Способ определения коэффициента внутреннего рассеяния энергии в материале пневматической шины в боковом направлении

Способ определения коэффициента внутреннего рассеяния энергии в материале пневматической шины в боковом направлении

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к способу диагностики пневматических шин транспортных средств на стенде.

Известен способ определения коэффициента внутреннего рассеяния энергии в материале пневматической шины в вертикальном направлении (RU 2261427), принятый за прототип. Известно, что коэффициент рассеяния энергии в шине в боковом и вертикальном направлениях существенно отличаются друг от друга.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что реализация известного способа для определения коэффициента рассеяния энергии в боковом направлении сопровождается определенными трудностями, так как обеспечить строго вертикальные удары шины при соударении с препятствием сложно. При этом виброударный процесс приобретает хаотический характер, и измерение высоты скачков ударов затрудняется.

Технический результат - определение коэффициента внутреннего рассеяния энергии в материале шины в боковом направлении, что позволяет получить характеристики шины, необходимые для определения параметров устойчивости и управляемости автомобиля.

Особенность заключается в том, что колесо подвешивают на нерастяжимую нить в виде физического маятника, отклоняют на определенный угол и свободно отпускают, после чего оно соударяется с жестким препятствием, совершая виброударный процесс, а наблюдатель визуально фиксирует углы отклонения оси маятника.

Сущность изобретения заключается в следующем. Определяется коэффициент внутреннего рассеяния энергии в материале шины в боковом направлении для оценки курсовой устойчивости и управляемости автомобиля, так как значения коэффициента внутреннего рассеяния энергии существенно влияют на вышеуказанные его характеристики.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид стенда, на фиг.2 представлено пояснение к теоретическому обоснованию.

Колесо 1 автомобиля (фиг.1) подвешивают на нерастяжимой нити 2 с целью уменьшения погрешности измерения. После этого колесо отводят на определенный угол и свободно отпускают. Колесо соударяется с боковым упором 3 ограниченной плоскости для того, чтобы промоделировать реальный процесс, когда при уводе колеса участвует только ограниченная часть шины.

На стенке располагается измерительный сектор, на котором нанесена шкала углов отклонения. Последовательность углов отклонения фиксируется визуально наблюдателем.

Способ основан на следующих теоретических соображениях.

Рассматривается существенно нелинейный виброударный процесс, возникающий при свободных колебаниях колеса с шиной. Коэффициент внутреннего трения найдем из энергетических соображений. Пусть изменение потенциальной энергии колеса между двумя соседними ударами при малых углах отклонений таких, что sinϕ≈ϕ, равно:

где m_T - масса колеса, g - ускорение свободного падения, l - расстояние между центром масс подвешенного колеса и точкой подвеса О, ϕ_T1 - угол отклонения до удара, ϕ_T2 - угол отклонения после удара, Δϕ_T - разница углов.

За один цикл соударения колесо проходит путь, равный 2А_T, где А_T - амплитуда сжатия колеса. Демпфирующая сила пропорциональна А_T и не зависит от частоты колебаний:

где C₀ - коэффициент демпфирования. Рассеяние энергии за один цикл движения, полагая трение малым, будет составлять:

Пренебрегая трением о воздушную среду, приравниваем убыль потенциальной энергии ΔП величине рассеяния энергии в материале шины ΔЕ:

Характер процесса представлен на фиг.2. Верхняя часть графика следует законам параболы, а нижняя - закону затухающей синусоиды.

Потенциальная энергия, накапливаемая в материале шины, изменится на величину:

где Н_TL - жесткость шины в боковом направлении.

Составим дифференциальное уравнение изменения угла отклонения колеса. Изменение потенциальной энергии равно:

Пусть

Тогда из уравнения изменения высоты прыжков получаем:

Приближенно положим:

где Т_T - период соударений.

Тогда и, следовательно, можно записать:

Таким образом:

Подставляя получим:

Обозначим коэффициент внутреннего рассеяния энергии в материале шины: Тогда и

Период соударений: где ω_T - частота соударений, тогда или

Замечая, что получаем где ϕ_T0 - первоначальный угол отклонения.

Полагая t=Т, то есть учитываем изменение энергии за период, находим:

Откуда следует:

Для n отклонений: где ϕ_Tn - угол отклонения после n-го удара.

Данное изобретение было экспериментально проверено. Для шины «Кама-205» размерностью 175/70R13 углы отклонения за один цикл уменьшались в среднем на 22%, следовательно, коэффициент внутреннего рассеяния энергии в боковом направлении равен γ_T=0,316.

Способ определения коэффициента внутреннего рассеяния энергии в материале пневматической шины в боковом направлении, отличающийся тем, что фиксируют последовательность угловых отклонений колеса при соударении с жестким препятствием, после чего коэффициент рассеяния энергии в боковом направлении определяют по формуле

где ϕ_T0 - первоначальный угол отклонения, ϕ_Tn - угол отклонения после n-го удара, n - число отклонений.