矿用重载轮胎接地印痕的研究

以14.00R25宽体自卸车轮胎为例,通过轮胎使用情况调研,结合实验室测试和轮胎有限元仿真,研究矿用重载轮胎接地印痕及接地压力分布。结果表明:宽体自卸车轮胎接地印痕形状应接近矩形且接地压力分布均匀;影响轮胎接地印痕及接地压力分布的主要因素为断面高宽比、胎冠弧半径和弧度高、带束层角度和宽度、花纹沟壁角度和花纹沟宽度等。通过有限元仿真优化设计可避免轮胎出现花纹掉块和非均匀磨损等问题,提高设计效率。

矿用重载轮胎趾口空问题的研究

通过市场返回轮胎断面剖析,结合有限元仿真分析造成矿用重载轮胎趾口空的原因,并提出相应的解决措施。通过采取适当减小胎圈内直径,适当增大胎圈与轮辋过盈量、三角胶尺寸、胎体反包高度,提高耐磨胶的硬度和耐老化性能,在推荐充气压力和负荷范围内使用轮胎及在车辆上安装液压减速器以降低刹车片使用频次等措施,可降低趾口空发生率,延长轮胎使用寿命。

重载轮胎垂向力与纵向力联合估计算法及验证

针对现有轮胎垂向力与纵向力间接估计方法存在误差累计、力线性饱和区等问题,开展基于胎内应变信号的重载轮胎垂向力与纵向力联合估计方法研究,建立了考虑材料力学与几何结构的16.00R20重载轮胎有限元模型,通过轮胎刚度加载试验与模态振动试验验证了有限元模型的准确性;探究了轮胎垂向力与纵向力复合加载工况下的轮胎力学变形特征与周向、轴向应变特性;通过对胎面内衬层点位周向应变曲线的非对称性分析,提出了前后接地角、接地长度作为垂向力估计辨识特征,周向应变谷值差作为纵向力估计辨识特征,在此基础上,分析了垂向力与纵向力的可联合性,结合支持向量机建立了垂向力与纵向力联合估计模型。计算结果表明:垂向力加载范围为5000~800000 N时,估计模型训练集均方根误差为30.34 N,平均绝对百分比误差为0.14%;纵向力加载范围为0~25000 N时,估计模型训练集最大误差为128.5 N,平均绝对百分比误差为0.28%,模型能实现轮胎垂向力与纵向力的准确估计。

基于精细参数化建模的重载轮胎接地特性分析

为实现对重载轮胎正向特性分析,弥补实验方法费时、费力,且对于复杂、极端工况下轮胎变形信息采集不充分不全面的缺点,开展了基于精细参数化建模的重载轮胎接地特性分析与验证。利用ABAQUS软件,建立了16.00R20型重载子午轮胎精细参数化模型;通过轮胎加载实验和模态测试实验,对模型进行刚度和模态验证;通过重载轮胎加载实验和有限元仿真对比分析研究了不同胎压、不同载荷下的轮胎接地特性。结果表明:上述建模方法建立的模型具有较高的精度,数据对比具有较好一致性;轮胎接地印痕长度随轮荷增大线性增长;轮胎接地印痕宽度随着轮荷的增加缓慢增长到轮胎胎面宽度后不再增大;减小胎压导致接地印痕的长度和宽度显著增大。

重载轮胎面内刚柔耦合动力学建模及振动传递特性分析

针对重载子午轮胎扁平率接近1的特点,建立面内刚柔耦合模型并开展振动分析方法研究。提出重载轮胎面内胎体与胎侧耦合的试验模态测试与分析方法;考虑胎侧的惯性力和分段刚度,建立重载轮胎面内弹性基础柔性梁动力学模型;利用有限差分法,将面内耦合动力学方程离散化,建立基于轮胎几何、结构参数的三参数等效刚度重载轮胎面内刚柔耦合模型;基于试验和解析模态共振频率,利用遗传算法对重载轮胎结构参数辨识,建立重载轮胎面内刚柔耦合模型的传递函数解析模型。数值分析和试验验证结果表明:在0~300 Hz频率范围内,面内刚柔耦合模型可准确表征重载轮胎面内胎体和胎侧的耦合振动模态与传递特性;该建模与试验分析方法可将重载轮胎的分析频率由0~180 Hz扩展至300 Hz.

重载子午轮胎非线性特性研究与模型修正

针对重载子午轮胎在大变形过程中的非线性面外力学特征,开展了基于魔术公式(MF)对重载子午轮胎非线性特性和模型修正方法研究.基于轮胎六分力测试试验,开展了重载子午轮胎的面外力学试验研究.针对该型轮胎垂向载荷范围大、扁平比大的特点,分析了重载工况下轮胎垂向载荷对轮胎侧偏特性和纵滑特性的影响规律,建立了重载子午轮胎的无量纲侧偏特性和纵滑特性的非线性解析模型;基于粒子群算法(PSO)和试验数据,开展了轮胎魔术公式模型的特征参数辨识研究,分析了辨识结果对不同载荷作用下的轮胎力学特性匹配程度与影响因素;基于相似性原理提出了重载工况下的魔术公式修正模型,与轮胎六分力测试试验结果进行对比,验证了修正模型的准确性.