Общее устройство шин и их классификация

Обобщенная конструкция шины показана на рис. 11.1 и 11.2.

В камерных шинах воздушная полость герметизируется специ­альной резиновой оболочкой с вентилем — камерой 2 (рис. 11.1).

Согласно рис. 11.16, при монтаже шины / на цилиндрический обод 3 между камерой и ободом устанавливается ободная лента 4.

Рис. 11.1. Общее устройство автомобильного колеса а — легкового, б — грузового автомобиля

Это профилированное по ободу кольцо, которое предотвращает истирание камеры об обод и ее защемление между бортами шины и ободом при монтаже. Для глубоких сложнопрофилированных обо­дьев (рис. 11.Id) ободная лента не применяется из-за того, что трудно обеспечить ее правильное положение при монтаже шины и камеры на обод.

Основой шины, обеспечивающей ее прочность и другие силовые характеристики, служит каркас; (рис. 11.2). Он связывает все со­ставные части шины в единое целое и при этом обладает высокой эластичностью на изгиб и жесткостью на растяжение.

Рис. 11.2. Радиальное сечение шины

Рис. 11.3. Кордная ткань (корд)

Каркас изготавливается из одного или нескольких слоев специальной прорезиненной кордной ткани (корда) толщиной 1 —1,5мм. Кордная ткань (рис. 11.3) состоит из продольных па­раллельных нитей 1 (основы), кото­рые, чтобы они не распадались, свя­заны в поперечном направлении вспо­могательными нитями 2, называемы­ми утком (или уточными нитями). С целью уменьшения вероятности пе­ретирания нитей при многочисленных деформациях корда уток расположен очень редко и изготавливается из более тонких нитей. При таком устройстве кордная ткань способна воспринимать растягивающие силы только в направлении вдоль нитей основы. Показанные нарис. /Аккордные нити имеют диаметр 0,6—0,8 мм и изготавливаются из хлопчатобумажного материала, вискозы, полиамидов (капрон, нейлон), полиэфиров и стали. Хлоп­чатобумажный корд наиболее дешевый, но при этом наименее проч­ный и долговечный из перечисленных. При его использовании в каркасе приходится применять наибольшее число слоев. В настоящее время наиболее распространенными являются вискозные и поли­амидные нити, которые в 2—5 раз прочнее хлопчатобумажных. Стальной корд из проволоки 0,15—0,22 мм, являясь наиболее проч­ным и теплопроводным, находит пока ограниченное применение из-за высокой стоимости, большой массы каркаса, высокой изгибной жесткости и технологических трудностей, связанных с проблемой ' адгезии стали с резиной.

Для изготовления кордных нитей используют кордную пряжу, которая со­стоит из отдельных волокон. Волокна пряжи 1 (рис. 11.4) скручивают в стрен­ги 2, а стренги — в кордную нить 3. Соотношение числа волокон в стренге, числа стренг в нити и направления их скручивания подбирают таким образом, чтобы внутренние силы упругости воло­кон в нити были уравновешены. В про­тивном случае эти силы коробят нить и затрудняют ее дальнейшее использо­вание. Так, например, неуравновешен­ная нить, сложенная вдвое, самопро­извольно скручивается, как показано стрелкой М на рис. 11.4 а.

Кордная ткань пропитывается ре­зиной с последующей вулканизацией.

Рис. 11.4. Кордная нить а - - неуравновешенная; 6 • - уравновешенная.

Каркасная резина является, с одной стороны, связующим звеном между отдельными кордными нитями, а с другой — позволяет этим нитям при деформации каркаса иметь взаимные перемещения. От правильного выбора жесткости, теплостойкости и других физи­ко-химических свойств каркасной резины существенно зависит дол­говечность шины. Так, например, снижение жесткости каркасной резины приводит к уменьшению напряжений в нитях корда. Однако деформации сдвига в самой резине возрастают, вследствие чего увеличивается внутреннее теплообразование из-за большого гисте­резиса в резине, что может привести к быстрому старению резины между слоями корда и расслаиванию каркаса.

Число слоев корда в каркасе по соображениям их равнопрочности выбирается четным и составляет 2-6 для шин легковых автомобилей и 4-14 для шин грузовых автомобилей и автобусов. В шинах легковых автомобилей часто применяется однослойный каркас, корд которого изготавливается из высокопрочных нитей.

Число слоев корда определяет прочность каркаса и допустимую нагрузку на шину. Однако, поскольку прочность зависит также от материала корда, в обозначениях шин и соответствующей техни­ческой документации указывается условное число, называемое нор­мой слойности, характеризующее прочность каркаса из эталонного корда. В последнее время на шине вместо нормы слойности ука­зывается индекс ее грузоподъемности (табл. 11.2). Дополнительно может быть описан и состав каркаса.

Как показано на рис. 11.5, концы слоев корда при сборке каркаса обертываются вокруг бортовых колец 2. Эти стальные проволочные кольца (рис. 11.2), обернутые кордом, образуют борта шины 5. Борт должен обеспечивать силовое соединение шины с ободом, так как через их контакт осуществляется передача тяговых или тормозных моментов между шиной и ободом; в случае бескамерной шины требуется еще и герметичность стыка. В многослойных шинах борт составлен несколькими «крыльями». Каждое бортовое крыло вклю­чает в себя бортовое кольцо (сердечник) 10, изготовленное из не­скольких стальных проволок и обернутое кордом, наполнительный

Рис. 11.5. Схема формирования каркаса шины

шнур 12, заполняющий пространство между кольцом и кордом, оберточную и крыльевую ленты 11 для крепления крыла. Наружная часть борта состоит из носка 9, основания 8, пятки 7 и покрыта бортовой лентой 6, которая защищает борт от истирания о полку обода и от повреждений при монтаже. В бескамерных шинах борт покрывается слоем герметизирующей резины.

Боковина шины 4 представляет собой слой резины, привулка-низированный к каркасу, защищающий его от вредных воздействий окружающей среды и механических повреждений. Боковины должны быть достаточно тонкими и гибкими, для того чтобы хорошо про­тивостоять циклическому изгибу и оказывать малое влияние на изгибную жесткость каркаса. Толщина боковины 1,5—3,5 мм у обыч­ных шин и до 10 мм у арочных. На нижней поверхности боковины формуется монтажный поясок 13 в виде семейства концентричных резиновых колец, которые позволяют проконтролировать правиль­ность (концентричность) посадки борта шины на полку обода при монтаже. В верхней части боковины имеется защитный поясок 14 в виде также концентричных, но более массивных колец. Он служит для защиты боковины и каркаса от повреждений при боковых наездах на бордюрный камень и т. п., а также выполняет декора­тивные функции.

Протектор 3 - это толстый слой резины, расположенный в коронной части шины, который непосредственно взаимодействует с опорной поверхностью при качении колеса. Он должен обеспе­чивать хорошее сцепление шины с дорогой, высокую износостой­кость, предохранять каркас и камеру от механических повреждений (проколов, порезов, надрывов), ослаблять динамические нагрузки на каркас, а также совместно с каркасом демпфировать крутильные колебания системы «колесо —трансмиссия».

Между каркасом и протектором располагается брекер 2. Он представляет собой резиновый или резинокордный слой, служит для усиления каркаса и улучшения связи каркаса с протектором. Брекер смягчает воздействие на каркас ударных нагрузок и спо­собствует более равномерному распределению по каркасу окружных и поперечных сил, возникающих при взаимодействии колеса с до­рогой. Резинокордный брекер состоит из двух или более слоев корда с утолщенными слоями резины между ними, которые по­зволяют кордным нитям упруго перемещаться в процессе дефор­мации шины. Конструкции брекера разнообразны, зависят от типа шины и существенно влияют на ее свойства.

Протектор состоит из расчлененной части - рельефного рисунка и подканавочного слоя. Последний составляет 20—40% толщины протектора в целом. Слишком тонкий подканавочный слой спо­собствует растрескиванию протектора, повышению кривизны де­формации брекера и (или) каркаса, концентрации напряжений в последних при сосредоточенном нагружении (наезд на острый камень и т. п.), повышению податливости элементов рисунка протек­тора. Слишком толстый подканавочный слой ухудшает теплоотдачу шины, увеличивает потери на трение в ней, что может привести к перегреву протектора и его расслоению, увеличивает массу и момент инерции шины. Толщина протектора шин легковых авто­мобилей ориентировочно 10—15 мм, шин грузовых автомобилей и автобусов -• 15—30мм. Оптимальную величину глубины рисунка протектора и толщины подканавочного слоя выбирают с учетом условий работы шины (типа дорожного покрытия, максимальной скорости движения, климатических условий и т. д.), а также свойств используемых материалов (корда, его пропитки, резины). По краям протектора делается переходная, плечевая зона для связи протектора с боковиной, формирующая плавное изменение кривизны дефор­мации боковины и улучшающая взаимодействие протектора с до­рогой при криволинейном движении автомобиля, когда шина сильно деформируется в боковом направлении. Ширина протектора со­ставляет 70—90% ширины профиля шины.

Шины классифицируются по назначению, геометрическим па­раметрам, конструктивным признакам и эксплуатационным харак­теристикам.

По назначению различают шины:

—для легковых автомобилей;

—для грузовых автомобилей и автобусов;

—для автомобилей повышенной и высокой проходимости;

—для специальных машин.

В зависимости от дорожного покрытия, для которого предназ­начены шины, и его состояния они классифицируются по типу рисунка протектора (различные варианты представлены на рис. 11.6):

—дорожные (для дорог с усовершенствованным покрытием);

—универсальные (для дорог с различным покрытием);

—повышенной проходимости;

—карьерные.

Рис. 11.6. Шины различного назначения a — дорожные; 6 — универсальные; в — по­вышенной проходимости; г — карьерные

Вместе с тем, учитывая различное состояние покрытия по вре­менам года, шины, главным образом легковых автомобилей, под­разделяют на:

летние (со стандартным дорожным рисунком);

для грязи и снега;

для грязи, снега и льда.

Основными геометрическими параметрами шины являются (см. рис. 11.1 и рис. 11.2):

ширина В и высота Я профиля;

посадочный диаметр d;

посадочная ширина (обода) А

В зависимости от ширины профиля шины подразделяются на:

крупногабаритные (В > 350 мм);

среднегабаритные (200 < В < 350 мм);

малогабаритные (В < 200 мм).

Отношение высоты профиля шины к ее ширине (Н/В), выра­женное в процентах, называется серией шины, то есть выражение «шина серии 70» означает, что Н/В = 0,7.

Классификация шин по соотношению параметров профиля при­ведена в таблице 11.1.

Таблица 11.1 Классификация шин по профилю (по ГОСТ 22374-77)

Типы шин	Н/В	Л/В
Обычный профиль	Свыше 0,89	0,65...0,76
Широко профильная	0,6...0,9	0,76...0,89
Низкопрофильная	0,7...0,88	0,69...0,76
Сверхнизкопрофильная	Не более 0,7	0,69...0,76
Арочная	0,39...0,5	0,9...!
Пневмокаток	0,25...0,39	0,9...!

Конструктивные признаки шины, выделяемые для ее класси­фикации, это:

конструкция каркаса: диагональная или радиальная, число слоев

корда в каркасе;

материал, из которого изготовлен корд каркаса;

конструкция брекера: число слоев корда, сплошной по ширине

или расчлененный, наличие прокладок между слоями брекера;

материал, из которого изготовлен корд брекера;

конструкция протектора: высокий или низкий, тип рисунка про­тектора;

способ герметизации: камерная или бескамерная; наличие специальных устройств, повышающих безопасность ши­ны при ее разгерметизации.

Эксплуатационными характеристиками, по которым также клас­сифицируются шины, являются: максимальная скорость качения; максимальная допустимая радиальная нагрузка; рекомендуемое внутреннее давление воздуха.

Дата добавления: 2015-08-13