Шины (пневматич.)

Определение "Шины (пневматич.)" в Большой Советской Энциклопедии

Примеры «рисунков» беговой дорожки протектора грузовых шин

Шины пневматические, в автомобилях и других колёсных машинах выполняют следующие основные функции: создают необходимое сцепление колёс с поверхностью дороги и амортизируют возникающие при движении машины динамические нагрузки на колёса. Благодаря этому обеспечиваются возможность управления машиной, её проходимость в трудных дорожных условиях, устойчивость, комфортабельность при езде. Шины (пневматич.) существенно влияют на длину тормозного пути, расход топлива и многие другие эксплуатационные и экономические характеристики автомобиля. В зависимости от назначения Шины (пневматич.) подразделяют на легковые (для легковых автомобилей и грузовых автомобилей малой грузоподъёмности); грузовые (для остальных грузовых автомобилей, автобусов, троллейбусов, прицепов); с.-х. (для тракторов и др. с.-х. машин); строительно-дорожные (для строительных, дорожных и подъёмно-транспортных машин); мотошины (для мотоциклов, мотороллеров, мопедов); велосипедные. К Шины (пневматич.) специального назначения относятся авиационные, для монорельсового транспорта и др.

Схемы покрышек диагональной и радиальной шин

Шины (пневматич.) - многослойные резино-текстильные изделия, на изготовление которых расходуется около 50% потребляемого каучука, а также значит. доля химических волокон и других армирующих материалов. В 1976 на производство Шины (пневматич.) во всём мире было израсходовано около 7 млн. т каучуков; выпуск Шины (пневматич.) составил 780 млн. шт.

Конструкция. Общий элемент Шины (пневматич.) всех типов - покрышка (рис. 1), обеспечивающая сохранение заданной формы Шины (пневматич.) при действии внутреннего давления. Основа покрышки - каркас, придающий ей прочность и эластичность. Он состоит из нескольких слоев обрезиненного текстильного (в некоторых случаях металлического) корда (кордной ткани). В диагональных Шины (пневматич.) нити корда в соседних слоях каркаса перекрещиваются, а угол между направлением нитей и меридиональной (проходящей через ось вращения) плоскостью Шины (пневматич.) составляет 50-55°. В радиальных Шины (пневматич.) (шинах Р) нити всех слоев корда располагаются в меридиональной плоскости. Число слоев корда в этих Шины (пневматич.) примерно в 2 раза меньше, чем в диагональных, и поэтому каркас шин Р отличается большей гибкостью.

Брекер (подушечный слой) Шины (пневматич.), предназначенный для создания прочной связи между каркасом и наружным резиновым слоем Шины (пневматич.) (протектором), изготовляют из нескольких слоев обрезиненного текст. или металлического корда (реже из резины). В брокере диагональных Шины (пневматич.) нити корда располагаются под тем же углом, что и в каркасе; в брокере радиальных - под углом 70-85°, образуя нерастяжимый пояс, который воспринимает основную часть усилий, возникающих в Шины (пневматич.) под действием внутреннего давления и внешних нагрузок. Благодаря сочетанию гибкого каркаса и жёсткого брекерного пояса шины Р отличаются от диагональных большей долговечностью, меньшими потерями на преодоление сопротивления качению и др. эксплуатационными преимуществами.

Протектор Шины (пневматич.), образующий одно целое с её боковинами, защищает каркас от механических повреждений и воздействия влаги. Наиболее массивная часть протектора - беговая дорожка - имеет «рисунок» (выступы и углубления различных размеров и формы, рис. 2), определяющий сцепление Шины (пневматич.) с дорогой, сопротивление качению, износостойкость, проходимость, шум при езде, удобство управления машиной и др. Борт покрышки обеспечивает плотную посадку и крепление Шины (пневматич.) на ободе колеса. На бортовых кольцах закрепляются слои каркаса Шины (пневматич.)

Важный конструктивный признак Шины (пневматич.)- способ герметизации, по которому их подразделяют на камерные и бескамерные. В полость камерных Шины (пневматич.) помещают ездовую камеру - кольцеобразную резиновую трубку с вентилем, удерживающую в Шины (пневматич.) сжатый воздух. В бескамерных Шины (пневматич.) воздух удерживается благодаря применению специальных уплотнительных бортовых лент, посадке Шины (пневматич.) на обод под большим натяжением, а также наложению на внутренняя полость покрышки резинового герметизирующего слоя. Преимущества бескамерных Шины (пневматич.) - большая безопасность движения вследствие незначительной утечки воздуха при проколе, меньшая масса, простота обслуживания и ремонта. Однако для герметичной посадки этих Шины (пневматич.) на обод необходимы специальное монтажное оборудование, а также повышенная точность изготовления ободов. Выбор конструкции Шины (пневматич.) определяется их назначением. Например, для легковых Шины (пневматич.), которые должны обеспечивать безопасность движения и комфортабельность при езде на высоких скоростях, наиболее целесообразна бескамерная конструкция.

Рабочие характеристики. На неподвижную Шины (пневматич.) действуют силы внутреннего давления и статической нагрузки на колесо, при качении Шины (пневматич.), кроме того, - динамической нагрузки, а также нагрузки от перераспределения массы машины между осями и колёсами. Под действием этих сил Шины (пневматич.) испытывает при качении непрерывные циклические деформации, величина и направление которых в различных зонах Шины (пневматич.) различны. Число циклов деформации Шины (пневматич.) за время её амортизационного пробега может достигать нескольких десятков миллионов. Вследствие этих деформаций происходит саморазогрев Шины (пневматич.) (теплообразование) до 60-90 °С.

Важнейшие эксплуатационные характеристики Шины (пневматич.) - грузоподъёмность, долговечность, сцепление с дорогой, сопротивление качению, амортизационная способность. Грузоподъёмность (максимальная допустимая статическая вертикальная нагрузка на Шины (пневматич.)) зависит главным образом от габаритов Шины (пневматич.), внутреннего давления, числа слоев корда и его типа, а также от эксплуатационных условий. Долговечность характеризуется пробегом Шины (пневматич.) до износа выступов рисунка протектора (по условиям безопасности движения, а также для предохранения каркаса от повреждений минимальная остаточная высота выступов должна быть 0,5 мм для грузовых и 1,5 мм для легковых Шины (пневматич.)). Долговечность снижается при ухудшении дорожных и климатических условий, превышении грузоподъёмности, увеличении скорости движения, отклонениях внутреннего давления в Шины (пневматич.) от оптимального для данных условий эксплуатации (это давление составляет от 0,1 Мн/м², или 1 кгс/см², для легковых Шины (пневматич.) до 2 Мн/м², или 20 кгс/см², для авиационных Шины (пневматич.)). При снижении внутреннего давления увеличивается амплитуда деформаций Шины (пневматич.) и повышается теплообразование, что приводит к ускоренному усталостному разрушению Шины (пневматич.), а при его повышении возрастают напряжения в Шины (пневматич.), увеличивается опасность разрыва каркаса при наезде на препятствие и ускоряется износ протектора из-за увеличения давления в контакте Шины (пневматич.) с дорогой. Средний пробег легковых Шины (пневматич.) лежит в пределах 40-60 тыс. км, грузовых Шины (пневматич.) - в пределах 60-100 тыс. км.

Сцепление с дорогой - один из важнейших факторов, обеспечивающих безопасное движение автомобиля. Недостаточное сцепление - причина 25-40% дорожно-транспортных происшествий на мокрых дорогах и 5-10% - на сухих. Помимо «рисунка» протектора на эту характеристику влияют свойства протекторной резины.

Сопротивление качению в значительной степени определяет расход топлива колёсным транспортом и влияет также на его динамические характеристики. Оно существенно зависит от массы и конструкции Шины (пневматич.), а также от материалов, из которых она изготовлена. Амортизационная способность определяет свойства Шины (пневматич.) как элемента подвески автомобиля, гасящего динамические нагрузки. Для оптимальной амортизации автомобиля необходимо правильное сочетание амортизационной способности Шины (пневматич.) и амортизационных свойств др. элементов подвески.

Материалы. Технология производства. Общие требования к резинам для Шины (пневматич.)- высокая усталостная выносливость и малое теплообразование; к резинам для протектора, кроме того, износо- и атмосферостойкость; для каркаса - высокая эластичность; для брокера - теплостойкость; для ездовых камер - газонепроницаемость. Основные типы каучуков для шинных резин - бутадиен-стирольный, стереорегулярный бутадиеновый, синтетический изопреновый, натуральный; важнейшие армирующие материалы - полиамидный и вискозный корд. Технологический процесс шинного производства включает: приготовление резиновых смесей в смесителях; обработку корда (пропитку синтетическими латексами, термическую вытяжку, стабилизацию, обкладку резиной на каландрах); заготовку деталей Шины (пневматич.) (раскрой обрезиненного корда, стыковку кусков, наложение на них резиновых прослоек, профилирование заготовки протектора на экструдерах, изготовление деталей борта и др.); сборку покрышек на специальных станках; формование и вулканизацию покрышек в т. н. форматорах-вулканизаторах; изготовление заготовок ездовых камер на экструдерах и их вулканизацию в пресс-формах. Многие операции технологического процесса осуществляются на поточно-автоматических линиях (например, изготовление резиновых смесей, сборка и вулканизация покрышек). См. также Каучуки синтетические, Каучук натуральный, Резина.
 

  Лит.: Пневматические шины. (Исследования по проблеме повышения качества). Сб. ст., М., 1969; Пневматические шины, М., 1973; Салтыков А. В., Основы современной технологии автомобильных шин, 3 изд., М., 1974; Энциклопедия полимеров, т. 3., М., 1977.
  В. Ф. Евстратов.