8.2 Определение конфигурации поддутой покрышки

При нагружении шины внутренним давлением в начальный период происходит существенная ее деформация. Это обусловлено тем, что на этом этапе происходит изменение углов между нитями корда за счет деформирования резины между нитями. Смещение нитей протекает до тех пор, пока их направление не совпадет с направлением вектора действующей силы. После этого нагрузка от внутреннего давления воспринимается только нитями корда, а деформации, претерпеваемые шиной, становятся незначительными. Данное состояние, при котором прекращается изменение углов между нитями, называется состоянием равновесия, а конфигурация внутреннего профиля по-крышки, соответствующая равновесному состоянию, равновесной конфигурацией. Расчет покрышки на прочность производится именно по равновесному состоянию [6].

Вычисляем отношения

Наносим соответствующую точку на номограмму равновесной конфигурации для б_об=34° (рисунок 8.3). Интерполяцией по номограмме находим для этой точки значение угла корда по экватору в надутой покрышке, а также значения b/r_об и л_об. Получаем: в=59,2°; b/r_об=0,51; л_об=0,59.

Изменение радиуса по экватору определяют по формуле [6]:

(8.5)

где R_Н и в_КН - соответственно, радиус и угол по короне в надутой покрышке; R_В и в_КВ - то же самое для вулканизованной покрышки.

Из предыдущих расчетов имеем R_В=320 мм; в_КВ=59,2°; в_КН=54°.

Рисунок 8.3 - Номограмма равновесной конфигурации для б_об=34°

Находим радиус по экватору по внутреннему контуру R:

(8.6)

6.3 Определение основных габаритных размеров покрышки

К основным габаритным размерам покрышки относятся наружный диаметр (D) и ширина профиля (B) в надутом состоянии.

Наружный диаметр надутой покрышки D равен:

(8.7)

где

D' - наружный диаметр вулканизованной покрышки. D'=640 мм.

Расстояние наиболее широкого места профиля от оси симметрии r_o равно:

(8.8)

Ширина профиля по внутреннему контуру каркаса определяется по формуле:

(8.9)

Тогда ширина профиля по наружному контуру В равна:

(8.10)

где t - толщина боковины, мм. t=125 мм.

8.4 Определение усилия от внутреннего давления в нитях корда

Так как нагружение нитей корда происходит после того, как прекращается изменение угла, т.е. при установлении равновесной конфигурации, расчет усилий производится именно для равновесного состояния. Для расчета пользуются геометрическими характеристиками равновесного профиля (R_н, в_кн и т.д.) [6].

Усилие от внутреннего давления (N) в нитях корда каркаса диагональных и радиальных, а также брекера диагональных шин определяется по формуле, выведенной для меридианальной составляющей силы внутреннего давления:

(8.11)

где p - внутреннее давление;

Уi_К - суммарная плотность корда в точке по короне (в нее входят каркас и брекер), нить/см.

Очевидно, что усилие в нитях корда обратно пропорционально cos²в, т.е. максимальное усилие будет при минимальном значении cos²в (при максимальном угле). В диагональной шине угол увеличивается от точки обода до экватора, следовательно, максимальное усилие в каркасе и брекере диагональных шин будет наблюдаться в точке по короне:

(8.12)

р=2,5атм - по условию; Уi_К=60 нить/см - по условию.

Разрывное усилие, при максимальном давлении p_max=9,7 атм, равно

Запас прочности равен

8.5 Расчет усилий в борте шины

Полное усилие в борте шины (Pс) складывается из двух составляющих: усилия от натяга (Pн), создаваемого при посадке покрышки на обод колеса, и усилия от внутреннего давления (P₀), передаваемого на борт через завороты слоев каркаса [6].

Усилие от внутреннего давления в борте определяется по формуле:

(8.13)

где в_с - угол нити в слое каркаса, соответствующий радиусу r_с.

в_с=34° - по расчетам.

В борту имеется n=52 проволоки диаметром 1 мм (площадь сечения проволоки равна f=0,785 мм²).

Напряжение в проволоки равно:

(8.14)

Запас прочности равен:

В данном разделе был проведен расчет равновесной конфигурации покрышки, прочностных характеристик каркаса, геометрических параметров шины, прочностных характеристик борта.

Заключение