Диссертация (1025882), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Средний прирост температуры не превышал10 ℃. Между сериями испытаний шине давали остыть до ее первоначальнойтемпературы. Каждая серия была проведена несколько раз, с целью исключения погрешности измерения, связанной с возможным влиянием температуры ивозможной нестационарностью работы резины под нагрузкой.В Таблице 3.4 и на Рисунке 3.10 представлены результаты выполненныхизмерений силы сопротивления качению в зависимости от скорости каченияпри различных силах прижатия шины к барабану.106Сопротивление качению «холодной» массивной шиныУсилие, кНТаблица 3.4.Скорость качения, км/ч3040506070Сила сопротивления качению, Н35,435,435,435,435,45,075,377,778,479,982,57,5120,5124,5129,3131,9142,810,0177,7179,9182,5183,4191,912,5224,4228,4230,1233,6243,715,0278,6281,7281,4284,8291,817,5317,0321,0325,5331,4348,1Сила сопротивления качению, Н2,535017,5 кН30015,0 кН25012,5 кН20010,0 кН1507,5 кН1005,0 кН502,5 кН030354045505560Скорость качения, км/ч6570Рисунок 3.10.
Зависимость силы сопротивления качению «холодной» массивной шины от скорости качения при разных силах прижатия шинык барабану. Точками показаны осредненные по числу измеренийэкспериментальные результатыПри увеличении скорости от 30 км/ч до 70 км/ч рост силы сопротивления качению не превосходит 10%. Этот результат хорошо согласуется с экспери-107ментальными данными для образцов резины, гистерезисные потери в которыхпрактически не зависят от частоты нагружения. Это обстоятельство позволяетсократить число проводимых испытаний шины, принимая силу сопротивленияне зависящей от скорости качения в рассмотренном диапазоне скоростей. Результаты измерений можно усреднить по скоростям (Таблица 5.3).Таблица 3.5.Сопротивление качению «холодной» массивной шины, осредненное поскоростямУсилие прижатия, кН2,5Сила сопротивления качению, Н 35,457,51012,51517,578,8 129,8 183,1 232,0 283,6 328,6На Рисунке 3.11 показаны полученные таким образом зависимости силысопротивления качению от усилия прижатия шины к барабану, первая из которых соответствует «холодному» состоянию массивной шины.
Из Рисунка видно,что экспериментальные результаты хорошо укладываются на одну прямую.Сила сопротивления качению, Н3501300225020015010050002468101214161820Сила прижатия шины к барабану, кНРисунок 3.11. Сила сопротивления качению 1 – «холодной» массивной шины;2 — разогретой массивной шины. Точками показаны экспериментальные результаты, осредненные по скоростям108Испытание разогретой шины. Для измерения силы сопротивления качению шины при повышенной температуре ее предварительно обкатывали полтора часа на стенде при заданной скорости и нагрузке, которые в дальнейшемназываются базовыми. За это время температурное поле в резиновом массивешины принимало стационарное состояние.Ранние исследования полей температур в массивных шинах [10] показали,что изотермы в резиновом массиве располагаются концентрическими эллипсами, центры которых совпадают с центром массива.
При измерении температурыс помощью игольчатых термопар, было установлено [10, 30], что систематическая ошибка измерения растет с ростом градиента температур в направлениивведения термопары. Учитывая эти особенности, измерение температуры массивной шины производилось в точках, показанных на Рисунке 3.12.149 мм74,5 мм (Отв. 1)5 мм20 ммОтв. 240 мм0Отв. 3Отв. 4Отв. 50zrРисунок 3.12. Точки измерения температуры резинового массиваДля этого в резиновом массиве шины в осевом и радиальном направленияхбыли просверлены отверстия диаметром 3 мм.
В эти отверстия на заданнуюглубину вводилась гибкая термопара диаметром 2 мм, токопроводящие жилыкоторой изготовлены из сплава хромель-копели. Абсолютная погрешность используемого термометра с термопарой составляет ±1 ℃. Замер температурыпроводился с шагом по глубине внедрения 5 мм. Наибольшая глубина внедрения термопары в осевом направлении составляла 70 мм, в радиальном – 25 мм.Через точки равных температур проводились изотермы близкие по форме кэллиптическим.На Рисунке 3.13 на поперечном сечении шины в масштабе представлены изолинии поля температур для разных базовых сил прижатия и скоростейкачения.10964647777909790r64 73 79 84 87 90 92 94 96 97 97 99 100 9910 ммz(а) Базовая нагрузка 15 кН, скорость 50 км/ч73739797112112r123122119120118112115109101104899681731191129210 ммz(б) Базовая нагрузка 15 кН, скорость 70 км/ч666681818989r1041041031041029910095909280857866959710510 ммz(в) Базовая нагрузка 17,5 кН, скорость 50 км/ч9191104104115115r13113012712912612212411810511489100847512512711810 ммz(г) Базовая нагрузка 17,5 кН, скорость 70 км/чРисунок 3.13.
Стационарное поле температур при базовой нагрузке и скорости.Цифрами указана температура в ℃110Как и в предыдущем случае, измерение силы сопротивления качению осуществлялось сериями. В пределах каждой серии сила прижатия шины к стендуоставалась неизменной, менялась лишь скорость качения. Между сериями измерений шина обкатывалась на стенде в течение 15 минут при базовой скорости инагрузке. Экспериментально измеренные значения сопротивления качению длявсех тепловых состояний, показанных на Рисунке 3.13, практически совпадают.Их числовые величины приведены в Таблице 3.6 и на графике 3.14. Усредненные по скоростям результаты представлены в Таблице 3.7.
Результирующийграфик зависимости силы сопротивления качению от усилия прижатия шинык барабану показан на Рисунке 3.11 под номером 2.Таблица 3.6.Сопротивление качению «разогретой» массивной шиныУсилие, кНСкорость качения, км/ч3040506070Сила сопротивления качению, Н2,528,426,128,827,231,05,065,470,070,569,770,77,5107,4108,7114,0111,6110,410,0154,1149,3146,7154,8167,012,5188,0186,0196,5190,7200,415,0229,3227,9234,6229,3232,917,5272,0270,1277,3275,1274,6Таблица 3.7.Сопротивление качению «разогретой» массивной шины, осредненное поскоростямУсилие прижатия, кН2,5Сила сопротивления качению, Н 28,35,07,510,012,515,017,569,2 110,4 154,4 192,3 230,8 273,8111Сила сопротивления качению, Н30017,5 кН25015,0 кН12,5 кН20010,0 кН1507,5 кН1005,0 кН500302,5 кН354045505560Скорость качения, км/ч6570Рисунок 3.14.
Зависимость силы сопротивления качению «разогретой» массивной шины от скорости качения при разных силах прижатия шинык барабану. Точками показаны осредненные по числу измеренийэкспериментальные результаты3.4 Выводы по третьей главе1. Для массивной шины типоразмера 630 × 170 выполнено экспериментальноеисследование статического контакта с плоской опорной поверхностью:(a) получена нагрузочная характеристика шины,(b) изучена форма и размеры пятна контакта,(c) получено распределение контактных давлений при различных усилияхприжатия шины к плоскости.2. Получены экспериментальные зависимости силы сопротивления качениюпри обкатывании шины по барабану от скорости качения, усилия прижатияшины к барабану и температуры саморазогрева.3. Измерено поле температур саморазогрева в резиновом массиве шины приразличных скоростях качения и усилиях прижатия шины к барабану.4.
Обнаружено, что сила сопротивления качению весьма слабо зависит от скорости качения в исследованном диапазоне скоростей от 30 до 70 км/ч. Этотрезультат хорошо согласуется с результатами экспериментов, выполненных112на резиновых образцах и представленных в главе 2, которые показали, чторассеяние энергии в резине не зависит от частоты нагружения.5. Установлено, что зависимость силы сопротивления качению от силы прижатия шины к барабану близка к линейной.6.
Сопоставление полученных экспериментальных результатов с результатамитеоретического анализа представлено в главе 4.113ГЛАВА 4. РЕШЕНИЕ КОНТАКТНОЙ ЗАДАЧИ КАЧЕНИЯМАССИВНОЙ ШИНЫ ПО БЕГОВОМУ БАРАБАНУ4.1 Постановка задачиРассмотрим задачу свободного стационарного качения массивной шиныпо поверхности барабана. На Рисунке 4.1 представлена схема задачи.ААА-AРисунок 4.1. Схема задачи качения массивной шины по барабануШина контактирует с абсолютно жестким барабаном радиуса , вращающимся с постоянной угловой скоростью . Барабан приводит шину в движениес угловой скоростью . Параметром, задающим контакт, является сближениеосей 0 двух тел.Целью решаемой задачи является теоретическое определение измеряемого на барабанном стенде сопротивления качению массивной шины. В связи с114этим аэродинамические силы и силы трения на оси шины при решении задачи не принимаются во внимание.
В режиме свободного стационарного качениявся энергия, подводимая к шине от барабана, расходуется на преодоление силвнутреннего сопротивления. Запишем это условие в виде равенства мощностейвнешних и внутренних сил, действующих на шину: = .(4.1)Движение и деформирование шины описывается с позиций комбинированного подхода Эйлера-Лагранжа [122].
Шина из начальной конфигурации Ω0 ,т.е. из неподвижного и недеформированного состояния, переходит в текущую,вращающуюся деформированную конфигурацию Ω. Этот переход осуществляется через отсчетную конфигурацию Ω , в которой недеформированная шинавращается с угловой скоростью относительно исходного неподвижного состояния. Для стороннего наблюдателя, следящего за точками пространства, черезкоторые проходят (протекают) точки вращающейся шины, конфигурации Ω0 иΩ совпадают.
Такой способ наблюдения называется специальным или Эйлеровым. При переходе из Ω в Ω он видит деформацию пространства, занимаемоготочками вращающейся шины. В этом случае движение описывается с позицийЛагранжа.На Рисунке 4.2 проиллюстрирован описанный подход. В качестве наблюдаемой точки пространства выбрана точка «». В заданный момент времени в ней окажется точка «0 »вращающегося тела. При деформации шины этиточки получают единое перемещение .В дальнейшем все геометрические величины, относящиеся к текущей конфигурации системы Ω, условимся отмечать штрихом (∙)′ , а к начальной - индексом ноль (∙)0 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
