Разработка новой конструкции и технологии изготовления безопасной шины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.06, кандидат технических наук Юсупов, Александр Асхатович

• Юсупов, Александр Асхатович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Юсупов, Александр Асхатович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ КРАТКОВРЕМЕННОГО УСТОЙЧИВОГО ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ

1.1.1. Шины с эластичными наполнителями внутри полости.

1.1.2. Шины с резинометаллическими вставками.

1.1.3.Специальные многополостные шины.

1.1.4. Шины повышенной самогерметизации.

1.2. КОНСТРУКЦИИ БЕЗОПАСНЫХ ШИН, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ДЛИТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ НА ПОВРЕЖДЕННОЙ ШИНЕ.

1.2.1 Шина в шине.

1.2.2. Шины «самонесущей» конструкции

1.2.3. Системы «колесо-шина».

1.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ДВЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ ПУТЕМ САМОГЕРМЕТИЗАЦИИ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОБОЕВ ШИН.

1.4. ОБЗОР МЕТОДОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН.

1.5. ОБЗОР МЕТОДОВ РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ РАДИАЛЬНЫХ ШИН.

ВЫВОДЫ ПО ЛИТЕРАТУРНОМУ ОБЗОРУ.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Объекты исследования.

2.2. Методы исследования.

3. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА КОСТРУКЦИИ БЕЗОПАСНОЙ ШИНЫ.

3.1. Обоснование выбора упругого элемента.

3.2. Испытания макетных образцов безопасных шин типоразмера 3,5-10.

4. РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ БЕЗОПАСНЫХ ШИН ТИПОРАЗМЕРА 175/70R13.

4.1. Разработка модели и методики расчета безопасных шин, способных работать без избыточного внутреннего давления. 72 4. 2. Разработка технологии изготовления экспериментальных образцов безопасных шин типоразмера 175/70R13.

4.2.1. Разработка технологии изготовления экспериментальных образцов безопасных шин типоразмера 175/70R13 из полиуретановых эластомеров.

4.2.2. Разработка технологии изготовления экспериментальных образцов безопасных шин типоразмера 175/70R13 из традиционных резиновых смесей, применяемых в шинном производстве.

5. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ БЕЗОПАСНЫХ ШИН.

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка новой конструкции и технологии изготовления безопасной шины»

Проблемы обеспечения безопасного движения автомобилей в ситуации внезапного повреждения шины, приводящего к полной потере избыточного давления воздуха, никогда не теряли своей актуальности.

Потеря внутреннего давления приводит к деформации, сходу бортов с полки обода и разрушению шины. Это нарушает устойчивость автомобиля и в большинстве случаев ведет к аварии. По данным исследований фирмы «Данлоп» (Англия), выход из строя шин на европейских дорогах вследствие механических повреждений составляет 40%. По оценке Статистического Федерального Бюро (Германия), в Германии происходит более 1500 аварий в год из-за дефектов шин. Стремление повысить безопасность движения при потере давления в шине привело к появлению новых конструктивных вариантов шин и ободов.

Важнейшим шагом в этом направлении было создание бескамерных шин в 1954-1958 годах. Проникновение постороннего предмета уже не вызывает резкого падения давления, однако после повреждения шины имеют небольшой пробег, но больший чем у камерных шин.

Ведущими фирмами шинной промышленности проводятся работы по созданию безопасных шин, направленные на выполнение требований обеспечения возможности продолжения движения транспортного средства при падении давления в шине в результате проколов, пробоев и других механических повреждений. Однако конструкторские решения, использованные в этих работах, не обеспечивают работоспособности шины в условиях нулевого внутреннего давления.

Таким образом, наиболее актуальным на данный момент является разработка конструкции и технологии изготовления безопасной шины, сохраняющей профиль, габариты и массу пневматической шины с высоким уровнем эксплуатационных характеристик при нулевом внутреннем давлении.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

Заключение диссертации по теме «Технология и переработка полимеров и композитов», Юсупов, Александр Асхатович

выводы.

1. Разработана конструкция безопасной шины, в которой нити каркаса заменены на упругие, определенным образом установленные элементы, имеющие форму профиля накачанной шины, что позволяет шине работать без избыточного внутреннего давления. При этом безопасная шина сохраняет профиль и габариты пневматической шины.

2. Разработаны модель и методика расчета безопасных шин, работающих при атмосферном , давлении в полости шины, на базе программного комплекса BASYS++, позволяющие оптимизировать конструкцию безопасных шин с упругими элементами на стадии проектирования. Высокая степень адекватности разработанной расчетной модели и методики подтверждена сравнительным анализом экспериментальных и расчетных данных.

3. Разработана технология изготовления безопасных шин с упругими элементами, имеющими форму профиля накачанной шины, обеспечивающая получение качественных изделий. Отработку технологии проводили с использованием как полиуретановых эластомеров, так и резин, применяемых при изготовлении пневматических шин, выпускаемых серийно.

4. Показана возможность формирования массива резиновых деталей безопасных шин с упругими элементами из резиновых смесей, применяемых при производстве серийно выпускаемых шин, методом навивки узкой профилированной ленты на дорн. Процесс изготовления осуществлен на унифицированной технологической оправке — сборочно-вулканизационном дорне, рабочая поверхность которого соответствует внутреннему профилю шины. При этом исключается необходимость деформации шинной заготовки при сборке и вулканизации, что гарантирует более стабильные геометрические показатели.

5. Установлена возможность бездиафрагменных методов формования и вулканизации безопасных шин с упругими элементами в каркасе на тороидальном дорне.

6. Выданы исходные данные по организации опытного производства безопасных шин на предприятии «ООО НТЦ «НИИТТТП». Разработаны и изготовлены опытные образцы безопасных шин, которые успешно прошли стендовые испытания.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Юсупов, Александр Асхатович, 2005 год

1. Патент Англии № 10990, кл. В60С

2. Патент ФРГ №2614689 , кл, В60С

3. Tirfil-Reifenpannenschuts // KFZ-Anzeiger, 1986.-No.14.-S.30.

4. Патент ФРГ№3137180, кл. МКИ3В60С 17/04.

5. Э. Томпкинз. История пневматической шины. // Перевод с английского.// М.: Химия. 1987. 254 с.

6. Патент ФРГ № 2737789, кл. МКИ3 В 60 С.

7. Патент ФРГ № 2807937, кл. МКИ3В60С 19/00.

8. Rodriges Carlos, Vialard Serge. La suppression de la roue de secours. -Ingeneurs de L'Automobile, 1987, No. 10. pp588-591.

9. Seifert. Kornrnt der Sicherheitsreifen? AMZ Auto, Motor und Zubehor. Coburg, 1984, No. 6; Bd. 62, S.185-192.

10. Каллаген И.М. Пути ликвидации запасной шины. //Автомобильная промышленность США, 1984.- 150. -№ 9.- с. 11-14.11. патент Великобритании № 1423380 В 60С 5/12

11. Tripguard. Neues Reifensystem: 200 km rmt KPT// Werkstatte, 1994. -No. 10.-S.21.

12. Bridgestone develop a new safety tyre. // Tyre and Accessories, 1989. -No. 1. Jan. 22.

13. Патент США № 3935892, кл. МКИ В60С 5/06, В60С 17/00.

14. Проспект на шину «Лайфгард» фирмы «Гудьир» (США).

15. Проспект на шину «Деново» фирмы «Данлоп» (Англия).

16. Патент США №4274466, МКИ3 В60С 7/24 (НКИ 152-381.3),.

17. Проспект на шину «Деново-2» фирмы «Данлоп» (Англия).

18. Ingeneurs de l'Autonnobile, 1987. No. 10. - p.592-595.

19. Патент ФРГ № 2839766, кл. МКИ3 В 60 С 1/00, В60С 13/00,.

20. Патент США № 4307767, кл. МКИ3 В 60 С 9/28 (НКИ 152-358Р).

21. Патент ФРГ № 2819485, кл. МКИ3 В 60 С 3/00, 9/18, НКИ В7С.

22. Патент Англии № 1603590, кл.МКИ3 В 60 С 3/00, 9/18, НКИ В7С.

23. Проспект на систему «TRX» фирмы «Мишлен» (Франция).

24. Marshall St. Michelin's next generation radial. // Modern Tire Dealer, 1990. X, 57. - No. 3. - pp.23-27.

25. Патент США №2264270, В 60 С 17/04.

26. Cimfort. Safety in future. Conti design. // Modern Tire Dealer, 1987. -58. No. 6. - p. 53.

27. Патент Англии №2078638,кл .МКИ3 В60С 21/02, В60С 17/04 (НКИ В 7 С).

28. Maybach auf Wunsch mit Conti-Notlaufsystem CRS. // Neue Reifenzeitung, 2003, No 6, S.33.

29. Системы безопасных шин фирмы «Континенталь». // Мир шин, 2003, №7, с. 57-59

30. Ермиченко Т.И. Новое в конструкции безопасных шин. // Научно-информационный сборник «Простор», 1996, №7, с. 16-42.

31. Крушевский Б.В., Надеждин Г.В., Богданова JI.A., Воеводина И.С. Основные направления создания конструкций безопасных шин. // Тематический обзор. М.: ЦНИИТЭ Нефтехим, 1987, 26 с.

32. Runflats sind nicht mehr aufzuhalten. // Neue Reifenzeitung, 2002, No 9, SS.48-50, 52-57.

33. Runflat technology is top priority. // European Rubber Journal, 2003, No 4, pp. 16-18.

34. Патент СССР № 906353, "Способ изготовления покрышек пневматических шин", кл. В 29 D 30/00, Полиэр Машиненбау ГМбХ Австрия, О. Шмидт и др., 15.02.82 г.

35. Заявка на изобретение РФ № 97119575/25, "Изготовление покрышек пневматических шин", кл. В 29 D 30/06, НИИШП, Любартович С.А. и др

36. Ав.св. СССР № 1536677, "Способ изготовления покрышек пневматических шин", кл. В 29 D 30/06, ВНИИКИ ОШП. Попов А.В. и др., 15.09.94 г.

37. Ав.св. СССР № 1824793, "Способ изготовления покрышек пневматических шин", кл. В 29 D 30/06, ВНИИКИ ОШП, Попов А.В., 20.07.95 г.

38. Ав.св. СССР № 1152168, "Способ изготовления покрышек пневматических шин", кл. В 29 D 30/00, В 29 L 30/00, НИИШП, Третьяков О.Б. и др., 07.02.84 г.

39. Ав.св. СССР № 1103456, «Способ изготовления покрышек пневматических шин, В 29 D 30/00, Третьяков О.Б. и др., 07.02.84 г.

40. Патент США № 5372172 «Способ изготовления каркаса пневматических шин», Sumimoto Rubber Industries, Ltd

41. Патент США №5396941 «Способ изготовления каркаса пневматических шин», Sumimoto Rubber Industries, Ltd

42. Патент США № 6260598 Пневматическая шина с каркасом изготовленным намоткой полос, Sumimoto Rubber Industries, Ltd.

43. Ав.св. СССР № 1513794, "Способ изготовления покрышек пневматических шин", кл. В 29 D 30/08, НИИШП, Удальцов В.В. и др., 03.07.87 г.

44. Патент РФ № 2017626, "Способ изготовления каркасов покрышек пневматических шин", кл. В 29 D 30/08, НИИКГШ, Скорняков Э.С. и др., 15.08.94 г.

45. Ав.св. СССР № 1811115, "Способ изготовления покрышек пневматических шин", кл. В 29 D 30/06, ВНИИКИ ОШП, Попов А.В. и др., 30.04.95 г.

46. Патент Германии № 41422721 «Способ изготовления кольцевой заготовки брекера пневматической шины», кл. B29D 30/04, ф. Континенталь, 22.03.93 г.

47. Ав. св. РФ №1643180, «Способ изготовления брекера покрышек пневматических шин», кл. В 29 D 30/38, НИИГКШ, 23.04.91 г.

48. Веселов И.В., Любортович С.А. Новая технологическая концепция производства шин. // Сб. док. 15 Симпозиума « Проблемы шин и резинокордных композитов», М., 2004, с. 5-32.

49. Патент РФ №2123427 «Способ изготовления пневматических шин», кл. В 29 D 30/06, НИИШП, 20.12.98 г.

50. ЕР 582196 «Крепление каркаса в борте шины», кл. В 60 D 9/02 15/02, ф. «Седерпо».

51. ЕР 582196 «Крепление каркаса в борте шины», кл. В 60 D 9/02 15/02, ф. «Седерпо», 26.07.95

52. ЕР 664231 «Крепление каркаса пневматической шины», кл. В 60 D 9/02 15/02, ф. «Седерпо», 26.07.95.

53. ЕР 664232 «Крепление каркаса пневматической шины», кл. В 60 D 9/02 15/02, ф. «Седерпо», 26.07.95.

54. ЕР 664233 «Крепление каркаса пневматической шины», кл. В 60 D 9/02 15/02, ф. «Седерпо», 26.07.95

55. ЕР 751015 «Усилительный элемент борта пневматической шины пневматической шины», кл. В 60 D 15/00 9/00, ф. «Седерпо», 02.01.97

56. ЕР 637519 «Шина с усовершенствованной формой борта и способ изготовления такой шины», кл. В 60 D 15/024, ф. «Седерпо», 08.02.95

57. Заявка на изобретение РФ, №2000115315, «Борт пневматической шины, не содержащей бортового кольца», кл. В 60 D 1/00, ф. «Мишлен-Мишлен К.Ж.Э.» 10.06.0359. РСТ/ЕР № 98/06832.60. РСТ/ WO № 99/25572.

58. Левковская Э.Я. Теоретическое и экспериментальное исследование напряжений и деформаций в брекере шин типа Р // Дисс.канд. техн. наук, М., НИИШП, 1970 г., 180 с.

59. Бидерман B.JL, Левковская Э.Я. К расчету радиальных и опоясанных диагональных шин. Сб. трудов НИИШП. М., 1974 г., с. 711.

60. Robecchi Е. Mechanics of the Pneumatic Tire. Part 11. The Laminar Model under Inflation and Rotation. Tire Science and Technology, TSTCA, Vol. 1, No 4, Nov. 1973, pp. 382-438.

61. Мухин O.H. В сб. «Расчеты на прочность» №15, М., Машиностроение, 1971 г., с. 58-87.

62. Bohm F. Zur Mechanic des Gurtelreifens. Ingenieur-Archiv, Vol. 35, 1966, pp. 82-101.

63. Hofferberth W. Zur Festigkeit des Luftreifens. Kautschuk und Gummi, Kunststoffe, 1956, No 9, pp. 225-231.

64. Акасака Т., Кабе К. Деформации и усилия в нитях корда в шине при контакте с дорогой/ЯТрепринты международной конференции «Rubber-78», Киев, 1978 г.

65. Фотинич О.В. К расчету радиальных шин. Сб. трудов НИИШП. М., 1974 г., с. 45-58.

66. Бидерман B.JI., Гершензон М.М. Расчет радиальной пневматической шины как трехслойной ортотропной оболочки // Известия ВУЗов. Машиностроение. №6, 1979 г., с. 83-87.

67. Белкин А.Е. Разработка системы моделей и методов расчета напряженно-деформированного и теплового состояний автомобильных радиальных шин // Дисс.докт. техн. наук, МГТУ им. Н.Э.Баумана, М., 1998 г., 284 с.

68. Белкин А.Е., Чернецов А. А. Расчет оболочек, слабо сопротивляющихся поперечным сдвигам, методом конечных элементов 7/ Расчеты на прочность. М., Машиностроение. 1986 г., Вып. 27, с. 274-281.

69. Белкин А.Е., Уляшкин А.В. Расчет деформаций в беговой части радиальной шины с учетом межслойных сдвигов в брекере // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1990 г., №1, с. 86-90.

70. Белкин А.Е., Чернецов А.А. Расчет радиальных шин по нелинейной теории трехслойных оболочек // Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1988 г., №3, с. 86-91.

71. Белкин А.Е., Чернецов А.А. Методика расчета напряженно-деформированного состояния легковых радиальных шин по нелинейной теории трехслойных оболочек // Вестник МГТУ. Машиностроение. 1993 г., №2, с. 114-125.

72. Уляшкин А.В. Разработка методик расчета радиальных пневматических шин на основе теории многослойных армированных оболочек// Дисс.канд. техн. наук, МГИУ, М., 1996 г., 173 с.

73. Гуральник В.Е. Расчетное и экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния каркаса и боковины радиальных шин // Дисс.канд. техн. наук, НИИШП, М., 1984 г., 185 с.

74. Контанистов М.П. Расчет шин Р как оболочки Кирхгофа-Лява при неосесимметричном нагружении. // Сб. трудов НИИШП. М., ЦНИИТЭнефтехим, 1988 г., с. 66-77.

75. Белкин А.Е. Расчет деформаций в беговой части легковой радиальной шины с учетом межслойных сдвигов в брекере // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1990 г., №3, с. 6-11.

76. Григолюк Э.И., Куликов Г.М. Многослойные армированные оболочки. Расчет пневматических шин. М., Машиностроение. 1988 г., 288 с.

77. Носатенко П.Я. Исследование геометрически нелинейного напряженно-деформированного состояния анизотропных оболочек вращения методом конечных элементов // М., МАМИ, 1984 г., 38 с. Деп. В ВИНИТИ 11.03.84 №1526-84.

78. Григолюк Э.И., Куликов Г.М. Механика композитных материалов, 1981 г., №3, с. 443-452.

79. Скорняков Э.С., Кваша Э.Н., Хоменя А.А., Бойков В.П. Эксплуатация и ремонт крупногабаритных шин. М., Химия. 1991 г., 128 с.

80. Новичков Ю.Н., Кузьмин А.С. Исследование напряженно-деформированного состояния слоистых оболочек вращения с приложением к расчету шин // Механика композитных материалов. 1984 г., №6, с. 1023-1029.

81. Бухин Б.Л. Введение в механику пневматических шин. М., Химия. 1988 г., 224 с.

82. Бухин Б.Л. Применение метода конечных элементов для расчета пневматических шин (по материалам иностранной печати) // Аналитический обзор. М., НИИШП. 1988 г., 25 с.

83. Gall R., Tabaddor F., Robbind D., Majors P., Shepherd W. and Jonson S. Some Notes on the Finite Element Analysis of Tires, Tire Science and Technology, TSTCA, Vol. 23,No 3, July-September, 1995, pp. 175-188.

84. Ridha R.A., Theves M. Advances in Tire Mechanics. IRC-94, pp. 54126.

85. Rothert H., Gebbeken N., Jagusch J., Kaliske M. Recent Developments in the Numerical Tire Analysis. IRC-94, pp. 246-252.

86. Zhang X., Rakheja S., Ganesan R. Stress Analysis of the Multi-Layered System of a Truck Tire, Tire Science and Technology, TSTCA, Vol. 30, No 4, October-December 2002, pp. 240-264.

87. Rothert H., Dehmel W. Nonlinear Analysis of Isotropic, Orthotopic and Laminated Plates and Shells. Computer Methods in: Applied Mechanics and Engineering, Vol. 64, 1987, pp. 429-446.

88. Марченко С.И., Соколов C.JL, Ненахов А.Б., Свинов В.М. Расчетный комплекс проектирования шин на основе метода конечных элементов. Сб. трудов: Проблемы шин и резинокордных