Стр. 6 - Теоретическая оценка работоспособности перспективных конструкций непневматических шин

ISSN 2305-5626. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана: электронное издание. 2013

6

где

s

—– коэффициент продольного скольжения колеса;

r

к

— радиус

качения колеса;

ϕ

— коэффициент сцепления;

w

— угловая скорость

вращения колеса.

Рис. 4. Расчетная схема анализа тепловой нагруженности НПШ

Для проведения расчета в программном комплексе SolidWorks бы-

ла создана трехмерная модель, включающая в себя модель воздуха —

прямоугольный параллелепипед с полостью, повторяющей геомет-

рию изучаемой шины, а также модели исследуемой конструкции и

элемента ОП. Модель импортирована в программу Ansys CFX. Дан-

ный программный модуль позволяет создать конечно-элементную

модель конструкции и провести ее аэродинамический расчет на ос-

новании уравнений Навье — Стокса. Модель атмосферного воздуха

взята из библиотеки материалов Ansys. В расчете использовали

принцип обращенного движения, т. е. конструкция обдувается набе-

гающим потоком воздуха и не совершает поступательного движения.

Набегающий поток воздуха имеет скорость 40 км/ч, давление потока

на выходе атмосферное, температура воздуха 25 ºС. Верхняя и одна из

боковых граней модели воздуха ограничены стенками, взаимодейству-

ющими с потоком посредством скольжения воздуха относительно них.

Противоположная грань представляет собой стенку, не взаимодейству-

ющую с воздушным потоком. Нижняя грань взаимодействует с воз-

душным потоком и движется со скоростью 40 км/ч. Расчет проводили

для промежутка времени в 2 ч с целью определения момента наступле-

ния термодинамического равновесия.

На рис. 5 показано распределение температур в упругих элемен-

тах шин обоих типов, а на рис. 6 — характер обтекания обоих колес

воздушными потоками.

В результате расчетов установлено, что максимальная темпера-

тура нагрева колеса с упругим элементом в виде сот после наступле-

ния термодинамического равновесия системы составляет 41 ºС, а в

виде спиц — 35 ºС. Воздушные потоки могут циркулировать в поло-

стях упругого элемента.