Главная arrow Обзоры arrow Колеса и шины
Колеса и шины

Шина

Назначение шины — поглощать и смягчать толчки и удары, воспринимаемые колесом от дороги, обеспечивать с ней достаточное сцепление, снижать уровень шума, возникающий при движении автомобиля и уменьшать разрушающее действие автомобиля на дорогу.
Требования, предъявляемые к шинам.
1. Обеспечение высокой комфортабельности — шина и подвеска, работая последовательно в вертикальном направлении, обеспечивают требуемую частоту собственных колебаний подрессоренной части конструкции. Помимо этого, влияние шины на комфортабельность автомобиля определяется следующим:
•    уровнем шума при прямолинейном и криволинейном движении;
•    сопротивлением повороту управляемых колес;
•    радиальным и боковым биениями, которые передаются на рулевое управление.
2. Обеспечение безопасности движения — реализация этого требования в основном определяется прочностью каркаса шины, способного противостоять действию внутреннего давления и ударным нагрузкам. Безопасность шины определяется следующими ее свойствами:
•    устойчивостью прямолинейного движения;
•    способностью двигаться с высокими скоростями без опасности возникновения сильных вибраций и разрушения;
•    хорошими сцепными свойствами как в продольном, так и в боковом направлениях, а также на дорогах с мокрым, загрязненным, заснеженным и обледенелым покрытиями.
3. Высокие экономические показатели — экономичность шины определяется ее стоимостью и эксплуатационными затратами.
4. Удобство компоновки (с позиции размещения колес и шин на автомобиле они должны иметь минимально допустимые размеры) заключается в следующем:
•    уменьшается высота и ширина колесной ниши, что позволяет увеличить объем салона, моторного отсека и багажного отделения легкового автомобиля или улучшить планировку салона автобуса;
•    уменьшается высота легкового автомобиля;
•    уменьшается высота пола автобуса или положение грузовой платформы грузового автомобиля, что важно для ускорения погрузки и выгрузки;
•    уменьшается пространство, занимаемое запасным колесом. В настоящее время на легковых автомобилях применяются колеса диаметром обода не менее 13» (дюймов), а на грузовых — 18».
Покрышка шины воспринимает давление сжатого воздуха, находящегося в камере, предохраняет камеру от повреждений и обеспечивает сцепление колеса с дорогой.
Покрышка состоит из протектора, подушечного слоя (брекера), каркаса, боковин и бортов с сердечниками. Каркас является основой покрышки, соединяя все ее части в одно целое. Каркас изготовляется из одного или нескольких слоев специальной прорезиненной кордной ткани (корда) толщиной 1 — 1,5 мм. В зависимости от типа и назначения шины корд может быть хлопчатобумажным, вискозным, капроновым, нейлоновым и металлическим. Число слоев корда в каркасе с учетом их равнопрочное™ может быть: 2—6 для шин легковых автомобилей; 4—14 для шин грузовых автомобилей и автобусов. Число слоев корда определяет прочность каркаса и допустимую нагрузку на шину.
Боковина шины представляет собой слой резины, привулканизированный к каркасу и защищающий его от вредных воздействий окружающей среды и механических повреждений. Боковины должны быть достаточно тонкими и гибкими, для того чтобы хорошо противостоять циклическому изгибу и оказывать малое влияние на изгибную жесткость каркаса. Толщина боковины 1,5—3,5 мм у обычных шин и до 10 мм у арочных. На нижней поверхности боковины формируется монтажный поясок в виде концентричных резиновых колец, которые позволяют проконтролировать правильность посадки борта шины на полку обода при монтаже. В верхней части боковины имеется защитный поясок в виде также концентричных, но более массивных колец. Они служат для защиты от повреждений при боковых наездах на бордюрный камень и т. п.
Протектор обеспечивает сцепление шины с дорогой и предохраняет каркас от повреждения. Его изготовляют из прочной, твердой, износостойкой резины. В нем различают расчлененную часть (рисунок) и подканавочный слой, который составляет 20—40 % толщины протектора в целом. Толщина протектора шин легковых автомобилей — 10—15 мм, грузовых и автобусов — 15—30 мм.
Между каркасом и протектором располагается подушечный слой (брекер). Он представляет собой резиновый или резинокордный слой и служит для усиления каркаса и улучшения связи каркаса с протектором. Брекер смягчает воздействие на каркас ударных нагрузок и способствует более равномерному распределению по каркасу окружных и поперечных сил, возникающих при взаимодействии колеса с дорогой.
Борта надежно укрепляют покрышку на ободе. Снаружи борта имеют один-два слоя прорезиновой ленты, предохраняющей их от истирания об обод и от повреждений при монтаже и демонтаже шины. Внутри бортов имеются стальные проволочные сердечники, которые увеличивают прочность бортов, предохраняют их от растягивания и предотвращают соскакивания шины с обода колеса. Шина с поврежденным сердечником не пригодна для эксплуатации.
Шины различают по назначению, геометрическим параметрам, конструктивным признакам и эксплуатационным характеристикам.
По назначению различают шины:
•    для легковых автомобилей;
•    для грузовых автомобилей и автобусов;
•    для автомобилей повышенной и высокой проходимости;
•    для специальных машин.
В зависимости от дорожного покрытия и его состояния они различаются по типу рисунка протектора:
•    дорожные (для дорог с усовершенствованным покрытием);
•    универсальные (для дорог с различным покрытием);
•    повышенной проходимости;
•    карьерные.
Учитывая различное состояние покрытия в зависимости от времени года шины бывают:
•    летние (со стандартным дорожным рисунком);
•    для грязи и снега;
•    для грязи, снега и льда. Основными параметрами шины являются:
•    В — ширина профиля;
•    Н — высота профиля;
•    d — посадочный диаметр;
•    А — посадочная ширина (обода).
В зависимости от ширины профиля шины подразделяются на:
•    крупногабаритные (В > 350 мм);
•    среднегабаритные (200 < В < 350 мм);
•    малогабаритные (В < 200 мм).
Отношение высоты профиля шины к ее ширине (Н/В), выраженное в процентах, определяет серию шины, т. е. серия 70 означает, что Н/В =0,7.
Конструктивные параметры шин:
•    конструкция каркаса — диагональная или радиальная, число слоев корда в каркасе;
•    материал, из которого изготовлен корд каркаса;
•    конструкция брекера — число слоев корда, сплошной по ширине или расчлененный, наличие прокладок между слоями брекера;
•    материал, из которого изготовлен корд брекера;
•    конструкция протектора — высокий или низкий, тип рисунка протектора;
•    способ герметизации — камерная или бескамерная;
•    наличие специальных устройств, повышающих безопасность шины при ее разгерметизации.
Эксплуатационные параметры шин:
•    максимальная скорость качения;
•    максимальная допустимая радиальная нагрузка;
•    рекомендуемое внутреннее давление воздуха.
По конструкции шины могут быть диагональные, радиальные и диагонально опоясанные.
Диагональными называются шины, у которых нити корда в смежных слоях каркаса скрещиваются (проходят по диагонали) и наклонены к линии экватора в верхней части протектора на 30—38°. В этом случае для уравновешивания сил, действующих в нитях, число слоев в каркасе должно быть четным. При качении шины происходит ее деформация, сопровождаемая изменением формы профиля в различных радиальных сечениях. Поскольку кордные нити имеют высокую жесткость на растяжение, то благодаря податливости связующей их резины углы взаимного расположения нитей в смежных слоях каркаса меняются. При деформации резины из-за присущего ей большого внутреннего трения выделяется теплота, шина нагревается. При этом снижается долговечность шины из-за температурного старения резины и нитей корда и увеличивается сопротивление ее качению вследствие совершаемой внутри шины большой работы сил трения.
Радиальная шина — здесь нити корда лежат практически в радиальных плоскостях, проходящих через ось колеса. При этом угол наклона к линии экватора в верхней части протектора составляет 85—90°. Если в каркасе два или более слоев корда, то близлежащие нити в смежных слоях почти параллельны. Такое расположение нитей улучшает условия их работы, так как уменьшаются деформации сжатия и сдвига резины между нитями и, следовательно, меньше по сравнению с диагональным каркасом работа сил трения и разогрев шин. Поэтому каркас радиальной шины имеет больший срок службы.
Диагонально опоясанные шины представляет собой конструктивный компромисс между диагональными и радиальными шинами. Они имеют диагональный каркас и нерастяжимый брекерный пояс. При этом число слоев корда в каркасе меньше, чем у диагональных шин, а в брекере — меньше чем у радиальных, хотя они имеют подобные конструкции. Диагонально опоясанные шины сочетают в себе свойства диагональной и радиальной шин.
Камеры. Герметичность камерных шин обеспечивается камерой — торообразной эластичной оболочкой с вентилем для заполнения ее воздухом. Наружный диаметр камеры несколько меньше внутреннего диаметра шины, внутренний диаметр — больше диаметра обода по ручью. Благодаря этому камеру можно установить в шине без складок и после накачивания ее воздухом она равномерно плотно прижимается к шине и ободу, что предотвращает ее истирание. Камеры изготовляются из прочной эластичной резины с большим содержанием каучука. Маркируются камеры по посадочному диаметру обода и диапазону ширины профиля шин, для которых она предназначена.
Вентиль. Для накачивания воздухом камера снабжена вентилем, который либо привулканизирован к камере, либо крепится с помощью зажима. Основными элементами вентиля являются ключ-колпачок, золотник, уплотнительная манжета на втулке золотника, клапан с направляющим стержнем, корпус, пружина клапана, направляющая чашечка стержня клапана. Устройство золотников всех типов вентилей одинаково. Клапан золотника может открываться нажатием на его стержень. Детали вентиля имеют специальную вентильную резьбу, которая обеспечивает легкое свинчивание деталей вручную и одновременно обладает достаточным сопротивлением самоотворачиванию при работе в условиях вибрации и ударных нагрузок.
Ободная лента шины предохраняет камеру от повреждений и трения об обод колеса и борта покрышки. Она выполнена из резиновой профилированной ленты и имеет форму кольца, внутренний диаметр которого несколько больше диаметра обода колеса. Толщина ленты в средней части составляет 3—10 мм и уменьшается к краям до 1 мм. Ободная лента устанавливается между ободом колеса и камерой шины.
Бескамерные шины. Герметизирующие функции в такой шине выполняет слой резины толщиной 1,5—3,6 мм определенного состава, покрывающий внутри каркас и борта. Обод для такой шины должен быть герметичным. Вентиль герметично закрепляется в отверстии обода. Борта шины плотно прилегают к полкам обода благодаря большему сборочному натягу, а также к его закраинам — под действием внутреннего давления. Носки бортов имеют специальную форму.
Бескамерные шины имеют ряд преимуществ перед камерными, а именно:
•    обладают меньшим внутренним трением вследствие отсутствия камеры, поэтому испытывают меньшее сопротивление качению и меньше нагреваются;
•    более безопасны в случае прокола, так как застрявший в шине колючий предмет обволакивается герметизирующим слоем, а небольшое сквозное отверстие практически затягивается резиной этого слоя;
•    более просты в ремонте при небольших повреждениях, так как в этом случае применяются резиновые пробки и герметизирующие пасты;
•    их монтаж менее трудоемок, так как отсутствует камера;
•    допускается эксплуатация бескамерных шин с камерой.
 
< Пред.   След. >
map