Изобретение относится к пневмоколесным движителям и может быть использовано машиностроением, авиа- и шинной отраслями промышленности, а также организациями, эксплуатирующими пневмоколесные транспортные средства и орудия труда.
Известна пневматическая шина, имеющая борта с бортовыми кольцами, вокруг которых завернуты слои корда каркаса [1]
Такая шина имеет гибкий, эластичный, свободно деформируемый каркас и жесткую, практически недеформируемую бортовую зону между основанием борта и точкой обода. В качестве последней принимается некоторая произвольно выбранная точка внутреннего контура каркаса (см. [1, с.75, рис.65]) или же любая точка средней (нейтральной) линии каркаса, расположенная вблизи контакта шины с закраиной обода (Бидерман В.Л. и др. Атлас номограмм равновесных конфигураций пневматических шин. М. Химиздат, 1967, с.3, рис.2).
Известно колесо с такой шиной, содержащее обод с посадочными (под борта шины) полками, с закраинами, отогнутыми (на их радиально наружных концах) внутрь колеса и имеющими участки, смежные с наружной поверхностью бортов, параллельные экваториальной плоскости [1, с.27, рис.23]
Особенностью такого технического решения шины и колеса с такой шиной является то, что сравнительно небольшой криволинейный участок AB (см. [1, с. 75, рис.65]) контура каркаса имеет точку перегиба C. Поэтому даже от внутреннего давления в шине возникает дополнительное напряженное состояние, обусловленное изгибом зоны усиления каркаса суммарной силой приведенные к точке силы, обусловленные внутренним давлением в шине и действующие соответственно на части шины, расположенные выше и ниже точки перегиба C. Это дополнительное напряженное состояние в процессе качения колеса с эксплуатационными нагрузками изменяется во времени, снижая усталостную прочность каркаса, смежного с ним борта и надежность шины в целом.
К особенностям указанных решений относится и то, что для ограничения перемещений бортов шины относительно закраины обода, обеспечения устойчивой и плотной посадки бортов шины на ободе, что особенно важно для бескамерных шин, закраины обода вынужденно выполняют сравнительно высокими, а посадку бортов на полки обода осуществляют с большим натягом. В результате высокие закраины ободьев затрудняют монтаж шин на цельнопрофилированные ободья и снижают гибкость боковых стенок шин. Последнее уменьшает сцепление шин с дорогой, ухудшает демпфирующие свойства колес и комфортабельность транспортного средства.
Наиболее близким аналогом как по технической, так и по достигаемому результату являются пневматическая шина и колесо с этой шиной, соответственно наружная поверхность бортов шины и закраин обода которых имеют профиль меридионального сечения, состоящий в основном из двух участков вертикального (с уменьшенной высотой), параллельного экваториальной плоскости, и наклонного, параллельного криволинейному участку средней (нейтральной) линии зоны усиления шины, расположенной непосредственно выше ее бортовых колец [2]
Окончания закраин обода колеса расположены значительно выше верхней поверхности бортового кольца, на которой находится точка обода, то есть в зоне вертикальных перемещений боковых стенок области усиления шины. Таким образом, наклонные части (ветви) закраин обода ограничивают вертикальные перемещения сравнительно тонких и гибких боковых стенок области усиления шины при действии на нее локальных эксплуатационных нагрузок.
Такое исполнение шины и колеса исключает изгибные и сдвиговые деформации в вертикальной и наклонной, расположенных непосредственно смежно с закраинами обода, частях бортовой зоны и области усиления шины при действии на нее только внутреннего давления воздуха. Однако значительная разница изгибных жесткостей боковых стенок шины выше закраин обода и боковых стенок в совокупности с наклонными участками закраин обода при эксплуатации шины (и колеса соответственно) обуславливает периодически повторяющиеся в окружном направлении изгибы боковых стенок относительно вертикально крайних частей закраин обода. При этом происходят и изгибные, и сдвиговые деформации в резинокордном каркасе шины на высоте h (см. [2, фиг. 6]), циклически повторяющиеся (в момент контакта шины с опорной поверхностью) и монотонно распространяющиеся (по мере качения колеса) по всей длине окружности шины. Как правило, по месту циклического изгиба боковых стенок происходит и постепенное перетирание покровных резин шины, и местное снижение усталостной прочности резинокордных слоев каркаса шины с возможным последующим их расслоением. Это обуславливает снижение долговечности шины, надежности колеса и безопасности транспортного средства в целом.
Кроме того, исполнение закраин в виде двух участков и удлинение наклонных участков закраин обода усложняет технологию, увеличивает массу и трудоемкость изготовления ободьев.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования пневматической шины и колеса движителя с этой шиной, в которых изменением профиля равновесной конфигурации бортовых зон и сопряженных с ними зон усиления шины (вплоть до точки обода и включая ее положение на равновесной нейтральной линии), а также усовершенствование наружных сторон бортов шины и смежных с ними закраин обода колеса обеспечивается исключение дополнительных изгибных, сдвиговых и переменных сжимающих напряжений в бортовой зоне и в зоне усиления (до точки обода) и за счет этого повышается усталостная прочность каркаса и бортов, предупреждается перетирание покровных резин шины и, как следствие, повышается надежность шины, безопасность колеса и транспортного средства в целом.
Поставленная задача решается тем, что в пневматической шине, включающей зоны усиления с точкой обода и борта со средней (нейтральной) линией, а также бортовые кольца, вокруг которых завернуты слои корда каркаса, согласно изобретению слои корда каркаса от точки обода и до бортовых колец выполнены прямолинейно и эквидистантно нейтральной линии (соответствующих бортов и зон усиления), наклоненной к экваториальной плоскости под углом
где rL расстояние от оси вращения шины до самого широкого места ее профиля;
rM координата по оси ординат точки M обода шины;
βK и rK соответственно угол наклона к меридиану нитей корда слоев и свободный радиус средней (нейтральной) линии равновесного профиля каркаса в точке K ее (линии) пересечения с экваториальной плоскостью шины,
и соединяющей борт с точкой обода, взаимосвязанной с параметрами шины зависимостями
где xM координата точки обода по оси абсцисс;
xS, rS координаты центра тяжести поперечного сечения бортового кольца или борта по оси абсцисс и по оси ординат соответственно;
a, b, c постоянные параболической функции нейтральной линии профиля шины на участке SML (от центра тяжести поперечного сечения бортового кольца или борта до точки L самого широкого места профиля шины),
при этом наружные стороны бортов, по всей их длине, параллельны прямой нейтральной линии MP соответствующих бортов и зон усиления шины.
В такой шине слои корда каркаса в бортах и в зонах усиления (до точки обода) работают только на растяжение, повышая усталостностную прочность каркаса и бортов и, как следствие, надежность шины и колеса в целом.
Поставленная задача решается и тем, что в колесе движителя, содержащего усовершенствованную пневматическую шину и обод с закраинами, хотя бы часть меридионального профиля которых наклонена к экваториальной плоскости, согласно изобретению, наклонно выполненная часть закраин обода расположена от пяток бортов до боковин шины, прямолинейна и параллельна нейтральной линии MP соответствующих бортов и зон усиления шины, а ее (наклонной части закраин) длина составляет 0,3-0,8 длины нейтральной линии, замеренной от точки P основания борта и до точки M обода шины.
Подобное исполнение колеса снижает во время эксплуатации сдвиговые деформации и уменьшает теплообразование как в бортах и надбортовых зонах, так и в самой шине, а расположение верхних окончаний закраин обода ниже точки обода шины исключает перетирание покровных резин, резинокордных слоев каркаса и/или бортовых лент шины, обеспечивая надежность и безопасность колеса и транспортного средства в целом. Кроме того, выполнение закраин обода прямолинейными на всей длине из рабочего (смежного с бортами шины) участка повышает технологичность изготовления и исключает удлиненные участки закраин, имеющие дополнительную точку перегиба, упрощает профиль проката заготовок ободьев, уменьшает их массу и трудоемкость изготовления.
На фиг. 1 изображена пневматическая шина (меридиональное сечение); на фиг. 2 бортовая зона и зона усиления пневматической шины; на фиг. 3 колесо движителя (меридиональное сечение шины с ободом).
Пневматическая шина имеет каркас 1 и борта 2.
Каркас 1 состоит из одного или нескольких слоев корда, нити которого заключены в резиновую оболочку и -или отделены друг от друга резиновыми прослойками. Профиль каркаса 1 выполнен равновесным, нейтральная (преимущественно средняя) криволинейная линия которого проходит через точку K экваториальной плоскости A-A шины, через точку L самого широкого места профиля шины и оканчивается в точке M обода шины, расположенной преимущественно в зоне 3 ее (шины) усиления.
Каждый борт 2 включает одно или несколько бортовых колец 4, вокруг которых завернуты слои каркаса 1, и имеет основание 5 с пяткой 6 (см. ГОСТ 22374-77, М. Госстандарт, 1977, с.7), а также наружную (относительно внутренней полости шины) сторону 7.
Участок шины, расположенный выше бортовых колец 4, вплоть до окончания заворотов слоев корда каркаса 1 и -или до окончания профилированных резиновых деталей борта (если они имеются и расположены выше кромок заворотов слоев корда) определяет границы шины.
Выше наружной стороны 7 бортов шины, снаружи по отношению к зоне 3 усиления и каркаса 1 шины, выполнены боковины 8, покровные резины которых оканчиваются у кромок протектора 9.
Каркас 1 с боковинами 8 (а в зоне усиления и с заворотами слоев и -или профилированными резиновыми деталями борта) составляют боковые стенки шины (не показаны), гибкая, эластичная, радиально деформируемая часть которых расположена выше точки M обода, а практически недеформируемая ниже этой точки профиля шины.
Недеформируемая часть шины включает и борта 2, средняя (нейтральная) линия MP профиля которых выполнена прямолинейно, является частью касательной линии TT, проведенной к криволинейной нейтральной линии KLM равновесного профиля шины, проходит через точку M обода шины и через центр тяжести поперечного сечения бортового кольца (если оно одно в борте) или посредине расстояния между центрами тяжести поперечных сечений наиболее аксиально удаленных (друг от друга) бортовых колец (если их несколько в борте).
Слои корда каркаса 1 на участке шины, экстремальные горизонтальные границы которого расположены напротив точки M обода и напротив верхнего (относительно оси вращения шины) положения поверхности бортовых колец, выполнены прямолинейно и эквидистантно нейтральной линии MP, проходящей через зону борта 2 и соответствующей часть зоны 3 усиления шины. При этом линия MP прямолинейна и наклонена к экваториальной плоскости A-A под углом
где rL расстояние от оси вращения шины до самого широкого места ее профиля;
rM координата по оси ординат точки M обода шины;
βK rK соответственно угол наклона к меридиану нитей корда слоев и свободный радиус средней (нейтральной) линии равновесного профиля каркаса в точке K ее (линии) пересечения с экваториальной плоскостью шины,
и соединяет борт с точкой M обода, взаимосвязанной с параметрами шины зависимостями
где xM координата точки M обода шины по оси абсцисс;
xS, rS координаты центра тяжести поперечного сечения бортового кольца (или борта) по оси абсцисс и по оси ординат соответственно;
a, b, c постоянные параболической функции нейтральной линии профиля шины на участке SML (от центра тяжести поперечного сечения бортового кольца или борта до точки L самого широкого места профиля шины).
Данные для определения значений rL и rK принимают по доступным источникам, в частности исходя из технического задания на разработку шины, βK определяют по [1] исходя из заданных наружного диаметра и ширины профиля шины, а центр тяжести поперечного сечения борта находится, как правило, посредине бортового кольца (если оно одно в борте), либо на средине расстояния между наиболее удаленными друг от друга бортовыми кольцами (если их несколько в одном борте).
Постоянные a, b, c находят расчетным путем по методу наименьших квадратов (Гончаров В.Л. Теория интерполирования и приближения функций. ОНТИ-ГТТИ, М. Ленинград, 1934, с. 157-247) с использованием алгоритма Гаусса (Крылов В.И. Приближенное вычисление интегралов. М. Наука, 1967, с.123-129).
Борт 2 имеет наружные стороны 7, которые по всей их длине, начиная от пятки 6 борта 2 и вплоть до их сопряжения с боковинами 8, выполнены параллельно прямой нейтральной линии MP соответствующих бортов 2 и зон 3 усиления шины.
Колесо движителя с этой усовершенствованной пневматической шиной содержит обод 10 с закраинами 11 и посадочными (под борта 2 шины) полками 12.
Закраины 11 по всей их рабочей поверхности, смежной с наружной стороной 7 (начиная от пяток 6 и до сопряжения с боковинами 8) бортов 2 шины, имеют профиль меридионального сечения с наклоном к экваториальной плоскости A-A и оканчиваются преимущественно отогнутыми (наружу и -или внутрь колеса) кромками 13.
Наклонно выполненная часть 14 закраин 11 обода 10 прямолинейна и параллельна нейтральной линии MP соответствующих бортов 2 и зон 3 усиления шины.
Длина наклонной части 14 закраин 11 прямо пропорциональна длине нейтральной линии MP смежных с закраинами 11 бортов 2 (и зон 3 усиления) шины и составляет 0,3-0,8 ее (нейтральной линии MP) длины, замеренной от точки P основания 5 бортов 2 и до точки M обода шины.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА | 1995 |
|
RU2087324C1 |
РЕЗИНОКОРДНАЯ ОБОЛОЧКА | 1994 |
|
RU2092325C1 |
Цилиндрическая заготовка каркаса радиальной покрышки пневматической шины | 1990 |
|
SU1763241A1 |
Диагональная шина | 1991 |
|
SU1789356A1 |
ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА | 1992 |
|
RU2041075C1 |
Пневматическая шина | 1990 |
|
SU1757922A1 |
РЕЗИНОКОРДНАЯ ОБОЛОЧКА | 1996 |
|
RU2097208C1 |
Пневматическая шина | 1989 |
|
SU1689113A1 |
Пневматическая шина для сельскохозяйственного транспортного средства | 1987 |
|
SU1706896A1 |
ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА | 1992 |
|
RU2041077C1 |
Использование: изобретение относится к пневмоколесным движителям и может быть использовано машиностроением авиа- и шинной отраслями промышленности. Сущность изобретения: положение точки обода, находящейся на пневматической шине, определяется зависимостями, указанными в описании, причем слои корда каркаса от точки обода до бортовых колец в сечении выполнены прямолинейно, а прямая нейтральная линия соответствующих бортов и зон усиления наклонена к экваториальной плоскости под углом, указанном в описании, при этом образующие поверхности наружных сторон бортов по всей их длине эквидистантны прямому участку нейтральной линии соответствующих зон усиления шины. В колесе движителя наклонно выполненная часть закраин обода расположена от пяток бортов до боковин шины, прямолинейна и параллельна нейтральной линии соответствующих бортов и зон усиления шины, а длина наклонной части закраин составляет 0,3-0,8 длины нейтральной линии от основания борта до точки обода шины. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.
rм = a•x
Колесо транспортного средства | 1974 |
|
SU993811A3 |
Способ получения молочной кислоты | 1922 |
|
SU60A1 |
Авторы
Даты
1997-08-10—Публикация
1995-01-31—Подача