Автомобильные шины

Камерные диагональные шины

Камерная шина (рис. 5.8) монтируется на плоский или глубокий обод и состоит из покрышки, камеры и ободной ленты в случае глубокого обода. Основными элементами покрышки являются каркас, брекер, протектор, боковины и борта (рис. 5.9).

Камеры различают по размерами, конструкции вентилей и их крепления, изготовляютя из мягкой резины, толщина стенки — 1,5—3 мм. Размеры камер несколько меньше внутренней полости покрышки. Это делается для того, чтобы в накаченном состоянии камера не имела складок.

Вентиль камеры представляет собой привулканизированный к стенке камеры обратный клапан, закрывающий выход воздуха из камеры. На отечественных камерах устанавливают металлические и резинометаллические вентили с пружинными клапанами (рис. 5.10). Характер изгиба корпуса вентиля и его длина зависят

Рис. 5.8. Камерные шины: а, б — с плоским ободом; в, г — с глубоким ободом; / — покрышка; 2 — камера; 3 — ободная лента; 4 — диск колеса; 5 — бортовое

кольцо; 6 — замочное кольцо; 7 — вентиль

5 4 1

Рис. 5.9. Покрышка шины грузового автомобиля: 1 — беговая дорожка протектора; 2 — боковина; 3 — борт; 4 — протектор; 5 — брекер; 6 — каркас; 7 — слои корда; 8 — резиновые прослойки; 9 — крыльевая лента; 10 — бортовое кольцо; 11 — бортовая лента; 12 — наполнительный шнур; 13 — оберточная лента; 14 — носок борта; 15 — основание борта; 16 — пятка борта

Рис. 5.10. Вентили: а — металлический вентиль с обрезиненной пяткой; б — резинометаллический вентиль; в — вентиль бескамерных шин; г — золотник; д — чертеж золотника; 1 — корпус; 2 — резьба под колпачок-ключ; 3 — стенка камеры; 4 — резиновая пятка; 5 — металлическая втулка; 6 — металлическая пятка; 7 — колпачок-ключ; 8 — шпилька; 9 — резиновая манжета; 10 — чашечка

с резиновым кольцом; 11 — пружина

от типа и размера обода колеса, а также от того, сдвоенное оно или одинарное.

Вентиль состоит из корпуса, золотника и колпачка-ключа, у бескамерной шины, кроме того, имеются детали крепления вентиля к ободу.

Ободная лента размещается между камерой и ободом колеса и служит для ее защиты от перетирания ободом колеса и защемления ее бортами покрышки.

Каркас является основой покрышки и придает ей необходимую прочность, состоит из наложенных друг на друга и соединенных между собой нескольких слоев прорезиненного корда.

По расположению нитей корда в каркасе и брекере шины подразделяются на диагональные и радиальные.

В каркасе диагональных шин нити соседних слоев корда перекрещиваются между собой под углом 95—115°, а угол наклона нитей корда к радиальной линии профиля покрышки по короне составляет 50—55°. В каркасе этих шин всегда четное число слоев корда. Общее число слоев корда зависит от нагрузки, давления воздуха в шине и материала корда.

У многослойных покрышек между некоторыми, главным образом последними, слоями корда имеются резиновые прослойки, которые обеспечивают упругую связь между слоями корда, допуская их относительное смещение при резкой деформации.

В диагональной шине в зоне контакта ее с дорогой происходит изменение угла наклона нитей корда, что вызывает сдвиг слоев, неравномерное распределение напряжений, повышенные деформации и нагрев. Все это снижает срок службы шины.

В конструкции каркасов шин всех видов является характерным уменьшение отношения высоты к ширине профиля. У шин с обычным профилем значение данного отношения больше 0,89, у низкопрофильных — 0,7—0,88, у сверхнизкопрофильных — не более 0,7.

Низкопрофильные шины благодаря небольшой высоте боковин обеспечивают лучшую устойчивость автомобиля, а из-за большой площади контакта с дорогой — лучшее сцепление. Эти шины имеют больший срок службы по сравнению с обычными.

Борта служат для крепления покрышки на ободе колеса. Борт состоит из крыла и завернутых слоев корда вокруг крыла, которое представляет собой проволочное бортовое кольцо 10 (рис. 5.9) с наполненным резиновым шнуром 12, обернутые прорезиненными тканевыми крыльевой 9 и оберточной 13 лентами, служащими для закрепления крыла в покрышке. Бортовое кольцо делает борт покрышки жестким, нерастягивающимся, а профильный шнур придает ему монолитность и необходимую форму.

Для защиты от повреждений при монтаже покрышек и в процессе работы борта по наружной поверхности покрывают одной или двумя прорезиненными бортовыми лентами 77 из чефера.

Брекер диагональной покрышки представляет собой резинотканевую или резиновую (у легковых автомобилей) прослойку толщиной 3—8 мм, проложенную между каркасом и протектором по всей окружности покрышки для надежной, прочной и эластичной связи протектора с каркасом. Брекер смягчает удары, предотвращает возможные отслоения протектора от каркаса под действием тяговых, тормозных и боковых усилий. Брекер работает на сжатие, растяжение и сдвиг, его температура достигает 120 °С и более.

Протектор представляет собой толстую резиновую полосу, расположенную на боковой части покрышки с рисунком на наружной поверхности, состоящим из выступов и канавок.

Площадь выступов составляет 40—80 % всей поверхности беговой дорожки протектора. Толщина протектора шин грузовых автомобилей 14—32 мм, легковых — 7—14 мм. Подканавочный слой составляет 20—40 % толщины протектора.

Для дорог с твердым покрытием

Для бездорожья Повышенной проходимости

Направленный

Универсальные

Рис. 5.11. Протекторы для различных дорожных условий

Более толстый протектор имеет увеличенный пробег и лучше защищает шину от повреждений, но утяжеляет ее, увеличивает сопротивление качению и нагрев.

От формы рисунка протектора зависит сцепление шины с дорогой, эластичность, мягкость и бесшумность хода автомобиля. Для разных дорожных условий используются протекторы с различным рисунком (рис. 5.11).

Боковины представляют собой эластичный резиновый слой толщиной 1,5—3,5 мм, которым покрывают боковые стенки каркаса для предохранения их от механических повреждений, влаги и др. На боковины наносится маркировка шины.

Бескамерные шины

Бескамерные шины легковых автомобилей (рис. 5.12) не имеют камеры, а у шин грузовых автомобилей нет камеры и ободной ленты. Герметичность шины обеспечивается воздухонепроницаемым резиновым слоем толщиной 2—3 мм на основе бутилкаучука, привулканизированного к внутренней поверхности шин. Кроме того, борта шины плотно прилегают к полкам обода. Это достигается конструкцией борта, а также тугой посадкой шины на обод. Борт бескамерной шины имеет снаружи резиновый уплотнительный слой.

Рис. 5.12. Бескамерная шина: 1 — воздухонепроницаемый резиновый слой; 2 — уплотнительный резиновый слой; 3 — уплотнение вентиля; 4 — вентиль;

5 — обод

Вентиль бескамерных шин крепится непосредственно в ободе колеса. Герметичность крепления обеспечивается резиновыми шайбами.

При эксплуатации температура бескамерной шины ниже камерной шины примерно на 15 °С (лучший отвод теплоты через открытую часть обода), что увеличивает ее срок службы примерно на 10 %.

Недостатками бескамерных шин являются: сложность при монтаже и ремонте серьезных повреждений; повышенные требования к техническому состоянию обода.

Радиальные шины

В радиальных шинах нити корда (рис. 5.13) имеют радиальное расположение. Они отличаются от диагональных шин конструкцией каркаса и брекера, более износостойки и эластичны, чем диагональные. Каркас радиальных шин имеет неравновесную структуру. При накачивании воздуха по наружному диаметру шина увеличивается, но многослойный (2—8 слоев) жесткий брекер, котоорый изготавливается, как правило, из металлического корда, сдерживает ее. Число слоев корда в каркасе радиальных шин меньше, чем число слоев диагональных, и может быть нечетным.

Рис. 5.13. Радиальная шина: 1 — слои брекера; 2 — каркас с радиальным расположением нитей корда

Уменьшенное число слоев корда в каркасе снижает на 6—10 % массу покрышки, теплообразование и сопротивление качению.

Радиальное расположение нитей корда в каркасе и брекере сдерживает покрышку от растяжения и сжатия, что резко снижает проскальзывание элементов протектора в зоне его контакта с дорогой и является основной причиной повышения износостойкости протектора.

У радиальных шин большая площадь контакта с дорогой и лучше сопротивление боковому уводу.

Срок службы радиальных шин с текстильным брекером на 20—30 % больше диагональных шин, а с металлобрекером — на 30—40 %. Радиальные шины обладают более высокими тягово-сцепными свойствам, обеспечивают снижение потерь на сопротивление качению на 10—20 %, благодаря чему повышаются на 3—4 % топливная экономичность автомобиля и его динамические качества.

Шины с регулируемым давлением воздуха

Шины с регулируемым давлением воздуха работают с резким кратковременным понижением давления воздуха при прохождении автомобилем мягких и топких грунтов (давление воздуха в шине 2—0,1 МПа), сыпучих песков (0,1—0,075 МПа), глубокого снега и сырых луговин (0,075—0,05 МПа). В этих случаях скорость движения автомобиля снижается. Шины с регулируемым давлением воздуха устанавливают на автомобилях повышенной проходимости, оснащенных системой централизованной накачки шин, состоят из тех же элементов, что и обычные шины (рис. 5.14), но имеют увеличенную на 25—40 % ширину профиля

Рис. 5.14. Шина с регулируемым давлением воздуха: 1 — покрышка; 2 — камера; 3 — бортовое кольцо; 4 — внутренняя часть обода; 5 — распорное кольцо; 6 — направляющая вентиля камеры; 7 — закраина обода; 8 — наружная часть обода; 9 — шпилька крепления обода; 10 — диск колеса

и рисунок протектора повышенной проходимости. Общая площадь грунтозацепов протектора составляет 35—45 % всей опорной площади, которая при пониженном давлении в 1,5—2 раза превышает площадь опоры обычных шин.

Для увеличения эластичности, особенно при пониженном давлении, каркас шин выполняется с меньшим числом слоев корда, между которыми расположены мягкие резиновые прослойки.

Широкопрофильные шины

Широкопрофильные шины устанавливают вместо сдвоенных шин на задней оси грузового автомобиля на специальном ободе. По сравнению с обычными шинами у них примерно в два раза больше ширина беговой дорожки, специальный профиль (рис. 5.15), эластичный каркас и уменьшенное давление воздуха, которое можно снижать до 0,05 МПа при движении по мягким грунтам. Масса широкопрофильной шины примерно на 15—20 % меньше массы двух сдвоенных шин.

а

б

Рис. 5.15. Широкопрофильная шина: а — общий вид; б — поперечное сечение широкопрофильной шины (1) с наложением контура обычных сдвоенных

шин (2)

У широкопрофильной шины удельное давление на грунт примерно в три раза меньше, чем у обычных шин.

Широкопрофильные шины устанавливаются на некоторых автомобилях повышенной проходимости (например, автомобилях КраЗ-260) на всех шести колесах.

Арочные шины

Арочные шины (рис. 5.16) относятся к бескамерным шинам, предназначены для движения по размякшим грунтам, рыхлому снегу, пахоте и т. п., отношение высоты профиля к ширине составляет 0,39—0,5, давление воздуха 0,16—0,25 МПа. Грунтоза-цепы расположены редко. Арочные шины устанавливают, как правило, на задний мост грузового автомобиля с одним ведущим мостом.

4

Рис. 5.16. Арочная шина: а — внешний вид; б — поперечное сечение; 1 — диск колеса; 2 — обод (барабан); 3 — вентиль; 4 — наружное бортовое кольцо; 5 — внутреннее бортовое кольцо; 6 — борт шины; 7 — каркас; 8 — протектор; 9 — герметизирующий слой; 10 — брекер; 11 — боковина; 12 — бортовое кольцо; 13 — полка наружного бортового кольца; 14 — стяжной болт

а б

Срок службы арочных шин значительно ниже обычных. При эксплуатации их по твердым грунтам расход топлива возрастает до 15 %. Поэтому арочные шины применяются в случае пахоты в осенне-весенний период и при эксплуатации автомобиля зимой по глубокому снегу.

Контрольные вопросы

• 1. Что входит в состав резины?
• 2. Что такое вулканизация резины?
• 3. Назовите физико-механические свойства резины.
• 4. Что такое корд, чефер, доместик, бязь?
• 5. Расскажите об особенностях эксплуатации резиновых изделий.
• 6. Расскажите об устройстве диагональной шины.
• 7. Чем отличается радиальная шина от диагональной?
• 8. Расскажите об особенностях устройства шин с регулируемым давлением, широкопрофильных и арочных шинах.