Введение к работе
Актуальность работы. Перспективным направлением развития шинной промышленности является производство цельномсталлокордных (ЦМК) шин, которые характеризуются повышенной ходимостью по сравнению с традиционными пневматическими шинами. Граница раздела резина металлокорд является местом концентрации напряжений, на которой вследствие значительного различия упругих характеристик компонентов образуются дефекты, которые развиваются в процессе эксплуатации, снижая доремонтный и полный ресурс ЦМК шин. Корректировка рецептуры резин является одним из путей повышения работоспособности ЦМК-шин, что проверяется стендовыми и эксплуатационными испытаниями изделий и требует значительных материальных и временных затрат.
Расчетные методы прогнозирования работоспособности ЦМК шин представляют значительную трудность вследствие взаимовлияния конструкторских и материаловедческих факторов. Оптимальным решением этой проблемы, с точки зрения отечественных и зарубежных исследователей, является анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) шины с использованием метода конечных элементов, который позволяет учесть ее сложную структуру. Адекватность конечно-элементного подхода для прогнозирования работоспособности ЦМК шин зависит от корректности используемьж характеристик резино-мсталлокордных систем. Несмотря на то, что существует достаточно большое количество методов испытаний резино-металлокордных систем, до настоящего времени не проводилось сравнительного анализа напряжённо-деформированного состояния образцов НДС в локальной области нагруженной ЦМК шипы.
В связи с этим актуальное значение приобретает повышение достоверности методов испытаний резино-металлокордных образцов, используемьж для идентификации напряженно-деформированного состояния деталей ЦМК шины.
Целью работы является усовершенствование методов лабораторных испытаний резино-металлокордных образцов, направленное на адекватное воспроизведение напряженно-деформированного состояния, реализуемого при эксплуатации шины и на их основе прогнозирование работоспособности ЦМК шин.
Основные задачи исследования, решаемые для достижения поставленной цели:
определить взаимосвязь работоспособности ЦМК шин в условиях стендовых и эксплуатационных испытаний с долговечностью систем резина - металлокорд;
разработать методику прогнозирования работоспособности ЦМК шины в условиях эксплуатации по дефектам системы резина металлокорд, образующимся в результате стендовых испытаний шин;
выявить наиболее нагруженные зоны ЦМК шин в области контакта рези-на-металлокорд;
разработать методы лабораторных испытаний резино-мсталлокордных образцов, адекватно воспроизводящие напряженно-деформированное состояние в наиболее нагруженных зонах ЦМК шины;
РОС НАЦИОНАЛЬНА!1 ММИОККА I
- выявить критерий соответствия напряженно-деформированного состояния
резино-мегаллокордпых образцов характеру разрушения резиновой матрицы;
оценить влияние модификаторов адгезии на напряжённо-деформированное состояние резино-металлокордных образцов и работоспособность ЦМК-шин.
Научная новизна работы заключается в следующих положениях, выносимых автором на защиту:
1. Разработан научно-методический подход к идентификации напряженно-
деформированного состояния резино-металлических композитов, позволяющий
прогнозировать работоспособность ЦМК шин.
-
Впервые предложена методика прогнозирования работоспособности ЦМК шины в условиях эксплуатации по дефектам системы резина - металлокорд, образующимся при стендовых испытаниях шин.
-
Предложен критерий соответствия НДС испытываемого резино-металлокордного образца напряженно-деформированному состоянию в зонах концентрации напряжений и деформаций нагруженной шины. С использованием данного критерия впервые проведен сравнительный анализ адекватности методов испытаний резино-металлокордных образцов условиям нагружения ЦМК шины.
-
Оценен вклад изменения упругих свойств резины в НДС резино-металлокордных систем и долговечность ЦМК шин.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
-
Создана методика прогнозирования ресурса ЦМК шин по отказам, связанным с разрушением системы резина — металлокорд.
-
Разработаны методы лабораторных испытаний резино-металлокордных образцов, адекватно воспроизводящих НДС в наиболее нагруженных зонах ЦМК шипы.
-
Показана целесообразность замены модификаторов адгезии в резинах обкладочного тина, позволяющих повысить работоспособность ЦМК шин.
Результаты исследований используются в ОАО «ЯШЗ» в виде методик испытаний и рекомендаций.
Достоверность полученных результатов.
Достоверность научных положений и выводов диссертации базируется на комплексном применении современных физико-механических и математических методов анализа, а также удовлетворительном совпадении теоретических и экспериментальных данных.
Апробация работы. Основные результаты исследований и отдельные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих симпозиумах и конференциях:
- Девятый и Четырнадцатый всероссийские симпозиумы «Проблемы шин и
резинокордных композитов», г. Москва, 1998 и 2003 гг.;
Международная конференция молодых учёных «Развитие, окружающая среда, химическая инженерия», г. Иваново, 2000 г;
Первая региональная научно-техническая конференция студентов, молодых учёных, аспирантов и докторантов «Проблемы региональной экологии», г.
ЯрославлыЭД^---і.,",., : .., ; | 4 < зі т ;.i'.> л }
: 1*?(Ц«Ч» > ;
» t»t */. і-Ч>
- Вторая региональная научная конференция «Математика и математиче
ское образование», г. Ярославль, 2002 г;
Международная конференция молодых учёных «Фундаментальные науки специалисту нового века», г. Иваново, 2002 г;
- Международная научно-техническая конференция "Полимерные компози
ционные материалы и покрытия POLYMER 2002", г. Ярославль, 2002 г.;
- Международная конференция молодых учёных «Химия и технология»,
Белоруссия, г. Минск, 2003 г;
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 17 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Общий объём составляет 178 страниц, в том числе 89 рисунков, 21 таблиц, список литературы из 175 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.
