книги из ГПНТБ / Восстановительный ремонт шин

частью, с другой. В связи с этим конструкция зон в шинах типа Р отличается от конструкции зон в шинах диагонального построения более толстым слоем изолирующей резины между кромками брекера и каркасом. В результате кромки брекера несколько приподняты и расположены довольно близко к поверхности подканавочного слоя. Соответственно кривизна брекера в поперечном сечении зна­ чительно меньше кривизны каркаса и близка кривизне беговой дорожки (рис. 1.7), которая в шинах типа Р имеет более плоский наружный профиль, чем в диагональных шинах.

Повышенная радиальная деформация шины, уменьшенное число слоев корда в каркасе и увеличенные усилия, передаваемые слоями корда бортовому кольцу, повышают подверженность бортов шины типа Р перетиранию о закраину обода и расслоению в надбортовой зоне по завороту слоев. Поэтому борт в шинах Р изготавливается усиленным, кроме того, он делается более жестким, чем в шинах типа Д. В конструкцию борта введены дополнительные детали из стального и текстильного корда (бортовые и крыльевые ленты), резиновые бортовые ленты и увеличенные наполнительные крылье­ вые шнуры из жесткой резины. Шины, работающие с нагрузкой более 1500 кгс, обычно изготавливают с двумя бортовыми кольцами и до­ полнительным крылом с металлокордной крыльевой лентой (см. рис. 1.7). Легковые шины и шины с текстильным брекером, как правило, не имеют в борте деталей из металлокорда.

Боковины шин типа Р изготавливаются из резины с высокой усталостной прочностью и стойкостью к озонному старению, чтобы исключить образование трещин, особенно в местах сопряжения боковой стенки с бортом и беговой частью.

Шины типа Р отличаются от шин диагонального построения гео­ метрическими размерами: они имеют меньшую высоту профиля Н и меньший наружный диаметр DH, несколько большую ширину профиля В и меньшую кривизну беговой дорожки. Если отношение Н/В для шин диагонального построения близко к единице, то для шин Р оно на 3—9% меньше (в шинах грузовых автомобилей).

Форма профиля шины типа Р в значительной мере определяется длиной и шириной брекерного пояса, влияние которого на форму

где Н 0 — высота равновесного профиля шины (без брекера) с нитями, располо­ женными в меридиональном направлении; Н — высота профиля шины Р.

При прочих равных условиях увеличение коэффициента опоясан­ ности шин типа Р приводит к уменьшению усилий в нитях каркаса и увеличению нагрузки, воспринимаемой брекерным поясом. В от­ личие от шин типа Д, в которых каркас воспринимает 80—90% уси­ лия, возникающего под действием внутреннего давления воздуха, в грузовых шинах типа Р брекер воспринимает 60—75% этого усилия, что определяет прочностные качества шины в целом. Соот­ ношение нагрузки, воспринимаемой брекером и каркасом, задается

20

при проектировании шины в зависимости от ее назначения и усло­ вий эксплуатации.

Шины, эксплуатируемые на скоростных автомобилях по дорогам с усовершенствованным покрытием, изготавливают низкопрофиль­ ными с большим коэффициентом опоясанности. При этом разгру­ жается каркас, увеличивается натяжение и жесткость брекера, умень­ шается радиальная жесткость шины, в результате чего увеличи­ вается площадь контакта и сцепления шины с дорогой, уменьшается удельное давление в зоне контакта, снижается интенсивность из­ носа протектора.

Однако при большой нагруженности брекера и при частых удар­ ных нагрузках происходит его преждевременное разрушение. По­ этому шины, работающие в смешанных дорожных условиях, изго­ тавливают с повышенным отношением Н/В для уменьшения усилий в нитях брекера. Изменение геометрических размеров профиля шины дает возможность изменять ее боковую и радиальную жесткость

от коэффициента опоясанности К.

и тем самым влиять на устойчивость и управляемость автомобиля, оснащенного шинами типа Р.

Сопротивление качению шин типа Р на 20—30% меньше, чем шин диагонального построения. Это объясняется тем, что наиболее массивная часть шины (беговая) деформируется меньше, чем в диа­ гональных шинах, а более тонкие боковые стенки оказывают мень­ шее сопротивление радиальной деформации. В результате при ка­ чении шиной поглощается меньше энергии, что выражается в мень­ шем теплообразовании: температура в работающих шинах радиаль­ ного типа в среднем на 10—20 °С ниже, чем в диагональных шинах, имеющих такую же глубину рисунка протектора. Понижение тем­ пературы приводит к повышению усталостной прочности материалов шины и прочности связи между резиной и кордом, к повышению долговечности шины в целом. Снижение потерь на качение при при­ менении шин типа Р обеспечивает 3—8% экономии топлива. Масса каркаса шин типа Р вдвое меньше, чем масса каркаса шин диаго­ нального построения равной грузоподъемности и одинакового на­ значения. Однако масса брекера и бортовых деталей больше, чем в шинах типа Д. Шины типа Р в среднем на 5% легче. С увеличением грузоподъемности шин типа Р экономия от их применения повы­ шается.

21

В настоящее время наряду с изготовлением камерных радиаль­ ных шин ведутся работы по созданию бескамерных шин типа Р.

Недостатками шин типа Р являются пониженные амортизацион­ ная способность и боковая жесткость по сравнению с диагональными

шинами.

Особенностью шин типа Р является наличие двух самостоятель­ ных конструктивных частей: жесткого брекерного пояса и плотно прижимаемого к нему внутренним давлением воздуха гибкого кар­ каса, что позволило сделать съемным брекерный пояс с протектор­

В зависимости от условий эксплуатации используются протектор­ ные кольца с различным рисунком. При изнашивании рисунка кольца можно быстро заменить. Однако на практике это трудно реализовать, так как нужен большой запас колец, которые часто выходят из строя до износа рисунка протектора. Высокая стоимость протекторных колец и пониженная боковая жесткость шин типа PC

•ограничивают их применение.

Описанные особенности конструкции шин радиального построе­ ния учитываются при отборе для восстановления и проведения вос­ становительного ремонта, главным образом при ремонте поврежде­ ний каркаса и брекера.

В последнее время за рубежом широкое распространение полу-^, чили опоясанные шины для легковых автомобилей, называемые иногда полурадиальными (рис. 1.6). Каркас этих шин изготавли­ вается из полиамидного, вискозного или полиэфирного корда. Конструкция каркаса такая же, как в шинах диагонального по-

22

автомобиля. Эти шины более экономичны: они имеют меньшую массу, меньшее сопротивление качению и пониженный расход горючего. Для современных отечественных легковых шин диагонального по­ строения отношение Н/В находится в пределах 0,8—0,85.

Легковые шины имеют сравнительно малослойный каркас. Шины диагонального построения и опоясанные имеют обычно два-шесть слоев корда в каркасе. Наиболее распространенные легковые шины типа Р имеют два слоя в каркасе и четыре слоя текстильного корда в брекере. Известны конструкции легковых радиальных шип из металлокорда с однослойным каркасом и двухслойным брекером. Применение в производстве шин более перспективных материалов (высокопрочного вискозного, полиамидного и полиэфирного корда), совершенствование рецептуры резин, технологии и оборудования позволяют уменьшить вдвое число слоев в каркасе диагональных

а

Рис. 1.10. Изменение профиля легковых шин с 1933 по 1970 гг.:

а — шина 5,50—17 — «баллон», Н/ В = 1,02; б — шина 6,00—16 — «баллон» низкого дав­ ления, Н/В = 1,0; в — шина 6,70—15 — «супербаллон», Н/ В = 0,96; з — шина 7,00—14 —

низкопрофильная, Н/ В = 0,88; д — шина 7,35 —14 — свзрхішзкопрофильная (диагональная), Н/В = 0,84; е — шина 185—14Р — сверхнизкопрофильная (типа Р), Н/В = 0,80.

и опоясанных шин. Снижение слойности каркаса уменьшает тепло­ образование в шине, потери на качение, расход горючего, повышает эластичность и улучшает амортизационные свойства шины.

Грузовые шины отличаются от легковых увеличенной слойностью каркаса, большим диаметром обода, более высоким внутренним да­ влением и большей грузоподъемностью.

Грузовые шины обычно делят на три основные группы:

шины для автомобилей большой (свыше 12 тс) грузоподъемности (большегрузные шины);

шины для автомобилей грузоподъемностью 6—12 тс (автобусов ЗИЛ, ЛиАЗ, ЛАЗ, троллейбусов, а также дорожно-строительных и специальных машин);

шины для автомобилей грузоподъемностью до 6 тс (автобусов типа ПАЗ и автоприцепов).

Последние две группы включают ассортимент шин, выпускаемых в наиболее массовых количествах. Эти шины рассчитаны в основ­ ном на обод диаметром 508 мм и лишь небольшая их часть, предна­ значенная для специальных автомобилей, монтируется на обод диаметром 457 мм. Внутреннее давление в них колеблется в пределах 3—6 кгс/см2. Допустимая нагрузка при максимальной скорости дви­ жения — 1000—3000 кгс. Слойность каркаса шин диагонального построения восемь-четырнадцать, шин типа Р — четыре-пять

24

слоев текстильного корда. В шинах типа Р, предназначенных для эксплуатации под нагрузкой более 1500 кгс, брекер содержит обычно три-четыре слоя металлокорда, а в шинах с меньшей на­ грузкой — шесть-восемь слоев текстильного корда.

Большегрузные шины монтируются на ободах диаметром от 508 до 838 мм и работают при внутреннем давлении от 3,5 до 7 кгс/см2. Большегрузные шины типа Д имеют слойность каркаса от 16 до 30; допустимые нагрузки при максимальной скорости движения на­ ходятся, соответственно, в пределах от 3,5 до 15 тс.

При эксплуатации грузовых шин на транспортных средствах, движущихся с меньшей скоростью, чем максимально допустимая, разрешается увеличивать нагрузку на шины; при уменьшении да­ вления воздуха в шине допустимая нагрузка снижается.

Основное требование, предъявляемое к грузовой шине — высо­ кая экономичность, которая определяется долговечностью, сопро­ тивлением качению, грузоподъемностью, массой, стоимостью и ре­ монтоспособностью. Для шин, применяемых на транспортных сред­ ствах, предназначенных для перевозки пассажиров и на современных высокоскоростных грузовых автомобилях, важное значение имеет требование безопасности, аналогичное требованиям, предъявляемым к легковым шинам.

Для современных грузовых шин характерно уменьшение кривизны беговой дорожки, что повышает равномерность распределения да­ вления по площади контакта шины с дорогой, уменьшает проскаль­ зывание элементов рисунка протектора, снижает радиальную дефор­ мацию шины и уменьшает теплообразование.

Ширина протектора грузовых шин составляет не менее 70—80% ширины профиля покрышки, глубина рисунка протектора современ­ ных грузовых шин обычно 14—22 мм, большегрузных — 35 мм и более.

Рисунки протектора современных автомобильных шин чрезвы­ чайно разнообразны и зависят от типа автомобиля, дорожных усло­ вий и назначения машины. Они разделяются на четыре основные группы: дорожные, универсальные, повышенной проходимости и карь­ ерные (рис. 1.11).

Дорожный рисунок протектора создается преимущественно про­ дольными, частично расчлененными выступами, разделенными уз­ кими канавками. Шины с таким рисунком используются на хороших дорогах, главным образом, для автобусов, троллейбусов, автомо­ билей, работающих на автострадах.

В шинах с универсальным рисунком протектора в центральной части беговой дорожки расположены изолированные ромбовидные шашки, разделенные узкими канавками, а по краям — массивные выступы (грунтозацепы), разделенные широкими канавками. Соче­ тая элементы дорожного рисунка и рисунка повышенной проходи­ мости, универсальный рисунок наиболее эффективен для эксплуата­ ции в смешанных дорожных условиях. Он способствует безопасному движению по мокрому и грязному асфальту, хорошей проходимости на грунтовых дорогах. В настоящее время шины с универсальным

25

рисунком наиболее широко используются на грузовых автомобилях

•средней грузоподъемности. Диагональное расположение канавок универсального рисунка протектора обусловливает максимальную гибкость и, соответственно, минимальные напряжения сдвига в ре­ зине брекера и каркаса, что снижает теплообразование при каче­ нии шины. Такой рисунок дает возможность свести до минимума повышение жесткости покрышки по короне, вызываемое увеличением

В этих условиях высокие грунтозацепы вызывают неравномерное нагружение каркаса. Поэтому шины с рисунком повышенной про­ ходимости рекомендуется использовать на автомобилях, эксплуа­ тируемых в условиях бездорожья, преимущественно на мягком грунте.

Карьерный рисунок протектора похож на рисунок повышенной проходимости, но имеет более широкие массивные грунтозацепы, разделенные более узкими канавками. Шины с таким рисунком рассчитаны на работу в каменных карьерах, открытых угле- и рудо­

26

разработках, на лесозаготовках. Этот рисунок протектора преиму­ щественно применяется для большегрузных шин крупных автомо­ билей-самосвалов грузоподъемностью 27—40 тс, работающих на дорогах с неровностями, кусками горной породы, щебенки и т. п. Массивные выступы, повышенная толщина протектора обеспечивают хорошую защиту каркаса от механических повреждений.

Шины повышенной проходимости специального назначения вклю­ чают:

шины с регулируемым внутренним давлением; арочные шины; широкопрофильные шины.

Шины с регулируемым давлением воздуха монтируются на специаль­ ные обода. Вентиль камеры в таких шинах не имеет золотника и непосредственно соединяет внутреннюю полость камеры с трубо­ проводом централизованной системы регулирования давления воз­ духа в шинах. .

При эксплуатации шины с пониженным давлением большую на­ грузку испытывают боковые стенки каркаса. Поэтому каркас шины с регулируемым давлением должен быть особенно прочным и немногослойным.

Шины с регулируемым внутренним давлением воздуха имеют про­ тектор с рисунком повышенной проходимости, массивные грунтозацепы которого распространяются на плечевую часть покрышки.

Ввиду своей универсальности и возможности использования

влюбых дорожных условиях эти шины находят широкое применение

внародном хозяйстве.

Арочные шины получили свое название от вида поперечного се­ чения профиля, напоминающего строительную арку. Назначение арочных шин — повышать проходимость грузовых автомобилей в условиях бездорожья. Ширина профиля арочных шин значительно больше, чем обычных. На их поверхности расположены мощные массивные грунтозацепы, способствующие хорошему сцеплению шины с грунтом и самоочищаемости рисунка протектора. Арочные шины бескамерные; каждая такая шина заменяет две обычные сдвоен­ ные шины на задних ведущих осях автомобиля. Повышенная прохо­ димость автомобиля с арочными шинами обусловлена снижением давления шины на грунт в результате увеличения площади опор­ ной поверхности.

Широкопрофилъные шины, так же как и арочные, заменяют две обычные сдвоенные шины на задних осях автомобиля. Такие шины могут работать с регулируемым или постоянным внутренним да­ влением воздуха. Они выгодно отличаются от арочных шин нали­ чием высокой бортовой части, способствующей улучшению работы шины. По сравнению с обычными широкопрофильные шины имеют

ходимость автомобиля в тяжелых дорожных условиях. Конструкция

27

протектора широкопрофильных шин отличается от конструкции протектора обычных шин. Протектор широкопрофильной шины имеет одну или две сферические поверхности, разделенные по центру беговой дорожки широкой канавкой. Такая конструкция протектора улучшает проходимость автомобиля вследствие сжатия грунта в сред­ ней зоне протектора, а также повышает его устойчивость за счет двух зон касания с поверхностью дороги. Широкопрофильные шины весьма перспективны.

Сельскохозяйственны е шины

Сельскохозяйственные шины предназначены для тракторов, трак­ торных прицепов и других сельскохозяйственных машин. По назна­ чению и конструктивным особенностям сельскохозяйственные шины делятся на следующие группы:

шины ведущих колес; шины направляющих колес; шины несущих колес.

Шины ведущих колес применяются в тракторах и самоходных сельскохозяйственных машинах. Они должны передавать крутящий момент, создавать необходимое тяговое усилие и иметь хорошее сцепление с грунтом. Большинство шин этой группы — крупно­ габаритные с наружным диаметром до 1,6 м. Они рассчитаны для монтажа на глубокий обод диаметром от 508 до 1067 мм. Ширина обода больше автомобильного и составляет 82—88% ширины про­ филя шины. Сельскохозяйственные шины ведущих колес имеют более низкий профиль, чем грузовые автомобильные шины. Высота профиля составляет 85—96% его ширины. Широкий обод и низкий профиль шины способствуют ее боковой устойчивости, что особенно важно вследствие низкого внутреннего давления воздуха в шине. При работе на мягких грунтах давление в шине поддерживается обычно в пределах 0,8—1,1, а на плотных грунтах — 1,1—2,5 кгс/см2.

При максимальной скорости движения и указанном давлении в шине допустимая нагрузка составляет от 250 до 2500 кгс. Для шин, эксплуатируемых на тяжелых тракторах и сельскохозяйственных машинах с тяговым усилием на крюке 3—6 тс, допустимая нагрузка составляет до 4000 кгс при давлении 1,7—3 кгс/см2. При снижении давления нагрузка уменьшается в соответствии с установленными нормами. Для шин тракторов и самоходных машин, работающих при скорости менее 16 км/ч, допускается увеличение нагрузки на шину на 20% без повышения внутреннего давления; при скорости менее 8 км/ч допускается увеличение нагрузки на 30% с одновремен­ ным увеличением давления на 0,3 кгс/см2.

Шины ведущих колес выпускаются диагональной и радиальной конструкции. Каркас диагональных шин состоит из шести-восьми слоев корда, а каркас шин тяжелых машин — десяти-двенадцати. Часто в каркасе сельскохозяйственных покрышек применяются незакрепленные в бортах слои корда (так называемые полуслои). Полуслои заменяют средние слои каркаса, располагаются в области

28

коронной части покрышки и заканчиваются в боковых стенках. Для тракторов класса 3 тс и более шины ведущих колес изготавливают из капронового корда. В последнее время применяют утолщенные высокопрочный вискозный и капроновый корды, что позволяет снизить слойность и массу шин на 5—10%. В диагональных шинах брекер обычно резиновый.

Радиальные шины содержат в каркасе четыре, а в брекере шесть слоев вискозного корда. Установка на ведущие колеса шин типа Р, в которых радиальная деформация на 15—25% больше, чем в диаго­ нальных шинах и соответственно больше площадь контакта с грун­ том, значительно улучшает условия работы трактора. Уменьшаются удельное давление шины на грунт (примерно на 10—20% по сравне­ нию с диагональной шиной) и потери, затрачиваемые на его уплот­ нение и деформацию, улучшается сцепление шины с почвой и прохо­ димость трактора. По этим показателям шины типа Р близки к гу­ сеницам. Шины тина Р ведущих колес в среднем на 5—15% улучшают тягово-сцепные качества и коэффициент полезного действия двига­ теля, а следовательно, и производительность сельскохозяйственных машин, снижают расход топлива на 5—8%.

Диагональные и радиальные сельскохозяйственные шины в связи с небольшой скоростью движения машин, на которые они устанавли­ ваются, имеют сравнительно малослойный каркас и массивный про­ тектор. В шинах ведущих колес протектор составляет почти 50% массы всей покрышки (в то время как в автомобильных шинах он равен 20—30%).

Шины ведущих колес имеют рисунок протектора повышенной проходимости с более глубокими и широкими канавками и менее широкими грунтозацепами, чем в автомобильных шинах. Грунтозацепы имеют кривизну в поперечном направлении и расположены в середине беговой дорожки под более острым углом к экватору, чем в плечевой зоне (рис. 1.12, а). Такая форма грунтозацепов спо­

носостойкость протектора и плавность качения шины на твердых грунтовых дорогах.

Шины направляющих колес предназначены для установки на перед­ ние ведомые оси тракторов и сельскохозяйственных машин и обес­ печивают их управляемость. По основным конструктивным харак­ теристикам эти шины близки к автомобильным. По габаритам они значительно меньше шин ведущих колес (наружный диаметр от 650 до 920 мм); монтируются на глубокий обод диаметром от 406 до 508 мм, внутреннее давление 1,4—3,5 кгс/см2. При максимальных скорости движения и внутреннем давлении допустимая нагрузка 230—1200 кгс. При скорости движения менее 16 км/ч допускается увеличение нагрузки на 35% без снижения давления в шинах.

Каркас диагональных шин направляющих колес, как правило, содержит шесть слоев вискозного корда. Эти шины обычно изгота­ вливаются без брекера. В последнее время для направляющих колес начали применять шины радиальной конструкции. Использование

29