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

В. Л. Бидерман * разработал поверочный расчет, позволяющий определить напряжения и деформации в различных участках стенки камеры при ее надувке. Благодаря этому можно избежать разрыв и разрушение камеры от чрезмерных растягивающих на­ пряжений и образование складок

Вытяжка камеры б (в %) от наружного диаметра камеры DKaM до внутреннего диаметра покрышки DK определяется по формуле

6 = -D*~ Дкач... юо

i-Svям

Посадка камеры на ободную ленту для грузовых шин состав­ ляет 4—6% от внутреннего диаметра камеры, а для шин, монти­

меры (по бандажной части) должен превышать диаметр носка борта покрышки по крайней мере на 1,5—2,0 мм, чтобы избежать защемления камеры между бортом и полкой обода при монтаже покрышки на обод.

Посадка рассчитывается по формуле

П = А -Т _Д»б-_л , 100

йк

где dK и dоб. л — соответственно диаметр камеры и ободной ленты по бандажу.

Вытяжка камеры по периметру профиля, включая ободную ленту (седла для глубокого обода), принимается от 12 до 18%, но не более 23—25%- При вытяжке более 25% камера склонна к разрывам, а при вытяжке менее 11% возможно образование складок в процессе эксплуатации,

* См. ссылку на стр. 62.

§2

Вытяжка камеры по периметру профиля покрышки при вулка­ низации зависит от прочности резин, остаточных удлинений, со­ противления раздиру. Вытяжка камеры (в %) определяется по формуле

Рп — яс1пр

• 100

яй пр

где dnp — диаметр поперечного сечения профиля камеры по наружному контуру; . Ра — внутренний периметр покрышки по первому слою, включая ободную ленту (полный).

От толщины стенки камеры зависит ее прочность при монтаже

идемонтаже и требуемая газонепроницаемость. Необходимо учи­ тывать и то, что с увеличением толщины стенки камеры умень­ шается ее газонепроницаемость, вероятность образования складок

иповышается сопротивление камеры механическим повреждением, но при этом увеличивается теплообразование в шине и ее масса. Практика показала, что наиболее целесообразно толщины стенок камер принимать в пределах 1,25—2,50 мм для легковых и 2,50—

5,00 мм — для грузовых шин, т. е. тем больше, чем больше про­ филь камеры.

При изготовлении камеры получаются толще или тоньше по бандажу, чем по короне на 0,5—1,0 мм. Учитывая условия экс­ плуатации, особенно камер, работающих без ободных лент, их делают несколько толще по бандажу. Это позволяет предотвра­ щать защемление камеры при монтаже и увеличивать ее проч­ ность в зоне обода, где она подвергается действию высоких тем­ ператур, возникающих при сильном торможении.

При вулканизации камеры в пресс-форме на ее поверхность в окружном и меридиональном направлениях рекомендуется на­ носить риски высотой 0,2—0,5 мм, шириной 1—3 мм, которые спо­ собствуют отводу воздуха из пресс-формы, а следовательно, улуч­ шают отпрессовку поверхности камеры. Наличие рисок также поз­ воляет удалить воздух, оставшийся между камерой и покрышкой.

Вентиль выбирается в зависимости от типа и размера шины и конструкции колеса. Для грузовых шин применяют камеры с ме­ таллическим вентилем типа ГК с обрезиненной пяткой. После вул­ канизации камеры вентили гнут на специальном приспособлении по схеме, указанной в спецификации на камеру.

Ездовые камеры массового ассортимента изготавливаются на шприц-машинах в виде резиновых рукавов. Перед вулканизацией в индивидуальных вулканизаторах заготовки стыкуют (см. гл. 11). Камеры для шин специального назначения с большой шириной профиля и малым внутренним диаметром иногда изготавливают клееными из двух или трех заготовок.

В спецификациях для камер массового ассортимента указы­ ваются длина и ширина сырой заготовки плоско сложенного ру­ кава и толщина его стенок.

В спецификации приводят длину рукава после его вытяжки на транспортере и усадки в процессе охлаждения. Длина рукава

83

после стыковки должна быть такой, чтобы при поддувке камеры на шаблоне перед ее закладкой в вулканизатор и последующем формовании длина внутренней (бандажной) окружности камеры уменьшилась на 1—3%. При большем уменьшении образуются складки, а при меньшем — сырую камеру трудно закладывать в вулканизационную форму.

Ширина рукава должна быть на 5—20% меньше половины 'длины окружности профиля камеры по пресс-форме.

Вытяжка сырой камеры — рукава — тем больше, чем больше отношение наружного диаметра камеры к диаметру ее по бан­ дажной части. Большая вытяжка сырой камеры по профилю при­ водит к уменьшению толщины камеры по наружному диаметру, но при этом снижается опасность образования складок по бан­

дажу.

Толщина стенок заготовки рассчитывается в зависимости от вытяжки рукава по короне и бандажу, но должны быть сохранены общий объем резины и заданная толщина стенки готовой камеры.

На стык заготовки для увеличения прочности сырой камеры накладывают дополнительную резиновую или резинокордную лен­ точку из обрезиненного редкого корда. На современных установ­ ках стык камер замораживают. Появились стыковочные станки, обеспечивающие прочность стыка без его усиления или заморажи­ вания.

Ободные ленты

Ободные ленты применяются для грузовых шин, монтируемых на плоские разборные обода с коническими полками. Эти ленты служат для предотвращения защемления ездовой камеры между носком покрышки и ободом, а также для защиты камеры от на­ грева ободом, в котором при торможении температура может до­ стигать 100—200°С и более.

(рис. 4.10), и они имеют форму, позволяющую принимать требуе­ мое положение в шине при накачке камеры воздухом.

Такая конфигурация ободной ленты дает возможность монти­ ровать покрышки одного и того же размера на обода различной ширины. Ободные ленты, в которых кромки заходят выше носка борта менее чем на 20 мм, применять не рекомендуется. Кромки ободных лент не должны быть толще 1,5 мм. Более тонкие кромки лучше защищают камеру от перетирания.

Толщину ободной ленты выбирают так, чтобы в процессе ра­ боты шины достигалась изоляция, и не происходило выдавливания ленты через паз обода. Толщина ободных лент для грузовых шин

для шин большего размера толщина ободной ленты 10 мм и более. Ширина ободной ленты зависит от типа шин. Установлены две ширины ободных лент; 170 мм для шин от 220—508 до 280—508

84

и 195 мм для шин 300—508 и 320—508. Диаметр ободной ленты должен быть на 1,5—2,5% больше диаметра обода. Ниже приво­ дятся диаметры ободных лент в зависимости от диаметра обода

(в мм):

Диаметр ободной ленты, мм 390 515—520 567—570

Уменьшение длины ободной ленты позволяет избежать обра­ зования складок, приводящих к разрушению ободной ленты и ка­ меры, но затрудняет ее монтаж на обод.

1

я

Рис. 4.10. Профиль ободной ленты, не имеющей фиксированного основания (а),

Посадка ободной ленты рассчитывается по формуле

п=, л - . фоб . 100

“о б . Л

где d06. л — диаметр ободной ленты; d0a — посадочный диаметр обода.

Профиль сырой заготовки ободной ленты до вулканизации в форме конструируется по профилю вулканизованной ленты, раз­ вернутой на цилиндрическую поверхность (на 2—6% короче длины окружности по посадочному диаметру формы).

Основным методом изготовления ободных лент является литье под давлением. Заготовка имеет форму кольца прямоугольного сечения, диаметр которого по бандажной части определяется

85

*В первой строке приведены обозначения шины, во второй строке—‘обозначения обода.

**Толщина ободной ленты по центру и половина длины сложенной ободной ленты (в мм) равны соответственно 7,5±1 и 830±10.

размером пресс-формы, а объем принимается равным объему резины вулканизованной ободной ленты с допуском 5—8% от объе­ ма на выпрессовки при литье.

Тенденции в изменении размеров ободов шин

Увеличение скорости легковых автомобилей вызвало необхо­ димость повысить устойчивость машины, комфортабельность и безопасность движения.

Повышение устойчивости автомобиля было достигнуто в ре­ зультате снижения центра тяжести при уменьшении диаметров обода и шины. Чтобы повысить комфортабельность и безопасность движения увеличили профиль шины, снизили внутреннее давление в ней и применили широкие обода.

Применение широких ободов, хотя и привело к увеличению мас­ сы колеса, но позволило уменьшить радиальную и боковую эла­ стичность шины, а, следовательно, повысить устойчивость автомо­ биля и облегчить управление. Значение отношения ширины обода С к ширине профиля шины В постоянно изменялось. Ниже приво­ дятся данные об изменении этого отношения:

Рекомендуемые в настоящее время ободы для автомобилей в среднем на 25 мм шире применявшихся ранее. Поэтому на 10— 15% увеличилась боковая устойчивость и на 15—20% срок службы протектора, но на 5—10% уменьшились амортизационные свой­ ства шины. Теперь, чтобы улучшить амортизационные свойства, внутреннее давление в шинах снижают. В результате боковая устойчивость возрастает на 5%, срок службы — на 10%; комфор­ табельность езды практически не ухудшается.

Повышение скорости движения грузового транспорта, а также возрастание касательных усилий в плоскости контакта шины с до­ рогой при больших тормозных моментах привели к необходимости изменения конструкции плоских ободов. Для надежного крепле­ ния шины на ободе были разработаны и внедрены уширенные ободы с коническими полками.

Дальнейшее повышение скоростных характеристик и срока службы шин может быть достигнуто, если будут широко приме­ няться радиальные шины Р.

Обода с диаметром 13" не нашли применения *, так как сни­ жение диаметра обода не давало возможности обеспечить эф­ фективного торможения. В связи с этим улучшение конструкции легковых шин было достигнуто в результате снижения высоты про­ филя, увеличения его ширины и сохранения диаметра обода не менее 14" (табл. 4.4). Так появились низкопрофильные шины с

* Это не относится к шинам для малолитражных автомобилей.

87

отношением высоты профиля к ширине Н/В, равным 0,82—0,85. Применяют также сверхнизкопрофильные шины с отношением Н/В, равны 0,50—0,7. Эти шины как диагональные, так и радиальные можно вулканизовать в одной форме; это очень удобно для орга’ низании производства легковых шин.

Т а б лица 4.4, Изменение габаритных размеров

ободов и шин легковых автомобилей

* Сверхнизкопрофильные шины, обод 6,0".

С 1967 г. наметилась тенденция применения шин больших раз­ меров на легковых автомобилях. Это связано с возрастающими требованиями безопасности и надежности.

Для комплектования грузовых автомобилей начинают исполь­ зовать бескамерные шины радиального типа на однокомпонентном глубоком ободе. Такие шины дают возможность значительно уменьшить массу колеса, а также обеспечить безопасность движе­ ния на высоких скоростях (100—120 км/ч).

88

89

Г л а в а 5

МАТЕРИАЛЫ ШИННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Для производства шин применяются в основном материалы, входящие в состав большинства резинотканевых изделий:

ингредиенты резиновых смесей — каучуки (эластомеры), вул­ канизирующие вещества, ускорители и активаторы вулканизации, замедлители подвулканизации, активные (усилители) и неактивные наполнители, модификаторы, пластификаторы, противостарители; текстильные материалы — корд, ткани полотняного и других

переплетений; бортовая проволока;

вспомогательные материалы.

Подробное описание перечисленных выше материалов можно найти в книгах по общей технологии резины, поэтому в данной книге рассматриваются только специфические для шинного произ­ водства особенности этих материалов.

КАУЧУКИ (ЭЛАСТОМЕРЫ)

На долю каучуков (синтетических СК и натурального НК), в составе резиновых смесей, применяемых для изготовления шин, приходится около 50 вес.% всех сырых материалов, входящих в состав шины, стоимость каучука составляет 40—57% себестоимо­ сти шины. В настоящее время доля СК от общего количества кау­ чуков, применяемых в рецептуре шинных резиновых смесей, со­ ставляет свыше 75%.

Синтетические каучуки

В производстве автомобильных шин в основном используют каучуки общего назначения. Быстро растет потребление стереорегулярных каучуков— 1,4-цис-полибутадиенового (СКД) и 1,4- цис-полиизопренового (СКИ)— при относительном снижении по­ требления бутадиен-стирольных каучуков (БСК), для которых ха­ рактерны большие гистерезисные потери и теплообразование при многократных деформациях, чем для СКД и СКИ.

Бутадиен-стирольные каучуки. Эти каучуки с содержанием около 30 вес. ч. стирола применяются главным образом в протек­ торных резинах, а в каркасных резинах — только в малослойных

91