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

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.

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.

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.

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.

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:

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