книги из ГПНТБ / Восстановительный ремонт шин

шин типа Р вместо диагональных улучшает эксплуатационные по­ казатели трактора в результате снижения удельного давления в пло­ щади контакта шины с почвой на 30%, повышения эластичности шины на 16% и угловой жесткости на 25%; втрое увеличивается зона устойчивого движения трактора, на 30% увеличивается износо­ стойкость протектора. Шины направляющих колес имеют рисунок протектора в виде продольных ребер с широкими канавками (рис. 1.12, б). Этот рисунок (называемый «направляющие ребра») обеспечивает стабильность движения трактора и самоходных машин на мягком грунте, устраняя увод их в сторону (особенно опасный на склонах),.

Рис. 1.12. Сельскохозяйственные шипы:

а — ведущих коле?: 6 — направляющих колес; в — несущих колес.

способствует хорошей управляемости на дорогах с твердым покры­ тием и на грунтовых. Широкие продольные канавки легко очища­ ются от грунта. Среднее продольное ребро иногда рассекается уз­ кими канавками, что делает шину более эластичной.

Шины несущих колес (рис. 1.12, в) предназначены для трактор­ ных прицепов и прицепных сельскохозяйственных орудий. Они должны обладать минимальным сопротивлением качению и хорошей амортизацией толчков и ударов при езде по неровному полю. Мон­ тируются обычно на обод диаметром 254—406 мм. Для этих шин допустимы более высокие, чем в шинах направляющих колес, нормы внутреннего давления воздуха — от 1,4 до 3,5 кгс/см, соответ­ ственно выше и допустимые максимальные нагрузки — до 2000 кгс. Слойность каркаса — от четырех до десяти слоев вискозного корда. Применяемые типы рисунков протектора: продольные ребра, универ­ сальный, дорожный. Глубина рисунка протектора обычно меньше, чем в остальных сельскохозяйственных шинах. Другие конструктив­ ные характеристики аналогичны соответствующим характеристи­ кам в шинах направляющих колес.

30

Обозначение и маркировка шин

Основными размерами шины являются посадочный диаметр (диа­ метр обода), наружный диаметр, ширина и высота профиля. При обозначении шин указываются через тире приблизительная ширина профиля и посадочный диаметр (в дюймах или миллиметрах). На­ пример, шины размеров 8,25—20 и 210—20 имеют ширину профиля, соответственно, 8,25 дюймов и 210 мм, посадочный диаметр у них одинаков и составляет 20 дюймов. Высота профиля приблизительно равна ширине. Наружный диаметр шин определяется как сумма посадочного диаметра и удвоенной ширины (высоты) профиля. На­ пример, для шин 8,25—20 он составляет 36,5 дюймов.

В последнее время при обозначении большинства шин ширину профиля и посадочный диаметр выражают в миллиметрах, причем для радиальных шин добавляют букву Р, например, 260—508Р.

Обозначение шины (наименование или торговую марку заводаизготовителя и другие элементы маркировки) наносят на ее боковину. На каждой шине ставят ее серийный номер, условное буквенное обозначение завода-изготовителя и дату изготовления. Например, номер М1069125717 означает, что шина изготовлена Московским шинным заводом в октябре 1969 г. Месяц в серийном номере может обозначаться римскими цифрами, например, ЯХІ68212131 (Яро­ славский завод, ноябрь 1968 г.).

На боковине указывают также номер Государственного стандарта (ГОСТ), которому соответствует шина, а в покрышках с вискозным

'кордом иногда еще заключенную в кружок букву В. Кроме того, на боковине покрышки указывают максимально допустимую на­ грузку на шину, внутреннее давление и норму слойности. Последняя условно обозначает прочность каркаса и определяет соответствие шины максимально допускаемой нагрузке. Фактическое число слоев может меняться в зависимости от конструкции и применяемого корда.

Вшинах с направленным рисунком протектора повышенной про­ ходимости, элементы которого образуют треугольник, на боковину наносят стрелку, указывающую направление вращения шины, сов­ падающее с направлением расположения треугольника, образуемого грунтозацепами.

Шины одного и того же размера могут отличаться друг от друга рисунком протектора, числом слоев корда в каркасе и другими кон­ структивными особенностями. Все эти отличия определяются мо­ делью покрышки. Наименование модели обычно наносят на боковину покрышки.

В легковых шинах дополнительно ставят балансировочную метку (красный кружок), указывающую «легкую точку» покрышки.

Особую маркировку в виде резинового треугольника имеют бес­ камерные шины.

В Советском Союзе выпускаются шины для эксплуатации в осо­ бых климатических условиях. Такие шины имеют специальную марки­ ровку. Наносимая краской буква М означает, что шина морозостойка.

31

Шины, предназначенные для эксплуатации в странах с тро­ пическим климатом, имеют отличительный знак в виде желтого кружка с черной точкой посередине.

Все перечисленные обозначения являются обязательными и ста­ вятся на каждой шине. Кроме них иногда указывается допустимая для данной шины нагрузка и рекомендуемое давление.

На автокамерах гравировкой обозначают только размер, номер ГОСТ и наименование или торговую марку завода-изготовителя.

Каждый автомобиль оснащается шинами определенных разме­ ров. Основные технические характеристики наиболее распространен­

2.Б и д е р м а н В . Л . и др. Автомобильные шины. М., Госхимиздат, 1963. 338 с.

3.ГОСТ 4754—64. Шины пневматические для легковых автомобилей.

4.ГОСТ 5513—69. Шины пневматические для грузовых автомобилей, автопри­ цепов, автобусов и троллейбусов.

5. ГОСТ 14917—69. Шины пневматические типа Р для грузовых автомобилей

иавтоприцепов.

6.ГОСТ 7463—69. Шины пневматические для тракторов и сельскохозяйст­ венных машин.

7.ГОСТ 8430—67. Шины пневматические для большегрузных автомобилей, строительных, дорожных и подъемно-транспортных машин.

8.ГОСТ 10668—69. Шины пневматические для тракторов и сельскохозяйст­ венных машин. Основные параметры и размеры.

9.ГОСТ 12715—67. Шины пневматические крупногабаритные. Основные пара­ метры и размеры.

10.Сборник «Пневматические шины». М., Изд. «Химия», 1969, стр. 43—95.

3*

Г Л А В А И

Р ем онтопригодность шин

Работоспособность любых изделий, в том числе пневматических шин, определяется исправностью их составных частей. Однако ре­ сурс различных деталей изделия, т. е. их наработка до состояния, исключающего возможность дальнейшей эксплуатации, может быть не одинаковым. В зависимости от этого различают изделия равно- и неравнопрочной, или долговечной конструкции. В условиях экс­ плуатации при высоких скоростях движения соображения безопас­

часть затрат на изготовление шины, при достаточном ресурсе других деталей возобновление протектора является экономически целесооб­ разным. Вследствие этого шины и относят к числу ремонтируемых изделий, т. е. изделий, работоспособность которых подлежит вос­ становлению путем ремонта.

Необходимо, однако, иметь в виду, что неисправность шин может быть вызвана не только износом протектора. Специфика эксплуа­ тации шин состоит в чрезвычайном разнообразии дорожных, клима­ тических и других условий. Даже при самом строгом соблюдении правил эксплуатации в результате случайных причин, возникающих в конкретных дорожных ситуациях, возможны повреждения (де­ фекты), препятствующие дальнейшей эксплуатации (проколы, про­ бои, порезы и т. д.). Ремонтопригодность каркаса и других деталей покрышки ограничена. Вследствие этого ограничена и ремонто­ пригодность покрышки в целом. Наличие существенных дефектов каркаса, брекера, бортов покрышки может привести к невозможности или экономической нецелесообразности восстановительного ремонта. В связи с этим лишь часть шин, ремонтопригодность которых устано­ влена в результате тщательного индивидуального отбора, подвер­ гается восстановлению.

Чтобы правильно представить требования, предъявляемые к ши­

36

Краткие сведения о работе шик

Шина в процессе эксплуатации испытывает действие различных по величине и направлению сил. В состоянии покоя на шину дей­ ствует масса автомобиля и внутреннее давление воздуха. При дви­ жении автомобиля на шину, в зоне ее контакта с дорогой, дополни­ тельно действуют динамические нагрузки сжатия, растяжения, изгиба. Если шина проходит большой путь без остановки, проис­ ходит ее разогрев вследствие теплообразования в резине и корде при деформациях. Если разогрев превышает допустимые пределы (80—100 °С) и его продолжительность велика, то он может привести ^ускоренному старению резины и резкому снижению прочности отдельных участков шины. Протектор при этом быстрее изнашивается. 23 При скорости движения грузового автомобиля около 60 км/ч каждый участок шины деформируется и возвращается к исходной форме не менее 10 раз в секунду. Это значит, что за время своей службы каждый участок шины испытывает десятки миллионов изме­ нений формы (деформаций).

При контакте шины с дорогой действуют вертикальные и гори­ зонтальные (касательные) силы, связанные с радиальной нагруз­ кой на колесо и передачей тягового усилия. Величина вертикальных сил в зоне контакта шины с дорогой для обычных шин грузовых автомобилей колеблется от 1—2 до 8—10 кгс/см2, а касательных — примерно от 2 до 2,5 кгс/см2.

Площадка контакта шины с дорогой обычно имеет эллипсообразнуго форму, однако, благодаря наличию на протекторе рисунка, контакт его с опорой осуществляется по выступам рисунка.

Распределение давления и касательных сил по площади кон­ такта существенно влияет на характер износа протектора. Величина деформаций и напряжений в различных элементах шины (каркасе, кордных нитях, элементах рисунка протектора, прослоечной ре­ зине, брекере) непостоянна и зависит как от размера и конструкции шины, так и от условий ее работы. Знание характера и величины на­ пряжений в элементах шины позволяет рационально выбирать ма­ териалы для ремонта каркаса и восстановления протектора, обеспе­ чивая максимальную работоспособность и высокую экономичность восстановленной шины. Деформированное состояние того или иного элемента конструкции шины может быть полностью определено растя­ гивающими (сжимающими) и сдвиговыми деформациями. Величина

ихарактер деформаций зависит от ориентировки (расположения) элемента материала и условий работы шины.

Поскольку при эксплуатации шины на дорогах с различными покрытиями (асфальт, бетон, булыжная мостовая) величины де­ формаций сильно колеблются, принято говорить о статистическом распределении деформаций, т. е. о средних, минимальных и макси­ мальных значениях.

Опытные данные показывают, что деформации растяжения в ни­ тях корда достигают 3—4% при движении автомобиля по асфальту

и5—6% — по булыжной мостовой. Средние значения удлинений

37

составляют при этом 2—3%. Разброс величин деформаций значи­ тельно больше при движении по булыжной мостовой.

Деформации растяжения — сжатия в слоях резины в каркасе составляют 5—7%, а сдвиговые — в среднем 30%. При движении по плохим дорогам деформация сдвига в резине может достигать 45—50%. Элементы рисунка протектора, подвергающиеся, главным образом, напряжениям сжатия в радиальном направлении, дефор­ мируются в зависимости от жесткости протекторной резины, кон­ струкции шины и внутреннего давления воздуха на 10—15%.

Рис. II.1. Усилия, действующие на шину ведущего колеса при качении:

ЛІ£ — крутящий момент; Р^ — окружная сила; С^ — вертикальная составляющая веса автомобиля; Z — вертикальная реакция, создаваемая дорожным покрытием; X k — реакция противодействия дорожного покрытия окружной силе Pft; Y — боковая сила; У' — реакция

боковой силы; FF — пара сил, которая стремится повернуть колесо.

Независимо от общей нагрузки на шину давление на площади контакта приблизительно соответствует внутреннему давлению воз­ духа в шине. Сжатый воздух в шине воспринимает основную часть нагрузки на колеса от массы автомобиля.

При нормальных и больших прогибах работа деформации шины при контакте ее с опорой на 60—70% определяется работой сжатия заключенного в ней воздуха; при прогибах 10—20 мм и менее основ­ ная часть работы приходится уже на каркас и протектор.

Условия контакта шины с дорогой. Взаимодействие автомобиля с дорогой осуществляется в первую очередь через ведущие колеса. На рис. II.1 схематически показано действие сил на катящуюся шину ведущего колеса.

На колесо действует крутящий момент М к от двигателя и созда­ ваемая им окружная сила Р к, а также вертикальная составляющая массы автомобиля GK. Масса GK передается дороге. Воспринимая нагрузку от колеса, дорожное покрытие создает вертикальную реак­ цию, равную GK.

38

Движение вдоль дороги происходит в результате возникновения противодействия Х к дорожного покрытия окружной силе Рк. Мак­ симальное значение окружного усилия Рк, передаваемого колесу,

в зависимости от типа дорожного покрытия, его состояния, степени износа протектора и других причин.

Рис. II.2. Деформация шины при перекатывании:

а — прогиб профиля шины под нагрузкой; б — деформация шины по окружности под действием крутящего момента; 1 — участок сжатия; 2 — участок растяжения.

Тяговое усилие (реакция) может быть увеличено в результате повышения коэффициента ср и вертикальной нагрузки GK. Тяговое усилие, равное максимально возможной тяговой реакции, иногда называют силой сцепления шины с дорогой Р ф.

При одинаковых дорожных условиях увеличение силы сцепле­ ния шины с дорогой может быть достигнуто снижением давления воздуха в шине и увеличением при этом площади контакта, а также особой конструкцией протектора.

Сила сопротивления качению шины на горизонтальном участке пути возникает в результате рассеяния механической энергии при деформации шины в зоне ее контакта с дорогой, необратимых затрат энергии на деформацию грунта, сопротивления воздуха, трения скольжения в зоне контакта и в осях и т. д.

На рис. II.2, а сплошной линией изображен профиль ненагру­ женной шины, пунктиром — шины под нагрузкой, а на рис. II.2, б показано, как изменяется форма шины в окружном направлении в зоне контакта с дорогой (протектор сжимается и растягивается).

Сила Pf, вызывающая сопротивление колес качению, зависит от

39

массы автомобиля и коэффициента сопротивления качению, про­ порционального потерям энергии при работе шины. Эта зависимость для свободного качения выражается формулой

Движение автомобиля определяется значением необходимой ок­

Условия деформации шинных материалов. Для обеспечения максимальной работоспособности шины при ее конструировании и изготовлении, а также восстановлении, необходимо учитывать свойства и условия, или режимы деформации шинных материалов. При восстановлении и ремонте одни виды поврежденной или изно­ шенной резины (протекторной, каркасной) и корда заменяются, как правило, другими, и это влечет за собой изменение напряжений и деформаций в шине, изменение механических потерь на теплообра­ зование, а значит и температуры конструктивных элементов шины.

Принято различать три основных режима работы материала — режим заданных деформаций е, режим заданных напряжений а

ирежим заданной энергии или работы цикла нагружения ест = const.

Врежиме заданных деформаций, как следует из его определения,

деформация не зависит от свойств (модуля упругости) материала, а возникающие напряжения и работа деформации пропорциональны модулю упругости. Таким образом, в этом режиме материал с мень­ шим модулем (менее жесткий) находится в более благоприятных деформационных условиях. В режиме заданных деформаций тепло­ образование ATT в резине пропорционально ее внутреннему трению г) и не зависит от модуля упругости (ATT — «ре2, где со — частота).

В режиме заданных напряжений их значение сохраняется неза­ висимо от модуля материала, а величина деформации — обратно пропорциональна модулю. Теплообразование при этом обратно про­

порционально квадрату модуля упругости ^АТТ — сор jß)- Таким

образом, в данных условиях жесткий материал оказывается в более благоприятном положении, чем легко деформируемый.

При заданной работе цикла — ТТ = const ^ деформация

обратно пропорциональна корню квадратному из модуля упругости

(о = Ег и ТТ = а теплообразование — обратно пропорцио-

нально модулю в первой степени (ATT

40