Игорь Иванов - Автомобильные шины. Вчера, сегодня, завтра…

Рис. 22. Изменение профиля пневматической шины с 1924 по 1996 гг.

Рис. 23. Слева шина 1950 г, справа – современные шины (2012 г).

На протяжении полутора столетий неизменным оставался материал, из которого изготавливается шина. Во всех смесях присутствует каучук, но наука работает над тем, чтобы его оттеснить или исключить совсем.

Самые экологически чистые шины выпускает Nokian Tyres. В составе резиновой смеси своих покрышек компания полностью исключила такой типичный «шинный» химический элемент, как полиароматические соединения, признанные вредными для окружающей среды. Вместо них Nokian использует смесь на безвредном для природы рапсовом масле. Впрочем, экологичность совсем не понижает ходовые качества шины, а напротив – благодаря новой смеси достигается более низкий коэффициент сопротивления качению и улучшенное сцепление с дорогой.

Это одно из свидетельств того, что эволюция автомобильной пневматической шины продолжается. В 60 годы значительное изменение претерпела такая характеристика конструкции шины, как отношение высоты шины Н к ширине профиля В – Н/В. Первые шины в разрезе, представляли собой почти правильный круг, высота которого равнялась ширине. Затем отношение величин Н/В последовательно уменьшалось до 0,7 и даже до 0,6 к 1980 г. (см. рис 23) . Целью стремления к низким профилям шин явилось увеличение площади контакта с дорогой. Что улучшает боковую устойчивость, тягово-сцепные свойства и продлевает срок службы шин. Преимущества радиальных шин проявляется в большей степени от того, что их изготавливают низкопрофильными.

Дальнейшее усовершенствование шин идет и в направлении применения более современных материалов, уменьшения содержания резины в каркасе, повышения прочности корда, снижения слойности каркаса. Улучшения связи корда с резиной, создания шин с малой высотой и большой шириной профиля, увеличение насыщенности рисунка и применения ребристых и комбинированных рисунков протектора. Усовершенствование шин направлено также на увеличение срока службы, допускаемых нагрузок, упрощение технологии производства. Улучшение ряда технико-экономических показателей шин, увеличения безопасности движения транспортных средств. В опытных производствах уже идет работа по созданию бескордовых шин, которые должны быть дешевле и лучше, и по другим показателям.

Наиболее перспективными, в настоящее время, считаются радиальные бескамерные однослойные шины из металлокорда, предназначенные для монтажа на полуглубокие ободья с низкими закраинами. А самые последние предложения по этому вопросу является – вместо металла использовать кевлар – гибкий, прочный (в 5 раз прочнее металла), легкий.

Сейчас мы с вами разберемся в чем преимущество бескамерной шины и в чем разница диагонального и радиального корда, а также какие материалы применяются в таких шинах.

Создатели первых пневматических шин едва ли могли мечтать о высокой надежности и долговечности «обутых» колес. Примитивный протектор не имел рисунка и легко повреждался. Водители с недоверием глядели на «резиновое чудо». Хотя, например, в Англии уже 1896 г. покрышками Dunlop уже был оснащен автомобиль «Ланчестер». С установкой пневматических шин улучшились плавность хода и проходимость и хотя первые шины были ненадежны и не приспособлены к быстрому монтажу но они уже начали получать все большее признание. Больше всего их широкому распространению мешала их ненадежность. Водители брали с собой в дорогу по шесть запасок и полный багажник инструментов, которыми пользовались по несколько раз в день. Потребление шин с каждым днем, понемногу, но росло, что сулило немалые деньги первым шинным предприятиям – Dunlop, Michelin, Continental, Goodyear – именно эти фирмы, почти одновременно, стали добавлять в резину сажу и шины приобрели черный цвет, а до этого они были грязно – желтого или грязно-белого цвета.

Как мы помним из предыдущих глав, что первый синтетический каучук в нашей стране был получен в промышленных масштабах в 1931 году и 73 % в наших шина составлял именно он. Благодаря специфическим свойствам синтетического каучука и его влиянию на эксплуатационные характеристики шин появились перспективы создания новых типов усовершенствованных шин. Тем не менее, за сорок лет с начала века радикальных изменений в конструкциях покрышек не происходило. И только в 1946 г. специалисты Michelin изобрели шину радиальной конструкции со стальным кордом. Они более прочные и надежные, на них можно развивать большую скорость или стоять в пробках – радиальным шинам не повредит ни то, ни другое, а самое главное, они хорошо тормозят.

Шина с диагональным расположением нитей корда, практически, уже вышли из употребления и чаще всего встречаются на ретро автомобилях и их усовершенствованием никто не занимается, так как считают, что они бесперспективны и не стоит на них тратить средства и время. Хотя, признано, что такие шины на плохой дороге ведет себя лучше радиальных.

Кордные ткани составляют 30 % от массы и стоимости покрышки. Корд несет основную нагрузку во время работы шины обеспечивая – прочность, эластичность, износостойкость, сохранность формы и другие эксплуатационные качества.

Корд изготавливают из вискозы, полиамидных волокон, стальной проволоки, стекловолокна и кевлара, который в 5 раз прочнее стали. Кордовую пряжу изготавливают из отдельных волокон трехкратным кручением (см. рис. 18). Шины изготовленные из нейлона обладают большой прочностью, эластичностью, легкостью и выдерживают температуру до 250 °C.

Применение стального корда стало возможным только после того как был решен вопрос связи его с резиной. Вопрос был решен когда стали проволоку подвергать оцинкованию или латунированию. Такой корд имеет высокую прочность, малое удлинение, высокую теплопроводность и теплостойкость. Как недостаток, следует отметить низкую усталостную прочность. Этот недостаток отсутствует когда применяют кевлар. Кордные нити связывает между собой каркасная резина – это каучук с содержание серы 3–5%.

Рис. 24. Камерная шина

Рис. 25. Устройство бескамерной шины