Рисунок протектора повышенной проходимости

Рисунок протектора повышенной проходимости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к транспортным средствам и может быть использовано в шинной промышленности и транспортном машиностроении. Цель изобретения - повышение тягово-сцепных свойств шины и B /i снижение неравномерности износа грунтозацепов. Рисунок протектора у которого образующие грунтозацепов 1, чередующиеся с выемками 2, выполнены в направлении экваториальной линии на величину 0,1-0,2 ширины протектора радиусами RI 0.2-0,3 и R2 0,3-0,4 ширины протектора с центрами сцепных радиусов, смещенными за пределы протектора на величину И 0,05-0,08 и i2 0,06-0,1 ширины протектора. Образованный таким построением участок (а) сочленяется с наклонным к меридианальной линии под углом 40-45° участком (Ь), простирающимся в направлении экваториальной линии на 1/3 ширины протектора. Завершает формирование грунтозацепа участок (с), равный 0,25 ширины протектора со скошенным участком (d), шириной 0,1 ширины протектора. 2 з.п. ф-лы, 4 табл., 4 ил. 1/3 В (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (says В 60 С 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (5 (5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4911307/11 (22) 12.02.91 (46) 15.11.92. Бюл. O 42 (71) Научно-исследовательский институт крупногабаритных шин (72) B.Ì.Çâÿãèíöåâ, В.И.Борданов и Т.H.Òðîôèìåíêî (73) Научно-исследовательский институт крупногабаритных шин (56) Промышл. образец, свидет. СССР

t4 4981, МКПО 12-15, 1974, (54) РИСУНОК ПРОТЕКТОРА ПОВЫШЕННОИ ПРОХОДИМОСТИ (57) Изобретение относится к транспортным средствам и может быть использовано в шинной промышленности и транспортном машиностроении. Цель изобретения — повышение тягово-сцепных свойств шины и. Ж« 1776238 АЗ снижение неравномерности износа грунтозацепов. Рисунок протектора у которого образующие грунтозацепов 1, .чередующиеся с выемками 2, выполнены в направлении экваториальной линии на величину 0,1-0,2 ширины протектора радиусами R< = 0,2-0,3 и Rz = 0,3-0,4 ширины протектора с центрами сцепных радиусов, смещенными за пределы протектора на величину И = 0,05-0,08 и

12 = 0,06-0,1 ширины протектора. Образованный таким построением участок (а) сочленяется с наклонным к меридианальной линии под углом 40 — 450 участком (b), простирающимся в направлении экваториальной линии на 1/3 ширины протектора.

Завершает формирование грунтозацепа участок(с), равный 0,25 ширины протектора со скошенным участком (д), шириной 0,1 ширины протектора. 2 з,п, ф-лы, 4 табл., 4 ил, 1776238

Изобретение относится к пневмоколесн; м транспортным средствам, эксплуатируемым преимущественно на строительнодорожных машинах на грунтах с различной несущей способностью и может быть ис- 5 польэовано в шинной промышленности и транспортном машиностроении.

Известен рисунок протектора повышенной проходимости, содержащий множество грунтозацепов, отделенных друг от друга 10 канавками. Грунтозацепы содержат центральный аксиальный и скошенный (наклонный) участки. Недостатком такого рисунка протектора является недостаточное боковое сцепление с опорной поверхностью. 15

Кроме того при движении транспортного средства по грунтам со слабой несущей способностью происходит залипание поперечных центральных канавок.

Наиболее близким по технической сущ- 20 ности и достигаемому результату является протектор шины повышенной проходимости, рисунок которого выполнен чередующимися канавками и грунтозацепами с углом наклона его образующих к оси враще- 25 ния шины в пределах 22-23О. Техническое решение реализовано в шине 21.00 — 28, мод, ДФ вЂ” 27 производства ПО "Днепрошина" и 20,5 — 25 мод. Ф-92 производства Красноярского шинного завода, Указанный протек- 30 тор наиболее близок по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению. Он более полно реализует силу тяги в продольном направлении, но имеет недостаточное боковое 35 сцепление с опорной поверхностью и вследствие недостаточной тангенциальной жесткости грунтозэцепов их отрыв от протектора.

Вследствие этого машина (автогрейдер 40

Д3-140), укомплектованная шинами с протектором указанного исполнения, недостаточно устойчива при работе на влажных суглинистых грунтах, имеет повышенную вибрацию при движении по твердым покры- 45 тиям со скоростью 40 — 50 км/ч, неравномерный износ протектора, а также наблюдается отрыв грунтозацепов в плечевой зоне.

Целью изобретения является обеспечение проходимости и устойчивости транс- 50 портных средств при движении по грунтам с различной несущей способностью, снижение вибрации и неравномерного износа грунтозацепов по ширине грунтозэцепа, а также устранение отрыва грунтозацепов от 55 протектора, Указанные цели достигаются сочетанием известных и отличительных признаков рисунка протектора. Известными признаками в данном техническом решении является беговая дорожка протектора с чередующимися грунтозацепами и выемками, средние участки грунтоэацепов наклонены преимущественно под углом 40 — 45 к экваториальной плоскости шины. В центральной части беговой дорожки протектора участки аксиально-смежных грунтозацепов перекрывают друг друга внахлест, Новыми признаками в данном техническом решении является то. что образующие концевого участка (а) на величину 0,1 — 0,2 ширины беговой дорожки скруглены радиусами R> = 0,2 — 0,3 Вб для передней и

Rz = 0,3 — 0,4 Вб для задней грани, где Вб— ширина беговой дорожки. Примыкающий наклонный участок (b) простираясь на 1/3 ширины протектора завершается центральным участком (с) и скошенным участком (d), величина которых соответственно равна

0,25 и 0,1 ширины протектора, причем каждая из смежных частей центрального участка (с) грунтозацепов противоположно направлена в направлении вращения шины, а их передние образующие расположены под углом 10-20 к экваториальной плоскости шины.

Устойчивость грунтозацепов в направлении качения шины достигается за счет изготовления их с коэффициентом формы выступов 0,5 — 0,61. Боковое сцепление шин с предлагаемым рисунком протектора достигается при соотношении длины проекции грунтозацепэ (t) на экваториальную плоскость к шагу рисунка протектора (т) в интервале 1,0 — 1,5.

На фиг.1 изображен протектор повышенной проходимости (развертка фронтального вида); на фиг,2 — меридиональное сечение пневматической шины, разрез А-А на фиг,1; на фиг.3 — зависимость тягового усилия (P) и тягового КПД (ту - для 20,5-25 мод. Ф вЂ” 92А, р — для 20,5 — 25 мод; Ф вЂ” 92) от буксования колеса (д1, 5) на суглинистом грунте при давлении в шине 0,27 МПэ; на фиг.4 — зависимость тягового усилия (P) и тягового КПД (д1 — для шины 20,5 — 25 модели

Ф-92А и rp — для шины 20,5-25 мод. Ф-92) от буксования колеса (д1, д ) на суглинистом грунте при давлении в шине 0,21 МПа.

Предлагаемый рисунок протектора повышенной проходимости состоит из грунтозацепов 1, разделенных выемками 2, Грунтозацепы могут быть монолитными или расчлененными канавками. Для увеличения тангенциальной жесткостИ в центральной части протектора грунтозацепы могут быть соединены между собой полумостикэми 3, Грунтоэацепы 1 имеют переднюю 4 и заднюю 5 боковые грани, В направлении эква1776238 ториальной линии на величину 0,1-0,2 ширины протектора (В6), образующие передней 4 и задней грани 5 грунтозэцепа, выполненные радиусами R> и Й2, образуют участок (а). Величина R> составляет 0,2-0,3 ширины беговой дорожки (В6), à Rz) 0,3-0,4 (В ). Центры радиусов i> и iz, расположены с внешней стороны линии n — н . Для построения передней грани изогнутого участка (а) центр радиуса смещают за пределы протек-. тора на величину i> = 0 05 — 0,08 В., и задней

lz на величину 0,06-0,1 Вб, Выполненные указанным образом участки (а) имеют переменный угол наклона к меридиональному сечению, изменяющийся от края беговой дорожки в основном с 10 у линии и-и, до 40-45О у границы участка (а), Изогнутый участок (а) позволяет за счет применения углов наклона передней грани грунтозацепа, не превышающих максимальных значений углов внутреннего трения грунта, обеспечить более полную реализацию сцепных свойств грунта, что в конечном итоге предопределяет повышение тяговой характеристики шины с предлагаемым протектором. Боковые поверхности

4; 5 грунтозацепа 1 выполнены наклонными к основанию, причем наиболее предпочтительным являются углы наклона передней грани 10-15, а задней 12 — 20 .

При этом углы наклона боковых граней могут плавно изменяться от минимальных значений в центральной зоне протектора до максимальных у края беговой дорожки протектора, Изогнутый участок(а), выполненный радиусами Вт u Rp на 0,1 — 0,2 ширины протектора сочленяется с участком (Ь) и протирается в направлении 1/3 (линия 1 — Г) с углом наклона к меридиональной линии

40-45О, который по результатам исследований является оптимальным при работе на суглинистых грунтах с углом внутреннего трения Ф= 30-40 . Ширина участка (0) равная 0,27-0,3 ширины протектора (Вб) выбрана максимально возможная при построении рисунка протектора в целом.

Центральный участок (с), равный 0,25 ширины протектора (Вб), со скошенным участком (d) 0,1 Вб образует в. плане треугольник жесткости. который обеспечивает хорошую устойчивость грунтозацепа от действия касательных сил в площади контакта шины с опорой.

Техническое решение поясняется примерами конкретного исполнения. Предлагаемый рисунок протектора выполнен в новой шине 20,5-25 мод. Ф вЂ” 92А. Для проведения сравнительных тягово-сцепных испытаний в качестве аналога была принята шина 20,525 мод. Ф вЂ” 92, серийно-выпускаемая Красноярским шинным заводом. Техническая характеристика в параметры рисунка протектора сравниваемых шин представлены в

5 таблицах 1 и 2. Сравнительные тягово-сцепные испытания шин 20,5 — 25 проводились на аттестованном шинном тестере 1ДШ-1 на суглинистом грунте при влажности 10 и твердости 2,93 МПа, Результаты испытаний

10 приведены в протоколах испытаний шин

20,5-25 при различных давлениях в шине (см. Протокол испытаний !Ф 1, 2, 3, 4).

По результатам тягово-сцепных испытаний были построены зависимости тягового

15 КПД (g ) от буксования (д1 — для 20,5-25 модели Ф-92А и Bz — для 20,5-25 мод, Ф-92) на суглинистом (свежесрезанном) грунте при внутреннем давлении s шине 0,27 МПа (см. фиг,3) и 0,21 МПа (см. фиг.4), Как видно

20 из графиков (см, фиг.З и фиг.4) значение тягового КПД (g1) мод. Ф вЂ” 92А, превышает значение КПД (р) серийно-выпускаемой шины мод. Ф вЂ” 92, при этом кривая буксования (д1) мод. Ф вЂ” 92А лежит ниже кривой бук25 сования серийной шины. Таким образом, предлагаемый рисунок протектора (мод. Ф-92А) позволяет повысить показатели тяговосцепных характеристик и снизить интенсивность износа рисунка протектора, 30 эа счет уменьшения буксования колес. Кроме того за счет углов наклона участка (Ь) преимущественно 40 — 45 снижается сила сопротивления качению (Pf), Как следствие уменьшается вибрация, передаваемая на

35 транспортное средство и расход топлива при перемещении грунта, Устойчивость грунтозацепов от действия касательных сил достигается не только за счет расположения боковых поверхно40 стей в плане под различными углами, но и за счет построения грунтозацепов с коэффициентом формы выступов протектора (Кф) в интервале 0,5-0 61, и определяемый как отношение площади выступа грунтозаце45 па к периметру его боковой поверхности, Нижнее граничное значение КФ = 0,5 было определено исходя из минимальной высоты рисунка протектора, рекомендованное для строительно-дорожных шин. Верхнее

50 значение Кф = 0,61 было определено по результатам расчета перемещений грунтоэацепов и эксплуатационных испытаний серийной партии шин 20,5-25 мод, Ф вЂ” 92 с высотой рисунка протектора в интервале

55 35-45 мм и с учетом перемещений грунтозацепа в направлении действия тягового усилия. Заданная высота протектора достигалась путем шероховки протектора на шероховальном станке.

1776238 где 2/! = 23 — угол наклона грунтозацепов к меридиональной плоскости сечения шины

Аналогично определяем перемещен,;е грунтозацепа для шин с высотой рисунка протектора (ho) 45, 40 и 35 мм, предлагаемого рисунка протектора и заносим в табл,3.

Из табл.3 видно, что снижение высоты рисунка протектора и соответственно уменьшение коэффициента формы (Кф) менее 0.62 обеспечивает уменьшение перемещения грунтозацепа в направлении тягового усилия, и в конечном итоге способствует снижению неравномерного износа по ширине грунтозацепов, Для подтверждения расчетных значений были подготовлены серийные шины с различной высотой рисунка протектора (35 — 45 мм) и направлены на эксплуатационные испытания (см. приложения 5, 6, 7). Проведенные эксплуатационные испытания на погрузчиках 10-18 А показали, что шины 20,5 — 25 мод, Ф вЂ” 92 с высотой рисунка протектора 35 мм имеют равномерный износ протектора (см, Приложения 5, 6), а шины 20,5 — 25 мод, Ф вЂ” 92 с высотой 40 мм и более имеют неравномерный износ грунтозацепов по ширине особенно в начальный период эксплуатации.

Для оценки бокового сцепления шин

20,5-25 моделей Ф вЂ” 92А и Ф-92 (прототип)

УралНИИС НАТИ были проведены исследования по боковому-сцеплению автогрейдера ДЗ-140А в статике (см, техническую справку (а) и динамике (см, техническую справку (б) сдвиг авто грейде ра ДЗ вЂ” 140A (Ав) из статического положения производился при помощи динамометрической лаборатории ДЛ-30 (Д) через трос длиной 19 и с тензозвеном (1).

В динамике усилие бокового сдвига (16) определялось при движении автогрейдера

ДЗ вЂ” 140А и динамометрической лаборатории ДЛ вЂ” 30 в одном направлении и отстоящих друг от друга на расстоянии (Н).

Испытания шин проводились приследующих физико-механических показателях грунта: влажность — 15%, плотность грунта

2,65 кгс/см, твердость по плотномеру ДоРНИИ вЂ” 8-10ударов, Результаты измерений бокового сдвига автогрейдера ДЗ-140А с шинами 20,5-25 моделей Ф-92А и Ф-92 по асчет î-. силие, действующее на грунтозацеп было определено по формуле: где Р— тяговое усилие, действующее на грунтозацепы, кгс;

Z S — суммарная длина грунтозацепов, находящихся в пятне контакта, см, Значение тягового усилия было определено по результатам тягово-сцепных испытаний и принято в расчете Р = 2500 кгс, исходя из допускаемого буксования колес (д = 20%). Суммарная длина грунтозацепов в пятне контакта была определена по результатам лабораторных испытаний при нагружении рабочей нагрузкой Х $ = 117 см, тогда

Pi =. =21,36 кгс/см

2500

Определяем тангенциальную жесткость грунтозацепа в продольном и поперечном направлении по формулам:

G y

С1 = — — — —..

tn(1+ «p)

C —, + (2+у ) п(1+Ау)-Яу(2+за)б(1+ф) где Gр — 30 кгс/см — модуль сдвига матери2 ала (резины) грунтозацепа;

y = tg а+ 19 Р = 0 444, а = 10", /3 = 15 а, /! углы наклона передней и задней граней грунтозацепа соответственно.

А = б-, h, Ь вЂ” высота и ширина грунтозацепа;

Е =- 100 кгс/см — модуль упругости материала (резины) грунтозацепа, Определяем С1 и Сг для шины 20.5 — 25 мод, Ф вЂ” 92 с первоначальной высотой протектора h = 50 мм и коэффициентом формы

Кф = 0,67

50 =100 =05

30 0,444 г

С1 =-р — + 0,5 + 0.444) --- 66,6 кгс/см 0z- 100 Х г (2+10 4441(1+0 5 0 444) 0 5 0 444(2+3 0 5 0 444Х! +О 5 0 4441

= 45, 23 кгс/см

Тогда перемещение грунтозацепа в направлении действия тягового усилия шины равно

У= Р1 + — ), sin 2/! cos ф (0,39 (0,92)

66,6 45,23

= 0,448 см = 4,5 мм

1776238

10 сле обработки на ЭВМ приведены в технической справке о научно-исследовательской работе, проведенной УралНИИС НАТИ.

Оценка бокового сцепления шин 20,5—

25 моделей Ф вЂ” 92А и Ф вЂ” 92 проводилась по- 5 сле определения коэффициента бокового сцепления по формуле; ! б фб« = —, 6 где! б — усилие бокового сдвига автогрейде- 10 ра, кН;

G — эксплуатационная масса автогрейдера, кН.

Расчетные значения коэффициента бокового сцепления приведены в табл.4. 15

Из табл,4 видно, что шина 20,5-25 мод, Ф вЂ” 92А с предлагаемым рисунком протектора имеет более высокое значение коэффициента бокового сцепления (geo.), в статике и динамике. При этом среднее значение ко- 20 эффициента бокового сцепления (pioK) в статике для шины 20,5 — 25 мод. Ф-92 состав-. ляет 0,452, а для шины 20,5-25 мод. Ф-92А — 0,519. В динамике значение (дъ«) для шины 20,5 — 25 мод. Ф вЂ” 92 составляет 0,372, 25 а для шины 20,5 — 25 мод. Ф вЂ” 92А — 0,426.

Из таблицы 4 видно, что шина 20,5 — 25 мод. Ф вЂ” 92А с предлагаемым рисунком протектора имеет более вь сокое значение коэффициента бокового сцепления («) в 30 статике и динамике, что в конечном итоге позволяет обеспечить достаточное сцепление автогрейдера ДЗ вЂ” 140А при работе не только на косогорах, но и при движении по грунтам с малой несущей способностью. 35

Пробные заезды на косогорах подтверждают хорошую боковую устойчивость автогрейдера ДЗ-140А с шинами 20,5 — 25 мод, Ф вЂ” 92А при планировке грунта, Значение коэффициента бокового сцепления (рб«) 40 шины 20,5 — 25 мод. Ф вЂ” 92А превышают на

14,7 значения рь«для шины 20,5 — 25 мод. Ф вЂ” 92, При этом коэффициент взаимного перекрытия грунтозацепов в поперечном направлении (Кп), определяется как отношение длины проекции грунтозацепа (I) на ось Π— О к шагу рисунка (т), равен 1,0, тогда как у прототипа Кп = 0,82, При построении рисунка протектора значение (Кп) = 1,0 — 1.5, обеспечивает формирование грунтозацепов с углом наклона к меридианальной плоскости в интервале (ф= 40 — 50 ), тогда как при (Кп) менее 1,0 углы наклона грунтозацепов будут составлять 40 и менее, что в конечном итоге и будет предопределять меньшую боковую устойчивость транспортного средства, Формула изобретения

1. Рисунок протектора повышенной проходимости, грунтозацепы которого содержат центральные, наклонные и концевыеучастки, отл ича ю щийс я тем, что, с целью повышения тя гово-сцепных свойств шины и снижения неравномерности износа грунтозацепов, образующие концевого участка на величину 0,1 — 0,2 ширины беговой дорожки скруглены радиусами Ri = 0,2 — 0,3 для передней грани и Rz = 0,3-0,4 ширины протектора для задней грани, а примыкающий наклонный участок, простираясь на 1/3 ширины протектора, завершен центральным участком и скошенным участком, величины которых соответственно равны 0.25 и

0.1 ширины протектора, причем каждая из смежных частей центрального участка грунтоза цепов противоположно нап равлена в направлении вращения шины, а их передние образующие расположены под углом 10-20 к экваториальной плоскости шины.

2, Рисунок протектора по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что грунтозацепы выполнены с коэффициентом формы 0,5-0,61.

3. Рисунок протектора по пп.1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что длина проекции грунтозацепа на экваториальную плоскость соотносится с шагом рисунка протектора в .нтервале 1,0 — 1,5.

1776238

Таблица 1

Техническая характеристика сравниваемых шин 20,5 — 25

Значение показателя

Ед.мзм, Наименование показателя

1492

677

240

1492

677

220 кг кПа км/ч кг

Таблица 2

Параметры рисунка протектора сравнительных шин 20,5-25

Ед.мзм, Значение показателя

Наименование показателя

20,5 — 25 модели ф-92 (прототип) 20,5-25 с предлагаемым рисунком и отекто а

469,26

469,26

0,67

0,61

0,82

1,0

292,862

22-23

40,365

234,049

40 мм о мм

0,505

0,55 — 0,56

104

177 t6

187

121

20 мм

1170

1440 мм

0,20

0,30

0,05

0,068

Наружный диаметр шины, Д

Ширина профиля шины, В

Статический радиус, Кст, Максимальная нагрузка на шину, Q

Внутреннее давление, р

Максимальная скорость

Масса шины

Ширина беговой дорожки по дуге, Вб

Коэффициент формы грунтозацепа (отношение плошади выступа к пе риметру боковой поверхности), Кф Коэффициент взаимного перекрытия грунтозацепов в поперечном направлении, Кп

Высота рисунка протектора, h

Шаг рисунка протектора по центру, т

Ширина выемки по центру

Угол наклона грунтозацепов, х

Стрела дуги протектора

Коэффициент насыщенности рисунка про;ектора

Ширина грунтозацепа по центру, z> по углу, Ег

Ширина выемки по углу

Число шагов

Суммарная длина грунтозацепов в пятке контакта Z S

Соотношение параметров рисунка к ширине беговой дорожки;

Я!

Вб

R2

Вб !

Вб г

Вб

20,5 — 25 модели 20,5-25 с предлаф — 92 {прототип) гаемым рисунком и отекто а

1776238

Продолжение табл, 2

Таблица 2

1 ховатый к

20 5 — 25 мод.ф-92А t оредла BBMJ < > rr rAC» .

Кок

J протектора ( к

go==87 ММ е.--- 50!

НН,2 бб,б

1

Q,6 j

45 28 ч 5

0,67

Таблица 4

Значения коэффициентов бокового сцепления (pn„) шин 20,5-25 моделе:,. < — 924;; О-92

-1 ф у еакееorзекепленк,"л ср, 1

1 к к

0,452

0,519

0,372

0.426

1776238 ,уЯ д

Ю

Ю Р,бж7

1776238

О.

0, 5 )0 f8 2д 25

ô ã. 4

Составитель В, Звягинцев

Техред М.Моргентап Корректор М. Ткач

Редактор Т. Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4045 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5