Игорь Иванов - Автомобильные шины. Вчера, сегодня, завтра…
Шина с диагональным расположением нитей корда, практически, уже вышли из употребления и чаще всего встречаются на ретро автомобилях и их усовершенствованием никто не занимается, так как считают, что они бесперспективны и не стоит на них тратить средства и время. Хотя, признано, что такие шины на плохой дороге ведет себя лучше радиальных.
Кордные ткани составляют 30 % от массы и стоимости покрышки. Корд несет основную нагрузку во время работы шины обеспечивая – прочность, эластичность, износостойкость, сохранность формы и другие эксплуатационные качества.
Корд изготавливают из вискозы, полиамидных волокон, стальной проволоки, стекловолокна и кевлара, который в 5 раз прочнее стали. Кордовую пряжу изготавливают из отдельных волокон трехкратным кручением (см. рис. 18). Шины изготовленные из нейлона обладают большой прочностью, эластичностью, легкостью и выдерживают температуру до 250 °C.
Применение стального корда стало возможным только после того как был решен вопрос связи его с резиной. Вопрос был решен когда стали проволоку подвергать оцинкованию или латунированию. Такой корд имеет высокую прочность, малое удлинение, высокую теплопроводность и теплостойкость. Как недостаток, следует отметить низкую усталостную прочность. Этот недостаток отсутствует когда применяют кевлар. Кордные нити связывает между собой каркасная резина – это каучук с содержание серы 3–5%.
Рис. 24. Камерная шина
Рис. 25. Устройство бескамерной шины
Брекер – резиновый или резино-кордный слой находящийся между каркасом и протектором. Он, обычно, состоит из двух и более слоев разряженного корда, обложенного утолщенными слоями резины. Брекер смягчает воздействие ударных нагрузок на каркас шины и равномерно распределяет тяговое, тормозное и поперечные усилия, увеличивая прочность каркаса в зоне беговой части протектора.
Протектор – толстый слой резины расположенный на корне покрышки и обеспечивающий износоустойчивость, хорошее сцепление с дорогой, ослабляет воздействие толчков и уменьшает колебания. Протектор состоит – рельефный рисунок и подканавочный слой, который составляет 20–40 % толщины протектора. Чем толще протектор тем большее количество километров проделает шина, но увеличивается тормозной путь (большая инерция из-за большого веса), и большой нагрев шины (деформация шины на поворотах). Протектор может иметь различный рисунок: рисунок с продольными канавками обеспечивает повышенное сцепление шины с дорогой в боковом направлении и недостаточное сцепление на мокрых и скользких покрытиях дорог в продольном направлении; рисунок же с поперечными канавками дает противоположные результаты. Поэтому на практике широкое применение находят протекторы, рисунок которых имеет продольно – поперечные канавки.
При движении автомобиля, особенно по хорошим дорогам, шины должны создавать возможно меньший шум. Бесшумность достигается правильным выбором рисунка протектора и применением переменного шага его по длине окружности колеса. Такой шаг способствует уменьшению шума, но отрицательно влияет на работу трансмиссии автомобиля ввиду переменной жесткости шины по окружности колеса, создающей пульсацию в трансмиссии автомобиля.
Протекторная резина должна обладать высокими физико-механическими свойствами, быть прочной, эластичной, хорошо сопротивляться истиранию, надрезам, надрывам и многократным деформациям, быть стойкой к старению и не нагреваться во время движения. Поэтому протектор изготавливают, иногда, из двух различных резин.
Протектор шины бывает: с направленным, ненаправленным и с асимметричным рисунком.
Рис. 26. Шина с направленным рисунком протектора
Направленный рисунок протектора позволяет быстро отводить воду из пятна контакта шины с дорогой и значительно снижает риск всплывания колеса над водой. На шинах с направленным рисунком обязательно присутствует маркировка в виде стрелки с надписью Rotation, которая указывает на правильное вращение колеса. Такие колеса нельзя переставлять с правой стороны машины на левую без демонтажа шины с диска. Если установить шину неверно, то в дождь автомобиль «поплывет» даже на маленькой скорости.
Рис. 27. Шина с ненаправленным рисунком
Ненаправленный рисунок протектора не требует какой-либо определенной установки, так как является наиболее универсальным. Такие шины самые доступные по цене и благодаря своей универсальности часто устанавливаются еще на конвейере завода. Такие шины широко используются на грузовых автомобилях ввиду низких скоростей и более низкой стоимости, и высоким рисунком протектора.
Рис. 28. Шина грузового автомобиля с ненаправленным рисунком протектора
Рис. 29. Шина с асимметричным рисунком протектора
Асимметричный протектор состоит из двух частей с разным рисунком – внутренней и внешней. Разработан с целью реализации в одной покрышке различных свойств, делая ее универсальной. Внешняя часть протектора, как правило, лучше работает на сухом асфальте и отвечает за устойчивость на нестабильном дорожном покрытии. Внутренняя половина протектора разработана для лучшей управляемости на мокрой дороге, а также служит для стабильности при движении на больших скоростях и при возрастании поперечных нагрузок при вхождении в поворот. В некоторых асимметричных шинах может использоваться не только разный рисунок, но и разный состав резиновой смеси для внешней и внутренней боковины. В этом случае внешняя боковина автопокрышки изготавливается из более прочных и жестких составов – разница в жесткости служит для лучшего сцепления.
На асимметричной резине всегда есть маркировка Outside и Inside, которая указывает на внутреннею и внешнюю сторону шины. После правильной установки должна быть видна только надпись Outside или Side. Асимметричные шины могут быть как с направленным, так и с ненаправленным рисунком протектора.
Если вы используете колесо с неправильно установленной шиной, это должно расцениваться исключительно как временная ситуация, а скорость движения вашего автомобиля должна быть не более 80 км/ч.
Рис. 30. Арочная шина
Арочные шины по сравнению с обычными имеют более высокую стоимость, повышенный износ протектора на дорогах с твердым покрытием, а также более сложный монтаж и демонтаж. Средний пробег арочных шин при эксплуатации в смешанных дорожных условиях составляет 40–45 тыс. км, а на дорогах с твердым покрытием 20–30 тыс. км. Арочные шины, так же как и широкопрофильные, устанавливаются на задней оси стандартных грузовых автомобилей взамен обычных сдвоенных шин. Арочные шины бескамерные, низкого давления 0,5–1,4 ат., являются эффективным средством повышения проходимости грузовых автомобилей в условиях бездорожья. Их устанавливают на задние колеса и средние мосты грузовых автомобилей в условиях бездорожья. Арочные шины монтируют на специальные колеса с уширенным ободом. Такие шины отличаются высокой проходимостью по слабым грунтам.
Для повышения проходимости, особенно на мягких грунтах, конструкция каркаса арочной шины разработана с таким расчетом, чтобы иметь большой мембранный эффект, возможно малое сопротивление изгибу, большую площадь контакта с грунтом и малое внутреннее давление воздуха в шине При качении арочная шина интенсивно уплотняет грунт в направлении к центру контакта и тем самым как бы сама себе строит дорогу.
Боковина – резиновый слой покрывающий боковые стенки каркаса, толщина боковины колеблется от 1,5 до 3,5 мм. Боковины должны быть достаточно эластичными и тонкими, чтобы хорошо выдерживать многократный изгиб и оказывать малое влияние на жесткость каркаса. В большинстве случаев боковины изготавливают как одно целое с протектором из протекторной смеси.
Борта – жесткие части покрышки, служащие для крепления ее на ободе колеса. Они образуются из крыльев обернутых концами слоев корда. В многослойных покрышках каждый борт содержит обычно два крыла. Крыло прямобортовой покрышки изготавливают из бортового кольца, выполненного из стальной проволоки, твердого профильного резинового шнура, обертки и усилительных ленточек. Металлическое кольцо придает борту необходимую жесткость и прочность, а резиновый шнур – монолитность и способствует оформлению борта. Бортовое кольцо вместе с резиновым шнуром обматывают тонкой текстильной прорезиненной оберткой и усилительными ленточками, служащими для укрепления крыла в покрышке.
