концы разнесены и связаны со ступицей 1.