Файл: Салтыков, А. В. Основы современной технологии автомобильных шин.pdf

Г л а в а 2

УСТРОЙСТВО СОВРЕМЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИН

Автомобильной пневматической шиной называется резинотка­ невая упругая оболочка, наполненная сжатым воздухом и укреп­ ленная на ободе колеса.

Пневматическая шина служит для смягчения и поглощения толчков и ударов при движении автомобиля, сцепления колес с поверхностью дороги и обеспечивает бесшумность движения. Та­ ким образом, шина воспринимает и передает тяговые усилия авто­ мобиля на дорогу, препятствует боковым заносам машины, спо­ собствует безопасности и комфортабельности езды, предохраняет детали автомобиля от чрезмерной тряски и преждевременного раз­

можность движения автомобиля и управление им при больших скоростях.

Амортизационная способность пневматической шины обуслав­ ливается упругими свойствами находящегося в ней сжатого воз­ духа. Обладая способностью сжиматься, воздух может быстро из­ менять свой объем под действием внешней силы. Благодаря этому возникающие при движении автомобиля толчки или удары (от наезда колеса на препятствия или неровности дороги) поглощают­ ся или ослабляются шиной; эластичная резинотканевая оболочка позволяет использовать упругие свойства заключенного в ней сжа­ того воздуха. Последний кроме упругости придает шинам опреде­ ленную жесткость, и это дает им возможность передавать тяговые усилия автомобиля на дорогу и сохранять боковую устойчивость автомобиля.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИН

В основу классификации автомобильных пневматических шин могут быть положены различные признаки, зависящие от назначе­ ния, внутреннего давления и устройства шин.

По назначению автомобильные шины делятся на легковые и грузовые. К легковым шинам относятся собственно легковые шины и шины для малотоннажных грузовых автомобилей; к грузовым — шины для грузовых автомобилей, автобусов и троллейбусов и крупногабаритные автомобильные шины.

20

В- зависимости от внутреннего давления различают шины высокого, низкого и сверхнизкого давления.

Шины высокого давления (6 кгс/см2 и более) имеют существен­ ный недостаток. Они обладают повышенной жесткостью, а следо­ вательно, и худшей амортизационной способностью. Шины низкого

и значительно уменьшают динамические нагрузки на колесо. По­ этому шины высокого давления были заменены шинами низкого давления, которые в настоящее время являются общепринятым типом шин для легковых и грузовых автомобилей.

Для легковых шин это направление находит дальнейшее раз­ витие в шинах сверхнизкого давления (1,4—0,7 кгс/см2).

В СССР и за рубежом идет процесс повышения внутреннего давления в грузовых шинах с целью увеличения их грузоподъем­ ности без изменения размера. Повышение давления в шинах стало возможным в результате строительства широкой сети бетонных дорог первого класса, а также применения пневматических амор­ тизаторов в системе подвески колес.

По устройству автомобильные пневматические шины разде­ ляются на диагональные, опоясанные диагональные и меридио­ нальные *.

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИН

Выпускаются два типа шин: диагональные (рис. 2.1, а) и ради­ альные (рис. 2.1, б) .

Диагональные — это шины, в которых нити корда в каркасе и брекере расположены под определенным углом к меридиану, перекрещиваясь между собой в отдельных слоях (в соседних или через пару слоев).

В США, кроме того, выпускаются так называемые диагональ­ но-опоясанные шины, которые имеют каркас, подобный применяе­ мому в диагональных шинах, и жесткий брекерный пояс. При изготовлении брекерного пояса используют высокомодульный корд с углом расположения нитей больше, чем в каркасе, по крайней мере на 5°. Эти шины не получили распространение в других странах и в США также постепенно заменяются радиаль­ ными.

Радиальные шины. В этих шинах нити корда в каркасе рас­ положены по меридиану под углом 0° от борта к борту во всех слоях каркаса. Нити брекерного пояса этих шин идут под разными

21

в сторону от прямолинейного направления. Это может привести к серьезным авариям.

Над созданием безопасной пневматической шины конструктор­ ская мысль работала уже давно. Были предприняты многочислен­ ные попытки устранить быстрое падение давления в камерной шине утолщением камеры в беговой части, введением в беговую часть камеры дополнительных прокладок и самозаклеивающих слоев, введением металлических прокладок в покрышку, заполне­ нием камеры самозаклеивающими составами, заполнением покрыш­ ки губчатой резиной или применением гофрированных или двухпо- , лосных камер и т. п.

Однако перечисленные способы либо не обеспечивали безопас­ ности езды, либо применение их приводило к утяжелению шин, увеличению теплообразования в них, к усложнению и удорожанию шинного производства. Из-за серьезных недостатков такие кон­ струкции не нашли широкого применения.

Рис. 2.2. Устройство камерной шины для грузовых (а) и лег­ ковых (б) автомобилей:

Г —покрышка; 2 —автокамера; 3 —обод; 4 —ободная лента (флеп); 5—ре­ зиновый фланец вентиля.

Только в конце 50-х годов удалось создать приемлемую кон­ струкцию пневматической шины, которая повысила безопасность движения автомобиля. Эта шина получила название бескамерной автомобильной шины.

Бескамерные автомобильные шины

Бескамерная автомобильная шина (рис. 2.3) не имеет автока­ меры. Воздух накачивается непосредственно в полость шины. Гер­ метизация такой шины достигается плотной посадкой покрышки на обод специальной конструкции. Для предотвращения диффу­ зии воздуха сквозь стенки шины внутренняя поверхность ее по­ крывается специальным герметизирующим слоем. Очевидно, при проколе воздух может выходить только через отверстие. Но так как отверстие вследствие упругости материалов шины сжимается,

23

воздух выходит из шины медленно, и давление в ней снижается постепенно. Если предмет, проколовший беокамерную шину (гвоздь и т. п.), остается в ней, он плотно обжимается толстым слоем ре­ зины, и воздух из шины длительное время практически не выходит.

Втом и другом случае опасность аварии машины исключается. Выпускаются также бескамерные шины, в которых для повы­

шения стойкости к проколам между герметизирующим слоем и каркасом покрышки помещается самозаклеивающий слой из пла­ стической массы (рис. 2.4). При небольшом проколе шины веще­ ство самозаклеивающего слоя под давлением воздуха заполняет отверстие и закупоривает его.

Рис. 2.3. Устройство бескамерной легковой (а) и грузовой (б) шин:

II—на глубоком герметичном ободе с наклонными полками (15°).

Впервых образцах бескамерных шин самозаклеивающий слой себя не оправдал, так как при остановке автомобиля (в нагретой шине) пластическая масса стекала в одно место, а другие участки шины оголялись; в охлажденной шине масса не затекала в отвер­ стие от прокола и т. п. Эти недостатки в значительной мере были

устранены при помещении пластической массы в резиновые ячейки или изготовлении всего слоя из материалов с малой текучестью в нагретом состоянии и достаточной пластичностью при низких тем­ пературах.

Преимущества бескамерной шины заключаются не только в том, что она повышает безопасность движения. Возможность езды при малых проколах и более легкий путевой ремонт этих шин. по сравнению с камерными позволяют в некоторых случаях обхо­ диться без запасного колеса. Повышенная гибкость бескамерной шины улучшает ее амортизационные свойства. Меньшее теплооб­ разование и пониженная рабочая температура при высоких ско­

24

Боковина утолщена в тех точках, где она соприкасается с ободом при обжатии шины без внутреннего давления (рис. 2.5). Для того чтобы температура не повышалась при езде без давления, внутри шины в капсулах находится смазывающее вещество. При сниже­ нии давления боковина прогибается, капсулы раздавливаются и

Рис. 2.5. Три состояния бескамерной радиальной шины фирмы «Данлоп» в зависимости от внутреннего давле­

смазка вытекает внутрь шины, что позволяет безопасно проехать путь около 250 км со скоростью 80 км/ч.

Безопасная двойная бескамерная шина. Конструктивная осо­

диафрагмы.

В случае пробоя или прокола шины воздух выходит только из наружной полости. При этом давление во внутренней полости не­ сколько снижается, так как ее объем увеличивается благодаря растяжению диафрагмы вследствие уменьшения давления в на­ ружной полости. Такое снижение давления не оказывает влияния на движение автомобиля. Даже значительное повреждение шины

26