Разработка метода замораживаемых вклеек для анализа напряженно-деформированного состояния пневматических шин

• Автор: Тартаковер, Евгений Иосифович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. АНАЛИЗ конструкций и условий работы пневматических шин
1.1. Конструктивные особенности шин,нагрузки
и эксплуатационные повреждения
1.2.Методы расчетного и экспериментального исследования напряжений в шине
1.3. Постановка задачи исследования
Глава 2. РАЗРАБОТКА метода замораживаемых вклеек и технологии
его применения
2.1. Теоретическое обоснование метода на основе анализа вязкоупругости полимеров в процессе полимеризации
2.2. Разработка фотоупругих материалов холодного отверждения
для вклеек и изучение их оптико-механических свойств
2.3. Разработка способа тарировки материала вклеек
для моделирования жесткости резиновых деталей шин
2.4. Разработка технологии определения напряжений в шинах
методом замораживаемых вклеек
2.5. Методика проведения измерений и обработки результатов
2.6. Оценка точности результатов, получаемых методом вклеек
Глава 3. РАЗВИТИЕ методов измерения деформаций в шинах
3.1. Развитие методики измерения деформаций элементов пневматических шин резинопроволочными датчиками
3.2. Разработка метода измерения кривизны поверхности шины
с применением резинопроволочных датчиков и кривизномеров
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ напряженно-деформированного состояния
шин разной конструкции
4.1. Анализ напряженно-деформированного состояния шин
с применением метода замораживаемых вклеек
4.2. Анализ напряженно-деформированного состояния шин
с применением метода тензометрии
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Пневматические шины являются важным элементом широко распространенных транспортных средств: легковых и грузовых автомобилей, автобусов, авиационной техники, сельскохозяйственных, строительных, дорожных, подъемно-транспортных машин, тракторов, мотоциклов и др. Одновременно находятся в эксплуатации более 4 млрд. шин, а мировой выпуск шин превышает 800 млн. в год. От надежной работы шин в значительной степени зависит комфортабельность, надежность и безопасность транспортных средств.
Шина представляет собой сложную композитную конструкцию, состоящую из резиновых элементов разной жесткости и армирующих элементов из материала другой природы (металлокорд, текстильный корд и др.). Под действием нагрузки во внутренних зонах шины, в зонах скрепления резиновых элементов с каркасом и брекером нередко появляются дефекты в виде отслоения деталей. Развиваясь в процессе эксплуатации, они приводят к разрушению шин, преждевременному их снятию или к неремонтопригодному состоянию. Поэтому повышение прочности и долговечности шин представляет собой актуальную народнохозяйственную задачу. Решение её путем усталостных испытаний образцов шин требует значительных затрат времени и средств. Дело в том, что механическое поведение таких композитов, их прочность и характер разрушения зависят не только от физико-механических и химических свойств компонентов, но также от структуры композита и технологии изготовления.
При решении вопросов прочности композитных конструкций и при разработке методов их исследований необходимо учитывать ряд особенностей. Во-первых, особенность таких конструкций и в, частности, шин, состоит в том, что концентрация напряжений возникает в них не только в зонах геометрической и силовой неоднородностей (т.е. в местах резкого изменения формы и нагрузки), но и в зонах механической неоднородности по поверхностям скрепления элементов из разного материала. Другая особенность состоит в том, что в композитных конструкциях возникают температурные напряжения даже при равномерном изменении температуры из-за различия коэффициентов теплового расширения материалов сопрягаемых элементов. Такого рода напряжения возникают при изготовлении шин в процессе охлаждения от температуры изготовления до температуры эксплуатации, а также в процессе эксплуатации при изменении температуры окружающей среды. Кроме температурных напряжений при изготовлении шин в них возникают напряжения, обусловленные

усадкой резины и полимерных армирующих материалов. Разрушение композитных конструкций обусловлено совместным действием внешних нагрузок (поверхностных сил, давлений, массовых сил и др.), температурных и усадочных напряжений. Полный анализ напряженно-деформированного состояния шины является чрезвычайно сложной задачей. Поэтому исследуются прежде всего напряжения и деформации от действия нагрузок. Но при анализе причин разрушений необходимо стремиться к оценке влияния остальных составляющих.
Для оценки прочности и долговечности шин, для выбора оптимальных конструктивных форм, обеспечивающих наивысшую прочность и долговечность, весьма важно знать распределение и концентрацию напряжений по поверхностям скрепления элементов шины, где, в основном, и начинается развитие разрушения. Для анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) используются расчетные и экспериментальные методы. Применяемые методы расчета шин, основанные на теории многослойных оболочек (развитые в работах В.Л.Бидермана, Б.Л.Бухина, Э.Я..Левковской, И.К.Николаева,
Э.И.Григолюка, А.Е.Белкина, Э.И.Кваши и других) и использующие простые модели - балки, стержни, кольцо на упругом основании (О.Н.Мухин, В.Е.Гуральник и другие), задачу определения концентрации напряжений в зонах геометрической и механической неоднородности шин не решают. Методы и средства электротензометрии, созданные для определения деформаций и напряжений шин, (работы ВЛ.Бидермана, ВАПугина, В.П.Пачева, В. И. Новопольского, П.И.Алексеева О.Б.Третьякова, С.П.Захарова, И.В.Балабина, Э.Я..Левковской, В.Керна, К.Гроша и других) позволяют определить деформации в отдельных точках свободной поверхности, деформации и усилия в нитях корда и проволоки бортового кольца, напряжения и перемещения в контакте протектора с опорной поверхностью и борта с ободом. Для изучения напряжений во внутренних областях шины метод электротензометрии не эффективен.
Для изучения концентрации напряжений во внутренних зонах деталей и при разработке мер по их снижению, установлении причин разрушений наиболее эффективны поляризационно-оптические методы, позволяющие получить наглядную картину распределения напряжений. Эти методы в последние годы получили значительное развитие в трудах Н.И.Пригоровского ,Х.К.Абена, А.Я.Александрова, М.Х.Ахметзянова, М.Ф.Бокштейн, С.Е.Бугаенко, И.И.Бугакова, Г.С. Варданяна,
В.П.Нетребко, Г.Л.Хесина, Б.Н.Ушакова, А.Дюрелли, У.Райли, М.Фрохта и других.
Известно применение поляризационно-оптических методов с использованием плоских моделей из полиуретанов в виде срезов шин, шашек протектора и различных РТИ
тс. полос

Рис.2.3.Изменение порядка полос тс в центре диска и приращение горизонтального диаметра ДО в зависимости от времени после нагружения