Расчет показателей проходимости пневматических шин на пластичном грунте

Проходимость автомобиля, т. е. совокупность свойств, определяющих возможность движения по деформируемым дорожным поверхностям и бездорожью, была и остается одним из важнейших его эксплуатационных свойств.

Несмотря на непрерывный рост сети дорог с твердыми покрытия' ми, доля времени работы машин транспортного парка на таких дорогах, повидимому? не увеличивается. Не последнюю роль в этом играе непрерывное наращивание количества и создание новых типов машин для строительно-дорожных работ и сельского хозяйства.

Повышение эффективности использования таких машин определяется прежде всего их высокой проходимостью, а она в наибольшей степени зависит от характеристик пневматических шин.

В социалистический республике Вьетнам решение этого вопроса имеет особое значение. Во Вьетнаме ведется освоение новых эконо мических районов, интенсивное внедрение техники в сельском хозяйстве, создание промышленных центров. Но тропический климат с полугодовым сезоном дождей, отсутствие твердых дорог серьезным образом осложняет ход работ.

В настоящее время работы по повышению проходимости автотран спортных средств ведутся по трем основным направлениям:

— создание временных съемных средств (цепи и другие приспособления) для повышения проходимости стандартных автомобилей;

— усовершенствование конструкции шин повышенной проходимости;

— создание движителей специальных конструкций (пневмокатки, пневмогусеницы и т. п.).

Многолетние исследования показали, что мощным средством повышения проходимости автомобиля являются шины специальной конструкции такие, как шины с регулируемым давленная арочные шины, пневмокатки и другие. Эти щины отличаются увеличенным габаритом, малым внутренним давлением к наличием высокого про тектора с широкими канавками. В настоящее время эти шины нашли широкое применение во Вьетнаме, в Советском Союзе и других странах.

Основным условием, оцределяющим возможность движения автомобиля по деформируемой опорной поверхности, является. превышение максимальной силы сцепления, которая может быть развита шинами, над силой сопротивления движению автомобиля. Поскольку автомобили высокой проходимости движутся с небольшими скоростями и силы аэрО' динамического сопротивления малы, аналогичное условие возможности движения может быть принято и для шины. При этом необходимо учитывать, что основные затраты мощности идут на образование колеи, а не на внутренние потери в материале шины,.

Обеспечение высокой силы сцепления и низкого сопротивления качению обеспечивается прежде всего созданием специальной констру ции шины, причем не только рисунка цротектора, но и всей формы шины.

Современное конструирование основывается на широком применении расчетных методов, реализованных в виде црмрамм для электронных вычислительных машин. Расчет проходимости шин не должен быть исключением, однако до настоящего времени этот вопрос не получил полного решения.

Надо также отметить, что конструирование шин неразрывно связано с разработкой технологии их изготовления, поскольку элементы конструкции, которые обеспечивают необходимые механические свойства шины (в нашем случае проходимость) могут быть выбраны лишь такими, которые может обеспечить существующая или перспективная технология изготовления шин.

Все сказанное послужило причиной постановки данной работы, целью которой является создание метода расчета проходимости шин и расчетное исследование влияния конструкции шины, свойств материалов и режимов нагружения на показатели, определяющие проходимость шины.

Работа состоит из 4-х глав. В 1-ой главе (на основе литературных данных) рассматриваются особенности взаимодействия шины с деформируемой опорной поверхностью, обосновывается необходимость объединения для решения поста^еной задачи методов тес рии автомобиля, механики пневматических шин, и механики грунто! Во 2-ой главе описываются методы исследования взаимодействия шины с грунтом и обосновывается принятая в работе методика.

В 3-ей главе строится расчетная схема и математическая модель взаимодействия шины с пластичным грунтом. Разработанный алгоритм расчета реализован в виде цро1рамм для ЭЦВМ. Сопоставление результатов расчета с данными эксперимента, заимствованы-ми из литературы, оказалось вполне удовлетворительным.

В 4-ой главе описан машинный эксперимент, устанавливающий влияние на показатели проходимости свойств 1рунта,^режима нагр: жения, конструкции шины и механических характеристик материала. Его результаты обобщены в виде серии зависимостей показателей проходимости от величин, назначаемых конструктором шины.

Общие результаты работы прежде всего методики расчета и программы для ЭЦВМ, могут быть рекомендованы для применения npi конструировании шин высокой проходимости.

ОСНОВНЫЕ вывода.

1.Впервые для исследования работы пневматической шины на деформируемом грунте использована математическая модель «кольцо на упругом основании», которая была разработана для анализа статической деформации и работы шины при качении по твердой поверхности.

2.В качестве критериев оценки проходимости приняты показатель проходимости /удельный запас силы тяги/ и коэффициент сопротивления качению. Эти показатели определяют нетолько возможность, но и эффективность /движение с меньшей затратой мощности/ прео-деления автомобилем бездорожья.

3.Установлено, что не возможно построить общую расчетную схему для исследования работы шины на грунтах разных состояний, т.к. каждое состояние грунта имеет свои особенности, пренебрежение которыми приведет к ошибочным результатам. Правильным путем является построение расчетных схем работы шины на типичных состояниях грунта: пластичное/всхапанное поле, глинистые грунты влажности до 35%/tтекучее/переувлаженные грунты/, грунт с низким коэффициентом внутреннего сцепления /сухой песок/, и.т.д.

4.Построена расчетная схема работы шины на пластичном грунте. Разработан метод расчета большего количества параметров контакта шины с грунтом в зависимости от конструктивных параметров, режима нагружения шины и механических характеристик грунта. Разработана система программа на Фортране-ТУ" для ЭВМ, предназначенная для расчета коэффициента сцепления, коэффициента сопротивления каченш радиального прогиба шины, глубины колеи, распределения контактных напряжений в продольном направлении и других параметров.

5.Разработанная методика дает возможность оценить по проходимостз ту или иную конструкцию шины, тем самым найти резервы повышения проходимости автомобиля п^тем изменения конструкции шины и свойств ее материалов.

6.Проведены обширные машинные эксперименты по исследованию влияния отдельных механических характеристик грунта, основных конструктивных параметров и режима нагружения шины на показатели проходимости. Для подверждения основных выводрв привлечены резуль таты экспериментальных исследований, приведенных в работах других авторов.

7.Расчетный анализ показал, что с точки зрения повышения проходимости шины важнейщими фнкторами являются радиальная жесткость шины, зависящая от внутреннего давления, угла расположения нитей, конфигурации профиля, а также наружный диаметр и ширина профиля. Жесткостные характеристики рехины не оказывают существенного влияния на параметры контакта, но улучщение гистерезисных свойств резины положительно сказывается на проходимость автомобиля.

— 118,.