Анотація до роботи:

Сасов О.О. Прогнозування вихідних характеристик шин понаднизького тиску для автомобілів і тракторів. – Рукопис.

Дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.02 – Автомобілі та трактори.

Дисертація присвячена вирішенню питання підвищення ресурсу пневматичних шин транспортних засобів за рахунок розробки ефективних методів математичного моделювання та науково обґрунтованих рішень у галузі їх конструювання.

Досліджено напружено-деформований стан автомобільних та тракторних шин, а також вплив зміни низки конструктивних параметрів на їх основні експлуатаційні показники.

Розроблена математична модель для розрахунку напружено-деформованого стану пневматичних шин у квазістатичній постановці. Отримано основні рівняння коливання тороїдальних оболонок пневматичних шин, що контактують з пружною основою, варіаційним шляхом отримані рівняння армованого елемента пневматичних шин у вигляді гнучких анізотропних пластин та оболонок на основі гіпотез Кірхгофа-Лява з урахуванням деформацій поперечного зсуву, виконані розрахунки армованого елемента пневматичних шин у вигляді пластин з різним шагом як по поверхні оболонки, так й по часу.

Запропоновано подальший розвиток методу рішення динамічних контактних задач з урахуванням односторонніх зв’язків на основі моделі Кірхгофа-Лява та моделі зсуву Тимошенко.

Розроблена методика розрахунку ресурсу пневматичних шин з урахуванням температурного режиму експлуатації і амплітудно-частотними характеристиками армованої оболонки пневматичних шин від зміни кута орієнтації армуючого елемента, що дозволяє визначити дійсні величини їх напружено-деформованого стану для уточнення розрахунку ресурсу пневматичних шин.

1.Виконаний аналіз літературних джерел і проведених досліджень у галузі конструювання, взаємодії пневматичної шини з дорогою, теплового та напруженно-деформованого стану пневматичних рушіїв дозволив виявити найбільш суттєві конструктивні й експлуатаційні параметри, що впливають на їх ресурс: внутрішній тиск у шині, температура шини, навантаження, яке діє на шину під час руху, швидкість руху транспортного засобу. Аналіз існуючих методів визначення ресурсу пневматичних шин для автомобілів і тракторів показав, що ці методи визначення ресурсу шин не враховують динамічних дій експлуатаційних навантажень при коченні пневматичних шин. На основі проведеного аналізу розроблена математична модель пневматичної шини як анізотропної тороїдальної оболонки.

2.На основі розробленої математичної моделі проведені теоретичні дослідження частот власних коливань армованого елемента пневматичних шин у вигляді прямокутних шарнірно обпертих жорстких анізотропних пластин, визначено вплив анізотропних членів диференційного рівняння руху армованого елемента пневматичних шин у вигляді прямокутних шарнірно обпертих жорстких анізотропних пластин. Отримані величини частот власних коливань армованого елемента пневматичних шин у вигляді прямокутних шарнірно обпертих жорстких пластин для різних кутів орієнтації матеріалу (РВК) та кутів взаємного розташування армування шарів. Зміна частоти власних коливань армованого елемента може досягати 24-58% в залежності від кута армування. Встановлена залежність частот власних коливань оболонки пневматичних шин від кутів армування і орієнтації матеріалу резинокордної оболонки. Виявлено, що при куті армування резинокордної оболонки 22 частота власних коливань оболонки пневматичної шини постійна при різних кутах орієнтації матеріалу

3. Вирішено контактну задачу коливання ортотропної шарнірно обпертої оболонки на основі гіпотез Кірхгофа-Лява, що дозволяє визначити контактний тиск в залежності від модуля пружності дорожнього покриття.

4. Аналіз конструктивних і експлуатаційних параметрів, що впливають на ресурс пневматичних шин, показав, що однією з основних причин його зменшення є підвищена температура розігріву каркаса, підканавки і протектора. Більшість шин виходить з ладу в результаті термічного руйнування в зоні стику протектора з підканавочним шаром і каркасом.

Експериментальні дослідження температурного режиму при експлуатації шин наднизького тиску на ґрунт моделі 6743.00LR25 показали, що найбільша температура виникає в її плечовій зоні, рівна 70 С, що більше на 4-12%, ніж у центральній та підканавочній зонах шини. Тому для визначення ресурсу необхідно враховвати температуру в цій зоні, так як вона є більш термонапруженою.

5. Зроблено математично-статистичний аналіз для визначення математичної залежності температур від часу руху t, радіального навантаження Q, швидкості руху V, внутрішнього тиску P у характерних зонах шини. Встановлено, що зміна температури шини в залежності від зміни часу її руху, внутрішнього тиску, швидкості руху і радіального навантаження є лінійною. У кожній з досліджуваних зон шини отримані залежності температур від часу руху t, радіального навантаження Q, швидкості руху V та внутрішнього тиску P.

6. Розроблено методику розрахунку дійсного ресурсу шин. Встановлено, що при збільшенні радіального навантаження на шину 6643.00LR25 від 27000 Н до 38000 Н її ресурс зменшився на 4,5%. Для шини 6743.00LR25 ресурс зменшився на 2%. При збільшенні швидкості руху з 16 км/ч до 32 км/ч спостерігається зменшення ресурсу шини 6643.00LR25 на 50 км пробігу. При збільшенні внутрішнього тиску з 0,35 МПа до 1,1 МПа в шині 6643.00LR25 спостерігається збільшення ресурсу на 6%, а для шини 6743.00LR25 ресурс збільшується на 4%.

7. Встановлено, що при зміні кута армування з 0 до 22 у шин 6643.00LR25 і 6743.00LR25 ресурс збільшується на 4,1%.

Публікації автора:

1. Кваша Э.Н., Сасов А.А. Исследование напряженно-деформированного состояния радиальной шины 235/75R15 // Системные технологии. Региональный межвузовский сборник научных трудов. – Выпуск 3’(20) – Днепропетровск, 2002. – С. 62-67.

2. Бурхович М.П., Сасов А.А. Влияние изменения внутреннего давления в сельскохозяйственной шине модели 15,5R38 на ее эксплуатационные показатели // Науково-технічна збірка Криворізького технологічного університету «Розробка рудних копалин». – Випуск 85. – Кривий Ріг, 2004. – С. 89-91

3. Кваша Э.Н., Сасов А.А. Контактное взаимодействие тороидальной оболочки пневматической шины с дорожным покрытием // Системные технологии. Региональный межвузовский сборник научных трудов. – Выпуск 4’(33) – Днепропетровск, 2004. – С. 60-66.

4. Скорняков Э.С., Кваша Э.Н., Сасов А.А. Конструирование шин сверхнизкого давления // Системные технологии. Региональный межвузовский сборник научных трудов. – Выпуск 6’(35) – Днепропетровск, 2004. – С.67.

5. Кваша Э.Н., Погасий Е.А., Рудасев В.Б., Сасов А.А. Математическое моделирование шин низкого давления с учетом перемещений сопоставимых с размерами поперечного сечения // Сборник трудов ХII Международной научно-технической конференции «Машиностроение и техносфера ХХI века». Том 2. Донецк, 2005. – С. 72-78.

6. Кваша Э.Н., Сасов А.А. Алгоритм решения динамических контактных задач анизотропных пластин численным методом // Сборник научных работ ДГТУ. Днепродзержинск, 2005. – С. 56-60.

7. Скорняков Э.С., Кваша Э.Н., Сасов А.А. Напряженно-деформированное состояние шин сверхнизкого давления // Нові технології. Випуск 1-2 (7-8). Кременчук, 2005. – С. 238-242.

8. Сасов А.А. Напряжения и деформации в восстановленных шинах // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. Випуск 2/2006 (37). Частина 1. Кременчук, 2006. – С. 83-86.

9. Скорняков Э.С., Кваша Э.Н., Сасов А.А. Исследование напряженно-деформированного состояния шин автомобилей и тракторов методом математического моделирования // Системные технологии. Региональный межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 5’(46) Днепропетровск, 2006. – С. 61-67.