Пристрій шин і коліс легкових автомобілів
До сучасних шинам, які працюють на високих швидкостях руху, пред'являють ряд вимог щодо забезпечення надійної та безпечної роботи автомобіля, його високою комфортабельності і економічності. Шини повинні тривалий час надійно працювати в різних умовах експлуатації, забезпечувати високі зчіпні якості з опорною поверхнею, а також хорошу стійкість і керованість автомобіля. Комфортабельність їзди обумовлюється оптимальними жорстко-стнимі параметрами і амортизаційної здатністю шин, а також безшумністю при коченні. Економічність шин визначається опором коченню, довговічністю, вантажопідйомністю, масою і вартістю виготовлення.
Ступінь досконалості конструкції шини оцінюють досить великим числом її параметрів і характеристик.
ГОСТ 17697-72 визначає пружні властивості шини-коефіцієнти нормальної, бічний, крутильній і кутовий жорсткості, коефіцієнти тангенциальной еластичності і опору бічному відведенню. До статичних характеристиках шини відносять ряд параметрів, що характеризують її геометричні та вагові дані.
Найважливіші характеристики шин - показники коефіцієнтів зчеплення і опору коченню. Важливе значення мають характер розподілу нормальних і дотичних напружень в площині контакту шини з дорогою, величина дисбалансу і ступінь неоднорідності шин. Існує ще ряд характеристик, що відображають ті чи інші властивості шини: величина критичної швидкості, показники температурного стану шини і її зносостійкості і ін.
Однак шини високої якості повністю проявлять закладені в них працездатність і властивості лише при правильній експлуатації, для чого необхідне знання специфіки їх роботи.
За конструктивним виконанням каркаса шини розрізняють діагональні і радіальні. Всі шини легкових автомобілів в залежності від відношення висоти профілю Я до ширини профілю В (рис. 1) поділяються на дві групи: низькопрофільні з Н. В ^ 0,88 і наднизьких-профільні з 0,82. Радіальні шини другої групи додатково представлені серією 70 з Н ^ 0,70 і серією 60 з Н. В ^ 0,60.
1. Шини з діагональним розташуванням ниток корду в каркасі
Сучасна шина являє собою резінокорд-ву оболонку досить складної конструкції. Камерна шина легкових автомобілів складається з покришки і камери. Безкамерна шина складається з однієї покришки. Вкоренилося поняття шини, тотожне з поняттям покришка, тому при описі робочих процесів і конструктивних особливостей, пов'язаних з автомобільним колесом, як правило, застосовують термін «шина».
Покришка має наступні основні частини: каркас, подушкові шар, протектор, боковини і борти.
Мал. 1. Позначення розмірів шини
Мал. 2. Покришка з діагональним розташуванням ниток корду в каркасі: 1 - протектор; 2 - шар каркаса; 3 - шари брекера; а - кут нахилу ниток корду
Каркас - основна частина покришки, складова е силову основу. Він сприймає зусилля від тиску повітря при накачуванні і передає навантаження, що діють на ШИНУ С0 СТ0Р0НИ дороги, на колесо. Каркас складається з декількох, накладених один на одного, шарів прогумованого корду і гумових прошарків. Матеріалами кордних ниток служать бавовна, віскоза, капрон, нейлон, сталевий дріт, скловолокно та ін.
У покришках з діагональним розташуванням ниток корду в каркасі (званих також просто діагональними або звичайними шинами) нитки корду в шарах каркаса (рис. 2) йдуть від борта до борта по діагоналі, т. Е. Перебувають в площині, яка становить певний кут а з поперечної (меридіональної) площиною, що проходить через вісь обертання колеса.
Нитки суміжних шарів каркаса діагональної покришки перехрещуються один з одним, утворюючи ромбическую сітку. Зміна форми профілю шини при накачуванні її повітрям відбувається в основному при невеликому тиску повітря (
0,5 кгс / см2). Подальше підвищення тиску майже не позначається на зміні конфігурації профілю. Це пояснюється тим, що спочатку навантаження від внутрішнього тиску повітря сприймається гумою каркаса, що тягне за собою істотні деформації. У вийшла під дією внутрішнього тиску повітря рівноважної конфігурації каркаса все навантаження сприймається нитками корду.
Форма профілю накачаної шини залежить від довжини нитки корду в покришці від борта до борта, від кута між нитками корду і ширини обода.
Брекер покришки являє собою гумові або резино-кордні шари, розташовані між каркасом і протектором. Брекер потрібен для посилення каркаса і поліпшення зв'язку між каркасом і протектором. Він пом'якшує вплив ударних навантажень на каркас покришки і більш рівномірно розподіляє по його поверхні що діють з боку дороги зусилля.
Протектором називають товстий шар гуми, розташований із зовнішнього боку по біговій частини покришки. Призначення протектора полягає в тому, щоб забезпечувати покришці зносостійкість, хороше зчеплення з дорогою, послабляти вплив ударних навантажень на каркас, знижувати коливання, охороняти каркас і камеру від механічних пошкоджень. Протектор має рельєфний малюнок, глибина і форма якого обумовлюються багатьма конструктивними та експлуатаційними чинниками. Від малюнка протектора залежить зчеплення шини з дорогою, опір стирання і опір коченню, відведення вологи з поверхні контакту і відведення тепла від каркаса, безшумність при русі автомобіля, тиск на каркас і дорогу.
Боковинами називають гумовий шар, що покриває бічні стінки каркаса і що оберігає його від вологи і механічних пошкоджень. На боковинах наносять розмір покришки, її номер, дату виготовлення та інші позначення. Бортами називають жорсткі частини покришки, службовці для кріплення її на ободі колеса.
Діагональні камерні шини найпоширеніші. Їх конструкція добре відпрацьована, вони досить надійні і забезпечують високі експлуатаційні властивості автомобіля.
Основний недолік камерної шини - вона не забезпечує безпечної їзди, особливо на високих швидкостях, при проколи і пошкодженнях, коли різко знижується тиск повітря. Швидке і раптове падіння тиск повітря в шині приводить до різкого погіршення характеристик її роботи, в тому числі зменшення радіуса кочення і опору бічному відведенню, в результаті чого автомобіль змінює напрямок руху.
Мал. 3. Безкамерна шина: 1 - борт; 2 - протектор; 3 - брекер; 4 - каркас; 5 - герметизуючий шар; 6 - вентиль; 7 - обід
Безкамерна шина на відміну від звичайної покришки має на внутрішній поверхні герметизирующий слдй (рис. 3), ущільнювальні бортові стрічки, трохи менший посадковий діаметр, спеціальну форму і конструкцію борту, що забезпечують більш щільну посадку шини на обід колеса. Безкамерні шини монтують на спеціальні герметичні колеса. Вентиль кріпиться герметично безпосередньо в обід колеса. Безкамерна шина безпечніша при пошкодженнях, що особливо важливо при високих швидкостях руху. В результаті пошкодження тиск повітря в камерній шині різко падає і виникає небезпечна ситуація. У безкамерної шині при проколі повітря може виходити тільки через невелику отвір, яке стягується герметизирующим шаром, внаслідок чого відбувається поступове і повільне зниження тиску повітря.
Безкамерні шини менше гріються при експлуатації. Однак через збільшеного натягу бортів на полицях обода більш складний демонтаж шин і тому рекомендується застосовувати спеціальне обладнання. Для надійного монтажу шин на обід необхідна певна швидкість накачування, що ускладнює використання ручного насоса.
А ці колеса безкамерних шин пред'являються більш високі вимоги, ніж до камерним. Колеса безкамерних шин повинні мати кращу герметичність і велику жорсткість, а закраїни - краще протистояти впливу зовнішніх сил.
2. Шини з радіальним розташуванням ниток корду в каркасі (шини Р)
Основна відмінність покришок з радіальним розташуванням ниток корду в каркасі (радіальні шини, звані водіями також «м'якими») від діагональних у конструкції шарів каркаса (рис. 4). Нитки корду в шарах каркаса в радіальних шинах йдуть від борта до борта по радіусу профілю, т. Е. Розташовуються в поперечної (меридіональної) площині, що проходить через вісь обертання. Тому кордні нитки сусідніх шарів не перехрещуються, як в діагональних шинах, а число шарів в каркасі може бути парним і і непарних. Таке розташування ниток покращує умови їх роботи. Число каркасних шарів в радіальних шинах значно менше, ніж в діагональних, крім того, радіальні покришки мають дуже жорсткий брекерних пояс, що складається з декількох шарів, нитки в яких розташовані під кутом 70-85 ° до поперечної (меридіональної) площині перетину.
Брекерних пояс обмежує можливість каркаса збільшувати свій зовнішній діаметр при накачуванні шини повітрям і тим самим бере на себе навантаження. Залежно від діаметра і ширини брекерного пояса змінюється конфігурація профілю шини і відношення між величиною навантаження, що сприймається поясом і каркасом.
Таке поєднання конструкції каркасу і брекера, коли радіально розташовані нитки корду в каркасі є як би
діагоналями ромбів, утворених нитками корду бре-кер, робить коронну частина шини (в зоні біговій поверхні) як би нерастяжимой гнучкою стрічкою. Це означає, що при коченні вона поводиться подібно тракторної гусениці. При цьому зміщення елементів протектора щодо опорної поверхні істотно Менше, ніж у шин діагональної конструкції. Особливо це позначається на виході елементів протектора із зони контакту при передачі колесом тягової, тррмозной і бічний сил. Отже, тертя в контакті радіальних шин менше, а зносостійкість вище.
Боковини радіальних шин мають більш товстий шар якісної гуми, який необхідний для поліпшення зв'язку радіально розташованих ниток каркаса в окружному напрямку і запобігання їх від механічних пошкоджень. Бортова частина радіальних покришок працює в більш важких умовах, ніж у звичайних шин, тому бортові кільця роблять більш міцними, а борта більш жорсткими.
Мал. 4. Покришка з радіаль 1 - протектор; 2 - шари каркаса; 3 - шари брекера
3. Камери і вентилі
Камера являє собою кільцеву трубу, виготовлену з високо-еластичної гуми з низькою газопроницаемостью і забезпечену вентилем. Оскільки гума камери не є абсолютно непроникною, то повітря. що знаходиться під тиском, поступово проникає (дифундує) через її стінки назовні, в результаті чого тиск повітря знижується.
Розміри камери трохи менше внутрішньої порожнини покришки, тому розтягування камери при накачуванні її повітрям перешкоджає утворенню складок.
Вентиль камер є повітряний клапан, службовець для пропуску повітря всередину камери при накачуванні і запобігання виходу його назовні.
Для камер легкових шин застосовують в основному ре-зінометалліческіе вентилі (рис. 5). Вентиль складається з гумового підстави і металевого корпусу. Гумовим підставою вентиль прівулканізіруется до камери. У корпус вентиля ввертається золотник Сп В5-33 або Сп В5-20. Герметичність вентиля визначається щільністю прилягання гумового конусної манжети золотника до відповідної конусної поверхні в золотникової камері корпусу.
Мал. 5. Вентиль ЛК з гумовим корпусом для камер легкових шин: а - вентиль в зборі; б - золотник Сп В5-20; в - золотник Сп B5-33; 1 - гумова основа; 2 - корпус вентиля; 3 - золотник; 4 - ковпачок-ключик; 5 -Гумові манжета; 6 - чашечка
Для запобігання золотника від попадання вологи і бруду на вентиль навертають ковпачок-ключик (Сп В8), службовець також для укручування і вивертання золотника з вентиля.
Для подачі повітря в камеру необхідно натиснути на верхній кінець стрижня золотника, що забезпечується пристроєм в голівці шланга насоса. Стиснене повітря, що надходить з насоса, віджимає вниз чашечку і надходить в камеру.
Колеса легкових автомобілів однотипні по конструкції і являють собою нероз'ємне з'єднання обода з диском. У середній частині обода є кільцеве поглиблення, що підвищує жорсткість обода і полегшує монтаж і демонтаж шин. Колеса призначені для експлуатації на дорогах з удосконаленим покриттям і при високих швидкостях руху, тому биття коліс обмежується 1,2 мм, а биття ширини профілю ± 1,5 мм. При монтажі шин їх борту встановлюють на конічні полки обода. Для камерних і безкамерних шин нахил конічних посадочних полиць обода становить 5 ° ± Г. Величина натягу бортів камерних шин на конічних полицях обода становить 0,75- I 0 мм на діаметр, а величина натягу бортів безкамерних шин 1,2 1,5мм.
Мал. 6. Колесо легкового автомобіля (а) і профіль полки обода (б) для безкамерної шини: 1 - обід; 2 - диск; 3 - ребра жорсткості; 4 - виступ для кріплення декоративного ковпака; 5 - виступ-хамп
Для підвищення надійності закріплення борту безкамерної шини на конічної полиці обода роблять спеціальний кільцевий виступ-хамп (рис. 6), який сприяє утриманню борту шини від зриву з полиці обода при впливі на колесо великих бічних сил.
Кріпильні отвори дисків коліс легкових автомобілів мають конічні фаски (60 °). Вони потрібні для центрування і запобігання самоотвертиванія кріпильних гайок.
Колеса позначають основними розмірами (в міліметрах або дюймах) обода - шириною між закраинами всередині обода і діаметром посадочних полиць (ГОСТ 10408-74). Після першого розміру ставиться буква латинського або українського алфавіту, що характеризує комплекс розмірів бортовий закраїни обода. Наприклад, колеса автомобілів ВАЗ -2101 мають позначення 114-330.
Якщо колесо позначено однією групою цифр, то вони визначають перший розмір, т. Е. Його ширину по посадковим полкам.
5. Маркування і позначення шин
Розміри шин прийнято позначати двома числами, перше з яких вказує ширину профілю В, а друге - посадковий діаметр d шини. Відповідно до ГОСТ 20993-75 діагональні низькопрофільні шини мають дюймове позначення, діагональні і радіальні наднизькопрофільною шини мають змішане позначення - в дюймах і міліметрах. На боковинах покришки наноситься скорочене позначення заводу-виготовлювача (Вл. - Рубіжне, 'В - Черкассискій, Е - Єреванський, Л - Ленінградський, М - Московський, Я - Ярославський і ін.), Дата випуску шини (місяць і рік випуску), а також серійний номер.
Шини з радіальним розташуванням ниток корду в каркасі позначаються літерою R, наприклад 165R13. На шинах можуть бути і інші додаткові маркування або позначення, наприклад: «беськамерная»; для шин, призначених для шипування, буква Ш; балансувальна мітка (світлий кружок), що позначає найлегшу частину покришки.
Заводи-виробники гарантують пробіг шин в межах норм, зазначених в ГОСТ е або технічних умовах, на шини легкових автомобілів протягом 5 років з моменту їх виготовлення до відновного ремонту, включаючи в цей термін і час складського зберігання. За ГОСТ 4754-74 для діагональних шин гарантійний пробіг становить 33 тис. Км, для шин розміром 6,15-13- 27 тис. Км, для шин розміром 5,20-13-24 тис. Км.
Для радіальних шин гарантійний пробіг дорівнює 40 тис. Км, а для шин з зимовим малюнком протектора норми гарантійного пробігу знижуються на 10%.
Зазначені гарантії завод забезпечує за умови, що експлуатація та зберігання шин відповідають «Правилам експлуатації автомобільних шин», затвердженим Міністерством нафтопереробної та нафтохімічної промисловості СРСР.
До атегорія: - Автомобільні шини