Визначення реологічних параметрів системи «шина–дорога»
DOI:
https://doi.org/10.32347/gbdmm.2025.106.0303Ключові слова:
пневматична шина, контакт шина–дорога, колісний рушій, реологічна модель, пружно-в’язкопластична поведінка, деформація, жорсткість, контактні напруження, числове моделювання, динаміка рухуАнотація
Ефективність і безпека сучасних колісних транспортних засобів значною мірою визначаються надійною взаємодією пневматичних шин з опорною дорожньою або ґрунтовою поверхнею за різних режимів навантаження. Ця взаємодія формується під впливом складного поєднання пружних, в’язких і пластичних деформаційних процесів, що відбуваються як у конструкції шини, так і в опорному шарі поверхні контакту. Для точного опису цих процесів необхідні розробка та застосування вдосконалених реологічних моделей, здатних відтворювати нелінійну та часозалежну поведінку матеріалів шини.
У роботі запропоновано аналітичні та експериментальні методики визначення реологічних параметрів пневматичних шин, включаючи жорсткість, модуль деформації, коефіцієнт в’язкого опору та характеристики внутрішнього тертя. Методи базуються на аналізі статичної та динамічної поведінки деформацій шини, а також на дослідженні просторового розподілу контактних напружень у зоні взаємодії шини з опорною поверхнею. Підхід дозволяє враховувати вплив різного рівня навантаження та внутрішнього тиску повітря на механічну реакцію шини.
Отримані реологічні параметри створюють основу для побудови числових моделей системи «шина–дорога», що забезпечує точне прогнозування контактних напружень, закономірностей деформування та динамічних навантажень під час експлуатації транспортних засобів. Запропоновані методики зменшують експериментальну складність та підвищують точність визначення параметрів, маючи практичне значення для конструкції шин, оптимізації динаміки руху та інженерії транспорту.
Посилання
Blokhin V. S., Malich M. H. (2009). Osnovni parametry tekhnolohichnykh mashyn. Mashyny dlia zemlianykh robit [Basic parameters of technological machines. Machines for earth-works]. Kyiv. Part 2, 455. – (in Ukrainian).
Balaka M., Gorbatyuk Ie., Mishchuk D., Prystailo M. (2021). Characteristic properties of support surfaces for self-propelled scrapers motion. Fundamental and applied research in the modern world: Abstracts of the 6th International scientific and practical conference (January 20–22, 2021). Boston, USA. 53–58.
Wong J. Y. (2022). Theory of Ground Vehicles; John Wiley & Sons: Hoboken, NJ, USA.
Pochka K., Prystailo M., Delembovskyi M., Balaka M., Maksymiuk Y., Polishchuk A. (2025). Features of the Dynamic Interaction Between the Elastically Deformed Working Body of a Ripper-Pick and the Soil. In: Prentkovskis O., Yatskiv (Jackiva) I., Skačkauskas P., Karpenko M., Stosiak M. (eds) TRANSBALTICA XV: Transportation Science and Technology. TRANS¬BALTICA 2024. Lecture Notes in Intelligent Transportation and Infrastructure. Springer, Cham. 557–565. https://doi.org/10.1007/978-3-031-85390-6_52.
Korobenko Y., Mishchuk D., Balaka M. (2024). Overview of suspension systems for mobile wheeled robots. Girnychi, budivelni, dorozhni ta melioratyvni mashyny, (104), 28–37. https://doi.org/10.32347/gbdmm.2024.104.0301.
Fathi Haniyeh, El-Sayegh Zeinab, Ren Jing, El-Gindy Moustafa (2024). Analysis of Tire-Road Interaction: A Literature Review. Machines. 12. 812. https://doi.org/10.3390/
machines12110812.
Nakajima Y. Hidano S. (2022). Theoretical Tire Model Considering Two-Dimensional Contact Patch for Force and Moment. Tire Sci.Technol. 50, 27–60.
Pelevin L. E., Abrashkevich Yu. D., Balaka M. N., Arzhaev G. A. (2013). Modeling of the interaction process of an elastic wheel with a deformable support surface. Mining equipment and electromechanics. Vol. 7, 10–16.
Balaka M., Mishchuk D., Palamarchuk D. (2021). Suchasni uiavlennia pro mekhanizm znosu protektornykh hum [Modern understanding of the tread rubbers wear mechanism]. Girnychi, budivelni, dorozhni ta melioratyvni mashyny (98), 30–36. https://doi.org/10.32347/gbdmm2021.98.0302. – (in Ukrainian).
Karabi M., Bakhshandeh G. R., Ghoreyshi M.H.R. (2004). Rheological study of tyre tread compound (part II): A method to study there-laxation time and viscosity index using parallel plate rheometer. Iran. Polym. J. 13, 397–404.
Balaka M., Palamarchuk D., Mishchuk D. (2023). Features of tire tread wear by rolling. Problems in construction and logistics industries: Proceedings of the International Scientific and Technical online Conference (May 23–24, 2023). Kropyvnytskyi. 25–27.
Pelevin L. Ye., Balaka M. M., Prystailo M. O., Machyshyn H. M., Arzhaiev H. O. (2015). Teoretychni osnovy vzaiemodii pruzhno-defor¬movanykh vykonavchykh elementiv budivelnoi tekhniky i robochoho seredovyscha z vrakhu¬vanniam termoreolohichnykh protsesiv [Intera¬ction theoretical foundations of elastically deformed actuating elements for construction equipment and working environment taking into account thermorheological processes]: monograph. Kyiv, 232. – (in Ukrainian).
Sabri M. (2018). Computation modelling of tire-road contact. AIP Conf. Proc. 1983 (1): 030018. https://doi.org/10.1063/1.5046253.
Balaka M. (2024). Transmission parameters calculation of dynamometric laboratory for earth-moving machines testing. Suchasni enerhetychni ustanovky na transporti, tekhnolohii ta obladnannia dlia yikh obsluhovuvannia [Modern energy installations in transport, technologies and equipment for their maintenance]: Proceedings of the 15th International Scientific and Practical Conference (March 13–15, 2024). Kherson. 270–273.
Knappett J., Craig R. F. (2019). Craig’s Soil Mechanics. 9th ed. Boca Raton. CRC Press. 654 p.
Wang G., Yu K., Liang C. et al. (2021). Influence of Contact Area Deformation Distribution of Tire on Tire Noise, Rolling Resistance and Dry Grip Performance. Int.J Automot. Technol. 22, 231–242. https://doi.org/10.1007/s12239-021-0023-5.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Maksym Balaka, Dmytro Mishchuk
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Право авторства належить авторам статей. Невиключні права на першу публікацію матеріалів статті автори передають редакції журналу «Гірничі, будівельні, дорожні та меліоративні машини» на умовах угоди з авторами згідно ліцензії Creative Commons CC BY 4.0. При цьому авторри мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Запозичення матеріалів повністю або частково можливе з посиланням на вихідні дані журналу з обов'язковою вказівкою правовласника та імен авторів статей. При створенні на основі опублікованих у журналі статей нових матеріалів, цитуванні або перекладі фрагментів статей з метою їхнього цитування необхідно посилатися на першоджерела з дотриманням правил цитування.
Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
- автори зберігають за собою авторські права на роботу та передають журналу право першої публікації разом із роботою, одночасно ліцензуючи її на умовах Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим поширювати цю роботу з обов'язковим зазначенням авторства цієї роботи та посиланням на оригінальну публікацію у цьому журналі.
- автори зберігають за собою право укладати окремі додаткові контрактні угоди на неексклюзивне розповсюдження версії роботи, опублікованої в цьому журналі (наприклад, розмістити її в університетському сховищі або опублікувати її в книзі), з посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі.
- авторам дозволяється розміщувати їх роботу в мережі Інтернет (наприклад, в університетському сховищі або на їхньому персональному веб-сайті) до і під час процесу розгляду її даним журналом, оскільки це може призвести до продуктивного обговорення, а також до більшої кількості посилань на дану опубліковану роботу (Дивися The Effect of Open Access).
Дозвіл на повторне використання визначається наступною користувальницькою ліцензією:
- Creative Commons Attribution (CC BY 4.0): дає можливість іншим поширювати і копіювати статтю, створювати уривки, реферати та інші виправлені версії, адаптації або похідні роботи зі статті (наприклад, переклад) для включення в колективну роботу (наприклад, монографію), для пошуку тексту або даних в статті, навіть в комерційних цілях, за умови, що вони вказують автора (ів), не змінюють статтю в такий спосіб, щоб завдати шкоди честі або репутації автора.
