滾動(dòng)輪胎溫度場(chǎng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文滾動(dòng)輪胎溫度場(chǎng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究姓名：馬連湘申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：工程熱物理指導(dǎo)教師：黃素逸2001.1.1華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文輪胎膠料的某些熱力學(xué)和傳熱學(xué)特性以及滾動(dòng)輪胎的熱邊界條件是進(jìn)行溫度場(chǎng)計(jì)算的前提。論文采用動(dòng)態(tài)力學(xué)分析技術(shù)( D Ⅵ^ ) ，使用N E T z s C HD M A2 4 2 型實(shí)驗(yàn)儀，獲得了輪胎用七種膠料的生熱率隨溫度變化曲線，確知除內(nèi)襯層膠以外，其它各種膠料在～般胎溫范圍內(nèi)( 1

2、 0 ℃～8 0 ℃) 的生熱率隨溫度變化不大：輪胎膠料的導(dǎo)熱系數(shù)根據(jù)傅立葉定律的基本原理，采用穩(wěn)態(tài)法在自行搭建的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，材料的導(dǎo)熱系數(shù)在2 0 ℃～8 0 ℃的溫度范圍內(nèi)隨溫度里線性變化，論文給出了各種材料導(dǎo)熱系數(shù)的線性變化的關(guān)系式^ = 厶+ 6 ‘髓其厶和b 的值；輪胎膠料的比熱運(yùn)用差式掃描量熱原理( D s c ) ，在N E T z S c HD s c 2 0 4 型D s C 實(shí)驗(yàn)儀上進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明

3、，膠料的比熱隨溫度的變化呈線性變化，其關(guān)系可用c = “+ 6 7 ' 表示，文中給出了根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的c 。、b 的值：對(duì)輪胎表面的對(duì)流換熱系數(shù)的測(cè)定，本文先將滾動(dòng)的輪胎簡(jiǎn)化為有直線運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)圓盤，而后采用萘升華熱質(zhì)比擬技術(shù)，在風(fēng)洞中測(cè)量了滾動(dòng)輪胎表面的對(duì)流換熱系數(shù)，結(jié)果表明，圓盤表面對(duì)流換熱系數(shù)與轉(zhuǎn)速呈線性關(guān)系，即^ = 5 ，3 9 9 + o 0 2 5 8 一，輪胎表面對(duì)流換熱系數(shù)與其直線運(yùn)動(dòng)的速度呈線性關(guān)系，臣Ⅱ^

4、 = 52 9 9 + 1 ．2 4 3 8 v 。在以上工作的基礎(chǔ)上，論文對(duì)滾動(dòng)輪胎溫度場(chǎng)的有限元計(jì)算給予了說明，其中給出了代數(shù)解算的步驟，系數(shù)矩陣[ n ] 在汁算機(jī)J 二的形成及其變帶寬存儲(chǔ)( 節(jié)約計(jì)算機(jī)的存貯單元) ，以及計(jì)算中需輸入的參數(shù)等。然后以2 0 5 ／7 5 R 1 5 型子午線輪胎為例進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明，胎冠部的溫度最高，眙內(nèi)側(cè)的溫度高于胎外側(cè)的溫度等，與前人積累的經(jīng)驗(yàn)基本吻合．為了進(jìn)一步驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的可靠性，論

5、文用同樣型號(hào)( 2 0 5 ／7 5 R 1 5 ) 的輪胎進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究在輪胎轉(zhuǎn)鼓實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，采用預(yù)埋熱電偶的手段，實(shí)驗(yàn)方法難度大，但能直接測(cè)量輪胎特定部位的溫度，便于對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析表明：兩種方法所得結(jié)果相差不大，最大誤差小于2 0 ％，不同位置點(diǎn)的溫度相比較，整體變化趨勢(shì)一致，產(chǎn)生最高溫度的部位相同等。因此，論文給出的滾動(dòng)輪胎溫度場(chǎng)的有限元計(jì)算方法及其計(jì)算程序是可靠的，研究和改進(jìn)計(jì)算中產(chǎn)生誤差的原因，使