- •Ю. Н. Никитин технология пневматических шин
- •Оглавление
- •Глава 1. Краткие сведения о пневматических шинах и требования
- •Глава 2. Изготовление полуфабрикатов для шин 57
- •Глава 3. Технологические процессы производства и восстановления
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1.Краткие сведения о пневматических шинах и требования к материалам для их производства
- •1.1. Конструкции пневматических шин
- •1.2. Рабочие характеристики шин
- •1.3. Краткое описание шин различного назначения
- •Техническая характеристика кгш и скгш
- •Техническая характеристика новых шин-гигантов
- •1.4. Требования к шинным резинам, типовые рецепты резиновых смесей и методы их испытания
- •Типовые рецепты протекторных резиновых смесей (мас ч)
- •Типовая рецептура обкладочных резиновых смесей (мас ч)
- •Типовая рецептура изоляционных и промазочных резиновых смесей (мас ч)
- •Рецепты камерных резиновых смесей на основе бк зарубежных фирм (мас ч)
- •Рецепты вентильных резиновых смесей (масс ч)
- •1.5. Материалы для изготовления шин
- •Структура и химический состав изопреновых каучуков
- •Свойства печных марок техуглерода для шинных резин
- •Технические характеристики металлокорда перспективных конструкций
- •Техническая характеристика текстильных кордов
- •Контрольные вопросы к главе 1
- •Глава 2.Изготовление полуфабрикатов для шин
- •2.1. Приемка, складирование, хранение и предварительная подготовка материалов
- •Технические характеристики стандартных контейнеров серии 1
- •2.2. Приготовление резиновых смесей
- •Техническая характеристика высокопроизводительного смесительного оборудования
- •Техническая характеристика дорабатывающего оборудования червячного типа
- •2.3. Профилирование протекторных заготовок и других деталей покрышек
- •Технологические параметры профилирования некоторых деталей покрышки на мчх с валковой головкой из высоковязких резиновых смесей
- •Техническая характеристика мчх с валковыми головками для питания каландров
- •2.4. Обработка и раскрой корда
- •Типовой рецепт пропиточного состава
- •Оптимальные параметры процесса термообработки кордов
- •Технические характеристики отечественной линии лимб-300
- •2.5. Изготовление деталей покрышек
- •Техническая характеристика крыльевых станков
- •Контрольные вопросы к главе 2
- •Глава 3.Технологические процессы производства и восстановления шин и утилизации отходов
- •3.1. Сборка покрышек
- •Сравнительная характеристика оборудования для сборки легковых радиальных шин
- •Типы станков для сборки крупногабаритных шин
- •3.2. Формование, вулканизация и контроль качества покрышек
- •Рецепт смазки для окраски внутренней поверхности покрышек
- •Техническая характеристика отечественных многопозиционных вулканизаторов
- •Основные технико-экономические преимущества впм перед форматорами-вулканизаторами
- •Технические характеристики свч-вулканизатора
- •Технические характеристики свч-установки
- •3.3. Технологический процесс производства ездовых камер
- •Технические характеристики стыковочных станков
- •3.4. Технология производства велосипедных шин
- •Физико-химические и оптические свойства белых пигментов
- •Технические характеристики агрегата 621.071
- •Технические характеристики агрегата ит 3370.00.000
- •Технические характеристики машин для изготовления и изоляции бортовых колец
- •Технические характеристики станков для сборки велопокрышек
- •3.5. Технология восстановления шин и использование отходов
- •Контрольные вопросы к главе 3
- •Библиографический список
1.2. Рабочие характеристики шин
На неподвижную шину действуют силы внутреннего давления и статической нагрузки на колесо, а при её качении добавляются динамические нагрузки и нагрузки от перераспределения массы автомобиля между его осями и колесами. Под их действием шина испытывает циклические деформации, величина и направление которых в разных её зонах различны. За время амортизационного пробега число циклов деформации шины достигает десятков миллионов, а температура эксплуатации вследствие теплообразования - 60-90оС. Важной функцией шины является защита автомобиля от возмущений дороги, но на хорошей дороге выявляется ещё один источник возмущений – сама шина с колесом автомобиля, которые не являются идеально однородными конструкции-ями. Возмущающие силы являются периодическими с периодом, равным времени одного оборота колеса, а вклад шины в общую неоднородность колеса – основным, состоящим из геометрической неоднородности (биение), неоднородного распределения масс (дисбаланс) и неоднородности по жёсткости. Суммарная неоднородность колеса получила название силовой неоднородности и является причиной появления дополнительных сил при качении шины. К основным требованиям, предъявляемым к шинам, относятся:
передача нагрузки автомобиля, а также приводных, тормозных и направляющих сил на поверхность дороги;
образование поперечных сил для поворота и удерживания направления движения, точное и быстрое реагирование на управление;
амортизация ударов, обеспечение достаточной эластичности и способности преодолевать препятствия, низкий уровень шума и комфортабельность езды;
хорошее сцепление с поверхностью дороги и низкое сопротивление качению;
долговечность, безопасность движения и минимальная масса.
Рабочие характеристики шин определяют их эксплуатационные свойства и включают грузоподъёмность, долговечность, сцепление с дорогой, сопротивление качению, амортизационная способность, комфортабельность, шум при движении, проходимость, надёжность, экономичность и др.
Грузоподъёмность является важнейшей рабочей характеристикой шины и выражается максимальной допустимой статической нагрузкой, при которой обеспечиваются заданные значения долговечности и других ее технических характеристик. От этого показателя зависят габариты и другие конструктивные параметры шин, внутреннее давление и число слоев корда в них. С нагрузкой на шину связана также ее радиальная деформация (прогиб), определяющая режим работы корда и резины. Зависимость между грузоподъёмностью Q и шириной профиля В выражается приближённым соотношением: Q=КВ2, где К – коэффициент грузоподъемности, равный 1,4-1,8 для легковых и 2,3-3,3 для грузовых шин. Грузоподъёмность шин изменяется в зависимости от условий их эксплуатации. Так, при снижении скорости движения она может быть увеличена, а при работе с большими динамическими нагрузками, особенно в плохих дорожных условиях, должна быть уменьшена.
Долговечность шины характеризуют пробегом до износа выступов рисунка протектора. По условиям безопасности движения и для защиты каркаса от повреждений минимальная высота выступов рисунка грузовых и легковых изношенных шин должна быть соответственно 0,5 и 1,0-1,5 мм. Долговечность выражают пробегом L в км в зависимости от высоты выступов рисунка h в мм новой шины и определяют по формуле: L=1000(h-h1)/Δh, где h1-минимально допустимая высота рисунка; Δh-удельный износ рисунка на 1000 км пробега. Долговечность шин зависит от эксплуатационных факторов, снижаясь при ухудшении дорожных и климатических условий, превышении допустимой нагрузки и увеличении скорости движения. На дорогах с булыжно-щебёночным покрытием долговечность шины составит 80-85%, а на дорогах в неудовлетворительном состоянии на лесоразработках, стройплощадках и в каменных карьерах – 50-60% долговечности на дорогах с усовершенствованным покрытием. По сравнению с пробегом шины на равнинных дорогах пробег на горных дорогах снижается на 15-20%.
Износ и разрушение шины ускоряется превышением допустимой нагрузки из-за увеличения деформаций и напряжений в материале покрышки. Коэффициент KLQ, учитывающий зависимость пробега L от нагрузки Q, определяют приближённо по формуле: KLQ=LQ1/LQ=[0,72/(KQ-0,4)]-0,2. При этом
LQ и LQ1 характеризуют пробег при максимально допустимой нагрузке Q и нагрузке Q1 соответственно, а KQ=Q1/Q. При увеличении скорости движения автомобиля износ протектора и теплообразование в шине растут вследствие большего проскальзывания элементов его рисунка по поверхности дороги. Коэффициент KLV, учитывающий изменение пробега L от скорости V, определяют приближённо по формуле: KLV=LV1/LV=[0,72/(KV-0,15)]-0,2, где LV и LV1 -пробег при скорости 50 км/ч и скорости V1 соответственно, K V=V1/V.
Правильная эксплуатация и достижение максимального пробега шины обеспечиваются поддержанием в них оптимального внутреннего давления. При повышении его уменьшается амплитуда напряжений и деформаций в шине, что способствует снижению теплообразования, но возрастают напряжения и соответственно опасность разрыва каркаса при наезде на препятствие. Изменение конфигурации шины под нагрузкой и рост удельного давления в площади её контакта с дорогой при повышении внутреннего давления вызывают ускоренный износ протектора. С повышением давления в шине растут амплитуды деформаций и напряжений, теплообразование и усталостное разрушение, что проявляется в отслоении от резины и разрыве нитей корда, а с повышением – перераспределяется давление по площади контакта с дорогой. Оно снижается в центральной части беговой дорожки протектора и повышается по ее краям, что обуславливает ускоренный износ протектора в этой зоне. Коэффициент KLp учитывает зависимость пробега L от внутреннего давления p и определяется по формуле: KLp=Lp1/Lp=-1,2K2p+2,9Kp-0,7, где Lp и Lp1 – пробег при оптимальном давлении p и при давлении p1 соответственно, а Kp=p1/p.
Сцепление шины с дорогой – один из важнейших факторов безопасного движения автомобиля. Недостаточное сцепление является причиной 25-40% дорожно-транспортных происшествий на мокрых дорожных покрытиях и 5-10% - на сухих. Сцепление оценивают коэффициентом φ=Рφ/Q, где Рφ – сила сцепления шины с дорогой. Минимальные допустимые значения φ изменяются от 0,4 до 0,6 в зависимости от дорожных условий. Конструктивные особенности рисунка протектора не оказывают существенного влияния на сцепление шины с сухим твердым дорожным покрытием, но в значительной степени определяют сцепление с мокрым дорожным покрытием. В частности, от рисунка протектора зависит критическая скорость качения шины, выше которой вода на мокрой дороге не успевает выдавливаться из-под выступов рисунка (эффект аквапланирования). В этом случае тонкий слой воды, отделяющий шину по всей поверхности её контакта от дороги, снижает коэффициент сцепления до 0,02. В последние десятилетия активно решали также проблемы экологической безопасности путем уменьшения расхода топлива автомобилем и количества техуглерода в составе протекторных резин, загрязняющих среду обитания человека продуктами горения и износа.
Сопротивление качению шины определяет динамические качества автомобиля и расход топлива на его движение, от которого зависит количество выбрасываемых в атмосферу вредных продуктов его горения. При скоростях до 100 км/час на преодоление сопротивления качению затрачивается основная часть мощности двигателя автомобиля. Этот показатель существенно зависит от массы шины и конструкции протектора, а также от материалов, из которых они изготовлены. Коэффициент сопротивления качению f=Рк/Q, где Рк – сила сопротивления качению. При эксплуатации на мягких грунтах f=0,3-0,4 и на хороших дорогах с асфальтобетонным покрытием f=0,014-0,015.
Амортизационная способность - это свойство шины как элемента подвески автомобиля гасить динамические нагрузки, что проявляется в снижении уровня шума и повышении комфорта езды. Она зависит от жёсткости шины и измеряется нагрузкой на единицу радиального прогиба в кН/м или кгс/см. Амортизационная способность улучшается с увеличением отношения Н/В и ухудшается с увеличением толщины каркаса, угла наклона нитей корда в нём и внутреннего давления в шине. Оптимальная амортизация автомобиля достигается при правильном сочетании значений амортизационной способности шины и других элементов подвески автомобиля.