Создания нового колеса 515-254 под повышенную нагрузку

СОДЕРЖАНИЕ
Аннотация………………………………………………………………………………1
Введение………………………………………………………………………………...2
Технико-экономическое обоснование………………………………………………...3


























ВВЕДЕНИЕ
     В настоящее время интенсивно расширяется область эффективного применения автомобилей «УРАЛ».
     С расширением области применения автомобилей, требуется повышение их производительности и рентабельности, и требуют усовершенствования в области?
* максимальной грузоподъёмности;
* максимальной скорости;
* расхода топлива;
* надежности и долговечности;
* снижения затрат на эксплуатацию;
* выполнение требований к автомобилю по ГОСТ Р «Система сертификации механических транспортных средств и прицепов».
     Автомобили «УРАЛ» имеют множество моделей различной модификации, которые отличаются базой, двигателем внутреннего сгорания, грузоподъемностью, рамой и др. и имеют разную нагрузку на колеса автомобиля.
     Автомобили «УРАЛ» имеют высокую проходимость, за счет, совместно с другими особенностями конструкции, одинарной установки колес и использованием специальных шин с регулируемым давлением. Так же используются шины с постоянным давлением.
     Выпускаемые автомобили «УРАЛ»требуютмодернизации используемых колес.
     Модернизация используемых колес и шин проводилась в данных направлениях:
* увеличение нагрузочных характеристик;
* уточнение норм эксплуатацииво время движении спониженным давлением;
* освоение колес и горячекатаных профилей для них;
* сертификации колес и шин;
* совершенствование нормативно-технической документации.
     С помощью модернизации получилось увеличить грузоподъемность колес и шин на 15…20% с сохранением, а в некоторых случаях и повышением максимальной скорости движения.
     Возможности модернизации колес и шин серийного производства практически исчерпаны. С помощью новой прогрессивной конструкции шин возможно повышение технических характеристик автомобилей «УРАЛ», конкретно, максимальной скорости движения и грузоподъемности.
     По опытным данным шины диагональной конструкции не обеспечивают радиального увеличения свойств автомобиля, помимо этого, изготавливались под нагрузку, которой, со временем оказалось недостаточно.
     В наше время на практике внимание уделяют конструкции радиальных шин, которые имеют отличные перспективы.
     В данной ВКР проведена работа по созданию нового колеса 515-254 под повышенную нагрузку.
     Колесо 515-245 предназначено для установки на автомобили «УРАЛ» и «КАМАЗ» рассчитано на нагрузку 39,9 кН (4000 кгс) при скорости движения 100 км/ч и предназначенное для установки на него шин постоянного 14,00R20 160G мод. О-103 и регулируемого давления 390/95R20 156J КАМА-УРАЛ и 390R20 модели О-65.
     Шины регулируемого давления 390/95R20 156J КАМА-УРАЛ и 390R20 модели О-65 – это шины радиальной конструкции, что позволяет снизить расход топлива, увеличен ресурс шины, улучшен показатель управляемости и увеличена устойчивости автомобиля. Так же увеличены экологические характеристики автомобиля по внешнему и внутреннемушуму, загрязнению окружающей среды, во время эксплуатации и после выхода из строя.
     Основные особенности этого колеса:
* увеличенная нагрузка;
* бесспицевый и усиленный диск (12 мм);
* усиленный профиль замочного кольца и замочной части обода.
     Для изготовления основания обода применен профиль основания замочного обода колеса разработанного для колеса 515-254 и уже существующие профили:
– для основания бортового обода колеса – профиль 400Г–023,
– для обечайки обода колеса – профиль 400Г–022,
данные профили применяются для реализации бортового и замочного основания обода колеса 400Г-508 под нагрузку 39,22 кН (4000 кгс).
     Соединение частей обода осуществляется сваркой, эта технология поможет использовать уже имеющиеся приспособления и профили для изготовления колес.
     Диск колеса делается круглым и бесспицевым для:
* повышения в зоне сварки площади контакта;
* повышения несущей способности диска;
* равномерного распределения напряжения на диск во время движения.
     Данный диск возможно установить на ступицу серийного производства с диаметром расположения крепежных отверстий 286 мм. Это позволяет применять данный диск на всех модификациях автомобилей «УРАЛ».





1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС И ШИН
1.1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
     Колесо – вращающийся и передающий нагрузку узел, расположенный между шиной и ступицей автомобиля.
Колесо состоит из обода и диска, обычно, соединен сваркой или сделан одним целым литьем или штамповкой из легкого сплава.
     Обод – это часть колеса на которую устанавливается и опирается шина.
     Диск – это часть колеса, объединяющая ступицу с ободом.
     Основные понятия и определения колес указаны в ОСТ 37.001.428-85 «Колеса для пневматических шин».
     Пневмошины один из главных элементов ходовой конструкции автомобиля. Во время использования автомобиля шины должны обеспечивать высокий комфорт и безопасность во время движения, устойчивость и управляемость транспортного средства на большой скорости, на влажных и скользких участках дороги, уменьшенная длина тормозного пути, заданную грузоподъемность. От шины зависит расход топлива и шумообразование.
     Комплектация пневмошин:
* покрышка;
* ездовая камера с вентилем;
* ободная лента.
     Покрышка представляет собой торообразную упругую оболочку, непосредственно воспринимающие усилия, действующие при эксплуатации автомобиля, обеспечивает сцепление шины с дорогой.
     Покрышка состоит из каркаса, брекера, протектора, боковин, бортов.
     Основные понятия, типы, размеры и определение шин указаны в ГОСТ 22374-77 «Шины пневматические. Конструкция».
1.1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ КОЛЕС
Колеса делятся:
     по способу соединения колеса со ступицей - дисковые и бездисковые;
     по числу колес, одновременно устанавливаемых на ступицу - одинарные и сдвоенные;
     по способу соединения диска с ободом - нерегулируемые (с постоянным вылетом диска или неотъемным диском) и регулируемые (переменным вылетом диска или с отъемным диском);
     по типу обода - с неразъемным и разъемным ободом;
     по конструкции диска колеса - с не раскатанным круглым диском, с не раскатанным спицевым диском, с раскатанным диском;
     по месту соединения диска с ободом - в средней части, в замочной части, в бортовой части.
     по технологии изготовления - с профилированным ободом; с ободом из фасонных профилей проката; со штампованным; с литым ободом (литые колеса); с ободом, получаемым методом ротационной раскатки.
     Колесо, предлагаемое в даннойВКР, относится к дисковым, с постоянным вылетом, разъемной 4-х элементной конструкции, с тороидальными посадочными полками, колесам для автомобилей и прицепов повышенной проходимости.
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
1.1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН
     Шины классифицируются по:
* назначению;
* способу герметизации;
* типу конструкции;
* рисунку протектора.
     По назначению делятся на шины:
* для легковых автомобилей;
* для грузовых автомобилей.
     Шины легковых автомобилейиспользуются на легковых автомобилях, грузовиках до 5 тонн, микроавтобусах и прицепах к ним.
     Шины грузовых автомобилей применяются на грузовых автомобилях свыше 5 тонн, автобусах, прицепах и полуприцепах.
     По типу конструкциишины делятся на:
* диагональные;
* радиальные.
     Шина диагональной конструкции характеризуется расположением слоев корда в каркасе по диагонали. Слои расположены под углом от 35? до 40? относительно друг друга и посередине протектора пересекаются.
     В радиальных шинах нити корда в каркасе расположены по меридиану под углом, близким к 0?, а в брекерном поясе идут под углом не менее 65?, перекрещиваясь между собой в параллельных слоях. Брекер в основном изготавливается из металлокорда. 

Рис. 1- Шина диагональной конструкции
1 – брекер.

Рис. 2 Шина радиальной конструкции.
1 – брекер, 2– каркас.
     Радиальные шины имеют больший ресурс, выдерживает (от 15 до 20%) больше нагрузок, обладает большей теплопроводностью. Так же вес радиальной шины меньше, что позволяет уменьшить расход топлива.
     По способу герметизации различают камерные и бескамерные шины.
     Камерная шина –это шина, воздушная полость которой образуется герметизирующей камерой.
     Камера – это кольцеобразная эластичная резиновая трубка с вентилем для накачивания воздуха и удержания камеры в накаченном состоянии.
     Бескамерная шина–это шина, герметизирующая полость которой образуется покрышкой и ободом колеса за счет герметизирующего слоя резины.
     По конфигурации профиля поперечного сечения, в зависимости от соотношения высоты профиля (Н) к его ширине (В), подразделяются на шины:
* обычного профиля;
* широкопрофильные;
* низкопрофильные;
* сверхнизкопрофильные. 
     Более низкий профиль шин повышает устойчивость, управляемость и плавность хода. Отсюда следует комфорт и безопасность во время езды, повышается экономичность, ресурс и грузоподъемность шин.
     Широкий профиль шины помогает увеличить проходимость автомобиля на бездорожье.
     Рисунок протектора классифицируется на:
     Дорожный рисунок (рис. 3). Протектор имеет множество составляющих элементов, которые образуют продольные канавки и ребра, обеспечивающие хорошее качество сцепления с сухим и мокрым покрытием асфальтированной или бетонной дороги. На грязных, а также заснеженных дорогах эти качества исчезают, так как неглубокие и узкие канавки рисунка протектора плохо выдавливают слой грязи и снега.


Рис. 3 - Шина с дорожным рисунком протектора
     Универсальный рисунок. Канавки между составляющими элементами достаточно широкие в продольном и поперечном направлениях. Такой рисунок дает хорошее зацепление с мягким грунтом, он значительно лучше, чем дорожный, так как очищается от грязи, оставляя на грунте рельефный след. Однако на твердом покрытии такой протектор изнашивается на 10-15 % быстрее, чем с дорожным рисунком (для сравнения берется движение автомобилей с одинаковыми скоростями), кроме этого, значительно увеличивается шумность на асфальтовых дорогах; при таких покрышках рекомендуется снижать скорость.
     Рисунок повышенной проходимости. Предназначены для постоянной эксплуатации автомобиля в бездорожье и на проселочных дорогах. Рисунок обеспечивает малую площадь контакта с поверхностью земли и большую высоту грузозацепов. Использование этих шин дает свободный проезд на мокром черноземе, влажной луговине и снежной поверхности. Однако при езде на твердых поверхностях дороги протектор почти в два раза быстрее изнашивается, чем у дорожной шины. В связии с тем что в шинах повышенной проходимости вдвое меньше площади контакта с поверхностью дороги, безопасная скорость снижается также в двое по сравнению с рекомендованной для шин с дорожным или универсальным рисунком. Шумность и сопротивление качению также в несколько раз выше, чем у шин с дорожным протектором.
     Направленный рисунок - несимметричен относительно радиальной плоскости колеса.
     Шины с таким рисунком предназначены для эксплуатации в условиях бездорожья и на мягких грунтах.
     Карьерный рисунок - массивные выступы различной конфигурации, разделенные канавками.
     Шины, устанавливаемые на разрабатываемое колесо, относятся к камерным с регулируемым давлением, радиальной конструкции и с направленным рисунком протектора, повышенной проходимости.



























1.2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОЛЕС
1.2.1. КОЛЕСА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ НА АВТОМОБИЛЯХ «УРАЛ»
     Колеса, устанавливаемые на автомобилях «УРАЛ» под шины с регулируемым давлением, являются колесами, для грузовых автомобилей и прицепов, повышенной проходимости. Они имеют ряд основных особенностей:
* тороидальные посадочные полки;
* удержание бортов шины от сползания и проворачивание ее относительно обода при пониженном давлении осуществляется в результате повышенного радиального натяга бортов шины на тороидальные полки обода;
* представляет собой четырехэлементные разборные ободья.
     Так же на колесах 254Г-508 и 400Г-508 применяются бортовые и замочные кольца с одинаковым профилем, что позволяет унифицировать их производство. 
     Колеса для автомобилей «УРАЛ»:
     515-254 (254Г-508) под шину 14,00-20 - дисковые, разъемные, с полуглубоким ободом с тороидальными посадочными полками, с центрированием по фаскам крепежных отверстий;
     514-400 (400Г-508) под шину 1200?500-508 (500/70-20, 500/70-508) - дисковое, разъемное, с полуглубоким ободом с тороидальными посадочными полками, с центрированием по фаскам крепежных отверстий;
     533-310 под шину 425/85R21 КАМА-1260-1 - дисковое, разъемное, с полуглубоким ободом с тороидальными посадочными полками, с центрированием по фаскам крепежных отверстий;
     8,5-20 под шину 12,00R20 - дисковое, разъемные с плоским ободом с 5 ? коническими посадочными полками, с центрированием по фаскам крепежных отверстий для одинарной установки шин (вылет 120 мм), для сдвоенной – вылет 185 мм.
     Количество шпилек крепления колес - 10.
     Количество колес - 6, запасное - 1.
     Наибольшая допускаемая нагрузка на колесо 254Г-508 с шиной 14,00-20 модели ОИ-25, при которой разрешено регулирование давления, увеличена с 24,52 (2500) до 29,42 (3000) кН (кгс), а для отдельных модификаций автомобиля Урал-5323 согласовано их применение с нагрузкой 31,4 кН (3200 кгс). При этом номинальное значение внутреннего давления увеличено с 0,315 до 0,42 кПа (с 3,2 до 4,3 кгс/см2) с увеличением максимальной скорости с 75 до 85 км/ч.
     Грузоподъёмность колеса 400Г-508 с шиной 1200?500-508 модели ИД-П284 увеличена с 32,36 (3300) до 39,22 (4000) кН (кгс) при увеличении номинального давления с 0,343 до 0,52 (с 3,5 до 5,3 кгс/см2). 
     Автомобили на шинах 14,00-20 модели ОИ-25 и 500/70-20 (1200?500-508) модели ИД-П284 с улучшенными техническими показателями полностью охватили ряд классов грузоподъемности от 5 до 12 т. В связи с этим отпала необходимость применения общетранспортных автомобилей УРАЛ-43202 на шинах 400/70-533 (1100?400-533) модели О-47А постоянного давления и выпуск их был прекращен.
     Шинными заводами разработаны и освоены шины постоянного давления 12,00-20 и 12,00R20 диагональной и радиальной конструкции соответственно, грузоподъемностью 36,77 кН (3750 кгс), которые ранее не выпускались, а сейчас имеют широкое применение и изготавливаются многими заводами СНГ. Для этих шин ОАО «ЧКПЗ» освоено производство колес 8,5-20 с центрированием дисков на ступице по центральному отверстию.
     Таким образом, проведенные опытно-конструкторские работы по усовершенствованию колес и шин, смогли увеличить грузоподъемность, оптимизировать модельный ряд и номенклатуру выпускаемых автомобилей «УРАЛ» и соответственно сократить издержки производства.
     
     
     
     
     
     
     
     
     
1.2.2. ШИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ НА АВТОМОБИЛЯХ «УРАЛ»
     Основные характеристики колес и шин, применяемых на автомобилях «УРАЛ», приведены в таблице 1.
     Шины 14,00-20 модели ОИ-25 с регулируемым давлением в основном применяются на автомобилях «УРАЛ» многоцелевого назначения с колесной формулой 6?6 (грузоподъемностью 5…6 т.), 8?8 (грузоподъемностью 10 т.), а также на других автомобилях, работающих в тяжелых дорожных условиях или на бездорожье.
     На автомобилях общетранспортного назначения, предназначенных для эксплуатации по всем видам дорог и в полевых условиях, применяются шины 500/70-508 (1200?500-508) модели ИД-П284 с максимальной допускаемой нагрузкой 32,36 или 39,22 кН (3300 или 4000 кгс), в зависимости от грузоподъемности автомобиля.
     По просьбе эксплуатирующих организаций с целью эффективного использования автомобилей на дорогах с твердым покрытием, для части их модификаций проработана возможность установки вместо шин регулируемого давления шин 12,00R20 постоянного давления в одинарном исполнении с максимальной допускаемой нагрузкой 29,42 (3000), 32,85 (3350) и 36,77 (3750) кН (кгс), в зависимости от грузоподъемности автомобиля. Колеса 8,5-20 для этих шин, в отличие от серийно выпускаемых, предназначенных для сдвоенной установки, имеют повышенную грузоподъёмность, уменьшенный до 120 мм вылет и соответствующие присоединительные размеры под ступицу автомобиля «УРАЛ».
     Для автомобилей «УРАЛ» были разработаны шины радиальной конструкции с регулируемым давлением 390R20 модели О-65 и 390/95R20 КАМА-УРАЛ.
     Применение на автомобилях «УРАЛ» радиальных шин без увеличения габаритных размеров позволило:
* обеспечить нагрузку на шину 29,42…39,22 кН (3000…4000 кгс), как при движении по дорогам с твердым покрытием, так и по бездорожью;
* повысить до 100 км/чмаксимальную скорость движения по дорогам с твердым покрытием;
* сократить на 8…18% расход топлива;
* увеличить на 3…20% проходимость;
* снизить уровень внешнего и внутреннего шума автомобиля;
* улучшить плавность хода с сохранением устойчивости и управляемости;
* увеличить в 1,5…2 раза ресурс наработки шин.
     В первую очередь предполагается заменить диагональные шины с регулируемым давлением 500/70-20 (1200?500-508) радиальным аналогом 480/70R20 с наибольшей допускаемой нагрузкой 39,22 кН (4000 кгс), а позднее – 475/80R20 (1260?475-508) с нагрузкой 44,13 кН (4500 кгс).
     Под вновь разрабатываемые шины должны быть разработаны колеса 10,00-20, 515-400 и 533-310 повышенной грузоподъемности.
Для более полного удовлетворения запросов потребителей автозаводом также ведутся работы по оценке эффективности применения на автомобилях «УРАЛ» шин постоянного давления, в том числе:
* 10,00R20 и 12,00R20 – камерных шин для сдвоенной установки;
* 385/65R22,5 бескамерных, одинарных, импортных («Michelin») и отечественных.
























1.3. АНАЛИЗ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО КОЛЕСА 515-254
1.3.1. АНАЛИЗ ПРОФИЛЕЙ ЗАМОЧНОЙ ЧАСТИ ОБОДА
     Разрабатываемое колесо 515-245 предназначено для установки на автомобили «УРАЛ». Главным отличием данного колеса является усиление замочного кольца и замочной части обода.
     Данная конструкция отличается от замочной части обода серийного производства тем, что:
– имеет большую высоту бортовой закраины кольца;
– большую длину замочной части кольца;
– большей шириной контакта тороидальной полки;
– пологий подъем средний части обода.
     Профиля замочного кольца и замочного основания обода приведены на рисунках 4 и 5.
     Особенности конструкции позволят увеличить допускаемое внутреннее давление в шине и сделать колесо равнопрочным в сопротивлении усилию самопроизвольного выхода замочного кольца из зацепления, как с бортовым кольцом, так и с замочной канавкой обода.
     При работе колеса находящийся в шине воздух через камеру воздействует на среднюю часть (плоскую) основания обода, а через борта шины – на бортовую закраину с усилием, которое, оставаясь несимметричным, имеется сложный закон распределения по длине образующей обода.
     Суммарная сила, действующая на бортовую закраину обода, определяется исходя из давления ?  воздуха в шине, радиуса нулевой кривизны r0 ее оболочки и посадочного диаметра D1 обода:
	( 1 )
     Проведя расчет, получим, что для разрабатываемого колеса сила будет равна:
 МН.


Рис. 4 Профиль замочного кольца.

Рис. 5 Профиль замочной части обода.
     
Это сила на данный момент наибольшая у колес, применяемых на автомобилях «УРАЛ» из-за того, что для работы шин радиальной конструкции необходимо большее внутреннее давление, чем у диагональных шин.
     При гидростатических испытаниях колес основными причинами прекращения испытаний являются выдавливание: бортового кольца из зацепления с замочным или замочного кольца из зацепления с замочной частью обода. Это происходит при различенных давлениях, но запас прочности не должен быть менее 2,5, так как при динамических нагрузках давление в полости шины возрастает в 2…2,5 раза.
     Конструкция замочного кольца с большей длиной замочной части кольца позволит часть нагрузки, от силы, стремящейся вывернуть замочное кольцо из зацепления, перенести на борт шины, так как замочное кольцо прижимается к основанию обода бортом шины, рисунок 6. При этом сила натяга бора шины на замочное кольцо предотвратит проворачивание кольца относительно обода при понижении давления в шине на трудно проходимых участках.
     Увеличение замочной части кольца усилит зацепление бортового кольца с замочным кольцом, и сила необходимая для выдавливания бортового кольца из замочной канавки возрастет.
     А более пологий подъем средний части обода, по сравнению с серийным колесом 254Г-508, улучшит собираемость колеса с шиной.
     Проведенные испытания показали, что данная конструкция выдерживает давление 1,52 МПа, что соответствует запасу прочности 2,76. при испытаниях причиной приостановки было, как выдавливание бортового кольца из зацепления с замочным, так и замочного кольца из зацепления с замочной частью обода, при близких значениях внутреннего давления (1,5 МПа и 1,52 МПа, соответственно). Это является хорошим результатом.
     При серийном выпуске колеса из прокатанных профилей запас прочности будет выше, из-за упрочнения внешнего слоя металла при прокатке. 
     Из выше изложенного можно сделать вывод, что предложенная конструкция более технологична, равнопрочная, надежная и имеет перспективы на допуск более высокого внутреннего давление в шине.
     Это позволит при незначительной доработки конструкции колеса повысить его грузоподъемность до 44,13 кН (4500 кгс).

Рис. 6 Схемы расположение замочного кольца
на ободе в сборе с шиной.
а – проектируемое колесо, б – серийное колесо.








1.3.2. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КОЛЕС ПО ДОЛГОВЕЧНОСТИ
     Испытания колес на долговечность являются основным испытанием новых колес, так как при этом определяются параметры колеса: прочность, надежность, запас пробега колеса. Данные испытания проводятся соответственно ОСТ 37.001.404-96 «Колеса стальные для пневматических шин. Методы испытаний».
     В данном стандарте описаны методика проведения испытаний, режимы нагружения, оборудования и требования к долговечности колес. Так для колес с разборным ободом, к которым относится колесо 515-254, требования таковы,  при изгибающим моменте М1 = 0,5 М минимальное число циклов нагружения колеса равно 6,0*105 , а при М2 = 0,75 М – 6,*104 циклов.
     М – момент, действующий на колесо от вертикальной нагрузки. Он рассчитывается по формуле:
,
где S – коэффициент нагрузки, принятый равным 2;
Fв – максимальная вертикальная статическая нагрузка на колесо, Н;
? – коэффициент сцепления между шиной и дорогой, принятый равным 0,7;
rд – статический радиус шины, м;
l – вылет обода, м.
 кН м (4236 кгс)
М1 = 20,77 кН м (2118 кгс)
М2 = 31,15кН м (3177 кгс)
     Действительный момент при эксплуатации будет равен М1 , но данная нагрузка будит только при полной загрузки автомобиля. По статистическим данным более 60% эксплуатационного времени грузовой автомобиль загружен около 50…60 % от номинальной нагрузки. В связи с этим наиболее показательными будут испытания при моменте равным М3 = 0,3 М = 12,46 кН (1270 кгс). Если продлить полученную линию по ОСТ на диаграмме зависимости усталостной долговечности от уровня нагружения, то разрабатываемое колесо 515-254 рассчитано под нагрузку 39,4 кН (4000 кгс), поэтому за базу сравнения выбрано колесо 400Г-508 с той же нагрузкой.
Обозначение колес (чертеж) изготовитель
Тол-щинадис-ка, мм
Коэф-фици-ентус-корения
М исп., кгс м
На-грузка на ко-лесо, кгс
Усталост-наяпроч-ность (циклы)
Вид разрушения
400Г-508
(670-3101015СБ)
10,6
0,8
1250
3000
454400
Обод в районе при-варки диска
400Г-508
(670-3101012-05СБ)
ЧКПЗ
11
1,0
1975
4000
284467



1,15
2270

227155

400Г-508
(670-3101012-05СБ)
КамАЗ-Автоагрегат
11
1
1975
4000
206250
Разрушение диска за счет образования трещин между кре-пежными отверстия-ми





206750

400Г-508
(670-3101015 СБ)
ЧКПЗ
11
1,15
1990
3500
161850
Разрушение обода


1,0
1730

374750



0,81
1380

989000



1,15
2270
4000
90900



1,0
1975

178400



0,81
1580

526300

400Г-508
(670-3101012-01СБ)

11
0,8
1600
4000
905000
Трещины между крепежными отвер-стиями диска с вы-ходом некоторых из них к вентиляцион-ным окнам. Попе-речная трещина от вентильного паза в направлении к кру-говому сварному шву соединяющий половинки обода.
400Г-508
(670-3101012 СБ)
11
1,0
1480
3000
649000
Разрушение обода


1,15
1700

523000


10
1,0


401000
Разрушение диска обода сварного шва
310-533
(4310-3101012 СБ)
КамАЗ
11
0,5
1600
3000
(3200)
252300
Разрушение в районе сварного шва


0,75
2400

35900

310-533
(4310-3101012 СБ)
ЧКПЗ
12
0,5
19635,7
4000
245000



0,75
26453,54

380000

Таблица 1.



1.4. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ШИН
1.4.1. ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ
     Переход с диагональных шин, применяемых на автомобилях «Урал» в данный момент, на радиальные шины, предложенные в данном дипломном проекте, без увеличения габаритных размеров позволило:
* обеспечить нагрузку на шину 3000…4000 кгс, как при движении по дорогам с твердым покрытием, так и по бездорожью;
* повысить до 100 км/ч допускаемую скорость движения по дорогам с твердым покрытием;
* снизить на 8…18% расход топлива;
* увеличить на 3…20% проходимость;
* снизить уровень внешнего и внутреннего шума автомобиля;
* улучшить плавность хода с сохранением устойчивости и управляемости;
* увеличить в 1,5…2 раза ресурс наработки шин.
     Ниже при ведены данные из отчета по сравнительным испытаниям шин 370-508 модели ОИ-25 НС14, 390R20 модели О-65 НС14, 390/95R20 КАМА-УРАЛ НС10 с нагрузкой до 29,6 кН (3000 кгс) и шин 1200х500-508 модели ИД-П284 НС16 и 390/95R20 КАМА-УРАЛ НС 18, с нагрузкой 39,4 кН (4000 кгс).
     Так же при установке шин 390/95R20 КАМА-УРАЛ НС18, с нагрузкой 39,4 кН (4000 кгс), взамен серийных с нагрузкой 29,6 кН (3000 кгс), повысится грузоподъемность автомобиля.







1.4.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ШИН
     Результаты стендовых испытаний шин 390/95R20 модели КАМА-УРАЛ приведены в таблице    , на их основе можно сделать выводы и о шине 390R20 модели О-65.
Таблица 1.
Показатели
Норматив согласно НД
Результаты испытаний
Масса шины не более, кг
115
106,4…109,4
Наружный диаметр, мм
1260 ± 1,5%
1257…1260
Ширина профиля не более, мм
390
378…382
Статический радиус, мм
585 ± 5
580…582
Работоспособность не менее, км
3000
3975
Определение прочности при разрушении внутренним давлением (Методика 2-89)
30
49
Соответствие Правилам №54 ЕЭК ООН
- наличие разрушений
- разнашиваемость, %


Разрушений не должно быть
± 3,5


Без разрушений
0,56
Определение максимальной скорости качения на стенде (Методика 218-94), км/ч
100
100

     При дорожных испытаниях установлено:
     – опытные шины 390/95R20 модели КАМА-УРАЛ уменьшают расход топлива автомобиля Урал-4320-31 при движении в интервале скоростей 30-70 км/ч в среднем на 5,7% по сравнению с серийными шинами 370-508 модели ОИ-25;
     – приемистость автомобиля Урал-4320-31 на прямой передаче в диапазоне скоростей 30-70 км/ч на шинах 390-95R20 модели КАМА-УРАЛ лучше, чем на шинах 370-508 модели ОИ-25 на 7%;
     – установка шин 390/95R20 модели КАМА-УРАЛ на автомобиль Урал-4320-31 обеспечивает автомобилю равноценный шум в режиме разгона и уменьшение уровня внешнего шума на 2 дБА в режиме наката, по сравнению с серийными шинами 370-508 модели ОИ-25;
     Полученные значения внешнего шума автомобиля Урал-4320-31 в режиме разгона на испытанных шинах не превышают предельных значений, объявленных в ГОСТ 27436-87;
     – опытные шины 390/95R20 модели КАМА-УРАЛ уменьшают тормозной путь автомобиля Урал-4320-31 на сухом покрытии на 1,82 м, на мокром – на 1,84 м, по сравнению с серийными шинами 370-508 модели ОИ-25.
     Полученные величины тормозных путей автомобиля Урал-4320-31 на испытанных шинах не превышают предельных значений, объявленных в ГОСТ 22895-77 (нормируется тормозной путь только на сухом покрытии).
     – уровень устойчивости управления автомобиля Урал-4320-31 на шинах 390/95R20 модели КАМА-УРАЛ при выполнении теста «Переставка» на сухом и мокром покрытиях выше, чем на шинах 370-508 модели ОИ-25. а при выполнении теста «Поворот» – одинаков.
     Устойчивость автомобиля Урал-4320-31 в нештатных режимах движения на испытанных шинах отвечает рекомендованным значениям РД 37,001005-86.
     Обобщенные результаты дорожных испытаний приведены в таблице
     
     
     
     
     
     
     
     Таблица 2.
Показатели
390/95R20
КАМА-УРАЛ
14,00-20
ОИ-25
(аналог)
Рекомендованные значения согласно НД
Расход топлива, л/100км
при скоростях движения, км/ч
30
50
70


20,32
24,10
31,21


21,80
25,38
32,92


не нормируется
Интенсивность разгона на прямой передаче в диапазоне скоростей 30-70 км/ч, с
41,92
45,02
не нормируется
Уровень внешнего шума, дБ(А)
в режиме разгона с V=50 км/ч
в режиме разгона с V=60 км/ч


85,0
78,0


85,0
80,0


ГОСТ 27436-87 / 84+1 дБ(А)
Тормозной путь, м,
сухое покрытие с V=60 км/ч
мокрое покрытие с V=60 км/ч

34,10
37,88

35,92
39,72
ГОСТ 22895-77 (36,7 м) 
не нормируется
Предельная скорость при выполнении теста «Переставка», Sn=20 м, км/ч 
сухое покрытие
мокрое покрытие



60,0
55,0



56,0
53,0


РД 37.001.005-86
(Vпр = 56 км/ч)
не нормируется
     
     
     Из приведенных выше данных можно сделать следующие выводы:
     – шины 390/95R20 156J модели КАМА-УРАЛ производства ОАО «Нижнекамскшина» улучшают автомобилю Урал-4320-31 топливно-скоростные качества, параметры устойчивости управления, акустические свойства в режиме наката, при равноценных показателях по шуму в режиме разгона, по сравнению с шинами 370-508 (14,00-20) модели ОИ-25 производства того же завода.
     – шины 390/95R20 156J модели КАМА-УРАЛ производства ОАО «Нижнекамскшина» обеспечивают автомобилю Урал-4320-31 уровень шума, тормозной путь и параметры устойчивости управления в соответствии с нормативной документацией, действующей на территории России.
     Результаты сравнительных испытаний шин 390/95R20 модели КАМА-УРАЛ и 390R20 модели О-65.
     Удобство ручного монтажа и демонтажа шин монтажным инструментом из комплекта автомобиля находится на уровни серийных шин модели ОИ-25.
     Средняя масса опытных шин КАМА-УРАЛ (4 т) составляет 108 кг, КАМА-УРАЛ (3 т) – 105 кг, мод. О-65 – 110 кг, а серийных мод. ОИ-25 – 109 кг, что соответствует техническим условиям (не более 120 кг).
     При максимальной допускаемой нагрузке и соответствующем ей внутреннем давлении воздуха в шинах наибольший статический радиус имеют шины мод. ОИ-25 – 587 мм, опытные всех трех моделей имеют статический радиус 575 мм, что с учетом погрешности соответствует ТУ. Дорожный просвет при установке на автомобиль Урал-4320-31 опытных шин мод. О-65 и КАМА-УРАЛ (3 т) соответствует ТУ (в среднем 402 мм). 
     Среднее давление колеса в контакте при максимальной нагрузке и соответствующем ей номинальном давлении воздуха в шине наибольшее значение имеют шины КАМА-УРАЛ (4 т) – 3,87 кг/см2, а наименьшее – шины модели ОИ-25 – 3,19 кг/см2.
     Среднее давление колеса в контакте при максимальной нагрузке и минимальном давлении воздуха в шине наибольшее значение имеют шины мод. О-65 – 2,03 кг/см2, а наименьшее – шины мод. ОИ-25 – 1,73 кг/см2.
     При установке шин КАМА-УРАЛ (3 т) вместо серийных шин мод. ОИ-25 на автомобиле Урал-4320-31 путь выбега увеличивается на 52 м (на 8,7 %), а контрольный расход топлива уменьшается на 17,8 %.
     При установке шин мод. О-65 вместо серийных шин мод. ОИ-25 на автомобиле Урал-4320-31 путь выбега увеличивается на 16 м (на 2,7 %), а контрольный расход топлива уменьшается на 8,9 %.
     При установке шин КАМА-УРАЛ (4 т) вместо серийных шин мод. ИД-П284 на автомобиле Урал-63615-01 путь выбега увеличивается на 32,2 м (на 5,17 %), а контрольный расход топлива уменьшается на 8,8 %.
     Уровень внешнего шума автомобиля Урал-4320 при установке радиальных шин снижается на 1 дБА на шинах КАМА-УРАЛ (3 т) и на 0,5 дБА на шинах О-65.
     Уровень внутреннего шума в кабине автомобиля Урал-4320 на шинах ОИ-25 на 1 дБА больше, чем на шинах КАМА-УРАЛ (3 т) и на 0,5 дБА больше, чем на шинах О-65.
     При замене серийных шин мод. ИД-П284 на шины КАМА-УРАЛ (4 т) на автомобиле Урал-63615 уровень внешнего шума не изменился, а уровень внутреннего шума снизился на 1 дБА.
     При движении по снежной целине наибольшая сила тяги на крюке автомобиля Урал-4320-31, при установке шин КАМА-УРАЛ (3 т) вместо серийных шин мод. ОИ-25, снижается в среднем на 4 %, а при движении по луговине увеличивается в среднем на 5,7 %.
     При установке шин О-65 вместо серийных шин мод. ОИ-25 наибольшая сила тяги на крюке при движении по снежной целине и луговине практически одинакова.
     При движении по снежной целине наибольшая сила тяги на крюке автомобиля Урал-43206 при установке шин КАМА-УРАЛ (4 т) вместо серийных шин мод. ИД-П284 увеличивается в среднем на 34 %, а при движении по луговине – на 2 % (меньшее увеличение силы тяги на луговине объясняется срывом дерна).
     Средняя глубина снега при потере поступательного движения для автомобиля Урал-4320-31 практически одинакова для шин КАМА-УРАЛ (3т), О-65 и ОИ-25, а для автомобиля Урал-43206 на шинах КАМА-УРАЛ (4 т) на 11% больше, чем на шинах мод. ИД-П284.
     Автомобили на шинах КАМА-УРАЛ (3 т) и ОИ-25 показали примерно одинаковую, а автомобиль на О-65 лучшую устойчивость на косогоре.
     Автомобиль Урал-4320-31 на шинах КАМ-УРАЛ (3 т), О-65 и ОИ-25 имеют одинаковую возможность преодоления подъема (30…31?).
     Температура нагрева шин КАМА-УРАЛ (3 т) ниже температуры нагрева шин ОИ-25 при испытаниях в одинаковых условиях, при температуре окружающего воздуха 13 ?С, на 24 ?С, а температура нагрева шин мод. О-65 ниже температуры нагрева шин мод. ОИ-25 на 20 ?С.
     Для шин О-65 радиус качения колеса при скорости 33 и 65 км/ч (в условиях измерения по Правилам № 39 ЕЭК ООН) составил 590 и 597,5 мм.
     Для шин КАМА-УРАЛ (3 т) соответственно – 589 и 597 мм.
     Для шин ОИ-25 соответственно – 599 и 602 мм.
     Эффективность торможения автомобиля Урал-4320-31 на шинах моделей ОИ-25, О-65 и КАМА-УРАЛ одинакова (с учетом погрешности измерения) и соответствует требованиям ГОСТ-22895-77.
     Замечаний по плавности хода, устойчивости движения и управляемости при установке шин КАМА-УРАЛ (3 т) и мод. О-65 на автомобилях Урал-4320-31 не было.
     На автомобиле Урал-43206, при установке шин КАМА-УРАЛ (4т) вместо серийных ИД-П284, водители–испытатели отмечали повышение чувства бокового увода, однако устойчивость автомобиля при этом не снижается.
     Интенсивность износа радиальных шин КАМА-УРАЛ и О-65 значительно ниже (в 2…2,5 раза), чем интенсивность износа серийных шин применяемых на автомобилях Урал.
     За пробеги 6,5…19,1 тыс. км на автомобилях Урал-4320-31, Урал-43223 и Урал–55571-30 шины сохранили работоспособность.
     Вывод:
     Автомобили на шинах радиальной конструкции 390/95R20 КАМА-УРАЛ НС10 и НС18, 390R20 модели О-65 HC10 в сравнении с автомобилями на серийных шинах диагональной конструкции 14,00-20.......................