Арочные шины низкого давления

Вездеходы

Все о вездеходах

Арочные шины

В 1956 году Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (НАМИ) выступил с рекомендациями по радикальному повышению проходимости автомобилей и сельскохозяйственных машин за счёт применения колёс с бескамерными грунтовыми шинами арочного типа.
В содружестве с Ярославским шинным заводом и Центральным конструкторским бюро по ободам, созданным приказом Министерства автомобильной промышленности СССР от 30 мая 1956 года, при активной помощи промышленного отдела ЦК КПСС и Ярославского обкома НАМИ провёл комплекс работ по созданию арочных шин и колёс для них.

Арочные шины отличаются большой шириной и относительно небольшой высотой профиля. Боковины шин были уменьшены до минимума. Это позволило получить шину с большим внутренним объёмом, отличающуюся увеличенной площадью пятна контакта, и допускало большой прогиб шины. Всё это позволяло иметь низкое внутреннее давление воздуха в шине (порядка 0,5 — 1,6 кг/см2) при сохранении наружного диаметра близкого к размеру стандартных шин.

Первые арочные шины модели Я-164 размером 1140-700 были изготовлены Ярославским шинным заводом в апреле 1957 года. В мае того же года институт начал испытания новых колёс и шин.
Движители, как сегодня сказали бы, с инновационным движителем, установили на автомобилях ЗИЛ-150 и ЗИЛ-586 (седельный тягач с полуприцепом грузоподъёмностью 5 т), а также самоходных комбайнах «Сталинец» С-4.Позднее, когда в Научно-исследовательском институте шинной промышленности (НИИШП) по техническим условиям НАМИ были изготовлены экспериментальные шины размером 1000–650, рассчитанные на нагрузку 2000 кг, к пробеговым испытаниям подключили автомобиль ГАЗ-51 на этих шинах. Правда, до этого предварительные испытания шин 1000–650 провели на трёхосном полноприводном ЗИЛ-151.Форма сечения арочной шины — симметрично усечённый с двух сторон эллипсоид. Такая форма шины даёт практически круглый отпечаток протектора в зоне контакта с дорогой. В отличие от обычных шин, при прогибе которых зона контакта увеличивается практически только в длину, опорная поверхность арочной шины увеличивается по закону изменения площади круга — прямо пропорционально квадрату его радиуса.

Арочные шины — бескамерные, поэтому обод должен быть герметичным. Его сделали неразборным и абсолютно ровным. Борта шины прижимались кольцевыми фланцами к борту обода с помощью резьбового соединения. Каркас арочных шин — диагональный малослойный. Кордный брекер — усиливающий слой переплетённых нитей между протектором и каркасом, в арочных шинах не применяется (используется лишь резиновый брекер).Удельное давление грузового автомобиля ЗИЛ-150 с арочными шинами находилось в пределах 0,6 — 0,9 кг/см2 (в зависимости от внутреннего давления и нагрузки). На стандартных колёсах с шинами 260-20 удельное давление значительно выше — 3,5 — 4 кг/см2. Движение автомобиля со стандартными шинами по мягкому грунту сопровождается образованием глубокой колеи. Выдавленный из под беговой дорожки грунт соприкасается с боковиной шины. Точки соприкосновения на боковине шины двигаются с разной радиальной скоростью, это вызывает перемешивание грунта и значительно увеличивает сопротивление движению.Арочная шина взаимодействует со слабыми грунтами по-другому. Имея низкое внутреннее давление и высокую эластичность, арочная шина деформируется даже на мягкой поверхности. Выпуклая беговая часть покрышки прогибается к ободу. Почва уплотняется протектором и не выдавливается. Тем самым, не только значительно снижается сопротивление качению, но и увеличивается сопротивление почвы сдвигу, создавая условия для эффективной работы грунтозацепов.

Протектор арочных шин имеет развитый протектор. У шин Я-164 высота грунтозацепов составляла 60 мм, при этом грунтозацепы расположены редко. Это сделано для того, чтобы масса грунта захватываемого грунтозацепами при пробуксовке колёс превышала силу прилипания грунта к поверхности шины, что в сочетании с повышенной деформацией протектора и центробежной силой, возникающей при вращении колеса, содействует хорошей самоочищаемости протектора.

В том же 1957 году работа над арочными шинами рассматривалась на заседаниях в Государственном научно-техническом комитете Совета министров СССР и Отраслевом техническом совете автомобильной промышленности Госплана СССР. Были даны рекомендации «включить эти работы в план важнейших научно-исследовательских работ».Испытания автомобиля ЗИЛ-150, оборудованного колёсами с арочными шинами, показали возросшую проходимость до возможностей полноприводных автомобилей. В некоторых случаях, как, например, движение по сухому глубокому песку, заболоченной местности, проходимость экспериментального автомобиля оказалась более высокой, чем автомобилей ЗИЛ-151 и ГАЗ-63. На тех участках, где стандартные автомобили теряли подвижность, автомобиль с арочными шинами проходил, и к тому же мог брать на буксир застрявшие грузовики. Потеря проходимости испытываемого автомобиля происходила только в случае, если из-за глубокой колеи балки мостов садились на грунт.Во многих случаях во время испытаний сила тяги ограничивалась мощностью двигателя. Так, на сухой суглинистой или черноземной пахоте с глубиной вспашки 200 мм грузовик с арочными шинами развивал силу тяги 2000 кг, а при тяги на крюке 2500 кг двигатель автомобиля глох. Недостаточная мощность двигателя ЗИС-120 сказывалась при испытании тягача ЗИЛ-586 с полуприцепом. Двигаясь по мокрым полевым и лесным дорогам, автопоезд с трудом преодолевал подъёмы около 10° недоставало мощности двигателя.При движении по дорогам с усовершенствованным покрытием автомобиль с арочными шинами расходовал в среднем на 15% больше топлива, но при движении по мягким грунтам был заметно экономичней. На тех участках, на которых стандартный автомобиль мог ещё двигаться, он расходовал топлива на 80% больше, чем аналогичный грузовик с арочными шинами.

Шины модели Я-146 испытывались в НАМИ на двух автомобилях ЗИЛ-150. Один из автомобилей нёс нагрузку 3 т, а другой 4 т. У последнего стандартная главная передача 7,68 была заменена на автобусную 9,29. За время испытаний на автомобиле с автобусной передачей вышли из строя три полуоси. На автомобиле со стандартной передачей сломалась только одна полуось.Осенью 1957 года начались эксплуатационные испытания опытной партии колёс, установленных на 120-ти автомобилях ЗИЛ-150. Испытания проводились в Алтайском крае, Вологодской области, Белорусской и Украинской ССР. В Усть-Калманском районе Алтайского края автомобили на грунтовых колёсах обеспечили в октябре-ноябре бесперебойную вывозку зерна, двигаясь по заснеженной целине. Автомобили могли двигаться по снегу глубиной 50 см. Проходимость полноприводных автомобилей ограничивалась снежным покровом глубиной 40 см.

Проведённые испытания выявили недоработки конструкции арочных шин. К числу основных недостатков шин размером 1140-700 модели Я-146 относились завышенные высота и шаг грунтозацепов. Поскольку из-за отсутствия соответствующего оборудования грунтозацепы изготавливались не монолитными, а состояли из несколько слоёв резины, то наблюдалось их расслоение. Имел случай расслоения шин вследствие высокого разогрева при движении в летнее время по асфальту со скоростью более 60 км/ч. При некоторых режимах движения автомобилей наблюдались резонансные явления, приводившие к поломкам деталей трансмиссии. В силу этих причин максимальную скорость движения грузовиков с грунтовыми колёсами решено было ограничить.Также была выявлена недостаточная плотность внутреннего герметизирующего слоя арочной шины. Недостатки герметизирующего слоя могут привести к выходу из строя бескамерной шины. Дело в том, что диффундирующий через герметизирующий слой воздух, попадая в резину, создаёт дополнительные напряжения, которые способствуют расслоению элементов шин. Толщину герметизирующего слоя увеличили с 2,5 до 3 мм.Модернизированные арочные шины модели Я-146А отличались от шин предыдущей модели Я-146 наличием утолщённых с 8 до 13 мм боковин и отбойным бутом толщиной 10 мм в надбортной части. Для повышения герметичности натяг бортов увеличили с 1,5 мм до 2,5 мм. На 30% повысили прочность металлических колец бортов.В дальнейшем резинотехнической промышленностью были освоены арочные шины для массовых грузовиков. Новые модели шин получили центральную беговую дорожку, меньший шаг грунтозацепов с изменённой формой и переменной высотой. Максимальная высота грунтозацепов уменьшилась с 60 до 45 мм. Рёбра грунтозацепов разрезали поперечными канавками, они стали напоминать шашки протектора вездеходных шин.

Шины моделей Я-170 и Я-170А производилась для автомобилей ЗИЛ-164, заменивших на конвейере устаревшие грузовики ЗИЛ-150. Шины И-213 (размером 1000-600) предназначались для ГАЗ-51.Для облегчения монтажа арочных шин были изменены ободья колёс. У модернизированного обода отсутствовало внутреннее подвижное кольцо. Вместо одного съёмного наружного бортового кольца применялись два. Для герметичности обода стал устанавливаться уплотнительный шнур. Вваренные шпильки заменили обычными болтами, что повысило ремонтопригодность колёс. Повысили жёсткость съёмных бортовых колец, улучшив герметичность.Конструкционная надёжность грунтовых колёс сопровождалась увеличением массы. В результате, вес одного арочного колеса в сборе превышал массу двух стандартных колёс.

При эксплуатации средний пробег шин Я-170 до износа грунтозацепов составлял 45400 км, а шин И-213 — почти 60 тыс. км.В конце ноября 1957 года из Великобритании НАМИ были получены восемь колёс типа «Эллипсоид», использующиеся фирмой Straussler. Шины были двух видов: с центральной беговой дорожкой и без неё. Часть шин имело расчленённую беговую дорожку. Ширина беговой дорожки и грунтозацепов составляла 90 – 95 мм, высота – 50 мм. Высота грунтозацепов шин без центральной беговой дорожки была в два раза выше — 100 мм.Качество привезённых шин было плохое. Производство шин явно носило кустарный характер. На всех шинах грунтозацепы были приклеены. Часть шин имела небольшой износ.
Из технической литературы следовало, что фирма Straussler, занимающаяся производством военной техники и техники двойного назначения, использовала эти шины на колёсных тракторах и специальных тягачах колёсной формулы 4×4 и на задней тележке большегрузного автомобиля 6×4.

Источник

Что из себя представляют шины низкого давления

Такие колёса требуются не только владельцам рамных джипов. Они устанавливаются даже на легковые авто, ведь дают возможность значительно улучшить проходимость и предупреждают погружение в топях и грязи. Эти покрышки выпускаются в основном без камер, чтобы легче переносить тяжёлые условия и проще ремонтироваться. Данная резина больше напоминает какие-то подушки, но именно это и является их главным преимуществом — минимальное давление на грунт и превосходный внедорожный эффект.

Камерные шины с низким давлением выпускаются всё реже, так как они не так комфортабельны при езде и существенно тяжелее. Но при этом они меньше подвержены деформациям на скорости или во время маневра, прочнее на механические нагрузки.

Для чего нужны, и где используются

Покрышки этого типа имеют большую площадь контакта с землёй, что позволяет им преодолевать сложные участки. Их конструкция максимально полно подстраивается под форму препятствий, как бы «обволакивая» их. Это делает резину незаменимой в определённых сферах деятельности, например, сельскохозяйственной. Земля от неё не трамбуется при движении техники.

Им отдают предпочтение охотники, рыбаки и военные. Колёса с низким давлением применяются в геологоразведке. Они устанавливаются на технику, которая ездит по каменистым дорогам, болотам и грязи.

Конструкция и свойства

Напор воздуха в таких шинах зачастую составляет не больше 1 атмосферы. За счёт увеличения ширины контакта с дорогой, нагрузка равномерно распределяется между всеми колёсами, и машина свободно преодолевает мягкий снег, глину и песок.

Несмотря на универсальность этой резины, к ней могут быть предъявлены разные требования. К примеру, для тракторов и другой сельскохозяйственной техники должна быть обеспечена мизерная нагрузка на почву, а для военных машин большее значение имеет повышенная проходимость и лучшее преодоление сложных участков пути.

Основной принцип их конструкции основан на увеличении объёма и понижении давления. В результате улучшается плавучесть, амортизационные свойства резины, и появляется возможность легко проходить снег и грязевые грунты. Протектор такой покрышки имеет всего два рисунка: спортивные «шашечки» и грязевая «ёлочка».

Преимущества и недостатки

Преимущества бескамерных шин низкого давления:

• поднимается клиренс автомобиля, ведь такие шины большого размера;
• улучшается сцепление с дорогой, вес машины равномерно распределяется даже на бездорожье;
• благодаря применению грузозацепов, улучшается качество сцепления при прохождении дорог с мягкой почвой.

К тому же использование колёс этого типа никак не нарушает экологию. При прохождении лесистой зоны на стандартных колёсах дороги постепенно разрушаются. Оснащённая же бескамерными аналогами самая тяжёлая техника практически не оставляет на земле следов.

Однако шины с низким давлением имеют минусы перед обычными покрышками:

• кузов и подвеску автомобиля приходится конструктивно модернизировать;
• они практически не подходят для эксплуатации по асфальту, так как резина без давления быстрее стирается;
• склонны к деформациям из-за слабой боковины без твёрдого плеча;
• из-за верхнего сдвига центра тяжести снижается показатель устойчивости авто, появляется риск опрокидывания;
• эти шины опасны на высокой скорости, так как приводят к скорому износу всей подвески;
• они хуже сцепляются с диском, требуют разработки добавочных крепежей, предупреждающих прокручивание резины.

Необходимо максимально грамотно подбирать к ним дисковый профиль, учитывать тип грунта, высоту протектора. Приходится уделять много времени подбору, который правильнее доверить специалистам, а это лишние затраты. Таким образом, без должных навыков и знаний всех тонкостей резины этого типа автомобиль будет сложно и дорого эксплуатировать.

Существующие виды

Колёса с низким давлением могут отличаться в зависимости от своего конкретного предназначения. Ниже приведены все типы данных покрышек.

Арочные

Они самые распространённые, имеют большую высоту профиля. Могут ставиться на ведущую ось и значительно улучшают проходимость ТС. Форма арочная, основное предназначение — тяжёлые дороги (рыхлый снег, болота). Монтируются только на задних осях грузовой техники, используются как сезонные покрышки.

Отличия этой шины — поперечное арочное сечение с переменной кривизной и низкими бортами. Каркас выполнен из прочного полиамидного корда, толстослойный, с низким сопротивлением на изгиб. Величина радиальной деформации у такой резины в два раза выше, чем у аналогов. Арочные шины редко оснащаются грунтозацепами на всю ширину профиля. Как правило, специальный пояс из одного или нескольких зацепов располагается посередине протектора. Благодаря этому уменьшается износ резины при движении по бездорожью. Преимуществами этого вида колёс являются большая ширина и малый показатель давления.

Торроидные

Бывают с камерой и без. Чаще всего ставятся на спортивные автомобили. Также эксплуатируются и повседневно. Ширина профиля средняя.

Торроидные разновидности в России делаются в основном самостоятельно. Они стоят дешевле остальных аналогов, поэтому наиболее применимы среди частных автолюбителей.

Широкопрофильная резина

Предназначена для машин с большой грузоподъёмностью, форма овальная. Преимущество — высокая сопротивляемость к качению. Устанавливается на транспортные средства, вынужденные ездить по тяжёлым дорогам. Из особенностей также можно выделить малый показатель давления на почву, что улучшает пружинистость и мягкость хода подвески даже на неровных покрытиях. Именно поэтому широкопрофильные разновидности покрышек популярны в сельском хозяйстве.

Минусом такой резины, как и всех колёс низкого давления, можно назвать чрезмерную восприимчивость к асфальту. Поэтому автовладельцу приходится возить с собой два типа шин и две запаски.

Пневмокатки

Это шины с грузозацепами, значительно улучшающие показатели проходимости. Самый прочный вариант среди аналогов, с высоким эксплуатационным ресурсом. Пневмокатки получены из высокоэластичной резины, отличаются низкой грузоподъёмностью и быстрым износом на обычных дорогах. Зато по эластичности превосходят все типы покрышек раза в четыре на бездорожье. Протектор в таких колёсах либо полностью отсутствует, либо имеет небольшую высоту грунтозацепа.

Рейтинг ТОП-3 лучших колес низкого давления для вездехода

Широко распространены три модели такой продукции. Стоят они около 20 тыс. рублей.

Трэкол

Даная фирма уже больше 10 лет занимается производством автомобилей и колёс. Хотя сам производитель указывает, что слабым местом внедорожников Трэкол являются шины, пользователи считают их лучшими в мире. Это благодаря универсальной системе крепления, предотвращающей перекручивание корда.

Трэкол — шины бескамерные. Рисунок протектора — комбинация поперечно-продольных впадин или просто «шашечка».

Авторос

Компания эта довольно молодая, существует на рынке около 5 лет. За это короткое время, благодаря качественной продукции, считается лидером по выпуску шин низкого давления. Устанавливаются колёса на вездеходы «Шаман», производимые фирмой Авторос.

Эксперты называют эти покрышки качественными ввиду нескольких преимуществ:

• небольшая масса вкупе с надёжностью;
• красота дизайна и улучшенные тягово-сцепные свойства;
• простота установки и прочность крепления на диске;
• совместимость с различными авто и хорошая сопротивляемость механическим повреждениям;
• возможность работать без давления;
• красивый и качественный рисунок протектора самоочищающегося типа.

Вектор 4х4

Данная фирма также занимается выпуском вездеходов, производя их на базе автомобилей УАЗ, «Нива», Mitsubishi. Специалисты компании ещё занимаются тюнингом и производством авто по частным проектам, без использования серийных разработок.

Выпуск колёс — отдельная производственная ниша Вектор 4х4. Продукция подходит как на свои автомобили, так и на любые другие внедорожники.

Как сделать ободрыши из покрышек своими руками

Главным фактором высокой проходимости машины являются покрышки. Качественные шины низкого давления стоят дорого, многим они не по карману. Нередко найти их бывает сложно, приходится ждать специального заказа. Всё это вынуждает автолюбителей самостоятельно изготавливать аналоги. Работа эта трудная, требует внимания и терпения, но результат невероятно обрадует. Ободрыши своими руками — один из готовых самодельных продуктов.

Помимо цены, они имеют и другие преимущества перед купленными колёсами:

• прекрасно сцепляются с любой дорожной поверхностью, снижая вероятность аварий;
• весят меньше, поэтому подходят и для двигателей легковых авто;
• имеют большую площадь, за счёт чего обеспечивается низкое давление на поверхность, легко преодолеваются зыбучие пески, рыхлый снег.

Старые покрышки трактора или грузовика, а также вертолёта вполне подходят для этих целей. Их нужно ободрать от лишней резины ножом. Перед этим рекомендуется определиться, где будут применяться ободрыши:

• на ухабах и деревенских дорогах потребуется протектор с самоочисткой;
• в равнинных низинах, болотистых местностях — протектор с заниженными канавками;
• на зимней дороге — рисунок с максимально близким расположением «шашечек» между собой.

Таким образом, чтобы получилась настоящая обдирка шин для вездехода, необходимо создать не только покрышку, но и прикрепить её на крепкое металлическое основание.

Ниже приведены основные материалы, которые понадобятся в работе.

1. Старые покрышки от ГАЗ-66, Краз 255, ЗИЛ 131, авиационной техники. Они не должны иметь испорченную внутреннюю часть, иначе при сдирании наружного слоя образуется дырка.
2. Технический нож с подменными лезвиями.
3. Лекало из плотного картона, а лучше из тонкого металлического листа.
4. Мел или маркер для обводки.
5. Прочные зажимы — можно использовать рихтовальные, по кузову.
6. Лебёдка ручная или автоматическая. Она нужна для натягивания частей протектора, которые будут обрезаться.

Далее, нужно вырезать лишнюю резину сверху и на боках, убрать посадочные стержни и внутренний слой.

Вот как делается обдирка шин:

• покрышка тщательно промывается от грязи, высушивается;
• на лекале (шаблоне) создаётся будущий рисунок протектора и переносится на изделие;
• делается надрез по внутренней части колеса и вырезается небольшой участок, чтобы вытащить проволоку;
• через полученное «окошко» снимается проволока крюком от лебёдки — покрышку следует крепко зафиксировать зажимами;
• после снятия проволоки нужно сделать надрезы по всей границе окружности, отмеченной маркером;
• отслоенную резину вытянуть и ободрать с помощью лебёдки;
• шаг за шагом сдирать другие лишние покровы корда;
• почистить поверхность наждачкой, при необходимости предварительно отрихтовать молотком.

Камера шины низкого давления готова, теперь остаётся создать новый каркас:

• сварить колёсный диск с пластинами;
• отшлифовать;
• надеть ободрыш на каркас.

Остаётся накачать покрышку и установить на машину. Нельзя забывать, что самодельные колеса низкого давления не рекомендуется эксплуатировать по асфальту и бетону, повышать скорость более 60 км/ч. Кроме того, ободрыши потребуют перестройки конструкции автомобиля.

Самодельные колеса низкого давления

Диски для покрышек-ободрышей несложно изготовить своими руками. Понадобятся средние навыки сварщика и аппарат. Некоторые умельцы используют обычный алюминиевый тазик и пожарный шланг.

Изготавливая диск из металлических дужек, нужно стараться максимально облегчить конструкцию. Чем меньше будет весить колесо, тем легче мотору автомобиля. По аналогии можно взять заводской автомобильный диск, но его нужно доработать — сварить в конструкцию с парой колец и 7-8 соединительных пластин. Острые края обязательно зачищаются, чтобы резина не повредилась во время эксплуатации. Затем заготовка грунтуется несколькими слоями защитной молотковой краски, надёжно уберегающей от коррозии.

В народе шины низкого давления, сделанные своими руками, принято называть болотоходами. Для улучшения вездеходных характеристик они могут дорабатываться зацепами, легко пробивающими верхний размытый дорожный слой и цепляющимися за почву.

Источник