Нелинейные механические свойства резин и резинокордных композитов и работоспособность деталей шин (1090180), страница 40
Текст из файла (страница 40)
км. [294, 295]) и затем происходит ихразрастание по мере увеличения пробега. Количественная оценкаобразования трещин в каркасе проводится по разработанной ранее вНИИШП методике [296]. Внешний вид трещин, образовавшихся впроцессе стендовых испытаний шин, показан на рис. 5.5.1.Результаты испытаний образцов ОКН показали, что вид поверхностиразрушения образцов существенно зависит от способа нагружения. Прирастяжении с постоянной скоростью (прочностные испытания)разрушение образцов происходит по границе «корд-резина», то есть261слабым местом является граница адгезив - резина или пленка адгезива внезависимости от типа корда.
К аналогичным результатам пришли и авторыработы [297] в результате изучения характера разрушения в системе корд адгезив - резина. На такой поверхности разрушения явно видна структуранити корда. При усталостных испытаниях с большой базой утомления (105 и более циклов), поверхность разрушения проходит по резине и имеетвид рваного раздира. При промежуточных значениях баз утомленияповерхность разрушения имеет переходный характер. Напрашиваетсявывод: если шина работает в жестких условиях с высокими ударныминагрузками, то разрушение резинокордного композита пойдет по границе«корд-резина». В этом случае следует улучшать прочность связи корда срезиной. Если шина работает в условиях постоянных циклическихдеформаций с малыми амплитудами, то разрушение происходит по резинеи в этом случае надо повышать усталостную выносливость резины вусловиях реального сложного НДС.Данный вывод имеет не только методическое, но и практическоеприменение, так как по поверхности разрушения можно судить о наиболееслабом месте РКК в данной детали шины в условиях еѐ наиболеевероятной эксплуатации.262Рис.
5.5.1. Внешний вид трещин в каркасе шины165/70 R13 модели Ех-85.Полученные шины были подвергнуты стендовым испытаниям пометодике ОСТ 3804394. После этого из каркаса шин были изготовленысрезы. Анализ срезов из шин и результатов, полученных методом ОКН,показалдостаточнохорошуюпрогностическуюспособностьлабораторного метода испытания и возможность использования его врамках разработанной методологии (таблица 5.5.1). По результатамиспытания ОКН было предсказано место разрушения резинокордногокомпозита и тип поверхности разрушения. Рассчитанные деформациирезины между нитями корда в образцах ОКН, при данной ходимости шинына стенде, соответствовали данным, приведенным в литературе.Таблица 5.5.1 Сравнительные характеристики разрушения образцов ОКН и шин175/70 R13 модели БИ-391ПоказателиОбразцы ОКНШины БИ-3911. МесторазрушенияРазрушение образцов поместам локальнойнеоднородности нитейкорда (по сближеннымнитям)Образование трещин вкаркасе по сближеннымнитям корда2632.
ПоверхностьразрушенияРазрушение по резине сучастками перехода награницу «корд-резина»Разрушение по резине сучастками перехода награницу «корд-резина»3. ВеличиныдеформацийрезинокордногослояНормальные (чистыйсдвиг) - 5,9%Касательные (простойсдвиг) - 8,9%[расчет]Окружные - около 5%Сдвиговые –около 11%[литературные данные]4. Усталостнаявыносливость[циклы]9 1069 106Из приведенных в таблице данных видно, что на образцах удалосьдостаточно точно воспроизвести НДС в шине.
Характер разрушения ичисло циклов до разрушения практически совпадают в шинах и образцах.Вкачествеследующегопримераприведемрезультатысравнительных испытаний ЦМК шин (целиком металлокордные)отечественного производства и фирмы Michelin, и ОКН, заготовленных изкаркаса и брекера этих шин.Испытания ОКН проводили на образцах, заготовленных из шин295/80R22,5 Michelin XZU2T №V01301 ALL STEEL и 295/80R22,5 Я454ALL STEEL №544449. Шина Michelin разрушилась при определениимаксимальной скорости (осмоление между слоями брекера). Шина ЯШЗпрошла испытания без разрушения.Конструктивно исследуемые шины состоят из одного слоя каркаса ичетырех слоев брекера, причем первый слой расчлененный.Образцы типа ОКН заготавливали из слоев каркаса и брекера шин.Угол ориентации нити корда к оси растяжения ОКН выбрали 45 0.Проводили упруго-прочностные и усталостные испытания в соответствиис разработанными методиками.Результаты испытаний с целью определения упруго-прочностныхсвойств резинокордного слоя каркаса приведены на рис.
5.5.2 – 5.5.5.Испытали по 11 образцов, заготовленных из каркаса каждой из шин.Определяли значения условного напряжения при деформациях 2, 5, 10, 15,20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100%, разрывное удлинение, напряжение при264разрыве. Рассчитывали среднее значение измеряемых величин,среднеквадратическое отклонение, коэффициент вариации, и т.д.Определяли погрешность для доверительной вероятности 95%.
Кривыерастяжения (скорость растяжения 500 мм/мин) приведены на рис. 5.5.2.Из приведенных данных видно, что каркас Michelin в 1.5 раза болеежесткий, чем каркас ЯШЗ (условные напряжения для ОКН из шиныMichelin при всех указанных выше значениях деформации в 1.5 разавыше, чем соответствующие значения для шины ЯШЗ). Если учесть, чторезиносодержание каркаса Michelin выше, чем каркаса ЯШЗ, то ясно, чтожесткость резины Michelin более чем в 1.5 раза превышает жесткостьрезины ЯШЗ.
(Понятие жесткости следует рассматривать условно,качественно, т.к. НДС между нитями корда является сложным и для егострогого описания следует использовать тензоры напряжений идеформаций).Прочность ОКН Michelin на треть выше, чем ОКН ЯШЗ. Характерразрушения в статике качественно отличается: ОКН ЯШЗ разрушается какобычно, т.е. по границе «корд-резина», а ОКН из каркаса шины Michelinразрушается по резине. Именно поэтому так существенно отличаетсяпрочность. Такой характер разрушения является уникальным и присущисключительно шинам ф. Michelin.
Следует отметить, что конструкциякорда каркаса Michelin очень проста – один жгут из 19 проволочекдиаметром 0.17 мм. Шаг скрутки 11 мм. Затекание резины внутрь корда ненаблюдается. По всей видимости, использован способ существенногоповышения прочности связи «корд-резина» до такой степени, что онастановится выше прочности резины. Именно этим объясняется разрушениепо резине в статике.Структура корда каркаса шины ЯШЗ выражается формулой3х9х15х1. Несмотря на то, что степень затекания хорошая, наразрушенных образцах отчетливо видна структура поверхности корда.Следовательно, прочность границы «корд-резина» каркаса шины ЯШЗниже прочности резины.На рис.
5.5.3 приведены результаты усталостных испытаний ОКН врежиме заданных деформаций. Из-за технических трудностей была265построена одна точка при деформации ОКН 15%. Величина усталостнойвыносливости каркаса Michelin несколько превышает ту же величинукаркаса ЯШЗ. Если учесть, что каркас работает в режиме заданныхдеформаций, то можно заключить, что шина Michelin имеет не на многобольший запас ходимости каркаса по сравнению с ЯШЗ.
Более высокийуровень прочности связи корда с резиной каркаса шин Michelin требуется,видимо, для того, чтобы обеспечить высокую стойкость каркаса к ударным(экстремальным) нагрузкам и для достижения повышенного уровнястойкости к различным видам старения (из предыдущих исследованийизвестно, что в месте локального повреждения (прокола) образуетсякоррозионная область, связанная с проникновением влаги и соли в зонуметаллокордного слоя).В режиме заданных напряжений (рис.
5.5.4) разница в усталостныхсвойствах существенно возрастает, т.к. резина Michelin более жесткая. Тоже утверждение относится и к режиму заданных энергий деформации (рис.5.5.5).Наличие лишь одной точки на усталостных кривых не позволяетделать более детальные выводы. Однако налицо более высокиеусталостные характеристики резины каркаса Michelin по сравнению скаркасной резиной ЯШЗ в сопоставимых условиях. Этот вывод относитсяко всем изученным нами отечественным резинам по сравнению с резинамиMichelin.Перейдем к рассмотрению механических свойств брекера.
ОбразцыОКН с теми же параметрами, что и для каркаса, заготовили из второго слоябрекера. На рис. 5.5.2 изображены кривые растяжения. Видно, что брекершины Michelin существенно жестче брекера шины ЯШЗ. Разрывноеудлинение и прочность существенно меньше у образцов из шины Michelin.Конструкция корда брекера Michelin и ЯШЗ примерно одинаковая.Сопротивление ударным нагрузкам у шин ЯШЗ по прочности связибрекера должно быть существенно выше. Усталостная выносливость врежиме заданных деформаций почти на порядок выше у брекера шиныЯШЗ (рис. 5.5.3).
По режимам заданного напряжения и энергиидеформации трудно сделать выводы, т.к. наличие одной усталостной266точки, расположенной в разных местах оси абсцисс, не дает представленияо форме всей усталостной кривой. Тем не менее, аномально низкиезначения прочности и разрывного удлинения могут навести на мысль, чтоэто и является причиной преждевременного выхода из строя данной шиныв процессе испытаний на максимальную скорость. Это, а такжеразрушение ОКН в статике по границе «корд-резина» дают основаниеусомниться в том, что брекер этой шины подлинно «Мишленовский».Следует, видимо, внимательно проверить родословную изучаемой шины.Из результатов проведенных испытаний можно заключить, что вкаркасе шин Michelin используется существенно более жесткая резина,имеющая более высокий уровень усталостных свойств по сравнению сшиной ЯШЗ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
