轮胎临界速度影响因素分析

分析了轮胎临界速度的影响因素, 在合理假设的基础上, 根据振动理论建立了轮胎使用的力学模型, 得出轮胎变形恢复时间与其有效质量之间的关系。结果发现影响轮胎临界速度的使用因素包括负荷、充气压力、径向变形和胎面磨损量, 载荷一定时, 提高轮胎充气压力, 充气压力一定时, 减轻载荷都有利于提高轮胎使用的临界速度。分析结果与轮胎的实际应用情况相符, 说明该模型可行。     

湿滑道面飞机轮胎临界滑水速度数值仿真

采用ABAQUS建立了基于CEL算法的飞机轮胎与积水道面流固耦合分析模型, 推导了轮胎接触面动水压强与道面竖向支撑力表达式, 对比了飞机起飞与着陆过程中的滑行状态, 提出了临界滑水速度的上下限解概念, 校核了轮胎模型静态变形与动态滑水特征, 研究了胎压、胎纹与水膜厚度的影响规律, 分析了轮胎接地面积与动水压强分布。仿真结果表明: 在76.6kN轴载作用下, 轮胎模型接地面积为0.076m2, 轮胎中心竖向变形约为3.27cm, 轮胎临界滑水速度为128.5~222.4km·h^-1, 与NASA轮胎滑水试验数据一致, 验证了仿真模型的合理性和适用性; 在胎压为1 140kPa时, 减速冲击条件下飞机轮胎临界滑水速度为163km·h^-1, 小于加速冲击时的上限226km·h^-1, 轮胎接地面积明显减小, 道面支撑力低于机轮轴载的10%;在450~1 109kPa胎压范围内, 减速冲击时临界滑水速度下限较NASA经验公式计算结果更为保守, 两者相差30⁷0km·h^-1; 轮胎纵向沟槽排水可降低轮胎前缘动水压强峰值, 增大轮胎接地面积, 减速冲击时带纹轮胎临界滑水速度较光滑轮胎提高了26.9%~28.8%, 增幅约为加速冲击时的2倍; 当道面水膜厚度由3mm增加至13mm时, 胎压为1 140kPa的飞机轮胎临界滑水速度上下限分别降低了85km·h^-1和43km·h^-1; 在低胎压、厚水膜与减速冲击条件下, 临界滑水速度下限仅为127km·h^-1, 低于常见飞机进近接地速度205~250km·h^-1, 因此, 滑水事故风险增加。     

基于Fluent软件的雨天潮湿路面滑水现象研究

通过建立纵横向花纹轮胎有限元模型,利用Fluent软件模拟得到不同行驶条件下车轮所受到动水压强大小以及轮胎不同部位水流速度的分布规律.结果表明动水压强产生的高压区域在轮胎的前端,而且当轮胎发生完全滑水时花纹起不到原有排水效果.根据实验结果提出雨天行驶条件下临界滑水车速以及车辆安全行驶的建议.     

沥青路面的雨天行车安全性分析

针对沥青路面的路表轮胎行车滑水,提出了行车的临界水膜厚度概念,利用动量定理进行了临界水膜厚度计算公式推导,计算了不同行车速度下的路表临界水膜厚度,经与国外的极限车速计算经验公式对比,验证了其可靠性,并以降雨的路表水膜厚度为依据,分析了以临界水膜厚度作为道路结构设计控制指标的行车安全性,提出了增加安全性的工程技术改善措施．     

轮胎驻波现象与胎压的正确选择

造成汽车轮胎爆胎的原因很多,但引起爆胎的实质原因主要在于轮胎产生的"驻波"现象.轮胎的驻波现象又与轮胎气压的高低有着密切的关系. 1 汽车轮胎的驻波现象众所周知,汽车的全部重量都由轮胎所支承,在重力作用下轮胎胎面与地面的接触部位会有轻微变形,车辆行驶时变形的部分在离开路面后将恢复原状.若选取轮胎胎面与地面接触的一个小段来分析,轮胎每旋转一圈,这一小段就会发生一次变形和恢复的过程,即轮胎发生一次弹性变形.     

工程翻新轮胎自由充气及自由旋转工况下的变形特性研究

构建了工程车辆翻新轮胎几何模型、有限元分析模型及变形特性试验系统,对翻新轮胎自由充气、自由旋转工况的变形特性进行了仿真及试验研究,并与国家标准进行对比分析,获得了自由充气、自由旋转工况翻新轮胎的径向变形、侧向变形等特性规律。结果表明:工程车辆翻新轮胎在自由充气工况下,径向变形和侧向变形均随着充气压力的增大而增大;自由旋转工况下,轮胎的径向变形与旋转速度成正比关系,侧向变形与旋转速度成反比关系;2种工况下翻新轮胎与同型号新轮胎的变形特性相似,但径向变形稍小于新轮胎。     

稳健性优化方法在铁道车辆优化中的应用

采用一种基于灵敏度分析的稳健性优化方法,以某铁道车辆转向架悬挂参数为设计变量,针对该车辆的稳定性进行了优化设计,并结合正交试验参数灵敏度分析方法对优化后的悬挂参数进行了灵敏度分析.研究结果表明,稳健性优化设计得到的悬挂参数不仅使该车辆拥有较高的临界速度,且临界速度对各悬挂参数的灵敏度均很低,文中优化后车辆的临界速度达到了505 km/h,当各悬挂参数改变时,临界速度变化不到5％.     

轮胎磨损对车辆制动效能影响的试验

以全新轮胎与旧轮胎为例进行理论分析和装车试验,对试验数据进行多项式拟合,分别建立制动初速度-制动距离和制动初速度-平均减速度关系曲线。研究表明:新胎车辆的制动效能明显优于旧胎车辆的制动效能,说明轮胎的磨损程度对车辆的制动效能有很大的影响,并进一步影响到车辆的行驶安全性。     

轮胎磨损对车辆制动效能影响的试验

以全新轮胎与旧轮胎为例进行理论分析和装车试验,对试验数据进行多项式拟合,分别建立制动初速度-制动距离和制动初速度-平均减速度关系曲线。研究表明:新胎车辆的制动效能明显优于旧胎车辆的制动效能,说明轮胎的磨损程度对车辆的制动效能有很大的影响,并进一步影响到车辆的行驶安全性。     

胶粉掺量对沥青性能影响分析

通过胶粉改性沥青试验,对胶粉改性沥青的特征进行了分析,利用试验结果定性的说明了废旧轮胎胶粉的掺入对沥青性能的改善,指出胶粉改性沥青具有较好的推广前景。     

翻新轮胎承载变形特性

在考虑翻新轮胎主体结构及多元复合材料结合性能基础上, 应用复合材料层合结构和有限元大变形理论, 构建了11R22.5载重车辆翻新轮胎的力学模型、几何模型及有限元模型, 通过轮胎承载性能试验, 对翻新轮胎的承载变形特性进行了仿真分析和试验研究, 并与同品牌、同型号新轮胎进行了对比分析。根据翻新轮胎承载变形特性变化规律, 修正了翻新子午线轮胎变形理论计算公式。分析结果表明: 当充气压力一定时, 随着载荷的增大, 载重车辆翻新轮胎径向变形、侧向变形、接地长度及接地面积均增大, 变形规律近似线性, 而径向刚度变化不大; 当载荷一定时, 随着充气压力的增大, 其径向变形、侧向变形、接地长度及接地面积均减小, 而径向刚度逐渐增大。研究得出翻新轮胎胎体弹性模量较新轮胎胎体大, 且两者之差越大, 说明翻新轮胎的胎体老化程度越高, 其剩余使用寿命越低, 据此可有利于对翻新轮胎胎体老化程度进行预测。     

轮胎技术发展现状及探讨

随着汽车的高性能化和高速化,人们对汽车行驶速度、行驶安全性、操纵稳定性、乘坐舒适性和节能经济性等方面的要求不断提高,轮胎不仅要求式样新颖、安全、经济,而且要绿色环保,因此需要大力发展轮胎新技术。对子午线轮胎、轻量化轮胎等关键技术的发展现状进行了探讨,并对轮胎新技术的应用和优越性作了总结分析。     

载重车辆翻新轮胎接地压力特性仿真及试验研究

针对11R22.5载重车辆翻新子午线轮胎,对翻新轮胎的接地力学进行了描述,建立了翻新轮胎层合结构的复合材料有限元模型,利用ANSYS非线性大变形求解方法进行了翻新轮胎接地压力、接地面积及接地印痕等方面的有限元仿真,并进行了试验研究,得出翻新轮胎接地力学方面与同型号新轮胎相比存在一定的差异.     

沥青路面结冰条件下抗滑性能

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立轮胎与路面接触的动力有限元模型,同时考虑轮胎与路面的动态摩擦作用,分析不同温度工况条件下结冰沥青路面的抗滑性能.结果表明：轮胎的速度和动能随时间呈现倒S形的减小趋势,轮胎胎面由于橡胶的粘弹性特性,其速度出现以轮胎运动速度为平衡位置的剧烈震荡现象;轮胎的速度随着摩擦系数的增大衰减越快,路面结冰时轮胎的速度衰减幅度以及胎面摩擦力都明显小于干燥路面,而制动距离则刚好相反;由于轮胎与路面的相互作用,胎面的摩擦力呈现抛物线变化趋势,最大摩擦力明显小于干燥路面.     

山区圆曲线路段半挂汽车列车行驶安全性分析

根据山区圆曲线路段的特点, 分析了轮胎的受力和变形情况, 建立了半挂汽车列车与山区圆曲线路段的耦合动力学模型。以牵引车和半挂车的轮胎侧偏角和折叠角为指标, 运用提出的动力学仿真法分析了不同车速下圆曲线路段半径、超高、滑动附着系数对半挂汽车列车行驶安全性的影响, 并与运行速度法和理论极限速度法的计算结果进行对比。仿真结果表明: 当圆曲线半径为125m, 路面超高为2%, 滑动附着系数分别为0.20、0.35、0.50、0.80时, 运用动力学仿真法求得的临界安全车速分别为20、35、55、72km·h^-1, 运用运行速度法求得的临界安全车速均为50km·h^-1, 运用理论极限速度法求得的临界安全车速分别为18、20、25、30km·h^-1; 当圆曲线半径为250m, 滑动附着系数为0.35, 超高分别为0、2%、4%、6%时, 运用动力学仿真法求得的临界安全车速分别为35、38、25、20km·h^-1, 运用运行速度法求得的临界安全车速均为60km·h^-1, 运用理论极限速度法求得的临界安全车速分别为30、31、32、33km·h^-1; 当路面超高为6%, 滑动附着系数为0.50, 圆曲线半径分别为125、250、400、650m时, 运用动力学仿真法求得的临界安全车速分别为58、62、70、72km·h^-1, 运用运行速度法求得的临界安全车速分别为50、60、68、71km·h^-1, 运用理论极限速度法求得的临界安全车速分别为28、37、48、60km·h^-1。可见, 提出的动力学仿真法考虑了车辆悬架动力学特性、天气与路面条件, 可以准确描述半挂汽车列车的运行状态。     

载重车辆-伸缩缝耦合系统的垂向振动数值模拟方法

为研究车辆对大位移伸缩缝振动特性的影响,考虑轮胎载重车辆过大位移桥梁伸缩缝时的真实激励特性,提出了一种载重车辆-伸缩缝耦合系统垂向动力学模型,同时引入新型快速积分法对数值模型进行求解.以ZL1600模数式大位移伸缩缝为研究对象,通过仿真结果与试验测试结果的对比验证模型有效性,并基于此模型分析了轮胎载重车辆对大位移伸缩缝的冲击效应.研究结果表明：中梁测点垂向速度的动力学模型仿真结果能较好地匹配试验测试结果,仿真得到中梁测点最大下沉位移的偏差均小于10.0%,表明该模型具有较高的计算精度;车辆轮胎力的最大冲击系数出现在车轮驶上伸缩缝后方桥面时,需要考虑对此处结构进行加强;车辆轮胎对伸缩缝中梁和后方桥面的冲击系数均随车速的增大而增大,最大冲击系数分别为0.67和0.82,均超过了国内现行规范的推荐值0.45,应得到重视.     

半挂汽车列车弯道行驶制动稳定性

为了研究弯道行驶中制动工况对半挂汽车列车稳定性的影响, 运用动力学理论与虚拟样机仿真软件ADAMS, 建立了具有21自由度的半挂汽车列车整车模型, 分析了在弯道行驶极限工况下, 半挂汽车列车折叠角、侧向加速度、横摆角速度、车速、轮速、轮胎侧偏角随时间的变化关系。通过整车系统的稳态转向试验与阶跃试验, 验证了模型具有较好的仿真精度。仿真结果表明: 转向后3 s实施制动, 在3 s的时间内, 牵引车侧向加速度变为0, 横摆角速度达到极值33 rad·s^-1后迅速减小, 而半挂车侧向加速度达到极值4 m·s^-2, 横摆角速度逐渐减小为0;在制动过程中, 牵引车后轴先抱死拖滑, 由此引起半挂汽车列车发生折叠现象, 从而导致弯道行驶制动稳定性降低。     

轿车轮胎动力滑水分析

基于弹性流体动力润滑理论, 将轮胎、路表水膜和路面作为一个弹性流体动力润滑系统, 研究了轮胎的动力滑水问题。在轮胎上建立坐标系, 则轮胎是静止的而水膜是运动的, 推导了控制动力滑水的Reynolds方程、水膜厚度方程和变形方程, 采用复合直接迭代求解方法, 并编制了计算程序, 分析了轿车轮胎在沥青路面上行驶的动力滑水。分析结果表明: 随着行驶速度的增大, 能够引起动力滑水的路表水膜厚度不断减小, 当行驶速度为120km.h^-1时, 路表水膜厚度为2mm就会发生动力滑水。