Лекция 1.Технология шинного производства

Автомобильной шиной обычно называют резинокордную упругую оболочку, наполненную сжатым воздухом и укрепленную на ободе колеса автомобиля. Шины обеспечивают возможность движения, торможения и управления автомобилем, а также относительную бесшумность и комфортабельность езды.

Основным назначением шин является смягчение и гашение ударов, толчков и других динамических нагрузок, возникающих при движении автомобиля или другого наземного транспортного средства.

Шины появились раньше автомобиля, и современная их конструкция является результатом творческого труда и изобре­тательности многих поколений инженеров и ученых во всем мире. Непрерывно совершенствуемая техника отраслей машиностроения предъявляет все более высокие требования к продукции шинной промышленности — обеспечению безопасности и топливной эконо­мичности, увеличению нагрузок и скорости движения, бесшум­ности и комфортабельности, обеспечению необходимого сцепления на дорогах с различными типами покрытий, а также по бездо­рожью (пахоте, снегу, заболоченной местности и т. п.).

Существуют шины массивные и пневматические, различающи­еся по амортизирующей способности и принципу работы при га­шении толчков и ударов.

Массивные шины — это монолитный ре­зиновый массив, жестко закрепленный на ободе колеса или спе­циальном бандаже. Эксплуатационные характеристики такой шины определяются механическими свойствами резины, и вслед­ствие недостаточно высокой деформируемости массивные шины обладают сравнительно низкой амортизирующей (виброизоли­рующей) способностью. Поэтому они находят довольно ограни­ченное применение в основном для внутризаводского транспорта и других машин, работающих при малых скоростях.

Пневматиче­ские шины -это упругие оболочки, жестко мон­тируемые на ободе колеса и наполняемые сжатым воздухом. Упругость шины обусловлена давлением воздуха во внутренней ее полости, поэтому пневматические шины легче деформируются при контакте с неровностями дороги и обладают лучшей аморти­зирующей способностью. Сжатый воздух придает шине необхо­димую жесткость, что дает возможность передавать тяговое усилие двигателя на дорогу и сохранять устойчивость автомобиля при движении.

Обычно пневматическая шина состоит из камеры, покрышки и ободной ленты (рис. 1).

Рис. 1. Основные элементы пневматической шины: 1 — покрышка; 2 — камера; 3 — ободная лента  
Лекция 1.Технология шинного производства - student2.ru Камера представляет собой торообразную эластичную резиновую трубку, снабженную вентилем для входа и выхода воздуха, и предназначена для обеспечения герметич­ности пневматической шины. Размеры камеры всегда несколько меньше размеров внутренней полости покрышки, что облегчает монтаж шины и предотвращает образование складок. Однако вследствие этого резина камеры в рабочем состоянии всегда испытывает определенную деформацию растяжения, и это являет­ся причиной быстрого разрастания прокола или пореза, случайно образовавшегося при эксплуатации шины. На внешней поверхности камеры имеется ряд кольцевых выступов высотой 0,4—0,8 мм и шириной 1—2 мм, что облегчает удаление воздуха из пространства между камерой и внутренней поверхностью покрышки при нака­чивании собранной шины и предотвращает образование пузырей воздуха между ними при эксплуатации (вследствие некоторой газопроницаемости стенки камеры). Часть камеры, прилегающую к ободу колеса (или к ободной ленте), называют бандаж­ной, а прилегающую к покрышке в зоне протектора — беговой.

Ободная лента выполняется в виде профилированного эластич­ного резинового кольца, в шине она располагается между каме­рой и ободом колеса и предназначена для уменьшения истирания камеры об обод и предотвращения защемления стенки камеры между ободом и бортом покрышки. В легковых пневматических шинах ободные ленты не используют, они не нужны также в бес­камерных шинах.

Наиболее важной и сложной по конструкции частью пневма­тической шины является покрышка, представляющая собой проч­ную резинокордную оболочку торообразной формы. Покрышка воспринимает на себя массу автомобиля и груза, тяговые и тор­мозные усилия, обеспечивает сцепление шины с дорогой. Кроме основных деталей (каркас, брекер, протектор, два борта и боко­вины) в современной конструкции покрышки содержится значи­тельное число более мелких элементов (рис. 2).

В зависимости от конструкции отдельных частей, различают шины диагональной и радиальной конструкции.

Рис.2. Конструкция диагональной (а) и радиальной (б) шины.
Лекция 1.Технология шинного производства - student2.ru
Каркас (1) - основа шины, обеспечивающая ее прочность и воспринимающая нагрузки.
Брекер (2) - расположен в шине между протектором и каркасом.
Протектор (3) - толстый наружный слой резины, непосредственно соприкасающийся с дорогой при качении шины.
Боковина (4) - представляет собой слой покровной резины, накладываемой на боковые стенки каркаса, предохраняющий его от механических повреждений от попадания влаги и других внешних воздействий.
Борт (5) шины - не растягивающееся кольцо, с помощью которого осуществляется жесткое крепление на ободе дискового колеса.
Крыло (6) - обрезиненное и обернутое прорезиненной тканью проволочное кольцо.
Гермослой - в бескамерных шинах роль камеры выполняет специальный слой резины.

Лекция 1.Технология шинного производства - student2.ru Каркас является основной силовой частью пневматической шины и обычно состоит из нескольких слоев обрезиненного тек­стильного корда (иногда металлокорда). Число слоев и направ­ление кордных нитей зависят от конструкции покрышки и необ­ходимой грузоподъемности шины. Иногда для повышения моно­литности и эластичности каркаса между отдельными слоями корда располагают тонкие прослойки мягкой резины, называемые сквиджами. Резинокордные слои каркаса закреплены на жестких кры­льях, входящих в состав бортов покрышки.

Поверх основных слоев каркаса размещается брекер, представ­ляющий собой несколько (2—4) слоев корда (чаще всего высоко­модульного) с меньшей частотой нитей. Главное назначение бре­кера — предохранение каркаса от резких ударных нагрузок, а также повышение механической прочности пневматической шины.

Протектор — наружная резиновая часть покрышки, непосред­ственно контактирующая с дорогой; протектор обеспечивает сце­пление шины с дорогой и предохраняет брекер и каркас от повреж­дений.

На боковых стенках покрышки протектор переходит в бо­ковины — более тонкие резиновые слои, предохраняющие каркас от внешних воздействий (не только механических). В составе про­тектора выделяют беговую дорожку — поверхностный слой с опре­деленным рисунком, подканавочный слой, располагаемый между беговой дорожкой и брекером, и плечевые зоны, соединяющие беговую дорожку и подканавочный слой с боковинами.

Тип рисунка протектора определяется условиями эксплуатации автомобиля или другого транспортного средства, для которого предназначена шина. Рисунок протектора состоит из выступов (в виде отдельных шашек или сплошных грунтозацепов), вы­емок (углублений между грунтозацепами), канавок (углублений между шашками) и щелевидных прорезей шириной не более 1,5 мм в массиве выступов протектора. Под насыщенностью рисунка про­тектора понимают долю площади поверхности беговой дорожки, приходящейся на выступы (в %).

Дорожный рисунок протектора (рис. 3, а) применяют в покрышках, эксплуатируемых на дорогах с твердым покрытием (легковые, автобусные и т. п.). Он состоит из шашек или ребер, разделенных канавками, обычно не имеет грунтозацепов и характеризуется высокой насыщенностью (65— 85 %). Универсальный рисунок протектора характерен для боль­шинства грузовых шин и обычно состоит из достаточно крупных шашек и канавок в центре беговой дорожки и грунтозацепов и выемок по ее краям (рис. 3,б). Такой рисунок имеет меньшую насыщенность (50—70%) и обеспечивает достаточную проходимость автотранспорта по любым дорогам. Рисунок протек­тора повышенной проходимости (рис. 3,в) состоит только из ряда грунтозацепов и выемок и чаще всего выполняется в виде «косой елки». Разновидностью такого рисунка является карьерный, состоящий из массивных выступов различной конфи­гурации, разделенных канавками.

Борта покрышки предназначены для крепления шины на ободе колеса, поэтому должны быть жесткими и нерастяжимыми . Ту часть борта, которая непосредственно прилегает к ободу колеса, называют основанием, его внутреннюю часть — носком, а наружную, прилегающую к закраине обода,— пяткой. Основными деталями борта являются бортовые крылья, состоящие из бортового кольца, наполнительного шнура, оберточной и крыль­евой лент. Бортовые кольца обеспечивают необходимую прочность и жесткость бортов, и их изготовляют из обрезиненной стальной проволоки или ленты. Наполнительный шнур выполняют круглым или профилированным и его назначение — предотвращение обра­зования полостей в борту при его формировании. Бортовое кольцо (иногда вместе с наполнительным шнуром) обертывают лентой из обрезиненной ткани (бязи). Крыльевая лента из прорезиненной плотной ткани (чефера) или корда охватывает всю поверхность крыла и обеспечивает надежное крепление крыла в борту. В конце сборки на наружную поверхность борта накладывают полосу прорезиненной ткани, называемую бортовой лентой.

Лекция 1.Технология шинного производства - student2.ru Классификация шин

Рис. 4 Камерные и бескамерные шины
I. По назначению шины делятся на две группы:
1. Для легковых автомобилей и прицепов к ним.
2. Для легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости (иногда называются коммерческими и имеют в обозначении индекс С).

II. По способу герметизации внутреннего объема шины могут быть:

1. Камерными.
2. Бескамерными.
Камерные шины встречаются сейчас редко. Не рекомендуется при повреждении бескамерной шины вставлять в нее камеру для восстановления работоспособности.

III. По типу конструкции (в зависимости от построения каркаса) различают шины:

1.Диагональные.

В брекере диагональных шин нити корда в смежных слоях пересекаются друг с другом под углом от 45 до 60 град. Конструкция диагональных шин устарела, но их продолжают выпускать в небольших количествах . У таких шин есть свои преимущества - у них прочнее боковина.

Лекция 1.Технология шинного производства - student2.ru 2. Радиальные (в обозначении радиальных шин на боковине покрышки имеется символ R). В радиальной шине корд каркаса натянут от одного борта к другому без перехлеста нитей, нити лежат параллельно друг другу от борта к борту по всей окружности шины. В брекере радиальных шин нити корда не пересекаются друг с другом под углом от 45 до 65 град.

Достоинства радиальных шин

Рис.5 Диагональные и радиальные шины
- у радиальной выше стойкость к износу, она долговечнее. Пробег лучших моделей диагональных шин составляет 20-40 тыс. км, а пробег самых обычных моделей радиальных — 60-80 тыс. км.
- у радиальной шины меньше сопротивление качению, что дает ощутимую экономию топлива.
- радиальная шина обеспечивает лучшую управляемость и боковую устойчивость автомобиля
- радиальная шина обеспечивает лучшее сцепление с дорогой за счет большего по площади и более стабильного пятна контакта. При изменении нагрузки и колебаниях во время движения жесткий брекер не дает протектору радиальной шины деформироваться; выступы протектора не сминаются и не проскальзывают.

IV. По высоте профиля (поперечного сечения) изготавливаются шины:
1. Обычного профиля (82-70 процентов от ширины шины, например, 175/70R14).
2. Низкопрофильные (65-50 процентов от ширины шины, например, 255/60R18).
3. Сверхнизкопрофильные (<50 процентов от ширины шины, например, 275/40R20).
Шины обычного профиля изготавливаются камерными и бескамерными. Низкопрофильные и сверхнизкопрофильные шины бывают только бескамерными.

V.По типу элементов рисунка протектора:

Лекция 1.Технология шинного производства - student2.ru

Рис 6. Дорожные шины с разными типами рисунков А-ненапрвыленные Б-направленные В-асимметричные

- ненаправленная (А) - симметричный относительно радиальной плоскости колеса (1) (проходящей через его ось вращения). Является наиболее универсальным, поэтому большая часть шин выпускается именно с этим рисунком.

- направленная (Б) - симметричный относительно центральной плоскости вращения колеса (2) (проходящей через середину протектора). Он обладает улучшенной способностью отвода воды из пятна контакта с дорогой и пониженной шумностью. Запасное колесо совпадает по направлению вращения только с колесами одной стороны автомобиля, но временная установка его на другую сторону допустима при условии движения на небольших скоростях.
- ассиметричная. (В) - не симметричный относительно центральной плоскости вращения колеса (2). Его используют для реализации разных свойств в одной шине.

Вопросы для закрепления

1.Автомобильные шины – это?

2.Основные элементы пневматической шины?

3.Конструкция шины?

4.Типы рисунков протектора шин?

5.Классификация шин по назначению, по конструкции, по способу герметизации?

6.Классификация шин по высоте профиля, по типу элементов рисунка протектора

Наши рекомендации