Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

Автомобили

Виды конструкций шины

Шина — это эластичная резинокордная оболочка сложной конструкции, монтируемая на обод колеса и наполняемая сжатым воздухом.

Непрерывное совершенствование конструкций пневматических шин способствует прогрессу автомобильной техники. Высокие скорости движения современных автомобилей стали возможны в значительной мере благодаря применению усовершенствованных пневматических шин и шин специальных конструкций. Появление бескамерных шин резко повысило безопасность движения автомобилей. Повышение проходимости автомобилей в условиях бездорожья в последние годы обязано созданию специальных шин с регулируемым давлением, арочных и др.

https://www.youtube.com/watch?v=ytdevru

Автомобильные шины являются единственным связующим звеном между автомобилем и дорогой и обладают следующими качествами:

  • задают направление движения автомобиля с точностью, не зависящей от состояния дорожного покрытия и климатических условий. Устойчивость траектории автомобиля зависит от способности шин держать дорогу. Шина должна выдерживать действие поперечных сил, не отклоняясь от заданной траектории;
  • воспринимают вес автомобиля во время стоянки и движения; они должны выдерживать значительные дополнительные нагрузки при перераспределении веса автомобиля по осям в случае ускорения или торможения автомобиля;
  • амортизируют удары и гасят неровности дороги, обеспечивая комфорт, а также долговечность узлов автомобиля. Главной характеристикой шины является ее высокая эластичность. Благодаря высокой упругости воздуха, шина абсорбирует деформации, вызываемые неровностями дороги;
  • передают эффективную мощность двигателя и тормозные усилия. Несколько квадратных сантиметров пятна контакта шины с дорожным покрытием полностью определяют эффективность передачи усилий;
  • долговечны, другими словами, сохраняют в наибольшей степени свои свойства, в то время как совершают миллионы циклов вращения колеса. Износ шин зависит от условий их эксплуатации. Перечисленные качества шин зависят от особенностей их конструкции, свойств материалов, применяемых для их изготовления, и технологии производства.

Пневматическая шина представляет собой упругую, заполненную воздухом под давлением оболочку, предназначенную для установки на обод колеса (рис. 1).

Рис. 1. Конструкция камерной пневматической шины: 1 — борт; 2 — каркас; 3 — брекер; 4 — протектор; 5 — вентиль; 6 — камера; 7 — ободная лента; 8 — обод

В зависимости от способа герметизации пневматические шины делятся на камерные и бескамерные.

Камерная шина состоит из покрышки и ездовой камеры с вентилем. Грузовые камерные шины, которые монтируются на плоские разборные ободья, имеют ободные ленты. Ободная лента выполняется в виде профилированного резинового кольца и располагается между бортами покрышки, камерой и ободом колеса. Она предохраняет камеру от защемления между бортом покрышки и ободом и от повреждения неровностями обода. Обозначение камер и ободных лент должно соответствовать обозначению шин.

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

Бескамерная шина представляет собой усовершенствованную покрышку, которая одновременно выполняет функции обычной покрышки и камеры. Воздушная полость в бескамерной шине образуется покрышкой и ободом колеса.

Покрышка — упругая резинокордная оболочка пневматической шины, воспринимающая тяговые и тормозные усилия и обеспечивающая сцепление шины с дорогой. Основными элементами покрышки являются: каркас, брекер, протектор, боковины и борта.

Ездовая камера — кольцевая резиновая трубка со специальным вентилем, которая заполняется воздухом.

Каркас — резинокордная основа (силовая часть) покрышки, выполненная из одного или нескольких слоев прорезиненного корда с резиновыми прослойками, закрепленными на бортовых кольцах.

Брекер состоит из одного и более слоев разреженного прорезиненного корда, разделенных резиновыми прослойками, и располагается между каркасом и протектором.

В зависимости от материала корда в брекере шины делятся на шины с текстильным брекером (ТБ) и металлокордные (МК). При использовании металлокорда и в каркасе, и в брекере шины называются целиком металлокордными (ЦМК).

Различают шины диагональные и радиальные. В диагональной шине каркас и брекер состоят из наложенных друг на друга слоев корда, нити которого перекрещиваются под заданным углом (рис. 2, а). Угол наклона нитей в каркасе и брекере посередине беговой дорожки составляет 45…60°.

Рис. 2. Расположение нитей корда в зоне беговой дорожки диагональной (а) и радиальной (б) шины

Каркас диагональной шины всегда имеет четное число слоев корда, имеющих зеркальное направление нитей. Наложенные друг на друга нити корда в просвете образуют ромбы. Ромб является легкодеформируемой фигурой, что обеспечивает высокую эластичность шины. Однако пересекающиеся нити могут перетирать друг друга и для повышения прочности в каркас приходится вводить много слоев корда.

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

Радиальная шина (шина типа R) имеет меридианное (от борта к борту) направление нитей в слоях каркаса, а направление нитей в слоях брекера близко к окружному.

В радиальной шине нити каркаса не пересекаются друг с другом, поэтому боковина может быть тоньше. В коронной части шины (в зоне беговой дорожки) имеются пояса корда, нити которых расположены под углами, противоположными друг другу. При этом склеенные нити корда образуют в просвете треугольник (рис. 2, б).

В отличие от ромба, треугольник является «жесткой» фигурой, поэтому радиальная шина, оставаясь легкодеформируемой в радиальном направлении, имеет плохо деформируемую под действием боковых сил беговую дорожку. Поэтому радиальная шина имеет гораздо больший коэффициент сопротивления боковому уводу, меньше нагревается при движении, имеет меньший коэффициент сопротивления качению.

Протектор — наружная часть покрышки, представляющая собой массивный рельефный слой резины на внешней поверхности шины, который обеспечивает сцепление с дорогой и предохраняет каркас от механических повреждений.

Рельефная часть поверхности протектора, состоящая из совокупности выступов и выемок или канавок, называется рисунком протектора.

Борта состоят из одного и более проволочных колец, на которых закреплены слои каркаса, обеспечивающие крепление покрышки на ободе колеса.

Конструкция бескамерной шины легкового автомобиля показана на рис. 3.

Слой герметичного синтетического каучука находится внутри шины и выполняет функции воздушной камеры.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpressru

Каркас состоит из тонких текстильных плетеных нитей корда, формирующих открытый тор и скрепленных между собой резиновой смесью. Благодаря этим ключевым элементам шина способна выдерживать нагрузки.

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

Рис. 3. Конструкция бескамерной шины: 1 — слой герметичного синтетического каучука; 2 — слой каркаса; 3 — бортовые кольца; 4 — нижняя часть боковины; 5 — боковины, покрытые эластичным слоем резиновой смеси; 6 — протектор; 7 — ленты корда в брекерном слое

Нижняя часть боковины передает крутящий и тормозной момент с обода к пятну контакта с дорогой.

Бортовые кольца обеспечивают крепление шины на ободе.

Боковины, покрытые эластичным слоем резиновой смеси, служат для защиты шины от ударов, которые могут повредить каркас (например, удары при заезде на бордюр). Слой жесткой резиновой смеси в нижней зоне шины обеспечивает надежную связь шины с ободом.

Ленты корда в брекерном слое, усиленные тонким, прочным стальным кордом и скрепленные с ним резиновой смесью, «наклеиваются» одна на другую таким образом, что происходит перекрещивание направлений корда по цилиндрической поверхности. В сочетании с кордом каркаса это формирует жесткие треугольники в «сотовой» структуре, что обеспечивает жесткость брекерного слоя.

Кордные ленты в брекерном слое выполняют несколько функций:

  • они должны быть достаточно жесткими по окружности шины для сопротивления растяжению под действием центробежных сил с целью стабилизации диаметра шины при любых условиях эксплуатации;
  • должны быть достаточно жесткими в поперечном направлении для сопротивления боковым усилиям увода;
  • должны обладать достаточной упругостью в вертикальном направлении, чтобы «гасить» (огибать) неровности дороги.

Для формирования кордных лент необходимо обеспечить хорошую связь между сталью и резиновой смесью, что является чрезвычайно трудной задачей.

Протектор накладывается поверх брекерного слоя. Именно на этой части шины, находящейся в постоянном контакте с дорогой, формируется рисунок. В зоне пятна контакта протекторная лента должна выдерживать значительные усилия. Резиновая смесь протектора должна обеспечивать сцепление со всеми типами дорожного покрытия, обладать устойчивостью к трению, абразивному трению и нагреву.

В протекторе различают дорожку, грунтозацепы, поперечные (радиальные) канавки, продольные канавки, щелевые прорези (ламели).

Дорожка протектора — это непрерывное резиновое кольцо (пояс), через которое шина взаимодействует с дорогой, или совокупность грунтозацепов, которые своим последовательным расположением по окружности шины образуют прерывистое кольцо. Грунтозацепы — отдельные фрагменты протектора. Они могут быть любой формы — от ромбов и прямоугольников до различных многогранников с острыми ступенчатыми кромками.

Ровные края грунтозацепов увеличивают шум при движении, вызывают в шине вибрацию. Сложная форма грунтозацепов улучшает сцепление с дорогой, но ухудшает характеристики качения. Если от шины не требуется особых свойств по проходимости, то предпочтительнее протекторы с грунтозацепами скругленных форм, частично перекрывающие себя при образовании беговой дорожки.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcreatorsru

При движении нагрузка от одного грунтозацепа плавно передается другому.

Поперечные канавки предназначены для отвода загрязнений от центра к краям пятна контакта. Чем они шире, тем лучше отвод, но характеристики качения ухудшаются. Лучше, когда эти канавки расширяются от центра протектора к плечевой зоне. Кромки поперечных канавок улучшают сцепные характеристики. Продольные канавки собирают загрязнения от поперечных канавок, повышают стойкость шины к аквапланированию на мокрой дороге.

Их края повышают сопротивляемость шины боковому заносу, что наиболее ценно для управляемых колес автомобиля. Но чем больше продольных канавок, особенно прямолинейной формы, тем хуже сцепные характеристики шины. У зигзагообразных продольных канавок эти свойства проявляются в меньшей степени, но отвод воды меньше из-за повышенного гидравлического сопротивления. Для зимних шин желательно, чтобы все канавки немного сужались книзу. Это облегчает самоочищение протектора от снега и грязи.

2. Основные параметры шин

Внутренние слои и протектор шин имеют сложное устройство

Профиль шины — контур шины в радиальной плоскости колеса. Параметры профиля пневматической шины определяются по покрышке, смонтированной на ободе рекомендуемого размера при отсутствии нагрузки и заданном внутреннем давлении (рис. 4).

Наружный диаметр D — диаметр наибольшего сечения шины в плоскости вращения колеса.

Посадочный диаметр ∅п — диаметр окружности, являющейся линией пересечения поверхности основания борта шины с его наружной поверхностью.

Ширина профиля В — расстояние между двумя плоскостями вращения колеса, касающимися внешних поверхностей боковин шины.

Высота профиля Н — полуразность между наружным и посадочным диаметрами шины.

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

Рис. 4. Параметры профиля пневматической шины

Серия пневматических шин — номинальное отношение высоты профиля Н к ширине профиля В в процентах.

Ширина профиля обода — размер шины по размеру C, по которому она устанавливается на обод.

Статический радиус (Rcт) — расстояние от центра неподвижного нагруженного колеса с шиной до плоской опорной поверхности.

3. Классификация шин

Автомобильные шины делятся по назначению, способу герметизации, конструкции, форме профиля, рисунку протектора, габаритам.

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

По назначению различают:

  • шины пневматические для легковых автомобилей, которые применяются на легковых автомобилях, легких грузовых автомобилях, автобусах особо малой вместимости и прицепах к ним;
  • шины пневматические для грузовых автомобилей, которые применяются на грузовых автомобилях, автобусах, троллейбусах, прицепах и полуприцепах;
  • шины для грузовых автомобилей с регулируемым давлением воздуха — используются на грузовых полноприводных автомобилях, работающих на мягких грунтах, в условиях бездорожья.

По способу герметизации шины делятся:

  • на камерные, в которых воздушная полость образуется герметизирующей камерой;
  • бескамерные, в которых воздушная полость образуется покрышкой и ободом колеса. Герметизация воздушной полости достигается за счет герметизирующего слоя резины, обладающего повышенной газонепроницаемостью, который наносится на внутреннюю поверхность покрышки.

По сравнению с камерными шинами бескамерные имеют следующие основные преимущества:

  • повышенную безопасность из-за отсутствия мгновенной разгерметизации воздушной полости;
  • меньшее время простоя автомобиля в пути при ремонте шин из-за их проколов;
  • более низкий нагрев шин во время движения;
  • пониженное сопротивление качению;
  • меньшую массу.

По конструкции шины делятся:

  • на диагональные;
  • радиальные.

По конфигурации профиля в зависимости от значения отношений Н/В и В/А шины делятся на шины обычного профиля, низкопрофильные, сверхнизкопрофильные и широкопрофильные (рис. 9).

https://www.youtube.com/watch?v=ytcopyrightru

Рис. 9. Классификация шин по профилю: а — шины обычного профиля (Н/В {amp}gt; 0,90; А/В = 0,65…0,76); б — широкопрофильные (Н/В = 0,60…0,90; А/В = 0,77…0,89); в — низкопрофильные (Н/В = 0,70…0,88; А/В = 0,69…0,76); г — сверхнизкопрофильные (Н/В ≤ 0,70; А/В = 0,69…0,76)

Низкопрофильные и сверхнизкопрофильные шины выпускаются для легковых, грузовых автомобилей, троллейбусов и автобусов. Со снижением высоты профиля шин повышаются устойчивость, управляемость и плавность хода автомобиля, а следовательно, безопасность и комфортность автотранспортного средства, увеличиваются экономичность, пробег и грузоподъемность шин.

Широкопрофильные шины применяются на автомобилях большой грузоподъемности, полноприводных автомобилях и прицепах. Они обеспечивают повышенную проходимость автомобиля по дорогам с мягким грунтом или плохим покрытием и уменьшают расход топлива.

По габаритам шины разделяют:

  • на крупногабаритные — с шириной профиля 350 мм (14 дюймов) и более независимо от посадочного диаметра;
  • среднегабаритные — с шириной профиля от 200 до 350 мм (от 7 до 14 дюймов) и посадочным диаметром не менее 457 мм (18 дюймов);
  • малогабаритные — с шириной профиля менее 200 мм (менее 7 дюймов).

В зависимости от эксплуатационного назначения шины имеют следующие типы рисунков протектора (рис. 10):

  • дорожный направленный, или асимметричный, — шашки или ребра, разделенные канавками; шины протектора предназначены для эксплуатации преимущественно на дорогах с усовершенствованным капитальным покрытием;
  • универсальный — шашки или ребра в центральной зоне беговой дорожки и грунтозацепы по ее краям; шины предназначены для эксплуатации на дорогах с усовершенствованным облегченным покрытием;
  • повышенной проходимости — высокие грунтозацепы, разделенные выемками; шины предназначены для эксплуатации в условиях бездорожья и на мягких грунтах;
  • зимний — рисунок, где выступы имеют острые кромки; шины предназначены для эксплуатации на заснеженных и обледенелых дорогах и могут быть оснащены шипами противоскольжения;
  • зимний рисунок, предназначенный для ошиповки;
  • направленный рисунок; шины применяются для эксплуатации в условиях бездорожья и на мягких грунтах;
  • всесезонный;
  • карьерный — выполнен таким образом, чтобы отдельные камни не западали в канавки протектора.

Рис. 10. Типы рисунков протектора: а — дорожный; б — универсальный; в — повышенной проходимости (1, 2 — с ненаправленным рисунком; 3 — с направленным рисунком); г — зимний; д — карьерный

В некоторых моделях шин используется асимметричный рисунок протектора (относительно центральной плоскости вращения колеса).

Материалы изготовления и их роль

Производится автомобильная резина из нескольких компонентов, которые дополняя друг друга обеспечивают эффективную работу шины. Также смесь в некотором смысле влияет на строение шины. Разберем состав автошины более подробно. Для производства используются следующие компоненты.

  • Каучук. Несмотря на разнообразие состава современной резиновой смеси, основу его составляют все же различные каучуки. На данный момент времени используется искусственный каучук, который производится путем синтеза из нефти. Также может использоваться натуральный и синтетический изопреновый каучук. Но последние применяются ограниченно, только чтобы получить определенные характеристики.
  • Углерод технический. Чаще его называют «сажа». Является обязательным компонентом шины. Именно благодаря его наличию покрышка приобретает черный цвет. Но, основная польза от этого материала – увеличение прочности изделия.
  • Кремневая кислота – аналог технического углерода. Но, полностью его не заменяет, часто используется в «зеленых» шинах так как оказывает меньше влияние на экологию. Применяется ограниченно.
  • Сера – используется в качестве вулканизатора.
  • Масла и смолы. Влияют на жесткость покрышек, а также регулируют уровень износостойкости.
  • Активаторы вулканизации. Обычно применяются стеариновые кислоты или оксид цинка. Они провоцируют вулканизацию каучука, а также обеспечивают образование оксидной полимерной сетки.
Еще по теме  Устройство автоматической коробки передач

Это основные компоненты резиновой смеси. Тут еще нужно учитывать, что каждый производитель имеет свои рецепты, отличающиеся соотношением веществ.

Есть еще и экологические компоненты. Применяются ограниченно в связи с высокой стоимостью. Обычно это кукурузный крахмал, который добавляют в состав протектора. Это позволяет добиться улучшения качения шины.

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

Производство автомобильной шины является многоэтапным процессом. Разберем основные этапы.

  • Проектирование. Сейчас обычно используют компьютерное моделирование.
  • Производство отдельных компонентов. Брекер, корд, борт и прорезиненная лента (заготовка протектора) производятся отдельно.
  • Далее производится сборка. Для этого отдельные компоненты собирают вместе на специальном сборочном барабане.
  • После сборки заготовка вулканизируется.

Последним этапом являются тестирование и маркировка.

Современная автомобильная шина – высокотехнологичная продукция, которая имеет целый ряд технических особенностей. Чтобы правильно выбирать и эксплуатировать покрышки необходимо знать из чего состоит конструкция, а также состав резиновой смеси.

с возможностью подбора по автомобилю.

Общие положения. При эксплуатации автомобилей шины подвергаются воздействию:

  • сил внутреннего давления воздуха, вызывающих напряжение в каркасе;
  • сил, действующих со стороны автомобиля и со стороны дороги (тяговых, тормозных и боковых);
  • сил инерции, возникающих при вращении колес и создающих дополнительные напряжения в каркасе;
  • ударов о неровности дороги;
  • непрерывных деформаций при движении автомобиля, вызывающих нагрев шин и дополнительные напряжения в каркасе;
  • твердых предметов, встречающихся на дороге и обусловливающих поверхностные или сквозные повреждения;
  • кислорода и озона воздуха и нагрева солнечными лучами, вызывающих затвердение и растрескивание (старение) покровных резин (протектора и боковин);
  • низких температур, приводящих к снижению эластичности резин, и высоких температур, увеличивающих нагрев шин при движении автомобилей;
  • влаги, воздействующей на покровные резины и проникающей в каркас через трещины и порезы;
  • нефтепродуктов и кислот, вызывающих разрушение резины. Способность шин противостоять внешним воздействиям при сохранении технической исправности характеризует их надежность, от которой в значительной мере зависит эксплуатационная надежность автомобилей.

При накачивании шины ее форма и размеры изменяются до достижения давления воздуха 0,08…0,10 МПа; дальнейшее повышение давления не приводит к значительным изменениям размеров. Это объясняется тем, что основные деформации в покрышке происходят за счет изменения расположения нитей корда, которое заканчивается при достижении указанного давления.

Сжатый воздух стремится растянуть, разорвать каркас покрышки. Каждая нить корда воспринимает при этом довольно значительную нагрузку — 10…20 Н. Нагрузка на нить достигает максимума в каркасе под средней линией беговой дорожки и несколько уменьшается к бортам. В покрышках предусматривается запас прочности корда (по нити) от 8 до 20 в зависимости от дорожных условий и эксплуатационного режима их работы.

При вертикальном нагружении шина прогибается. Прогиб (радиальная деформация) шины зависит от ее конструкции, давления воздуха, нагрузки, а также от вида и состояния дороги. Деформация при прогибе диагональной шины с двумя слоями корда воспринимается 40 % — каркасом с протектором, 60 % — сжатым воздухом.

Более жесткие шины сильнее передают толчки от неровностей дороги и езда на них менее комфортабельна; более мягкая шина создает меньшее сопротивление качению. Объясняется это тем, что резина обладает гистерезисом усилия деформации, т.е. ее деформация и возвращение в исходное положение сопровождаются внутренними потерями.

При качении колеса даже по абсолютно ровной дороге процесс деформации происходит непрерывно, а значит, непрерывно поглощается энергия, причем тем больше, чем жестче шина. Для обычных грузовых шин прогиб под действием максимально допустимой нагрузки составляет 10…12 %, для легковых — 12…14 %. Для шин с регулируемым давлением воздуха прогиб достигает 20…25 %, но это компенсируется большой гибкостью каркаса шин.

https://www.youtube.com/watch?v=ytaboutru

где r0 — радиус шины; f — прогиб шины (рис. 5).

Во время качения колеса этот радиус несколько увеличивается за счет повышения жесткости материалов при динамической деформации и действия центробежных сил. При быстром качении шины ее материал не успевает деформироваться полностью.

Увеличение статического радиуса обусловлено также тем, что при качении шины центробежные силы стремятся выгнуть протектор наружу и, поскольку масса его довольно значительна, эти силы при больших скоростях движения достигают существенной величины. Однако это заметно только при больших скоростях движения, поэтому в диапазоне обычных эксплуатационных скоростей автомобиля можно считать, что расстояние от дороги до оси вращения колеса при качении, называемое динамическим радиусом rд, остается примерно равным статическому радиусу. Таким образом, при больших скоростях rд {amp}gt; rс, при эксплуатационных — rд = rс.

При расчетах движения автомобиля, а также оценке шины применяется так называемый радиус качения rк. Эта величина условная и зависит от пройденного автомобилем пути и числа сделанных при этом оборотов колеса.

Рис. 5. Основные параметры шины в статическом состоянии: r0 — радиус шины (свободный радиус); rс — статический радиус; S — площадь контакта шины с дорогой; f — прогиб шины; AB — длина площади контакта; b — ширина площади контакта; OAB — рабочий сектор шины; Gк — весовая нагрузка на колесо; О — условный центр колеса

Радиус качения rк отличается как от радиуса шины r0, так и от статического и динамического радиусов. Статический и динамический радиусы могут изменяться в сравнительно небольших пределах радиальной деформации шины. Радиус качения изменяется в широком диапазоне — от нуля (при буксовании колеса на месте) до бесконечности (при скольжении «юзом»).

Величина и форма контакта с дорогой зависят от конструкции шин, внутреннего давления, нагрузки и дорожных условий. Различают площадь контакта шины с дорогой, определяемую суммарной поверхностью выступов рисунка протектора, и площадь, определяемую линией границы контакта. Площадь контакта шины с дорогой имеет обычно эллипсообразную форму, однако для шин некоторых конструкций она может быть и другой.

Плоская поверхность контакта шины с дорогой является следствием равномерного распределения удельных давлений, которые характеризуют условия взаимодействия шины с дорогой.

Нагрев шины. Изменение скорости и направления движения вызывает появление инерционных сил. Шина при этом деформируется во многих направлениях, но основной постоянной деформацией является ее радиальный прогиб. Величина радиального прогиба и частота появления этой деформации на одном и том же участке шины зависят в основном от давления воздуха в шине, жесткости самой шины, нагрузки на нее и скорости движения.

Следует иметь в виду, что давление воздуха в шине может увеличиться при движении автомобиля за счет ее нагрева при деформации (с повышением температуры на 1 °С давление газа в замкнутом резервуаре увеличивается на 1/273 первоначального давления). Необходимо учитывать абсолютные величины давления, т.е. атмосферное давление.

Для примера рассчитаем, насколько повысится давление в шине 12.00-18 при ее нагреве от 20 до 80 °С. Давление Δр, на которое увеличится первоначальное давление р при нагреве шины от температуры t1 до температуры t2, составит

где р — сумма абсолютного значения первоначального давления (0,28 МПа) и атмосферного (0,10 МПа).

Следовательно, после нагрева давление воздуха в шине будет равно

0,28 0,08 = 0,36 МПа.

Из примера видно, что нагрев шины при качении вызывает довольно значительное повышение давления воздуха в ней, а следовательно, и напряжений в каркасе.

Увод тепла осуществляется через конвекцию (80 %), дорожное покрытие (15 %), за счет теплопроводности и теплоизлучения (5 %). При увеличении температуры до 100 °С прочность связи резины с кордом уменьшается в два раза, при этом шина становится мягче, эластичнее.

При увеличении скорости происходит значительное возрастание температуры, что при достижении предельной скорости на выходе из контакта приводит к возникновению волны, неподвижной относительно контакта, но движущейся по шине со скоростью вращения. Это приводит к разрушению шины.

4. Обозначение шин и колес

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

Обозначение шин. Каждая шина имеет собственную маркировку, необходимую для правильного выбора шины. Условное обозначение пневматической шины указывается на боковой поверхности. Пример маркировок шин легкового автомобиля представлен на рис. 11.

Значения ширины профиля В и посадочного диаметра d обода могут выражаться в миллиметрах, дюймах или иметь смешанную размерность (и в миллиметрах, и в дюймах).

Обозначение широкопрофильных шин состоит из трех чисел: первое соответствует наружному диаметру (D) шины, второе — ширине профиля (В), третье — посадочному диаметру обода (d).

Рис. 11. Обозначение шины легкового автомобиля: 1 — максимально допустимая нагрузка (для США); 2 — внутреннее давление в шине; 3 — слои; 4 — боковая стенка (SIDEWALL 2 RAYON означает, что стенка состоит из двух слоев искусственных нитей); 5 — количество слоев (TREAD 2 RAVON  2 STEEL  2 NYLON) — 2 слоя каркаса 2 слоя сальной проволоки 2 слоя нейлона);

https://www.youtube.com/watch?v=ytadvertiseru

6 — шина соответствует специальному контролю DOT (Departament of Tranportation); 7 — код изготовителя; 8 — код размера покрышки; 9 — код типа покрышки (устанавливается изготовителем); 10 — порядковый номер недели изготовления; 11 — ЕСЕ (EconomicCommisson for Europa) знак технического контроля (отметка о допуске с кодом страны, выдавшей допуск, например Е22 — Россия, Е28 — Беларусь);

12 — регистрационный номер допуска; 13 — M S (Matsh Scnee) шина предназначена для летней и зимней эксплуатации; 14 — индекс максимально допустимой скорости, км/ч (F — 80; M — 130, P — 150; Q — 160; R — 170; S — 180; T — 190; H — 210; V — 240; W — 270; Y — 300); 15 — условное обозначение допустимой нагрузки на шину (допустимая нагрузка зависит от давления воздуха в шине и определяется по специальной таблице;

например, число 88 при давлении в шине 2,0 кгс/см2 соответствует максимально допустимой нагрузке 470 кг); 16 — год изготовления; 17 — диаметр обода в дюймах; 18 — тип каркаса шины (R — радиальный); 19 — отношение высоты к ширине (55 %); 20 — номинальная ширина покрышки в мм; 21 — tubeless (бескамерая шина); 22 — RADIAL (радиальная шина)

Кроме этих обозначений, на шину могут наноситься:

  • фирменный знак завода-изготовителя;
  • название страны-изготовителя на английском языке (например, MADE IN BELARUS);
  • срок службы;
  • возможность применения шины при торможении на мокрой поверхности;
  • температурная устойчивость шины;
  • код изготовителя;
  • балансировочная метка (желтая точка) в виде круга диаметром 5…10 мм над закраиной обода, обозначающая самое легкое место покрышки или бескамерной шины. При монтаже шины на обод колеса балансировочная метка должна совмещаться с вентилем;
  • специальные обозначения, например «XL» (XL равнозначно EL (extra load) — усиленные);
  • символы «TWI», «▲», обозначающие место расположения индикаторов износа протектора (выступов на дне канавок протектора). Должно быть не менее 6 таких обозначений с каждой стороны покрышки в верхней части плечевой зоны протектора;
  • нормы эксплуатационных режимов для эксплуатации шины в Северной Америке (CANADA USA CODES ONLY);
  • показатель степени износостойкости шины (например, TREADWEAR 180);
  • показатель, оценивающий сцепные свойства шины (например, TRACTION A);
  • температурный показатель, который отражает способность шины противостоять температурным нагрузкам, которые возникают при движении на большой скорости (например, TEMPERATURE A);
  • изображение стрелки или маркировка «{amp}lt;{amp}lt; ROTATION», показывающая направление вращения шины при движении транспортного средства вперед (для шин с направленным рисунком протектора);
  • обозначение «OUTSIDE» (side facing outwards — наружная сторона) или «INSIDE» (side facing inwards — внутренняя сторона) для шин с асимметричным рисунком протектора показывают положение установки шины по отношению к транспортному средству;
  • обозначение «REINFORCED» для усиленных шин или шин с повышенной несущей способностью;
  • обозначение «REGROOVABLE» — на шинах, имеющих возможность углубления рисунка протектора нарезкой;
  • обозначение «ALL SEASONS» — всесезонная шина;
  • обозначение «PSI» — указывается давление накачки для шин грузовых автомобилей, прицепов, автобусов и троллейбусов;
  • надпись «FRT» (свободно крутящиеся шины) — шины предназначены для эксплуатации на прицепах;
  • обозначения «HP» и «UHP» — шины высокого (элитного) класса, обладающие повышенной прочностью и износостойкостью, относятся к разряду высшего эксплуатационного качества (High performance или Ultra High performance);
  • знак « » означает, что шины отличаются повышенной безопасностью при эксплуатации на мокрой дорожной поверхности и малым сопротивлением качению;
  • знак «P» (PASSENGER) — шины только для легковых автомобилей;
  • знак «LT» (LIGHT TRUCK) — шины для легких грузовиков, фургонов и микроавтобусов;
  • знак «T» (TEMPORARY) — шины для компактного запасного колеса;
  • знаки «WINTER» (зима), «RAIN» (дождь), «WATER» или «AQUA» (вода), «All Season North America» (все сезоны Северной Америки) и т.п. — шины, предназначенные для эксплуатации в конкретных условиях;
  • знак «LEFT» — шина устанавливается на левую сторону транспортного средства (для шин с асимметричным рисунком протектора);
  • знак «RIGHT» — шина устанавливается на правую сторону транспортного средства (для шин с асимметричным рисунком протектора).

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

Существует также цветовая маркировка на боковинах шины (рис. 12):

  • красная точка / красный треугольник (рис. 12, а) указывает на точку максимума отклонения радиальной силы (RFV), самое жесткое место стенки боковины шины. Эта точка должна быть совмещена с отметкой «L» (т.е. низшей отметкой) на легкосплавном ободе колеса при монтаже;
  • белая точка / белый круг (рис. 12, б) — указывает на точку минимума отклонения радиальной силы (RFV), самое гибкое место стенки боковины шины. В этом случае белая маркировка должна быть совмещена с верхней отметкой на ободе колеса, или на 180° от отметки «L»;
  • желтая точка / желтый треугольник (рис. 12, в) — маркировка обозначает самую легкую точку шины, определенную путем статической балансировки;
  • квадрат (рис. 12, г): красный — указывает на уценку из класса «А» в класс «В» из-за внешних видовых дефектов. Сохраняется гарантия изготовителя; желтый — указывает на класс «С» — нарушение состава каучуковой смеси. Гарантия изготовителя не распространяется; зеленый — указывает на класс «D» — внутренние дефекты. Гарантия изготовителя не распространяется.

Рис. 12. Цветовая маркировка шины: а — точка максимума отклонения радиальной силы; б — точка минимума отклонения радиальной силы; в — самая легкая точка шины; г — метка 

На шине допускаются дополнительные надписи и обозначения по усмотрению изготовителя или по требованию потребителя.

где 11/70R22,5 — условное обозначение шины (11 — обозначение номинальной ширины профиля шины в дюймах, R — буквенный индекс радиальной шины, 22,5 — обозначение номинального диаметра обода в дюймах; ранее выпускаемые шины имели двойное обозначение 11/70R22,5 (280/70R572), где параметры шины 280 и 572 даны в мм);

И-305 — торговая марка (модель шины) (И — условное обозначение разработчика шины, 305 — порядковый номер разработки); 156/153 — индексы несущей способности нагрузок для одинарных и сдвоенных колес (определяются по специальным таблицам); эти шины могут эксплуатироваться в одинарном колесе при максимально допустимой нагрузке, равной 40 000 Н, в сдвоенном колесе — 36 500 Н;

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

F — индекс категории скорости (в соответствии с данными специальной таблицы максимально допустимая скорость составляет 80 км/ч); 115PSI — индекс давления — указание испытательного давления для шин грузовых автомобилей, если имеется индекс «С», это означает, что шины предназначены для легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости (определяется по специальным таблицам, в конкретном случае индекс указывает, что давление воздуха в шине должно быть 795 кПа);

Камера и ободная лента имеют следующую маркировку:

  • товарный знак изготовителя;
  • обозначение размера;
  • дата изготовления (месяц и год);
  • штамп контроля технического контроля;
  • материал изготовления камеры («БК» — бутилкаучук).

Колеса и обозначение их дисков. Колеса для автомобилей классифицируются по принадлежности к тому или иному типу автомобиля, конструкции и типу устанавливаемых на них шин:

  • колеса с неразборными глубокими ободьями и коническими полками для камерных и бескамерных шин постоянного давления предназначены для легковых автомобилей, автобусов особо малой вместимости, грузовых автомобилей малой грузоподъемности и прицепов к ним;
  • колеса дисковые и бездисковые с разборными ободьями и коническими полками для камерных шин постоянного давления предназначены для грузовых автомобилей, автобусов, автомобильных прицепов и полуприцепов (ГОСТ 10409–74);
  • колеса дисковые и бездисковые с разборными ободьями и распорными кольцами предназначены для шин с регулируемым давлением.
Еще по теме  Шины Runflat: отличия от обычных шин, плюсы и минусы

Рис. 13. Основные размеры диска колеса: W — ширина диска; D — диаметр диска; DIA — диаметр отверстия под ступицу; PCD — диаметр центров крепежных отверстий; ET — off-set (вылет) расстояние от посадочной плоскости

Диски колес обозначают основными размерами ободьев — шириной диска и номинальным диаметром обода (в миллиметрах или дюймах) (рис. 13).

где 6 — номинальная ширина профиля обода (зева диска) в мм; J — тип бортовой закраины (высота бортовой кромки диска); 15 — номинальный посадочный диаметр в дюймах; Н2 — «Hump» исполнение диска с внутренним ограничителем-приливом для борта шины по периметру полки обода, цифра 2 указывает на два ограничителя по одному на каждой полке, что характерно для бескамерных шин; ЕТ 37 — расстояние от посадочной поверхности диска до его линии симметрии.

Рис. 14. Обозначения дисков: 1 — товарный знак фирмы-изготовителя; 2 — порядковый номер изготовителя колес; 3 — размер колеса; 4 — глубина колеса; 5 — опознавательный знак фирмы производителя; 6 — порядковый номер автотранспортного средства, на котором установлено колесо; 7 — страна-изготовитель; 8 — месяц и год изготовления

15. Техника безопасности при ТО и ремонте шин

В течении многих лет ведущие производители шин делали попытки создания шин, которые не боятся проколов. Некоторые производители (Goodyear, Michelin) выпускали бескамерные шины с несколькими герметизирующими слоями, которые очень медленно выпускали воздух в случае небольших повреждений. Другие (Dunlop, Continental) устанавливали внутри шин специальные капсулы, которые при смятии шины в результате выхода воздуха разрушались и выделяли герметизирующий состав и газ, который накачивал шину.

Существуют и другие варианты безопасных конструкций шин и устройств для быстрого ремонта поврежденных шин. Компания Michelin разработала безопасную шину PAX (рис. 15), которая не боится проколов и дает возможность автомобилю двигаться на проколотой шине около 160 км со скоростью до 88 км/ч, сохраняя управляемость и устойчивость. Этого, как правило, достаточно для того, чтобы добраться до пункта шиномонтажа.

Рис. 15. Конструкция колеса аварийной системы PAX: 1 — опорное кольцо; 2 — шина; 3 — глицериновый гель; 4 — обод колеса

В конструкцию колеса входят: диск с ободом, опорное кольцо, шина и датчик давления в шине. Опорное кольцо закреплено в середине обода посредством элементов с геометрическим замыканием. Оно изготовляется из прочного синтетического материала, которому придается сотовая структура. Борта шины не зажимаются закраинами обода, а устанавливаются в посадочные канавки на нем.

Геометрия и конструкция шины PAX существенно отличаются от традиционных, особенно в области ее боковин и бортов. На внутреннюю поверхность беговой части шины нанесен глицериновый гель, который должен снижать трение покрышки об опорное кольцо при движении на спущенной шине.

Принцип действия шины заключается в следующем. При полной или частичной потере воздуха покрышка опирается на опорное кольцо. При этом шина удерживается на ободе благодаря особой форме посадочных канавок.

Кроме повышенной безопасности, шины PAX обладают меньшим сопротивлением качению и меньшей деформацией при действии боковых сил, что улучшает показатели устойчивости и управляемости автомобиля. Бортовая часть шины имеет специальную конструкцию, за счет которой шина прочно удерживается на ободе. Обод колеса, предназначенного для шины PAX, несимметричен и не может использоваться для стандартных шин.

Рис. 16. Состояние шины при проколе: А — стандартная шина (А1 — форма при полном давлении; А2 — форма при потере давления); Б — шина с несущими бортами (Б1 — форма при полном давлении; Б2 — форма при потере давления; 1 — усиленная боковина)

Компании Goodyear и Bridgestone выпускают шины повышенной мобильности. Эти шины внешне мало отличаются от обычных и могут устанавливаться на стандартный обод. При проколе воздух из шины выходит, но она поддерживается в рабочем состоянии за счет особой конструкции (рис. 16). В боковине шины имеются специальные вставки из синтетического материала, в которых применяются новые сорта теплостойких резиновых смесей, что не позволяет шине складываться и разрушаться от нагрева. На спущенных шинах этого типа автомобиль может проехать до 250 км со скоростью до 80 км/ч.

Водитель автомобиля, оборудованного безопасными шинами, может не заметить прокола, поэтому совместно с такими шинами должны устанавливаться системы контроля давления воздуха в шинах.

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

Демонтаж и монтаж шин на предприятии должны осуществляться на участке, оснащенном необходимым оборудованием, приспособлениями и инструментом.

Перед снятием колес автомобиль должен быть вывешен на специальном подъемнике или с помощью другого подъемного механизма. В последнем случае под неподнимаемые колеса необходимо подложить специальные упоры (башмаки), а под вывешенную часть автомобиля — специальную подставку (козелок).

Перед отворачиванием гаек крепления спаренных бездисковых колес для их снятия следует убедиться, что на внутреннем колесе покрышка не сошла с обода, в противном случае необходимо предварительно полностью выпустить из нее воздух.

Операции по снятию, перемещению и постановке колес грузового автомобиля и автобуса должны быть механизированы.

До начала работы следует тщательно осмотреть стенд демонтажа автопокрышек и убедиться, что на нем нет посторонних предметов и проверить наличие заземления. Убедиться, что вращающиеся части привода станка надежно закрыты предохранительными кожухами, предусмотренными конструкцией стенда.

Шины перед ремонтом должны быть очищены от пыли, грязи, льда.

Перед демонтажом шины с диска колеса воздух из камеры должен быть полностью выпущен.

Подкачивать шину без ее демонтажа разрешается лишь при условии, что давление воздуха в шине снизилось не более чем на 40 % от нормального и если есть уверенность, что снижение давления не нарушило правильность монтажа.

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

Перед монтажом шины необходимо проверить состояние обода. На обод, покрытый ржавчиной или имеющий вмятины, трещины и заусенцы, покрышку монтировать нельзя.

Стопорное кольцо должно надежно входить в выемку обода всей своей внутренней поверхностью.

Накачивание шин воздухом должно осуществляться в помещении, имеющем специальное ограждение или предохранительное устройство, предохраняющее работающего от опасности удара при вылете стопорного кольца.

Давление воздуха в шинах проверяют манометром. Повышать давление воздуха в шинах выше установленной нормы не допускается.

При накачивании шины запрещается осаживать стопорное кольцо молотком или кувалдой. Исправлять положение шины

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

на диске постукиванием можно только после прекращения поступления воздуха.

При зачистке камеры необходимо пользоваться защитными очками или экраном во избежание попадания пыли в глаза.

Станки для шероховки должны оборудоваться местной вытяжной вентиляцией для отсоса пыли, надежно заземляться и иметь ограждение привода абразивного круга. Работу по шероховке следует проводить только в защитных очках и при включенной местной вытяжной вентиляции.

Вынимать камеру из струбцины после вулканизации можно только после того, как восстановленный участок остынет.

При вырезке заплат лезвие ножа нужно передвигать от себя (от руки, в которой зажат материал). Работать можно только с ножом, имеющим исправную рукоятку и остро заточенное лезвие.

12. Учет ресурса шин и контроль за эффективностью их использования 

Система контроля давления воздуха в шинах с использованием радиосигнала (рис. 17, а) состоит:

  • из датчиков давления воздуха, навинченных на металлические корпуса вентилей (рис. 17, б), от которых передается радиосигнал на приемную систему;
  • передатчиков, устанавливаемых обычно в арках колес;
  • электронного блока управления;
  • приемной антенны системы контроля давления в крыше.

Некоторые производители вместо передатчиков устанавливают антенны в арках колес (рис. 17, в).

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

Рис. 17. Система контроля давления воздуха в шинах: а — схема расположения элементов (1 — датчики давления воздуха в шине; 2 — электронный блок управления давления воздуха в шинах; 3 — передатчики системы контроля давления воздуха в шинах; 4 — приемная система контроля давления воздуха в шинах); б — датчик давления воздуха в шине (1 — датчик; 2 — место его установки); в — антенна, устанавливаемая в арках колес

Датчик давления измеряет текущее (абсолютное) давление в шине. Чувствительные элементы датчиков давления и температуры, а также электронные элементы измерения и управления объединены в общем корпусе.

Датчики давления могут быть многократно использованы при замене шин или дисков колес.

Внутри колеса может устанавливаться чип (рис. 18), в память которого закладываются все данные о шине — ее тип, размерность, допустимая нагрузка, рекомендуемое давление, максимальная скорость, дата изготовления.

Рис. 18. Шина с установленным чипом: 1 — вентиль; 2 — обод колеса; 3 — чип; 4 — шина

Принцип действия системы. Контроль давления в шинах осуществляется постоянно как при движении автомобиля, так и во время остановок.

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

При открывании двери водителя или включении замка зажигания начинается процесс инициализации системы. При этом блок управления с небольшой разницей по времени присваивает каждому передатчику системы контроля давления в шинах и приемной антенне специальный адрес. По окончании инициализации каждый передатчик последовательно получает сообщение от блока управления.

По команде сигнала датчик c помощью радиосигнала частотой 125 кГц передает текущие измеренные значения давления и температуры. Этот радиосигнал из-за его малого радиуса распространения может принять только соответствующий датчик системы контроля давления в шинах. Антенна принимает этот сигнал и по LIN-шине передает его на блок управления.

После этого связь прекращается до момента начала движения автомобиля. Температурный сигнал используется для введения поправки к величине давления, связанной с изменениями температуры воздуха в шине, а также в качестве диагностируемого параметра. Температурная поправка производится блоком управления системой контроля давления в шинах, при этом измеренные значения давления приводятся к температуре 20 °C.

Для определения движения датчики системы контроля давления в шинах снабжены центробежными датчиками для распознавания вращения колес. При начале движения привязка датчиков к положению колес проходит в течение 2 мин. При достижении скорости 20 км/ч и выше каждый датчик автоматически (без сигнала от соответствующего передатчика) передает измеренные им значения вместе со своим адресом.

Если датчик распознает быстрое изменение давления ({amp}gt; 0,02 МПа), то он автоматически переключается в режим учащенного измерения и передачи данных и передает текущие измеренные значения каждую секунду.

Управление и индикация. Управление системой осуществляется через мультимедийный интерфейс, данные отображаются на специальном дисплее информационной системы водителя (рис. 19).

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

Система может распознавать следующие состояния давления воздуха в шинах:

  • медленное падение давления, при этом водителю заблаговременно сообщается о необходимости подкачки шины;
  • резкое падение давления, о чем водителю сообщается при движении автомобиля;
  • чрезмерное падение давления при стоянке, о чем водителю сообщается сразу после включения зажигания.

Если в шинах изменялось давление (например, в случае подкачки или перестановки колес), необходимо вводить параметры номинального давления.

Рис. 19. Индикация показателей давления воздуха и температуры в шинах

Если давление в шинах снижается более чем на 0,05 МПа, информация на дисплее подсвечивается красным, при снижении давления на 0,03 МПа — желтым.

О снижении давления может оповещать контрольная лампа и однократный акустический сигнал при каждом включении зажигания.

Принцип работы системы контроля давления воздуха в шинах по определению изменения радиуса колес состоит в следующем. Если из шины выходит воздух, участок пути, проходимый шиной за один оборот, становится меньше (рис. 20). Из-за этого для прохождения определенного расстояния шине с уменьшенным давлением придется совершить большее число оборотов по сравнению с шиной с нормальным давлением.

Рис. 20. Изменения радиуса колеса при изменении давления воздуха в шине: R1 — радиус колеса при нормальном давлении воздуха в шине; R2 — радиус колеса при пониженном давлении

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

Недостатком системы является то, что при определенных режимах движения (например, при быстром прохождении поворотов, движении по плохой дороге, начале движения и торможении) оценка измеряемых величин давления является неточной.

Шины учитываются по заводским номерам, которые записываются в карточку учета работы шин со всеми буквами и цифрами. Допускается выжигание гаражных номеров на плечевой зоне протектора шин. Глубина выжигания не должна превышать 1 мм. Допускается маркировка любым другим методом, обеспечивающим идентификацию шины и не влияющим на безопасность движения.

В карточке учета работы шины указывается техническое состояние шины, находящейся на транспортном средстве (дефекты, характер и размер повреждений). Для шин, бывших в эксплуатации на другом транспортном средстве, записывается их предыдущий пробег. Одновременно замеряется остаточная высота рисунка протектора в двух диаметрально противоположных сечениях с наибольшим износом протектора.

Фактический пробег транспортного средства по спидометру вносится в карточку учета работы шины с периодичностью, установленной владельцем транспортного средства, но не реже одного раза в год.

При замене шины на ходовых колесах запасной или, при необходимости, покупной шиной водитель обязан сообщить дату замены, заводской или гаражный номер замененной шины, показания спидометра в момент установки и снятия запасной шины. Эти данные фиксируются в карточках учета работы шины. Не допускается определение пробега каждой шины делением общего пробега шин ходовых колес на число всех шин транспортного средства (включая запасную).

Рис. 27. Форма карточки учета работы автомобильной шины

При снятии шины с эксплуатации в графу «Причины снятия шины с эксплуатации» карточки учета записываются ее полный пробег, техническое состояние, куда направляется шина — в ремонт, на восстановление или в утиль.

При направлении шины на восстановление или в утиль карточка учета ее работы подписывается председателем комиссии и членами комиссии. В данном случае карточка учета является актом списания шины и основанием для решения вопроса о выплате водителю вознаграждения за пробег сверх нормы или принятия мер за недопробег в соответствии с действующими положениями.

На шины, поступившие после восстановления, заводятся новые карточки их работы.

На приведенной схеме обозначены: протектор (1), боковина (4) и посадочный борт (8) шины

Нормы пробега новых, восстановленных и прошедших ремонт местных повреждений шин (табл. 3) определяются соответствующими стандартами и гарантируются заводами-изготовителями или шиноремонтными заводами.

Таблица 3. Гарантийные нормы пробега шин, прошедших ремонт местных повреждений покрышек, тыс. км

Тип и назначение (обозначение) Первый ремонт Второй ремонт
Покрышки диагональной конструкции:
для легковых автомобилей категории М1 12,0 4,5
грузовых автомобилей грузоподъемностью до 2 т

и микроавтобусов категорий N1 и М1

12,0 4,5
средних и тяжелых грузовых автомобилей категорий N2 и M2 15,0 6,0
автобусов категорий N3, M3 и троллейбусов 20,0 7,5
Покрышки радиальной конструкции:
для легковых автомобилей 15,0 5,0
грузовых автомобилей и автобусов категорий N3, M3

(с металлокордным и цельнометаллокордным брекером)

22,0 9,0
то же с текстильным брекером

автобусов категории M3 и троллейбусов (с металлокордным и цельнометаллокордным брекером)

20,0

25,0

7,5

10,0

8. Причины повреждений и преждевременного выхода из строя шины

Процесс трения и изнашивания рабочей поверхности протектора можно представить происходящим по трем последовательным этапам:

  • образование фрикционных связей с поверхностью дороги;
  • существование фрикционных связей при изменяющихся деформациях и развивающихся температурах;
  • нарушение фрикционных связей и разрушение поверхности. В общем случае различают пять видов нарушения фрикционных связей:
  • микрорезание или царапание, какие наблюдаются при наличии острых выступов на истирающей поверхности и больших контактных давлениях, когда достигается предел прочности резины протектора. Отделение частичек резины происходит в результате однократного воздействия;
  • пластическое оттеснение, возникающее при контакте резины с тупыми выступами на истирающей поверхности при больших нагрузках. Отделение частичек резины происходит при многократных воздействиях;
  • усталостный износ, когда поверхностный слой протектора упруго обтекает выступы истирающей поверхности, а затем, при выходе протектора из контакта, восстанавливает свою форму. Число циклов до разрушения большое, оно зависит от величины действовавших напряжений и свойств резины;
  • адгезионный отрыв, обусловленный молекулярной составляющей силы трения на поверхности соприкосновения. Адгезия, как правило, невелика по сравнению с объемной прочностью материала, но всегда сопровождает любой вид взаимодействия;
  • окислительный износ происходит при разрушении окисной пленки как особым образом структурированной резины на поверхности протектора. Окисная пленка, обладающая меньшей эластичностью, чем нижележащий слой резины, при деформации в зоне контакта с дорогой разрушается и отделяется от протектора.
Еще по теме  Что такое каршеринг и как им пользоваться

В условиях нормальной эксплуатации из всех перечисленных видов износа преобладает усталостный износ шины.

Задача предупреждения преждевременного износа и разрушения шин весьма сложна и связана с умением определять его вид, безошибочно выявлять причину, вызвавшую каждое конкретное разрушение шины.

Расположение нитей корда на радиальном и диагональном каркасе шин

Все шины, вышедшие из эксплуатации, разделяют на две категории: с нормальным и с преждевременным износом (или разрушением). Нормальным износом или разрушением новых и первично восстановленных шин считают естественный износ, наступивший при выполнении шиной эксплуатационной нормы пробега и не исключающий ее восстановления.

Причины преждевременного износа покрышек разделяют на производственные и эксплуатационные.

Производственные причины:

  • расслоение в каркасе, брекере и бортах;
  • отслоение протектора и боковины;
  • гребень по протектору с выпрессовкой ткани;
  • запрессовка твердых включений на внутренней и наружной поверхностях каркаса с повреждением слоев каркаса;
  • механические повреждения;
  • пузыри по первому слою;
  • отставание нитей корда по первому слою каркаса;
  • складки по основанию и носку борта от запрессовки бортовой ленты;
  • обнажение кромок бортовой ленты, отрыв и отслаивание герметизирующего резинового слоя на внутренней поверхности каркаса и на бортах.

Эксплуатационные причины (рис. 21):

  • преждевременный износ шин из-за нарушения углов установки колес; повышенного или пониженного давления воздуха в шинах; дисбаланса колес; резкого торможения или трогания с места; перегрузки шин; неумелого вождения автомобиля; нерегулярного ТО и ремонта шин; нарушения правил демонтажа и монтажа шин;
  • использование шин не по прямому назначению;
  • неисправности ходовой части, тормозной системы и рулевого управления автомобиля;
  • ухудшение технического состояния амортизаторов и нарушение геометрии заднего моста;
  • износ протектора выше предельно допустимого из-за несвоевременного снятия шин с эксплуатации;
  • механические повреждения: пробои или порезы протектора и боковины с разрывами каркаса; потеря герметичности бескамерных шин из-за механических повреждений.

Рис. 21. Эксплуатационные причины износа шин: а — нормальный износ протектора; б — увеличено схождение передних колес (правое колесо, вид сзади); в — повышенное давление воздуха в шине; г — пониженное давление воздуха в шине; д — отрицательное схождение передних колес (правое колесо, вид сзади); е — отрицательный угол развала передних колес (правое колесо, вид сзади);

Шина считается исчерпавшей свой ресурс, если износ протектора достиг предельной величины или в покрышке возникли какие-либо повреждения — порезы (разрывы) нитей корда, расслоение каркаса, вздутие протектора или боковины, сквозные пробои, отрывы бортов и др.

Предельная остаточная высота рисунка протектора установлена в размере 1 мм для шин грузовых автомобилей, 2 мм для автобусов и 1,6 мм для легковых автомобилей. Некоторые шины имеют индикаторы износа. Индикатором износа называется элемент конструкции беговой дорожки шины, указывающий на предельное состояние ее протектора по износу.

Шина должна быть снята, если при равномерном износе протектора индикатор появился в одном сечении, при неравномерном — в двух.

Рис. 22. Индикаторы износа: а — новая шина; б — изношенная шина

При отсутствии индикаторов измерение остаточной высоты протектора следует проводить в местах наибольшего износа.

Первым циклом эксплуатации шины считается период ее работы до износа протектора или какого-либо повреждения, которое невозможно устранить в условиях АТП. Вторым (и последующим) циклом — работа шины на новой беговой дорожке, наваренной на изношенную покрышку при отсутствии серьезных повреждений ее конструктивных элементов. Такие шины принято называть восстановленными.

Ниже более подробно рассмотрены некоторые эксплуатационные износы шин и причины их возникновения.

Ресурс шин сокращает ухудшение дорожного покрытия. По сравнению с асфальтобетонными дорогами на гравийно-щебеночных дорогах ресурс снижается примерно на 25 %, на каменистых разбитых дорогах — на 50 %. При работе автомобилей в карьерных условиях, когда резко возрастает доля абразивного износа, пробег шин уменьшается в два раза и более.

Для грузовых автомобилей удельный износ шин находится в пределах 0,14…0,24 мм/тыс. км; износ шин прицепов обычно меньше — 0,11…0,12 мм/тыс. км.

Величина удельного износа зависит от того, на каких колесах шины установлены. Для трехосных автомобилей часто износ шин заднего моста наибольший, а наименьший — у шин среднего моста. Следует учитывать, что передние колеса одиночные, а задние — спаренные. Для легковых автомобилей классической компоновки при соотношении распределения полной массы на переднюю и заднюю оси 0,84…0,86 соотношение интенсивности износа шин равно 1,03…1,15. Для переднеприводных автомобилей при распределении массы по осям 1,06…1,07 соотношение интенсивности износа шин равно 2,91…3,03.

Температура окружающего воздуха также влияет на ресурс шин (рис. 23).

Рис. 23. Влияние температуры на износ шин

Минимум интенсивности износа шин обычно наблюдается в температурном диапазоне -5…-10 °С. В какой-то мере это объясняется дорожными условиями, поскольку при такой температуре дорога обычно бывает скользкой и, как следствие, в контакте шины с дорогой усилия малы, скорости движения небольшие. При повышении температуры интенсивность износа шины заметно возрастает.

Повышенная температура вызывает более интенсивный нагрев шины. При этом снижается сопротивление качению и сокращается ресурс. Наивыгоднейший температурный режим для шины — 70…75 °С. Температура шины до 100 °С считается допустимой, 100…120 °С — опасной, выше — критической. При повышении температуры от нуля до 100 °С прочность резины снижается в 2–3 раза, а прочность связи между резиной и кордом в 1,5–2 раза.

Для современных транспортных потоков скорость движения в значительной степени зависит от интенсивности движения потока. При этом особое значение приобретает также качество вождения автомобиля. Неопытный водитель неправильно выбирает скоростной режим на поворотах, резко тормозит и разгоняет автомобиль.

Остальные факторы с позиции технической эксплуатации представляют особый интерес, так как на них можно воздействовать в условиях АТП.

Нарушения углов установки колес. Отклонение углов установки управляемых колес оказывает существенное влияние на ресурс шин (рис. 24). Нарушение заданных углов установки управляемых колес автомобиля вызывает повышенный в 1,5–2 раза неравномерный, как правило, односторонний износ протектора шин, увеличивает расход топлива и износ деталей подвески в связи с ростом непрогнозируемых нагрузок, существенно ухудшает устойчивость и управляемость автомобиля и безопасность дорожного движения.

Рис. 24. Влияние углов схождения и развала на ресурс шины

Неправильное схождение и развал колес обуславливают интенсивный износ протектора шин из-за дополнительного проскальзывания элементов протектора в контакте шины с дорогой. Причиной проскальзывания является несовпадение направления вращения колес с направлением движения автомобиля. При увеличенном угле схождения колес повышенный износ отмечается по наружному краю беговой дорожки протектора, на котором появляются острые кромки, направленные в сторону продольной оси автомобиля (см. рис. 21, б).

При недостаточном схождении и расхождении (отрицательном схождении) поперечный косой пилообразный износ наблюдается по внутреннему краю беговой дорожки протектора (ступенчатые кромки направлены наружу) (см. рис. 21, д). Протектор шин особенно интенсивно изнашивается при расхождении колес. В этом случае автомобиль теряет устойчивость больше, чем при увеличенном схождении колес.

9. Утилизация шин

Динамичный рост парка автомобилей во всех развитых странах приводит к постоянному накоплению изношенных автомобильных шин.

Вышедшие из эксплуатации изношенные шины являются источником длительного загрязнения окружающей среды по следующим причинам:

  • они не подвергаются биологическому разложению;
  • огнеопасны и, в случае возгорания, погасить их достаточно сложно;
  • при складировании являются идеальным местом размножения грызунов, кровососущих насекомых и служат источником инфекционных заболеваний.

Вместе с тем, амортизированные автомобильные шины содержат в себе ценное сырье: каучук, металл, текстильный корд.

Проблема переработки изношенных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира. Все предлагаемые способы переработки сводятся к механическому измельчению резиновых отходов, которые затем используются для изготовления каучуко-битумных смесей и других полезных продуктов.

Резиновая крошка также является прекрасным сорбентом нефти и нефтепродуктов, попавших в окружающую среду при авариях на суше и на море.

В Германии выбрасывать изношенные шины запрещено законом: их необходимо сдавать в авторемонтные мастерские, которые обязаны вывозить эту резину для переработки на предприятия, реализующие, например, одну из предельно простых и эффективных технологий: у покрышек срезают боковины, а протекторы сплетают в резиновые маты многофункционального назначения.

Положенные в качестве «подушки» новых дорог, они придают полотну большую эластичность, устойчивость к погодным колебаниям и служат в некоторой степени звукопоглотителем. Они играют роль опалубки, которой закрывают стволы деревьев на период строительства. Ими укрепляют берега водоемов, склонов дамб и карьеров.

На боковине шины можно найти исчерпывающую информацию о ее характеристиках

Известен также метод терморастворения резиносодержащих веществ, суть которого заключается в следующем. Куски покрышек закладывают в емкость, заливают химическим раствором и через 2 ч в ней образуется темная маслянистая жидкость с характерным запахом нефти, которую можно перегонять в бензин.

Таким образом из 1 т резины получается 600 кг нефти, 300 кг сажи и 100 кг попутного газа. При этом сажу можно использовать в ка­честве наполнителя при производстве пластмасс, газ — в качестве топлива, а из нефти выработать по 200 л бензина, дизельного топлива и мазута.

Подобные результаты дает и пиролиз резины, т.е. ее высокотемпературный нагрев при недостатке кислорода: из 100 т шин получают 40 т сажи, используемой в лакокрасочной промышленности, 25 т технических масел, 25 т энергетических газов и 10 т стального лома.

Таковы известные в настоящее время прямые пути решения проблемы резинотехнических отходов, однако ее можно решать и косвенными методами, например, ремонтом и восстановлением шин, что позволяет продлить срок их службы, а значит, уменьшить объемы списания.

11. Обязанности водителей по уходу за шинами

Для максимального использования ресурса шин водитель обязан соблюдать правила эксплуатации и ухода за ними.

При получении нового автомобиля, полной или частичной смене шин на автомобиле водитель обязан:

  • проверить правильность комплектации автомобиля шинами;
  • при частичной замене шин произвести подбор их и установку по осям исходя из технического состояния шин;
  • проверить соответствие записей в карточках учета работы шин и расписаться в них;
  • проверить давление в шинах и при необходимости довести его до рекомендуемой нормы, а в запасной шине — до максимально допустимого для данной модели шин;
  • не реже одного раза в месяц сверять показания ручного манометра с показаниями контрольного манометра.

При установке запасной шины на ходовое колесо автомобиля необходимо проверить ее соответствие стоящим на этой оси шинам, записать показание спидометра для учета пробега запасной шины, при необходимости довести давление в запасной шине до нормы.

Перед выездом на линию водитель обязан:

  • визуально осмотреть шины;
  • проверить крепление ободьев и колес;
  • при утечке воздуха из шины выявить и устранить причину утечки; допускаемое отклонение давления в шинах от нормы — не более ±0,02 МПа для грузовых автомобилей, автобусов, троллейбусов, прицепов, полуприцепов и не более ±0,01 МПа для легковых автомобилей;
  • проверить крепление колес;
  • не реже одного раза в неделю производить проверку внутреннего давления в остывших шинах ручным манометром.

На линии водитель обязан:

  • трогать с места автомобиль плавно во избежание пробуксовки колес;
  • при уводе автомобиля в сторону немедленно остановить его, выявить и устранить причину увода; допускается кратковременное снижение давления воздуха в шинах с регулируемым давлением на труднопроходимых участках пути;
  • не допускать езды на шинах с пониженным внутренним давлением;
  • следить за состоянием дороги, на труднопроходимых участках (глубокая колея, железнодорожный переезд и др.) снижать скорость движения;
  • не допускать резкого торможения при подъездах к месту остановки, около светофоров, шлагбаумов и др.;
  • избегать резких ударов колес об острые металлические и другие выступающие предметы, не подъезжать вплотную к краю тротуара или другим выступающим предметам, чтобы не повредить шины;
  • не допускать длительной пробуксовки колес при застревании автомобиля;
  • при необходимости движения с открытыми бортами закрепить последние, чтобы исключить возможность повреждения шин;
  • при использовании цепей противоскольжения подбирать их по размеру шин и применять только для преодоления труднопроходимых участков пути; запрещается использование цепей на дорогах с твердым покрытием;
  • на стоянках осматривать шины с целью удаления застрявших в протекторе, боковине, между сдвоенными шинами посторонних предметов (камни, стекла и др.); при необходимости произвести ремонт поврежденных шин, пользуясь автоаптечками;
  • не допускать перегрузки автомобиля сверх указанной грузоподъемности, следить за равномерным размещением груза и надежным его закреплением; тяжелый малогабаритный груз размещать в кузове с учетом равномерной нагрузки на все шины.

Ежедневно после возвращения с линии в АТП водитель обязан:

  • осмотреть шины, ободья, а также вентили (на наличие колпачков); удалить посторонние предметы из протектора, боковин и между сдвоенными шинами;
  • снять шины, подлежащие ремонту, восстановлению, нарезке рисунка протектора, списанию в утиль;
  • при неравномерном износе протектора выяснить и устранить причину его появления. Пригодность шин к дальнейшей эксплуатации при неравномерном износе на автотранспортных предприятиях определяется комиссией.

При эксплуатации шин с регулируемым давлением:

  • необходимо следить за внутренним давлением воздуха в шинах и постоянно поддерживать его в пределах нормы, установленной для данной модели автомобиля;
  • необходимо проверять подключение всех колес к системе централизованной накачки шин; все шинные краны и запорные вентили должны быть открыты;
  • движение автомобиля при пониженном давлении в шинах допускается только для преодоления труднопроходимых участков пути; при переходе на дорогу с твердым покрытием давление в шинах должно быть доведено до нормы, установленной для данной модели автомобиля.

При установке на автомобиль ошипованных шин необходимо:

  • установить на заднем стекле или задней стенке кузова опознавательный знак в виде равностороннего треугольника белого цвета, в который вписана буква «Ш» черного цвета (сторона треугольника не менее 200 мм, ширина каймы 1/10 стороны);
  • произвести обкатку шин в пределах 0,8…1,0 тыс. км; скорость движения в период обкатки не должна превышать 70 км/ч для легковых и 50 км/ч для грузовых автомобилей, автобусов.

Строение колеса и устройство автомобильной шины для начинающих

В условиях Крайнего Севера на грузовых автомобилях, автобусах, прицепах и полуприцепах к ним, автобусах, троллейбусах применяют только шины в морозостойком исполнении. Рекомендуется не оставлять автомобиль с разогретыми шинами на дорогах с уклоном для избежания скатывания автомобиля при образовании ледяной корки на шинах при их остывании.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpolicyandsafetyru

Запрещается установка на один автомобиль морозостойких и неморозостойких шин из-за различного времени их разогрева.

Оцените статью
Авторейтинг
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю политику конфиденциальности.