книги из ГПНТБ / Восстановительный ремонт шин

обод колеса и наполняли воздухом. Хотя шина этой примитивной конструкции не получила широкого распространения, использован­ ный в ней принцип амортизации ударов о препятствия сжатым воз­ духом сыграл в дальнейшем решающую роль в развитии безрельсо­ вого наземного транспорта.

В современном машиностроении пневматические шины применя­ ются для оснащения всевозможных типов автомобилей и тракторов, мотоциклов и мотороллеров, самолетов и вертолетов, строительных, сельскохозяйственных и других самоходных машин. Множество видов транспортных средств, на которых применяются пневматиче­ ские шины, а также разнообразие условий их эксплуатации потре­ бовали создания шин различных типов, отличающихся друг от друга определенными конструктивными особенностями. Шины обычно классифицируют по их назначению для тех или иных машин. Раз­ личают следующие основные группы шин: автомобильные, сельско­ хозяйственные, авиационные, мотоциклетные и др. Несмотря на большое разнообразие, применяемые в настоящее время пневматиче­ ские шины имеют некоторые общие принципы устройства.

Устройство пневматических шин

Наибольшее распространение в настоящее время получили шины, состоящие из покрышки, камеры и ободной ленты и предназначен­ ные для монтажа на плоский разборный обод (рис. 1.1). Шины, эксплуатируемые на глубоком ободе, ободной ленты не имеют (рис. 1.2). Такие шины обычно называют камерными. Шины, не имеющие камеры и ободной ленты, получили название бескамерных

(рис. 1.3).

Покрышка камерной шины представляет собой эластичную рези­ нотканевую оболочку. Она воспринимает вертикальную нагрузку на колесо, тяговые и тормозные усилия при движении транспортных средств, нагрузку от внутреннего давления воздуха в шине, обеспе­ чивает сцепление колеса с дорогой. Покрышка состоит из каркаса, брекера, протектора, боковины, борта (рис. 1.4).

В зависимости от конструкции отдельных частей покрышки раз­ личают шины диагонального построения (тип Д), с меридиональным расположением нитей корда в каркасе (типы Р и PC) и опоясанные диагональные шины.

11

Каркас — основа покрышки, обеспечивающая ее прочность и воспринимающая нагрузки, действующие на шину. Он состоит из слоев обрезиненной кордной ткани, которая в отличие от обычных технических тканей имеет прочные нити основы и разреженный, тонкий и непрочный уток, предназначенный лишь для облегчения

технологической обработки корда. Применяется также безуточный корд.

Нити корда изготавливаются из искусственных (вискозных)

и синтетических (полиамидных, полиэфирных) волокон, заменивших применявшееся ранее натуральное (хлопковое) волокно. В последнее время в т инном производстве получает распространение стеклокорд. Применение корда из искусственных и синтетических волокон позволило существенно повысить прочность каркаса, уменьшить его толщину и массу. Для изготовления каркаса также применяется металлокорд, состоящий из тонких тросиков, свитых из латуниро­ ванной стальной проволоки толщиной 0,15—0,23 мм.

Корд с обеих сторон обкладывают резиновой смесью, которая способствует прочному соединению отдельных слоев кордной ткани. Резина изолирует каждую нить корда, предотвращает перетирание нитей друг о друга при многократных изгибах каркаса, обеспечи­

от которого в значительной мере зависят эксплуатационные каче­ ства шины. В большинстве шин угол наклона нитей корда к мериди­ ану (ß) составляет 52—54° (рис. 1.5). Таким образом, смежные слои, пересекаясь, образуют сетку, придающую каркасу высокую проч­ ность и гибкость.

12

В каркасе шин типа Р и PC нити корда расположены меридио­ нально (ß = 0) и во всех слоях параллельны друг другу. Конструк­ ция каркаса опоясанных шин такая же, как и шин диагонального построения (рис. 1.6).

Число слоев корда в каркасе, определяемое нагрузкой на шину, внутренним давлением, назначением и конструкцией т ины, колеб­ лется в широких пределах. В каркасе диагонального построения число слоев корда всегда четное для равномерного распределения нагрузки. В шинах радиальной конструкции число слоев корда может быть и нечетным. Нумерация слоев корда производится от внутренней стороны покрышки к внешней. В многослойных покрыш­ ках между отдельными слоями каркаса имеются резиновые прослойки, увеличивающие эластичность шины. Обычно они размещаются между наружными слоями каркаса, которые испытывают наибольшие сдвиговые деформации и поэтому должны обладать повышенной прочностью Связи Друг с другом. Каркасные резины должны иметь высокую усталостную прочность, малое теплообразование при много­ кратных деформациях, высокую эластичность, хорошее сопротивле­ ние тепловому старению и высокую прочность связи с кордом.

Брекер (подушечный слой) расположен в покрышке между про­ тектором и каркасом. Назначение брекера — ослаблять ударные нагрузки, действующие на каркас шины, равномерно распределять по поверхности каркаса тяговые и тормозные усилия, повышать прочность каркаса в зоне беговой части протектора и увеличивать прочность связи между каркасом и протектором.

Брекер состоит из двух или более слоев обрезиненного корда. Нити основы кордной ткани в брекере расположены реже, чем в каркасе и изолированы друг от друга более толстым слоем резины. В брекере имеются резиновые прослойки (надбрекерные, подбрекерные и межбрекерные резины).

В шинах диагонального построения угол наклона и направление нитей корда в брекере аналогичны углу наклона и направлению нитей корда в каркасе. Нити корда в брекере шин типа Р и опоясан­ ных шин направлены в большинстве случаев под углом 70—85° к меридиану (см. рис. 1.6). В некоторых шинах диагональногопостроения брекер состоит только из резины.

При эксплуатации шины брекер испытывает многократные дефор­ мации (растяжение, сжатие, сдвиг), вызывающие значительное теплообразование. В брекере развивается наиболее высокая темпе­ ратура по сравнению с другими элементами покрышки (120 °С

ивыше). Поэтому брекерные резины должны быть теплостойкими

ихарактеризоваться малым теплообразованием, хорошо сопроти­ вляться многократным деформациям сдвига и обладать высокой прочностью связи с протекторной резиной и кордом.

Протектор — толстый наружный слой резины, непосредственно

соприкасающийся с дорогой при качении колеса. Протектор служит для хорошего сцепления шины с дорогой, передачи тяговых и тор­ мозных усилий, ослабления воздействия толчков и ударов на кар­ кас, предохранения его от механических повреждений. В протекторе

13

различают беговую дорожку, подканавочный слой и плечевую часть. Беговая дорожка имеет расчлененный рельефный рисунок, образуемый продольными и поперечными канавками и выступами различной конфигурации. Основание рисунка беговой дорожки протектора расположено в подканавочном слое, толщина которого составляет обычно 20—40% толщины протектора.

Подканавочный слой амортизирует толчки и удары при качении. При слишком тонком подканавочном слое может произойти растре­ скивание протектора и отрыв выступов (шашек) рисунка. Излишне толстый подканавочный слой ухудшает условия охлаждения шины, обусловливает повышенное теплообразование и вызывает перегрев покрышки.

Рис. 1.6. Расположение нитей корда в каркасе и брекере покрышки:

а — покрышка шины типа Д; б — покрышка шины типа Р; в — покрышка опоясанной диа­ гональной шины; 1 — слои каркаса; 2 — слои брекера; 3 — протектор.

В зависимости от назначения и размеров шин протектор имеет различную толщину. Чем толще протектор, глубже его рисунок,, тем больше пробег шины до износа рисунка протектора. Однакослишком толстый протектор наряду с увеличением теплообразова­ ния вызывает проскальзывание элементов рисунка протектора в зоне контакта с дорогой, что ускоряет износ протектора.

Протекторные резины должны обладать высоким сопротивлением истиранию, разрыву, раздиру, разрастанию порезов и трещин, вы­ сокой усталостной прочностью, эластичностью, стойкостью к старе­ нию под действием кислорода воздуха, озона, света и тепла, а также достаточной прочностью связи с брекером. Износостойкость протек­ тора в большой степени зависит от его конструкции. В процессе эксплуатации протектор шины истирается по дуге определенной кривизны, соответствующей естественному износу. Поэтому чем больше первоначальная кривизна протектора, тем быстрее он изна­ шивается по средней части беговой дорожки. С уменьшением кри­ визны протектора повышается износ его по краям беговой дорожкиТак как в плечевой зоне наблюдается значительное повышение тем­ пературы, целесообразно, чтобы кривизна протектора здесь была несколько больше, чем по короне. Кривизна протектора по короне выбирается близкой к кривизне дуги естественного износа.

15

Поскольку выступы рисунка протектора и подканавочный слой работают в различных условиях, протектор следует изготавливать из двух типов резин: верхний слой (беговая дорожка), работающий на истирание, — из жесткой износостойкой резины; нижний — (подканавочный слой) — из эластичной резины.

Боковины представляют собой слой покровной резины, наклады­ ваемый на боковые стенки каркаса и предохраняющий его от меха­ нических повреждений, попадания влаги и других внешних воздей­

ствий.

Боковины должны быть достаточно тонкими и эластичными для того, чтобы хорошо выдерживать многократный изгиб и не увели­ чивать общую жесткость покрышки. В большинстве случаев боко­ вины изготавливают как одно целое с протектором из протекторных резин. По прогрессивной технологии боковины выпускают отдельно из специальных резин, обладающих высокой стойкостью к атмосфер­ ным воздействиям, а также повышенной выносливостью при из­ гибе.

В зоне перехода боковины в плечевую часть протектора имеется защитный декоративный кольцевой выступ (поясок, риска), который является границей при накладывании нового потектора в процессе восстановления шин. Иногда боковины шин для некоторых легковых автомобилей изготавливают из светлых, главным образом, белых резин.

Борт покрышки — нерастягивающиеся кольца, с помощью ко­ торых осуществляется жесткое крепление покрышки на ободе. Диаметр борта определяет посадочный диаметр шины.

Борта покрышки должны быть прочными, так как во время ра­ боты они испытывают значительные растягивающие напряжения вследствие действия внутреннего давления воздуха в шине и возник­ новения центробежной силы при качении колеса. Прочность и жесткость бортов обеспечивается находящимися в них проволоч­ ными кольцами.

Обрезиненное и обернутое прорезиненной тканью проволочное кольцо называют крылом. В покрышках с многослойным каркасом каждый борт имеет два или более крыльев. Для закрепления в борте крылья обернуты краями слоев корда, образующих каркас покрышки. Снаружи борт покрывают лентой из прорезиненной ткани (чефер).

Край борта, обращенный внутрь покрышки, называют носком, а край, соприкасающийся с закраиной обода, — пяткой борта.

Камера — кольцеобразная эластичная резиновая трубка (рис. 1.1), снабженная вентилем, служащим для накачивания, удержания и выпуска воздуха. Вентили бывают двух типов. Для шин легковых автомобилей применяют вентили с прямым корпусом, а для шин грузовых автомобилей — с изогнутым корпусом.

Размер камеры строго соответствует размеру покрышки, так как в надутом состоянии камера должна плотно прилегать к внутрен­ ней поверхности покрышки. В различных шинах толщина стенки камеры составляет 3—5 мм, причем по поперечному сечению она неодинакова. Обычно в камерах отечественного производства на

16

участке, прилегающем к ободу, стенка тоньше, чем в остальной части.

При качении колеса камера испытывает знакопеременную де­ формацию. Вследствие внутреннего теплообразования и плохого отвода тепла камера работает в тяжелых температурных условиях.

В связи с этим к камерным резинам предъявляют высокие требо­ вания. Они должны быть воздухонепроницаемыми, прочными, эла­ стичными, обладать высокой усталостной прочностью, небольшими остаточными деформациями, высоким сопротивлением проколу и раздиру, стойкостью к тепловому старению и сохранять свои свой­ ства в широком интервале температур.

Ободная лента представляет собой кольцевую профилированную резиновую прокладку, помещаемую между ободом и камерой (рис. 1.1). Ободная лента защищает камеру от защемления между бортом по­ крышки и ободом, от повреждения и перетирания ее кромками бор­ тов и деталей обода.

Бескамерные шины

По внешнему виду бескамерные шины не отличаются от обычных шин. Воздух в них подается непосредственно в полость, ограничен­ ную ободом и внутренними стенками каркаса (рис. 1.3). Гермети­ зация шины осуществляется наложением на первый (внутренний) слой каркаса газонепроницаемой резины толщиной 2—3 мм и рези­ новой уплотнительной обкладки по всему периметру бортов. Под действием давления воздуха уплотнительная обкладка наружной части борта плотно прижимается к закраинам обода и обеспечивает герметичность внутренней полости шины. Вентиль бескамерной шины крепится непосредственно на ободе. Герметизация вентиля осуще­ ствляется с помощью двух кольцевых резиновых прокладок, кото­ рые располагаются по обе стороны стенки обода и прижимаются к нему гайкой, навинчиваемой на корпус вентиля. Золотник и кол­ пачок-ключ в вентиле бескамерных шин такие же, как и в обычных камерных шинах.

Бескамерные шины обеспечивают большую безопасность движе­ ния по сравнению с обычными шинами, потому что давление воздуха в них при небольших проколах и повреждениях уменьшается зна­ чительно медленнее, чем в обычных шинах. Бескамерные шины от­ личаются пониженным теплообразованием (в связи с отсутствием трения между камерой и покрышкой), лучшим отводом тепла через обод колеса, пониженной рабочей температурой в шине, а следова­ тельно, повышенным сроком службы.

Шины с меридиональным расположением нитей корда в каркасе

Отечественные шины с меридиональным расположением нитей корда в каркасе получили название шин типа Р (радиальные). Кон­ струкция этих шин отличается от конструкции шин диагонального построения расположением нитей корда в каркасе, с,дойностью.

библиотек* ССО

особенностями брекера и борта, формой профиля и рядом других деталей. Для этих шин характерно сочетание каркаса с радиальным направлением нитей и жесткого брекерного пояса, нити которого имеют направление, близкое к окружному (см. рис. 1.6).^

Усилие N K в нитях корда каркаса, возникающее под действием внутреннего давления Р в шине, растет с увеличением угла наклона нитей к меридиану ß обратно пропорционально квадрату

(ß = 0°) усилие в нитях каркаса значительно меньше, чем при диагональном расположении. Это позволяет снизить слойность кар­ каса. В шинах типа Р количество слоев каркаса из текстильного корда (вискозного) обычно вдвое меньше, чем в аналогичных диагональ­ ных шинах; при использовании металлокорда каркас может быть однослойным.

Радиальная конструкция и малая слойность создают для кар­ каса более благоприятный режим работы, чем в шинах диагонального построения. При качении колеса нити корда испытывают значительно меньшие напряжения сжатия, кроме того снижаются сдвиговые деформации каркасной резины, которая, однако, обеспечивая связь между нитями корда в окружном направлении, подвергается повы­ шенным деформациям растяжения — сжатия. Для снижения напряже­ ний в резине каркаса и повышения прочности связи его с брекером, боковиной и деталями борта плотность расположения нитей корда наружных слоев многослойного каркаса в 1,5—2 раза меньше, чем внутренних слоев. Содержание резины внешних слоев каркаса по­ вышается также при применении резиновых прослоек между ними.

Для усиления беговой части шин типа Р в окружном направлении служит брекерный пояс, состоящий из нескольких слоев высоко­ прочного вискозного или металлокорда (в последнее время стеклокорда). Применение металлокорда особенно эффективно в брекере шин грузоподъемностью более 1500 кгс. Брекер таких шин обычно содержит три-пять слоев металлокорда. В шинах меньшей грузо­ подъемности брекер можно изготавливать из четырех-шести слоев текстильного корда.

Так же, как в шинах типа Д, нити корда брекера расположены диагонально, перекрещиваясь друг с другом. Наклон нитей бре­

под действием внутреннего давления в шине Р, уменьшается с ростом

18

Брекер и каркас шин типа Р имеют 10—12-кратный запас проч­ ности по сравнению с расчетной величиной, что обеспечивает до­

статочное сопротивление сосредоточенной нагрузке и высокую работо­ способность каркаса в смешан­

протектора.

Брекерный пояс, наряду с определенной жесткостью, должен иметь высокую стабильность геометрических размеров. Разнашива­ ние брекера в процессе эксплуатации шины (увеличение ее наруж­ ного диаметра) приводит к преждевременному износу протектора, появлению трещин по боковине, особенно в плечевой и надбортовой зоне, отслоению протектора и расслоению брекера. Поэтому для из­ готовления брекера наиболее рационально использовать малорастя­ жимые материалы (металло- и стеклокорд).

Если в области беговой дорожки шина типа Р значительно жестче и деформируется при качении меньше, чем шина диагонального построения, то изгиб ее тонких боковых стенок значительно больше. При одинаковых внутреннем давлении и нагрузке радиальный прогиб шины Р на 25—30% больше, чем диагональной шины. Установленное для шин типа Р повышенное (на 20—30%) внут­ реннее давление по сравнению с диагональными шинами (или на 1—2 кгс/см2) лишь немного снижает радиальный прогиб, который остается на 20% больше, чем в шинах типа Д. Это приводит к воз­ никновению двух зон повышенной деформации: на местах сопряже­ ния гибкой боковой стенки с бортом, с одной стороны, и с беговой