Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОГНОЗИРУЕМОГО РЕСУРСА АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН БОЛЬШЕГРУЗНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ ПО ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

Кадыров А.С. 1 Кабикенов С.Ж. 1 Жаркенов Н.Б. 1 Нурмаганбет Н.С. 1
1 Карагандинский государственный технический университет Республики Казахстан
Интенсивный рост автомобильного транспорта и повышение роли автотранспортных средств в народном хозяйстве Казахстана выдвинули в число важнейших проблему увеличения пробега шин. Шина является одним из дорогостоящих элементов автомобиля. Удельный вес затрат на шины в общем балансе эксплуатационных расходов составляет от 10 % до 25 % в зависимости от категории автотранспортного средства. Анализ причин отказов шин при эксплуатации их на дорогах с усовершенствованным покрытием показывает, что от 70 % до 90 % описываются по причине полного износа. В других дорожных условиях (карьерные, непрофилированные дороги, горные) возрастает количество отказов шин по причинам отслоения протектора, разрыва каркаса и порезы протектора.
анализ размерностей
автомобильная шина
метод Реллеева
размерные величины
безразмерные величины
1. Гудков В.А., Кубраков В.П., Тарновский В.Н. Оценка ресурса автомо­бильных шин в различных дорожно-климатических условиях. / Тезисы докл. отраслев. науч.- тех. конф. // Научные основы и пути создания шин и технологии их производства уровня 2000 года // – М. 1988. – С. 6–8.
2. Шенк Х. Теория инженерного эксперимента. – М.: Мир, 1972. – 381 с.
3. Мирошников Л.В., Нечипоренко А.Г. и др. Сравнительные дорожные испытания крупногабаритных радиальных и диагональных шин на автомобилях самосвалах БелАЗ. «Автомоб. Пром-сть». – 1980. – № 9. – С. 14–16.

Шины, после топлива, занимают второе место в затратах на эксплуатацию автомобилей и составляют около 20 % от стоимости карьерного самосвала БелАЗ. Если учесть их высокую стоимость для карьерных автомобилей, то продление срока службы шин становится одной из главных задач по снижению эксплуатационных затрат. Поэтому современные технологии: накачка шин азотом; постоянный контроль за давлением в процессе эксплуатации; бортовая диагностика – являются перспективными, особенно для карьерных автомобилей. Снижение износа шин позволит также улучшить экологическую обстановку в регионе эксплуатации за счёт снижения его загрязнения неулавливаемыми и неутилизируемыми отходами [1].

Цель исследования

Изучение и предупреждение причин преждевременного износа и разрушения шин связано с необходимостью умения определить их виды износа и разрушений, безошибочно выявлять причину, вызвавшую каждое конкретное разрушение или вид износа шин, а также определить основную причину, вызвавшую данное разрушение или вид износа.

В статье дана методика определения прогнозируемого ресурса автомобильных шин большегрузных автосамосвалов по эксплуатационным показателям и выработаны предложения по ее дальнейшему совершенствованию [3].

Материалы и методы исследования

Все шины, вышедшие из эксплуатации, разделяют на две категории: I – с нормальным и II – с преждевременным износом или естественным износом (разрушением) новых и первично восстановленных шин, подразумевают естественный износ, наступивший по выполнении шиной эксплуатационной нормы пробега и пригодной для восстановления.

Нормальным износом (разрушением) повторно восстановленной шины считается износ, наступивший по выполнении его эксплуатационной нормы пробега независимо от пригодности или непригодности этой шины к последующему восстановлению.

Указанный критерий определения нормального износа (разрушения) шин является условным. Шины с видами износа и разрушения, не отвечающие указанному критерию, относятся ко II категории.

Все факторы, влияющие на износ шин, с точки зрения их реализации с целью увеличения ресурса шин целесообразно классифицировать по признаку управляемости техническим персоналом ПТБ.

Для определения параметров влияющих на пробег шин используем так называемый Релеевский метод решения размерных систем[2].

Известны следующие величины: давление шины P, боковая сила действующие на колесо Fб, угловая скорость w, масса Q, пробег S, ускорение силы тяжести g, радиус R, коэффициент трения качения fk , ширина шины D, твердость покрытия Tп, абразивность Ап.

При исследовании за основную величину выражаем через массу М, веремени t и длину L.

Имеем одинадцать переменных и три основные размерности. Эту систему легко разбить на безразмерные комбинации, не прибегая к формальному методу Релея. Например, логично первую комбинацию записать как S/R, тогда второй комбинацией может быть S/fk, а третьей S/D.

На таблице показаны основные переменные.

Основные переменные

№ п/п

Название переменной

Обозначение

Формула размерности

Единица измерения

1

Давление шины

P

M∙t -2∙L-1

Н/м2

2

Боковая сила действующие на колесо

M∙L-1∙t -2

Н

3

Угловая скорость

w

t -1

1/c

4

Масса

Q

M

кг

5

Пробег

S

L

м

6

Ускорение силы тяжести

g

L∙t -2

м/c2

7

Радиус

R

L

м

8

Коэффициент трения качения

fk

L

м

9

Ширина шины

D

L

м

10

Твердость покрытия

Tп

M∙t -2∙L-1

Н/м2

11

Абразивность

Ап

M∙t -2∙L-1

Н/м2


 

Когда безразмерные комбинации подбираются таким образом, каждая переменная должна появиться хотя бы один раз.

Допустим теперь, что между этими величинами существует следующее соотношение:

μ (Pα, Fбβ, w γ, Qι, gj, Rq, fke,Dl, Tпs, Апk) = S, (1)

Подставим сюда вместо символов размерности из таблицы:

μ ((M∙t -2∙L-1)α, (M∙L-1∙t -2)β, (t -1)γ, M ι,

(L∙t -2)φ, Lq, Le, Ll, (M∙t -2∙L-1)s, (M∙t -2∙L-1)k) = L

Чтобы данное уравнение было однородным относительно размерностей, должны выполняться следующие соотношения между показателями степени:

для M: 0 = α + β + ι + s + k

для L: 1 = – α – β + j + q + e + l + s – k

для t: 0 = – 2α + 2β – γ – 2j – 2s – 2k

Имеем три уравнения с 10 неизвестными. Упростим их, исключив s, j и γ. Тогда s = – α – β – ι – k, j = – q – e – l – ι – 1 и γ = – 2j + 4β + 2ι. Подставляя эти соотношения для показателей степени в формулу (1), получаем

μ (Pα, Fбβ, w-2j+4β+2ι, Qι, g-q-e-l-ι-1,

Rq, fke,Dl, Tп-α-β-ι-k, Апk) = L

Объединяя члены с одинаковыми показателями степени, легко составить безразмерные и размерные комбинации

μ [(P/Tп)α, (Fбw4/Tп)β, (Qw2/Tп)ι,

(R/g)q, (fk/g)e, (D/g)l, (Ап/Tп)k] = L

Размерные величины:

μ [(Fбw4/Tп)β, (Qw2/Tп)ι,

(R/g)q, (fk/g)e, (D /g)l] = L

Безразмерные величины:

μ [(P/Tп)α, (Ап/Tп)k, S/R, S/fk, S/D] = L

Десять первоначальных переменных задачи дают пять размерных и безразмерных комбинаций.

В данном случае имеется всего пять безразмерные комбинации, хотя к этому выводу невозможно прийти лишь с помощью анализа размерностей. Однако совершенно очевидно, что анализ размерностей позволяет упростить эксперимент [2].

Результаты исследования и их обсуждение

Статистический метод анализа надежности позволяет оценить надежность автомобильной шины, выявить причины, характер и взаимосвязь их неисправностей. Выбор критериев зависит от типа шины, ее назначения и требуемой полноты оценки надежности. Оценка показателей надежности осуществляется в несколько этапов на основе статистических данных.

Основными этапами являются:

– оценка параметров распределения;

– вывод функции распределения для оценки основных показателей

надежности;

– оценка надежности.

Расчеты показателей надежности, способы их обеспечения в процессе проектирования и изготовления, сбор данных об отказах автомобильных шин в процессе испытания (тестирования) и эксплуатации – это главные направления решения поставленной задачи [3].

Выводы

Таким образом, проведенный анализ размерностей переменных позволяет разработать мероприятия по повышению показателей надежности автомобильных шин для устойчивости движения большегрузного карьерного автомосамосвала. Внедрение этих мероприятий позволит оценить показатели надежности и затраты на поддержание шин в работоспособном состоянии, определить прогнозируемый ресурс шин по эксплуатационным показателям.


Библиографическая ссылка

Кадыров А.С., Кабикенов С.Ж., Жаркенов Н.Б., Нурмаганбет Н.С. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОГНОЗИРУЕМОГО РЕСУРСА АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН БОЛЬШЕГРУЗНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ ПО ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ // Успехи современного естествознания. – 2015. – № 1-4. – С. 648-650;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=34872 (дата обращения: 24.10.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074