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

распространений такие шины не получили. Иногда брекер распо­ лагается между верхними слоями каркаса.

Место расположения корд-брекера в покрышке не оказывает влияния на повышение ее прочности по короне, но для повышения прочности связи между каркасом и протектором корд-брекер це­ лесообразно помещать между ними. Если же весь последний слой каркаса изготовлен из корд-брекера, прочность связи с протек­ тором достигается, но прочность покрышки ослабляется. В особых случаях для усиления покрышки располагают несколько брекеров (4 и более) между слоями каркаса или над ним. С целью увели­ чения сопротивления покрышки механическим повреждениям (про­ колам, пробоям), повышения боковой устойчивости шины и умень­ шения износа протектора в последнее время для изготовления по­ душечного слоя используют металлокорд или смесь, содержащую короткие куски латунированной проволоки или стеклянного во­ локна.

Протектор. Протектором называют наружный резиновый слой покрышки, который соприкасается с поверхностью дороги. Протек­ тор расположен по короне покрышки и предназначен для защиты каркаса от механических повреждений (проколов, пробоев) и преждевременного износа, для передачи тяговых и тормозных уси­ лий автомобиля на дорогу, увеличения сцепления покрышки с по­ верхностью дороги (грунта), для поглощения толчков при качении шины.

Протектор должен обладать хорошим сопротивлением истира­

ности, состоящую из выступов и канавок различной конфигурации. Рельефная часть поверхности протектора называется протектор­ ным рисунком. Рельефная поверхность протектора увеличивает сцепление покрышки с дорогой (грунтом) и обеспечивает необхо­ димое сопротивление боковым заносам машины. Та часть про­ тектора, которая непосредственно соприкасается с поверхностью

для амортизации толчков и ударов. Толщина основания протек­ тора зависит от качества применяемых резин. Обычно она состав­ ляет 40—60% (в отдельных случаях 25%) от глубины канавок протекторного рисунка.

Слишком толстое основание протектора утяжеляет покрышку. Кроме того, при многократных деформациях в толстой массе подканавочного слоя в результате трения выделяется значительное количество тепла и из-за плохой теплоотдачи развиваются доволь­ но высокие температуры, что приводит к отслоению протектора от брекера. Но толстый протектор имеет более длительный срок службы.

Тонкий протектор лучше отводит образующееся в шине тепло, менее склонен к отслоению. Однако тонкое основание протектора

32

при многократных деформациях быстро растрескивается и скорее изнашивается.

Резина беговой части протектора должна обладать главным об­ разом высокой износостойкостью, а подканавочный слой — высо­ кой эластичностью. Столь противоречивые требования иногда иск­ лючают возможность использовать для изготовления протектора резины одного состава. Для удлинения сроков службы покрышки при изготовлении протектора используют разные резины: для бе­ говой части — износостойкую, для боковин изгибоустойчивую и светостойкую. В практике последних лет встречаются случаи изго­ товления протектора из грех различных по свойствам резин (бе­

боту шины и динамические свойства автомобиля (сцепление колес с дорогой, сопротивление качению, удобство управления машиной, шум, истираемость протектора и т. п.). Поэтому выбор рисунка для проектируемой покрышки во многом предопределяет качество будущей шины.

При проектировании рисунка протектора должны быть учтены назначение и условия эксплуатации шины. Нужно стремиться к тому, чтобы рисунок обеспечивал максимальное сопротивление износу, хорошее сцепление с поверхностью дороги (грунтом), не­ обходимое сопротивление скольжению и боковым заносам машины, бесшумность езды, хороший отвод тепла из покрышки и практиче­ ски хорошую самоочищаемость от грязи и снега.

От характера рисунка, в частности от соотношения ширины канавок и выступов, их формы и направления также в большой степени зависит коэффициент сопротивления качению шины. Для езды по хорошим дорогам канавки не должны быть слишком ши­ рокими так как это уменьшает площадь контакта шины с дорогой, ускоряет истирание протектора, что в конечном счете приводит к уменьшению срока его службы. Рисунки с очень узкими канав­ ками, наоборот, непригодны для езды по грязным и заснеженным дорогам, так как не обеспечивают самоочищаемости, а вследствие этого и нужного сцепления колес с дорогой (грунтом), в резуль­ тате чего ухудшается проходимость автомобиля.

Протекторные рисунки могут быть разделены на три основные

универсальные рисунки — для шин, рассчитанных на езду как по дорогам с твердым покрытием, так и по грунту.

Дорожные протекторные рисунки. Суммарная площадь высту­ пов (ребер) у этих рисунков составляет 65—80% от общей пло­ щади беговой дорожки протектора. К дорожным рисункам предъ­ являют главным образом следующие требования: хорошее сцепление

Шины с дорогой в продольном и боковом направлениях, бесшум­ ность езды и высокое сопротивление износу.

Бесшумность езды зависит от характера рисунка. Поэтому конструктор должен стремиться к выбору такого рисунка, который создавал бы при езде как можно меньше шума. Такие рисунки на­ зываются бесшумными. Особенно важное значение бесшумность приобретает при движении машин по хорошим дорогам на боль­ ших скоростях.

Шум при качении шины образуется в результате ударов рель­ ефных выступов протектора о дорогу и движения воздуха в углуб­ лениях рисунка. Шум при ударе возникает из-за вибрации элемен­ тов протекторного рисунка при частоте вибрации, вызывающей звук. Интенсивность звучания пропорциональна частоте колебаний в кубе. Частота вибрации зависит от толщины протектора и его твердости. Чем тверже протектор, тем сильнее звук.

Каждый элемент рисунка протектора при вращении колеса уда­ ряется о поверхность дороги в момент соприкосновения с ней. Если рисунок имеет поперечные канавки и чередующиеся одинаковые по размерам элементы, то удары будут повторяться через равные промежутки времени и создавать непрерывный шум. Уменьшение шума такого рода достигается непрерывностью рисунка по окруж­ ности покрышки или переменной величиной отдельных элементов рисунка.

Шум от движения воздуха в углублениях рисунка объясняется наличием в нем полых замкнутых ячеек. При соприкосновении протектора с дорогой воздух из ячеек выжимается и образуется вакуум, а в момент отделения их от дороги воздух с шумом устремляется в углубления рисунка.

Таким образом, бесшумность протекторного рисунка может быть достигнута продольным расчленением беговой части протек­ тора («ребристый рисунок»), выбором различных размеров повто­ ряющихся элементов рисунка («с переменным шагом») и таким их расположением, при котором звуковые волны гасятся *. Прово­ дятся расчеты уровня шума, который будет создаваться рисунком шины при ее движении. При этом пользуются математической моделью, построенной на основании рядов Фурье. Расчеты прово­ дят с помощью ЭВМ.

На рис. 2.9, а показан бесшумный ребристый рисунок для лег­ ковых и автобусных покрышек, предназначенных для эксплуата­ ции на хороших дорогах. Покрышки с данным рисунком имеют недостаточное сцепление с поверхностью дороги в направлении движения автомобиля.

Использование этих покрышек на скользких дорогах создает

с дорогой приводит также к тому, что при движении даже по хо­

* Разрабатываются протекторные рисунки, создающие при качении шины зву­ ковые волны высокой частоты (иевоспринимаемые человеческим ухом).

34

езде по льду, но хуже выдерживают быструю езду. В легковых шинах шипы устанавливают в шахматном порядке, на каждую шину по 100—180 шипов диаметром 8—9 мм. На малых грузовых шинах применяют по 150—250 шипов диаметром 12 мм, на грузо­ вых шинах — по 250—600 шипов диаметром 15 мм. Длина шипов принимается такой, чтобы верхушка выступала над протектором на 1,5—3 мм, в зависимости от размера шины, а нижняя часть не до­ ходила до брекера на 3—4 мм. При применении шин с шипами автомобиль должен иметь два комплекта покрышек (второй комп­ лект для езды по сухим и мокрым дорогам).

Боковины покрышки. Боковиной называется наружное резино­ вое покрытие, которое накладывается на боковые стенки каркаса для предохранения его от механических повреждений и различных внешних воздействий (влага, грязь, и т. п.). В отличие от протек­ тора боковина не испытывает больших напряжений; как правило, она не соприкасается с дорогой и, следовательно, не подвержена истиранию. В основном боковина работает на изгиб. Поэтому она может иметь сравнительно малую толщину, однако резина должна хорошо переносить многократные напряжения изгиба и иметь хо­ рошее сопротивление световому и озонному старению.

Изготовление покрышек для легковых машин с белыми и цвет­ ными боковинами объясняется эстетическими соображениями. Вы­ пускают также шины с белой боковиной только, на одной стороне покрышки. Следует отметить, что белые боковины в эксплуатация желтеют, загрязняются.

Были сделаны попытки заменить белые боковины пластмассо­ выми или резиновыми съемными кольцами (воротниками). Такие кольца надеваются на ступицу колеса и прижимаются колпаками или крепятся между бортом покрышки и ободом, благодаря чему создается впечатление, что покрьгшка имеет белые боковины. Од­ нако широкого распространения эти кольца не получили.

ААаркировка наносится на боковину покрышки.

Борт покрышки. Жесткая, нерастягивающаяся часть покрышки, с помощью которой она крепится на ободе, называется бортом покрышки. Борт надежно закрепляет покрышку на ободе, проти­ востоит действию сил, стремящихся сорвать покрышку с обода колеса при движении автомобиля.

В борте различают носок и пятку (см. рис. 2.6). Носком назы­ вается край борта, обращенный внутрь покрышки, а пяткой — край борта, соприкасающийся с закраиной обода.

Жесткость и прочность борту придают находящиеся в нем проволочные кольца из проволочных плетеных лент (плетенки), прядей обрезиненной проволоки (безуточные) или из одиночной проволоки (намоточные или витые). Последние из-за трудоемкости их производства применяются редко. В основном применяют пря­ мые кольца из безуточной ленты *.

* За последнее время ряд европейских фирм применяют кольца намотанные ИЗ стальной ленты толщиной 0,8 мм и шириной 8—16 мм.

41