Игорь Иванов - Автомобильные шины. Вчера, сегодня, завтра…
Борта покрышки должны обладать большой прочностью и строго сохранять свои размеры. Форма бортового кольца оказывает существенное влияние на правильность установки и работу борта на ободе колеса. Прочность и жесткость бортов обеспечивается бортовыми кольцами, работающими в основном на растяжение. Бортовые кольца изготавливают как из плетенки, так и из одиночной проволоки. Наиболее монолитными, прочными и надежными являются кольца, изготовленные намоткой в виде троса из одиночной проволоки. Нагружение бортовых колец происходит под действием давления воздуха в шине.
Шины регулируемого давления – отличаются от обычных шин увеличенным профилем поперечного сечения (на 25–40 %). Как правило, это шины облегченные, работают в очень напряженных условиях и срок их эксплуатации ниже.
У некоторых шин регулируемого давления плечевая зона протектора скруглена. Шины со скругленной плечевой зоной протектора обеспечивают лучшее взаимодействие с мягким грунтом, но ухудшают устойчивость автомобиля на размокших грунтовых дорогах и косогорах. Высота профиля в таких шинах, обычно, Н/В = 1.
Ввиду пониженной слойности и повышенной относительной деформации шины с регулируемым давлением воздуха работают в очень напряженном режиме, поэтому долговечность их ниже, чем у обычных шин. Давление воздуха в шинах в пределах 0,5–0,7 кг/см2. Обычно, давление регулируют только на мягких грунтах.
Пневмокатки – это шина максимально облегченная, с давление воздуха 0,1–0,7 кг/см2. Они имеют тонкослойную оболочку, большую ширину профиля, малый посадочный диаметр и очень низкое давление воздуха, допуская относительную деформацию 25–30 % от высоты профиля. Ввиду большой ширины профиля, низкого давления и эластичной оболочки пневмокатки имеют значительно большую площадь контакта по сравнению с обычными и арочными шинами.
Несмотря на свои достаточно большие размеры, пневмокатки из-за низкого давления воздуха в них имеют относительно малую грузоподъемность, именно это ограничивает их широкое применение.
Очень часто самодельные машины с низким давлением воздуха в шинах изготавливают для использования их на рыбалке или охоты. Шина представляет собой накачанную камеру (0,1 атм) обернутую брезентом. Проходимость сравнимая с проходимостью человека. Удельное давление на грунт 0,2–0,4 кг/см2.
Рис. 31. Шина большого диаметра, ее размеры впечатляют: высота – 4,02 м, ширина – 1,47 м, вес – 5,1 т.
Предназначена для автомобиля грузоподъемностью 400 тонн!
Крупногабаритные шины – предназначены для работы на местности в условиях, где нецелесообразно строить дороги, а нужно перевозить большие разовые грузы. Такие шины имеют тонкослойный каркас и эластичный протектор с относительно неглубоким рисунком протектора. Чаще всего такие шины изготавливают в бескамерном варианте.
Давление воздуха в таких шинах составляет 0,2–0,35 кг/см2. Его регулируют обычно из кабины водителя. Шины имеют большие площади контакта с опорной поверхностью. Получающаяся при движении колея, по сравнению с диаметром колеса является относительно малой неровностью.
Безопасная шина – имеет широкую беговую дорожку и усиленную надбортную часть.
При выходе воздуха из шины специально выполненные закраины обода опираются через надбортную часть на беговую часть шины и борта их не сходят с полок обода. Расположенные между ободом и дорогой боковины и беговая часть шины служит амортизационной средой и обеспечивают возможность безопасной остановки автомобиля. Для того чтобы при этом трение резины надбортной части по резине беговой части не было слишком большим, внутри шины на ободе располагают в специальных баллончиках смазывающее вещество, которое выдавливается внутрь шины по мере потери давления.
Смазывающая жидкость выполняет несколько функций и имеет очень важное значение для эффективной работы всей системы. Жидкость служит не только для снижения трения между соприкасающимися поверхностями и для уменьшения их износа, но и как уплотнительная масса для герметизации места прокола. Кроме того, за счет легкой испаряемости жидкости создается давление 0,3 атм. Это дополнительно улучшает ездовые качества проколотой шины.
Работы по усовершенствованию безопасных шин продолжаются и последняя разработка, это шина RET. Она является бескамерной и имеет мощные вогнутые внутрь цельнорезиновые боковины специальной формы, армированной кордом, в окружном направлении жесткий пояс с протектором и мощные резиновые борта. Шину монтируют на плоский узкий обод. При накачивании воздухом боковины выпрямляются, а резина их получает предварительное сжатие. При потере давления воздуха резиновые боковины опираются на беговую часть покрышки.
Необходимость в подобных колесах назрела давно. Мало кому понравится менять колесо в походных условиях.
Лет 15 тому назад ведущие мировые производители шин практически одновременно озаботились данной проблемой: как удержать воздух в покрышке при проколе? Было разработано три основных варианта решения этой проблемы. Вначале додумались до нанесения на внутреннею поверхность покрышки жидкого герметика. В случае прокола герметик быстро затягивает прокол, и в таком состоянии автомобиль может доехать до шиномонтажа без потери управляемости. Однако у данной технологии было много недостатков: – более одного прокола и герметик уже не справляется со своей задачей, а если пробита боковина – он вообще бессилен. Не могут герметики справиться и с другой наиболее часто встречающейся проблемой – разгерметизацией колеса в следствии удара обода о бордюр, его деформации и стравливания воздуха в образовавшуюся щель. Вот здесь – то «самонесущие» шины и покажут свое преимущество – автомобиль сможет проехать достаточное расстояние без потери управляемости, даже если колесо пробито в нескольких местах и воздуха в покрышке нет совсем.
Впервые подобные шины появились 1993 г, эта технология получила общее название RET, но каждый из производителей такой шины именует ее по своему.
Данная технология имеет и свои минусы (как и все другие): в спущенном состоянии они ведут себя, практически, так же, как и полностью накачанные, и если автомобиль не оборудован датчиками давления в покрышках, водитель может просто не заметить разницы. Кроме того, такие шины более жестки, шумны и весят больше обычных, а последний фактор не может не сказаться на экономичности.
Еще один вариант решения проблемы со спущенной покрышкой – вставка на ободе внутри покрышки. Эта технология уже давно и успешно используется на бронированных лимузинах. Но вставки тоже жестковаты и не рассчитаны на длительное расстояние.
Рис. 32. Шина со вставкой на ободе внутри покрышки
Бескамерная шина. Эту шину изобрели еще в далеком 1903 году, но она была признана и ее начали применять только в 1954 г. Остановимся на ее преимуществах и недостатках.
Рис. 33. Сравнительные характеристики камерной и бескамерной шины
Главное достоинство бескамерной шины – длительное сохранение давления при проколе, а следовательно, – безопасность. Камерная шина при проколе теряет давление почти моментально, т. к воздух быстро выходит через вентильное отверстие в ободе колеса. А из бескамерной шины воздух выходит только в месте прокола, и если дыра не слишком велика (от гвоздя), то давление теряется очень медленно. Кроме того, бескамерная шина намного легче камерной, а значит, меньше нагружает подвеску и подшипники ступиц колес, а также меньше нагревается при длительной скоростной езде. Бескамерная шина маркируется надписью на боковине – Tudeless.
Отличаются бескамерные шины и по конструкции бортовой части. Она может иметь как различное внутреннее строение, так и разную конфигурацию. Как правило борта бескамерных шин могут быть гладкими или иметь уплотнительные кольцевые выступы. Устанавливаются уплотнительные концентрические кольца на внешней стороне бортов шины. Но как показывает статистика, шины с кольцевыми выступами менее надежны, тех, что имеют гладкие борта. Герметизация стыка между шиной и ободом осуществляется путем увеличения натяга и специальной конструкции бортов. Носкам бортов придается особая форма, обеспечивающая уплотненную посадку на ободе. Монтируют бескамерные шины на герметичные специальные обода. Крепеж вентиля осуществляется непосредственно в обод колеса, а герметизация между вентилем и ободом колеса достигается резиновыми прокладками.
В российских условиях эксплуатация бескамерных шин еще полностью не вытеснили камерные по двум основным причинам. Во первых, при коррозионном или механическом повреждении ободов шины начинают пропускать воздух и во вторых, после монтажа бескамерной шины ее непросто вновь накачать ручным или ножным насосом (необходима подача воздуха компрессором).
