ПРОЦЕСИ ДЕГРАДАЦІЇ МАТЕРІАЛІВ ПНЕВМАТИЧНИХ ШИН ТА ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ОПОРУ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2023.4.22

Ключові слова:

деградація матеріалів, кінетика накопичення пошкоджень, термомеханічні впливи гума, еластомери, корд, композиції.

Анотація

У даній роботі розглянута модель процесу деградації матеріалів пневматичних шин при накопиченні пошкоджень в залежності від хімічного, термічного та термомеханічного старіння. Запропоновано детально розглядати поведінку гумо-еластомерів через вивчення явища опору матеріалів до зміни характеристик та механічних властивостей пневматичних шин. Шини піддаються внутрішнім і зовнішнім впливам, які більшою чи меншою мірою можуть спричинити граничні стани, що призводять до процесів деградації. Під час експлуатації шина піддається комбінованому навантаженню як з механічної (статичної, динамічної), так і з температурної точки зору: точковий нагрів у підзонах, загальний критичний нагрів у зоні протектора шини, що виникає в шинах при розриві. Агресивне середовище (наприклад, дія солей взимку) активізує процес корозії на поверхні металокорду, що може призвести до зниження адгезії між армованими елементами та матрицею, що проявляється негативними змінами властивостей матеріалів так і шини в цілому. Причини утворення основних процесів, що супроводжують деградацію потребують узагальнення та систематизації, а також детального вивчення Розглянуті зовнішні пошкоджуючі фактори ‑ хімічна дифузію (морська сіль, відпрацьоване мастило). Морфологію поверхні, механічні та термічні властивості композиту, вплив гідротермічного старіння на властивості композиту виявлено шляхом дослідження мікроструктури, термічних і механічних властивостей. Показано, що зі зміною температури істотно змінюється опір матеріалів та процес окислення: так, якщо при кімнатній температурі більшість металів окислюється за логарифмічною залежністю, то зі зростанням температури змінюються захисні властивості оксидної плівки і відповідно змінюється і закон окислення: від логарифмічного до лінійного. Дані по окисленню та деградації матеріалів пневматичних шин, їхня стійкість до опору термічним напругам які призводять до розтріскування і накопичення пошкоджень в матеріалах пневматичних шин в різноматних агресивних експлуатаційних середовищах, в умовах які були зімітовані до реальної експлуатації детально досліджувались в даній роботі.

Посилання

Gent A. N., Walter J. D. Pneumatic Tire / Mechanical Engineering Faculty Research. 2006. URL: https:// ideaexchange.uakron.edu/mechanical_ideas/854/ (Last accessed: 05.09.2023).

Механіка шини: монографія / В.А. Перегон, В.А. Карпенко, Л.П. Гречко та ін. Харків: ХНАДУ, 2011. 404 с.

Ларін О.О. Комп’ютерне та математичне моделювання в задачах прогнозування надійності при поступових відмовах: монографія/ Ларін О.О., Водка О.О., Потопальська К.Є. Харків : НТУ «ХПІ», Юрайт 2020. 232 с. DOI: 10.20998/978-617-7450-20-6.

Ларін О.О. Експериментальні дослідження параметрів пружності та статичної міцності гумового композиту, що посиленний текстильним кордом / О. О. Ларін // Наукові нотатки. 2015. Вип. 52. С. 41–47. Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nn_2015_52_10.

Ларін О. О. (2016). Експериментальна оцінка опору втомі гумокордного композиту за ортогональної до арматури деформації до та після штучного старіння. Вісник НТУ «ХПІ» Серія: Динаміка та міцність машин, (26), 63–68. https://doi.org/10.20998/2078-9130.2016.26.79931

Kotial, P., Krmela, J., Frydrek, K., & Ruiak, I. (2012). The Chosen Aspects of Materials and Construction Influence on the Tire Safety. In Composites and Their Properties. InTech. https://doi.org/10.5772/48181.

Baranowski, P., Bogusz, P., Gotowicki P., Malachowski J. (2012). Assessment of mechanical properties of offroad vehicle tire: Coupons testing and FE model development. Acta Mechanica et Automatica. 6(2) 17–22.

Niu, Y., Zhang, S., Tian, G., Zhu, H., & Zhou, W. (2020). “Estimation for Runway Friction Coefficient Based on Multi-Sensor Information Fusion and Model Correlation”. Sensors 20(14):3886, 1–22. https://doi.org/10.3390/s20143886

Gong, Y., Chen, X., Yi, J., & Wang, H. (2023). Hydrodynamics and Friction Estimation for Wet Tire/Ground Interactions. In 2023 American Control Conference (ACC). IEEE. https://doi.org/10.23919/acc55779.2023.10156130

Rahman, M. M., Khan, F., Kaiser, M. S., & Ahmed, S. R. (2018). Effect of thermal ageing on mechanical behavior of synthetic and natural rubber dominated short flat bars. In DISRUPTIVE INNOVATION IN MECHANICAL ENGINEERING FOR INDUSTRY COMPETITIVENESS: Proceedings of the 3rd International Conference on Mechanical Engineering (ICOME 2017). Author(s). https://doi.org/10.1063/1.5044300

Staszczak, M., Pieczyska, E. A., Maj, M., Urbański, L., Odriozola, I., & Martin, R. (2015). Thermomechanical Properties of Vulcanized Rubber investigated by Testing Machine and Infrared Camera. Measurement Automation Monitoring, 4, 206–209.

Kaiser, S., Rabbani, R., Ahmed, R., & Kaiser, S. (2021). Temperature Dependent Mechanical Properties of Natural and Synthetic Rubber in Practical Structures. Acta Mechanica Slovaca, 25(3), 6–14. https://doi.org/10.21496/ams.2021.031

Song, J. (2004). Fatigue of cord-rubber composites for tires. The Pennsylvania State UniversityThe Graduate SchoolCollege of Engineering. (Original work published 2004).

Behroozinia, P., Mirzaeifar, R., & Taheri, S. (2017). A review of fatigue and fracture mechanics with a focus on rubber-based materials. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications, 233(5), 1005–1019. https://doi.org/10.1177/1464420717719739

Qiu, X., Yin, H., & Xing, Q. (2022). Research Progress on Fatigue Life of Rubber Materials. Polymers, 14(21),4592. https://doi.org/10.3390/polym14214592

Krmela, J., & Krmelova, V. (2017). Tire casings and their material characteristics for computational modeling of tires. In 16th International Scientific Conference Engineering for Rural Development. Latvia University of Agriculture. https://doi.org/10.22616/erdev2017.16.n043

Kaiser, S., Kaiser, M. S., & Ahmed, S. R. (2020). Wear Behavior of Commercial Tire Rubber against Mild Steel in Dry, Wet and 3.5% NaCl Corrosive Environment. Journal of Energy, Mechanical, Material, and Manufacturing Engineering, 5(1), 1. https://doi.org/10.22219/jemmme.v5i1.10428

Jiang, N., Zhang, R., Li, Y., Li, N., Dong, L., Chen, C., & Tan, C. (2022). Hydrothermal Aging Mechanisms of All-Steel Radial Tire Composites. Polymers, 14(15), 3098. https://doi.org/10.3390/polym14153098.

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-01-29