Многоспицевая безвоздушная шина из композита: тепловое состояние
Автор: Абдрахимов Руслан Рамильевич, Игнатова Анастасия Валерьевна, Сапожников Сергей Борисович
Рубрика: Расчет и конструирование
Статья в выпуске: 1 т.17, 2017 года.
Бесплатный доступ
В работе представлен анализ установившегося теплового состояния композитных спиц безвоздушного колеса (шины) при движении. Нагрев спиц на высоких скоростях движения - один из основных недостатков безвоздушных колес, проявляемый вследствие наличия внутреннего трения в материалах, поглощающего часть энергии деформации. Повышенная температура материалов колеса оказывает существенное влияние на его работоспособность, так как снижает механические свойства материалов, создает дополнительное термонапряженное состояние и ведет к деградации материала. Рациональным решением данного вопроса является использование современных расчетных методов вместе с применением композитных материалов, обладающих малым внутренним гистерезисным демпфированием. Рассеянная энергия деформирования, представляющая собой площадь петли гистерезиса, определяется вязкоупругими свойствами материала и деформациями при нагружении. Необходимые для расчета теплового состояния вязкоупругие свойства стеклопластика были определены экспериментальным путем на динамическом механическом анализаторе DMA 242 C (NETZSCH). Деформации спиц колеса определены из расчета на статическую прочность, с учетом нюансов предложенной конструкции. Полученные данные были использованы для расчета внутреннего нагрева спиц колеса при движении на двух скоростях: 5 и 90 км/ч. Результаты проведенной работы позволяют считать предложенную многоспицевую конструкцию безвоздушной шины вполне работоспособной, обладающей низким тепловыделением и возможностью применения в гражданских и военных транспортных средствах, в целях повышения надежности и снижения инфракрасной заметности.
Безвоздушная шина, стеклопластик, гистерезисные потери, саморазогрев
Короткий адрес: https://sciup.org/147151743
IDR: 147151743 | DOI: 10.14529/engin170101
Список литературы Многоспицевая безвоздушная шина из композита: тепловое состояние
- Bras, B. Life-cycle environmental impact of Michelin Tweel ® tire for passenger vehicles/B. Bras, A. Cobert//SAE International Journal of Passenger Cars -Mechanical Systems. -2011. -Vol. 4. -№ 1. -P. 32-43.
- Optimisation of geometry and material properties of a non-pneumatic tyre for reducing rolling resistance/M. Veeramurthy, J. Ju, L.L. Thompson, J.D. Summers//International Journal of Vehicle Design. -2014. -Vol. 66. -№ 2. -P. 193-216.
- Rolling resistance of a nonpneumatic tire having a porous elastomer composite shear band/J. Ju, M. Veeramurthy, J.D. Summers, L.L. Thompson//Tire Science and Technology. -2013. -Vol. 41. -№ 3. -P. 154-173.
- Евзович, В.Е. Автомобильные шины, диски и ободья/В.Е. Евзович, П.Г. Райбман. -М.: Автополис-плюс, 2010. -144 с.
- Walter, J.D. Energy losses in tires/J.D. Walter, F.S. Conant//Tire Science and Technology. -1974. -Vo1. 2. -P. 235-260.
- Clark, S.K. Rolling resistance of pneumatic tires/S.K. Clark//Tire Science and Technology. -1978. -Vol. 6. -№ 3. -P. 163-175.
- Перепечко И.И. Введение в физику полимеров/И.И. Перепечко. -М.: Химия, 1978. -312 c.
- Ward, I.M. Mechanical Properties of Solid Polymers/I.M. Ward, J. Sweeney. -John Wiley & Sons, 2012. -480 p.
- Sokolov, S. Analysis of the heat state of pneumatic tires by the finite element method/S. Sokolov//Journal of Machinery Manufacture and Reliability. -2009. -Vol. 38. -№ 3. -P. 310-314.
- Bezgam, S. Design and analysis of alternating spoke pair concepts for a non-pneumatic tire with reduced vibration at high speed rolling/S. Bezgam. -Thesis: Clemson University, 2009. -94 p.
- Rutherford, W. Use of orthogonal arrays for efficient evaluation of geometric designs for reducing vibration of a non-pneumatic wheel during high-speed rolling/W. Rutherford. -Thesis: Clemson University, 2008. -133 p.
- Manga, K.K. Computational method for solving spoke dynamics on high speed rolling Tweel™/K.K. Manga. -Thesis: Clemson University, 2008. -106 p.
- Бабакин, А.Н. Повышение живучести военной автомобильной техники применением современных боестойких автомобильных шин//Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле-и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров». -М.: МГТУ «МАМИ». -2010. -С. 22-28.
- Еремин, Г.П. Экспериментальное исследование тепловой нагруженности безопасных колес/Г.П. Еремин, А.Б. Карташов, А.А. Смирнов//Известия высших учебных заведений. Машиностроение. Транспортное и энергетическое машиностроение. -2015. -Т. 4. -№ 661. -C. 49-56.
- Namjoo1, M. An experimentally validated FE analysis for transient thermal behavior of the rolling tire/M. Namjoo, H. Golbakhshi, H. Momeni-Khabisi//International Journal of Automotive Engineering. -2016. -Vol. 6. -№ 3. -P. 2111-2120.
- Lin, Y.-J. Temperature prediction of rolling tires by computer simulation/Y.-J. Lin, S.-J. Hwang//Mathematics and Computers in Simulation. -2014. -Vol. 67. -P. 235-249.
- Еремин, Г.П. Теоретическая оценка работоспособности перспективных конструкций непневматических шин/Г.П. Еремин, А.Б. Карташов//Инженерный журнал: наука и инновации. -2012. -№ 10 (10).
- Deformation and heat generation in a nonpneumatic tire with lattice spokes/S. Yoo, Md S. Uddin, H. Heo et al.//SAE Technical Papers. -2015. -P. 1-10.
- Rao, K.N A sensitivity analysis of design attributes and operating conditions on tyre operating temperatures and rolling resistance using finite element analysis/K.N. Rao, R.K. Kumar, P. Bohara//Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. -2006. -Vol. 220. -№ 5. -P. 501-517.
- A finite element algorithm for the prediction of steady-state temperatures of rolling tires/K.V. Narasimha Rao, R. Krishna kumar, P. C. Bohara, R. Mukhopadhyay//Tire Science and Technology. -2006. -Vol. 34. -№ 3. -p. 195-214.
- Кухлинг, К. Справочник по физике/К. Кухлинг. -2-е изд. -М.: Мир, 1985. -520 с.
