CC BY
29
Тематика дальнейших исследований может быть направлена на выявление основных характеристик деловых, торговых и торгово-деловых центров различной площади, высотности застройки, а также в будние и выходные дни.
Библиографический список
1. Trip Generation, 8th Edition. Washington, DC: Institute of Transportation Engineers (ITE), 2008.
2. Trip Generation Handbook, 2nd Edition: An ITE Recommended Practice. Washington, DC: ITE, 2004.
3. Лобанов Е. М. Транспортная планировка городов: Учебник для студентов вузов. - М.: Транспорт, 1990.—240 с.
4. Ефремов И. С. Теория городских пассажирских перевозок: учеб. пособие для вузов / И. С. Ефремов, В.М. Кобозев, В.А. Юдин. - М.: Высш. Школа, 1980. - 535 с.
ASSESSMENT OF GENERATION TRIPS TRADE AND BUSINESS CENTER THAT INCLUDES A VARIETY OF OBJECTS OF GRAVITY
A. V. Zedgenizov, A. N. Zedgenizova
Mode of operation of a major shopping center during the day was based on studies establish. Identified mode of operation of the adjacent parking lot, it shows the loading on the clock of the day. Volumes are considered to generate specific types of use of the area in a shopping center, taking into account the separation of arriving at the individual and public transport.
Зедгенизов Антон Викторович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Менеджмент на автомобильном транспорте» Иркутский государственный технический университет. Основные направления научной деятельности Оценка транспортного спроса в городах. Общее количество опубликованных работ: 28. E-mail: azedgen@gmail.com.
Зедгенизова Алла Николаевна - ассистент Кафедра «Менеджмент на автомобильном транспорте», Иркутский государственный технический университет. Основные направления научной деятельности Оценка транспортного спроса в городах. Общее количество опубликованных работ: 3. E-mail: zedgenizova@gmail.com .
УДК 629.3.018.2
РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОКРЫТИЯ БАРАБАНА ИЗО ЛЬДА ПРИ
ИСПЫТАНИЯХ ШИН
П. Н. Малюгин, В. А. Ковригин
Аннотация. Выполнен расчет передачи теплоты, выделившейся в контакте шины с покрытием при измерении характеристик бокового увода, металлическому барабану и окружающему воздуху.
Ключевые слова: теплопередача, шины, характеристики, стенд, качение по льду.
Введение
Известно, что качество зимних шин можно оценить с приемлемой точностью лишь при проведении стендовых испытаний на покрытии изо льда. Однако при качении шины выделяется значительное количество энергии, лед плавится и покрывается пленкой воды. Это приводит к искажению получаемых результатов. Выполненные в СибАДИ исследования показали следующее: при малой толщине покрытия снижается его нагрев, и поверхность не покрывается пленкой. Однако
испытания позволили лишь ориентировочно подобрать толщину покрытия.
Целью данной работы является разработка методики расчета передачи теплоты, выделившейся в контакте шины со льдом, барабану и окружающему воздуху, и обоснование толщины покрытия. В методике используется метод конечных элементов.
Рассматриваем режим движения колеса с переменным углом увода, который применяется при измерении характеристики бокового увода шины. В этом режиме покрытию пере-
дается большее количество теплоты, чем при измерении характеристики продольного проскальзывания шины.
Режим движения разделяем на два этапа: 1) подвод колеса и нагружение шины нормальной нагрузкой; 2) Поворот колеса на угол увода.
На первом этапе учитываем количество теплоты, выделяющееся из-за потерь на качение шины и передаваемое к единице площади покрытия, за интервал времени т:
0 _ 1РгК к/ 1б ьб т п
где f - коэффициент сопротивления качению шины; Р2 - нормальная нагрузка на колесо; Vб
- окружная скорость барабана стенда; к = 0П/0к - коэффициент, учитывающий отношение количества теплоты 0П, передаваемой покрытию, к количеству теплоты Ок, выделившемуся в контакте; /б - длина покрытия, равная длине окружности барабана; Ьб - ширина покрытия, равная ширине площадке контакта; п - частота вращения барабана.
На втором этапе учитываем количество теплоты, выделяющееся при движении колеса с уводом и передаваемое к единице площади покрытия, за интервал времени т: о _ Ру аи(5) Уб °>л§ 1б Ьб т п ' где к5 = 0П/0к - коэффициент, учитывающий отношение количества теплоты 0П, передаваемой покрытию, к количеству теплоты Ок, выделившемуся в контакте; Ру - боковая сила; б
- угол увода.
Суммарное количество теплоты Оэл, передаваемое к единице площади покрытия, складываем из двух составляющих:
°ЭЛ _ °зл/ + 0
Ру 8Ш(5) У6 к5+ / Р2Уб к/
эл5
1б ьб т п
Известно, что при увеличении коэффициента теплопроводности дорожного покрытия существенно понижается температура протектора шины [1]. В работе [2] указано, что тепловой поток q в контакте двух полубесконечных тел разделяется на два потока q1 и q2. Величины потоков зависят от коэффициентов теплопроводности и температуропроводности тел:
Чх
Чх + Ч2 _ Ч ,
где а1, а2 - коэффициенты температуропроводности, Л-ь Л2 - коэффициенты теплопроводности.
Примем, что индекс 1 соответствует льду, индекс 2 - шине, и запишем отношение тепловых потоков:
Чх Хх а2
Ч2 у ах
Для льда и резины коэффициенты имеют следующие значения: Л! = 2,25, Л2 = 0,163 Вт/(м°С); а! = 1,087-10"6, а2 = 0,0984-10"6 м2/с. Следовательно, тепловой поток, направленный в лёд, примерно в четыре раза больше, чем в шину. То есть льду передается 80 % выделившейся в контакте теплоты.
По имеющимся в литературе данным, 95 % энергии, затрачиваемой на качение колеса, выделяется в шине, и лишь 5 % - в ее контакте [3]. При качении колеса с уводом в контакте шины выделяется большое количество энергии из-за проскальзывания элементов протектора. Энергии достаточно, чтобы расплавить поверхностный слой льда.
Полагаем, что образующаяся в контакте пленка воды разделяется на четыре части: первая часть прилипает к шине, вторая - удаляется с шины центробежными силами, третья - испаряется, четвертая - замерзает на покрытии. Однако определить расчетным путем разделение воды на эти части не представляется возможным. Поэтому принимаем, что вся переданная льду теплота отводится лишь к охлаждающему воздуху и барабану. В реальных условиях количество теплоты, передаваемое барабану, будет меньше на величину, которую заберет удаленная и испарившаяся вода.
По приведенным формулам рассчитываем на компьютере процесс подвода и отвода теплоты к элементам покрытия. Рассматриваем процесс испытаний шин размером 185/70 R14. Задаем следующие длительности участков процесса [4]: этап 1) - 25 с, поворот влево на 12° - 5 с, поворот вправо на минус 12° с переходом через нуль - 10 с, поворот влево до 0° - 5 с, отвод колеса. Начальную температуру покрытия принимаем минус 5,5 °С, окружную скорость барабана - 50 км/ч. Нормальную нагрузку Р2 задаем 2,15, 4,65 и 6,86 кН. В эксперименте и в расчетах варьируем толщину покрытия.
При большой толщине покрытия hл = 4 мм (рисунок 1) подводимая к нему теплота не успевает передаваться барабану вследствие низкой теплопроводности льда. Температура
2
покрытия сначала возрастает на 1,9 ^ (см. рисунок 1, кривая 3), затем немного снижается (качение шины с небольшими углами увода), далее снова увеличивается до 2,3 X.
При толщине покрытия 2 мм подводимая теплота лучше передается барабану (рисунок 2), уже не наблюдается накопления теплоты в покрытии. Однако при движении с большими
углами увода температура покрытия повышается 1,4 При толщине покрытия 1 мм нет накопления теплоты, и температура повышается лишь на 0,5 ^ (рисунок 3).
ВиемятГсШ
Рис.1. Расчет температуры наружного слоя льда перед входом в контакт при измерении характеристики бокового увода при толщине льда 4 мм.
-4.0 ■
О
Е- -4,5 ■
я и
-5,0
-5.5 ■
-6.0 ■
у
2"—/у 1
2« 30 Время-и[с]|
40
50
Рис. 2. Расчет температуры наружного слоя льда перед входом в контакт при измерении характеристики бокового увода при толщине льда 2 мм.
4.5
О
т
Й д
4
ь
а
5
а
и
о
н
-5.0
-6.0
Ч ч \
10
20
30
40
50
Время'т[с]*[
Рис. 3. Расчет температуры наружного слоя льда перед входом в контакт при измерении характеристики бокового увода при толщине льда 1 мм.
Таким образом, наиболее точные результаты испытаний шин можно получить при применении покрытия толщиной 1 мм и менее.
При испытаниях шины выполнены замеры температуры покрытия датчиком скользя-
щего типа. Замерялась температура наружного слоя льда перед входом в контакт шины. Начальная толщина покрытия изо льда составляла 1,6 мм. Длительности участков процесса указаны выше. Замеренные температуры отображены графиками на рисунке 4.
-4,0
-4,5 ■
^ -5,0
Р
<и С S <u
5,5
-6,0
¿Р асчет у2
Эк сперт лен- ч
-15 -10 -5 0 5 10 15
Угол увода S [°1
Рис. 4 . Экспериментальные и расчетные кривые изменения температуры наружного слоя льда перед входом в контакт шины с учетом постоянной времени датчика 5 с
Расчетные кривые, приведенные на рисунках 1, 2, 3 заметно отличаются от экспериментальных кривых по форме и амплитуде. Это связано с тем, что используемый датчик регистрирует температуру с запаздыванием. На неподвижном барабане постоянная времени датчика составляет 0,3 с. При вращающемся барабане постоянная времени увеличивается до 3 ... 8 с, что обусловлено неплотным прилеганием датчика к покрытию. Учтем запаздывание датчика, используя дифференциальное уравнение апериодического звена dt
[5] вида: T —— + /(т) = t(x), где t (т) - расчетная
dx
функция температуры t от времени т; /д -температура, регистрируемая датчиком; T -постоянная времени.
На рисунке 4 покажем расчетные температуры /д с учетом запаздывания.
Теперь расчетные и экспериментальные кривые совпадают по форме. Отклонение экспериментальной зависимости от расчетной зависимости № 1 не превышают 3 % относительно температуры минус 5 °C. Отклонения других кривых обусловлены уменьшением толщины льда при испытаниях, что не учитывалось в расчетах.
Таким образом, стабильные результаты испытаний шин на покрытии изо льда можно
получить при толщине не более 2 мм. При толщине покрытия 1 мм можно ограничить возрастание температуры покрытия величиной 0,5 °C.
Библиографический список
1. Шершнев А. А., Попов М .Т., Михайлов Э. Б. Температура поверхности автомобильной шины в зоне проскальзывания ее относительно дорожного покрытия. // Производство шин, резинотехнических и асбестотехнических изделий, 1973, № 4, с. 12 17.
2. Carslaw, H. S. and J. C. Jaeger, «Conduction of Heat in Solids», 2nd Ed., O.U.P., 1959.
3. Литвинов А. С., Фаробин Я. Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств: Учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». - М.: Машиностроение, 1989.
- 240 с.
4. Определение сцепных свойств шин на барабанном стенде на покрытии изо льда. Отчет о НИР № 01200307542. Инв. № 03200302620. Тема № 103. Омск: СибАДИ, 2003.
5. Иващенко Н. Н. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем. Учебник для вузов.
- 4 е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1978. - 736 с.
CALCULATION TEMPERATURE OF ICY COATING DRUM DURING TESTING OF TIRES
P. N. Malugin, V. A. Kovrigin
Performed the calculation of the transfer of heat released in contact the tire surface with the icy coating when measuring the characteristics of the lateral slip to the metal drum and the surrounding air.
Малюгин Павел Николаевич - кандидат технических наук, доцент кафедры «Организация и безопасность движения» СибАДИ. Основные направления научной деятельности: Исследование характеристик шин и эксплуатационных свойств автомобилей. Общее количество опубликованных работ: 60.
Ковригин Владимир Александрович - соискатель кафедры О и БД СибАДИ. Основные направления научной деятельности: Исследование характеристик шин и эксплуатационных свойств автомобилей. Общее количество опубликованных работ: 5.
