книги из ГПНТБ / Салтыков, А. В. Основы современной технологии автомобильных шин

Общее усилие в бортовых проволочных кольцах (на один борт) для диагональных и радиальных шин равно сумме усилий, возни­ кающих в них под действием внутреннего давления Т0 и от на­ тяга на обод Тя:

Тб — Та + Тн

Для диагональных шин (рис. 4.2)

cospc

где Рс — угол (в средней точке) корда с меридианом на окружности радиуса гс.

Рис. 4.2. Поперечный разрез покрыш­ ки (к расчету усилий в нитях корда каркаса и бортовых колец):

слою каркаса; Л0бщ ~ общая толщина по­ крышки по короне; Дк —толщина каркаса по короне; Д^р —толщина брекера по ко­

роне; Дпр— толщина протектора по короне,

Дбок-толщ ина боковой стенки шины;

В' —ширина профиля по внутреннему кон­ туру; ftоб —расстояние точки обода до оси

симметрии; Дкр —толщина материала под кольцом; sK —ширина одного или двух ко­

лец в борте; Z>c —средний диаметр кольца.

Ък — ширина одного или двух колец в борте; гс — средний радиус бортового коль­ ца; 6Н— натяг борта на обод; Дкр — толщина материала под кольцом.

Натяг борта на обод с коническими полками рассчитывается по формуле

6a = d06 — d + 2a (tg а ш — tg а об)

где dоб — посадочный диаметр обода; d — посадочный диаметр покрышки; а ш—

Для грузовых шин массового ассортимента, монтируемых на обода диаметром 20" с коническими полками, d0б принимается равным 51,43 см и d 50,95 см,

72

Непосредственно суммарное усилие в бортовых кольцах диа­ гональных и радиальных шин определяют по формуле В. Л. Бидермана

+ (Е{Ькгс/2^кр) 6Н 1+ (£1&кг2/£ДкрДкр)

где Е — модуль упругости проволоки (2ДО6); F — суммарная площадь сечений проволок в кольце.

Я

Р 665

Л —по форме; В —на барабане; В —профиль сырого протектора; Г —профиль сырой боковины.

При расчете по этим формулам запас прочности бортовых ко­ лец следует принимать равным 2,5—4,0. Этот запас необходимо увеличить, если шина эксплуатируется при больших нагрузках и скоростях на горных дорогах или на трассах с крутыми поворо­ тами. Запас прочности бортовых колец в шинах типа Р и в диагональных шинах принимается одинаковым. Но так как допол­ нительные усилия, возникающие в шинах типа Р при качении, намного меньше, можно снизить и запас прочности; его устанав­ ливают на практике.

Основные расчетные формулы, по которым определяются уси­ лия в нитях корда брекера, каркаса, а также в бортовых кольцах покрышек диагональной и радиальной конструкций приведены

В табл. 4.2,

73

Распределение материалов в сырой покрышке на барабане.

После того как выбран профиль барабана, приступают к состав­ лению чертежа распределения материалов в сырой покрышке на барабане (рис. 4.3). Для этого внутренний контур вулканизован­ ной покрышки разбивают на равные участки (рис. 4.4) (обычно 10 мм по первому или среднему слою каркаса). Деления пере­ носят на чертеж профиля барабана в соответствии с изменением ширины участков, т. е. в зависимости от вытяжки участка данного слоя при вулканизации.

Рис. 4.4. Схема для расчета раздвига барабана:

/ —заготовка; 2 —первый слой на барабане; а и а0—ширина участка соответственно в вул­ канизованной и сырой покрышке, надетой на барабан; £>а —средний диаметр участка а вул­

канизованной покрышки: D$ —диаметр барабана, или первого слоя каркаса (браслета) по­ крышки, надетой на барабан; а0 —угол закроя корда; (3 —угол наклона нитей корда в вулка­ низованной покрышке; периметр сырой покрышки на барабане; Pi —участок браслета, который обжимается на заплечики барабана; Р —длина участка браслета, обжатого на заплечики; С —расстояние от начала закругления заплечика до вертикали, ограничивающей

ширину барабана; Bq —раздвиг барабана.

Ниже приводятся основные расчетные формулы и схемы (см. рис. 4.4), необходимые для расчета раздвига барабана.

Покрышка, собранная на полуплоском или полудорновом ба­ рабане, при формовании и вулканизации в форматорах-вулканиза- торах приобретает заданную форму. В шинах диагональной кон­ струкции форма создается в результате изменения расположения нитей корда. При вытяжке заготовки покрышки по длине происхо­ дит усадка ее по ширине. Расстояние между отдельными нитями корда в слое, угол их наклона относительно оси профиля шины и толщина обкладочного слоя резины изменяются; одновременно происходит частичная вытяжка нитей корда. На рис. 4.4 условно показан один из ромбов Ло, образующихся при пересечении нитей двух смежных слоев корда невулканизованной покрышки. При экспендировании и вулканизации покрышки ромбы А0

75

вытягиваются, образуя ромб А, в котором угол ^ > ао. При этом

Угол наклона нитей корда к меридиональной линии профиля шины |3 в любом участке вулканизованной покрышки может быть определен по формуле

Вытяжка слоя (полуплоская или послойная сборка) или брас­

Внутренний периметр Я0 сырой покрышки на сборочном бара­ бане от носка до носка равен сумме длин участков а0 с учетом поправки на заплечики барабана d

ро“ 2 ао “ d'

где ао — ширина участка сырой покрышки па барабане, мм.

„a ctg а 0

Поправка на заплечики определяется по формуле

еГ = 2 Р , - 2 Р

где Pi ■— участок браслета, подлежащий обжатию на заплечики барабана; Р — участок браслета Pi, обжатый на заплечики барабана.

Pi слагается из длины контура заплечиков барабана Рбар, ширины сырого борта под кольцами и высоты заворота слоев на крыло.

* Браслет — сдублированные слои корда с противоположным направлением нитей в смежных слоях, состыкованные в кольцо.

** Следует различать условную вытяжку, которая приводится в крайней ле­ вой шкале номограммы (в %) и условную относительную вытяжку, которая вхо­ дит в расчет изменения углов, плотности и других параметров;

76

Для приближенных расчетов длина контура заплечиков бара­ бана или постоянная барабана, в зависимости от диаметра сбо­ рочных полудорновых барабанов принимается:

Раздвиг барабана для сборки покрышек определяют по фор-

до носка; с — ширина заплечика барабана.

При расчете раздвига полудорнового барабана определяют раз­ меры участков по первому слою браслета или каркаса покрышки, надетых на барабан, или по средней линии каркаса(а'). Для этого

значение суммы длин участков 2 уменьшают пропорционально отношению косинуса угла нитей корда в браслете, надетом на ба­ рабан ас, к углу раскроя корда а 0

% cos аб cos а 0

Значение аб рассчитывают по формуле sin аб = sin а 06б

где 6в — вытяжка браслета (слоя), надетого на барабан (определяется как отношение диаметра барабана к диаметру браслета).

В остальном порядок расчета тот же, что и для полуплоской сборки.

Раздвиг барабана можно определять, пользуясь номограммой, разработанной В. Л. Бидерманом *. Для этого длину нити корда в вулканизованной покрышке находят умножением длины (как пра­ вило, 10 мм) каждого участка на коэффициент К, пропорциональ­ ный вытяжке данного участка и равный 1/cos р, и последующим их сложением.

Коэффициент К определяют по номограмме (рис. 4.5) следую­ щим образом.

Для каждого участка вычисляют вытяжку слоя б = DJD0. За­ даются углом закроя корда а0 и условной вытяжкой бь Через точки ао и бь нанесенные на соответствующие шкалы номограммы, проводят прямую до пересечения со вспомогательной шкалой. По­ лученную засечку соединяют с значением б и на крайней правой шкале находят значения угла корда по короне рк и К- Для уско­ рения расчета длину нити корда в покрышке с достаточной сте­ пенью точности (3—5 мм) можно определять по формуле парабол Симпсона **. В этом случае достаточно разделить профиль по­ крышки на две или четыре равные части.

На рис. 4.6 полупериметр профиля покрышки разбит на четыре равных участка длиной а.

*См. ссылку на стр. 62.

**Формула парабол Симпсона применительно к шинам была переработана

Б. Л. Бухиным,

77

Полудлину нити корда L в вулканизованной покрышке для данного случая определяют по ниже приведенной формуле

L ~ ~ ( K i + 4К2 + 2Кз + 4^4 + К ь )

где Рп — длина полупериметра профиля вулканизованной покрышки от середины

короны до носка борта.

о

J3 к

Коэффициент Кп = 1/cos рк вычисляют для каждой точки, учи­ тывая, что

Для приближенной оценки длины нити корда 2L в покрышке и для вычисления длины нити на заплечиках барабана рекомен­ дуется формула В, Л, Бухина:

L = Рц1cos Рср

78

где Pop- - угол наклона нитеи корда в средней точке дуги внутреннего контура профиля покрышки или контура участка покрышки по первому слою, обжатого на заплечиках барабана.

Раздвиг барабана Бр рассчитывается по формуле

Для шин типа Р при ао = 0 формула имеет вид

21

в б = ~т~ —■(2Р — 2с)

Oi

Составление спецификации. После расчета раздвига барабана приступают к составлению спецификаций. При составлении спе­

(обычно на 6—8%).

Так как вытяжка б каждого последующего слоя больше вы­ тяжки предыдущего, в результате прессовки каркаса при вулкани­ зации первые слои должны быть относительно длиннее последних, т. е. иметь меньшую вытяжку при вулканизации без учета прес­ совки.

79

Длина брекера принимается равной длине окружности верх­ него слоя каркаса покрышки или браслета, надетых на барабан, за вычетом 5—15% от его длины на вытяжку при надевании бре­ кера кольцом или 1,5% — при надевании брекера полосой.

Длина протектора при наложении его полосой равна длине окружности по средней линии протектора сырой покрышки на ба­ рабане за вычетом 0,7% на вытяжку, а при наложении браслетом

2 -5 % .

Длина обертки бортового кольца рассчитывается по внутрен­ нему диаметру кольца, длина крыльевой ленты — по наружному, а

вычетом 3% от длины каждой из перечисленных деталей на вы­ тяжку.

Приблизительно длину винтовой обертки крыла можно опреде­ лить по формуле

Толщину деталей сырой покрышки рассчитывают, учитывая прессовку в процессе вулканизации, так как толщина каркаса уменьшается на 20—25%, а резиновых прослоев и брекерных ре­ зин— на 10%- Толщину сырого протектора рассчитывают, учиты­ вая изменение его длины, ширины и объема выемок рисунка про­ тектора (объем резины протектора принимается неизмененным) и

80

чества резин и внутреннего диаметра шины распределяется сле­ дующим образом:

* Для бескамерных шин прессовка не должна превышать 15%.

Размеры деталей, измеренные по чертежу распределения ма­ териалов в сырой покрышке надетой на барабан, заносят в спе­ цификации, в которых приводят профиль заготовки протектора и

(в мм), устанавливаемые в зависимости от размера покрышек:

Статистическими методами, разработанными П. Н. Рабинови­ чем, устанавливают допуски по массе. В среднем для протектора, боковин и покрышек они составляют ±2% .

Ездовые камеры

Ездовые камеры являются важным элементом пневматической шины. Они обеспечивают работу шины и необходимое внутреннее давление в ней. Камера должна обладать достаточной герметич­ ностью и прочностью. Резиновая ездовая камера в различных ее участках подвергается различным деформациям: растяжению по наружному диаметру, сжатию в бандажной части по окружности и растяжению по профилю камеры. Обычно камера эксплуати­ руется при 70—120°С и при более высокой температуре.

Недостаточное растяжение камеры в покрышке при надувке может привести к образованию складок, особенно если стенки ка­ меры тонкие и резина, используемая для ее изготовления, имеет большие остаточные удлинения. При сильном растяжении камера становится чувствительной к проколам и ударным нагрузкам. Раз­ рыв камеры, как правило, вызывает повреждение покрышки, преждевременный выход ее из строя и может привести к аварии.

81