Конструкции, типы и размеры шин и ободьев

Автомобильная шина — это эластичная резинокордная оболочка сложной конструкции, монтируемая на обод колеса и наполняемая сжатым воздухом.

Пневматические шины представляют собой ответственные детали ходовой части автомобиля, выполняющие большую и сложную работу.

Непрерывное совершенствование конструкций пневматических шин способствует прогрессу автомобильной техники.

Так, например, высокие скорости движения современных автомобилей стали возможны в значительной мере благодаря применению усовершенствованных и специальных конструкций пневматических шин. Появление бескамерных шин резко повысило безопасность движения автомобилей. Повышение проходимости автомобилей в условиях бездорожья в последние годы обязано созданию специальных шин с регулируемым давлением, арочных и др.

Автомобильные шины обладают следующими основными качествами:

хорошо амортизируют при движении по дороге, чем способствуют повышению мягкости хода автомобиля, увеличению комфортабельности езды пассажиров й улучшению условий перевозки грузов, а также предохранению деталей автомобиля от быстрого износа;

создают необходимое сцепление колес с поверхностью качения, способствуют улучшению продольной и боковой устойчивости автомобиля, уменьшая возможность заносов;

воспринимают значительную нагрузку, приходящуюся на колеса, способствуют увеличению скорости движения и грузоподъемности автомобиля;

повышают проходимость автомобиля в трудных дорожных условиях и по бездорожью;

обеспечивают, в известной мере, безопасность движения автомобиля;

повышают бесшумность хода автомобиля;

уменьшают разрушающее действие колес на поверхность дороги.

Перечисленные качества шин зависят от особенностей их конструкции, свойств материалов, применяемых для их изготовления и технологии производства.

Автомобильные шины выпускают различных конструкций. В СССР и за рубежом известны два основных вида шин, различающихся принципом герметизации — камерные и бескамерные.

В настоящее время в СССР наибольшее распространение имеют камерные шины. Их применяют на грузовых и легковых автомобилях. Однако с 1955 г. было начато изготовление опытных партий бескамерных Шин для легковых и грузовых автомобилей, а с 1957 г. начат серийный выпуск этих шин для легковых автомобилей. Камерные и бескамерные шины в СССР выпускают для всех новых марок легковых автомобилей. Бескамерные же шины для грузовых автомобилей и автобусов еще не выпускают серийно в известной мере потому, что для них необходимы специальные глубокие ободья, невзаимозаменяемые с ободьями для камерных шин.

Однако можно предположить, что это препятствие со временем будет преодолено, учитывая безопасность, удобство ремонта проколов и другие серьезные преимущества бескамерных шин в сравнении с камерными, особенно для автобусов. Кроме того, нельзя не учитывать, что грузовые бескамерные шины можно применять и на плоских уширенных ободьях с коническими полками.

Известны различные типы камерных и бескамерных шин.

В последние годы в СССР созданы, совершенствуются и все шире внедряются новые типы камерных и бескамерных шин для обычных условий эксплуатации (в первую очередь шины типа Р) и для специфических условий эксплуатации (например, шины с регулируемым давлением воздуха, арочные). Кроме того, разрабатывают и другие новые типы шин.

КАМЕРНЫЕ ШИНЫ

Камерная шина для грузового автомобиля, автобуса и прицепа состоит из покрышки, камеры и ободной ленты (флепа), монтируемых на плоский обод (смотреть статью под номером 2, а), а для легкового автомобиля — из покрышки и камеры, монтируемых на глубокий обод (смотреть статью под номером 2,6).

Современные шины являются прямобортными, так как борта покрышки имеют прямую форму в месте прилегания к закраинам обода и усилительные проволочные бортовые кольца

Конструкция покрышки

По внешнему виду и рабочим признакам различают беговую дорожку, плечевую часть (плечо), боковые стенки и борта покрышки (смотреть статью под номером 3), причем борт в месте прилегания к ободу состоит из носка и пятки.

Основными частями конструкции покрышки являются: каркас с бортами, брекер (подушечный слой), протектор и боковины.

Каркас является остовом покрышки, обеспечивающим ей прочность и воспринимающим большую часть нагрузки на шину. Каркас обладает значительной прочностью и некоторой эластичностью. Его изготовляют из нескольких слоев специальной обрезиненной с двух сторон ткани корда.

Слои корда раскраивают так, чтобы нити их. имели диагональное направление (под углом 30—40°). Нити корда в соседних слоях каркаса перекрещиваются, т. е. располагаются под некоторым углом. В каркасе покрышки диагональногопостроения угол наклона нитей корда по беговой дорожке протектора к меридиональной плоскости сечения профиля шины составляет 52—54°. Такое направление нитей корда в каркасе обеспечивает наилучшее распределение усилий при деформации покрышки и наибольшую ее прочность при достаточной амортизации.

В каркасе покрышки диагонального построения имеется четное количество слоев корда. Количество слоев корда зависит от типа и размера шины и находится в основном в пределах от 2 до 24.

В рабочей части каркаса (многослойных шин грузовых автомобилей), подверженной многократным сложным деформациям, обрезинепные слои корда могут быть дополнительно изолированы друг от друга тонкими резиновыми прослойками (сквиджами). Резиновые прослойки повышают эластичность каркаса и создают возможность несколько большего относительного сдвига слоев при сложных деформациях.

В бортовой части каркаса резиновые прослойки не прокладывают. Отсчет слоев в каркасе ведут, начиная с внутренней стороны покрышки.

Борт покрышки состоит из крыла (одного, двух и более), концов слоев корда, завернутых вокруг крыла, крепительных и бортовых лент. Борта служат для надежного крепления покрышки на ободе колеса.

Крыло является главной частью борта и состоит из проволочного кольца, наполнительного шнура (филлера), оберточной и крепительной лент.

Проволочное кольцо делает борт прочным и жестким (иерастягивающимся). Кольцо изготовляют из нескольких витков проволоки, обернутых прорезиненной тканью.

Наполнительный шнур — полутвердый резиновый шнур обычно круглого сечения. Его кладут на проволочное кольцо для лучшего заполнения пространства над ним в крыле. Наполнительный шнур закрепляют на проволочном кольце при помощи оберточных лент из прорезиненной ткани. Для шин с одним крылом в борту наполнительный шнур и оберточную ленту не применяют.

Крепительная лента (прорезиненная лента полотняного переплетения) служит для крепления крыла в бортовой части покрышки. Покрышки с каркасом, имеющим менее восьми слоев корда, обычно имеют одно крыло в борту.

Для большей прочности и лучшей устойчивости на ободе у покрышек с каркасом от восьми слоев корда и более, борт имеет два крыла, а иногда и более.

Бортовые лейты изготовляют из обрезиненной ткани полотняного переплетения — чефера и накладывают снаружи на борт покрышки для предохранения его от истирания об обод и защиты от повреждения при монтаже и демонтаже.

У шин, работающих на глубоких ободьях, плотная посадка бортов на полки обода достигается за счет некоторого натяга по всей подошве борта.

Брекер — резинотканевая (из двух слоев кордабрекера) или резиновая прослойка, расположенная между каркасом и протектором по всей окружности покрышки. Нити основы в кордебрекере расположены более редко, чем в корде для каркаса. Направление нитей кордабрекера такое же, как и в слоях корда каркаса. Брекер обеспечивает прочную связь протектора с каркасом и предотвращает отслоение протектора от каркаса при действии на шину тормозных и центробежных сил, а также воспринимает часть ударной нагрузки на шину, уменьшая силу ударов, передаваемых от протектора к каркасу. Ширина брекера равна или несколько меньше ширины протектора, толщина — колеблется от 2,5 до 7 мм.

Протектор — толстая профилированная полоса резины, осуществляющая сцепление шины с поверхностью дороги. Протектор подвергается значительному истиранию и непосредственно воспринимает удары от неровностей дороги. Поэтому резина протектора должна быть очень прочной и обладать высокой износостойкостью, т. е. большим сопротивлением истиранию, а также эластичностью.

Рабочая часть протектора, соприкасающаяся с поверхностью дороги, называется беговой дорожкой. Для шип грузовых автомобилей толщина протектора находится в пределах от 14,5 до 32,0 мм, а для легковых автомобилей —от 11,0 до 17,5 мм. Ширина беговой дорожки протектора составляет около 70—80% ширины поперечного профиля покрышки.

Протектор имеет в поперечном сечении выпуклость (кривизну), радиус которой зависит от типа шины и величины сжатия ее под нагрузкой. Иногда протектор имеет почти плоскую форму.

На поверхности протектора покрышки делается выпуклый рельефный рисунок, который должен обеспечивать:

необходимое продольное и боковое сцепление шины с поверхностью дороги, т. е. хорошее сопротивление продольному и боковому скольжению;

минимальный расход мощности на качение шины;

хороший отвод (по канавкам рисунка) влаги, грязи И воздуха с площади контакта шины с дорогой;

наилучший отвод тепла;

высокое сопротивление истиранию и ударным нагрузкам, исключение выкрашивания частиц резины протектора;

максимальную проходимость автомобиля по мягким грунтам, бездорожью (для соответствующих шин);

эластичность протектора и бесшумность шины при качении по дорогам с твердым покрытием.

Обычно рисунок протектора имеет выступающие части (выступы), продольные и поперечные канавки различной формы. Глубина канавок составляет от 63 до 80% толщины протектора. Остальные 20—37% толщины протектора составляет подканавочный слой. Площадь выступающих частей рисунка протектора, расположенных между канавками, зависит от типа шин и рисунка и составляет примерно от 40 до 80% общей площади беговой дорожки протектора.

Протектор может быть двухслойным: верхний слой с рисунком протектора — жесткий и износостойкий, нижний (подканавочный) —эластичный.

Боковина — эластичный резиновый слой толщиной не менее 1,5—3,0 мм, покрывающий боковые стенки каркаса покрышки для предохранения тканевых слоев от механических повреждений, воздействия влаги и нефтепродуктов.

Конструкция камеры и вентилей

Камера пневматической шины представляет собой полое резиновое кольцо с воздушным клапаном, называемым вентилем, через который внутрь камеры накачивают воздух.

Камера, заполненная сжатым воздухом, обеспечивает определенную конфигурацию профиля шины, упругость и способность ее выдерживать соответствующую нагрузку.

В зависимости от размеров и типов шин камеры имеют соответствующие размеры (внутренний диаметр и диаметр поперечного профиля) и определенную толщину стенок (в среднем 2—3 мм).

Основное требование, предъявляемое к камерам, высокая герметичность. Материал Камеры — резина не является абсолютно герметичным, поэтому воздух из камеры постепенно проникает (диффундирует) через стенки ее наружу. Так, например, даже у хороших камер шин легковых автомобилей уменьшение внутреннего давления воздуха составляет примерно до 0,1 кГ/см2 в неделю.

Наряду с герметичностью резина камеры должна обладать достаточной эластичностью, прочностью и теплостойкостью, а также иметь небольшое остаточное удлинение, от которого зависит увеличение первоначальных размеров камеры.

Обычные камеры автомобильных шин не способны сохранять повышенное давление воздуха даже при небольших проколах. Поэтому известны специальные камеры, значительно менее чувствительные к проколам, например: с утолщенными стенками и тканевой прослойкой; с дополнительным слоем клеевой пластичной массы, расположенной по беговой поверхности камеры (в ячейках); губчатые камеры, состоящие из губчатой резины, заполняющей покрышку; с залитыми внутрь жидкими клеевыми составами; с диафрагмой во внутренней полости (двухсферные).

Вследствие ряда неудобств в эксплуатации камеры этих типов все же не получили широкого распространения, за исключением камер с диафрагмой и губчатых, применяемых на автомобилях специального назначения. Губчатую камеру вулканизуют вместе с покрышкой, надетой на обод колеса, поэтому после вулканизации такая камера представляет одно целое с покрышкой (шина с губчатой камерой не демонтируется с обода).

Вентиль камеры представляет собой обратный воздушный клапан, пропускающий воздух внутрь камеры при накачивании и автоматически предотвращающий выход воздуха из камеры наружу. В СССР применяют стандартные воздушные вентили с пружинным золотником, выпускаемые по ГОСТ 8107—56, переизданному в ноябре 1963 г. На камерах шин, монтируемых на глубокий обод, вентили расположены со смещением от продольной оси шин (обода) в основном на 20—60 мм, а на камерах шин, монтируемых на плоский обод, вентили обычно расположены центрально, т. е. на продольной оси шины.

В зависимости от типа и размера обода, а также от одинарной или сдвоенной установки шии вентили выпускают с корпусами разной формы (прямые и изогнутые) и разной длины, но с одинаковым диаметром отверстия канала и взаимозаменяемыми деталями. Применяют три типа вентилей (смотреть статью под номером 4): резинометаллический, металлический с обрезиненной пяткой и металлический

Камеры шин, монтируемых на глубокий обод, снабжены резинометаллическими воздушными вентилями (смотреть статью под номером 4, а) с прямым корпусом типа Р или Р05. Резинометаллический вентиль Р состоит из резинового корпуса, в котором укреплена металлическая втулка с внутренней резьбой для ввертывания стандартного золотника и наружной резьбой на верхнем конце втулки для навертывания колпачкаключа. Нижняя часть резинового корпуса вентиля образует резиновую пятку, которую привулкапизовывают к камере.

Резинометаллический вентиль по сравнению с прямым металлическим имеет следующие преимущества: простоту конструкции, меньший вес цветного металла (латуни), лучшую герметичность, меньший общий вес и стоимость изготовления.

Камеры шин, монтируемых на плоский обод, имеют металлические вентили с обрезиненной пяткой и с двойным изгибом корпуса (смотреть статью под номером 4, б) типа Дм разного размера.

Металлические вентили типа Дм с обрезиненной пяткой надежно крепят к камере путем привулканизации пятки.

Металлический вентиль для камер шин легковых автомобилей (смотреть статью под номером 4, г) состоит из прямого корпуса с внутренней резьбой для ввертывания золотника и с наружной резьбой для навертывания гаек 9 и 10 и колпачкаключа 4.

Корпус металлического вентиля представляет собой латунную трубку, через которую внутрь камеры поступает воздух. Вентиль крепят к фланцу, представляющему собой усилительную пластинку овальной или круглой формы, собранную из слоев прорезиненного чефера и камерной резины и привулканизованную к камере.

Корпус вентиля вставляют в отверстие фланца камеры и крепят зажимом фланца между пяткой 7 корпуса и прижимной шайбой 8 при помощи гайки 9. Ободная гайка 10 прямого металлического вентиля служит для плотного крепления его в отверстии глубокого обода. Металлический вентиль с двойным изгибом корпуса типа Д (см. смотреть статью под номером 4, в) применяют для камер шин грузовых автомобилей.

Золотник (смотреть статью под номером 5) является наиболее ответственной частью вентиля и состоит из ниппеля / с втулкой 2, имеющей резиновую манжету 3, шпильки 6, на которую надета нижцяя прижимная чашечка 5 с резиновым прокладочным кольцом 4, и пружины 7.

Ниппель 1 ввертывают в корпус вентиля. При этом резиновая манжета 3 золотника, представляющая собой резиновое конусное кольцо, плотно прижимается к корпусу, а резиновое прокладочное кольцо 4 с прижимной чашечкой 5 под действием сжатой пружины 7 плотно прилегает к коническому уступу канала и к острым краям втулки 2 золотника, препятствуя обратному выходу воздуха из камеры через отверстие канала вентиля.

Сжатие пружины 7 происходит вследствие того, что направляющий колпачок 8 упирается в соответствующий уступ в канале корпуса вентиля. При необходимости, нажав на верхний конец шпильки 6 золотника, можно выпустить воздух из камеры.

Манжета 3 и прокладочное кольцо 4 изготовлены из эластичной резины, обеспечивающей высокую герметичность вентиля. Для предохранении золотника от попадания в него грязи и влаги на вентиль навертывают колпачокключ 4 (см. смотреть статью под номером 4, г). Внутри колпачкаключа имеется резиновая прокладка, плотно прилегающая к верхнему отверстию корпуса вентиля. Золотник ввертывают в корпус вентиля при помощи колпачкаключа, имеющего на тонкой части прорезь для захватывания золотника при ввертывании его в корпус вентиля. Колпачок вентиля может не иметь ключа; в этом случае ключ должен быть изготовлен отдельно.

Ободная резиновая лента, склеенная в кольцо, помещается в покрышке между камерой и плоским ободом и предотвращает трение камеры об обод и повреждение камеры изза возможных дефектов поверхности обода (неровностей, ржавчины, загрязнений) . Ободная лента исключает также возможность защемления камеры между бортами покрышки и ободом. В ободной ленте имеется отверстие для вентиля.

Ободные ленты имеют форму поперечного сечения, обеспечивающую лучшее прилегание их к бортам покрышки и ободу. Каждому типу и размеру шины соответствует ободная лента определенного размера по длине и ширине.

На ободных лентах указаны размеры, соответствующие размерам шин, для которых они предназначены.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *