ГлавнаяРазноеУстройство шины бескамерной

Устройство пневматической шины. Устройство шины бескамерной


Бескамерные шины

В 1903 году Личфилд, инженер компании Goodyear, разработал и запатентовал первую в мире бескамерную шину, которая была представлена на нескольких выставках. Но изобретению не суждено было сразу прижиться – его посчитали ненадежным и небезопасным. Лишь спустя полвека, в 1954 году с конвейера сошла серия автомобилей Packard, оснащенных бескамерными покрышками.

В чем отличия бескамерных шин?

Процесс производства бескамерных шин несколько сложнее, чем обычных камерных покрышек. Очень высокие требования предъявляются к материалам и качеству нанесения воздухонепроницаемого герметичного резинового слоя, заменяющего в такой шине камеру. Он должны быть равномерным, плотным и прочным, без складок и неровностей, иначе надежность и долговечность каркаса шины окажется под вопросом: попадание воздуха создает серьезные напряжения, в результате которых каркас начинает расслаиваться.

Конструкция бескамерной шины предполагает сильное и плотное натяжение бортов на посадочные полки обода

Изготавливают герметичный слой из смеси натурального и синтетического каучуков. Гермослой имеет толщину 1,5-3 мм, он приплавлен к внутренней поверхности покрышки методом вулканизации, то есть оказывается в сжатом состоянии. Это обеспечивает превосходную герметичность бескамерной шины. Воздух накачивается через металлический вентиль, хорошо укрепленный на ободе с помощью резиновых шайб и прижимной гайки.

Борта покрышек для лучшей герметичности посадки на обод дополнительно уплотняются бортовой лентой, сделанной из резины, прорезиненного капрона или вискозы. В процессе эксплуатации покрышки бортовая лента испытывает серьезные нагрузки, поэтому она должна быть эластичной, прочной, тепло- и морозостойкой. Конструкция бескамерной шины предполагает сильное и плотное натяжение бортов на посадочные полки обода. Борта устроены таким образом, что края внутреннего слоя каркаса оказываются вывернутыми наружу. Бортовые кольца бескамерных покрышек изготавливают из сверхпрочной проволоки.

При производстве бескамерных покрышек в качестве каркасных нитей используют корд из капрона или вискозы

При производстве бескамерных покрышек в качестве каркасных нитей используют корд из капрона или вискозы – он лучше выдерживает давление сжатого воздуха, поскольку его воздухонепроницаемость в 10-15 раз выше, чем у корда, изготовленного из хлопка.

За границей при производстве бескамерных покрышек применяется технология нанесения самозаклеивающегося слоя. Его основу составляет упругая пластическая масса, которая в случае прокола заполняет отверстие и препятствует выходу воздуха из шины.

Двухполостные бескамерные покрышки

Не так давно в целях повышения безопасности были разработаны двуполостные бескамерные покрышки. Внешняя оболочка двухполостной шины сконструирована по типу бескамерной, а внутри устанавливается диафрагма, выполненная из двух-трех слоев прорезиненных полиамидных нитей. Одна полость наполняется воздухом через клапан. А другая – через вентиль.

В случае прокола или другого повреждения шины воздух выходит из одной полости, что лишь незначительно снижает эксплуатационные свойства шины – ведь в другой полости воздух остается. Это делает путешествие более безопасным и позволяет не брать  с собой запасную покрышку.

Плюсы и минусы бескамерных шин

У бескамерных шин очень много преимуществ перед камерными. Во время движения они меньше нагреваются, поскольку отсутствует трение между камерой и покрышкой и тепло быстрее отводится от протектора к ободу. По этой же причине такие шины лучше охлаждаются, что увеличивает срок их службы.

Из-за того что бескамерные шины легче камерных, нагрузка на подвеску и ступицы тоже меньше.

Бескамерные покрышки избавляют автовладельца от неприятностей, связанных с перетиранием или защемлением камеры. Их проще ремонтировать: для мелких проколов существует специальная паста, которая позволяет быстро устранить дефект, не снимая колеса.

Автомобиль, на который установлены бескамерные шины, устойчив и хорошо управляем; из проколотой бескамерной шины воздух выходит медленнее, поскольку прочный корд препятствует увеличению отверстия прокола. Таким образом, у водителя есть несколько секунд, чтобы успеть остановиться. Двигаться дальше на спущенной покрышке нельзя, иначе гермослой нарушится, и починить шину уже не удастся.

Монтаж и демонтаж бескамерных шин нужно проводить с максимальной осторожностью

Слабым местом бескамерных шин принято считать боковины, которые недостаточно жестки для того, чтобы хорошо держать удар при наезде на кочки и бордюры. Но именно мягкие боковины обеспечивают плавность хода автомобиля даже на не самых ровных дорогах.

Монтаж и демонтаж бескамерных шин нужно проводить с предельной осторожностью. Если повредить бортовые закраины, покрышка может разгерметизироваться во время движения. Также причиной разгерметизации является коррозионное повреждение обода, во избежание которого следует обрабатывать колеса специальным средством.

У покрышек этого типа есть еще один существенный недостаток – воздушная подушка, которая образуется между камерой и гермослоем и может привести к разрыву шины при резком повороте или другой сильной нагрузке на колесо. Правда, случается такое крайне редко.

blamper.ru

Устройство бескамерных шин - Справочник химика 21

из "Основы современной технологии автомобильных шин"

Бескамерная шина представляет собой усовершенствованную покрышку, которая одновременно выполняет функции обычной покрышки и камеры. Бескамерная шина отличается от покрышки камерной шины наличием дополнительного герметизирующего слоя, уплотнительной бортовой ленты и некоторыми особенностями в конструкции борта. [c.48] Толщина герметизирующего слоя зависит от давления воздуха в шине и от воздухонепроницаемости резины она колеблется в пределах 0,5—2 мм. Для повышения воздухонепроницаемости герметизирующий слой часто изготовляют из нескольких тонких листов резины (путем дублирования). Герметизирующие слои не должны иметь пузырей и посторонних включений. Прочность связи герметизирующего слоя с каркасом имеет особое значение, ибо отслоение или наличие воздушных пузырей между ним и каркасом ведет к образованию вздутий и разрушению каркаса. [c.49] Имеются конструкции бескамерных шин, в которых на внутреннюю поверхность герметизирующего слоя наносится самоза-клёивающая паста по короне покрышки или же помещается в резиновые ячейки. [c.49] Борт бескамерной шины имеет особую конфигурацию наружная часть его покрыта слоем резины (уплотнительная бортовая лента). Посадочный диаметр шины обычно меньше посадочного диаметра обода на 1—1,7 мм для легковых и на 4 мм—для грузовых шин. Такая конструкция борта бескамерной шины обеспечивает герметичную посадку шины на обод колеса. [c.49] Запас прочности бортовых колец для бескамерных шин следует увеличивать, применяя особо прочную бортовую проволоку, разрывная прочность которой достигает 240 кгс/мм . Важно также, чтобы бортовое кольцо не имело больших остаточных деформаций, так как при этом может нарушиться герметичность посадки шины на обод. Поэтому бортовые кольца изготавливают из безуточной проволоки применение колец из плетенки и пирстейпа нежелательно из-за большого растяжения их в процессе эксплуатации шин. [c.49] Вследствие того что воздух легко диффундирует через хлопчатобумажные ткани (вдоль волокон нитей), бортовые ленты для бескамерных шин изготавливают из вискозного или полиамидного моноволокна. Но, учитывая высокую стоимость моноволокна, тканевые ленты часто заменяют подвулканизованными резиновыми ленточками, которые перед наложением на бортовую часть покрышки шерохуют и промазывают клеем. [c.49] В некоторых случаях применяется специальный барьер между каркасом и тканевой бортовой ленточкой. Барьер делается из жесткой резиновой смеси, содержащей в качестве наполнителя тонкодисперсную окись кремния. Назначение барьера—предотвращать диффузию воздуха в каркас через борт. [c.49] Шины с профилем шириной до включительно монтируются на неразборные глубокие ободы (см. рис. 2.3,6). Для облегчения монтажа бескамерных шин уменьшают высоту закраины глубокого обода. [c.50] Шины с профилем шириной 12 и более из-за трудности монтажа на глубокий обод монтируются на разборные ободы, которые герметизируются по месту соединения частей. Для предотвращения утечки воздуха из надутой шины в специальном гнезде между отъемной закраиной и основанием обода помещают резиновый уплотнительный шнур (рис. 2.3,6). Такой обод называется разборным герметичным ободом. [c.50] Вентиль бескамерной шины должен быть герметично смонтирован на ободе. Для этого он снабжается резиновой уплотнительной шайбой. [c.50] Применение бескамерных грузовых шин ограничивается возможностью взаимозаменяемости бескамерной и камерной шины. [c.51]

Вернуться к основной статье

chem21.info

Бескамерная шина, она же пневматическая

За время появления автомобильного колеса как только не менялся материал для их изготовления. Так начали выпускать бескамерные шины, у которых плотность прилегания края покрышки с ободом образует герметичное пространство в покрышке. Давление в них понижают, увеличивают площадь поперечного сечения. В шинах современных легковых автомобилей давление равно всего 98—185 кПа вместо прежних (294—490 кПа).

Современная бескамерная шина

Особенности бескамерки

Бескамерные шины имеют некоторые преимущества, одно из которых — они легче камерной, и в случае прокола не теряет давление так быстро, как прежняя. В последние десятилетия, несмотря на продолжающееся уменьшение наружного диаметра шины, потребовалось ставить ее на обод сравнительно большого диаметра, чтобы разместить внутри обода мощный тормоз. Для сохранения необходимого объема камеры при малой высоте ее поперечного сечения, пришлось расширить шину. Были созданы шины, которые назвали широкопрофильными.

Изменение формы протектора и расположения обводки корда с диагональных на радиальные, дало увеличение эластичности и упругости боковин в шинах, а опоясывание протектора жестким поясом (обводка стальными пластинами или тросом) позволило улучшить устойчивость, при этом получили уменьшение сопротивления качению, увеличение долговечности и пробега протектора.

Устройство бескамерной шины

Нынче стали изготавливать капроновые протекторы. Преимущество таких протекторов — идеальное применение в жаркое время. Они более устойчивы, и обеспечивают хорошее сцепление в летний сезон. Полимерные материалы, входящие в состав таких протекторов, придают им прочность и долговечность.

Все шире стали делать обод колеса, при этом обеспечивая шине большую опору для сохранения устойчивого состояния, т.е. получение динамичности на поворотах. Единственное, что не изменилось в пневматической шине — это воздух. Он и есть главный переносчик нагрузки от автомобиля, и поэтому существует единая закономерность. В ее основе лежит предпосылка, что на каждую единицу объема воздуха должна приходиться определенная нагрузка.

На каждый литр сжатого воздуха должно приходиться около 800 Н для легковых автомобилей, 750 Н у грузового с поперечным сечением шин до 250 мм, и 600 Н для шин большего размера. Именно перечисленные выше параметры входят в международное стандартное обозначение шины, фигурирующее в технической характеристике, и маркированное на боковине самой шины.

Бескамерные шины, какие лучше выбрать

Похожее

auto4style.ru

Монтаж и демонтаж шин | Шины

При демонтаже шины грузового автомобиля, имеющего плоский разборный обод, вначале выпускают из камеры воздух, для чего отвертывают колпак и выворачивают золотник вентиля.

После этого проталкивают вентиль внутрь покрышки и снимают запорное кольцо и съемную закраину (реборду) обода на стенде для демонтажа шин. Затем стягивают покрышку с обода и вынимают из нее камеру и ободную ленту (флеп). При монтаже шины удаляют из нее пыль и песок и тщательно очищают, а ободную ленту и камеру припудривают тальком. Затем камеру вкладывают внутрь покрышки, слегка накачивают воздухом, расправляют и вставляют ободную ленту между камерой и бортами покрышки. После этого покрышку с камерой надевают на обод диска колеса и пропускают вентиль камеры в отверстие обода.

Для облегчения трудоемкого процесса монтажа и демонтажа шин применяют различные стенды или приспособления. По способу привода эти стенды подразделяются на механические, гидравлические и пневматические.Стенд для демонтажа и монтажа шин грузовых автомобилей

Рис. Стенд для демонтажа и монтажа шин грузовых автомобилей: 1 — упоры; 2 — съемник; 3— винты; 4 — лапы; 5—пневматический патрон; 6 — рама; 7— гидравлический подъемник; 8 — шестерня; 9 — редуктор; 10 — гидравлический привод; 11 — гидравлический цилиндр; 12 — бачок; 13 — обечайка

На рисунке показан стенд ГАРО (модель 2467) с гидравлическим приводом для демонтажа и монтажа шин грузовых автомобилей. Стенд состоит из металлической рамы 6, с левой стороны которой располагают гидравлический цилиндр 11 и насос с электродвигателем, с правой — шесть упорных лап 4, положение которых можно регулировать. В нижней части рамы стенда имеется гидравлический подъемннк 7 для подъема устанавливаемого па него колеса и центрирования его относительно пневматического патрона 5, закрепленного на штоке гидравлического цилиндра 11. На раме стенда (слева) располагается механизм для снятия и установки замочного кольца. Механизм состоит из профильного кольца, в котором вращается шестерня 8, приводимая во вращение от электродвигателя через червячный редуктор 9. На шестерне закрепляется съемник 2. Для отжима бортового кольца предусмотрены упоры 1. Бачок 12 служит для питания гидравлической системы маслом.

В начале операции демонтажа шины снимают запорное кольцо. Для этого устанавливают и закрепляют диск колеса на пневматическом патроне и краном управления гидравлического цилиндра перемещает его шток влево до соприкосновения бортового кольца с упорами 1, которыми бортовое кольцо несколько отжимается, освобождая замочное кольцо. При этой операции съемник 2 должен войти в зазор стыка замка. После этого включают электродвигатель привода шестерни 8. При вращении съемника 2 (вместе с шестерней 8) замочное кольцо шины выходит из канавки диска. Для снятия покрышки с обода диска колеса шток гидравлического цилиндра перемещают вправо.

В этом случае лапы 4 своими концами входят между отбортовкой колеса и шиной, и при дальнейшем перемещении диска колеса вправо снимают покрышку. При монтаже шины вставляют на упор 1 запорное кольцо, затем вручную надевают покрышку с камерой и ободным кольцом на обод диска и устанавливают подготовленное таким образом колесо на пневматический патрон стенда. Вместо съемника 2 закрепляют специальный ролик. При подаче штока гидравлического цилиндра влево отжимают упором 1 ободное кольцо, вставляют замковое кольцо в освободившуюся канавку диска и включают привод, вращающий кольцо 13 вместе с роликом. При вращении ролика замковое кольцо будет закатываться в канавку диска. Наибольшее усилие, развиваемое на штоке гидравлического цилиндра при снятии шин, 20 т. Мощность электродвигателя 1 квт.

Монтаж шин

Стенд ГАРО (модель 1102) для монтажа и демонтажа шин легковых автомобилей показан на рисунке. Электродвигатель привода стенда размещен вместе с червячным редуктором внутри стола стенда. При демонтаже (или монтаже) покрышки диск колеса устанавливают на сменную ступицу 9 с пятью штырями 8 и закрепляют гайкой 7. Освободив фиксаторы 11 на рычагах 4, выдвигают ролики 10 и устанавливают их в положение, при котором они прижимаются к закраине диска колеса. После этого включают электродвигатель, который через редуктор и вертикальный вал передает вращение ступице вместе с колесом со скоростью 10 об/мин. Далее, вращая маховичок 2 по часовой стрелке, сближают нажимные ролики 10, которые обкатываются по борту покрышки, отрывают его от закраин обода диска и сбрасывают с полок в углубление обода за 1 — 1,5 оборота. Затем выключают электродвигатель и вращением маховичка против часовой стрелки отводят ролики в сторону. Под верхний борт покрышки вводят специальную лопатку, выворачивают его над закраиной диска и укрепляют лопатку на штыре 3 стойки 1. После этого включают электродвигатель и за один оборот колеса демонтируют верхний борт покрышки. Выключив станок, извлекают камеру, вводят лопатку под нижний борт и таким же приемом выворачивают его за верхнюю закраину обода, полностью демонтируя покрышку.

При монтаже покрышки предварительно в нее вставляют слегка накачанную камеру и устанавливают на диск колеса. После этого нижний ролик отводят в сторону, а верхний нажимной ролик вращением маховичка 2 подводят до упора в закраину диска колеса и включают электродвигатель. Вертикальный цилиндрический ролик 6, укрепленный на рычаге 5, при этом обкатывается по внутренней стороне борта покрышки. За один оборот колеса забортовываются одновременно оба борта покрышки. На данном станке монтируют и демонтируют также бескамерные шины тем же способом, что и камерные, но более осторожно, без резких усилий, чтобы избежать повреждений бортов шин. Перед монтажом бескамерной шины необходимо протереть чистой мокрой тряпкой борта шин, а также полки и закраины обода.

При монтаже бескамерных шин вручную применяют монтажные лопатки, которые должны быть гладкими и чистыми без зазубрин. Для создания герметичности между бортами шины и закраинами обода колеса перед накачиванием шииы ее обжимают по окружности протектора при помощи стяжной ленты на приспособлениях с пневматическим или механическим приводом. После посадки бортов на место стяжное приспособление снимают и обжатую шину накачивают сжатым воздухом при вывернутом золотнике вентиля до давления, в 1,5—2 раза превышающего нормальное внутреннее давление (с целью плотной посадки бортов на обод), после чего, вывернув золотник, уменьшают давление до нормы.

Стенд для монтажа и демонтажа шин легковых автомобилей

Рис. Стенд для монтажа и демонтажа шин легковых автомобилей

Приспособление для обжатия бескамерной шины легкового автомобиля

Рис. Приспособление для обжатия бескамерной шины легкового автомобиля

Для проверки герметичности заливают воду (лучше мыльную) между закраинами обода и бортами шины горизонтально лежащего колеса и следят за появлением в слое воды пузырьков воздуха.

Видео: Быстрый демонтаж и монтаж шины в гараже

ustroistvo-avtomobilya.ru

Устройство пневматической шины

Типовая камерная пневматическая шина (рис. 4.1) состоит из трех основных элементов: покрышки 3, камеры и ободной ленты (последняя применяется только для шин грузовых автомобилей). У камерных шин вентиль является элементом камеры. Бескамерная пневматические шина - это шина, в которой воздушная полость образуется покрышкой и ободом колеса (рис. 4.2). Бескамерные шины не содержат камеры и ободной ленты. В этом случае понятия покрышки и шины терминологически сливаются и часто используются как синонимы. Бескамерные шины по сравнению с камерными обладают рядом эксплуатационных преимуществ. Они легче, меньше нагреваются вследствие лучшего отвода тепла через открытую поверхность обода и, соответственно, обладают большей прочностью при движении Устройство пневматической шины на высоких скоростях. Их легче обслуживать в эксплуатации, так как проколы бескамерной шины диаметром до 10—12 мм можно ремонтировать без их демонтажа. Просто и надежно крепится вентиль — на ободе колеса, а не на резиновой камере. Важнейшим преимуществом бескамерных шин является их повышенная безопасность: при проколах воздух из них стравливается постепенно и водитель успевает остановить машину до полной потери воздуха шиной, в то время как при проколе камерной шины воздух практически мгновенно выходит из полости камеры шины. Вместе с тем использование бескамерных шин требует особой осторожности при борта шины и обод не должны иметь механических повреждений, нарушающих герметичность посадки шины на полки обода. Бескамерные шины для легковых автомобилей монтируют на глубокие ободья такой же конструкции, как и для камерных шин. Наличие на глубоких ободьях наклона полки обода в 5° обеспечивает плотную посадку бортов. Наклон полки и конфигурация плоского обода грузовых камерных шин не может обеспечить натяг при посадке борта шины и герметизацию бескамерной грузовой шины. Бескамерные грузовые шины монтируются на специальном, глубоком ободе, а геометрия и внутренняя структура борта этих шин отличается от камерных. Посадочный размер обода бескамерной грузовой шины больше, чем у заменяемого камерного аналога. Увеличение внутреннего пространства в ободьях позволяет использовать более мощные тормоза, что существенно повышает безопасность автомобиля. Меридиональное сечение шины, т.е. сечение плоскостью, проходящей через ось вращения колеса, принято также называть профилем шины. Геометрические параметры профиля шины и обода и их соотношения в совокупности с параметрами несущей нагрузки и внутреннего давления имеют определяющее значение при характеристике любых пневматических шин. Это связано с тем, что напряженно-деформированное Устройство пневматической шины состояние шины, ее прочностные, жесткостные и демпфирующие свойства непосредственно связаны с конфигурацией ее конструктивных элементов. На рис. 4.3 показаны основные параметры геометрии профиля типичной пневматической шины. 4.1. Покрышка.Покрышка воспринимает тяговые и тормозные усилия, обеспечивает сцепление с дорогой и реализует другие свойства пневматической шины. Основными типичными элементами покрышки являются каркас, брекер, протектор, боковина, борт и внутренний (герметизирующий у бескамерной шины) слой (рис. 4.2. Камера. Ездовая камера представляет собой торообразную оболочку из воздухонепроницаемой резины, в которую встроен вентиль, служащий для поддержания рабочего давления в шине. Камера вставляется внутрь покрышки, а вентиль выводится наружу через специальное отверстие в ободе. При накачивании воздухом камера раздувается и придает шине проектную форму и размер. Ненакачанная камера в зоне беговой дорожки имеет большую толщину, так чтобы в накачанном состоянии стенки камеры имели одинаковую толщину по периметру. Типоразмер камеры должен точно соответствовать размеру шины и ни в коем случае не быть больше, так как в противном случае при накачивании шины у камеры образуются складки, которые приведут к ее повреждению и повреждению каркаса. В случае повреждения крепления вентиля или прокола камера может быть отремонтирована. 4.3. Резиновая ободная лента.Ободная лента предохраняет камеру грузовой шины от перетирания об обод колеса. Ободная лента изготавливается из наиболее дешевых резиновых смесей и в случае повреждения обычно не ремонтируется, а перерабатывается в регенерат. Устройство пневматической шины4.4. Каркас. Каркас — это силовая основа шины, обеспечивающая ее прочность, воспринимающая внутреннее давление воздуха и нагрузку от дорожного покрытия. Каркас состоит из одного или нескольких наложенных друг на друга слоев обрезиненного корда, опоясывающих покрышку от борта до борта. В смежных слоях нити корда могут перекрещиваться между собой под определенным углом (в диагональных шинах) либо располагаться во всех слоях параллельно друг другу в меридиональном направлении от борта до борта (в радиальных шинах) (см. параграфы 6.1, 6.2). В зависимости от конструкции каркаса, типоразмера шины, допустимой нагрузки и давления воздуха число слоев корда в каркасе может изменяться от 1 до 16 и более (в грузовых, авиационных, сельскохозяйственных, крупногабаритных шинах и пр.). Кордные нити несут основную нагрузку во время работы шины, обеспечивая последней прочность и эластичность. Сами по себе кордные нити выдерживают только растягивающую нагрузку и не способны противостоять изгибу или сжатию. Однако в процессе обрезинивания и последующей вулканизации возникают механические и частично химические связи корда с резиной, резинокордное полотно приобретает необходимые свойства. Резина предохраняет кордные нити от влаги, перетирания и способствует равномерному распределению нагрузок между ними. Каркас защищается от внешних воздействий покровными резиновыми деталями — протектором в зоне контакта шины с дорогой, боковиной, бортовыми лентами в зоне крепления шины на ободе. 4.5. Брекер.Брекер вместе с каркасом обеспечивает восприятие шиной силовых нагрузок и состоит из двух или более слоев обрезиненного корда, расположенных в зоне беговой дорожки шины между каркасом и протектором. Нити корда в слоях брекера принимают на себя значительную часть напряжений, возникающих от внутреннего давления воздуха, разгружая, таким образом, нити корда каркаса и одновременно защищая каркас от механических повреждений со стороны беговой дорожки. Брекер также смягчает воздействие ударных нагрузок на каркас шины и способствует более равномерному распределению их по поверхности покрышки. Кроме того, брекер придает дополнительную жесткость резиновому протектору, способствуя повышению его износостойкости. Конструкция брекера зависит от типа и назначения покрышки и оказывает серьезное влияние на работоспособность шины в целом. В брекере нити корда в смежных слоях пересекаются друг с другом и с нитями корда смежного слоя каркаса, т.е. расположены диагонально, независимо от конструкции шины. В конструкции брекера современных шин металлокордные слои комбинируются с болеемягкими текстильными кордами. Типичная конструкция брекера содержит не менее двух основных слоев с углом наклона нитей корда около 70° к меридиану. Кроме того, для придания брекеру дополнительных свойств часто применяются вспомогательные слои с углом наклона от 30° до 90° к меридиану, т.е. в последнем случае ориентированных в окружном направлении. Вспомогательные слои расположены под протектором над основными слоями брекера. Ширина основных слоев брекера обычно близка к ширине беговой дорожки протектора. Ширина вспомогательных слоев варьируется в широких пределах и определяется их назначением. Брекер воспринимает многократные деформации на растяжение, сжатие и сдвиг, что приводит к значительному теплообразованию. В связи с недостаточной теплопроводностью резины брекерный слой, как правило, имеет более высокую температуру в сравнении с другими элементами покрышки (до 120°С). Поэтому он более уязвим для внутренних разрушений, чем другие элементы конструкции шины, особенно по кромкам. Для повышения работоспособности в брекере применяются специальные резины, которые должны обеспечивать плавный переход жесткости от каркаса к протектору. Этой цели служат и упомянутые вспомогательные слои в его конструкции. 4.6. Протектор.Протектор обладает износостойкостью и обеспечивает доремонтный ресурс шины, сцепление колеса с дорогой, а также существенно влияет на топливную экономичность, уровень шума и вибраций. Кроме того, протектор защищает брекер и каркас от толчков, ударов, проникновения влаги и других внешних воздействий. Ширина протектора ориентировочно составляет 70—80% ширины профиля шины. На наружной поверхности протектор имеет рельефный рисунок в виде выступов и канавок. Выступы часто бывают дополнительно расчленены прямыми или зигзагообразными щелевыми прорезями. Дизайн и глубина рисунка протектора оказывают чрезвычайно важное влияние на свойства шины, определяя ее ресурс и способность работать в тех или иных условиях эксплуатации. Более глубокий рисунок обеспечивает больший ресурс шины и дольше защищает каркас и брекер от внешних воздействий. Однако при этом повышаются гистерезисные потери (см. параграф 7.1) и теплообразование в резине, шина перегревается, ухудшаются физико-механические свойства резины протектора, в том числе его износостойкость. Обычно глубина рисунка протектора у шин легковых автомобилей колеблется от 6 до мм, у шин грузовых автомобилей — от 12 до 22 мм, у крупногабаритных и шин достигает 40—70 мм и более. Нерасчлененная смежная с брекером часть протектора называется подканавочным слоем. Подканавочный слой защищает брекер от повреждений и обеспечивает переход от жесткого относительно малоде-формируемого брекера к подвижным в контакте с дорогой элементам рисунка протектора. Слишком тонкий подканавочный слой не способен выдержать возникающие в нем напряжения и приобретает склонность к растрескиванию. Кроме того, при этом ухудшается защитная функция протектора, особенно по мере износа рисунка. Более толстый подканавочный слой лучше защищает каркас и брекер от внешних воздействий. Однако при этом ухудшаются условия теплоотвода от внутренних элементов конструкции шины, повышаются гистерезисные потери и теплообразование в самом протекторе, шина перегревается, создаются условия для появления внутренних расслоений и трещин. Обычно толщина подканавочного слоя составляет 20—30% от общей толщины протектора. Центральная часть протектора, постоянно находящаяся в контакте с дорожной поверхностью, называется беговой дорожкой. Ширина беговой дорожки либо равна ширине протектора, либо может быть уже до 10—15%. Ширина и кривизна беговой дорожки, а также дизайн рисунка протектора в сочетании с шириной, кривизной и структурой брекера существенным образом влияют на интенсивность и равномерность износа рисунка протектора в эксплуатации. Часть протектора, расположенная между беговой дорожкой и боковиной шины образует плечевую зону шины. Эта зона характеризуется резким изменением толщины от беговой дорожки к боковине. Элементы конструкции шины, находящиеся в этой зоне способствуют увеличению боковой жесткости шины, воспринимают часть боковых нагрузок, передаваемых беговой дорожкой, и таким образом оказывают существенное влияние на устойчивость и управляемость автомобиля. 4.7. Конструкция рисунка протектора По типу рисунка протектора шины легковые делятся на летние, зимние и грузовые — на дорожные и универсальные. Все они значительно отличаются друг от друга как строением протектора, так и составом резиновой смеси. Кроме того, и легковые и грузовые шины могут иметь направленный, или асимметричный, рисунок протектора. 4.7.1. Особенности конструкции рисункапротектора легковыхшин Летние шины обеспечивают управляемость и хорошие тягово-тормозные характеристики на сухой и мокрой дороге при отсутствии на ней снега и льда. Типичный летний рисунок протектора состоит из относительно несложных по конфигурации блоков (выступов), обеспечивающих оптимально возможный по площади контакт с дорогой. Блоки разделены узкими открытыми канавками, направленными от центра наружу под углом к плоскости качения, служащими для эффективного отвода воды из зоны контакта при езде по мокрой дороге. Центральная часть рисунка может содержать продольные канавки или ребра, призванные улучшить устойчивость, способность шины к сохранению направления движения {рис. 4.5). Зимние шны имеют максимальное сцепление с дорогой при движении по снегу и льду. Характерный рисунок протектора обеспечивает отвод снега из зоны пятна контакта, и отличается повышенными сцепными свойствами, а применение специальной рецептуры протекторных резиновых смесей способствует сохранению этих свойств даже при очень низких температурах. Элементы зимнего рисунка протектора обычно снабжены глубокими канавками и специальными прорезями — ламелями, которые отводят, впитывают влагу и, подобно присоскам, сцепляются с обледеневшей или заснеженной трассой. На рис. 4.6 показаны примеры рисунков протектора зимних фрикционных (нешипованных) шин производства компании Amtel-Vredestein. В таблице 4.1 представлены результаты сравнительных испытаний летних (Planet 2Р) и зимних фрикционных шин (NordMaster CL) (в характерных для Европы зимних условиях эксплуатации — при температуре от 0 до 5—7°С). Как видно из таблицы, зимние шины, по сравнению с летними, на 10% сократили тормозной путь автомобиля на влажной дороге. Устройство пневматической шиныУстройство пневматической шины Таблица 4.1 Устройство пневматической шины Шины, предназначенные для зимних условий эксплуатации, всегда имеют специальные обозначения на боковине в виде текста, например SNOW (снег) или MUD+SNOW (грязь + снег). Иногда используются первые буквы этих слов — либо вместо текста гравируется снежинка (см.рис. 10.4) или какое-либо другое понятное обозначение. У некоторых моделей часто имеются и специальные отверстия для монтажа шипов противоскольжения либо шипы, установленные непосредственно производителем (рис. 4.7). Применение зимних шин на заснеженных и обледеневших дорогах существенно повышает безопасность движения. Поэтому законодательства некоторых стран обязывают использовать их в зимнее время. В то же время улучшение сцепных свойств зимних шин может сопровождаться снижением управляемости, повышением внутреннего трения и теплообразованием на сухом покрытии, а также более высоким уровнем шума при движении и достаточно быстрым износом протектора. Кроме того, шипы разрушают поверхности не заснеженной дороги. По данным Института дорог и транспорта Швеции, автомобиль с шипованными шинами за 1 км проезда по асфальту выгрызает в среднем 30 г дорожного покрытия. На момент исследований в 1989 году при парке легковых автомобилей Швеции около 3 млн (меньше, чем сейчас в Москве) загрязнение атмосферы асфальтовой пылью и другими вредными взвешенными в воздухе частицами было оценено в объеме 450 000 тонн. Поэтому езда на зимних шинах в летнее время не рекомендуется, а применение шипов ограничивается или даже запрещается в некоторых странах и районах. Известен положительный опыт использования зимних шин с рисунком протектора, наполненным твердыми включениями (шины фирмы Bridgestone), мелкими абразивными гранулами корунда, карборунда (шины Green Diamond) и даже мелкодробленой скорлупой грецких орехов (шины фирмы Тоуа), повышающих сцепление с обледенелым до Устройство пневматической шиныУстройство пневматической шиныУстройство пневматической шиныУстройство пневматической шиныУстройство пневматической шиныУстройство пневматической шиныУстройство пневматической шиныУстройство пневматической шины рожным покрытием и не разрушающих его. По результатам сравнительных испытаний в Институте дорог и транспорта Швеции (рис. 4.8, б) шины Green Diamond по сцепным свойствам находятся на уровне лучших шипованных шин. В отличие от последних, они сохраняют эти свойства до полного износа рисунка протектора При езде по дорогам с твердым покрытием разрушение дорожного полотна {рис. 4.8, г) и загрязнение окружающей среды на порядок меньше. Существенно снижается шумообразование. Зимние шины по сравнению с аналогичными летними имеют худшие показатели сопротивления качению и топливной экономичности из-за их большей массы, глубины и расчлененности рисунка протектора. Применение в рецептуре резин зимних шин активных высокодисперсных наполнителей Silica позволяет улучшить характеристики их топливной экономичности при одновременном улучшении параметров сцепления протектора с мокрой и заснеженной дорогой (см. параграф 5.1). Всесезонные шны (рис. 4.9) сочетают хорошие сцепные свойства и управляемость на мокрой или заснеженной дороге с достаточным комфортом и высокой износостойкостью протектора. Конечно, все-сезонные шины по своим характеристикам уступают зимним шинам зимой, а летним — летом. Это — компромиссный вариант. Наибольшее распространение такие шины имеют в районах с умеренным климатом и в городах, где в зимний период дороги очищаются ото льда и снега. Типичный рисунок протектора всесезонной шины в центральной своей части близок к рисунку летних шин, но по углам он продлевается за пределы беговой дорожки и имеет поперечные расчленения, образующиегрунтозацепы для лучшего сцепления на грязной или заснеженной дороге. Шины с направленным рисунком протектора (рис. 4.10) наилучшим образом позволяют реализовать заложенные в них характеристики только при вращении шины в одном направлении. Неправильная установка такой шины не только снижает ее эффективность, но и может отрицательно повлиять на безопасность движения. Не всегда по конфигурации рисунка протектора Устройство пневматической шины Устройство пневматической шины можно однозначно определить, должна шина устанавливаться исключительно в определенном направлении или нет. На боковине таких шин обязательно гравируется надписьDirectional илиRotation и дополнительно стрелкой указывается правильное направление вращения и/или размещается другая интуитивно понятная символика, позволяющая избежать ошибки. Асимметричный рисунок протектора (рис. 4.11) имеет различный дизайн на наружной и внутренней стороне беговой дорожки. Конструкцией такого рисунка учитываются углы наклона, с которыми колесо с шиной устанавливается на автомобиле. Это позволяет улучшить условия контакта с дорожным покрытием, снизить износ и шумообразование. Типичный асимметричный рисунок имеет более глубокие канавки на внутренней стороне. На боковине асимметричной шины гравируется указание об этом —Asymmetric и обязательно указывается, какая сторона наружная (outside или outer) (рис. 4.12). Кроме того, производители могут наносить на боковине дополнительные знаки, такие как указание внутренней стороны шины (inside), разнонаправленные стрелки и другие интуитивно понятные знаки, уменьшающие вероятность ошибки при установке шины. В ряде случаев шина может иметь рисунок протектора асимметричный и однонаправленный одновременно. В этом случае на боках шины гравируются указатели на обе особенности конструкции (рис. 4.13). Устройство пневматической шины Устройство пневматической шины Шины с рисунком протектора, состоящим преимущественно из окружных зигзагообразных ребер, имеют меньшие потери, чем с рисунком из отдельно стоящих элементов, так как последние во время качения шины деформируются в большей степени. Чем больше глубина рисунка протектора, тем более он энергоемок. Поэтому шины с зимним рисунком протектора (или универсальным для грузовых шин), состоящим преимущественно из относительно глубоких грунтозацепов и шашек, уступают по экономичности летним (дорожным) шинам с неглубокими элементами, объединенными в продольные ленты. В комбинированных условиях эксплуатации применяется компромиссная конструкция рисунка протектора, состоящая из грунтозацепов по углам беговой дорожки и продольных ребер в центральной ее части. С точки зрения потерь на качение шина с таким рисунком занимает промежуточную позицию между летними (дорожными) и зимними (универсальными) шинами. 4.7.2. Особенности конструкции рисунка протектора грузовых шин Принято разделять рисунки протектора грузовых шин на три группы в соответствии с дорожными условиями, в которых будет преимущественно эксплуатироваться шина. На рис. представлены типы рисунков каждой из этих групп. Дорожный рисунок обычно состоит из расположенных в окружном направлении зигзагообразных ребер, расчлененных многочисленными ножевыми прорезями. Рисунок не развит по углам беговой дорожки. Такой рисунок хорошо держит дорогу, имеет большую площадь контакта с поверхностью дороги и обеспечивает хорошее сцепление на сухой дороге. Канавки такого рисунка обычно имеют относительно небольшую глубину — мм. Шины этого типа особенно эффективны на передних осях автотягачей и автобусов. Устройство пневматической шины Устройство пневматической шины Рисунок грузовых шин повышенной проходимости имеет глубокие — до 22 мм и более — поперечные канавки, образующие 1рунтозацепы и заходящие на боковины. Такой рисунок обеспечивает прекрасные тягово-тормозные характеристики, в том числе и на загрязненной дороге, но обладает повышенным сопротивлением качению и уровнем шума на больших скоростях. Этот тип шин наиболее эффективен при использовании на задних тяговых осях автомобилей и автобусов. Универсальный рисунок протектора является комбинацией дорожного и повышенной проходимости. Центральная его часть имеет окружные ребра и канавки, а по углам располагаются массивные грунтозацепы. Шины с таким рисунком используются как на передних, так и на задних осях автомобилей и автобусов. 4.8. Боковина. Боковиной называется покровная резина боковой стенки шины, расположенная между плечевой зоной и бортом. Это относительно тонкий слой эластичной резины, являющийся продолжением протектора, предохраняющий каркас от влаги и механических повреждений. На боковинах нанесены маркировка шины и другие надписи и обозначения. 4.9. Борт.Борт — это деталь шины, которой онасажается на обод автомобильного колеса. Конструкция борта должна обеспечивать надежную фиксацию шины на ободе, исключающую проскальзывание относительно обода при резком разгоне или торможении автомобиля, а также герметичность контакта с ободом в бескамерных шинах. Необходимая прочность и стабильность формы борта обеспечиваются бортовым кольцом, навитым или сплетенным из металлической проволоки, и наполнительным шнуром из резины повышенной твердости. Бортовое кольцо служит также для крепления каркаса, а конструкция и резина наполнительного шнура позволяют поддерживать необходимую конфигурацию каркаса в зоне борта и сглаживают переход от жесткого кольца к эластичной боковой стенке шины. В зависимости от нагруженности шины и конструкции ее каркаса в борте некоторых грузовых, крупногабаритных, авиационных и других шин используют два и более бортовых колец. С наружной стороны борта располагается бортовая лента из резины, прорезиненной ткани или корда, предохраняющая борт от истирания об обод и повреждения при монтаже и демонтаже. 4.10. Внутренний (герметизирующий) слойВнутренняя поверхность покрышки от борта до борта закрывается специальным резиновым слоем, который защищает каркас от повреждения при возможных смещениях и трении о камеру в процессе ее накачивания и эксплуатации. В камерных шинах этот внутренний слой изготавливается из газонепроницаемой резины с целью герметизации шины и в этом случае его называют герметизирующим слоем.

www.uashina.com

Устройство автомобильных шин,камерные и бескамерные шины.

Устройство автомобильных шин

  Все основные типы автомобильных шин идентичны по структуре их конструкции. Большинство их состоит из резинокордовой оболочки-покрышки, воздухонепроницаемой замкнутой тороидальной камеры и ободной ленты.

   В рабочем состоянии камера наполнена воздухом под определенным давлением. У бескамерных шин вместо камеры на внутренней стороне покрышки нанесен специальный герметизирующий слой. Амортизирующая способность автомобильной шины определяется давлением воздуха в шине и ее эластичностью.

   Работает автомобильная шина в чрезвычайно сложных и зачастую жестких условиях. В силу этого она должна обладать большой эластичностью, прочностью и износостойкостью, так как воспринимает нормальную, тангенциальную и боковую нагрузки, смягчает толчки и удары. Шины должны сопротивляться износу протектора и выдерживать многократные сложные деформации.

Камерная шина:

1 - бортовая лента;     7 - каркас;

 2 - боковина;                  8 - пятка;

3 - слои корда;               9 - борт покрышки;

4 - брекер;                     10 - носок;

5 - протектор;             11 - проволочное кольцо;

6 - беговая дорожка;    12 - крепительные ленты крыла.

 Автомобильные шины  в настоящее время изготавливают с различными рисунками протектора.Рисунок с продольными канавками имеет достаточно высокое сцепление шины с дорогой в боковом направлении и недостаточное сцепление на мокрых и скользких дорогах в продольном направлении. Рисунок протектора с поперечными канавками имеет противоположные показатели,поэтому широкое применение получили рисунки протектора, которые имеют продольно-поперечные канавки.  Шины при движении автомобиля, особенно на дорогах с усовершенствованным покрытием, не должны издавать шум. Бесшумность шин достигается выбором определенного рисунка протектора и применением принципа переменного шага элементов рисунка по длине окружности колеса.  Рисунок протектора оказывает большое влияние на коэффициент сопротивления качению колеса, износ шины и сцепление ее с дорогой. Обеспечение высокой износостойкости и необходимого по условиям безопасности движения и экономичности сцепления шины с дорогой -главная задача рисунка протектора. Протекторная резина должна обладать высокими физико-механическими качествами, быть прочной, эластичной, хорошо сопротивляться истиранию,надрезам, надрывам и многократным деформациям, быть стойкой к старению. Перечисленные качества протекторной резины обеспечиваются соответствующим выбором состава и технологией переработки резиновой смеси.  Боковиной считается резиновый слой, покрывающий стенки каркаса и предохраняющий его от механических повреждений и влаги. Боковины должны быть достаточно эластичными а, следовательно, достаточно тонкими, чтобы длительное время выдерживать многократные изгибы и мало влиять на жесткость каркаса. Боковины изготавливают как одно целое с протектором и из протекторных резиновых смесей, хотя для них, согласно условиям работы, можно применять и более дешевые смеси. В большинстве своем на боковины наносят обозначение покрышки, её номер, товарный знак изготовителя, дату изготовления и т.п., т.е. маркировку шин.  Жесткая часть покрышки, служащая для крепления ее на ободе колеса, носит название борта и образуется из крыльев. Крыло покрышки состоит из бортового кольца, выполненного из стальной проволоки, твердого профильного резинового жгута (филлера), обертки бортового кольца и усилительных ленточек. Металлическое кольцо необходимо для придания борту необходимой прочности, а резиновый жгут способствует оформлению борта и его монолитности. Бортовое кольцо и резиновый жгут обматываются прорезиненной оберткой. Форма бортового кольца влияет на правильность и надежность установки в целом покрышки на ободе колеса. Число металлических проволок в бортовом кольце и их диаметр определяются расчетом.  В камерной шине воздушная полость образуется герметизирующей камерой. Камера представляет собой кольцевую трубу, сделанную из воздухонепроницаемой эластичной резины. Она имеет вентиль, который служит для накачивания, удержания и стравливания воздуха. Размер камеры должен строго соответствовать размеру и форме покрышки. Толщина стенки по поперечному сечению камеры обычно неодинакова. Она больше у беговой дорожки по сравнению с приободной частью. Камера не могла бы сама выдержать внутреннее давление, не будь она ограничена покрышкой. При качении колеса в зоне контакта шины с дорогой камера испытывает знакопеременную деформацию и работает в тяжелых температурных условиях. Резина для камер должна быть воздухонепроницаема, эластична,прочна, должна хорошо сопротивляться проколам и раздирам, быть стойкой к тепловому старению, не менять свои размеры и физико-механические свойства в широком диапазоне температур окружающего воздуха.  Бескамерная шина - пневматическая шина, в которой воздушная полость образуется покрышкой и ободом колеса; герметизация достигается за счет специального герметизирующего слоя резины, нанесенного на внутреннюю поверхность шины и обладающего повышенной газонепроницаемостью.Бескамерные шины для легковых автомобилей монтируют на глубокие ободья такой же конструкции, как и для камерных шин. Наличие на глубоких ободьях для бескамерных шин наклона полки обода в 5° обеспечивает более плотную посадку бортов.  Бескамерные шины с герметизирующим слоем имеют следующие основные преимущества по сравнению с камерными:  - повышенную безопасность при движении автомобиля из-за отсутствия резкого падения внутреннего давления в шине при проколах;  - повышенную герметичность, так как давление воздуха снижается в них медленнее, чем в камерных шинах;  - меньший нагрев при работе вследствие лучшего отвода теплоты через открытую часть обода;  - меньшее число случаев монтажа и демонтажа шины за срок ее службы, так как проколы бескамерной шины (диаметром до 10 мм) можно ремонтировать без ее демонтажа с обода;  - меньшую трудоемкость ремонта бескамерной шины по сравнению с камерной;  - более простое и надежное крепление вентиля (на ободе, а не на камере).

r17-5.narod.ru