Толщина боковины шины легкового автомобиля

Устройство ходовой части

Конструкция автомобильных шин

Назначение шины — поглощать и смягчать толчки и удары, воспринимаемые колесом от дороги, обеспечивать с ней достаточное сцепление, снижать уровень шума, возникающий при движении автомобиля и уменьшать разрушающее действие автомобиля на дорогу.

Требования, предъявляемые к конструкции автомобильных шин:

1. Обеспечение высокой комфортабельности — шина и подвеска, работая последовательно в вертикальном направлении, обеспечивают требуемую частоту собственных колебаний подрессоренной части конструкции. Помимо этого, влияние шины на комфортабельность автомобиля определяется следующим:

• уровнем шума при прямолинейном и криволинейном движении;
• сопротивлением повороту управляемых колес;
• радиальным и боковым биениями, которые передаются на рулевое управление.

2. Обеспечение безопасности движения — реализация этого требования в основном определяется прочностью каркаса шины, способного противостоять действию внутреннего давления и ударным нафузкам. Безопасность шины определяется следующими ее свойствами:

• устойчивостью прямолинейного движения;
• способностью двигаться с высокими скоростями без опасности возникновения сильных вибраций и разрушения;

• хорошими сцепными свойствами как в продольном, так и в боковом направлениях, а также на дорогах с мокрым, загрязненным, заснеженным и обледенелым покрытиями.
3. Высокие экономические показатели — экономичность шины определяется ее стоимостью и эксплуатационными затратами.
4. Удобство компоновки (с позиции размещения колес и шин на автомобиле они должны иметь минимально допустимые размеры) заключается в следующем:
• уменьшается высота и ширина колесной ниши, что позволяет увеличить объем салона, моторного отсека и багажного отделения легкового автомобиля или улучшить планировку салона автобуса;
• уменьшается высота легкового автомобиля;
• уменьшается высота пола автобуса или положение грузовой платформы грузового автомобиля, что важно для ускорения погрузки и выгрузки;
• уменьшается пространство, занимаемое запасным колесом.

В настоящее время на легковых автомобилях применяются колеса диаметром обода не менее 13″ (дюймов), а на грузовых — 18″
Покрышка шины воспринимает давление сжатого воздуха, находящегося в камере, предохраняет камеру от повреждений и обеспечивает сцепление колеса с дорогой.
Покрышка состоит из протектора, подушечного слоя (брекера), каркаса, боковин и бортов с сердечниками. Каркас является основой покрышки, соединяя все ее части в одно целое. Каркас изготовляется из одного или нескольких слоев специальной прорезиненной кордной ткани (корда) толщиной 1—1,5 мм. В зависимости от типа и назначения шины корд может быть хлопчатобумажным, вискозным, капроновым, нейлоновым и металлическим. Число слоев корда в каркасе с учетом их равнопрочное™ может быть: 2—6 для шин легковых автомобилей; 4—14 для шин грузовых автомобилей и автобусов. Число слоев корда определяет прочность каркаса и допустимую нагрузку на шину.
Боковина шины представляет собой слой резины, привулканизирован-ный к каркасу и защищающий его от вредных воздействий окружающей среды и механических повреждений. Боковины должны быть достаточно тонкими и гибкими, для того чтобы хорошо противостоять циклическому изгибу и оказывать малое влияние на изгибную жесткость каркаса. Толщина боковины 1,5—3,5 мм у обычных шин и до 10 мм у арочных. На нижней поверхности боковины формируется монтажный поясок в виде концентричных резиновых колец, которые позволяют проконтролировать правильность посадки борта шины на полку обода при монтаже. В верхней части боковины имеется защитный поясок в виде также концентричных, но более массивных колец. Они служат для защиты от повреждений при боковых наездах на бордюрный камень и т. п.
Протектор (рис. 121) обеспечивает сцепление шины с дорогой и предохраняет каркас от повреждения. Его изготовляют из прочной, твердой, износостойкой резины. В нем различают расчлененную часть (рисунок) и подканавочный слой, который составляет 20—40 % толщины протектора в целом. Толщина протектора шин легковых автомобилей — 10—15 мм, грузовых и автобусов — 15—30 мм.

Рисунки протекторов: а — дорожный; б — универсальный; в — повышенной проходимости; г — карьерный; д — зимний.

Бескамерные шины, подробнее.

Между каркасом и протектором располагается подушечный слой (брокер). Он представляет собой резиновый или резино-кордный слой и служит для усиления каркаса и улучшения связи каркаса с протектором. Брекер смягчает воздействие на каркас ударных нагрузок и способствует более равномерному распределению по каркасу окружных и поперечных сил, возникающих при взаимодействии колеса с дорогой.
Борта надежно укрепляют покрышку на ободе. Снаружи борта имеют один-два слоя прорезиновой ленты, предохраняющей их от истирания об обод и от повреждений при монтаже и демонтаже шины. Внутри бортов имеются стальные проволочные сердечники, которые увеличивают прочность бортов, предохраняют их от растягивания и предотвращают соскакивания шины с обода колеса. Шина с поврежденным сердечником не пригодна для эксплуатации.
Шины различают по назначению, геометрическим параметрам, конструктивным признакам и эксплуатационным характеристикам.

По назначению различают шины:

• для легковых автомобилей;
• для грузовых автомобилей и автобусов;
• для автомобилей повышенной и высокой проходимости;
• для специальных машин.

В зависимости от дорожного покрытия и его состояния они различаются по типу рисунка протектора:

• дорожные (для дорог с усовершенствованным покрытием);
• универсальные (для дорог с различным покрытием);
• повышенной проходимости;
• карьерные.
Учитывая различное состояние покрытия в зависимости от времени года шины бывают:
• летние (со стандартным дорожным рисунком);
• для грязи и снега;
• для грязи, снега и льда. Основными параметрами шины являются:
• В — ширина профиля;
• Н — высота профиля;
• d — посадочный диаметр;
• А — посадочная ширина (обода).

В зависимости от ширины профиля шины подразделяются на:

• крупногабаритные (В> 350 мм);
• среднегабаритные (200

Источник

Про Шины!

Продолжаем познавательную страничку.

Автомобильная шина — не просто «резина» одетая на диск колеса, а сложная, многофункциональная конструкция. Основное назначение шины — смягчить толчки и удары, передаваемые на подвеску автомобиля, обеспечить надежное сцепление колеса с дорожным покрытием, управляемость, передать на дорогу тяговые и тормозные силы. В значительной степени от шины зависит коэффициент сцепления, проходимость в различных дорожных условиях, расход топлива и шум, создаваемый автомобилем во время движения. Кроме того, шина должна обеспечить заданную грузоподъемность, надежность и долговечность.

• в зависимости от конструкции каркаса — на диагональные и радиальные;
• по способу герметизации внутреннего объема- на камерные и бескамерные;
• по типу рисунка беговой дорожки- дорожные (летние, всесезонные), универсальные, зимние, повышенной проходимости;
• по профилю поперечного сечения.

Диагональные шины.
Вам, скорее всего, не придется выбирать шины по этому признаку, так как диагональные уже почти полностью вытеснены с рынка радиальными. Конструкция диагональных шин устарела, но их продолжают выпускать в небольших количествах потому, что они относительно дешевы в производстве. Единственное преимущество этих шин заключается в том, что у них прочнее боковина. Диагональная шина имеет каркас из одной или нескольких пар кордных слоев, расположенных так, что нити соседних слоев перекрещиваются.

Радиальные шины.
В радиальной шине корд каркаса натянут от одного борта к другому без перехлеста нитей. Направление натяжения нитей явствует из названия. Тонкая мягкая оболочка каркаса по наружной поверхности обтянута мощным гибким брекером — поясом из высокопрочного нерастяжимого корда, как правило, стального. Поэтому к надписи radial (радиальная) на боковинах шин часто добавляют belted (опоясанная) или steel belted (опоясанная сталью). Такое расположение слоев корда снижает напряжение в нитях, что позволяет уменьшить число слоев, придает каркасу эластичность, снижает теплообразование и сопротивление качению.

Корд — обрезиненный слой ткани, состоящий из частых прочных нитей основы и редких тонких нитей утка, которые обеспечивают хорошее обрезинивание нитей корда, высокую гибкость и прочность. Корд изготавливается из хлопкового, вискозного или капронового волокна. В настоящее время большее применение находит металлокорд, имеющий нити, свитые из стальной проволоки, толщиной около 0,15 мм. Есть и более дорогие материалы, напр. кевлар, которые не могут получить массового распространения по причине своей дороговизны.

Каркас — важнейшая силовая часть шины, обеспечивающая ее прочность, воспринимающая внутреннее давление воздуха и передающая нагрузки от внешних сил, действующих со стороны дороги, на колесо. Каркас состоит из одного или нескольких, наложенных друг на друга слоев обрезиненного корда. В зависимости от конструкции каркаса, размеров, допустимой нагрузки и давления воздуха в шине число слоев корда в каркасе может изменяться от 1 (в легковой) до 16 и более (в грузовых, сельхоз.шинах и пр).

Брекер — часть шины, состоящая из слоев корда и расположенная между каркасом и протектором шины. Он служит для улучшения связей каркаса с протектором, предотвращает его отслоение под действием внешних и центробежных сил, амортизирует ударные нагрузки и повышает сопротивление каркаса механическим повреждениям. В брекере нити корда в смежных слоях пересекаются друг с другом и с нитями корда соприкасающегося слоя каркаса, т.е. расположены диагонально, независимо от конструкции шины. Брекер в радиальных шинах более жесткий, усиленный и малорастяжимый по сравнению с брекером диагональных шин, т.к. он в основном определяет прочностные показатели шин.

Протектор — массивный слой высокопрочной резины, соприкасающийся с дорогой при качении колеса. По наружной поверхности он имеет рельефный рисунок в виде выступов и канавок между ними, так называемую «беговую дорожку». Протектор предохраняет каркас от механических повреждений, от него зависит износостойкость шины и сцепление колеса с дорогой, а также уровень шума и вибраций. Рисунок рельефной части определяет приспособленность шины для работы в различных дорожных условиях. По типу рисунка протектора шины делятся на четыре основные группы: дорожные (летние, всесезонные), универсальные, зимние, повышенной проходимости.

Плечевая зона — часть протектора, расположенная между беговой дорожкой и боковиной шины. Она увеличивает боковую жесткость шины, воспринимает часть боковых нагрузок, передаваемых беговой дорожкой и улучшает соединение протектора с каркасом.

Боковины — часть шины, расположенная между плечевой зоной и бортом, представляющая собой относительно тонкий слой эластичной резины, являющийся продолжением протектора на боковых стенках каркаса и предохраняющий его от влаги и механических повреждений. На боковинах нанесены обозначения и маркировки шин.

Борт — жесткая часть шины, служащая для ее крепления и герметизации (в случае бескамерной) на ободе колеса. Основой борта является нерастяжимое кольцо, сплетенное из стальной обрезиненной проволоки. Состоит из слоя корда каркаса, завернутого вокруг проволочного кольца, и круглого или профилированного резинового наполнительного шнура. Стальное кольцо придает борту необходимую жесткость и прочность, а наполнительный шнур — монолитность и эластичный переход от жесткого кольца к резине боковины. С наружной стороны борта расположена бортовая лента из прорезиненной ткани, или корда, предохраняющая борт от истирания об обод и повреждения при монтаже и демонтаже.

Особенности бескамерной шины:

Бескамерную резину можно устанавливать только на диски, имеющие «хампы» — специальные выступы на ободе.

Бескамерная резина гораздо более безопаснее на скорости, т.к. она спускает постепенно.

Бескамерная автомобильная шина до того, как начнет спускать держит, как правило, не один, а несколько проколов.

Не стоит без особой необходимости, вставлять в бескамерную шину камеру. Если в камерной шине воздух, попадающий между камерой и шиной, выходит в атмосферу через сосок или негерметичный обод, то в бескамерной шине он остается плоскими пузырями, которые здорово затрудняют теплоотдачу колеса, и оно часто перегревается в жару при больших скоростях, это чревато.

Обозначение и маркировка шин, выпускаемых в Европе, соответствует Евростандарту, а в США — требованиями Транспортного управления этой страны. Следует отметить, что обозначения и маркировка отечественных и импортных шин по отдельным позициям совпадают, хотя среди них имеются характерные различия. Прежде всего рассмотрим маркировки шин, действующих в Европе:

Пример: 185/65 R15 87Т — размер шины и ее техническая характеристика:

• 185 — ширина профиля шины в мм.;
• 65 — отношение высоты профиля к ее ширине, выраженное в процентах;
• R — радиальная конструкция шины;
• 15 — посадочный диаметр обода в дюймах;
• 87 — индекс грузоподъемности. Ряд зарубежных фирм указывают максимальную нагрузку (MAX LOAD) в кг и английских фунтах;
• Т — индекс максимальной скорости, на которую рассчитана шина;

Источник

От шины до машины: разбор автомобильной резины для чайников

Собрали об автомобильной шине все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить

Автомобильная шина (покрышка) изготовлена из резины на основе каучуковых смесей. Форму ей придает кордовая ткань, выполненная из полимерных, металлических или текстильных нитей.

Задача автомобильной шины смягчить поездку, обеспечить сцепление с дорогой для передвижения автомобиля и курсоустойчивости.

Показатели качества автомобильной покрышки

Основные показатели шины – коэффициент сцепления с дорогой, износостойкость, коэффициент сопротивления качению. Сцепление и износостойкость зависят друг от друга: чем мягче протектор, тем лучше будет сцепление с дорогой, но и износ будет быстрее. Чем мягче резина, тем быстрее изнашивается. Более подробная взаимосвязь характеристик шины показана на рисунке ниже. Перетягивание центра «паутинки» в одну из сторон показателя колеса, отнимает показатель у противоположной характеристики.

Сопротивление качению – это физические законы, которые действуют на колесо во время движения по заданному направлению. В результате противодействия физики теряется энергия, а следовательно двигателю машины приходится выдавать больше мощности для кручения колес, т.е. расходовать больше топлива. При снижении сопротивления качению колес на 10 процентов, расход топлива снижается на 1-2 процента.

Что влияет на сопротивление качению

На сопротивление качению влияет деформация шин и аэродинамическое сопротивление. С аэродинамикой все понятно, это сила сопротивления воздуха, а как деформация шины влияет на сопротивление качению, разберем на примере.
Во время движения боковины и пятно контакта протектора при соприкосновении с поверхностью земли постоянно деформируются и возвращаются в исходное положение. На деформацию и восстановление покрышки теряется до 90% энергии заданной колесу для движения. Представьте себе колеса поезда. Они скользят по рельсам не деформируясь. Путь им задан направлением рельс по которым они катятся, им не нужно удерживать курсоустойчивость чтобы не уйти в занос, поэтому не нужен протектор, коэффициент сцепления с рельсами им важен только для качения вперед. Колесо машины едет по дороге, по которой, если не будет хорошо сцепления, может унести в занос. Курсоустойчивость колесо получает за счет зацепов за дорожное покрытие. Зацепы за дорожное покрытие происходят когда резина как бы растекается по асфальту, цепляясь мягкими частями протектора за все шероховатости и неровности асфальта. Место соприкосновения с дорогой называется пятном контакта. Чем больше площадь пятна контакта, тем больше коэффициент сцепления с дорогой. Как раз во время появления пятна контакта и происходит гистерезис.
Гипертезис – это отставание (в переводе с греческого языка), то есть явление, при котором шина соприкасаясь с дорогой, деформируется с запаздыванием, а потом с запаздыванием возвращается (отскакивает) в первоначальную форму из-за внутреннего трения в своих компонентных материалах. Во время деформации (гипертезиса) теряется энергия раскручивающая колеса. Представьте подспущенные колеса. Площадь пятна контакта у них будет больше, сцепление лучше, но расход топлива с ними будет выше, так как энергия будет расходоваться на деформацию большей площади резины.

Еще один пример шин с высоким коэффициентом сопротивления качению – фрикционные шины или в простонародии «липучка». Это зимние или всесезонные шины, которые сцепляющиеся с дорожным покрытием за счет повышенного коэффициента трения. Летом на них ездить нельзя. В них мягкая резина, которая вдавливается даже в микротрещины наледи, за счет чего держит дорогу зимой и сложный рисунок цепляющийся за все мелкие неровности на дороге. У фрикционной резины высокий коэффициент трения, высокий гистерезис, высокое сопротивление качению. Резина с с низким гистерезисом будет обладать меньшим сопротивлением качению, а следовательно низким расход топлива. Коэффициент гипертезиса покрышки плотно связан коэффициентом сопротивления качению. Над уменьшением потери энергии во время деформации покрышек при движении, т.е. гипертезиса, работают инженеры. Но сделать это, не в ущерб другим характеристикам автомобильной покрышки, ой как не просто.

Шины с низки коэффициентом качению

Первое поколение автомобильной резины с низким сопротивлением качению было не комфортным. Любая кочка, встретившаяся по дороге, ощущалась в салоне автомобиля как маленькое землетрясение. Такие шины не отличалось хорошим сцеплением с поверхностью дороги, поэтому были не безопасны.
Производители снижают коэффициент сопротивления качению шин за счет новых резиновых смесей, дизайна каркаса покрышки, конструкции, рисунка протектора. При этом не в ущерб силе трения, отвечающей за сцепление с дорогой и тормозному пути. Меньше сопротивление качению, меньше расход топлива, это вы уже усвоили.
На Парижском автосалоне 2012 года, компания Michelin рекламировала новые модели покрышек с уменьшенным коэффициентом сопротивления качению. Поставив сферическую рампу, как у скейтеров и роллеров, они установили на одном конце рампы две машины, прицепленные к крюку. По команде работника Michelin, эти два автомобиля одновременно отцеплялись от крюка и начинали кататься по сферической рампе туда-сюда. Один из этих автомобилей вскоре останавливался, а второй еще катался. Первый был обут в шины старых моделей, а на втором были надеты новые покрышки Michelin с низким сопротивлением качению.

Строение шины

Автомобильная покрышка состоит из:

Каждый из этих компонентов влияет на характеристики шины. Тонкий герметизирующий слой, например, снижает сопротивление качению и вес. Он расположен на первом слое каркаса бескамерной шины. Низкое сопротивление качению благоприятствует низкому расходу топлива, а небольшой вес колеса способствует лучшей управляемости. Но если герметизирующий слой сделать слишком тонким, то поддержание постоянного давления воздуха в шинах и их срок службы уменьшаться.
Конструкция каркаса влияет на грузоподъемность покрышек, управляемость, торможение и комфорт. Конструкций каркаса две – радиальная, когда нити слоев каркаса, расположены радиально от борта к борту не пересекаясь, и диагональная, когда нити слоев корда перекрещиваются между собой. Радиальные шины выпускаются в большей части в бескамерном исполнении, диагональные с камерой. У радиальных лучше сопротивление качению, большая площадь соприкосновения с дорогой. У диагональных пробег 20-40 тысяч километров, у радиальных 60-80 тысяч километров

Рисунок протектора, угол скольжения, недостаточная и избыточная поворачиваемость

Рисунок протектора может быть ассиметричным (неравномерными по осевой линии протектора) и симметричным (с зеркальной левой и правой половиной от центральной плоскости вращения). Симметричные и ассиметричные рисунки бывают направленными (ставятся по направлению строго в определенную сторону) и ненаправленные (не зависящие от направления вращения). Рисунок протектора влияет на управляемость автомобилем, уровень шума, способность отводить воду через бороздки не допуская аквапланирования.
Передвигаясь по прямой дороге, сжатие переднего края поля зацепления шины и отскок задней кромки происходят с запозданием, не одновременно. С этим свойством связано уже описанное гистерезисное трение. Добавьте боковую нагрузку на колесо при поворотах и появляются такие показатели шины как угол скольжения (или угол увода), недостаточная и избыточная поворачиваемость.

Угол увода или угол скольжения

Понятие «угол увода» (угол скольжения, англ. Slip Angle) не имеет никакого отношения к скольжению по поверхности. Представьте себе шину при повороте и проследите за местом соприкосновения колеса с асфальтом (пятно контакта). Из-за боковой нагрузки резина будет деформироваться в месте соприкосновения с поверхностью земли, так как при боковой нагрузке, новое направление сцепления не будет совпадать с предыдущим направлением движения шины. При повороте машины образуется угол между направлением кручения колесного диска и углом вращения шины. Угол между этими двумя направлениями и есть угол увода при боковой нагрузке. Этой мерой измеряется уровень деформации шины при боковой нагрузке.
У каждого колеса свой предел угла скольжения в повороте, при превышении которого колеса потеряют сцепление с дорогой и начнут скользить по поверхности, что приведет к потере управляемости автомобилем и заносу.