Шина
Материал из Jc Wiki
Шина - это резиновый обруч, оболочка на ободе колеса. Композиционное изделие, то есть сборная конструкция из неотделяемых впоследствии материалов с различными физико-механическими свойствами, изготовление которой требует высокой точности при производстве.
Содержание |
История шин
Со времени изобретения пневматической шины минуло свыше 140 лет. Первым, кто официально зарегистрировал изобретение пневматической шины, был Роберт Уильям Томсон, родившийся в Шотландии 29 июня 1822 г. В 1844 г. в возрасте 22 лет он стал инженером железнодорожного транспорта, имел собственное дело и контору в Лондоне. Именно там и была изобретена пневматическая шина.
В патенте №10990, датированном 10 июня 1846 г., написано: «Суть моего изобретения состоит в применении эластичных опорных поверхностей вокруг ободьев колес экипажей с целью уменьшения силы, необходимой для того, чтобы тянуть экипажи, тем самым, облегчая движение и уменьшая шум, который они создают при движении». В патенте изложена конструкция изобретения, а также материалы, рекомендуемые для его изготовления.
Шина накладывается на колесо с деревянными спицами, вставленными в деревянный обод, обитый металлическим обручем. Сама шина состояла из двух частей: камеры и наружного покрытия. Камера изготавливалась из нескольких слоев парусины, пропитанной и покрытой с обеих сторон натуральным каучуком или гуттаперчей в виде раствора. Наружное покрытие состояло из соединенных заклепками кусков кожи. Вся шина крепилась на обод болтами.
Кожаная покрышка обладала необходимым сопротивлением износу и многократным изгибам, а, зная, что кожа растягивается при намокании и раздувается под действием внутреннего давления, легко понять, почему камеру пришлось усиливать парусиной. После смерти Томсона в 1873 г. «воздушное колесо» было забыто, хотя образцы этого изделия сохранились.
Первым, кто стал использовать пневматические шины на автомобилях, были французы Андре и Эдуард Мишлен, которые уже имели достаточный опыт в производстве велосипедных шин. Они объявили, что к гонке в 1895 г. Париж — Бордо у них будут готовы пневматические шины для автомобилей и сдержали свое обещание. Несмотря на многочисленные проколы, автомобиль преодолел расстояние в 1200 км и достиг среди девяти других финиша своим ходом. В Англии в 1896 г. шинами «Данлоп» был оснащен автомобиль Ланчестер.
В первой четверти текущего столетия все чаще стали использовать конструкции быстросъемных креплений колес к ступицам на нескольких болтах, что позволило заменять шины вместе с колесом в течение нескольких минут.
Во время первой мировой войны начались разработки конструкций шин для грузовых автомобилей и автобусов. Пионерами в этом отношении были США. К 1925 г. в мире насчитывалось порядка 4 млн. автомобилей с пневматическими шинами, т. е. практически весь парк, за некоторым исключением отдельных типов грузовиков.
Возникли крупные фирмы по производству шин, многие из которых существуют и сейчас, а именно «Данлоп» в Англии, «Мишлен» во Франции, «Гудьир», «Файрстоун» и «Гудрич» в США, «Континенталь» и «Метцелер» в ФРГ, «Пирелли» в Италии. Большая часть шинных заводов в СССР была построена в годы. Второй Мировой Войны по западным проектам.
В дальнейшем, основные изобретения в области пневматических шин были, прежде всего, связаны с повышением безотказности и долговечности, а также с облегчением монтажа-демонтажа.
В середине 50-х годов появилась новая разработка в конструкции шин. Основной особенностью новой шины, предложенной фирмой «Мишлен», был жесткий пояс, состоящий из слоев металлокорда. Нити корда располагались радиально от борта до борта. Такие шины получили название радиальных. Результатом испытания новой шины фирмы «Мишлен» явилось увеличение ходимости почти вдвое по сравнению со стандартными (при диагональном расположении нитей корда).
В 60-е годы значительное изменение претерпела такая характеристика конструкции шины, как отношение высоты шины Н к ширине профиля В — H/B. Первые шины в разрезе, представляли собой почти правильный круг, высота которого равнялась ширине. Затем отношение величин Н/В последовательно уменьшалось до 0,7 и даже 0,6 к 1980г.
Целью стремления к низким профилям шин явилось увеличение площади контакта с дорогой, что улучшает боковую устойчивость, тягово-сцепные свойства и продлевает срок службы шин. Преимущества радиальных шин проявляются в большей степени от того, что их изготавливают низкопрофильными.
Пневматическая шина в 70-е годы достигла уровня совершенства, который трудно было представить в 50-е годы. Удовлетворялись потребности автомобилистов в увеличении безопасности езды и снижении расхода топлива. Именно в 70-е годы произошел быстрый переход легкового транспорта на радиальные шины, которые к концу этого десятилетия стали использоваться практически по всему парку, что сопровождалось увеличением срока службы.
Дальнейшее усовершенствование шин идет и в направлении применения более современных материалов, уменьшения содержания резины в каркасе, повышения прочности корда, снижения слойности каркаса, улучшения связи корда с резиной, создания шин с малой высотой и большой шириной профиля, увеличения насыщенности рисунка и применения ребристых и комбинированных рисунков протектора.
Усовершенствование шин направлено также на увеличение срока службы, допускаемых нагрузок, упрощения технологии производства, улучшения ряда технико-экономических показателей шин, увеличения безопасности движения транспортных средств.
В опытном производстве бескордных шин достигнуты определенные успехи. Технические решения по созданию бескордных шин значительно упростят технологию производства шин. Наиболее перспективными в настоящее время считаются радиальные бескамерные однослойные шины из металлокорда, предназначенные для монтажа на полуглубокие ободья с низкими закраинам.
Устройство шины
Шина состоит из следующих элементов:
1. Слой герметичного синтетического каучука. Этот слой находиться внутри шины и выполняет функции воздушной камеры.
2. Слой каркаса.
Каркас состоит из тонких текстильных плетеных нитей корда, формирующих открытый тор и скрепленных между собой резиновой смесью. Благодаря этим ключевым элементам шина способна выдерживать нагрузки.
3. Нижняя часть боковины.
Её ролью является передача крутящего и тормозного момента с обода к пятну контакта с дорогой.
4. Бортовые кольца обеспечивают крепление шины на ободе. Они могут вынести нагрузку до 1800 кгс без риска разрушения.
5. Боковины, покрытые эластичным слоем резиновой смеси, служат для защиты шины от ударов, которые могут повредить каркас, например удары при заезде на бордюр. Слой жесткой резиновой смеси в нижней зоне шины обеспечивает надежную связь шины с ободом.
6. Ленты корда в брекерном слое.
Усиленные тонкими, прочным стальным кордом, и скрепленные с ним резиновой смесью. Ленты корда "наклеиваются" одна на другую, таким образом, что происходит перекрещевание направлений корда по циллиндрической поверхности. В сочетании с кордом каркаса это формирует жесткие треугольники в "сотовой" структуре. Так называемая триангулярная структура обеспечивает жесткость брекерного слоя.
Кордные ленты в брекерном слое выполняют многофункциональную роль:
- они должны быть достаточно жесткими по окружности шины для сопротивления их растяжению под действием центробежных сил с целью стабилизации диаметра шины при любых условиях эксплуатации. Они должны быть также достаточно жесткими в поперечном направлении для сопротивления боковым усилиям увода. Но они должны обладать достаточной упругостью в вертикальном направлении, для того чтобы "гасить" (огибать) неровности дороги. Для формирования кордных лент необходимо обеспечить хорошую связь между сталью и резиновой смесью, что является чрезвычайно трудной задачей для этих двух разнородных материалов.
7. Протектор накладывается поверх брекерного слоя. Именно на этой части шины, находящейся в постоянном контакте с дорогой, формируется рисунок. В зоне пятна контакта протекторная лента должна выдерживать значительные усилия. Резиновая смесь протектора должна обеспечивать сцепление на всех типах дорожного покрытия, обладать устойчивостью к трению, абразивному трению и нагреву.
Категория шин
Шины бывают:
Цветовая маркировка на боковинах шины
Указывает на точку максимума отклонения радиальной силы (RFV), самое жесткое место стенки боковины шины. Эта точка должна быть совмещена с отметкой L (т.е. низшей отметкой) на легкосплавном колесе при монтаже.
В гибкое место стенки боковины шины. В этом случае, белая маркировка должна быть совмещена с «верхней» отметкой на колесе, или на 180° от отметки L.
Если нет различимой маркировки L, или в случае монтажа на стальные диски, шину следует монтировать так, чтобы желтая маркировка совмещалась с золотником колеса. Эта желтая маркировка обозначает самую легкую точку шины, определенную путем статической балансировки.
