Диагональная шина

 

Использование: изобретение может быть использовано при изготовлений шин для колёс энергонасыщенных тракторов. Сущность: диагональная шина содержит протектор, боковины и расположенные вдоль меридионального профиля шины, центральную, промежуточные, плечевые, боковые, надбортовые и бортовые зоны каркаса , окончания хотя бы части кордных слоев которого не завернуты на бортовые кольца. Указанные зоны выполнены с пропорциональной изгибной жесткостью и находятся в соотношении Ki(EI)i(EI)u где (El)i и (Е1)ц - соответственно изгибная жесткость а меридиональном направлении i-й и центральной зон каркаса шин; К| - коэффициент приведения до ближайшего четного числа слоев каркаса в каждой зоне диагональной шины; Е - приведенный модуль упругости вдоль меридиана i-x зон каркаса единичной ширины, кг/см2; I - момент инерции, взятый по середине каждой из зон при изгибе каркаса в меридиональном направлении, см4. Количество слоев каркаса центральной зоны пропорционально прочностным характеристикам его элементов и определяется Кд; Пцколичество зависимостью пц -zHТСл слоев центральной зоны, округленное до ближайшего целого четного числа; Q - максимально необходимая прочность каркаса, выраженная посредством максимально допустимой нагрузки на шину, кгс; ТСл - минимально допустимая прочность одного слоя каркаса, кгс/слой; Кд-динамический коэффициент запаса прочности каркаса. 3 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 В 60 С 9/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О (А)

)Ql (, с (21) 4918669/11 (22) 04.02.91 (46) 23.01.93. Бюл. № 3 (71) Научно-исследовательский институт крупногабаритных шин (72) В.П.Пачев, В.A.Òêàëè÷ и В.Н,Белковский (56) Патент ФРГ ¹ 2610714, кл. В 60 С 9/02, 1976. (54) ДИАГОНАЛЬНАЯ ШИНА (57) Использование: изобретение может быть использовано при изготовлении шин для колес энергонасыщенных тракторов.

Сущность: диагональная шина содержит протектор, боковины и расположенные вдоль меридионального профиля шины, центральную, промежуточные, плечевые, боковые, надбортовые и бортовые зоны каркаса, окончания хотя бы части кордных слоев которого не завернуты на бортовые кольца. Указанные зоны выполнены с пропорциональной изгибной жесткостью и находятся в соотношении К1(Е!)!=(Е!)ц где {Е!) и (Е!)ц — соответственно изгибная жесткость в

Изобретение относится к области транспортных средств, преимущественно к энергонасыщенным лесопромышленным трелевочным машинам, и может быть использовано в шинной промышленности и тракторостроении.

Известны пневматические шины, включающие каркас из диагональных резинокордных сло "a, завернутых на бортовые кольца и расположенные на каркасе усиливающие кордные слои.

Такая конструкция обеспечивает стойкость шины к деформациям и разрывам под

„„Ы2„„1789356 А1 меридиональном направлении i-й и центральной зон каркаса шин; К! — коэффициент приведения до ближайшего четного числа слоев каркаса в каждой зоне диагональной шины; Š— приведенный модуль упругости вдоль меридиана i-x зон каркаса единичной ширины, кг/см; — момент инерции, взятый

2. по середине каждой из зон при изгибе каркаса в меридиональном направлении, см4.

Количество слоев каркаса центральной зоны пропорционально прочностным характеристикам его элементов и определяется зависимостью пц= Кд, пц — количество

Тсл слоев центральной зоны, округленное до ближайшего целого четного числа; Q — максимально необходимая прочность каркаса, выраженная посредством максимально догустимой нагрузки на шину, кгс; T<> — минимально допустимая прочность одного слоя каркаса, кгс/слой; Кд — динамический коэффициент запаса прочности каркаса. 3 ил. действием ударных и сосредоточенных нагрузок, в т,ч, устойчива к механическому воздействию индентора. Однако, при наезде на единичные острые препятствия высотой более 0,10 — 0,15 диаметра шины наблюдаются случаи сквозного повреждения каркаса, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является пневматическая шина, каркас которой содержит несколько обрезиненных диагональных слоев корда. Имеются слои завернутые на бортовые кольца и висячие {незавернутые вокруг бортовых ко1789356

K;(E l)l=(E t)<, где (Е!); и (El)ö — соответственно изгибная жесткость в меридиональном направлении

i-й и центральной зон каркаса шины;

К вЂ” коэффициент приведения до ближайшего четного числа слоев каркаса в каждой зоне диагональной шины;

Š— приведенный модуль упругости вдоль меридиана i-x зон каркаса, единичной ширины, кг/см ;

1 — момент инерций, взятый по середине каждой из зон, при изгибе каркаса в меридиональном направлении, см, При этом количество слоев центральной зоны каркаса определяется по формуле (и дополняется до четного) Q пц= . Кд, Тсл (2) где Q — максимально необходимая прочность каркаса, выраженная посредством маклец). На каркасе имеются слои усиления из высокопрочного корда. Число слоев усиления такой шины рассчитывают исходя из числа слоев корда, доходящих до борта с учетом фактора надежности, определяемого в патенте приведенной математической формулой.

При таком техническом решении возрастает количество слоев корда в боковых стенках, что приводит к существенному повышению радиальной жесткости шины, Вследствие этого уменьшается глубина вдавливания индентора и соответственно работа А разрушения шины, определяемая как А = — P S.

2

Целью изобретения является повышение надежности шины за счет увеличения работы разрушения при воздействии на шину механического индентора.

Положительный эффект шины достигается совокупностью известных и новых признаков.

Известным является диагональная шина, содержащая протектор, боковины и, расположенные вдоль меридианального профиля шины, центральную, промежуточные, плечевые, боковые, надбортовые и бортовые зоны каркаса, окончания хотя бы части кордных слоев которого не завернуты на бортовые кольца, Новым в предлагаемом техническом решении является то, что в известной диагональной шине, указанные зоны каркаса выполнены с пропорциональной изгибной жесткостью и находятся в соотношении пч= Кд, 0

45 (2) Определение количества слоев пц указанным способом с использованием динамического коэффициента запаса прочности учитывает возможную перегрузку шины в

50 эксплуатации и указывает на тот факт, что даже при достижении сосредоточенной силы равной и больше максимально допускаемой нагрузки Q (в пределах Кд), не произойдет разрушение каркаса.

Таким образом, существенное снижение неравномерности распределения изгибных жесткостей отдельных зон каркаса и, соответственно, "пиковых" нагрузок в совокупности с учетом прочностных характесимально допускаемой нагрузки на шину, кгс;

Т л — минимально допустимая прочность одного слоя каркаса, кгс/слой (кгс/сл); пц — количество слоев каркаса;

Кд — динамический коэффициент запаса прочности каркаса шины.

Распределение изгибных жесткостей вдоль меридиана каркаса по предлагаемому

10 техническому решению обеспечивает увеличение глубины S вдавливания индентора при прочих равных условиях работы шины.

Экспериментально установлено, что жесткость при изгибе многослойной резинокордной пластины существенным образом зависит от угла наклона нити Д (вдоль оси изгиба), Так, например, угол наклона нити каркаса вдоль меридиана между экватором и бор20 том изменяется с 53 — 60 до 15 — 20 .

С другой стороны на величину жесткости влияет количество слоев, подвергаемых изгибу.

Предлагаемое соотношение К (Еф=(Е!)ц

25 для всех зон профиля шины обеспечивает

"сглаживание" пиковых изгибных жесткостей отдельных зон каркаса, т.к. достигается одновременный изгиб всех зон профиля каркаса шины под действием механического индентора. Это приводит к большим, чем у прототипа, допустимым радиальным деформациям и глубине вдавливания S, и, в конечном счете, к увеличению надежности шины.

Вторым существенным отличием является также то, что выбор количества кордных слоев центральной зоны каркаса в данном решении осуществляется не по величине внутреннего давления, а пропорци40 онально прочностным характеристикам шины и находится с ними в соотношении:

1789356

0 пц = Kp

1сл

К!(Е !)1=(Е !)ц, чество слоев каждой зоны до ближайшего целого и, кроме того, до четного значения (поскольку шина диагональная).

При расчете следует помнить, что рассчитанная по формуле (2) слойность каркаса шины соответствует фактической и не равна норме слойности, отраженной в нормативных документах (ГОСТ, ОСТ, ТУ и т.д.).

Шина работает следующим образом.

На фиг.2 показан профиль изгиба шины прототипа и шины по предлагаемому техническому решению. Под действием механического индентора 11 каркас 3 принимает форму профиля 12 для прототипа и

13 для заявляемого технического решения.

При соотношении К (Е!)!=(Е!)ц для всех зон профиля предлагаемой шины под действием индентора происходит одновременный изгиб всех зон 5, 6, 7, 8, 9, 10 в отличии от прототипа, где изгиб происходит в основном по зонам 5, 6, 7, Поэтому в данном случае увеличение глубины вдавливания индентора в профиль

13 происходит за счет дополнительной радиальной деформации в зонах 7, 8, 9, 10.

Соответствующим образом увеличивается и работа, необходимая для разрушения шины и ее надежность.

Формула изобретения

Диагональная шина преимущественно для работы в условиях лесоразработок, содержащая протектор, боконы и расположенные вдоль меридионального профиля шины, центральную, промежуточные, плечевые, боковые, надбортовые и бортовые зоны каркаса, окончания хотя бы части кордных слоев которого не завернуты на бортовые кольца, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности шины. указанные зоны выполнены с пропорциональной изгибной жесткостью и находятся в соотношении: где (Е I)l и (Е !)ц — изгибная жесткость каркаса в меридиональном направлении i-й и центральной зон каркаса шины, кг см;

К! — коэффициент приведения до ближайшего целого четного числа слоев каркаса в каждой зоне диагональной шины;

Шина может быть выполнена в различных вариантах, одним из которых является следующий: шина 33L — 32 модели Ф-134. Каркас ее

5 из полиамидного термообработанного корда типы 23КНТС.

Нагрузка (максимально допустимая) 0 =

=5800 кгс, Максимально допустимая прочность од10 ного слоя каркаса (Т л)= 400 кгс/слой.

Динамический коэффициент запаса прочности каркаса = 1,1.

Расчет слойности каркаса непосредственно по зонам приведен в таблице, 15 Поскольку разрыв каркаса под действием сосредоточенной нагрузки, как правило, происходит по наименее слабому месту профиля шины, то преимущества предлагаемой конструкции очевидны (ее минимальная же20 сткость более чем в 1,5 раза превосходит жесткость центральной зоны шины прототипа), Использование изобретения в народном хозяйстве позволяет уменьшить разброс прочно25 стных характеристик резинокордного каркаса, уменьшает пиковые нагрузки и увеличивает прочностные характеристики шин. Совокупный положительный эффект повышает надежность шин, следовательно, и безопасность

30 движения транспортных средств, Š— приведенный модуль упругости вдоль меридиана — i-x зон каркаса единичной ширины, кг/см; ! — момент инерции при изгибе каркаса

40 в меридиональном направлении, взятый по середине каждой из зон, см, а количество слоев: . каркаса центральной зоны пропорционально прочностным характеристикам его элементов и определя45 ется зависимостью:

50 где пц — количество слоев центральной зоны, округленное до ближайшего целого четного числа;

Q — максимально необходимая прочность каркаса, выраженная посредством макси55 мально допустимой нагрузки на шину, кгс, Т л — минимально допустимая прочность одного слоя каркаса, кгс/слой, Кд — динамический коэффициент запаса прочности каркаса.

1789356

nu= . Кд.

Т« (2) 10 г!

SIrl PI — SIA Дкв, К ристик и свойств материала каркаса приведут к повышению надежности шины в эксплуатации.

I-Ia фиг.1 изображено меридианальное сечение шины; на фиг.2 — схема изгиба меридионального сечения шины под действием механического индентора; на фиг.3— зависимость изгибной жесткости от слойности резинокордной пластины при различных углах наклона корда, Диагональная шина состоит из протектора 1, боковин 2 и каркаса 3, часть слоев которого завернута вокруг бортовых колец

4. МежДу каркасом 3, протектором 1 и боковиной 2 (и или между слоями каркаса) расположены висячие (не завернутые на бортовые кольца) слои корда, хотя бы одна пара которых оканчивается в пределах по крайней мере одной из зон — центральной

5, промежуточной 6, плечевой 7, боковой 8, надбортовой 9 и бортовой 10.

В каждой из указанных зон 5, 6, 7, 8, 9, 10 начиная с центральной 5-й, углы наклона слоев изменяются преимущественно от (60 2) до (20 2)о. При отсутствии экспериментальных данных, величины углов наклона всех зон определяются расчетным путем, например, по формуле B.Ë,Áèäåðìàна, где P — угол наклона нитей корда в середине !-го участка; г! — радиус середины !-ro участка по первому слою каркаса;

٠— угол наклона нитей корда каркаса по экватору шины;

R» — радиус по экватору первого слоя каркаса.

Выбор границ зон каркаса условный.

Наиболее вероятный способ — это зоны с изменением углов наклона нитей корда в пределах какой-либо заранее установленной величины. В частности, при углах по короне/4»в =60 и по 6орхуРе =20О, средняя величина каждой смежной зоны будет отли60 — 20 чаться на - 8 и по зонам распределиться следующим образом; центральная — 60О; промежуточная — 52О; плечевая — 44 ; боковая — 36О; надбортовая — 28; бортовая — 20О, Существенным для этих зон является и то, что конструктивно они выполнены по зависимости

К;(Е!)!=(Е!) . (1)

При этом количество кордных слоев центральной эоны каркаса пропорционально прочностным и нагрузочным характеристикам шины и находится с ними в соотношении

При этом величина Q определяется ГОСТом на шину или требованиями заказчика шин, T« — определяется эмпирически, например путем продавливания на прессе конкретных шин или шин близких по типоразмеру и конструкции. Последний показатель комплексно учитывает влияние на прочностные характеристики шины и свойств материалов и конструктивные особенности изделия.

Значения Кд принимается по опытным замерам перегрузок машины, на которых шины комплектуются, или по данным машиностроителей.

Профиль и углы наклона нитей корда каркаса соответствуют принятой (в организации — разработчике шин) системе расчета равновесной конфигурации шины (статически нагруженной одним только внутренним давлением, т.е. согласно рекомендации указанной выше книги; по теории катящейся шины или любой другой, имеющей практическую применимость).

Значение упругих характеристик (Е!) центральной 5 эоны каркаса определяют исходя из определенной по формуле (2) слойности каркаса и рассчитанном для этой зоны угла наклона нитей корда по короне (экватору) шины. Такая зависимость энергетически определяется для резинокордных элементов каждого конструктивного исполнения с применением определенных материалов силовых элементов (кордных нитей определенной структуры, состава и т.д.), В частности, для шин типа 33L — 32 модели Ф-134 зависимость упругих характеристик шины, ее слойности и углов нитей корда приведена на фиг,3, где пунктиром указан переход от слойности 16 к кривой, построенной для /4» =60 и далее к оси ординат, т,е. к значению (Е!)ц.

Исходя из указанной ранее формулы

Ki(EI)j=(EI)u, учитывая равенство изгибных жесткостей всех зон каркаса предлагаемых шин и возвращаясь от значения найденного (Е !)ц, по той же пунктирной линии, до кривых соответствующих углу наклона каждой i-й зоны, находим на оси абсцисс слойность i-й эоны каркаса и округляем полученное коли10

1789356

Показатели ля шин и ототипа ля с ав. количество слоев каркаса

35

Наименование зон каркаса

Центральная

Промежуточная

Плечевая

Боковая

Надбортовая

Бо товая

Угол нитей корда, град.

52

44

36

28

20 количество слоев каркаса, а счет.

15,95

13,95

12

9,5

8,4

6,4 и е агаемой коэффициент приведения

1,002

1,005

1,0

1,05

0,95

0.94 изгибная (E l) жесткость кг см

402

376

12

12

12

12

12

12 изгибная жесткость, кг см

2300

1789356 фиг. Р б 8 10 12 Я Г6 Й

Составитель В, Пачев

Техред М. Моргентал Корректор С.Пекарь

Редактор Г. Бельская

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

Заказ 319 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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