Испытания шин и колес

СПБГУ Сервиса и Экономики 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат по Испытаниям транспортных средств на тему:

Испытания шин и колес. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                   Выполнил студент

                                                                                                                       5 курса

  группы 2301.3 ИСАКиБТ

Саркисян  А. А.

Проверил  Бочков А. А. 
 
 
 

СПБ 2010г.

     Содержание: 

1. Введение.
2. Лабораторные испытания.
3. Дорожные испытания.
4. Заключение.
5. Список литературы.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение. Европейская экономическая комиссия в сотрудничестве с технической организацией европейских производителей шин и ободьев в 1975 г. приняла Правило ЕЭК ООН, определяющее типовые испытания шин и колес и их дополнительные обозначения, необходимые для проведения этих испытаний. 

       

    Ободья  колес автомобилей: а — легкового; б — грузового с ободом, имеющего разрезное замочное кольцо; в —  грузового с ободом, имеющего разрезное  бортовое кольцо; г — высокой проходимости; д — с бездисковым колесом со съемным плоским ободом, состоящим из трех частей; 1 — обод; 2 — диск; 3 — гайка; 4 — шпилька; 5 — ступица; 6 — колпак; 7 — неразрезное бортовое кольцо; 8 — разрезное замочное кольцо; 9 — разрезное бортовое кольцо; 10— болт;11— наружный обод; 12— распорное кольцо. 
 
 

    Ручей обода служит для временного размещения части борта шины в процессе ее монтажа (демонтажа) и должен быть достаточно глубоким.

    Неразъемные ободья являются наиболее жесткими и  технологичными, имеют малую массу. Однако на них возможен и монтаж шин с достаточно эластичными бортами и боковинами, т. е. шины легковых автомобилей и грузовых автомобилей малой грузоподъемности. 

    В случае применения бескамерных шин  к колесу предъявляются дополнительные требования:

    • герметичность обода;

    • одинаковые посадочные размеры для  бескамерной и камерной шин одного и того же размера;

    • возможность применения камеры. 

    Классификация колес. Колеса различают по классам, видам и типам. По эксплуатационному  назначению транспортных средств колеса имеют следующую классификацию:

    • класс 1 — для внутризаводского транспорта (автопогрузчики, электрокары);

    • класс 2 — для автомобилей с  полной массой до 2,0 т и для прицепов к ним;

    • класс 3 — для грузовых автомобилей  с полной массой от 2 до 20 т;

    • класс 4 — для грузовых автомобилей  с полной массой свыше 20 т;

    • класс 5 — для автомобилей повышенной проходимости и прицепов;

    • класс 6—7 — для тракторов и  сельхозмашин. 

    Колеса  могут быть предназначены для  следующих типов шин:

    • камерных;

    • бескамерных;

    • с регулируемым давлением;

    • арочных;

    • пневмокатков. 

    По  конструктивным особенностям колеса подразделяются по следующим признакам:

    • по типу обода — с неразъемным  и разъемным ободом, с профилированным  ободом, с ободом из фасонных профилей, со штампованным или литым ободом и т. д.;

    • по месту соединения диска с ободом — с диском, соединенным с ободом в средней части, то же в замочной части, то же в бортовой части;

    • по способу соединения диска с  ободом — не регулируемые по вылету диска относительно обода и регулируемые;

    • по способу соединения колеса со ступицей — дисковые и бездисковые;

    • по числу колес, одновременно устанавливаемых  на ступицу, — одинарные или сдвоенные. 

    Ободья. Основные типы ободьев колес:

    • неразъемный;

    • разъемный посредине;

    • разъемный по радиусу — сегментный;

    • разъемный двух-, трех-, четырех- и  пятиэлементный. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Лабораторные испытания. Работу шины во многом определяют ее упругие или жесткостные характеристики, в частности характеристики радиальной, тангенциальной, боковой и угловой жесткостей, представляющих собой отношение соответственно радиального, тангенциального, бокового усилий, а также момента в месте контакта шин с дорогой к вызываемым ими деформациям шины в соответствующих направлениях.

    Для определения радиальной жесткости  обычно используют пресс, имеющий механизм нагружения и систему отсчета деформаций. В шинной промышленности для этой цели применяют стенд ОПШ-30, предназначенный для испытаний металлических образцов на разрыв. Стенд ОПШ-30 (рис. 1) имеет неподвижную траверсу 3, на которой установлен гидроцилиндр 4.

    

    Рис. 1. Стенд ОПШ-30

    Его плунжер 5 через подвижную траверсу 6 и тяги 12 перемещает стол 13, воздействующий на шину 11, которая подвешена с помощью тяг 1 к траверсе 3. На этой траверсе укреплен крюк 2 подъемной тали для установки колеса. Давление в гидроцилиндре создается насосом 10 и измеряется силоизмерительным прибором 7, показания которого пропорциональны действующей нагрузке. Стенд оборудован записывающим устройством, барабан которого соединен тросиком с тягой 12 и поворачивается на угол, пропорциональный деформации шины, а перо 8 в зависимости от действующей нагрузки перемещается по образующей барабана 9 и автоматически вычерчивает кривые в координатах усилие - радиальная деформация шины. На стенде кроме характеристик радиальной жесткости определяют площади отпечатков и статические радиусы шин, а также прочность каркаса методом продавливания шины наконечником соответствующей формы с последующим подсчетом работы, затраченной на разрушение, которая характеризует прочность каркаса. Тангенциальную, или окружную, жесткость шины определяют на установках, принципиальная схема одной из которых дана на рис. 2.

    

    Рис. 2. Установка для определения тангенциальной жесткости шин

    По  верхней штанге 1 установки перемещается груз 2. Это позволяет регулировать вертикальное усилие, прикладываемое к испытуемому колесу 6, путем изменения момента груза 2 относительно опоры 8. Винт 3 служит для поддержания рычага в горизонтальном положении и непосредственно передает усилие через рессору 5 на балку 10, закрепленную на оси стойки 8 и имеющую груз 9, служащий для вывешивания колеса относительно опорной плиты 7. Карданный вал 11 соединяет колесо с храповым устройством 12, собачка 14 которого через сектор 13 и трос связана с винтом 16. По осевому перемещению винта 16 с учетом передаточного отношения определяют угол закручивания, а по динамометру 15 усилие, которое создается на колесе. Отношение этого усилия к углу поворота колеса - тангенциальная, или окружная, жесткость шины.

    Боковую жесткость шины определяют на установках, схема одной из которых изображена на рис. 3.

    

    Рис. 3. Установка для определения боковой  жесткости шин

    Испытуемое  колесо 6 жестко связано с трубой 3, свободно посаженной на оси, вследствие чего труба может перемещаться вдоль оси и вращаться вокруг нее. Через подшипники труба связана с рамой 4, на которую воздействуют груз 5, прижимая шину к основанию. Груз 11 через блок и трос 10 создает боковое усилие на колесе. Ось 2 жестко связана со станиной 1, последняя может качаться на шарнире 8, что необходимо для первоначального вывешивания колеса, которое осуществляется с помощью противовеса 9. Боковая деформация шины фиксируется самопишущим устройством 7. По величине отношения боковой силы к боковой деформации шины определяют ее боковую жесткость.

    Для определения угловой жесткости  шины опирают шину на поворотный диск, взаимодействующий с основанием через шарики. По отношению момента, поворачивающего диск, к углу его поворота подсчитывают угловую жесткость в месте контакта шины с основанием.

    Существуют  универсальные стенды, которые позволяют  определять все перечисленные жесткостные параметры.

    Для определения сцепных качеств  шин в лабораторных условиях используются те же установки, которые применяются для исследования жесткостных параметров.

    Продольный  коэффициент сцепления, представляющий собой отношение касательного усилия в месте контакта к нормальной нагрузке на колесе при его скольжении, определяется на установке, которая используется для снятия тангенциальной жесткости шины (см. рис. 2). Поперечный коэффициент сцепления, характеризуемый отношением боковой силы к нормальной нагрузке на колесе при боковом скольжении колеса, определяется на установке, изображенной на рис. 3. На этой же установке, если колесо опереть не на неподвижное основание, а на вращающийся барабан или диск с приводом от электродвигателя, можно снимать характеристики бокового увода шин. Однако не менее распространены стенды, на которых боковую силу изменяют поворотом оси вращения колеса по отношению к оси вращения бегового барабана.

    Сопротивление качению в лабораторных условиях определяется на стендах с беговым  барабаном или вращающимся в  горизонтальной плоскости диском. Принципиальная схема стенда с беговым барабаном приведена на рис. 4.

    Колесо  с испытуемой шиной 1 опирается на беговой барабан 2 и имеет привод от электродвигателя 3, а барабан соединен с генератором 4. Разность мощностей электродвигателя и генератора (за вычетом мощности, обусловленной вентиляционными потерями при вращении шины) определит мощность, затрачиваемую на преодоление сопротивления качению колеса, а коэффициент сопротивления качению колеса 1 может быть вычислен по формуле

    

    Рис. 4. Стенд для определения сопротивления  качению шин 

    

,

    где: N - мощность, затрачиваемая на качение колеса по барабану;

                Q - нагрузка на колесо;

                u - окружная скорость.

    Испытания шин на долговечность, включая усталостную  прочность каркаса и износостойкость протектора, проводят на шинообкатных станках, схема одного из которых приведена на рис. 5.

    

    Рис. 64. Шинообкатный станок

    Беговой барабан 5 получает привод от электродвигателя 4 и приводит во вращение две испытуемые шины 3. Они установлены на каретках 6, которые, перемещаясь на роликах по направляющим станины, прижимают шины к беговому барабану под действием грузов 1 через угловые рычаги 2. Станок является универсальным, на нем можно проводить испытания шин диаметром до 1400 мм при нагрузке до 45 кН и скорости качения 25-150 км/ч. Для проверки прочности каркаса при воздействии динамических нагрузок на рабочей поверхности барабана укрепляют различных размеров препятствия.

    В целях ускорения процесса испытаний  на износ шин применяют станки, на которых в процессе обкатки  на шину действует крутящий момент, создаваемый гидротормозом, динамомашиной, либо станки с замкнутым контуром мощности. При возрастании крутящего момента от 0,5 до 1 Н ∙ м интенсивность износа при обкатке по барабану со стальной рифленой поверхностью увеличивается в 4,5 раза.

    Колеса и ступицы в лабораторных условиях подвергаются главным образом испытаниям на прочность. Прочность ободов исследуется в основном тензометрическим методом, который подробно будет описан ниже при рассмотрении методов испытаний несущих систем. Обод колеса в сборе с шиной, находящейся под давлением, подвергают действию вертикальной и боковой нагрузки. Тангенциальные нагрузки и крутящие моменты не учитываются, так как их влияние на прочность обода незначительно.