Назначение колес – осуществление связи автомобиля с дорогой, обеспечение движения автомобиля, изменения направления движения и передачи вертикальных нагрузок от автомобиля к дороге. Проще говоря, именно благодаря колесам мы можем двигаться и управлять автомобилем, поэтому от правильного выбора колес напрямую зависит поведение автомобиля на дороге.
Выделяют следующие виды колес:
- ведущие;
- управляемые;
- комбинированные (ведущие и управляемые);
Ведущие колеса имеют такое название как раз потому, что они преобразуют тягу двигателя в поступательное движение автомобиля, передавая все моменты и силы на дорогу. Управляемые колеса отвечают исключительно за контроль над направлением движения автомобиля. А если колесо получает тягу от двигателя, да еще и отвечает за направление движения, то оно является комбинированным.
Автомобильное колесо в сборе (рисунок 6.20) состоит из пневматической шины, обода, ступицы и соединительного элемента - диска.
Рисунок 6.20 Автомобильное колесо. Поперечный разрез.
Пневматическая шина является самым важным элементом в конструкции колеса. Если представить себе колесо без пневматической шины – жестким, например деревянным, то нетрудно предположить, что при качении такого колеса по твердой дороге траектория перемещения оси будет копировать профиль дороги. Удары колеса о неровности дороги в этом случае будут полностью передаваться на подвеску. И все выглядит совсем иначе, когда на колесо смонтирована пневматическая шина. В месте контакта эластичная шина (обычно выполненная на основе каучука и различных добавок – от сажи до оксида кремния) деформируется. При этом небольшие неровности, деформируя шину, не влияют на положение оси колеса.
Если же колесо наезжает на более значительные препятствия, то сильные толчки вызывают увеличенную деформацию шины и плавное перемещение оси колеса. Способность пневматической шины плавно изменять отрицательное влияние дефектов дорожного покрытия на ось колеса называется сглаживающей .
Эффект сглаживания обеспечивается упругими свойствами сжатого воздуха, находящегося в шине.
Примечание
Когда часть шины при качении выходит из контакта с дорожной поверхностью, доля энергии, затраченная на деформацию шины, тратится на внутреннее трение в резине, превращаясь в теплоту. Нагрев отрицательно влияет на свойства шин, как результат - ускорение износа.
Потери энергии зависят от конструкции шины, внутреннего давления воздуха в ней, нагрузки, скорости движения и передаваемого крутящего момента. С увеличением деформации шины растут и потери на внутреннее трение, следствием этого является увеличение затрачиваемой мощности на движение автомобиля.
Для уменьшения деформации и необратимых потерь давление воздуха в шине надо увеличивать. Однако для удовлетворения требований по обеспечению высокой сглаживающей способности шины, с одной стороны, и по уменьшению необратимых потерь на внутреннее трение, с другой стороны, давление воздуха в шинах каждого типа устанавливают с учетом их конструктивных особенностей и условий эксплуатации.
Давление воздуха в шине колеса является важнейшим эксплуатационным показателем и каждым производителем устанавливается в соответствии с конструкцией и прямым назначением шины.
Колесный диск обычно устанавливают на ступицу колеса, которая, в свою очередь, установлена в поворотный кулак и свободно вращается на роликовых подшипниках. Изготавливают диск из листового металла путем штамповки и последующей сварки элементов. Диски могут быть отлиты из легкосплавных материалов (например, алюминиевого и магниевого сплава), а могут быть и кованными, которые совмещают в себе легкосплавный материал и штамповку.
Пневматическая шина
Внимание
Эксплуатация шины с протектором, высота которого меньше предельно допустимой нормы, установленной правилами дорожного движения, ЗАПРЕЩЕНА! Минимально допустимая высота протектора:
- для легковых автомобилей – 1,6 мм;
- для грузовых автомобилей грузоподъемностью свыше 3,5 тонн – 1,0 мм;
- для автобусов – 2,0 мм;
- для мотоциклов – 0,8 мм.
Устройство шины
Примечание
Стоит отметить, что на данный момент шины делятся на два типа: камерные и бескамерные. В шинах первого типа есть специальная камера, в которую закачивается воздух. В бескамерных шинах покрышка устанавливается на обод, уплотняется и накачивается воздухом.
Рисунок 6.21
Резина, использующаяся для производства покрышек, состоит из каучука (натурального или синтетического), к которому добавляются сера, сажа, смола, мел, переработанная старая резина и другие примеси и наполнители. Покрышка состоит из протектора, подушечного слоя (с брекером), каркаса, боковин и посадочных бортов с сердечниками (силовое кольцо), как показано на соответствующем рисунке 6.21. Каркас служит основой покрышки: он соединяет все ее части в одно целое и придает покрышке необходимую жесткость, при этом обладает высокой эластичностью и прочностью. Каркас покрышки выполнен из нескольких слоев корда толщиной 1-1,5 мм. Число слоев корда является четным для равномерного распределения прочности конструкции и составляет обычно 4 или 6 для шин легковых автомобилей и 6-14 для шин грузовых автомобилей и автобусов.
Интересно
С увеличением числа слоев корда повышается прочность шины, но одновременно увеличивается ее масса и возрастает сопротивление качению, что неприемлемо.
Корд представляет собой специальную ткань, состоящую, в основном, из продольных нитей диаметром 0,6 - 0,8 мм с очень редкими поперечными нитями. В зависимости от типа и назначения шины корд может быть хлопчатобумажным, вискозным, капроновым, перлоновым, нейлоновым и металлическим. Самым дешевым из всех является хлопчатобумажный корд, но он имеет наименьшую прочность, которая, к тому же, существенно уменьшается при нагреве шины. Прочность капронового корда приблизительно в 2 раза выше, чем хлопчатобумажного, а перлонового и нейлонового кордов - еще выше. Наиболее прочным является металлический корд, нити которого скручены из высококачественной стальной проволоки диаметром 0,15 мм. Прочность металлического корда выше хлопчатобумажного более чем в 10 раз, и она не снижается при нагреве шины. Шины из такого корда имеют небольшое число слоев (1-4), меньшие массу и потери на качение*, они более долговечны. Нити корда располагают под некоторым углом к плоскости, проведенной через ось колеса. Угол наклона нитей зависит от типа и назначения шин. Он составляет 50-52° для обычных шин.
Примечание
* Потери на качение. Как ни крути, а при движении, точнее при качении, во всех слоях шины возникает трение и, как следствие, шина сначала деформируется как бы с запозданием, а потом с таким же запозданием приходит в исходное положение. В результате этого не хитрого действия шина начинает нагреваться. Если нагревается, значит просто тратит часть, приложенной к ней энергии предназначенной для качения в пустую. Ученые многих лабораторий изучают вопросы данной проблемы с целью снижения потерь на качение.
Подушечный слой (и брекер) связывает протектор с каркасом и предохраняет каркас от толчков и ударов, воспринимаемых протектором от неровностей дороги. Он обычно состоит из нескольких слоев разреженного обрезиненного корда, толщина резинового слоя в котором значительно больше, чем у каркасного корда. Толщина подушечного слоя равна 3-7 мм, а число слоев корда зависит от типа и назначения шины.
Боковины предохраняют каркас от повреждения и действия влаги. Их обычно изготовляют из протекторной резины толщиной 1,5-3,5 мм.
Борта надежно удерживают покрышку на ободе. Снаружи борта имеются один-два слоя прорезиненной ленты, предохраняющей их от истирания об обод и от повреждений при монтаже и демонтаже шины. Внутри бортов имеются стальные проволочные сердечники. Они увеличивают прочность бортов, предохраняют их от растягивания и предотвращают соскакивание шины с обода колеса.
Камера удерживает сжатый воздух внутри шины. Она представляет собой эластичную резиновую оболочку в виде замкнутой трубы. Для плотной посадки (без складок) внутри шины размеры камеры несколько меньше, чем внутренняя полость покрышки. Поэтому заполненная воздухом камера находится в покрышке в растянутом состоянии. Толщина стенки камеры обычно составляет 1,5-2,5 мм для шин легковых и 2,5-5 мм для шин грузовых автомобилей и автобусов. На наружной поверхности камеры делаются радиальные риски, которые способствуют отводу наружу воздуха, остающегося между камерой и покрышкой после монтажа шины. Камеры изготовляют из высокопрочной резины.
Особенности бескамерной шины
Бескамерная шина не имеет камеры и ободной ленты и выполняет одновременно функции покрышки и камеры. По устройству она очень близка к покрышке камерной шины и по внешнему виду почти не отличается от нее. Особенностью бескамерной шины является наличие на ее внутренней поверхности герметизирующего воздухонепроницаемого резинового слоя толщиной 1,5-3,5 мм.
Примечание
Материал каркаса бескамерной шины также характеризуется высокой воздухонепроницаемостью, так как для него используют вискозный, капроновый или нейлоновый корд, воздухонепроницаемость которого в 5-6 раз выше, чем у хлопчатобумажного корда.
Примечание
Посадочный диаметр бескамерной шины уменьшен, она монтируется на герметичный обод.
Рисунок протектора
Внимание
Согласно правилам дорожного движения, запрещается устанавливать на одной оси шины различных размеров и с разным рисунком протектора.
Назначение
В идеальных условиях протектор должен отсутствовать в принципе (посмотрите на слики формульных болидов), чтобы площадь контакта шины с поверхностью дороги была максимальной. Однако идеальные условия – это когда дорога покрыта асфальтобетоном, причем сухим. Как только на поверхности появится хотя бы небольшой слой воды или поверхность станет просто влажной, коэффициент сцепления* шины с дорогой резко упадет, контакт потеряется и водитель утратит управление над автомобилем. Для того чтобы при наезде на поверхность со слоем воды эту самую воду было куда отводить (можно сказать, в принудительном порядке), покрышка пестрит «ёлочкой» протектора. Если же шина предназначена для движения в зимний период, значит и форма протектора будет соответствующей - увеличенное количество ламелей и грязеотводов.
Примечание
* Сила с которой колеса «цепляются» за дорогу характеризуется коэффициентом сцепления шин с дорогой. Коэффициент сцепления – это отношение силы сцепления колес с дорогой к весу, который приходится на данное колесо. Коэффициент сцепления с дорогой имеет решающее значение при торможении и разгоне автомобиля. Чем выше коэффициент сцепления колеса, тем более высокая будет интенсивность разгона и торможения автомобиля.
Рисунки протектора шин
- Ненаправленный рисунок (рисунок 6.22) - рисунок, симметричный относительно вертикальной оси колеса, проходящей через его ось вращения. Это самый универсальный рисунок, именно поэтому основная часть шин выпускается с таким рисунком.
- Направленный рисунок (рисунок 6.23) - рисунок, симметричный относительно вертикальной оси, проходящей через центральную часть протектора. Среди преимуществ такого рисунка - улучшенная способность отвода воды из пятна контакта с дорогой и пониженная шумность.
- Асимметричный рисунок (рисунок 6.24) - рисунок, не симметричный относительно вертикальной оси колеса. Такой рисунок используется для реализации различных свойств в одной шине. К примеру, наружная сторона шины лучше работает на сухой дороге, а внутренняя - на мокрой поверхности.
|
|
|
|
Маркировка шин
Существует два понятия, относящиеся к каждой модели шины: типоразмер и индексы.
Например, указан типоразмер - 255/55 R16, где
255 – ширина профиля шины в мм;
55 – отношение высоты профиля шины (от посадочного обода до наружного края колеса) к ширине профиля в процентах.
Примечание
Примечательно, что чем меньше эта цифра, тем шире шина.
R - радиальная конструкция корда, составные нити корда в слоях каркаса имеют радиальное расположение (направлены от борта к борту);
16 - посадочный диаметр обода в дюймах (1 дюйм = 2,54 см).
В индексах указываются параметры максимальной нагрузки на одну шину в килограммах и индекс скорости – максимальная допустимая скорость движения в км/ч, а также дополнительные индексы, характеризующие свойства конкретной шины.
Рисунок 6.25
| Индекс скорости | Максимальная скорость, км/ч |
| L | 120 |
| M | 130 |
| N | 140 |
| P | 150 |
| Q | 160 |
| R | 170 |
| S | 180 |
| T | 190 |
| U | 200 |
| H | 210 |
| V | 240 |
| W | 270 |
| Y | 300 |
| Z | Свыше 240 |
Существует два типа маркировки: для шин внутреннего рынка и для зарубежных шин.
Маркировка шин внутреннего рынка
В соответствии с ГОСТом на покрышку наносятся следующие обязательные надписи:
- товарный знак и (или) наименование изготовителя;
- наименование страны-изготовителя на английском языке - «Made in…»;
- обозначение шины;
- торговая марка (модель шины);
- индекс несущей способности (грузоподъемности);
- индекс категории скорости;
- «Tubeless» - для бескамерных шин;
- «Reinforced» - для усиленных шин;
- «M+S» или «M.S» - для зимних шин;
- «All seasons» - для всесезонных шин;
- дата изготовления, состоящая из трех цифр: первые две обозначают неделю изготовления, последняя - год;
- «PSI» - индекс давления от 20 до 85 (только для шин с индексом «С»);
- «Regroovable» - в случае возможности углубления рисунка протектора методом нарезки;
- знак официального утверждения «E» с указанием номеров официального утверждения и страны, выдавшей сертификат;
- номер ГОСТа;
- национальный знак соответствия ГОСТу (допускается наносить только в сопроводительной документации);
- порядковый номер шины;
- знак направления вращения (в случае направленного рисунка протектора);
- «TWI» - место расположения индикаторов износа;
- балансировочная метка (кроме шин 6,50-16С и 215/90-15С, поставляемых в эксплуатацию);
- штамп технического контроля.
Маркировка зарубежных шин
На таких покрышках могут присутствовать иные обозначение:
- «Тous terrain» - всесезонная;
- «R+W» (Road + Winter) - дорожная + зимняя (универсальная);
- «Retread» - восстановленная;
- «Inside» - внутренняя сторона;
- «Outside» - наружная сторона;
- «Rotation» - направление вращения (для шин с направленным рисунком);
- «Side facing inwards» - внутренняя сторона (для асимметричных шин);
- «Side facing outwards» - наружная сторона (для асимметричных шин);
- «Steel» - обозначение наличия металлокорда;
- «TL» - бескамерная шина;
- «ТТ» или «MIT SCHLAUCH» - камерная шина.
Шины Run-flat
Технология Run-flat применяется при производстве дорогих автомобильных шин. Такие шины имеют усиленные боковины. Наличие прочных вставок в боковине шины из резины специального состава позволяет ей выдерживать вес автомобиля даже в спущенном состоянии.
На спущенном колесе с шинами Run-flat можно проехать порядка 80 км, если машина полностью загружена. Если в машине находится только водитель, то двигаться на спущенной шине можно около 150 км (на скорости не более 80 км/ч). Возможность проехать как минимум 80 км на спущенном колесе без последствий для диска и подвески позволяет водителям избежать сложной и небезопасной смены колес в автомобильном потоке. Инженеры добились того, что покрышку после вулканизации можно использовать повторно.
Рисунок 6.26
Примечание
Из соображений безопасности run-flat-покрышки могут устанавливаться только на автомобилях с системой электронного контроля курсовой устойчивости и датчиками давления воздуха в шинах, которые предупреждают об изменении давления воздуха в шинах.
Колесные диски
Обозначение дисков
Рисунок 6.27
Маркировку шин знать полезно, поскольку шина надевается на диск, который также имеет свою маркировку, и эта маркировка должна соответствовать подбираемой шине.
К примеру, маркировка на диске «8.5J x 17 Н2 5/112 ET 35 d 66.6» имеет следующую расшифровку:
Примечание
Обозначение диска наносится на внутреннюю поверхность, должна дублироваться на упаковке и быть в сопроводительной документации или наклейках.
8.5 - ширина обода в дюймах. Приведенный размер должен в обязательном порядке соотноситься с шириной шины;
Внимание
Шина, ширина которой не соответствует ширине диска, во время движения может соскочить.
x - знак между условными обозначениями ширины и посадочного диаметра указывает на то, что обод колеса неразъемный;
17 – посадочный диаметр обода колеса в дюймах, который должен в обязательном порядке соответствовать посадочному диаметру шины;
Примечание
На легковых автомобилях применяются колеса диаметром от 12 до 32 дюймов, наиболее распространенные диаметры – 14-16 дюймов.
J – буква кодировки, информирующая о конструктивных особенностях бортовых закраин обода (углы наклона, радиусы закругления и т. п.);
Н2 - буква «Н» (сокращение от англ. слова «Hump») указывает на наличие кольцевых выступов (так называемых хампов) на полках обода, которые удерживают бескамерную шину от соскакивания с диска. Зачастую на колесе присутствуют два хампа (обозначение «Н2»), однако хамп может быть и один (обозначение «Н»), они могут иметь плоскую форму (FH – «Flat Hump»), быть асимметричными (AH – «Asymmetric Hump»), комбинированным (CH – «Combi Hump»);
5/112 – PCD («Pitch Circle Diameter» Диаметр, образованный центрами отверстий подкрепление колеса) - цифра «5» обозначает количество крепежных отверстий в диске для болтов или гаек (наиболее часто встречаются колеса с количеством крепежных отверстий от 4 до 6, реже – 3, 8 или 10), «112» – диаметр окружности, образованной центрами крепежных отверстий, в мм. Существует определенный ряд таких диаметров - например, 98; 100; 112; 114,3; 120; 130; 139,7 и некоторые другие. Часто они применяются производителями по традиции или как наиболее подходящие для автомобилей определенного назначения – так, размер 139,7 характерен для пикапов и внедорожников;
ET – обозначение размера вылета диска в мм;
Примечание
Вылет диска колеса (смотрите рисунок 6.27) - это размер между посадочной (привалочной) плоскостью диска колеса, которая прилегает непосредственно к ступице колеса и осью симметрии обода колеса.
Если плоскость прилегания к ступице колеса находится «снаружи» относительно оси симметрии, вылет колеса называется положительным, например, ЕТ35; если «изнутри» (ближе к автомобилю) – вылет отрицательный, например, ЕТ-20. Проще говоря, чем больше колесо выступает за пределы кузова, тем меньше значение вылета. Если в обозначении вылета стоит ноль, значит поверхность прилегания к ступице колеса лежит на оси симметрии обода диска.
Внимание
Установка колесных дисков с уменьшенным по сравнению со стандартным вылетом, может придать иной вид автомобилю, однако такой поворот событий может отрицательно повлиять как на управляемость, так и на ресурс подшипников ступиц колес.
d – диаметр ступицы или диаметр центрального отверстия в мм.
Примечание
В самом лучшем варианте данный диаметр должен соответствовать диаметру посадочного пояска на ступице автомобиля.
Внимание
Всегда для крепления колес необходимо применять только специальные болты и гайки крепления.
Please enable JavaScript to view the
Почитайте, получилось интересно. Кстати там еще и таблицы есть. Сегодня я хочу поговорить о диагональных и радиальных покрышках. Понятно, что тема избитая и очень много информации в интернете по этому вопросу. Однако очень много заумных статей написанных техническим языком, не совсем понятным для обычного обывателя. Сегодня я постараюсь рассказать о их строении, простым человеческим языком. НЕ буду тянуть, начнем…
Первый тип (расположение нитей в конструкции по диагонали) сейчас очень редко можно встретить на дорогах. «Почему?» – зададите вы вопрос. Да все просто, преимуществ у радиальных типов гораздо больше, поэтому многие, да практически все производители отказываются от производства диагональных шин. Поговорим о названии.
Откуда пошло такое название диагональные и радиальные покрышки? Это идет от строения самой резины. Основа любого колеса — это каркас, который делается из слоев, в котором есть тканевые нити. Именно тканевые нити дают необходимую прочность и устойчивость конструкции. Это основа колеса. Далее идет так называемый верхний слой, на котором построен сам протектор, так называемый БРЕКЕР, в который вживлен металлический силовой корд, это и есть силовая часть любого колеса. Различия кроются именно в нижнем первом слое. А точнее в его направлении в конструкции.
Строение шины
Диагональные шины
Как понятно из названия, диагональные — имеют диагональные слои тканевых нитей в своей конструкции, причем каждый следующий слой обратен направленности предыдущего, в перехлест. Из–за необходимости перекрещивания двух смежных путей, число слоев нити должно быть четным, например 4, 6 или 8. Обычно их 4 слоя. Простыми словами: — тканевые слои перехлестываются друг с другом. Думаю это понятно.
Теперь плюсы и минусы
Плюсы
Диагональная имеет простую конструкцию, а соответственно дешевую цену. Боковые стенки у таких покрышек отличаются увеличенной прочностью, на таких колесах можно заделывать боковые порезы, и не боясь ездить, а не откладывать на запаску. Также диагональные типы лучше «глотают» мелкие ямки, швы и дорожные переезды.
Минусы
При нагрузках подвергаются сильной деформации (смятию), протектор мнется, что ухудшает сцепные и скоростные свойства шины. Устойчивость на высоких скоростях намного ниже, чем у радиальных.
Радиальные шины
У радиальных — тканевые нити в строении колеса, не пересекаются друг с другом. А идут горизонтально от одной стороны к другой. Нужно отметить, что именно такие покрышки могут быть в камерном и бескамерном исполнении. Верхняя часть (БРЕКЕР) выполняет главную роль. Иногда слой брекера имеет в строении до 25 слоев металлокаркаса (которые состоят из стальных или латунных проволок диаметром от 0,1 до 0,2 мм). Металлический корд, имеет гораздо высокую прочность, чем текстильный, обладает низкой растяжимостью, а также лучшей теплопроводностью. Благодаря всему этому можно сказать, что радиальный тип отлично держит свою форму.
Плюсы
Отлично держит дорогу, а соответственно они более безопасные при высоких скоростях и больших нагрузках. Обладают повышенными характеристиками сцепления с дорогой, как на мокром, так и сухом асфальте. Устойчивость повреждениям и проколам в зоне протектора.
Минусы
Стоимость выше, из-за сложного строения. Боковой корд, мягкий, более подвержен повреждению, чем у оппонента. При боковом порезе радиальную шину нежелательно использовать в повседневной нагрузке. Как правило ее убирают на запаску.
Не смотря на то, что диагональные шины стоят дешевле и отлично держат боковой удар, они практически исчезли с рынка. Радиальные шины из-за своего прочного каркаса протектора, и устойчивости к высоким нагрузкам и скоростям, а также отличным сцепным особенностям выиграли этот бой.
Сейчас ребята посмотрите полезное видео по теме, там идет разговор о колесах мотоциклов производимые компанией Michelin, однако информация подается предельно понятно, смотрим.
Вот такие вот устройства, думаю моя статья была вам полезна, смотрите и читайте наш автомобильный сайт, подписывайтесь на обновления в социальных сетях.
Автомобильные шины классифицируют:
- по назначению,
- форме профиля,
- габаритам,
- конструкции,
- принципу герметизации.
По назначению шины делятся для применения на:
Легковых автомобилях;
- грузовых автомобилях малой грузоподъемности;
- микроавтобусах и прицепах к ним, во всех климатических зонах при температуре окружающей среды от -45 С° до +55 С°. Шины грузовых автомобилей применяются на грузовых автомобилях, прицепах, полуприцепах, автобусах, троллейбусах, во всех климатических зонах при температуре окружающей среды до -45 С°.
По способу герметизации шины подразделяются на:
Камерные шины, в которых воздушная полость образуется камерой;
- бескамерные шины, в которых воздушная полость образуется покрышкой и ободом колеса. Герметизация воздушной полости достигается за счет герметизирующего слоя резины, нанесенного на внутреннюю поверхность покрышки и обладающего повышенной газонепроницаемостью.
1. Камерная шина
2. Бескамерная шина
Главное достоинство бескамерной шины - длительное сохранение давления при проколе, а следовательно, - безопасность. Камерная шина при проколе теряет давление почти моментально, т. к. воздух быстро выходит через вентильное отверстие в ободе колеса. А из бескамерной шины воздух выходит только в месте прокола, и если дыра не слишком велика (от гвоздя, например), то давление теряется очень медленно. Кроме того, бескамерная шина намного легче камерной, а значит, меньше нагружает подвеску и подшипники ступиц колес, а также меньше нагревается при длительной скоростной езде.
По габаритам шины делятся на:
Крупногабаритные, с шириной профиля 350 мм (14 дюймов) и более, независимо от посадочного диаметра;
- среднегабаритные, с шириной профиля от 200 мм до 350 мм (от 7 до14 дюймов) и посадочным диаметром не менее 457 мм (18 дюймов);
- малогабаритные, с шириной профиля не более 260 мм (до 10 дюймов) и посадочным диаметром не более 457 (18 дюймов).
По форме профиля поперечного сечения (в зависимости от номинального отношения высоты профиля шины "Н" к его ширине "В") подразделяют на шины:
обычного профиля - Н/В свыше 0,89;
низкопрофильные - H/B = 0,7 - 0,88;
широкопрофильные - H/B = 0,6 - 0,9;
сверхнизкопрофильные - H/B = < 0,7;
арочные - H/B = 0,39 - 0,5;
пневмокатки - H/B = 0,25 - 0,39.
Низкопрофильные и сверхнизкопрофильные шины выпускаются для легковых, грузовых автомобилей, автобусов и троллейбусов. Эти шины имеют пониженную высоту профиля, что повышает устойчивость и управляемость автомобиля при движении.
Широкопрофильные шины применяются на автомобилях большой грузоподъемности, полноприводных автомобилях и прицепах. Их применение позволяет повысить проходимость автомобиля, сократить расход материалов, так как они применяются часто по одной шине вместо сдвоенных.
Арочные шины выпускаются бескамерными. Они устанавливаются на заднюю ось грузовых автомобилей по одной шине вместо двух обычного профиля. Протектор арочной шины имеет редко расположенные грунтозацепы. Использование этих шин резко повышает проходимость автомобилей по мягким грунтам, песку, снежной целине, заболоченным участкам. Применение их на дорогах с твердым покрытием ограничено.
Для уменьшения давления на грунт применяют вместо обычных колес пневмокатки, представляющие собой бочкообразные «пневматики» с низким внутренним давлением воздуха. Их диаметр - 1 м при ширине 1-1,5 м. Такие катки легко приспосабливаются к неровностям дороги и поглощают все толчки, поэтому оборудованные ими вездеходы вообще не нуждаются в подвеске. Обычно пневмокатки объединяются попарно в переднюю и заднюю тележки. Крутящий момент передается через систему шестерен. Такие машины способны легко передвигаться по болотам, песку, снегу и даже по железнодорожному полотну.
Конструкция шины
Каркас
(бандаж) - важнейшая силовая часть шины, обеспечивающая ее прочность, воспринимающая внутреннее давление воздуха и передающая нагрузки от внешних сил, действующих со стороны дороги, на колесо.Каркас состоит из одного или нескольких слоев обрезиненного корда, закрепленных, как правило, на бортовых кольцах. Корд представляет собой ткань, состоящую из толстых нитей основы и тонких редких нитей по утку, изготавливаемую на основе натуральных или синтетических волокон, или тонких стальных нитей (металлокорд).
Брекер
(слои стального корда) - это пояс, охватывающий каркас покрышки по его внешней части, непосредственно под протектором. Состоит из нескольких слоев обрезиненного металлического или другого корда. Брекер служит для улучшения связей каркаса с протектором, предотвращает его отслоение под действием внешних и центробежных сил, амортизирует ударные нагрузки и повышает сопротивление каркаса механическим повреждениям.
Протектор
- это часть покрышки, которая непосредственно соприкасается с дорогой и представляющая собой толстый слой резины, состоящий из наружной рельефной части и сплошной полосы под ней. Рельефный рисунок протектора во многом определяет приспособленность шины для разных дорожных условий. Протектор обеспечивает сцепление с дорогой и предохраняет каркас от повреждений.
Плечевая зона
- часть протектора, расположенная между беговой дорожкой и боковиной шины. Она увеличивает боковую жесткость шины, воспринимает часть боковых нагрузок, передаваемых беговой дорожкой и улучшает соединение протектора с каркасом.
Боковина
- часть шины, расположенная между плечевой зоной и бортом, представляющая собой относительно тонкий слой эластичной резины, являющийся продолжением протектора на боковых стенках каркаса и предохраняющий его от влаги и механических повреждений. На боковинах нанесены обозначения и маркировки шин.
Борт
- жесткая часть шины, служащая для ее крепления и герметизации (в случае бескамерной) на ободе колеса. Основой борта является нерастяжимое кольцо, сплетенное из стальной обрезиненной проволоки. Состоит из слоя корда каркаса, завернутого вокруг проволочного кольца, и круглого или профилированного резинового наполнительного шнура. Стальное кольцо придает борту необходимую жесткость и прочность, а наполнительный шнур - монолитность и эластичный переход от жесткого кольца к резине боковины. С наружной стороны борта расположена бортовая лента из прорезиненной ткани, или корда, предохраняющая борт от истирания об обод и повреждения при монтаже и демонтаже.
1. Бортовое проволочное кольцо
2. Боковина
3. Продольная канавка протектора
4. Плечевая часть протектора
5. Центральное ребро протектора
6. Протектор
7. Нейлоновый слой брекера
8. 2-й слой стального брекера
9. 1-й слой стального брекера
10. 2-й слой текстильного каркаса
11. 1-й слой текстильного каркаса
12. Бортовая лента
13. Пятка борта
14. Основание борта
15. Носок борта
16. Наполнительный шнур
17. Герметизирующий слой
18. Подканавочный слой протектора
Состав шины
Конструкция шины содержит различные составные части в разнообразных сочетаниях. Эти составные части отличаются друг от друга в зависимости от типоразмеров шин и их типа (летние или зимние шины).
Ниже они обозначены на взятой в качестве примера шине 205/55 R 16 СontiPremiumContact. Вес изображенной здесь шины составляет 9,3 кг.
Каучук (природный и синтетический) - 41%
Наполнители (сажа, силикаты, углерод, мел…) - 30%
Упрочнители (сталь, район, нейлон) - 15%
Размягчители (масла и смолы) - 6%
Химикаты для вулканизации (сера, оксид цинка, различные другие химикаты) - 6%
Химикаты, предотвращающие старение (против воздействия озона и усталости материала) - 1%
Прочие - 1%
По конструкции шины делятся на:
Диагональные, у которых нити корда каркаса и брекера перекрещиваются в смежных слоях, а угол наклона нитей по середине беговой дорожки в каркасе и брекере от 45° до 60°;
- радиальные, (радиальные шины бывают со съемным протектором) у которых угол наклона нитей корда каркаса 0°, а брекера -не менее 65°. Эти шины имеют каркас с меньшим числом слоев корда, чем у диагональных, мощный брекер чаще металлокордный, что обеспечивает меньшую окружную деформацию шины при качении и проскальзывании протектора в контакте с дорожным покрытием. И как следствие, радиальные шины имеют пониженное теплообразование и меньшие потери на качение, большие сроки службы, максимальную нагрузку и допустимую скорость.
Радиальные шины выпускаются трех типов: с металлокордом в каркасе и брекере (ЦМК); с кордом из синтетических или натуральных волокон в каркасе и металлокордом в брекере; с кордом из натуральных волокон в каркасе и брекере.
1. Радиальная конструкция
2. Диагональная конструкция
Виды рисунков протекторов
Дорожный (Д), летние - наиболее распространенные. Их отличают четко выраженные продольные канавки для отвода воды из пятна контакта протектора с дорогой, слабо выраженные поперечные канавки и отсутствие микрорисунка. Кроме того, они имеют обязательный плавный (скругленный) переход от протектора к боковинам. Шины этого типа обеспечивают максимальное сцепление с сухой и мокрой дорогой, обладают максимальной износостойкостью и наилучшим образом приспособлены для скоростной езды. Для движения по грунтовым дорогам (особенно мокрым) и зимой они малопригодны.
Всесезонный - хорошо приспособлены для работы на сухом и мокром асфальте, отличаются удовлетворительной приспособленностью к зимним дорогам большим износом, чем летние. Рисунок протектора всесезонной шины более разветвленный, причем элементы рисунка группируются в хорошо различимую "дорожку" и разделены канавками разной ширины; на элементах рисунка - "шашках" - имеются узкие прорези дополнительного микрорисунка. Как правило, на этих шинах маркировка all season, или условные знаки (снежинка или капля).
Универсальный (У) - (по отечественной терминологии) предназначены для работы на дорогах любого качества. Причем четкую границу между ними и всесезонными провести бывает довольно трудно. Отличаются они прежде всего более глубоким и разветвленным рисунком протектора. По западным меркам к универсальным можно отнести шины типа М+S (Mud and Snow - грязь и снег) в варианте с менее расчлененными канавками рисунка протектора, со слабо выраженным микрорисунком или без него.
Повышенной проходимости (ПП) - состоит из высоких грунтозацепов, расчлененных широкими выемками. Шины с рисунком протектора повышенной проходимости предназначены для работы в условиях бездорожья и на мягких грунтах.
Зимний (З) предназначен для работы на заснеженных и обледенелых дорогах, сцепные качества покрытия которых могут изменяться, в зависимости от ситуации, от минимальных (гладкий лед или каша из снега и воды) до небольших (укатанный снег на морозе). Рисунок протектора таких шин имеет четко выраженные "шашки" от продольных и поперечных канавок значительной глубины. У "шашек" сложный фигурный рельеф для увеличения рабочих боковых поверхностей, а также разветвленный микрорисунок. Зимние шины также обозначаются индексом M+S. Зачастую они имеют строго определенное направление движения (указано стрелкой).
Карьерный (Кар) - для работы в карьерах, лесозаготовках и т. п. (для скалистых и каменистых грунтов).
Также рисунок протектора подразделяют на:
- направленный - не симметричный относительно радиальной плоскости колеса; шины с направленным рисунком протектора предназначены для эксплуатации в условиях бездорожья и на мягких грунтах;
- асимметричный рисунок протектора - не симметричный относительно центральной плоскости вращения колеса.
По климатическому исполнению шины подразделяются на:
Шины для умеренного климата, применяемые при температуре не ниже -45 град.C;
- морозостойкие шины, предназначенные для работы в районах с температурой ниже -45 град.C;
- шины для тропического климата, изготовляемые из материалов, хорошо выдерживающих влагу и повышенные температуры.
Ни одно из изобретений, сделанных людьми, не способствовало такому технологическому прорыву, как изобретение колеса. Оно позволило строить транспортные средства, на которых можно было, с относительным комфортом, передвигаться и перевозить грузы. Но сама покрышка, в том виде, в котором мы ее видим сегодня, появилась не сразу. Прошло немало времени пока деревянное колесо превратилось в высокотехнологичную покрышку. Для этого потребовалось изобрести вулканизацию каучука, решить проблему с пневматической шиной и, уже потом говорить об эластичном колесе. Таким колесом сегодня оснащены все виды транспортных средств, начиная от велосипеда и заканчивая большегрузными подъемными машинами. Не обходиться без такого колеса и современная авиация.
Если взглянуть в прошлое, в историю, то становится понятным, что основной целью этого изобретения было желание предохранить транспортное средство от ухабов и неровностей при движении. Ведь отсутствие в 19-ом веке современного дорожного покрытия и амортизаторов, делало путешествие опасным для здоровья занятием. Поэтому такое изобретение изменило сам взгляд на транспортировку людей и грузов, сократило расстояния и сделало человечество более коммуникабельным. С тех пор основная идея не претерпела принципиальных изменений, но, в зависимости от условий использования, покрышки имеют некоторые характерные особенности. Что позволяет говорить об их разнообразии.
Единым для всех покрышек является принцип действия, когда оболочка торообразной формы вращается вокруг оси. Состоит она из нескольких слоев кордовых тканей, покрытых резиной по специальной технологии. Чтобы избежать деформации, эти слои защищены. Фронтальная часть защищена протектором, а сбоку всю конструкцию от ударов предохраняет боковина. Проблема крепления покрышки на обод, или, по сегодняшней терминологии, на диск, решена наличием на нижней кромке бортов. Борты жесткие, не растягиваются и не поддаются деформации, благодаря наличию внутри проволочных колец. Внутренняя поверхность шины герметична, именно благодаря этому существует возможность создать внутри покрышки давление более высокое, чем атмосферное. Ведь такая разность давления, это принцип работы эластичной, пневматической покрышки. Наполняется внутренняя часть под давлением, обычно, воздухом, но сегодня популярно наполнение газом, в частности азотом. Кстати, само слово пневматическая шина означает воздушная.
Сегодня распространены два вида шин- камерная и бескамерная.
Рис.1 Конструкция камерной шины: 1 - обод; 2 - ездовая камера; 3 - покрышка; 4 - вентиль.
Рис.2 1 - протекртор; 2 - слой герметизации; 3 - каркас; 4 - вентиль 5 - обод.
Вся современная классификация шин основывается на расположении слоев кордовой ткани . При первом варианте эти слои охватывают всю шину и заворачиваются на бортовые кольца , образуя каркас . Другой тип представляет собой расположение слоев (брекеров ), непосредственно, под протектором , то есть в месте основного контакта с дорожным покрытием. Исходя из этого, можно сказать, что все производимые сегодня покрышки делятся на два основных типа: диагональные и вертикальные . Причем большей популярностью пользуются именно радиальные шины.
Рис. 3 Конструкция обеих типов шин (а ) диагональной, (б ) радиальной: 1 - борт; 2 - кольцо борта; 3 - каркас; 4 - брекер; 5 - боковая стенка; 6 - протектор.
Основой конструкции диагональных шин является такое взаимное расположение слоев каркаса и брекера, когда они перекрещиваются друг с другом под заданным углом, составляющим от 45 до 60 градусов, относительно линии вращения колеса. В то время как этот угол в радиальных шинах составляет 90 градусов.
На следующем рисунке наглядно показаны основные элементы и их размеры в поперечном сечении.
Рис.4 . Элементы конструкции шин и их размеры:1 - каркас; 2 - брекер; 3 - протектор; 4 - боковина; 5 - борт; 6 - кольцо борта; 7 - шнур наполнительный.
Где D - диаметр наружный, H - высота профиля, B - ширина профиля, d - диаметр обода покрышки.
Часто применяемое название покрышка , подразумевает резинокордную оболочку, торообразной формы пневматической шины, на которую ложиться основная нагрузка от соприкосновения с дорожным покрытием. Нередко встречающиеся названия покрышки, скат, резина, баллон, являются неприемлимыми и малограмотными.
Применяемая камера , в камерном варианте шины, с вентилем служит для держания постоянного давления воздуха внутри конструкции.
Под термином каркас покрышки , понимают обрезиненный корд, крепящийся к боковому кольцу, который принимает на себя все усилия, возникающие при движении по дороге.
Понятие брекер включает в себя ту часть покрышки, которая расположена меду протектором и каркасом и состоит из перемежающихся слоев корда и резины.
Протектор - это часть покрышки, которая расположена непосредственно в месте соприкосновения с дорожным покрытием, она довольно массивная и призвана защитить каркас и брекер от ударов. Для лучшего сцепления с дорогой на протекторе находится рисунок.
Плечевая зона на протекторе - это зона между беговой дорожкой и боковиной она служит для защиты боковой зоны от повреждений.
Под термином борт подразумевают деталь конструкции покрышки при помощи, которой происходит фиксация на диске. Эта часть жесткая, с наличием внутри железных колец из витой, стальной проволоки.
Боковая стенка , расположена между бортом и плечевой зоной протектора, состоит из нескольких слоев каркаса. Снаружи эта часть конструкции защищена боковиной.
Вентиль , вне зависимости от того расположен ли он в камере или, является частью бескамерной резины, представляет собой клапан, через который внутрь закачивается воздух или наоборот служит для его стравливания.
Наружный диаметр шины , обозначенный буквой D , это высота той наружной окружности, которая непосредственно соприкасается с дорогой.
Посадочный диаметр d - это линия пересечения основания борта с его наружной поверхностью.
Высота профиля , обозначенная буквой H - это половина разности наружного и посадочного диаметров.
Ширина профиля , которую принято обозначать буквой B, это расстояние между боковинами, а точнее, их наружными частями. Без учета выступов, надписей и другой маркировки, нанесенной на боковину шины.
Сегодня предусматривается классификация шин и по такому параметру, как соотношение высоты и ширины профиля в процентах . Это характеристика данной продукции по профилю сечения.
Предлагаемые обозначения это минимальные знания необходимые владельцам собственного транспорта. Но не стоит забывать, что шина не является самостоятельной технической единицей и ее можно рассматривать лишь, как составную часть какого-нибудь транспортного средства. Безусловно, важную его часть, от которой зависит безопасность эксплуатации этого транспортного средства и комфорт, находящихся в нем пассажиров. Непосредственное влияние правильный выбор покрышек может оказать на такие показатели, как проходимость, плавность хода, экономичность транспортного средства. Немаловажен и уровень шума в салоне, который не в последнюю очередь зависит от выбора шин.
Сегодня на наших дорогах преобладает транспорт иностранного производства, а во многих случаях и отечественные автомобили используют в экипировке шины иностранных производителей. Отечественные заводы, специализирующиеся на производстве покрышек, в последнее время также стали производить качественную, продукцию, способную удовлетворить любого покупателя. По этой причине очень важно ориентироваться во всем этом изобилии. Знание тонкостей продаваемой продукции позволит сделать правильный выбор. Сэкономить деньги и одновременно приобрести качественный товар, значительно повышающий безопасность на дороге.
При покупке шин, в первую очередь, надо определиться с их категорией, то есть, на какой автомобиль или прицеп приобретается товар. Не менее важно определиться с сезоном, во время которого эти покрышки будут использоваться. Также важно знать какой формы профиль необходимо приобрести. Имеется в виду соотношение параметров Н/В, которое позволяет выбрать резину низкопрофильную , широкопрофильную или даже сверхнизкопрофильную .
К тому же шины могут быть камерные и бескамерные . Зная все эти параметры без труда можно выбрать именно ту продукцию, которая идеально подходит к конкретному транспортному средству.
На автомобиль очень важен. Чтобы сделать его правильно, нужно знать устройство шины автомобиля. Если правильно подковать своего «железного коня», то и ездить он будет резво. Так что давайте рассмотрим покрышку изнутри и снаружи.
Перед часть воздуха из шины стравливается. Из-за этого площадь контактной зоны протекторного рисунка увеличивается (расширяется). В результате боковой рисунок «сползает» вниз и становится частью основного протектора. В кругах экстремалов говорят, что шина «плющится», меняет свою форму. И чем сильнее покрышка плющится, тем она лучше подходит для преодоления бездорожья.
- Посадочный бортик – круговое утолщение, которое проходит вдоль внутреннего диаметра. Бортик «заправляется» под изогнутость края диска. Такое устройство шины автомобиля позволяет хорошо зафиксировать покрышку на диске колеса.
Строение покрышки в разрезе
Теперь рассмотрим послойное строение автомобильного ската.
- Каркас шины – выполнен на тканевой основе. Он изготавливается из специальной прорезиненной нити корда. Нитяные слои чередуются с прослойками резины, которые называются сквиджами.
Для корда в качестве материала-основы могут использоваться несколько видов волокон из полимеров (лавсан или капрон). В производстве каркаса шины также может применяться корд из металла. Он выполнен из стальной нити, покрытой сверху слоем латуни. Именно от каркаса зависит надежность, прочность и долговечность конструкции всей покрышки. Такие характеристики обеспечиваются покрышке за счет особенностей строения самого корда и слоев, которые с ним граничат.
Нити отделены резиновым слоем своего покрытия. В то же время волокна и нити корда взаимосвязаны благодаря тесному прилеганию между собой. А слой сквиджей предохраняет корд от влажности и не дает нитям из металла перетираться. Кроме этого, резиновая часть каркаса обеспечивает прочность, а также эластичность всей шины.
В зависимости от направленности кордовых нитей различают два вида шин: радиальные и диагональные.
Устройство шины автомобиля с нитями, направленными радиально, является наиболее распространенным. В таких покрышках кордовые нити расположены между собой радиально, то есть параллельно. Благодаря такому расположению обеспечивается минимальное взаимодействие слоев и волокон корда. За счет этого уровень напряжения корда, направленного радиально, меньше в несколько раз. Поэтому толщина кордового слоя и всего каркаса в скате радиального типа меньше.
Скаты с диагональным направлением нитей характеризуются иным построением каркасного слоя. В нем кордовые нити перехлестываются под углом определенного градуса. Диагональная шина сделана всегда из парного количества слоев корда. Его нити располагаются под углом около 50 градусов.
- Брекер – разделяющая прослойка, которая находится между каркасом покрышки и ее протектором. Состоит из нескольких кордовых слоев. В каждом из них нити не пересекаются и расположены на определенном расстоянии. Между кордовыми слоями лежат толстые прослойки резины. Материалом для корда чаще всего служит проволока из стали.
Такое строение и чередование слоев позволяет брекеру быть эластичным и легко изменять свою форму. При надавливании на него поверхность прогибается за счет движения кордовых нитей относительно. А высокая упругость обеспечивается резиновыми прослойками и частично упругостью корда из стали.
Устройство автомобильной шины без брекера невозможно. Он является промежуточным звеном между жестким каркасом и мягким протектором. Поэтому отчасти он усиливает мягкость наружного слоя, но в то же время ослабляет чрезмерную жесткость внутреннего остова покрышки.
Благодаря брекеру скат может выдерживать механические удары большой мощности, которые приходятся на протекторную поверхность. За счет расположенного под ним корда энергия от удара колесом распределяется по всей поверхности покрышки равномерно и быстро гасится.
- Протектор – это толстая прослойка резинового материала с размещенным на нем протекторным рисунком.
Первые образцы скатов для машин изготавливались из натурального каучука. Затем его полностью заменили искусственным каучуком. Сегодня состав резинового материала многие производители автомобильных покрышек держат в секрете от конкурентов. Но в основном он представляет собой смесь синтетического каучука и натурального с добавлением различных ингредиентов, влияющих на физические свойства резины.
Бескамерные покрышки
Устройство которых сильно отличается от камерного типа, являются отдельным классом автомобильной резины. В них воздух закачивается в полость, образующуюся между внутренней поверхностью ската и диском. Поверхность покрышки изнутри снабжена дополнительным изолирующим слоем. Он состоит из мелкопористой резины, обладающей высоким уровнем газонепроницаемости. В современных моделях бескамерок этот слой также обладает высокими вяжущими свойствами. Благодаря чему отверстие прокола не остается открытым, а «вяжется» (закрывается) специальным веществом этого слоя. Ресурс хождения покрышки с такой «заплаткой» составляет несколько сотен километров. Кроме этого такой слой увеличивает безопасность движения автомобиля на такой резине.
В резине камерного типа при крупном проколе воздух из отверстия будет выходить быстро, и давление в шине будет быстро падать. Из-за высокой разницы показателей давления между колесами при передвижении автомобиль будет крениться в сторону пробитой покрышки. В бескамерке травление воздуха и резкое падение давления через отверстие прокола блокируется благодаря затягиванию дыры вяжущим веществом.
Подведем итоги
Теперь вы знаете устройство шины автомобиля. Хотя сведения эти являются лишь базовыми, но они помогут сделать при покупке «тапочек» для своего авто.
