Устройство ходовой части
Конструкция автомобильных шин
Назначение шины — поглощать и смягчать толчки и удары, воспринимаемые колесом от дороги, обеспечивать с ней достаточное сцепление, снижать уровень шума, возникающий при движении автомобиля и уменьшать разрушающее действие автомобиля на дорогу.
Требования, предъявляемые к конструкции автомобильных шин:
1. Обеспечение высокой комфортабельности — шина и подвеска, работая последовательно в вертикальном направлении, обеспечивают требуемую частоту собственных колебаний подрессоренной части конструкции. Помимо этого, влияние шины на комфортабельность автомобиля определяется следующим:
• уровнем шума при прямолинейном и криволинейном движении;
• сопротивлением повороту управляемых колес;
• радиальным и боковым биениями, которые передаются на рулевое управление.
2. Обеспечение безопасности движения — реализация этого требования в основном определяется прочностью каркаса шины, способного противостоять действию внутреннего давления и ударным нафузкам. Безопасность шины определяется следующими ее свойствами:
• устойчивостью прямолинейного движения;
• способностью двигаться с высокими скоростями без опасности возникновения сильных вибраций и разрушения;
• хорошими сцепными свойствами как в продольном, так и в боковом направлениях, а также на дорогах с мокрым, загрязненным, заснеженным и обледенелым покрытиями.
3. Высокие экономические показатели — экономичность шины определяется ее стоимостью и эксплуатационными затратами.
4. Удобство компоновки (с позиции размещения колес и шин на автомобиле они должны иметь минимально допустимые размеры) заключается в следующем:
• уменьшается высота и ширина колесной ниши, что позволяет увеличить объем салона, моторного отсека и багажного отделения легкового автомобиля или улучшить планировку салона автобуса;
• уменьшается высота легкового автомобиля;
• уменьшается высота пола автобуса или положение грузовой платформы грузового автомобиля, что важно для ускорения погрузки и выгрузки;
• уменьшается пространство, занимаемое запасным колесом.
В настоящее время на легковых автомобилях применяются колеса диаметром обода не менее 13″ (дюймов), а на грузовых — 18″
Покрышка шины воспринимает давление сжатого воздуха, находящегося в камере, предохраняет камеру от повреждений и обеспечивает сцепление колеса с дорогой.
Покрышка состоит из протектора, подушечного слоя (брекера), каркаса, боковин и бортов с сердечниками. Каркас является основой покрышки, соединяя все ее части в одно целое. Каркас изготовляется из одного или нескольких слоев специальной прорезиненной кордной ткани (корда) толщиной 1—1,5 мм. В зависимости от типа и назначения шины корд может быть хлопчатобумажным, вискозным, капроновым, нейлоновым и металлическим. Число слоев корда в каркасе с учетом их равнопрочное™ может быть: 2—6 для шин легковых автомобилей; 4—14 для шин грузовых автомобилей и автобусов. Число слоев корда определяет прочность каркаса и допустимую нагрузку на шину.
Боковина шины представляет собой слой резины, привулканизирован-ный к каркасу и защищающий его от вредных воздействий окружающей среды и механических повреждений. Боковины должны быть достаточно тонкими и гибкими, для того чтобы хорошо противостоять циклическому изгибу и оказывать малое влияние на изгибную жесткость каркаса. Толщина боковины 1,5—3,5 мм у обычных шин и до 10 мм у арочных. На нижней поверхности боковины формируется монтажный поясок в виде концентричных резиновых колец, которые позволяют проконтролировать правильность посадки борта шины на полку обода при монтаже. В верхней части боковины имеется защитный поясок в виде также концентричных, но более массивных колец. Они служат для защиты от повреждений при боковых наездах на бордюрный камень и т. п.
Протектор (рис. 121) обеспечивает сцепление шины с дорогой и предохраняет каркас от повреждения. Его изготовляют из прочной, твердой, износостойкой резины. В нем различают расчлененную часть (рисунок) и подканавочный слой, который составляет 20—40 % толщины протектора в целом. Толщина протектора шин легковых автомобилей — 10—15 мм, грузовых и автобусов — 15—30 мм.
Рисунки протекторов: а — дорожный; б — универсальный; в — повышенной проходимости; г — карьерный; д — зимний.
Бескамерные шины, подробнее.
Между каркасом и протектором располагается подушечный слой (брокер). Он представляет собой резиновый или резино-кордный слой и служит для усиления каркаса и улучшения связи каркаса с протектором. Брекер смягчает воздействие на каркас ударных нагрузок и способствует более равномерному распределению по каркасу окружных и поперечных сил, возникающих при взаимодействии колеса с дорогой.
Борта надежно укрепляют покрышку на ободе. Снаружи борта имеют один-два слоя прорезиновой ленты, предохраняющей их от истирания об обод и от повреждений при монтаже и демонтаже шины. Внутри бортов имеются стальные проволочные сердечники, которые увеличивают прочность бортов, предохраняют их от растягивания и предотвращают соскакивания шины с обода колеса. Шина с поврежденным сердечником не пригодна для эксплуатации.
Шины различают по назначению, геометрическим параметрам, конструктивным признакам и эксплуатационным характеристикам.
По назначению различают шины:
• для легковых автомобилей;
• для грузовых автомобилей и автобусов;
• для автомобилей повышенной и высокой проходимости;
• для специальных машин.
В зависимости от дорожного покрытия и его состояния они различаются по типу рисунка протектора:
• дорожные (для дорог с усовершенствованным покрытием);
• универсальные (для дорог с различным покрытием);
• повышенной проходимости;
• карьерные.
Учитывая различное состояние покрытия в зависимости от времени года шины бывают:
• летние (со стандартным дорожным рисунком);
• для грязи и снега;
• для грязи, снега и льда. Основными параметрами шины являются:
• В — ширина профиля;
• Н — высота профиля;
• d — посадочный диаметр;
• А — посадочная ширина (обода).
В зависимости от ширины профиля шины подразделяются на:
• крупногабаритные (В> 350 мм);
• среднегабаритные (200
Источник
Особенности устройства автомобильных шин
Общеизвестно, что колеса необходимы для движения и управления автомобилем. Они передают вертикальные нагрузки от транспортного средства к дороге. От грамотного выбора колес зависит поведение автомобиля во время движения, а значит безопасность водителя и пассажиров.
Общеизвестно, что колеса необходимы для движения и управления автомобилем. Они передают вертикальные нагрузки от транспортного средства к дороге. От грамотного выбора колес зависит поведение автомобиля во время движения, а значит безопасность водителя и пассажиров.
Устройство автомобильных шин
Автомобильные покрышки изготавливаются из резиновой смеси на основе синтетического или натурального каучука. Помимо этого в ее состав входит мел, смола, сажа, сера и специальные добавки. В общем случае конструкция покрышки включает в себя протектор, подушечный слой с брекером, посадочные борта с сердечником, боковины и каркас.
Каркас характеризуется одновременно высокой прочностью и эластичностью. Он необходим для соединения всех составных элементов шины в единое целое. Каркас изготавливается из нескольких слоев специального материала – корда. Каждый из них имеет толщину от 1 до 1,5 мм. Общее число слоев для грузовых автомобилей варьируется в пределах от 6 до 14 шт., для легковых – от 4 до 6 шт. Ограничение максимального количества слоев корда вызвано возрастанием сопротивления покрышек качению при их увеличении.
Для производства корда используется ткань с толщиной нитей от 0,6 до 0,8 мм. Материал изготовления зависит от назначения и типа шин. Ткань может быть нейлоновой, перлоновой, капроновой, вискозной и хлопчатобумажной. Наименее прочными считаются хлопчатобумажные корды. Прочностные характеристики капроновых, нейлоновых и перлоновых ориентировочно в 2 раза выше.
Отдельно следует выделить металлические корды. Они являются безусловными лидерами и по прочности превосходят хлопчатобумажные аналоги в 10 раз. Для изготовления таких кордов используется стальная проволока толщиной 0,15 мм. Общее количество слоев составляет от 1 до 4. Покрышки, укомплектованные металлическим кордом, отличаются меньшей массой и длительным сроком службы.
Подушечный слой с брекером необходим для защиты каркаса от неровностей дороги и связи с протектором. Его толщина составляет 3-7 мм. Он формируется несколькими слоями разреженного обрезиненного корда. Боковины также выполняют защитную функцию. Для их изготовления используется протекторная резина толщиной от 1,5 до 3,5 мм.
Посадочные борта необходимы для удержания покрышки на ободе. Снаружи они покрыты прорезиненной лентой для предохранения от истирания и повреждений. Внутри бортов находятся стальные сердечники. Они необходимы для увеличения прочности и предотвращения соскакивания покрышки с обода.
Назначение протектора
Протектор представляет собой непосредственно контактирующий с дорожным полотном массивный слой прочной резины. Его наружная поверхность снабжена рельефным рисунком в виде чередующихся выступов и канавок. Он может быть направленным, ненаправленным и ассиметричным. От протектора зависит коэффициент сцепления колеса автомобиля с дорогой. Помимо этого он определяет возможность использования шин в различных атмосферных условиях, а также уровень вибраций и шума во время езды.
В идеальных условиях автомобильная покрышка вообще не нуждается в протекторе. В этом случае площадь ее контакта с дорожным покрытием будет максимальна. Такое возможно только на сухом асфальтобетоне. При появлении даже небольшого количества воды коэффициент сцепления шины с дорогой резко уменьшается и в результате теряется управление автомобилем. Протектор обеспечивает эффективный отвод воды от пятна контакта покрышек.
Виды автомобильных шин
Автомобильные шины делятся на камерные и бескамерные. Первые состоят из покрышки и непосредственно камеры. Она необходима для удержания сжатого воздуха внутри шины. Толщина ее стенок колеблется в пределах от 2,5 до 5 мм для грузовых автомобилей и от 1,5 до 2,5 мм – для легковых.
На заре своего появления главной проблемой для автомобилей стали гвозди, выпадающие из подков лошадей. Для обеспечения безопасности движения они собирались с помощью электромагнитов.
Бескамерная шина является одновременно и камерой. По внешнему виду она практически не отличается от камерной. Для дополнительной защиты на ее внутренней поверхности имеется специальный герметизирующий воздухонепроницаемый резиновый слой толщиной 1,5-3,5 мм.
Особенности маркировки
Помимо стандартной маркировки с обозначением размера шин, а также нормированных показателей нагрузки и скорости на них наносятся дополнительные обозначения. Наиболее важные из них следующие:
- Надписи RAIN, WATER или AQUA означают, что шины предназначены для эксплуатации в дождливую погоду;
- Маркировка MAX PRESSURE говорит о максимально возможном давлении в покрышке;
- Надписи Tube Type и Tubeless означают камерная и бескамерная шина соответственно;
- Маркировка All Season свидетельствует о возможности круглогодичного использования покрышек;
- Надпись M&S сообщает о зимнем или всесезонном назначении шин.
При правильном подборе автомобильных шин их использование удобно и безопасно.
Источник
Оболочка для воздуха
Современная шина – взгляд изнутри
Колесо, бесспорно, одно из самых величайших изобретений человечества. Его роль и значение оценили многие сотни поколений. Пневматическая шина намного «моложе», но и ее появление произвело настоящую революцию в автомобильном транспорте.
Пневматическая шина – не только важнейшая часть колеса, которая должна смягчать и поглощать толчки и удары, воспринимаемые колесом от дороги. Это еще элемент, обеспечивающий надежное сцепление с поверхностью дороги и снижающий шум движения автомобиля. Взаимодействие шины с опорной поверхностью оказывает значительное воздействие на тяговые и тормозные качества, топливную экономичность, проходимость, устойчивость, управляемость, плавность хода и другие свойства колесного транспорта. В последние годы повышенное внимание уделяется экологии (в том числе – снижению шумового воздействия на окружающую среду), комфортности условий труда и снижению вредных воздействий машины на человека. Все это напрямую зависит и от шин.
Надо сказать, что автомобильные шины удовольствие не дешевое. Нередко стоимость комплекта шин превышает 20% первоначальной цены машины, а затраты на восстановление достигают 10. 15% общих расходов. Объясняется это тем, что шина – сложное многокомпонентное изделие, в котором помимо резины, получаемой из синтетического и натурального каучука, используется много других составляющих.
Крупными потребителями шинной промышленности являются легковые и грузовые автомобили. И те, и другие комплектуют шинами, довольно заметно различающимися и по размерам, и по нагрузочной способности, и по скоростным режимам.
Современная шина – взгляд изнутри
По назначению шины подразделяют на множество групп, например, для грузовиков, сельскохозяйственные, для лесного хозяйства, промышленные, для погрузчиков, спецназначения, легкогрузовые, грузовые, с регулируемым давлением и т. д. По габаритам (ширине профиля и посадочному диаметру) различают шины малогабаритные с шириной профиля не более 200 мм (10 дюймов) и посадочным диаметром не более 457 мм (18 дюймов), среднегабаритные (200. 350 мм (7. 14 дюймов) и не менее 457 мм (18 дюймов)) и крупногабаритные (350 мм и более независимо от посадочного диаметра). шины также классифицируют по форме профиля, конструкции, климатическому исполнению и др.
По способу герметизации шины делятся на камерные и бескамерные. Бескамерная шина – это покрышка с герметизирующим резиновым слоем толщиной 1,5. 3,0 мм, покрывающим внутреннюю поверхность. Камерные шины состоят из камеры, покрышки и ободной ленты.
Камера, изготавливаемая из высокопрочной резины, это не что иное как тонкостенная тороидальная оболочка, в которую накачивают воздух. Ее толщина для шин грузовиков составляет 2,5. 5,0 мм. Для поступления и выпуска воздуха в камере есть специальное устройство – ниппель с обратным клапаном. Это нехитрое устройство, как известно, пропускает воздух в камеру и не пропускает в обратном направлении. Размер камеры всегда меньше внутренней полости соответствующей ей по типоразмеру покрышки, это исключает образование складок на камере в накачанном состоянии.
Ободная лента устанавливается между ободом колеса и камерой. Эта резиновая профилированная лента, имеющая форму кольца, предохраняет камеру от повреждений и трения об обод колеса и борта покрышки. Ее толщина в средней части – 3. 10 мм и уменьшается к краям до 1 мм.
Покрышка воспринимает давление сжатого воздуха на стенки камеры, защищает ее от повреждений и обеспечивает сцепление шины с опорной поверхностью. Покрышка представляет собой сложную резинотканевую конструкцию, состоящую из каркаса, протектора, подушечного слоя (брекера), боковины и борта.
Каркас – главный силовой элемент покрышки и самая дорогостоящая ее часть – состоит из нескольких слоев, от 2-х до 16-ти и более, прорезиненной ткани – корда. Чем больше грузоподъемность и прочность шины, тем больше в ней слоев корда. Кордные слои каркаса закрепляются на проволочных бортовых кольцах. В качестве материала для кордной ткани применяют хлопковую бумагу, вискозу, полиамидные смолы, капроновые нити, нейлон и стальную проволоку диаметром 0,15. 0,25 мм. Иногда металлический корд комбинируется с неметаллическим. При использовании металлического корда число слоев в шинах меньше. У цельнометаллокордных шин (ЦМК) более высокая грузоподъемность, долговечность и износостойкость, а кроме того, они более устойчивы к проколам. Вместе с тем металлокордные шины, в первую очередь для пикапов и легких фургонов, обычно более чувствительны к ударам при прохождении профильных препятствий, отчего могут деформироваться. Более того, при повреждениях, в том числе несквозных, а также при попадании влаги проволоки стального корда разрываются и корродируют, что приводит к тому же результату, а их проникшие сквозь резиновый слой концы легко прокалывают камеру. Самое грустное в том, что с этим ничего нельзя поделать.
Американская компания Continental General Tire Inc. (CGT) разработала корд Aralon®. Нить корда Aralon состоит из двух арамидных нитей, свитых с одной нейлоновой нитью. Сочетание этих двух материалов и придает Aralon высокую прочность. Внедорожные шины компании CGT с брекером из Aralon имеют порезостойкую конструкцию (CRB – Cut Resistant Breaker).
Протектор – это толстый, износостойкий и прочный слой резины в верхней части покрышки. Он защищает элементы покрышки от контакта с дорогой и обеспечивает сцепление шины с опорной поверхностью. Протектор, ширина которого обычно составляет 0,7. 0,8 ширины профиля шины, состоит из тонкого подканавочного слоя и толстой расчлененной части – рельефного рисунка. Чем более развит и рельефней рисунок протектора, тем выше сцепные свойства. Однако при сильном расчленении рисунка нарушается равномерность качения колеса и возрастает расход топлива на дороге с твердым покрытием. Поэтому рисунок протектора шин сильно разнится в зависимости от назначения шин: дорожный, универсальный, повышенной проходимости, карьерный и зимний. Стоимость протектора составляет около десятой части цены покрышки. Долговечность его значительно ниже, чем остальных элементов. Не случайно современные автомобильные шины спроектированы так, чтобы можно было их восстанавливать, наваривая новый протектор или нарезая канавки.
Эту же задачу решают шины со съемным протектором, армированным металлическим кордом, которые, правда, применяют довольно ограниченно. Съемный протектор состоит из одного, двух или трех колец. Каждое из протекторных колец с резиновыми герметизирующими буртиками монтируют на посадочную часть корпуса шины между направляющими ребордами. При накачивании шины воздухом происходит увеличение наружного диаметра каркаса, в результате обеспечивается плотная посадка протекторных колец. Протекторные кольца при двух- или трехразовой замене увеличивают пробег шин.
Кроме традиционного получил распространение направленный рисунок протектора: когда направление вращения шины строго определено. Совсем недавно шинники подарили автомобилистам резину с асимметричным рисунком протектора, разделенным в продольном направлении на две части. Как правило, одна из них лучше взаимодействует с сухим асфальтом, а другая эффективней на мокрой поверхности. Асимметричный рисунок не позволяет переставлять колеса с одной стороны автомобиля на другую, зато при этом повышается безопасность движения, улучшается плавность качения и уменьшается шум.
Брекер не зря называют подушечным слоем. С одной стороны, этот элемент служит для усиления каркаса, с другой – смягчает воздействие ударных нагрузок и способствует более равномерному распределению усилий, действующих на шину в продольном и поперечном направлениях. Выполняется брекер резиновым или резинокордным, а также изготавливается из металлокорда, реже – из полиамидных волокон.
Известны также конструкции шин с резаной проволокой под протектором – это специальная резиновая прослойка между протектором и брекером, усиленная нарезанной проволокой. Такая конструкция имеет следующие преимущества:
- защищает от порезов, а следовательно, снижает затраты на ремонт и повышает общую производительность машины;
- препятствует увеличению в размерах небольших порезов;
- предупреждает попадание внутрь шины воды, пыли, грязи и мелкого щебня, что может привести к повреждению шины;
- шина подлежит восстановлению методом наварки благодаря отсутствию порезов.
Боковина представляет собой резиновый слой, покрывающий боковые стенки каркаса и предохраняющий его от влаги и механических повреждений. В зависимости от типа и размера шин толщина боковины составляет 1,5. 3,5 мм, у арочных шин – до 10 мм. Боковина выполняется заодно с протектором, и на нее наносят информацию о шине.
Борт, являющийся жесткой конечной частью покрышки, служит для крепления ее на ободе колеса. Он образуется из крыльев, обернутых концами слоев корда, в зависимости от числа которых в борте используют одно, два или даже три крыла. Каждое их них состоит из нерастяжимого бортового кольца, выполненного из стальной проволоки, твердого профилированного резинового шнура, обертки и усилительных ленточек. Металлическое кольцо придает борту необходимую жесткость и прочность, а резиновый шнур – монолитность.
Источник