23.2. Призначення, класифікація та конструкція автомобільних коліс

Шина конструктивно складається з каркаса, брекера, протектора, боковини та борта.

Каркас шини виготовляють з кількох слоїв прогумованого корду, який складається з синтетичних, стальних або скловолоконних ниток. Зі збільшенням шарів корду зростає міцність та довговічність шини, проте збільшуються її маса та опір коченню.

Рис. 23.6. Класифікація шин

Бортам шини надають форму, необхідну для її щільної посадки на обід колеса. З цією метою всередині бортів встановлюють бортові кільця, виготовлені з міцного стального дроту. Зовні борти покриті прогумованим кордом та тонким шаром гуми.

Боковина шини є тонким шаром еластичної гуми, яка наноситься на каркас для захисту шини від бічних пошкоджень та дії вологи.

Протектор забезпечує зчеплення шини з дорогою та захищає каркас від пошкоджень. Для його виготовлення використовується міцна, стійка до зношування гума. Зовнішня частина протектора має чіткий рисунок, який визначається типом та призначенням шини.

Брекер є спеціальним поясом з кількох шарів прогумованого корду. Він знаходиться між каркасом та протектором. Брекер захищає каркас від поштовхів і ударів та передає зусилля різним частинам шини.

Рис. 23.7. Конструкція шини: 1 – протектор; 2 – боковина; 3 – борт; 4 – бортове кільце; 5 – наповнювальний шнур; 6 – каркас; 7 – брекер

Внутрішня поверхня шини покрита тонким шаром гуми, склад якої залежить від типу шини (камерна, безкамерна).

В камерній шині для утримування стисненого повітря викорис-товується камера, яка є еластичною, повітронепроникною оболонкою. Для накачування та спускання повітря камера сполучається з вентилем.

Безкамерні шини відрізняються від камерних тим, що їх внутрішнє покриття виготовляється з шару повітронепроникної гуми товщиною 2-3 мм, а на зовнішню поверхню борта наносять шар еластичної гуми, яка забезпечує герметичність посадки шини на обід.

Рис. 23.8. Конструкція колеса з безкамерною шиною: 1 – протектор; 2 – повітронепроникний шар; 3 – каркас; 4 – вентиль; 5 – обід

Безкамерні шини порівняно з камерними підвищують безпеку руху, легко ремонтуються, менше нагріваються під час роботи, є більш довговічними, мають простішу конструкцію та меншу масу.

До недоліків безкамерних шин слід віднести вищу вартість їх виготовлення та складність ремонту в випадку значних ушкоджень.

Конструкція шин також визначається розташуванням ниток корду в каркасі. Відповідно до цієї класифікаційної ознаки розрізняють діагональні та радіальні шини.

В каркасі діагональної шини шари корду розташовуються під кутом 50-52° до радіуса колеса. Нитки сусідніх шарів каркаса перехрещуються. В такій шині завжди повинна бути парна кількість шарів корду.

В радіальної шини нитки корду в каркасі розташовані по найкоротшій відстані між бортами вздовж радіуса колеса. Кількість шарів корду може бути непарною. Таке розташування ниток забезпечує кращу сталість форми шини в місці її контакту з дорогою та менше переміщення елементів протектора. Тому радіальні шини менше нагріваються та повільніше зношуються.

Рис. 23.9. Конструкція діагональної та радіальної шин: а) діагональна; б) радіальна 1 – борт; 2 – бортове кільце; 3 – корд; 4 – брекер; 5 – боковина; 6 – протектор

За формою профілю шини поділяються на звичайні, широкопрофільні, низькопрофільні, наднизькопрофільні, арочні та пневмокатки.

Шини звичайного профілю (тороїдні) бувають камерними та безкамерними. Форма їх профілю близька до кола. Відношення висоти профілю до ширини становить більше 0,9. Такі шини встановлюють на транспортних засобах, які експлуатують на облаштованих дорогах.

Широкопрофільні шини мають профіль овальної форми. Відношення його висоти до ширини становить 0,6-0,9. Такі шини виготовляють з однією або двома біговими доріжками та експлуатують як з постійним, так і з регульованим тиском повітря. Широкопрофільні шини з регульованим тиском повітря та однією біговою доріжкою використовують для підвищення прохідності автомобілів. Шини з постійним тиском та двома біговими доріжками встановлюють на автомобілях обмеженої прохідності для заміни звичайних шин здвоєних задніх коліс.

Рис. 23.10. Широкопрофільні шини: а) з двома біговими доріжками; б) з однією біговою доріжкою

Широкопрофільні шини мають підвищену вантажопідйомність і покращують керованість, стійкість та прохідність автомобіля.

Низькопрофільні шини мають відношення висоти профілю до ширини 0,7-0,88, а наднизькопрофільні – не більше 0,7. Вони мають знижену висоту профілю, що покращує стійкість та керованість автомобіля. Обидва типи шин призначені для легкових автомобілів та автобусів.

Арочні шини мають профіль у вигляді арки змінної кривизни з низькими бортами. Вони є безкамерними. Відношення висоти профілю до ширини знаходиться в межах 0,35 – 0,5.

Арочні шини використовують в якості сезонного засобу підвищення прохідності автомобілів. Їх встановлюють на спеціальному ободі замість звичайних шин здвоєних задніх коліс.

Рис. 23.11. Арочна шина

Пневмокаток є високоеластичною оболонкою бочкоподібної форми. Він має П-подібний профіль, ширина якого становить 1-2 зовнішніх діаметри пневмокатка. Відношення висоти профілю до його ширини становить 0,25-0,4.

Пневмокатки призначені для автомобілів, які працюють в особливо важких умовах. Їх монтують на ободах спеціальної конструкції. Автомобілі з пневмокатками можуть рухатись через снігові замети, сипучі піски, заболочену місцевість тощо.

Рис. 23.12. Пневмокаток

Тип рисунка протектора суттєво впливає на рух автомобіля. Його вибір залежить від призначення транспортного засобу та умов його експлуатації. Найбільш поширені такі типи протектора:

• дорожній;

• універсальний;

• підвищеної прохідності;

• кар’єрний;

• всесезонний;

• зимовий.

Дорожній рисунок протектора мають шини, призначені для роботи на твердому покритті. Він має вигляд поздовжніх зигзагоподібних ребер та канавок. Рисунок такого типу надає протектору високу стійкість до зношування та забезпечує безшумність роботи шини.

Рис. 23.13. Дорожній рисунок протектора

Крім того, шини легкових автомобілів можуть мати дорожній напрямлений та дорожній асиметричний рисунок.

Шини з напрямленим рисунком протектора краще відводять воду та бруд з місця контакту з дорогою та є менш шумними, ніж шини зі звичайним дорожнім рисунком. Проте рисунок запасного колеса при його встановленні збігається за напрямком обертання тільки з колесами однієї сторони автомобіля.

Рис. 23.14. Дорожній напрямлений рисунок протектора

Шини з асиметричним рисунком протектора добре працюють в різних умовах експлуатації. Так, зовнішня сторона шин краще працює на твердій дорозі при плюсовій температурі, а внутрішня – в зимових умовах при мінусовій температурі.

Рис. 23.15. Дорожній асиметричний рисунок протектора

Зимовий рисунок протектора повинен забезпечити можливість впевненого руху автомобіля по засніжених дорогах під час ожеледиці. Зимові шини відрізняються великими шашками протектора з додатковими маленькими поперечними прорізами та широкими канавками. Гума зимових шин є зазвичай м’якшою, що веде до її швидкого зношування. Крім того, в протекторі зимових шин можуть передбачатись місця для встановлення шипів.

Рис. 23.16. Зимовий рисунок протектора

Всесезонний рисунок призначений для шин, які експлуатуються цілий рік на дорогах з твердим покриттям. Він поєднує в собі особливості дорожнього та зимового рисунків. Шини з всесезонним рисунком протектора повинні забезпечувати добре зчеплення як з сухою, так і з мокрою дорогою, а також з дорогою, покритою льодом.

Рис. 23.17. Всесезонний рисунок протектора

Універсальний рисунок протектора зазвичай має в середній частині бігової доріжки шини структуру дорожнього рисунка, а ближче до країв – окремі ґрунтозачепи. Такий протектор дає змогу автомобілю з’їжджати з твердої дороги та рухатись по ґрунтових дорогах.

Рис. 23.18. Універсальний рисунок протектора

Рисунок протектора підвищеної прохідності забезпечує можливість руху автомобіля в умовах бездоріжжя та по засніженій місцевості. Протектор такої шини має розчленовані ґрунтозачепи, які ущільнюють м’яку поверхню дороги та забезпечують необхідне зчеплення з нею.

Рис. 23.19. Рисунок протектора підвищеної прохідності

Шини з кар’єрним рисунком протектора використовують на вантажних автомобілях, які працюють на кам’янистій поверхні, в кар’єрах тощо. Рисунок протектора повинен бути достатньо рідким, щоб окремі камінці не застрягали в його канавках.

Рис. 23.20. Шини з кар’єрним рисунком протектора

За кордоном використовують дещо іншу класифікацію шин, відповідно до якої вони поділяються на:

• шосейні (HIGHWAY);

• зимові (SNOW або MUD+SNOW);

• всесезонні (ALL SEASON);

• швидкісні (PERFOMANCE);

• всесезонні швидкісні (ALL SEASON PERFOMANCE).

Розміри та маркування шин наносять на їх бічній поверхні. Основними розмірами шини є:

• ширина профілю В;

• висота профілю Н;

• посадковий діаметр d;

• зовнішній діаметр D.

Рис. 23.21. Основні конструктивні розміри шин

Маркування автомобільних шин містить позначення виробника, назву торгової марки та моделі шини, її розмірність. Розглянемо приклад такого позначення:

185/70 R14 83 S

Перші цифри в позначенні шини вказують на ширину профілю B=185 мм в міліметрах (за винятком широкопрофільних шин, в яких перші цифри позначають зовнішній діаметр шини D). Цей параметр перевіряється на шині, накачаній до номінального тиску.

Якщо шина низькопрофільна чи наднизькопрофільна, то через косу риску вказується відношення висоти профілю до його ширини в відсотках (70). Це число називається «серія шини». Якщо в позначенні відсутня серія, то шина має звичайний профіль з відношенням висоти до ширини 80-82%.

Буква R вказує, що шина має радіальну конструкцію. Якщо в позначенні буква R відсутня, то шина має діагональну конструкцію.

Наступне число (14) позначає внутрішній посадковий діаметр шини в дюймах і відповідає діаметру обода колеса.

Число і буква, які вказані після посадкового діаметра, є відповідно індексами навантаження (83) та швидкості (S).

Таблиця 23.1