Конструктивные особенности и эксплуатационные свойства автомобильных шин
Страница 1
Автомобильное колесо, и шина в частности, является важным элементом, влияющим на основные эксплуатационные показатели автомобиля: динамичность, проходимость, безопасность, плавность хода и экономичность. Специфика автомобильной шины заключается в том, что она является продуктом другой отрасли, далекой от автомобилестроения. Для лучшего понимания процессов изменения эксплуатационных свойств автомобиля, инженер должен хорошо представлять не только устройство шины, но и технологию изготовления, существенно влияющую на свойства автомобильной шины.
Основными конструктивными элементами шины служат каркас из корда, бортовые кольца и резина с различным набором свойств, в зависимости от места ее расположения в шине. Материалом корда является кордовая ткань, состоящая из параллельно расположенных прочных нитей основы, переплетенных тонкими нитями утка. Нити основы могут быть вискозными, капроновыми, нейлоновыми и т. д. В качестве нитей может использоваться стальная проволока. Бортовые кольца на всех типах шин изготавливают из стальной проволоки, обеспечивающей надежное удержание шины на ободе.
Резина представляет собой смесь каучуков, вулканизирующих веществ (сера, селен и т. д.), веществ, ускоряющих вулканизацию (окись цинка, щелочь и т. д.), усилителей (сажа, каолин и т. д.), мягчителей (парафин, канифоль и др.), противостарителей. Всего в состав резины может входить более 20 наименований веществ, количество их определяется рецептурой резины, обеспечивающей получение определенных ее свойств.
Резина приготовляется механическим перемешиванием входящих в нее компонентов путем многократного пропускания через каскад шнеков и валков. Следует знать, что концентрация многих компонентов, сильно влияющих на свойства резины, не превышает одного процента.
Для воздухонепроницаемой резины используют особые виды каучука; после перемешивания смесь продавливается сквозь сито, очищающее резину от посторонних частичек, которые могут разрывать камеру или герметизирующий слой бескамерной шины.
Технология сборки шины существенно зависит от ее конструкции. Различают диагональные и радиальные шины. В радиальных шинах нити корда, проходя от одного борта до другого, располагаются в диаметральных плоскостях, т. е. имеют радиальное направление. В диагональных шинах нити корда образуют с диаметральной плоскостью угол порядка 50°. Каркас диагональной шины всегда имеет четное число слоев корда, послойно имеющих зеркальное направление нитей. Наложенные друг на друга нити корда в просвете образуют ромбы (рис. 2.46, а). Ромб является легкодеформируемой фигурой, что обеспечивает высокую эластичность шины. Однако пересекающиеся нити могут перетирать друг друга, и для повышения прочности приходится в каркас вводить много слоев корда. Это утяжеляет шину, увеличивает гистерезисные потери при деформации шины при ее качении, вызывает нагрев шины и увеличение коэффициента сопротивления качению.
Рис. 2.46. Расположение нитей корда в зоне беговой дорожки диагональной (а) и радиальной (б) шины
В радиальной шине нити каркаса не пересекаются друг с другом, поэтому боковина может быть тоньше. В коронной части шины (в зоне беговой дорожки) имеются пояса корда, нити которых расположены под углами, противоположными друг другу. При этом, как видно на рис. 2.46, б, склеенные нити корда образуют в просвете треугольник. В отличие от ромба, треугольник является «жесткой» фигурой, поэтому радиальная шина, оставаясь легкодеформируемой в радиальном направлении, имеет плохо деформируемую беговую дорожку под действием боковых сил. В силу всего этого, радиальная шина имеет гораздо больший коэффициент сопротивления боковому уводу, меньше нагревается при движении, имеет меньший коэффициент сопротивления качения. Однако технология изготовления радиальной шины существенно сложнее технологии изготовления шины диагональной.
Таким образом, делаем вывод: качество автомобильных шин зависит и от состава резины, и от тщательности сборки. Если слои корда будут состыкованы неаккуратно, если слои корда и резины плохо прикатаны, и между ними будет оставаться воздух или водяной конденсат (в цехе сборки обычно большая влажность из-за утечек пара, используемого для вулканизации), то долговечность шины будет низкой. Несмотря на то, что по индивидуальному номеру шины может быть установлен ее сборщик, который несет персональную ответственность за качество сборки, выпускаемые шины обычно имеют большой разброс по качеству и долговечности.
