Шины для автомобилей и тракторов

Требования, предъявляемые к шинам

В данном разделе приведены требования, предъявляемые к шинам с избыточным внутренним давлением воздуха.

1.1.1. Общие требования:

- безопасность (в отношении самой шины и в отношении движения автомобиля);

- легкость и прочность конструкции;

- экономичность: низкая стоимость; малое сопротивление качению (низкие гистерезисные потери); высокая износостойкость; достаточная глубина рисунка протектора; длительный срок службы (ресурс); возможность восстановления протектора шины;

- технологичность изготовления;

- экологичность эксплуатации.

1.1.2. Специальные требования:

- хорошее сцепление с твердой опорной поверхностью, позволяющее снизить буксование и юз колес при передаче тяговых, тормозных и боковых сил (обеспечение устойчивости движения колесной машины);

- надежная посадка бортов шины на полки обода и обеспечение нераскрытия стыков между бортами шины и закраинами обода;

- низкая температура разогрева, определяемая конструкцией каркаса и типом материала каркаса и брекера;

- возможность продолжительного движения с максимальной скоростью, соответствующей индексу скорости (скоростная прочность);

- восприятие усилий, возникающих при криволинейном движении колесной машины (обеспечение хороших показателей управляемости);

- малое сопротивление повороту колеса;

- стойкость к механическим повреждениям;

- сопротивляемость повреждению боковин радиальных шин;

- легкость монтажа и демонтажа;

- возможность длительной работы с цепями противоскольжения.

1.1.3. Дополнительные требования к шинам для легковых автомобилей:

- малая склонность к аквапланированию;

- пригодность к эксплуатации в зимний период;

- хорошие амортизирующие свойства, способствующие повышению плавности хода автомобиля;

- низкий уровень шума, особенно при высоких скоростях движения;

- отсутствие «визга» при разгонах, торможениях и поворотах автомобиля.

1.1.4. Дополнительные требования к шинам с рисунком протектора повышенной проходимости:

- высокие тягово-сцепные свойства;

- низкое удельное давление на опорную поверхность, что обусловливает высокую проходимость колесной машины;

- хорошая самоочищаемость протектора при движении по размокшим связным и липким грунтам (глина, суглинок, чернозем).

1.1.5. Дополнительные требования к шинам для Военной автомобильной техники:

- должны быть обеспечены: работоспособность шин в неповрежденном состоянии при изменении внутреннего давления воздуха от номинального до минимально допустимого; заданный уровень проходимости автомобиля по всем видам дорог и местности; высокая скорость (до 100 км/ч) на дорогах с твердым покрытием;

- приведенная удельная нагруженность шин регулируемого давления по объему, являющаяся качественным показателем уровня опорной проходимости колесной машины, не должна превышать 8,0 и 7,0 т/м³ для радиальных и диагональных шин, соответственно;

- шины должны оставаться работоспособными в движении при их механических (проколах) и других видах сквозных повреждений при обеспечении соответствующего соотношения между величиной внутреннего давления воздуха в них и скоростью движения автомобиля;

- шины должны обеспечивать сохранение подвижности автомобиля (пробег не менее 50 км со скоростью не менее 50 км/ч) при движении без избыточного внутреннего давления воздуха;

- шины должны изготавливаться из резиновых смесей, приспособленных к работе в диапазоне температур окружающего воздуха от минус 50⁰С до плюс 50⁰С;

- шины должны обеспечивать скрытность автомобиля от тепловой или ИК-заметности, которая определяется контрастом (по разнице температур) внешних элементов автомобиля и окружающей среды.

Классификация шин

1.2.1. По назначению:

  - шины для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости;

  - шины для грузовых автомобилей, прицепов к ним, автобусов и троллейбусов;

- шины для тракторов и прицепов к ним;

- специальные шины.

 Ассортимент, технические условия, основные параметры и размеры шин для автомобилей регламентируются государственными стандартами:

- шины для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости – ГОСТ 4754, 20993;

- шины для грузовых автомобилей, прицепов к ним, автобусов и троллейбусов – ГОСТ 5513, 12715, 8430;

- шины с регулируемым давлением – ГОСТ 13298, 24985;

- шины с регулируемым давлением для военной техники – ГОСТ РВ 52395.

1.2.2. По типу рисунка протектора (рисунок 1.1).

Тип рисунка протектора шин колесных машин в значительной степени зависит от их назначения и условий эксплуатации, а также климатических условий (времени года) и других факторов. В настоящее время не всегда возможно однозначно определить тип рисунка протектора определенной шины, так как в нем могут сочетаться несколько типов рисунков, например, зимняя шина с универсальным ненаправленным рисунком.

           а)                    б)            в)          г)           д)           е)

Рисунок 1.1 – Типы рисунков протектора:

а – дорожный; б – универсальный направленный; в – универсальный ненаправленный; г – зимний с шипами; д – карьерный;

Е – повышенной проходимости

  Тем не менее, представляется целесообразным назвать основные типы рисунков протекторов шин:

- дорожный (летние шины) – для дорог I – III категорий по СНиП 2.05.02-85. Шины для эксплуатации в зимний период и на размокших грунтовых дорогах практически непригодны;

- универсальный (универсальные шины) – для дорог с твердым покрытием в летний и зимний периоды эксплуатации и сухих грунтовых дорог;

- всесезонный (всесезонные шины) – для дорог с твердым покрытием в летний и зимний периоды эксплуатации. Характеристики этих шин и шин с универсальным рисунком протектора практически идентичны;

- зимний (зимние шины) – для заснеженных и обледенелых дорог. Протектор шин с зимним рисунком изготавливают из специальной резины, меньше твердеющей при отрицательных значениях температуры окружающего воздуха, что обеспечивает улучшенное сцепление с дорогой. При этом, однако, снижается износостойкость и срок службы шин и повышается уровень шума;

  - карьерный – для эксплуатации в карьерах на каменистых, щебеночных и гравийных опорных поверхностях. Рисунок протектора очень сильно расчлененный для того, чтобы отдельные камни не застревали в канавках протектора;

- повышенной проходимости – для бездорожья и деформируемых грунтов;

- ненаправленный – допускает любое направление вращения колеса. В настоящее время шины с этим рисунком выпускаются все реже;

- направленный (рисунок 1.2, а) – для размокших и заснеженных грунтовых дорог. Продольные и поперечные канавки расположены, как правило, симметрично относительно продольной плоскости шины, проходящей через середину протектора, и обеспечивают эффективный отвод воды и снежной взвеси из пятна контакта, хорошую самоочищаемость протектора и минимальный риск аквапланирования. Широкая центральная канавка способствует хорошей управляемости и курсовой устойчивости, а большое количество ламелей – улучшенному сцеплению шины с дорогой и снижению тормозного пути. Шины с таким рисунком менее шумные благодаря плечевым блокам специальной формы и различного размера. Однако их недостатком является то, что они требуют определенного направления вращения колеса (т.е. должны быть разные шины для левых и правых колес автомобиля);

- асимметричный (рисунок 1.2, б) – характерен несимметричным расположением дорожек протектора и продольных и поперечных дренажных канавок относительно продольной плоскости шины, проходящей через середину протектора. Это позволяет сочетать в одной шине разные свойства, например, наружную сторону выполняют с рисунком, обеспечивающим наилучшие сцепные свойства при криволинейном движении (в поворотах), а внутреннюю – при торможении.

Зимние шины с шипами противоскольжения применяются только на легковых автомобилях. Они обеспечивают существенное улучшение эксплуатационных свойств только на обледенелых и заснеженных укатанных дорогах:

- уменьшение тормозного пути в 2,0…2,5 раза;

- улучшение динамики разгона на 40 %;

- увеличение скорости прохождения поворотов, причем возникающий занос остается контролируемым.

а)                б) Рисунок 1.2 – Направленный (а) и асимметричный (б) рисунки протектора

Во всех остальных условиях эксплуатации легковых автомобилей наличие шипов снижает коэффициент сцепления шины с дорогой как в продольном, так и в поперечном направлениях. Кроме того, шипованные шины разрушают твердое дорожное покрытие. Для снижения этого отрицательного явления созданы шины с «плавающими» шипами, втягивающимися при соприкосновении с твердым дорожным покрытием.

  Шипы производят металлическими или пластмассовыми. Они должны быть износостойкими, легкими, надежно держаться в шине и как можно меньше повреждать дорожное покрытие. Наиболее распространены одно – или двухфланцевые металлические шипы с прямоугольными вставками из твердого сплава. Их размеры должны соответствовать посадочным отверстиям в шине. Выступать над поверхностью шашки они должны в пределах от 1,0 до 1,5 мм.

1.2.3. По расположению нитей слоев корда в каркасе – с диагональным или радиальным их расположением (диагональные и радиальные шины, соответственно).

1.2.4. По способу герметизации внутреннего объема – камерные и бескамерные.

1.2.5. По форме профиля (отношению высоты к ширине шины, Н/В) (рисунок 1.3) – обычного профиля (тороидные, Н/В = 0,87…1,0), широкопрофильные (Н/В = 0,50…0,85), арочные (Н/В = 0,40…0,50) и пневмокатки (Н/В = 0,25…0,40).

 

а)                        б)                        в)                            г)

Рисунок 1.3 – Геометрические формы профиля шин и их отпечатки:

А – обычного профиля (тороидная); б – широкопрофильная; в – арочная; г – пневмокаток; D – наружный диаметр шины; B – ширина профиля шины; Н – высота профиля шины; d – посадочный диаметр обода колеса; b – ширина обода колеса

Рис. 1.4. Связь ширины профиля В и габаритной ширины шины Вш

  С овременные широкопрофильные шины подразделяются на низкопрофильные, Н/В = 0,70…0,80 (или шины 70-й, 75-й и 80-й серий) и сверхнизкопрофильные, Н/В = 0,50…0,65 (или шины 50-й, 55-й, 60-й и 65-й серий), а также шины с регулируемым давлением воздуха, Н/В = 0,70…0,85.

  Необходимо отметить, что ширина профиля шины В является чисто конструкционным ее размером, замеренным по гладким боковинам на новой ненакачанной шине. Габаритная же ширина шины Вш (рисунок 1.4) учитывает толщину монтажных и декоративных поясков и надписей на номинального боковинах, увеличение размера при заполнении шины воздухом до давления, а также зависит от ширины профиля обода. У шин для легковых автомобилей размер Вш может превышать ширину профиля на величину до 6 %.

   Шины для автомобилей «Формулы I» и «Формулы 3» имеют Н/В ≈ 0,30…0,35. Дальнейшее уменьшение этого отношения приводит к резкому ухудшению характеристик эластичности шин.