книги из ГПНТБ / Салтыков, А. В. Основы современной технологии автомобильных шин

В зависимости от размера покрышки и количества слоев корда в каркасе борт может содержать различное число колец. Суммар­ ная прочность их определяется специальным расчетом. Обычно покрышки с каркасом из восьми слоев корда и менее имеют в борте одно кольцо. Стыки проволоки в кольце закрепляют (заде­ лывают) .

Одно обрезиненное проволочное кольцо, обернутое прорезинен­ ной тканью, называется крылом. В покрышках с двумя и более крыльями на наружную поверхность (по всей окружности) прово­ лочных колец накладывают наполнительный шнур во избежание провалов, которые могут образоваться в борте покрышки.

Для предотвращения смещения шнура (и сдвига витков пле­ тенки) бортовое кольцо обертывают тонкой прорезиненной тек­ стильной ленточкой, которая называется оберткой, а для лучшего закрепления крыла в борте его обертывают дополнительно широ­ кой прорезиненной лентой, которая называется крыльевой лентой (флиппер). В отдельных случаях покрышки, с одним крылом в борте без наполнительного шнура, могут не иметь обертки.

Для закрепления крыла в борте кромки слоев (корда) каркаса заворачивают на крыло и прикатывают. При тонкой обкладке корда при эксплуатации возможно перетирание и разрушение кар­ каса покрышки кромками завернутых на крыло слоев корда, а также кромками усилительных ленточек. Эта опасность устра­ няется наложением на кромки слоев каркаса и усилительные лен­ точки изолирующих резиновых полосок. Если толщина обкладки корда достаточна для того, чтобы предотвратить перетирание слоев каркаса и обеспечить требуемую прочность приклейки кро­ мок слоев в процессе сборки покрышек, изолирующие резиновые ленточки могут не применяться.

Переход от жесткого борта к эластичной боковой стенке по­ крышки должен быть постепенным, т. е. толщина на этих участках должна изменяться плавно. Последнее достигается различным рас­ положением по высоте заворотов слоев корда на крыло. Расстоя­ ние между кромками завернутых слоев обычно равняется 15— 20 мм.

Диаметр проволочного кольца определяется числом заворачи­ ваемых слоев корда (толщиной материала под крылом), прессов­ кой этого материала и посадочным диаметром покрышки.

При эксплуатации шины во избежание расслоения борта по­ крышки верхушка крыла не должна выступать за линию закраины обода, особенно если наполнительный шнур изготовлен из твердой или полутвердой резины.

Для защиты бортов шины от повреждения о закраины обода при качении и при монтаже наружную часть борта покрышки уси­ ливают одной или несколькими ленточками из тканей квадратного переплетения, например чефера *. Иногда накладывают жесткие или подвулканизованные резиновые ленты.

* Чефер — ткань полотняного переплетения из крученой нити,

*2

Автомобильная камера

Автомобильная пневматическая камера представляет собой зам­ кнутую кольцевую трубку, изготовленную из мягкой, особо эла­ стичной резины.

Профиль камеры имеет меньшие размеры, чем внутренний про- 'филь покрышки. Этим облегчается монтаж кахМеры и устраняется образование складок при эксплуатации. Под давлением воздуха камера растягивается и плотно прилегает к внутренней полости покрышки. Следовательно, в рабочем положении камера находится в растянутом состоянии, и это понижает ее механическую проч­ ность.

Поскольку при работе пневматическая камера наполнена сжа­ тым воздухом, она должна быть герметичной. Даже самые незна­ чительные утечки воздуха из камеры требуют частой подкачки шины. Герметичность камеры в целом обусловлена малой воздухо­ проницаемостью резины; она зависит также от прочности сцепле­ ния стыка и отсутствия в нем неплотностей (например, капилля­ ров), надежности и плотности соединения вентиля с камерой и [герметичности самого вентиля.

Степень растяжения различных зон надутой камеры неодина­ кова. Беговая часть ее более растянута, чем бандажная (приободная), так как при эксплуатации последняя сжимается и дает усадку. Поэтому выпускаемые отечественными заводами камеры имеют в беговой части увеличенную -толщину (калибр).

На заводах США более толстой делают бандажную часть ка­ меры, исходя из того, что ее труднее повредить при монтаже и при работе шины; такая камера более надежна в эксплуатации.

К резине для автокамер предъявляются очень высокие требова­ ния. Она должна быть прочной на разрыв и раздир, хорошо сопро­ тивляться разрастанию порезов при нормальных и повышенных температурах, обладать высокой эластичностью и выносливостью (усталостной прочностью), воздухонепроницаемостью, термостой­ костью и морозостойкостью и малой разнашиваемостью.

Накачивание воздуха в автокахМеру и регулирование давления в ней производится через вентиль, укрепленный в бандажной части камеры. Вентиль может быть укреплен в стенке кахмеры двумя спо­ собами: при помощи резинотканевого фланца без привулканизации его к камере и с привулканизацией резинового фланца к пятке вентиля и затвхМ к стенке ка;иеры.

Для автокамер первый способ практически не применяется.

В случае привулканизации пятки вентиля к ка.мере через привулканизованный фланец достигается герметичность и надежность (прочность) соединения его с камерой, отпадает надобность в резинотканевОхМ фланце и т. п.; этот способ получил широкое расшространение *.

* Ранее для предотвращения выдавливания камеры в вентильное отверстие -обода и возможного повреждения ее устанавливали мостик, который закрепляли : гайкой. В отечественной промышленности для вентиля с резиновой пяткой мостик ше применяется.

43

По форме вентили подразделяются на прямые и изогнутые. Изо­ гнутые вентили используются главным образом для грузовых шин. При сдвоенных колесах они позволяют накачивать внутреннюю шину, не снимая наружное колесо.

По конструкции современные вентили разделяются на резино­ металлические и металлические с резиновой пяткой.

Резино-металлические вентили (рис. 2.15) применяются для ка­ мер легковых шин. Резиновый корпус 2 такого вентиля составляет одно целое с его фланцем 1, который непосредственно привулканизовывается к камере.

При накачивании шины (специальным приспособле­ нием в воздушном шланге) преодолевается сопротивление пружины, отталкивается уп­ лотнительное кольцо золотни­ ка 4 от втулки 3 и, таким об­ разом, воздух через полость вентиля нагнетается в камеру.

В момент прекращения по­

плотностью прилегания уплотнительного кольца золотника к втул­ ке. Колпачок 5 с резиновой прокладкой защищает вентиль от за­ сорения и способствует сохранению герметичности вентиля при его

* TRA—Справочник «Туче and Rim association».

44

неисправности (загрязнении и т. п.). По этому принципу устроены все автовентили.

Металлические вентили с резиновым фланцем применяются для камер грузовых шин (маркировку см. в таблице). По принципу действия они не отличаются от резино­ металлических вентилей. Детали вен­

тиля показаны на рис. 2.16.

Наиболее распространенный тип металлического вентиля с резиновым фланцем показан на рис. 2.17. Корпус вентиля / изгибают после привулканизации его к камере. Резиновый фланец 2 такого вентиля привулканизован сверху камеры. Иногда для надежно­ сти крепления вентиля к камере над резиновым фланцем привулканизовывают дополнительно резинотканевый защитный фланец (рис. 2.18).

Недостаток этой конструкции заключается в том, что корпус вен­ тиля неотделим от стенки камеры, и при его повреждении камеру нужно заменять. Были предложены более удобные в эксплуатации вентили с отвинчивающимся корпусом (рис. 2.19).

За рубежом все еще применяют мостики и гайки. Отказ от этих деталей может привести к расшатыванию вентиля в камере.

45

отслоению резины камеры от пятки вентиля, к вырыву вентилей и разрушению камер. При отсутствии мостиков и гаек, по-види­ мому, необходимо предусматривать возможность более жесткого крепления вентилей к камере: дополнительные фланцы, создающие жесткость участка в месте закрепления вентиля, и тем самым огра­ ничивающие его подвижность; утолщения и применение более жесткого материала на участке ободной ленты в месте отверстия для вентиля, предупреждающие выдавливание ободной ленты и камеры в паз обода и предотвращающие разрушение ободных лент и камер.

Ободная лента

Ободной лентой (флепом) называется кольцеобразная профи­ лированная резиновая лента, находящаяся между автокамерой и ободом. Ободная лента закрывает часть камеры, соприкасающуюся с металлическим ободом, и защищает ее от перетирания и повреж­ дения ободом и бортами покрышки. Ободные ленты применяются исключительно для грузовых шин, монтируемых на плоские раз­ борные обода.

Для каждого размера покрышки выпускаются соответствую­ щие по размеру и конфигурации ободные ленты. Они должны иметь тонкие кромки, гладкую поверхность и хорошее сопротив­ ление тепловому старению. Ободная лента имеет отверстие для вентиля.

УСТРОЙСТВО РАДИАЛЬНЫХ ШИН

Принципиальное отличие радиальных шин от шин диагональ­ ного типа заключается в том, что нити корда в каркасе не пере­ секаются, а располагаются радиально от борта к борту (90° к эк­ ватору) параллельно друг другу во всех слоях (см. рис. 2.1,6).

При радиальном направлении нитей корда в каркасе напряже­ ние на нить за счет внутреннего давления в шине снижается при­ мерно вдвое, и это дает возможность на столько же уменьшить число слоев корда в каркасе. Однако уменьшение числа слоев корда снижает жесткость и массивность борта этих шин по сравне­ нию с жесткостью бортов в шинах диагональной конструкции. Этот недостаток устраняется применением специальных профилирован­ ных наполнительных шнуров из жесткой резины, крыльевых, бор­ товых лент и дополнительных усилительных лент из металлокорда, жестких резиновых бортовых лент и т. п.

Радиальные шины отличаются также от шин диагонального типа тем, что главным силовым элементом в них является брекер. Брекер должен быть достаточно жестким, чтобы предохранить кар­ кас от растяжения по короне и таким образом обеспечить устойчи­ вость шины на дороге, контакт с ней и необходимую прочность.

Брекер изготавливают из высокомодульного корда, нити ко­ торого под действием внутреннего давления растягиваются мини­ мально. Угол наклона нитей корда составляет 70—80° к меридиану. Наиболее широкое применение для изготовления брекера находит

46

под углом. Съемные протекторные кольца укрепляются в специаль­ ных пазах, выполненных на каркасе шины в беговой зоне, и удер­ живаются в результате натяга протекторных колец под действием

внутреннего давления в шине.

Перспективы развития шин PC пока еще не ясны. Это объяс­ няется трудностями при укреплении колец, недоработанностью кон­ струкций шин с одним кольцом, неудобством, связанным с нали­ чием трех колец, и другими причинами (рис. 2.20). Такие шины имеют ряд преимуществ, обусловленных возможностью смены ри­ сунка протектора в зависимости от дорожных условий, замены изношенных колец новыми без ремонта шины, возможностью ис­ пользовать при изготовлении протектора высокоизносостойкие кау­ чуки, несовместимые с резинами, применяемыми для каркаса шин. Кроме того, технологический процесс изготовления радиальных шин PC проще, чем шин Р.

УСТРОЙСТВО ОПОЯСАННЫХ ДИАГОНАЛЬНЫХ шин

Опоясанные диагональные шины отличаются от шин диагональ­ ной конструкции тем, что нити корда в брекерном поясе опоясан­ ных шин расположены по отношению друг к другу под углом 69—80°, а нити в каркасе под углом — 45—65°. Высокомодульный корд изготавливают из металла или стеклянного волокна, а также из высокомодульного вискозного волокна. Благодаря наличию жесткого брекерного пояса протектор в зоне контакта теряет подвижность, что уменьшает износ. Срок службы опоясанных шин, по литературным данным, в 1,5 раза выше, чем диагональных. При практической проверке эти данные не подтвердились.

По другим показателям шина близка к диагональной, поэтому не требуется изменять подвеску автомобиля. Технология изготов­ ления опоясанных диагональных шин принципиально не отличается от технологии изготовления диагональных шин. В отличие от шин Р для их изготовления не обязательно применять новое оборудо­ вание. Производство легковых шин опоясанной диагональной кон­ струкции получило широкое распространение в США. Однако опо­ ясанные шины рассматриваются как промежуточные для перехода к более совершенным радиальным шинам.

УСТРОЙСТВО БЕСКАМЕРНЫХ ШИН

Бескамерная шина представляет собой усовершенствованную покрышку, которая одновременно выполняет функции обычной по­ крышки и камеры. Беокамерная шина отличается от покрышки камерной шины наличием дополнительного герметизирующего слоя, уплотнительной бортовой ленты и некоторыми особенностями в конструкции борта.

его расслоение. Поэтому необходимо, чтобы герметизирующий слой

«8

обеспечивал надежную изоляцию каркаса от проникновения в него воздуха; его изготавливают из специальной эластичной и воздухо­ непроницаемой резины.

Толщина герметизирующего слоя зависит от давления воздуха в шине и от воздухонепроницаемости резины; она колеблется в пределах 0,5—2 мм. Для повышения воздухонепроницаемости гер­ метизирующий слой часто изготовляют из нескольких тонких ли­ стов резины (путем дублирования). Герметизирующие слои не должны иметь пузырей и посторонних включений. Прочность связи герметизирующего слоя с каркасом имеет особое значение, ибо отслоение или наличие воздушных пузырей между ним и каркасом ведет к образованию вздутий и разрушению каркаса.

Имеются конструкции бескамерных шин, в которых на внут­ реннюю поверхность герметизирующего слоя наносится самозаклеивающая паста по короне покрышки или же помещается в ре­ зиновые ячейки.

Борт бескамерной шины имеет особую конфигурацию; наруж­ ная часть его покрыта слоем резины (уплотнительная бортовая лента). Посадочный диаметр шины обычно меньше посадочного диаметра обода на 1 —1,7 мм для легковых и на 4 мм — для гру­ зовых шин. Такая конструкция борта бескамерной шины обеспе­ чивает герметичную посадку шины на обод колеса.

Запас прочности бортовых колец для бескамерных шин следует увеличивать, применяя особо прочную бортовую проволоку, раз­ рывная прочность которой достигает 240 кгс/мм2. Важно также, чтобы бортовое кольцо не имело больших остаточных деформаций, так как при этом может нарушиться герметичность посадки шины на обод. Поэтому бортовые кольца изготавливают из безуточной проволоки; применение колец из плетенки и пирстейпа * нежела­ тельно из-за большого растяжения их в процессе эксплуатации шин.

Вследствие того что воздух легко диффундирует через хлопча­ тобумажные ткани (вдоль волокон нитей), бортовые ленты для бес­ камерных шин изготавливают из вискозного или полиамидного моноволокна. Но, учитывая высокую стоимость моноволокна, тка­ невые ленты часто заменяют подвулканизованными резиновыми ленточками, которые перед наложением на бортовую часть по­ крышки шерохуют и промазывают клеем.

В некоторых случаях применяется специальный барьер между каркасом и тканевой бортовой ленточкой. Барьер делается из же­ сткой резиновой смеси, содержащей в качестве наполнителя тонко­ дисперсную окись кремния. Назначение барьера — предотвращать диффузию воздуха в каркас через борт.

Уплотнительная бортовая лента может быть цельнорезиновой или из прорезиненного моноволокна (вискозного или капронового). Она изготовляется из резины типа протекторной. В процессе сборки

(рис. 2.21). Вентили для грузовых бескамерных шин показаны на рис. 2.22, а, б.

Бескамерные шины рекомендуется накачивать с помощью ком­ прессора. Если при монтаже шины проводить ее обжатие спе­ циальным приспособлением, то в большинстве случаев удается накачать легковую шину ручным насосом. При снижении давления

Рис. 2.22. Конструкция и:югн>тогэ (а) и прямого (б) вен­ тилей для грузовых бескамерных шин:

/ —корпус; 2 —уплотнительная резиновая шайба; 3 —прижимная гайка.

в результате прокола шины ее также можно накачать ручным насосом.

Применение бескамерных грузовых шин ограничивается воз­ можностью взаимозаменяемости бескамерной и камерной шины.

УСТРОЙСТВО ШИН ВЫСОКОЙ ПРОХОДИМОСТИ

Кроме обычных шин низкого давления, снабженных протекто­ ром с рисунком повышенной проходимости, при эксплуатации ма­ шин в тяжелых дорожных условиях (мягкий грунт, глубокий снег, заболоченная местность и т. п.) применяют специальные шины высокой проходимости.

Повышение проходимости автомобиля достигается в результате снижения давления на грунт, т. е. при применении шин с малым внутренним давлением. Казалось бы, если при эксплуатации авто­ мобиля доля труднопроходимых участков пути в общем пробеге невелика, для этой целя могут быть применены шины обычной кон­ струкции с пониженным давлением. Однако опыт показал, что при уменьшении давления площадь контакта шины на мягком грунте увеличивается незначительно (из-за большой жесткости каркаса) и, следовательно, проходимость мало возрастает; вследствие

51