Глава 44. Организация, технология и нормативное обеспечение работ по обслуживанию шин

ре соответствовало бы нескольким многоподъездным мно- гоэтажным домам. Объёмы переработки шин в стране пока незначительные. Заметных изменений ожидать не прихо- дится — большие первоначальные затраты, специальное оборудование, невысокая экономическая отдача.

Решения экологических проблем частично совпадают с экономическими.

Реальным направлением в сокращении «выбросов» по шинам являются улучшение экономики их использования. В настоящее время прямые потери ресурса составляют 8—12%. Это повышенный темп износа протектора, преж- девременная утилизация шин. Косвенные потери состав- ляют 10—15%. Это недоиспользование в полной мере возможностей по ремонту порезов, пробоев покрышки, восстановлению изношенного протектора.

Ликвидация потерь ресурса шин в эксплуатации—это уменьшение затрат на их приобретение, сокращение выб- росов по шинам на 10—20%.

КОНТАКТ ШИНЫ С ДОРОГОЙ И БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ

Контролируемое водителем движение автомобиля мо- жет быть нарушено, потому что характер контакта шины с дорогой из-за стечения ряда неблагоприятных обстоя- тельств ухудшился.

Автомобиль с большой скоростью движется по доро- ге, покрытой слоем воды (например при дожде). В какой- то момент шины могут потерять контакт с дорогой и «всплыть». Это явление называется аквапланированием (рис. 3). Происходит это, когда шина уже не успевает вы- давливать слой воды между собой и дорогой. Момент наступления аквапланирования в основном зависит от толщины водяного слоя, рисунка протектора, его остаточ- ной высоты, давления воздуха в шинах, скорости автомо- биля.

Рис. 3. Этапы вхождения шины в аквапланирование:

1 - водяная пленка; 2 - контакт с дорогой; 3 - водяной клин

У заднеприводного автомобиля (при одинаковых ши- нах) аквапланированию больше подвержены передние колеса. У переднеприводного — задние. Поскольку пере- дние колеса «вытягивают» автомобиль, водитель ничего подозрительного может не заметить. Но достаточно при- тормозить или резко «сбросить газ», как автомобиль раз- вернёт на дороге.

На сухой дороге при пониженном давлении воздуха в шине и большой скорости движения возможно «вхожде- ние» шины в режим критической скорости качения. Че- рез несколько минут шина может разорваться на части.

Падение давления снижает упругость шины. В ней воз- никают резонансные явления, приводящие к появлению на шине стоячих волн и резкому повышению температу- ры до начала «развулканизации» резины. Прочность кар-

Рис. 4. Увод автомобиля при недокаченных шинах при боковом ветре

Вероятность бокового увода возрастает при повышен- ной эластичности передних шин по сравнению с задними. Поэтому опасно устанавливать на переднюю ось автомо- биля радиальные шины, а на заднюю — диагональные.

При большой скорости движения даже на сухих доро- гах задняя часть пятна контакта шины начинает проскаль- зывать. Темп износа протектора возрастает, а устойчи- вость автомобиля ухудшается.

РЕСУРС ШИН И ГАРАНТИИ ЗАВ0Д0В-ИЗГ0Т0ВИТЕЛЕЙ

Ресурсом шины считается ее пробег до предельно до- пустимого износа протектора или до возникновения како- го-либо повреждения: оголения нитей корда, отрыва про- тектора, вздутия, пробоя, отрыва борта и т.д.

Предельная остаточная высота рисунка протекто- ра установлена: 1 мм — для шин грузовых, 1,6 мм — для шин легковых, 2 мм — для шин автобусов.

Шины должны быть сняты с эксплуатации, если при равномерном износе протектора появился один из инди- каторов износа, при неравномерном — появлении инди- каторов в каждом из двух сечениях.

Согласно «Правилам эксплуатации шин» при отсутствии индикаторов износа шина подлежит снятию, когда площадь суммарного предельного износа будет больше той, что ука- зана на рис. 5. В практической деятельности удобнее исхо- дить из того, что эта площадь суммарного предельного из- носа протектора не должна превышать участка его беговой дорожки, равного по длине половине радиуса шины.

Рис. 5. Максимально допустимая площад ь предельного износа рисунка протектора:

R - радиус шины; В - ширина боковой дорожки: b=1/2B; а= t/6 2xR

Первым циклом эксплуатации шины считается период её работы на новом (исходном) протекторе. Вторым (и пос- ледующим) циклом — работа шины на обновлённом про- текторе, наваренном на изношенную покрышку.

Согласно ГОСТ 4754 и ГОСТ 5513 для шин постоянно- го давления установлен гарантийный срок на предъяв- ления рекламаций — 5 лет на любом пробеге до допусти- мого износа рисунка протектора.

Согласно ГОСТ 13298 для шин с регулируемым давле- нием (в зависимости от их размера) установлен гаран- тийный пробег 15—35 тыс. км и гарантийный срок на предъявления рекламаций — 10—12 лет.

Шины, вышедшие из строя по вине изготовителя на пробеге до 6—10 тыс. км., обмениваются безвозмездно. При большем пробеге завод компенсирует недопробег до гарантийной нормы.

Гарантийный срок для восстановления шин в зави- симости от класса их восстановления 1—1,5 года.

По импортным шинам ответственность изготовителя действует на всём пробеге до допустимого износа рисун- ка протектора.

Эксплуатационная норма пробега указывает какой минимальный пробег должна выполнить шина по эконо- мическим соображениям. Выполнение нормы не есть ос- нование для снятия шины с эксплуатации, если ее техни- ческое состояние соответствует требованиям ГОСТ4754, ГОСТ 5513, ГОСТ 13298.

Нормы пробега для шин (по их типу и размеру) при пла- новом ведении народного хозяйства страны устанавлива- лись централизованно. На момент составления этого из- дания таких норм нет. При необходимости (требования, например, государственных финансовых организаций) автоподразделение должно разработать свои внутренние нормы пробега. Для этого, как показал практический опыт, целесообразно привлекать стороннюю организацию, за- нимающуюся испытанием или эксплуатацией шин, кото- рая обоснует величину разработанных норм.

ПРИЧИНЫ, ПРИВОДЯЩИЕ К СОКРАЩЕНИЮ РЕСУРСА ШИН

Шины легковых автомобилей в основном снимаются с эксплуатации из-за износа протектора. На грузовых авто- мобилях 60—70% шин снимаются преждевременно с раз- рушениями каркаса. В большинстве случаев эти поврежде- ния являются следствием неаккуратного вождения автомобиля, недокачки шин, плохого состояния дорог.

У шин, снятых по износу протектора, также имеют ме- сто потери ресурса. У 50—70% наблюдаются различные виды неравномерного износа.

Темп и характер износа протектора зависят (рис. 6) от ряда причин. Первые две группы вызывают, как прави- ло, равномерный, но повышенный темп износа, а третья группа — различные виды неравномерного износа. Вне- шним показателем правильной эксплуатации шины явля- ется равномерный износ протектора. Любые отклонения в работе шины вызывают дополнительные проскальзыва- ния элементов протектора, его неравномерный износ.

Рис. 6. Управляемость причинами, определяющими повышенный темп износа протектора

Ухудшение дорожного покрытия сокращает ресурс шин — на 25% на гравийно-щебёночных дорогах, на 50% на ка- менистых разбитых дорогах.

Температура окружающего воздуха влияет на нагрев шины. Оптимальный температурный режим шины 70— 75* С. При нагреве до 100* С износостойкость резины и прочность связи между резиной и кордом снижаются в 1,5—2 раза. Нагрев до 120* С считается опасным, вы- ше — критическим.

При температурах -40* С и ниже непрогретые шины из немороэостойкой резины при резком трогании с места и ударах могут растрескаться.

Скорость движения также влияет на темп износа. Так при 140 км/ч он примерно в 2 раза выше, чем при 60 км/ч, а по мере увеличения тяговой или тормозной силы темп износа возрастает в степенной зависимости с показате- лем примерно 2,6.

Нагрузка на шину и её ресурс также взаимосвязаны. Перегрузка шины на 10% снижает ресурс на 20% в основ- ном из-за перегрева шины. Компенсировать это можно снижением скорости движения.

Давление воздуха является наиболее важным тех- ническим параметром эксплуатации шины (рис. 7).

Рис. 7. Влияние давления воздуха в шине на ее ресурс

Основную нагрузку в шине (60—80%) несёт воздух. Сни- жение давления вызывает большую нагруженность боко- вин и деформацию. Увеличивается расход (до 15%) топли- ва, возрастают усталостные напряжения в каркасе, рвутся нити (особенно металлокорда), значительно повышается температура. У радиальных шин наблюдаются случаи коль- цевого излома в зоне посадки шины на обод. Быстрее из- нашивается протектор, в частности по краям беговой до- рожки протектора (радиальные низкопрофильные шины такому виду износа подвержены в меньшей степени). На хороших дорогах эксплуатация шин, в интервале допусти- мых для данной модели максимальных значений давлений, даёт лучшие результаты по ресурсу шин, по расходу топли- ва. Но комфортабельность автомобиля, при этом, несколь- ко снижается.

Дисбаланс (статический и динамический) бывает, по- чти, в каждой шине. Это последствия некоторых обычных отклонений при изготовлении шины, неправильный мон- таж, неравномерный износ протектора при эксплуатации.

Статический дисбаланс — это неравномерное распре- деление массы шины (колеса) относительно оси враще- ния. При движении статический дисбаланс вызывает би- ение (колебание) колеса в вертикальной плоскости; возникает вибрация кузова, ослабевают крепёжные и сва- рочные соединения.

Динамический дисбаланс — это неравномерное рас- пределение массы шины (колеса) относительно её цент- ральной продольной плоскости качения. Биение колеса происходит в горизонтальной плоскости. На подшипники ступицы, на детали рулевого привода и механизма дей- ствует знакопеременная высокочастотная нагрузка и они интенсивно изнашиваются. Характерным признаком та- кого дисбаланса является биение рулевого колеса.

Любой вид дисбаланса вызывает пятнистый износ про- тектора.

Обод (диск) автомобильного колеса при сильных бо- ковых ударах деформируется. Возникает торцовое бие- ние («восьмерка»). У легкового автомобиля при биения колеса 4—5 мм темп износа в отдельных частях протек- тора возрастает на 15—25%. Для грузовых автомобилей и автобусов, имеющих бездисковые колёса, торцевое би- ение может возникнуть при неравномерной затяжке или нарушении последовательности затяжки гаек крепления Большое влияние на износ протектора оказывают углы установки колёс и особенно угол схождения (рис. 8).

Рис. 8. Влияние углов установки колес на ресурс шины

При избыточных положительных значениях схождения на обеих передних шинах возникает односторонний пи- лообразный износ по наружным дорожкам протектора. При недостаточном схождении или расхождении колёс односторонний пилообразный износ возникает по внут- ренним дорожкам. При этом на 0,5—1,5% возрастает рас- ход топлива.

Развал оказывает влияние на темп износа при значи- тельных отклонениях от нормы (см. рис. 8). На шине воз- никает гладкий односторонний износ. Неустранимые от- клонения развала от нормы, что характерно для автомобилей с неразъёмной передней балкой, требуют корректировки схождения, иначе появится износ, как при неотрегулиро- ванном схождении.

Угол развала конструктивно связан с углом попереч- ного наклона шкворня (оси поворота). Изменение их про- исходит одновременно.

Часто односторонний износ одной шины возникает при неравенстве между собой углов продольного накло- на шкворня каждого колеса. При этом на прямолинейном участке дороги автомобиль «тянет» в сторону.

Соотношение углов поворотов влияет на износ пере- дних шин в тех случаях, когда автомобиль много движет- ся по закруглениям, например, в условиях большого го- рода или на горных дорогах. Характерным признаком отклонений по этому параметру является износ одной самой крайней дорожки, что особенно заметно у шине дорожным рисунком протектора.

При перекосе заднего моста автомобиль располага- ется под углом к траектории движения. На задних шинах возникает односторонний пилообразный износ — по внут- ренним дорожкам протектора шин одной стороны авто- мобиля и наружным — другой.

Если причину неравномерного износа не устранить на начальном этапе его возникновения, то через 15—20тыс. км протектор может быть изношен волнами по всей по- верхности.

На износ шин оказывают влияние и другие факторы технического состояния автомобиля, но влияние их мень-

поэлементно.

Для экспресс метода применяют проездные стенды платформенного или реечного типа (рис. 12), когда УУК не соответствует требованиям, в пятне контакта возни- кает боковая сила, которая воздействует на платформу

(рейку) и смещает её в поперечном направлении. Это ре- гистрируется на измерительном устройстве. Какой УУК надо регулировать, данные стенды не выявляют. При не- обходимости дальнейшее обслуживание автомобиля вы- полняют на стендах, работающих в статическом режиме.

Рис. 12 Экспресс-контроль углов установки колес автомобиля: а - на стенде площадочного типа; б - по величине деформации протектора

Стенды (приборы) для контроля УУК в статическом ре- жиме позволяют измерять углы: продольного и поперечно- го наклона оси поворотов (шкворня), развала, соотношения углов поворота, схождения, перекоса (смещения) мостов. Основные различия — в принципе измерения и стоимости.

Измерение контактным способом — на колесо па- раллельно его плоскости крепят металлический диск 1 (рис. 13а), к нему по направляющим подводят прибор 2 с измерительными стержнями 3 и по их перемещению оп- ределяют значения УУК. Стенды такого типа технологи- чески удобны для измерения углов схождения и развала колёс грузовых автомобилей.

Измерение по проецируемому лучу: на колесо кре- пят прибор (рис. 136), проецирующий узкий световой или лазерный луч. Изменяя положение колеса или проекто- ра, считывают значения УУК на соответствующих шкалах. Стенды не дорогие, точность измерения примерно та же, что при контактном способе, трудоёмкость самая высо- кая.

Измерение по отраженному лучу: на колесо парал- лельно его плоскости крепят зеркальный отражатель 1 (рис. 13в), на него «по горизонту» направляют лазерный луч или световой с визирным символом. Положение ви- зира на осях шкалы указывает значения УУК. Стенды дан- ного типа не дорогие, имеют высокую точность измере- ния, наиболее долговечны, трудоёмкость измерения умеренная. Юстировку стенда может освоить работник поста. Но они требуют стационарной установки и специ- ализированного поста.

Принцип уровня или отвеса заложен в измеритель- ных системах большинства конструкций. Отклонение ко- леса от «горизонта» или «вертикали» считывается визу- ально по шкалам или (на компьютерных стендах) измерителями перемещений и выдаётся на монитор.

•На колесо автомобиля крепят прибор и по жидкостным Уровням выставляют его «горизонт» (рис. 13г). Повора- чивая колесо вправо и влево, определяют, какой наклон зафиксировали уровни. Угол схождения приборами тако- го типа не измеряется.

•На колесо автомобиля крепят прибор, в котором излу- чатель 1 (рис. 13д) проецирует луч на шарнирно закреп- ленный к корпусу и поэтому всегда вертикально располо- женный зеркальный отражатель — «отвес» 2. По положению луча на шкале 3 считывают углы развала или

продольного наклона. Для иэмеренияугла схождения при- бор снабжен вынесенными вперёд автомобиля удлините- лями. С одного из них проецируется луч перпендикулярно продольной плоскости удлинителя на зеркало-отражатель другого удлинителя. По отраженному лучу на шкале перво- го удлинителя считывается величина схождения. Эти при- боры не дорогие по стоимости, но мало информативны, особенно при измерении углов развала и наклона оси по- воротов.

• Компьютерные стенды, не смотря на их многообразие в основном, сконструированы по общему принципу. Электро- датчиками прибора, устанавливаемого на колесо, фикси- руется его положение. Электрический сигнал обрабатыва- ется на компьютере по примерно общей схеме и выдается на монитор. Точность и надёжность измерений стенда в целом, зависит только от датчиков. По конструкции они могут быть различными.

Наиболее простая схема измерения — это принцип «от- веса». Стержень-отвес соединен с осью, например, потен- циометра, который закреплен на корпусе прибора. При из- менении положения колеса (прибора) потенциометр меняет своё сопротивление. Информация обрабатывается и вы- даётся на монитор. Так измеряют углы развала и наклона оси поворотов.

Для измерения схождения используют удлинители 1 прибора (рис. 13е), на концах которых также закреп- лены потенциометры. К их рукояткам 2 крепят упругую нить 3. При углах 90* между нитью и продольной плос- костью каждого удлинителя угол схождения считыва- ется как 0*.

Рис. 13. Принципы измерения углов установки колес на стендах разного типа

а - контактный измерительными стержнями; б - по проецируемому лучу; в - стационарных, по отраженному лучу; г - по жидкостному уровню; д - переносной, по отраженному лучу от зеркального отвеса; е - по электрическому сигналу датчика перемещий

Некоторые компьютерные стенды определение положе- ние колеса проводят лазерным лучом с выводом информа- ции на монитор.

Наличие монитора и электронной памяти позволяет иметь обширную базу данных по конструкциям автомо- билей различных марок, их нормативной базы, что ценно для начинающегося диагноста или при большой разно- марочности обслуживаемых автомобилей. Основным не- достатком этих устройств в условиях наших автосерви- сов и АТП является высокая стоимость и подверженность сбоям (датчиков) от ударных воздействий, которыми, как правило, сопровождается процесс регулировки УУК.

Рис. 16. Узел регулировки развала и продольного наклона оси на подвеске «Мекферсон»:

1 -экцвнтриковый болт регулировки развала; 2 - стабилизатор (реактивная тага); 3 - шайбы регулировки продольного наклона оси.

Соотношение углов поворота регулируют обычно вза- имным изменением длин боковых тяг — одну укорачивают, другую, на такую же величину, удлиняют. Несоблюдение это- го условия вызовет изменение угла схождения.

Угол схождения у грузовых автомобилей регулиру- ется изменением длины поперечной рулевой тяги, у лег- ковых — обеими боковыми. При регулировке одной тягой изменяется положение спицы рулевого колеса.

При движении заднеприводного автомобиля под дей- ствием сил дорожного сопротивления передние колеса расходятся (у переднеприводных автомобилей в тяговом режиме, как правило, сходятся) на величину деформаций и существующих зазоров в рулевой трапеции и должны расположиться параллельно друг другу. Установка нор- мативного схождения не всегда обеспечивает это усло- вие. Причина — в индивидуальном техническом состоя- нии каждого автомобиля, особенно с независимой подвеской. Существует способ, учитывающий эти особен- ности. Регулировки проводятся при нагружении автомо- биля силами, имитирующими условия движения: верти- кальной — на передний мост (600—700 Н) и разжимной — на передние колеса. Она создаётся нагрузочной штангой при установке между боковинами передних шин на уров- не центров колес. Разжимную силу определяют по спе- циальной номограмме с учетом фактического развала колёс, предпочитаемой водителем скорости автомобиля ит.д, Эта сила равна примерно 400—500 Н.

Угол схождения при регулировке устанавливают в ин- тервале 0+5”, что обеспечивает параллельное положение колёс при движении автомобиля.

Такой подход наиболее важен при организации работ в автосервисах, где каждый поступающий на обслужива- ние автомобиль, имеет свои особенности по техническо- му состоянию и по манере управления.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ШИН

Шина является многократно восстанавливаемы изде- лием. При качественной эксплуатации и использовании современных технологий ремонта на одну изношенную

грузовую шину можно последовательно наложить (нава- рить) 2—3 новых протектора. Большинство повреждений покрышки можно отремонтировать. В нашей стране, в настоящее время, на восстановление протектора на- правляется не более 10% шин из числа поступающих в эк- сплуатацию, ремонт повреждений практически не прово- дится. При использование даже наиболее доступных методов и способов ремонта повреждений, затраты на шины можно сократить минимум на 20%. По оптимисти- ческим прогнозам — до 1,5 раз.

Восстановление изношенного протектора проводят по двум технологиям — горячей и холодной (термины услов- ные, широко применяются на практике и в технических публикациях для упрощения повествования).

Основные операции ремонта следующие.

Контроль (визуальный) на стадии приёмки направлен на выбраковку шин с дефектами, которые восстановле- ние протектора делают нецелесообразным. Существуют отраслевые стандарты с требованиями к «ремфонду». На практике ремонтные предприятия предъявляют более жесткие требования, чтобы не проводить ремонт повреж- дений, опасаясь возможности рекламаций.

Мойка и сушка — для обеспечения качества после- дующих операций.

Срезание старого протектора и шероховка обраба- тываемой поверхности. При холодном восстановлении к качеству обрабатываемой поверхности, к её форме про- филя предъявляются повышенные требования.

Обработанная покрышка позволяет более качествен- но провести повторный контроль, с использованием сканеров, рентгена, радаров и т.д.

Технологии наложения протектора при горячем и хо- лодном способах восстановления принципиально различны.

При горячем восстановлении на зашерохованную часть распыляют клеевой раствор и наносят тонкий про- межуточный слой покровной резины. Новый протектор может накладываться по двум технологиям:

• одним слоем толстой не рифленой не вулканизирован- ной ленты;

• навивкой жгутом из невулканизированной протектор- ной резины.

В первом случае трудоемкость работ меньше, но не- обходима подгонка длины ленты, хорошая ее прикатка для удаления остатков воздуха, во втором — возможность использования более доступных ремонтных материалов.

Окончательная операция — вулканизация. Покрыш- ку устанавливают в вулканизационный аппарат. Его внут- ренняя оболочка представляет собой металлическую форму с рельефным рисунком протектора, который от- печатается на шине в процессе вулканизации.

При холодном способе (так он назван условно — на- грев шины есть, но он меньше) на обработанную поверх- ность накладывают готовый протектор. Его изготавлива- ют на специализированных производствах при высоких температурах и давлениях для улучшения износостойко- сти резины. Если эти режимы создать в вулканизацион- ном аппарате, каркас шины будет разрушен.

Покрышку «упаковывают» в упругую оболочку, которая служит обжимающей формой в ходе привулканизации протектора, и помещают в специальную камеру (с по- крышками, возможно, другого размера). Давление и тем- пература в камере не превышают те, которые могут воз- никнуть в шине при эксплуатации в жаркий летний период. Тем самым не нарушаются исходные прочностные свой- ства ремонтируемой шины.

Окончательная операция выходной контроль, стати- ческая балансировка клеевого раствора на внутреннюю полость покрышки.

Каждый из приведенных способов имеет основание быть примененным на практике, с учётом имеющихся пре- имуществ и недостатков.