Стр. 5 - Теоретическая оценка работоспособности перспективных конструкций непневматических шин

ISSN 2305-5626. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана: электронное издание. 2013 5
Анализируя результаты расчетов, можно сделать вывод о том,
что конструкция с упругим элементом в виде спиц обладает мень-
шей несущей способностью, поскольку напряжения локализуются
вблизи зоны контакта с ОП. Спицы конструкции работают на
устойчивость и после потери несущей способности изгибаются,
что в свою очередь провоцирует изгиб соседних спиц. В результа-
те происходящих процессов конструкция «оседает» вблизи пятна
контакта. Иную картину можно наблюдать в конструкции с упру-
гим элементом в виде сот. Вследствие более сложной картины
нагружения напряжения перераспределяются на бóльшем объеме
упругого элемента, что вызывает значительные деформации, одна-
ко повышает несущую способность.
Анализ тепловой нагруженности НПШ на данном этапе иссле-
дования проводили только для случая ведомого режима качения ко-
леса, когда проскальзывание в пятне контакта шины с ОП мини-
мально. Это означает, что основной источник теплоты будет при
этом распределен по всей площади поверхности конструкции.
Предлагаемая модель для теплового расчета в этом случае пред-
ставляла собой НПШ с элементом ступицы, движущуюся по непо-
движной ОП поступательно со скоростью 40 км/ч и вращающуюся с
угловой скоростью 22 об/с (рис. 4). Колесо погружали в среду,
представляющую собой атмосферный воздух при нормальных усло-
виях. Вместе с колесом поступательное движение совершал элемент
кузова автомобиля. На основе экспериментов, проводимых с без-
воздушными шинами, коэффициент сопротивления качению при-
нимали равным 0,02 [2], а коэффициент сцепления 0,6, что соответ-
ствовало случаю движения автомобиля по грунтовой дороге.
При расчете сделаны следующие допущения:
– вся поверхность элемента колеса, кроме элемента ступицы, из-
лучает тепловую энергию;
– элементы кузова автомобиля представляют собой прямоуголь-
ные стенки и взаимодействуют с границами модели воздуха;
– нижняя граница модели воздуха перемещается со скоростью
40 км/ч и не взаимодействует с элементом ОП механически;
– рисунок протектора заменен гладкой тороидальной поверхно-
стью.
Расчет проводили для ведомого режима качения колеса, в этом слу-
чае мощность тепловыделения в шине
Nf = vxPz f,
где v x — скорость движения автомобиля; P z — сила, приходящаяся на
одно колесо; f — коэффициент сопротивления качению.
Мощность тепловыделения в пятне контакта
Ns = sPzrк ϕw,