Конструктивные особенности шин

ГЕРМЕТИЗАЦИЯ

ЦЕЛЬНОЛИТЫЕ ШИНЫ с суперэластичным наполнителем (сплошные шины, шины с наполнителем, гузматик, цельнорезиновые шины) по своей конструкции напоминает трехслойный пирог. Наружный слой представляет собой эластичный протектор, промежуточный слой предназначен для амортизации ударов и теплоотвода, а внутренний слой, армированный стальным кордом, служит для крепления шины на ободе колеса. Название «суперэластик» они получили благодаря используемым в их производстве современным материалам, приближающим параметры их эластичности к пневмошинам. Одним из таких материалов является «вулкалан», имеющий такую же эластичность, как и резина по, а по твердости близкий к пластику. Помимо того, «вулкалан» устойчив к агрессивным химическим соединениям и кислотам. Суперэластичные шины отличаются поразительной долговечностью, они годами сохраняют свою работоспособность и требуют замены лишь после полного износа. Обычно такие шины применяют на металлообрабатывающих производствах с обилием металлической стружки, стройплощадках, складах химикатов.

БАНДАЖНЫЕ ШИНЫ оснащенные тонким амортизирующим слоем из натурального каучука, предназначены для работы в условиях особо агрессивных сред. Протектор в данной конструкции крепится к стальному бандажу, фиксирующему шину на диске. Этот тип шин на сегодняшний день распространен менее всего. Стоимость подобных шин весьма высока, к тому же, специалисты называют эту технологию морально и физически устаревшей. Помимо прочего, популярности пневматических и цельнолитых шин способствует их взаимозаменяемость, так как оба этих типа резины монтируются на стандартные колесные диски. Вне зависимости от типа шин, они могут иметь различный протектор, т.е. внешний слой, соприкасающийся с поверхностью дорожного покрытия. В зависимости от условий эксплуатации погрузчиков, они оснащаются шинами с гладким или фигурным протектором. Абразивные качества, проходимость и коэффициент сцепления с дорогой при этом будут различными.

КАМЕРНЫЕ ШИНЫ (англ. Tube Type или TT)-вид шины, где герметизирующим слоем выступает камера, первый прототип был запатентован Робертом Уильямом Томсоном в 1846, а первая модель, для автомобилей изобретенная братьями Мишлен появилась в 1895 году, с тех пор в конструктивных особенностях больше ничего не менялось, в скором времени останутся лишь отголоском прошлого, подавляющее большинство современных как легковых, так и грузовых автомобилей оснащаются бескамерными покрышками.

УСТРОЙСТВО КАМЕРНОЙ ШИНЫ

• Покрышка — наружная часть;
• Камера с вентилем герметичный внутренний контур;

Камера вставляется в покрышку, и конструкция надевается на диск. Из-за такого строения покрышка камерной шины прилегает к диску не особенно плотно, и основная нагрузка по поддержанию давления в шине приходится именно на камеру.

В свою очередь камера не отличается большой механической прочностью, и поэтому нуждается в защите от внешнего воздействия, проколов и ударов, что и обеспечивает покрышка.

ПЛЮСЫ И МИНУСЫ КАМЕРНЫХ ШИН

Преимущества:

• Камерные шины доступнее по цене, чем бескамерные;
• При боковом повреждении достаточно заменить только пробитую камеру, а не шину полностью;
• Камерные шины не требуют специальных дисков и могут «садиться» на любые;

Недостатки:

• Камерная шина гораздо тяжелее бескамерной;
• Проколотая камерная шина спустится почти моментально и потребует замены прямо на дороге, доехать до станции техобслуживания на ней не получится;
• Высока вероятность внутреннего прокола камеры изношенными нитями корда, а так же попавшим мусором;
• Ремонт даже небольших проколов требует разбора колеса;

БЕЗКАМЕРНЫЕ ШИНЫ (англ. Tubeless tire или TL) — вид шины, в котором отсутствует камера, а борт покрышки герметично примыкает к диску колеса. В 1903 году Пол Литчфилд, инженер и председатель правления компании «Goodyear», разработал и запатентовал первую в мире бескамерную шину, которая была представлена на нескольких выставках[1]. Однако, его изобретение в те годы посчитали ненадежным и небезопасным. Позже патенты на бескамерные шины получали «Killen Tire» (Великобритания, 1930), «Wingfoot Corporation» (ЮАР, 1944), «BFGoodrich» (США, 1952). Но лишь в 1954 году с конвейера сошла серия автомобилей «Packard», оснащенных бескамерными покрышками.

УСТРОЙСТВО БЕСКАМЕРНОЙ ШИНЫ

• Покрышка с герметизирующим слоем (Покрышка и камера в единственном числе);
• Устройство бескамерной шины таково, что отдельной камеры у неё нет, её роль выполняет внутренний герметизирующий слой толщиной в пару миллиметров, который «приваривается» к покрышке изнутри ещё на этапе вулканизации. Этот эластичный слой из смеси синтетических и натуральных каучуков хорошо удерживает сжатый воздух и одновременно плотно прилегает к диску – именно поэтому никаких дополнительных внутренних контуров устройство бескамерной шины не требует, она надевается сразу на диск. Внутренний герметизирующий слой помогает и при проколах: если в шину воткнулся небольшой острый предмет (кусок проволоки, гвоздь и так далее), то он увязнет во внутреннем слое и не выпадет, предотвращая утечку воздуха через прокол;
• Устройство бескамерной шины, к слову, требует более сложного диска. В частности, у такого диска имеются специальные хампы — кольцевые выступы на посадочных полках обода, с помощью которых бескамерные шины надёжно фиксируются. Борта бескамерных шин уплотнены дополнительным резиновым слоем, благодаря чему в месте посадки шины на диск обеспечивается герметичность;

ПЛЮСЫ И МИНУСЫ БЕСКАМЕРНЫХ ШИН

Преимущества:

• Медленная разгерметизация и возможность долго держать нормальное давление после прокола, что повышает безопасность движения и позволяет доехать на проколотой шине до места ремонта;
• Бескамерная шина гораздо легче камерной, что снижает нагрузку на подвеску автомобиля;
• Бескамерные шины обладают большей долговечностью, поскольку меньше подвержены перегреванию, имеют устойчивое внутреннее давление, а также не страдают от трения камеры о покрышку;
• Комфорт вождения на бескамерной шине гораздо выше, поскольку её боковина мягче;
• Экономия топлива;

Недостатки:

• Установка и капитальный ремонт бескамерных шин требует сложных манипуляций, которые произведёт только специалист на нужном оборудовании; самостоятельный ремонт и монтаж шин невозможен;
• Повреждение или деформация колёсного диска в месте стыковки с бортом шины приведёт к разгерметизации и спуску колеса;
• Езда на спущенной бескамерной шине чревата разрушением как герметизационного слоя, так и шины в целом.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАМЕРНЫХ И БЕСКАМЕРНЫХ ШИН

Бескамерные шины на сегодняшний день используются на всех легковых автомобилях и уверенно отвоевывают рынок в легко-грузовом и грузовом сегменте. Шины с камерами по-прежнему устанавливают на вело-мото технику, где применяют спицированные колеса, которые, как правило, не держат бескамерную шину с нужной герметичностью. Так же камерные шины, популярны у «староверов», для которых главным преимуществом является возможность заменить проколотую камеру без замены покрышки, а также простота ремонта камеры собственными руками.

ОСОБЕННОСТИ УСТАНОВКИ КАМЕРНЫХ И БЕСКАМЕРНЫХ ШИН

• В камерной шине во избежание образования складок и протиранию камеры, размер камеры обязательно должен соответствовать размеру покрышки.
• В камерной шине, между покрышкой и камерой при монтаже недопустимо попадание мусора, так как это приведет к истиранию камеры;
• В бескамерную шину установка камер не является желательной и может быть даже опасной, несмотря на повреждения. Между камерой и герметизирующим слоем в бескамерной шине образуется воздушная подушка, которая может привести к повреждению покрышки, особенно при резком увеличении нагрузки на колесо на поворотах и при торможении;

КАК ОТЛИЧИТЬ КАМЕРНУЮ ШИНУ ОТ БЕСКАМЕРНОЙ?

• TT – маркировка камерных шин, сокращение от Tube Type – «камерного типа»;
• TL или одиночная T – маркировка бескамерной шины, от Tubeless – «не имеющая камеры»;

• На камерной шине ниппель длинный и гладкий, если приспустить колесо и надавить, то ниппель может провалиться вовнутрь покрышки;
• На бескамерной шине – ниппель короткий с небольшим бортом, жёстко прикреплён к поверхности диска;

ВЫВОД БЕСКАМЕРНЫЕ ШИНЫ

• Современность;
• Безопасность;
• Надежность;
• Комфорт;
• Экономичность;

КОНСТРУКЦИЯ

ДИАГОНАЛЛЬНАЯ — нити корда состоят из полимерных материалов, в каркасе и брекере и расположены под углом 35-40 градусов в диагональном направлении от обода к ободу, несколькими четными слоями (2, 4, 6, 8 и т.д.), такое размещение нитей корда обеспечивает оптимальное распределение нагрузки, что облегчает удары.

ДОСТОИНСТВА

• Простая конструкция таких шин серьёзно снижает стоимость;
• Боковая часть имеет высокую прочность;
• Диагональная шина активно поглощает нагрузки, что возникают при попадании колеса в яму;
• Хорошая ремонтоспособность.

1. Герметизирующий слой у бескамерных шин;
2. Бортовая часть;
3. Слои каркаса;
4. Протектор;
5. Расположение нитей корда;

РАДИАЛЬНАЯ — нити корда могут быть как в комбинированном варианте и состоять из полимерных материалов и стали в участках, которые находятся в пятне контакта с дорожным покрытием, либо в цельнометаллическими (ЦМК) и расположены под углом 90° .

Брекер являет собой тонкий стальной трос покрытый латунью трос диаметром 0,15 – 0,25 мм, состоит из двух-трёх высокопрочных слоев, с повышенной способностью к теплопроводимости и стойкости к тепловому старению.

Каркас состоит из одного радиального слоя.

Все части шины, протектор и боковина работают независимо, благодаря чему прогиб боковины не передается протектору.

ДОСТОИНСТВА

• Долгий срок службы;
• Низкое сопротивление качению;
• Меньшее количество слоёв брекера, способствует:
• Хорошему отводу тепловой энергии;
• Меньшему нагреву;
• Лучшая управляемость в любую погоду;
• Меньший вес уменьшает:
• Расход топлива;
• Нагрузку узлы;

1. Герметизирующий слой у бескамерных шин;
2. Бортовая часть;
3. Каркас;
4. Протектор;
5. Слои брекера;

КАРКАС

ТЕКСТИЛЬНЫМИ или КОМБИНИРОВАННЫМИ называют шины с текстильным каркасом состоящего из пяти и более слоев обрезиненного нейлонового или капронового корда и брекера из металлических нитей. Сочетание в радиальных шинах каркаса с меридиональным расположением нитей корда и брекерного пояса, повышает эксплуатационные характеристики в сравнении с диагональными шинами. Впервые металлокорд в каркасе радиальных текстильных шин применила компания Michelin еще в конце 40-х годов прошлого века, что позволило существенно улучшить эксплуатационные характеристики, вследствие его высокой жесткости при растяжении, выносливости и теплопроводности.

Тем не менее, грузовая комбинированная радиальная шина с текстильным каркасом уже в те годы перестала удовлетворять растущие требования автомобилистов, в надежности, безопасности и максимальной скорости, особенно в условиях длительного безостановочного движения.

ЦМК или ALL STEEL – цельнометаллокордными шинами, называют шины, в которых каркас, целиком и полностью состоит из стальных нитей, без применения текстильных материалов;

• Благодаря «цельнометаллокордной» конструкции, данные шины, получили более высокие эксплуатационные качества, а также возможность неоднократной реновации протектора, путем «нарезки» или «наварки».
• В резиновую смесь таких шин добавляют дополнительные компоненты, которые предоставляют возможность длительной безостановочной эксплуатации автомобиля, что тоже важно для грузовых перевозок. Эти компоненты снижают перегрев шины во время движения.
• Обратной стороной этой технологии является то, что стоимость ЦМК шин выше, чем у шин, изготовленных по классической технологии. Это потому, что шины с ЦМК сложнее в изготовлении. Зато эта разница компенсируется большим сроком службы, экономией топлива, грузоподъемностью и прочими плюсами.
• Если ходимость, обычной «комбинированной» шины редко когда превышает 100 000 км, то ЦМК шина в зависимости, от технологических особенностей, марки и стоимости шины может пройти и более 500 000 км.
• В развитых странах ЦМК шины производятся с начала 80-х годов прошлого века и завоевали популярность благодаря неоспоримым достоинствам в сравнении с комбинированными шинами;
• В России по сей день множество производителей, комплектуют выпускаемую технику комбинированными шинами, это связано с действием старых нормативов по комплектации, и тем что автопроизводители, прежде всего, производят автомобили, и им важно по возможности удешевить конечный продукт, а интересы потребителя уходят на второй план.
• Уходя от использования «комбинированных шин», в пользу ЦМК бескамерных шин потребитель получает:

Конструкция и Маркировка автомобильных шин

Конструкция шины

Шина состоит из: каркаса, слоев брекера, протектора, борта и боковой части.

1. Протектор грузовой шины: основная задача обеспечить максимальную степень сцепления автошины при минимизации её износа. Протектор защищает внутренние компоненты шины, находящиеся под каркасом.
2. Брекер (защитный пояс):несколько слоев стального корда, проложенных под небольшим углом, обеспечивают прочность шины и стабилизируют слой полимерного корда, препятствуя проникновению посторонних предметов внутрь каркаса автошины.
3. Боковина автошины: обеспечивает защиту для слоя корда и выдерживает влияние деформационного изгиба шины и агрессивное воздействие внешних условий.
4. Слой полимерного корда: слой радиального каркаса шины, передающий всю нагрузку между колесом и дорогой силы торможения и управления, выдерживает импульсные нагрузки, действующие на шину при рабочем давлении.
5. Внутренний герметизирующий слой слой резины в бескамерных шинах, имеющий специальный состав, препятствующий потере давления.
6. Связка борта шины: стальной пучок бортовой проволоки обеспечивает надлежащую посадку и уплотнение шины на ободе и поддерживает ее в этом положении.
7. Апекс/материал заполнитель: резиновый шнур-наполнитель борта и нижней части боковины шины, предназначенный для передачи усилий с жесткой области борта автошины на гибкую боковину.
8. Упрочняющий слой: слой стальных жгутов над загибом радиального слоя корда, предназначенный для упрочнения и стабилизации переходной области между бортом грузовой шины и боковиной.
9. Бортовая лента: слой твердой резины, который противодействует эрозии в зоне борта шины, вызываемой действием обода диска.
10. Камера*: отдельная воздушная камера, предназначенная для предотвращения потери воздуха, используемая исключительно в грузовых шинах камерного типа.
11. Ободная лента (флеп, флап)*: специальная резиновая лента, помещаемая между камерой и ободом. Защищает камеру от изнашивания и препятствует повреждению камеры воздействием обода колеса. * Применяется только для шин камерного типа.

• Каркас — главный силовой элемент покрышки, состоит из прорезиненных нитей корда. Корд бывает текстильным, металлическим или стекловолоконным. Текстиль и стекло применяются в легковых шинах. Металлокорд — в грузовых. Стекловолокно отличается абсолютной стойкостью к гниению и растягиванию. Шины с использованием стекловолокна меньше разнашиваются и меньше подвержены порче в условиях высокой влажности и температуры (тропики).
• Брекер находится между каркасом и протектором (подушка). Предназначен для защиты каркаса от ударов, придания жёсткости шине в месте соприкосновения с дорожной поверхностью и для защиты камеры от проколов. Изготавливается из толстого слоя резины (в лёгких шинах) или скрещенных слоёв металлокорда.
• Протектор наружная резиновая часть покрышки шины. Обеспечивает сцепление шины с дорогой, а также для предохраняет каркас от повреждений. Протектор обладает определенным рисунком, который, в зависимости от назначения шины различается.
• Борт позволяет покрышке герметично садиться на обод колеса. Для этого он имеет бортовые кольца и изнутри покрыт слоем вязкой воздухонепроницаемой (для бескамерных шин) резины.
• Боковая часть предохраняет шину от боковых повреждений.
• Шипы противоскольжения. В целях повышения безопасности движения автомобиля в условиях гололеда и обледенелого снега применяют металлические шипы противоскольжения.

Отличительные особенности шин

Пневматические шины автомобилей различаются по способу герметизации внутреннего объема, расположению нитей корда в каркасе шины, высотой и шириной профиля, типу протектора, по сезонному предназначению.

По способу герметизации шины бывают камерными и бескамерными. В настоящее время бескамерные шины вытесняют камерные.

Камерные шины (TUBE TYPE)

Камерные шины состоят из покрышки, камеры с вентилем и ободной ленты, одеваемой на обод диска.

Конструкция колеса с камерной шиной: 1 – обод диска; 2 – камера; 3 – шина (покрышка); 4 – вентиль

Вентиль представляет собой обратный клапан, позволяющий нагнетать воздух в шину и препятствует его выходу наружу

Вентиль камеры: 1 – стержень золотника; 2 – резьбовая головка; 3 – втулка; 4 – уплотнитель; 5 – верхняя чашечка; 6 – уплотнительное кольцо золотника; 7 – нижняя чашечка; 8 – корпус вентиля; 9 – пружина золотника; 10 – направляющая чашечка; 11 –обрезиненный кожух.
Ободная лента предохраняет камеру от повреждений и трения о диск и обод покрышки.

Бескамерные шины (TUBELESS)

Бескамерные шины (TUBELESS) отличаются наличием воздухонепроницаемого слоя, наложенного на первый слой каркаса (вместо камеры)

Конструкция колеса с бескамерной шиной: 1 – протектор; 2 – герметизирующийвоздухонепроницаемый резиновый слой; 3 – каркас; 4 – вентиль колеса; 5 – обод.

Бескамерные шины обладают рядом преимуществ перед камерными собратьями, выражающимися в следующем:

• Уменьшенной массой и низким моментом инерции;
• Улучшенной балансировкой;
• повышенной безопасностью и надёжностью, вследствие невозможности быстрой разгерметизации;
• минимальным простоем в пути, который сократился в среднем на 60%, за счёт возможности отремонтировать небольшие проколы шины специальной пастой (для этого не требуется снимать шину с колеса);
• увеличенным пробегом – в среднем на 11%. Это достигается благодаря отсутствию трения между камерой и покрышкой, стабильному внутреннему давлению и оптимальной температуре, которая выдержана за счёт повышенного переноса тепла от шины на обод.

Камерные и бескамерные шины по расположению нитей корда в каркасе могут быть как диагональной так и радиальнойконструкции.

Конструкция диагональной (а) и радиальной (б) шины: 1 — борта; 2 — бортоваяпроволока; 3 — каркас; 4 — брекер; 5 — боковина; 6 — протектор.

В радиальных шинах нити корда расположены вдоль радиуса колеса, а в диагональных — под углом к радиусу колеса, причем нити соседних слоев перекрещиваются. Радиальные шины более жесткие, у них больший ресурс, лучшая стабильность формы пятна контакта, меньшее сопротивление качению.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации шины подразделяются на:

• Дорожные (в обиходе называемые летними) – предназначены для применения при положительных температурах на шоссейных дорогах. Шины этого типа обеспечивают наилучшее сцепление с сухой и мокрой дорогой, обладают максимальной износостойкостью и наилучшим образом приспособлены для скоростной езды. Для движения по грунтовым дорогам (особенно мокрым) и зимой они малопригодны.
• Зимние, используемые на обледенелых и заснеженных дорогах, сцепные качества покрытия которых могут изменяться в зависимости от ситуации, от минимальных (гладкий лед или каша из снега и воды) до небольших (укатанный снег на морозе). Они обладают неплохими дорожными свойствами, несколько уступая летней “резине”. Многие зимние шины позволяют устанавливать шипы противоскольжения или уже ошипованы на заводе-изготовителе.
• Всесезонные – являются компромиссным вариантом между летними и зимними шинами, поэтому уступают по обеспечению сцепления и первым и вторым в соответствующих сезону условиях. Они позволяют круглогодично эксплуатировать автомобиль на одном комплекте шин.
• Универсальные – обладают свойствами, позволяющими эксплуатировать их как на шоссейных, так и на грунтовых дорогах. Их целесообразно применять для вседорожников, которые совершают примерно равные пробеги по шоссе и дорогам. Четкую границу между ними и всесезонными шинами провести бывает довольно трудно.
• Повышенной проходимости – рассчитаны для бездорожья и мягких грунтов. Использовать такие шины желательно только при редком движении по шоссе. В противном случае они будут быстрее изнашиваться и создавать высокий уровень шума.

Так же шины можно классифицировать по форме профиля: