Оптимизация технических и технологических параметров ошиповки автомобильных шин

• Автор: Гулин, Роман Вячеславович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Вологда
• Количество страниц: 178 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1 Л.Технологии установки шипов противоскольжения в протектор

1.2.Типы шипов противоскольжения
1.3.Работа автомобильного колеса
1.3.1. Р адиусы колеса
1.3.2. Распределение напряжений в контакте с дорогой
1.3.3. Сцепление колеса с дорогой
1.4. Работа шипов в шине
1.4.1. Требования к корпусам шипов
1.4.2. Нагрузки, действующие на шип
1.4.3. Взаимодействие ошипованной шины со льдом
1.4.4. Износостойкость и работоспособность шипов
1.4.5. Целесообразность применения ошипованных шин
1.5 Цели и задачи исследования
1.6 Общая методика оптимизации
1.7 Основные термины, определения и условные обозначения, принятые в работе
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАТЕРИАЛА ПРОТЕКТОРА, ПРИЛЕГАЮЩЕГО К ШИПУ
2.1 .Концептуальная постановка задачи
2.2.Математическая постановка задачи. Обработка исходных данных
2.3.Построение модели
2.4.Пример построения картины напряженно-деформированного состояния (НДС)
2.5. Выв оды по 2—главе
3. ОПТИМИЗАЦИЯ СХЕМЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ ШИПОВ В
ПРОТЕКТОРЕ ШИНЫ
3.1 .Расчет количества шипов на шине
3.2.Оптимизация схемы расположения шипов в выступах протектора
3.2.1. Общие положения
3.2.2. Теоретические основы оптимизации схемы расположения шипов
3.6.Практическая реализация алгоритма оптимизации. Программа «Трассировка»
3.7.Сравнительный анализ и пример оптимизации схемы размещения шипов на протекторе шин
Я - 620 и М - 265"SNOWQUEEN"
3.7.1. Анализ имеющейся схемы ошиповки шин Я - 620 и
М - 265"SNOWQUEEN"
3.7.2. Оптимизация схемы ошиповки шины Я -
3.8.Выводы по 3 главе
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ШИПА В ВЫСТУПЕ ПРОТЕКТОРА
4.1. Общие положения
4.2. Анализ причин нарушения работоспособности шипов в шине
4.3. Разработка методики лабораторного эксперимента
4.4. Разработка конструкции экспериментального стенда для исследования усталостных процессов в сопряжении шип - резина
4.4.1. Функционально-кинематическая схема и принцип работы стенда
4.4.2. Конструкция стенда
4.4.3. Последовательность подготовки стенда к проведению
опыта
4.5.Планирование лабораторного эксперимента
4.6.Результаты эксперимента
4.7. Натурно-статистический эксперимент определения
оптимального диаметра отверстия в протекторе шины под шип
4.7.1. Разработка методики эксперимента
4.7.1.1. Требования к шипам
4.7.1.2. Требования к конструкции оправки для шипа
4.7.1.3. Требования к шинам
4.7.2. Результаты эксперимента
4.8.Выводы по 4—главе
5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМОБИЛЯ НА ШИПОВАННЫХ ШИНАХ. ПРОГРАММНЫЙ ПАКЕТ «ОК-ШИП»
5.1. Общие положения
5.1.1. Тормозной путь автомобиля
5.1.2. Критический тормозной путь автомобиля
5.1.3. Минимальный безопасный радиус поворота автомобиля
5.1.4. Динамика разгона автомобиля
5.2.Результаты расчета динамических характеристик автомобиля
5.3.Программный пакет оптимизации технологических параметров ошиповки «Ок - Шип»
5.3.1. Базы данных по шинам, шипам и автомобилям
5.3.2. Алгоритмы и методики расчета
5.3.3. Алгоритмы и методики вспомогательных расчетов
5.3.4. Порядок работы с программой «Ок-Шип»
5.4.Выводы по 5— главе
Общие выводы
Список использованной литературы
Приложения
ВВЕДЕНИЕ

С каждым годом в России наблюдается рост использования ошипованных шин в зимний период времени. Все больше автомобилистов выбирают в качестве зимних шин ошипованные. За более чем полувековую историю применения шин, оснащенных шипами противоскольжения, они показали и доказали свою эффективность. Однако среди положительных сторон применения ошипованных шин существует ряд отрицательных моментов и нерешенных проблем.
Известно, что оснащение автомобильных шин шипами противоскольжения позволяет значительно повысить коэффициент сцепления с обледенелым дорожным полотном, и как следствие этого получить ряд бесспорных положительных эффектов, а именно:
- уменьшение тормозного пути;
- уменьшение времени разгона;
- снижение вероятности заносов;
- возможность повышения средней скорости движения;
- повышение управляемости автомобиля;
- снижение утомляемости водителя;
- экономию топлива;
- уменьшение износа автошин.
Кроме того, что не менее важно, при массовом применении шипованных автошин становится возможным отказ от применения соли и песка на дорогах в зимнее время, что улучшает экологическую ситуацию в зоне автотрасс и уменьшает коррозионное и абразивное воздействие внешней среды на детали автомобиля.
Но ошиповка шин имеет и обратную, негативную сторону. В первую очередь это повышенный износ дорожного покрытия ошипованными шинами. Существенным является и фактор пылеобразования,

1.4.4. Износостойкость и работоспособность шипов
Предположим, что рабочая часть шипа изнашивается быстрее, чем шина, тогда выступание шипа постепенно уменьшится до нуля и одновременно сведется на нет эффективность ошипованной шины. Вполне исправный шип, располагаясь заподлицо с беговой дорожкой, не приносит никакой пользы. Другой вариант - шип изнашивается меньше беговой дорожки. В этом случае выступание шипа достигнет такой величины, что резина шашки не сможет удержать шип, и он будет “выломан” или твердосплавная вставка не выдержит возросшего изгибающего момента и обломается. Необходимо, чтобы износ рабочей части шипа и беговой дорожки протектора был одинаковым. В основном интенсивность износа зависит от материала и диаметра твердосплавной вставки. Специальные испытания показали, что наиболее подходящим и, практически, единственным отвечающим всем требованиям оказался твердый сплав типа ВК-8. Другие материалы, подвергавшиеся испытаниям, либо не соответствовали требованиям по износостойкости, либо оказывались слишком хрупкими. Изготовление вставок методом порошковой металлургии никаких проблем не вызывает. Понятно, что интенсивность износа непосредственно зависит от вертикальных нагрузок, приходящихся на шип, но эти нагрузки в свою очередь зависят и от массы автомобиля, и от количества шипов на шине, и от других факторов.
Испытания показали, что при увеличении выступания шипа износ вставки растет, а при уменьшении - снижается. Это легко объяснимо: во время движения по твердому покрытию шип утапливается в шину до момента, когда шина начнет опираться на дорогу всей площадью контакта. Естественно, что утапливание на меньшую глубину происходит при меньших нагрузках и наоборот, а от них и зависит интенсивность износа. Опытным путём было установлено, что для шин легковых автомобилей оптимальный