Введение 6
1 Состояние вопроса 8
1.1 История создания и назначения автомобильных шин 8
1.2 Устройство автомобильных шин 12
1.3 Классификация автомобильных шин 15
1.4 Спортивные шины 17
1.5 Требования, предъявляемые к шинам. Регламент для шин болида
Formula Student 20
1.6 Условие устойчивого движения автомобиля. Виды коэффициентов
сцепления автомобильной шины 22
2 Конструкторская часть 25
3 Исследовательская часть 26
3.1 Стенд для определения упругих характеристик шин легковых
автомобилей 27
3.1.1 Тарировка оборудования 28
3.1.2 Определение вертикальной жесткости автомобильной
шины 30
3.2 Построение графиков зависимостей вертикальной жесткости от
давления в шине 40
3.3 Определение коэффициентов сцепления колеса с дорогой в
продольной плоскости 43
3.4 Определение коэффициента сцепления колеса с дорогой в
поперечной плоскости 46
3.5 Анализ полученных данных 48
4 Организационно-экономическое обоснование проведения работ
научно-исследовательского направления в дипломном проекте 49
4.1 Определение суммарной деятельности дипломного проекта 50
4.2 Определение экономической эффективности НИиОКР 58
4.3 Анализ экономической составляющей проекта 59
5 Безопасность и экология вопроса 60
5.1 Конструктивно-технологическая характеристика 60
5.2 Профессиональные риски 61
5.3 Методы и средства снижения профессиональных рисков 63
5.4 Пожарная безопасность 65
5.5 Экологическая безопасность 66
5.6 Анализ безопасности и экологии 67
Заключение 68
Список используемой литературы и используемых источников 70
Приложение А Графики тягового расчета
Согласно определению, автомобиль - это техническое средство, оснащенное силовым агрегатом, которое массово используют для перевозки людей и грузов. Благодаря великому множеству выпускаемых моделей, автомобильные производители стремятся удивить покупателей своим новым проектом. Как правило, инженеры в первую очередь работают над разработкой более мощной силовой установкой и настройкой шасси под нее.
Колеса играют важную роль в движении автомобиля. Они должны соответствовать установленному на автомобиль двигателю для передачи крутящего момента от шины к опорной поверхности.
В 40-х годах XIX века был создан первый пробный прототип пневматической шины. До сих пор ее стараются усовершенствовать и довести до идеала в постепенном изменении конструкции по отношению к современным размерам колес. Эти инженерные решения согласуются с повышением требований к комфортабельности и устойчивости движения автомобиля.
Автомобили, предназначенные для общепринятого гражданского использования, по замыслу инженеров не предназначены для движения с повышенной скоростью, запрещающей правилами дорожного движения, и с резкими перестроениями.
Спортивный болид, двигаясь по треку на высоких скоростях и проходя крутые повороты, сохраняет управляемую траекторию движения за счет сцепления шин с дорогой в четырех пятнах контакта.
В данной работе исследуется влияние вертикальной жесткости шины на коэффициент сцепления колеса с опорной поверхностью. Коэффициент сцепления является характеристикой взаимодействия колеса с дорогой. Различают коэффициент продольного фх и поперечного фу сцеплений с дорожным покрытием.
Актуальность вопроса заключается во влиянии коэффициента продольного сцепления на тягово-скоростные и тормозные свойства автомобиля, а коэффициента поперечного сцепления - на его устойчивость и управляемость. Все эти свойства обеспечивают активную безопасность для водителя и пассажиров.
Информации и научных статей по теме «Влияние вертикальной жесткости спортивной шины на коэффициент сцепления колеса с дорогой» очень мало.
Целью работы является:
- определение зависимости вертикальной жесткости спортивных шин от давления воздуха в них;
- опытное определение коэффициентов сцеплений колес с дорогой в продольной и поперечной плоскостях;
- формирование практического вывода по использованию спортивных шин для максимальной тягово-динамической характеристики болида Formula Student.
В дипломном проекте рассматривались автомобильные шины с точки зрения важнейшего элемента, отвечающего за движение транспортного средства так, как это задумала и осуществила группа инженеров- конструкторов.
Большое разнообразие автомобильных шин подразумевает их тщательное исследование в случае установки различных их типов на транспортные средства. Например, установка спортивных шин, использующихся на болидах «Formula 1», на гражданские легковые автомобили запрещена на законодательном уровне вопреки безопасности всех участников движения и пешеходов. Данные покрышки проектировались под идеальные погодные условия и качество дорожного полотна гоночного трека. При несоблюдении этих параметров меняются упругие характеристики шины, которые с отрицательной точки зрения влияют на автомобиль при движении по дорогам общего пользования.
Опыты, направленные на практическое определение интересующих характеристик, показывают более точное значение. Работы, проводимые в лабораторных или дорожных условиях, покажут реальные значения параметров шины.
Исследование заключалось в определении коэффициентов сцепления двух покрышек, устанавливающихся на болидах, в продольной и поперечной плоскостях. Главной темой диплома было определение влияния вертикальной жесткости колеса на коэффициент сцепления. После всех измерений были составлены графики зависимостей полученных данных. По итогу выяснились точные значения внутреннего давления для каждой шины, обеспечивающие максимальное значение коэффициента сцепления для максимально возможной тягово-динамической характеристики. Полученные значения отличаются от заводских.
Как и любой проект, данная выпускная квалификационная работа была просчитана с точки зрения экономической эффективности. В сравнении с дорожными испытаниями, исследования с помощью стенда оказались выгодными с точки зрения практического применения и экономической стороны. Также выпускная квалификационная работа была рассмотрена в интересах безопасности и экологичности при работе с оборудованием.
По итогу проведенной работы, сделаем вывод: стенд для определения упругих характеристик шин полностью способствует определению всех необходимых параметров, позволяющих снимать на нем, и учитывать полученные результаты для будущих расчетов. Точность значений отвечает всем требованиям и ничем не отличается от известных заводских.
