Повышение виброзащитных свойств шины за счет внутренней пневматической демпфирующей системы

• Автор: Соколов, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ПЛАВНОСТИ ХОДА АТС ЗА СЧЕТ УЛУЧШЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПОДВЕСКИ И ШИН
1.1. Анализ развития и современного состояния и применения шин
с большой высотой профиля
1.2 Общие сведения о плавности хода подвижного состава автомобильного транспорта
1.3 Сглаживающая и поглощающая способности пневматических шин мобильных колесных машин
1.4. Направления совершенствования подвески и шин ПС
1.5. Синтез необходимых упругодемпфирующих свойств
подвески и шин
1.6. Статическая и динамическая радиальная жесткость пневматической шины
1.7. Колесо с внутренней пневматической демпфирующей системой
1.8. Выводы по разделу 1 и задачи исследования
2 РАЗРАБОТКА ТЕОРИИ КОЛЕСА С ВНУТРЕННЕЙ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ДЕМПФИРУЮЩЕЙ СИСТЕМОЙ
2.1. Разработка математической модели динамики внутренней оболочки
с маятниковым гасителем крутильных колебаний (МГКК)
2.2. Эффективная площадь пневматической шины закон ее
изменения при вертикальной деформации
2.3. Расчет соотношения динамической и статической жесткости пневматической шины
2.4. Разработка математической модели шины с пневматической демпфирующей системой для выявления ее поглощающих свойств
2.5. Алгоритм оптимального управления коммутацией
объемов шины с ВПДС
2.6. Выводы по разделу
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ШИНЫ
И ДИНАМИКИ ЭЛЕМЕНТОВ ВПДС
3.1. Экспериментальное исследование виброзащитных свойств пневматических шин
3.1.1. Универсальный динамический испытательный стенд
3.1.2. Экспериментальное исследование колеса с пневматической
шиной трактора «Беларусь»
3.1.3. Экспериментальное исследование виброзащитных свойств
шины с ВПДС на ее физической модели
3.2. Расчетно-теоретическое исследование виброзащитных свойств обычной шины и шины с ВПДС
3.3. Расчетно-теоретическое и экспериментальное исследование динамики внутренней оболочки с гасителем крутильных колебаний
3.4. Выводы по разделу
4 РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ КОНСТРУКЦИИ
КОЛЕСА С ВПДС
4.1. Колесо с внутренней пневматической демпфирующей системой
4.2. Расчёт экономической эффективности предложенных
технических решений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования определяется ее связью со вторым этапом Национальной стратегии повышения безопасности дорожного движения (на период с 2011 до 2020 года), в котором предусмотрено повышение безопасности автомобилей и перевозок, совершенствование системы обучения водителей и инструкторов.
Рост сельскохозяйственного производства, промышленного и гражданского строительства, дальнейшее освоение отдаленных местностей в РФ требует увеличения количества колесных тракторов, комбайнов и других сельскохозяйственных, строительно-дорожных и специальных колесных бесподвесочных машин (КБМ). У этих машин защиту остова от вибрации, возникающей в результате взаимодействия колес с неровностями дороги, осуществляют только пневматические шины. При этом шины в зависимости от частоты возбуждения могут либо существенно ослаблять вибрации, либо значительно усиливать (в 10 и более раз) на резонансных частотах. Опыт эксплуатации КБМ и проведенные исследования показывают, что при выполнении транспортной работы они имеют недостаточную плавность хода и не обеспечивают соблюдение норм вибронагруженности оператора, склонны к раскачиванию кузова при движении даже по усовершенствованным дорогам. Причиной раскачивания кузова машин является низкая поглощающая способность шин энергии вертикальных колебаний кузова. Оператор, для уменьшения действующей на него вибрации, а также обеспечения безопасности движения и вынужден снижать скорость движения машины, что ухудшает топливную экономичность, уменьшает производительность и эффективность ее использования. Раскачивание работающих на полях сельскохозяйственных машин, увеличивает давление шин на почву, что снижает урожайность. При длительном воздействии вибрации, у операторов машин часто возникают профессиональные заболевания, что снижает престижность их профессии. Из-за малой скорости КБМ создают заторы на дорогах, что приводит к повышению аварийности, снижению пропускной способности дорог и эффективности функционирования транспорта.
Степень разработанности темы исследования. В работах профессора
Н. Н. Яценко и других ученых установлено, что относительный коэффициент зату-

1.6. Статическая и динамическая радиальная жесткость пневматической шины и ее изменение в процессе эксплуатации автомобиля
Снижение радиальной жесткости шин автомобилей в процессе эксплуатации вследствие постепенного падения давления ухудшает их управляемость, устойчивость, топливную экономичность, а также повышает вероятность повреждения обода колеса, особенно при использовании низкопрофильных шин, поэтому ее необходимо стабилизировать. Для безрессорных колесных машин, наоборот, высокая радиальная жесткость пневматических шин ухудшает плавность хода, что ограничивает скорость их движения, поэтому для этих машин ее надо снижать. Таким образом, радиальная жесткость шины является важнейшим показателем, оказывающим значительное влияние на эффективность эксплуатации различных автотранспортных средств. Однако этот показатель не указывается ни в маркировке шин, ни в основных параметрах шин по ГОСТ и ТУ.
В ГОСТ 17697-72 приводится формула для определения коэффициента радиальной жесткости шины [21]
Сш=1Г’ (1-6)

Из формулы (1) видно, что радиальная жесткость шины равна первой производной от функции, представляющей зависимость нормальной нагрузки на колесо от нормального (радиального) прогиба шины, то есть от упругой характеристики шины.
Различают статическую и динамическую радиальные жесткости шины [36]. Рассмотрим методы определения и особенности этих показателей для обычных шин и шин с регулируемым давлением.
Статическая жесткость пневматической шины определяется по нагрузочной или упругой характеристике. Она равна углу наклона касательной к кривой средней линии упругой характеристики.
Значение радиальной жесткости шины в каждой точке упругой характеристики можно определить по формуле
СШ = /УГПР, (1.7)