滾動輪胎溫度場的理論與實驗研究.pdf

1、華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文滾動輪胎溫度場的理論與實驗研究姓名：馬連湘申請學(xué)位級別：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)特性以及滾動輪胎的熱邊界條件是進行溫度場計算的前提。論文采用動態(tài)力學(xué)分析技術(shù)( D Ⅵ^ ) ，使用N E T z s C HD M A2 4 2 型實驗儀，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)法在自行搭建的實驗臺上進行測試，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 實驗儀上進行測試，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)實驗數(shù)據(jù)擬合的c 。、b 的值：對輪胎表面的對流換熱系數(shù)的測定，本文先將滾動的輪胎簡化為有直線運動的旋轉(zhuǎn)圓盤，而后采用萘升華熱質(zhì)比擬技術(shù)，在風洞中測量了滾動輪胎表面的對流換熱系數(shù)，結(jié)果表明，圓盤表面對流換熱系數(shù)與轉(zhuǎn)速呈線性關(guān)系，即^ = 5 ，3 9 9 + o 0 2 5 8 一，輪胎表面對流換熱系數(shù)與其直線運動的速度呈線性關(guān)系，臣Ⅱ^

4、 = 52 9 9 + 1 ．2 4 3 8 v 。在以上工作的基礎(chǔ)上，論文對滾動輪胎溫度場的有限元計算給予了說明，其中給出了代數(shù)解算的步驟，系數(shù)矩陣[ n ] 在汁算機J 二的形成及其變帶寬存儲( 節(jié)約計算機的存貯單元) ，以及計算中需輸入的參數(shù)等。然后以2 0 5 ／7 5 R 1 5 型子午線輪胎為例進行了計算，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)驗基本吻合．為了進一步驗證計算結(jié)果的可靠性，論

5、文用同樣型號( 2 0 5 ／7 5 R 1 5 ) 的輪胎進行了實驗研究。研究在輪胎轉(zhuǎn)鼓實驗機上進行，采用預(yù)埋熱電偶的手段，實驗方法難度大，但能直接測量輪胎特定部位的溫度，便于對比。實驗結(jié)果與理論計算結(jié)果對比分析表明：兩種方法所得結(jié)果相差不大，最大誤差小于2 0 ％，不同位置點的溫度相比較，整體變化趨勢一致，產(chǎn)生最高溫度的部位相同等。因此，論文給出的滾動輪胎溫度場的有限元計算方法及其計算程序是可靠的，研究和改進計算中產(chǎn)生誤差的原因，使