碳纤维增强体对工程车辆翻新轮胎胎面橡胶的性能影响

为了有效解决工程车辆翻新轮胎在作业过程中经常出现崩花掉块、易被刺扎和磨耗快等问题,进一步提高翻新轮胎使用寿命,以工程翻新轮胎胎面橡胶为基体,碳纤维作为增强材料,考察了黏合体系及混炼工艺对碳纤维与胎面橡胶之间黏合性能的影响,利用电子显微镜对碳纤维与胎面胶界面的黏合状态进行了观察和分析,并通过拉伸强度、撕裂强度、弹性模量、拉断伸长率、回弹性、硬度和磨耗指数等性能对比试验,获得了不同长度、不同质量分数的碳纤维增强材料对工程车辆翻新轮胎胎面的性能影响规律.试验结果表明:当碳纤维长度约为6 mm、质量分数约为7%时,对工程翻新轮胎胎面橡胶的增强效果较为理想,主要物理机械性能指标良好,工程车辆翻新轮胎的使用寿命大大提高.

碳纤维与工程车辆翻新轮胎复合强化模型及增强机理

为了有效提高工程车辆翻新轮胎质量,以碳纤维作为增强体,工程翻新轮胎胎面作为基本体,通过设计复合材料的配方、黏合体系和混炼工艺,分析了经改性处理的碳纤维对胎面橡胶基体力学性能的影响。构建了碳纤维与胎面橡胶复合强化混合物理模型和分散物理模型。分析了碳纤维与胎面橡胶黏结状态及黏结机理。为获得高性能的碳纤维增强工程翻新轮胎奠定理论基础。

自由充气及旋转工况下翻新轮胎应力分析

为深入了解工程翻新轮胎在使用中出现的胎面磨损加剧、崩花掉块、胎面脱层、被压爆、刺爆等失效形式,确定26.5R25工程车辆翻新轮胎各层应力约束条件及剪切应力约束条件、计算机几何模型、有限元分析模型。对工程车辆翻新轮胎自由充气、自由旋转工况的各层综合应力及剪切应力分布状况进行数值模拟分析,获得工程车辆翻新轮胎在自由充气及自由旋转工况下各层的应力、剪切应力、弹性应变及应变能量密度分布及变化规律。结果表明:工程翻新轮胎胎体层(0.81 MPa)及胎面层的胎肩部位所受应力最大(2.23 MPa),带束层次之(0.42 MPa),胎体层及带束层为主要承力部件,缓冲层与带束层之间存在较大的剪切应力(0.001 MPa)。翻新前要加强胎体层及带束层的质量检测,翻新时要加强带束层与缓冲层的粘合强度。研究成果可为工程翻新轮胎的结构设计、使用性能及动力性能、失效机理分析等提供重要理论指导。

工程车辆翻新轮胎承载变形特性

为了进一步明确工程车辆翻新轮胎的力学性能,提高其使用寿命,通过构建工程车辆翻新轮胎计算机几何模型、有限元分析模型、承载变形特性试验系统,对工程车辆翻新轮胎承载变形特性进行有限元分析及试验研究,并与同型号新轮胎进行对比分析,获得静态接地工况下工程车辆翻新轮胎的载荷-变形、载荷-刚度、载荷-压缩率等特性规律,构建26.5R25工程车辆翻新轮胎径向承载变形数学模型。研究结果表明:工程车辆翻新轮胎的径向变形、侧向变形变化规律与新轮胎接近,径向与侧向变形均比同型号新轮胎稍小;当胎压一定时,随着载荷的增加,工程车辆翻新轮胎径向变形呈线性增大,当胎压较低时侧向变形呈线性增大,当胎压较高时侧向变形呈非线性增大;工程车辆翻新轮胎的径向刚度及压缩率受径向载荷和胎压的影响较大,载荷一定时,径向刚度随胎压的增大而增大;胎压一定时,工程车辆翻新轮胎的压缩率随径向载荷的增大而增大,且稍小于同品牌、同型号新轮胎的压缩率;旧胎体的不同老化程度对工程车辆轮胎翻新后的承载-变形特性会产生较大的影响;在低载工况下,工程车辆翻新轮胎和新轮胎径向刚度差异不大,在接近标准载荷及高载工况下,工程车辆翻新轮胎径向刚度较新轮胎大,且随着载荷的增大,工程车辆翻新轮胎和新轮胎径向变形差异不断加大。

石墨烯增强工程车辆翻新轮胎胎面的性能影响研究

为了有效改善工程车辆翻新轮胎使用中常出现胎面不耐磨、易崩花掉块等失效损坏形式,将石墨烯作为工程翻新轮胎胎面增强体材料,进行了石墨烯增强工程车辆翻新轮胎胎面配方及制备工艺设计,对石墨烯不同含量下的胎面拉伸强度、撕裂强度、100%定伸应力、300%定伸应力、耐磨指数等物理机械性能进行了测试,研究了不同质量分数下的石墨烯增强材料对工程车辆翻新轮胎胎面的性能影响规律,并应用分子链滑动理论对石墨烯增强胎面橡胶机理进行了分析.结果表明:当石墨烯质量分数约为7%左右,对工程翻新轮胎胎面橡胶的增强效果较为理想,其主要物理机械性能指标良好,工程车辆翻新轮胎的耐磨性能和抗崩花掉块性能得到了较大提高.

基于径向刚度法的车辆翻新轮胎使用寿命判定

为了有效判定车辆翻新轮胎的剩余使用寿命,需要科学确定废旧轮胎胎体橡胶老化程度对翻新轮胎使用寿命的影响。在分析废旧轮胎胎体橡胶老化规律的基础上,通过橡胶老化试验测试及回归分析,确定了胎体弹性模量随着橡胶老化年限增加近似线性增大的影响规律;结合计算机仿真技术及试验测试技术,基于轮胎径向刚度法提出了翻新轮胎剩余使用寿命不安全系数计算方法,其计算数值大小与翻新轮胎径向刚度和新轮胎径向刚度之差成正比,与新轮胎径向刚度值成反比;构建了由橡胶加速老化系统、弹性模量测取系统、承载-变形计算机模拟系统和承载-变形测试系统等组成的翻新轮胎剩余使用寿命判定系统;基于径向刚度法和判定系统提出了车辆翻新轮胎剩余使用寿命判定规则,确定了翻新轮胎胎体剩余使用寿命判定具体流程;根据剩余使用寿命不安全系数计算方法和判定规则,将翻新轮胎确定为可正常使用、需降速使用和需报废处理3个级别,并利用11.00R22.5载重车辆翻新轮胎进行了剩余使用寿命判定与评价,依据判定规则分别计算了不同使用年限3条翻新轮胎的剩余使用寿命不安全系数,确定出3条翻新轮胎所对应的级别,判定与评价结论与实际使用情况相吻合。研究结果表明:废旧轮胎胎体橡胶老化程度对翻新轮胎剩余使用寿命影响显著,翻新轮胎径向刚度与剩余使用寿命之间存在较大影响关系;废旧轮胎胎体橡胶老化程度越严重和径向刚度越大,翻新轮胎的剩余使用寿命将会越短。

适应DC1500V供电制式的全碳化硅VVVF逆变器验证结果

小田急电铁有限公司在开展铁道车辆节能的研发工作中,在主电路系统中采用SiC(碳化硅)功率模块,取得了扩大再生电力制动领域,降低电动机损耗、实现主电路系统整体节能化等研究成果。介绍了该公司在1000型翻新车辆上搭载应用全SiC VVVF逆变器等装置,经现车试验确认与传统系统相比,耗电量降低40%,体积、质量均降低80%以上,大幅度实现了装置小型轻量化。