Диссертация (1025882)
Текст из файла
Московский государственный технический университетимени Н. Э. БауманаНа правах рукописиСеменов Владимир КонстантиновичРазработка метода расчета сопротивления качению итеплообразования в массивных шинах при стационарныхрежимах движенияСпециальность 01.02.06 — Динамика, прочность машин, приборов иаппаратурыДиссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:доктор технических наук,профессорБелкин Александр ЕфимовичМосква, 2016 г.2ОглавлениеВведение . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Глава 1. Обзор литературы по решению контактной задачикачения с учетом рассеяния энергии в материале . . . . .1.1 Упругость резин при умеренных деформациях . . . . . . . .1.2 Модели вязкоупругого поведения резин . . . . . . . . . . . .1.3 Обзор решений контактной задачи качения .
. . . . . . . . .1.4 Выводы по первой главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Глава 2. Исследование упруго-гистерезисных свойств резины массивной шины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.1 Экспериментальное изучение упруго-гистерезисных свойств резины . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.2 Определение параметров вязкоупругой модели материала изэксперимента на одноосное циклическое сжатие . . . . . . .2.3 Выводы по второй главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Глава 3. Экспериментальное исследование контакта, сопротивления качению и саморазогрева массивной шины приобкатке на барабанном стенде . . . . . . . .
. . . . . . . . . .3.1 Определение нагрузочной характеристики шины при обжатиина плоскую опорную поверхность . . . . . . . . . . . . . . . .3.2 Исследование контакта неподвижной массивной шины с плоской опорной поверхностью . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.3 Измерение сопротивления качению и температуры саморазогрева шины . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.4 Выводы по третьей главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Глава 4. Решение контактной задачи качения массивнойшины по беговому барабану . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4.1 Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4.2 Принцип виртуальных работ Лагранжа . . . . . . .
. . . . .4.3 Приближенное вычисление работы внутренних сил . . . . .4.4 Выполнение условий нормального контакта шины с барабаномметодом штрафа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Стр.411113253697171869395969710111111311312112512634.5 Выполнение условий сцепления в области контакта шины с барабаном . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .4.6 Применение метода конечных элементов для решения задачиобкатки массивной шины по барабану . . . . . . . . . . . . .4.7 Исследование поля температур при стационарном качении массивной шины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .4.8 Выводы по четвертой главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Глава 5. Верификация метода расчета сопротивления качению и теплообразования на массивной шине типоразмера630 × 170 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5.1 Нормальный контакт неподвижной шины с плоской опорнойповерхностью . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5.2 Свободное качение шины по беговому барабану . . . . . . . .5.3 Температуры саморазогрева шины . . . . . . . . . . . . . . .5.4 Влияние конструктивных параметров шины на основные эксплуатационные характеристики . . . . . . . .
. . . . . . . . .5.5 Выводы по пятой главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Общие выводы по работе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Приложение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .П.1. Программа расчета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1271281351391401401441491511531541561721724ВВЕДЕНИЕМассивные шины широко используются в транспортных средствах гражданского и военного назначения. Они являются основным типом шин для напольного колесного безрельсового авто- и электротранспорта, предназначенного для загрузки и разгрузки железнодорожных вагонов, контейнеров, грузовыхавтомобилей и прицепов, трюмов морских и речных судов, при штабелированиитарно-штучных грузов в условиях крытых складов, для внутри- и межцеховойтранспортировки различных грузов. Массивные шины используются в качественаправляющих роликов шахтных скипов, эскалаторов метрополитена, транспортных лент, фрикционных передач различных типов и т.д.
[20]. Наконец,без массивных шин невозможно создание гусеничных движителей, обеспечивающих повышенную проходимость и позволяющих длительно передвигаться свысокими скоростями по всем видам дорог (Рисунок 1).(а) Гражданский гусеничный (б) Гражданский гусеничныйтранспорттранспорт(в)Внутрипортовый и(г) Двухрядный гусеничныйдвижитель военноговнутризаводской транспорттранспортаРисунок 1. Применение массивных шинС момента создания первых массивных шин в сороковых годах XIX столетия их конструкция претерпела множество изменений. Большие нагрузки,5действующие на эти шины, и неблагоприятные условия эксплуатации определили их принципиальное строение.
Современные массивные шины состоят изсплошного резинового или полиуретанового массива, прикрепленного к колесу. Различают бандажные, дисковые и безбандажные шины. В первом случаерезиновый массив крепится к металлическому кольцу – бандажу, во втором –непосредственно к колесу. Безбандажные шины (съемные) укрепляют на колесах механическим способом – запрессовкой с натягом или зажимом междуразъемными ободами. По способу крепления резинового массива к бандажуили к ободу колеса различают шины эбонитового и клеевого крепления.В диссертационной работе рассматриваются дисковые шины клеевого крепления.
В качестве примера на Рисунке 2 представлен сборочный чертеж однойиз таких шин, которая устанавливается на танки Т-80, Т-90 и на машины, производимые ОАО «Мытищинским машиностроительным заводом».148,3R10557545,5630R108o10 o10162,6Рисунок 2. Массивная шина 630×170Металлические диски этих шин изготавливаются из алюминиевого сплава. Резиновый массив привулканизовывается к диску при помощи технологиилитьевого прессования с использованием гранул, что позволяет избежать каландрового эффекта [8].6Выход из строя массивных шин происходит в результате механических повреждений и развития дефектов усталостного и термоусталостного характера,а также отслоения резинового массива от обода колеса под действием напряжений сдвига.
Избежать преждевременного разрушения этих шин можно лишьпри успешном сочетании физико-механических характеристик резины и геометрии профиля резинового массива. Критериями успешного подбора резиныи геометрии при разработке новой конструкции шины являются:• равномерность распределения по ширине беговой поверхности давления исил трения;• снижение сопротивления качению шины;• уменьшение значений максимальных температур в резиновом массиве;• снижение напряжений в зонах их концентрации.В настоящее время оценка того, насколько новая конструкция лучше удовлетворяет перечисленным критериям по сравнению с существующими аналогами, проводится на основе анализа результатов стендовых испытаний пробнойпартии шин.
Такой подход требует больших затрат времени и материальныхресурсов. Поэтому разработка метода расчета сопротивления качению и теплообразования в массивных шинах является актуальной задачей. При этом возникает потребность в создании программного обеспечения, позволяющего эффективно (с минимальными затратами времени счета и ресурсов ЭВМ) проводитьанализ напряженного и теплового состояния шины.Целью диссертационной работы является разработка метода прогнозирования потерь при качении и теплообразования в массивных шинах на стадии проектирования на основе простых лабораторных испытаний образцов резины.Для реализации поставленной цели проведены следующие исследования.1.
Изучены упруго-гистерезисные свойства резины 4Э-1386, используемой припроизводстве массивных шин.2. Определены значения параметров математической модели Бергстрема-Бойсдля шинной резины при вязкоупругом циклическом деформировании.73. Экспериментально изучены распределения контактных давлений, характеристики сопротивления качению и температуры саморазогрева шины приразличных нагрузках.4.
Численно решена вязкоупругая контактная задача свободного стационарного качения массивной шины по поверхности бегового барабана. Проведенанализ напряженно-деформированного и теплового состояний шины. Выполнена верификация с экспериментом.5. Исследовано влияние геометрических параметров шины на основные характеристики – силу сопротивления качению, максимальную температурусаморазогрева, максимальное касательное напряжение у поверхности обода.Методы исследования. Работа по экспериментальному исследованиюупруго-гистерезисных свойств резины при сжатии коротких цилиндрическихобразцов проведена на электродинамическом стенде ElectroPuls E1000 фирмыInstron.Экспериментальное исследование контакта неподвижной массивной шиныс плоской опорной поверхностью проведено в ООО «Шинный испытательныйцентр «Вершина» (г.
Ярославль) при помощи сенсора IX500:256.256.16 фирмыXSENSOR Technology Corporation и в лаборатории кафедры «Прикладная механика» МГТУ им. Н.Э. Баумана (г. Москва) на стенде Zwick/Roell Z100.Экспериментальное определение сопротивления качению и температурывнутри резинового массива шины в режиме свободного стационарного каченияпо беговому барабану выполнено в ООО «НТЦ «НИИШП» (г.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
