Автомобильная шина

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Пневматическая шина

Автомобильная шина — один из наиболее важных элементов, представляющий собой упругую оболочку, расположенную на ободе колеса. Шина предназначена для поглощения незначительных колебаний, вызываемых несовершенством дорожного покрытия, реализации и восприятия сил, возникающих в пятне контакта и обеспечения высокого коэффициента сцепления.

[править] История

Первая в мире резиновая шина была сделана Робертом Уильямом Томсоном. В патенте № 10990, датированным 10 июня 1846 г., написано: «Суть моего изобретения состоит в применении эластичных опорных поверхностей вокруг ободьев колес экипажей с целью уменьшения силы, необходимой для того, чтобы тянуть экипажи, тем самым, облегчая движение и уменьшая шум, который они создают при движении». Патент Томсона написан на очень высоком уровне. В нем изложена конструкция изобретения, а также материалы, рекомендуемые для его изготовления. Шина накладывается на колесо с деревянными спицами, вставленными в деревянный обод, обитый металлическим обручем. Сама шина состояла из двух частей: камеры и наружного покрытия. Камера изготавливалась из нескольких слоев парусины, пропитанной и покрытой с обеих сторон натуральным каучуком или гуттаперчей в виде раствора. Наружное покрытие состояло из соединенных заклепками кусков кожи. Томсон оборудовал экипаж воздушными колесами и провел испытания, измеряя силу тяги экипажа. Испытания показали уменьшение силы тяги на 38 % на щебеночном покрытии и на 68 % на покрытии из дробленой гальки. Особо отмечались бесшумность, удобство езды и легкий ход кареты на новых колесах. Результаты испытаний были опубликованы в журнале «Mechanics Маgazin» 27 марта 1849 г. вместе с рисунком экипажа. Можно было констатировать, что появилось крупное изобретение: продуманное до конструктивного воплощения, доказанное проведенными испытаниями, готовое к совершенствованию. К сожалению, на том дело и закончилось. Не нашлось никого, кто бы занялся этой идеей и довел ее до массового производства с приемлемой стоимостью. После смерти Томсона в 1873 г. «воздушное колесо» было забыто, хотя образцы этого изделия сохранились.

В 1888 г. идея пневматической шины возникла вновь. Новым изобретателем был шотландец Джон Данлоп, чье имя известно в мире как автора пневматической шины. Дж. Б. Данлоп придумал в 1887 г. надеть на колесо трехколесного велосипеда своего 10-летнего сына широкие обручи, сделанные из шланга для поливки сада, и надуть их воздухом. 23 июля 1888 г. Дж. Б. Данлопу был выдан патент № 10607 на изобретение, а приоритет на применение «пневматического обруча» для транспортных средств подтверждал следующий патент от 31 августа того же года. Камера из резины крепилась на обод металлического колоса со спицами обматыванием ее вместе с ободом прорезиненной парусиной, образующей каркас шины, в промежутках между спицами. Преимущества пневматической шины были оценены достаточно быстро. Уже в июне 1889 г. на стадионе в Белфасте Уильям Хьюм выступил в гонках на велосипеде с пневматическими шинами. И хотя Хьюма описывали как среднего гонщика, он выиграл все три заезда, в которых участвовал. Коммерческое развитие изобретения началось с образования маленькой компании в Дублине и конце 1889 г. под названием «Пневматическая шина и агентство Бута по продаже велосипедов». В настоящее время «Данлоп» — одна из крупнейших фирм в мире по изготовлению шин.

В 1890 г. молодой инженер Чальд Кннгстн Уэлтч предложил отделять камеру от покрышки, вставлять в края покрышки проволочные кольца и сажать на обод, который впоследствии получил углубление к центру. Тогда же англичанин Бартлетт и француз Дидье изобрели вполне приемлемые способы монтажа и демонтажа шин. Bce это определило возможность применения пневматической шины на автомобиле. Первым, кто стал использовать пневматические шины на автомобилях, были французы Андре и Эдуард Мишлен, которые уже имели достаточный опыт в производстве велосипедных шин. Они объявили, что к гонке в 1895 г. Париж — Бордо у них будут готовы пневматические шины для автомобилей н сдержали свое обещание. Несмотря на многочисленные проколы, автомобиль преодолел расстояние в 1200 км и достиг среди девяти других финиша своим ходом. В Англии в 1896 г. шинами «Данлоп» был оснащен автомобиль Ланчестер. С установкой пневматических шин существенно улучшились плавность хода, проходимость автомобилей, хотя первые шины были не надежны и не приспособлены к быстрому монтажу. В дальнейшем основные изобретения в области пневматических шин были, прежде всего, связаны с повышением безотказности и долговечности их, а также с облегчением монтажа-демонтажа. Потребовалось много лет постепенного совершенствования конструкции пневматической шипы и способа ее изготовления, прежде чем она окончательно вытеснила литую резиновую. Стали применяться все более надежные и долговечные материалы, появился в шинах корд — особо прочный слой из упругих текстильных нитей. В первой четверти текущего столетия все чаще стали использовать конструкции быстросъемных креплений колес к ступицам на нескольких болтах, что позволило заменять шины вместе с колесом в течение нескольких минут. Bce эти усовершенствования привели к повсеместному применению пневматических шин на автомобилях и бурному развитию шинной промышленности.

[править] Конструкция

Основными материалами для производства шин являются резина, которая обычно изготавливается из натурального или искуственного каучука и ткань — корд (может быть выполнен в виде металлических, либо нейлоновых нитей).

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

Структура шины: 1- протектор; 2- плечевая часть; 3- каркас; 4- боковая часть; 5- брекер; 6- дополнительная вставка в плечевой зоне(зелен.цв.); 7- бортовое кольцо; 8- бортовая часть

Каркас состоит из прорезиненных нитей корда. В зависимости от расположения нитей корда в каркасе различают шины:

• радиальные
• диагональные

В радиальных шинах нити корда расположены вдоль радиуса колеса(как на схеме, позиция № 3). В диагональных шинах нити корда расположены под углом к радиусу колеса, нити соседних слоев перекрещиваются. Радиальные шины конструктивно более жесткие, вследствие чего обладают большим ресурсом, обладают стабильностью формы пятна контакта, меньшим сопротивлением качению, меньшим расходом топлива, большим ресурсом. В связи с этим, в настоящее время, радиальные шины для легковых автомобилей практически полностью вытеснили диагональные.

Брекер находится между каркасом и протектором. Предназначен для предохранения каркаса от разрушения. Состоит из нескольких слоев корда (обычно металлокорд).

Протектор необходим для реализации коэффициента сцепления шин с дорогой, а также для предохранения каркаса от повреждений. Протектор обладает определенным рисунком, который, в зависимости от назначения шины различается. Но, всеже, главная задача протектора шины — обеспечить надежный контакт колеса с дорогой в неблагоприятных условиях, таких как дождь, грязь, снег и т.д, путем их удаления из пятна контакта по точно спроектированным канавкам и желобкам рисунка. Но эффективно удалять воду из пятна контакта протектор в силах лишь до определенной скорости, выше которой жидкость физически не сможет полностью удаляться из пятна контакта, и автомобиль потеряет сцепление с дорожным покрытием, а следовательно и управление. Этот эффект носит название аквапланирование. На сухих же дорогах протектор снижает коэффициент сцепления из-за меньшей площади пятна контакта, по сравнению с резиной без протектора (slick tire). Именно поэтому на гоночных автомобилях в сухую погоду используются шины с гладким протектором, либо без протектора. Во многих странах существуют законы, регулирующие минимальную высоту протектора на дорожных транспортных средствах, и многие дорожные шины имеют встроенные индикаторы износа.

Борт позволяет покрышке герметично садиться на обод колеса. Для этого он имеет бортовые кольца и изнутри покрыт слоем вязкой воздухонепроницаемой (для бескамерных шин) резиной.

Боковая часть предохраняет шину от боковых повреждений.

Бескамерные(tubeless) шины наиболее распространены благодаря своей надежности, меньшей массе и удобству эксплуатации.

[править] Маркировка

[править] Размерность

[править]   205/55 R16 91v

• 205 — ширина профиля, мм
• 55 — отношение высоты профиля к ширине, %
• R — шина имеет каркас радиального типа (если буквы нет — шина диагонального типа).
• 16 — посадочный диаметр шины (соответствует диаметру обода диска), дюйм
• 91 — индекс нагрузки (на некоторых моделях в дополнение к этому может быть указана нагрузка в кг — Max load)
• V — индекс скорости (определяется по таблице)

• Максимально допустимое давление (MAX PRESSURE).

Давление воздуха в шинах существенно влияет на поведение автомобиля на дороге, безопасность на высоких скоростях, а также на износ протектора.

[править] Назначение для определенных условий эксплуатации

• англ. Winter — зимние шины.
• англ. Aqua, Rain и т. д. — высокоэффективны на мокрой дороге.
• англ. AS (all seasons) — всесезонные шины.
• англ. M+S (Mud+Snow) — буквально — «грязь+снег» — пригодны для движения по грязи и снегу.

[править] Тенденции в шинной индустрии

В последнее время наметились все бо́льшие тенденции, направленные на уменьшение высоты профиля шины.^{[Источник?]} Снижение отношения высоты профиля к ширине профиля, при неизменной ширине шины, позволяет ставить колесные диски бо́льшего диаметра без изменения общей высоты колеса. Это делает возможным установку тормозных механизмов бо́льшего диаметра, что необходимо^{[Источник?]} в свете роста мощностей моторов и скоростей^{[Источник?]} авто. Также уменьшается деформация боковых стенок шины — это улучшает реакции шины на действия рулем, и снижает нагрев шины, но, с другой стороны, ухудшает комфортабельность движения, а форма пятна контакта становится короче и шире.^{[Источник?]}

шина Michelin PAX

Снижение сопротивления качению шины также является одним из приоритетнейших направлений в развитии шинной промышленности. Снижение сопротивления позволяет повышать экономичность движения автомобиля, за счет более совершенных материалов, применяемых в протекторе, которые поглощают меньше энергии при растяжении и сжатии. Больших успехов достигла компания Michelin, разработанные ею опытные образцы покрышек Proxima позволяют снизить вес на 20 %, а сопротивление качению на 25 % — до 6.5 кг/т по сравнению с покрышками серии Energy, обладающими сопротивлением в 9 кг/т. Для справки — шины выпущенные в 1897 году имели сопротивление качению в 25 кг/т.

Возможность нести вес автомобиля в случае потери воздуха опреленное количество километров, без вреда для колесных дисков - важное достижение шинников за последнее время. Такие шины обычно носят название «run flat». К реализации идеи создания шины не боящейся прокола компании подошли по разному. Например Goodyear используют в своих шинах EMT (Extended Mobility Tire) специальные вставки в плечевой зоне, которые не позволяют шинам полностью складываться. Michelin в шинах PAX используют нестандартный обод, с жестким кольцом, на которое в случае потери давления и опирается автомобиль.

[править] Производители

[править] Мир

• Avon Tyres
• Bridgestone
• Continental
• Barum
• Cheng-shin/MAXXIS
• Cooper Tire & Rubber Company
• Dunlop Tyres
• Eurotire
• Firestone
• GITI TIRE
• Goodrich Corporation
• Goodyear Tire and Rubber Company
• Hankook Tire
• JKtyre
• Kelly Springfield Tire and Rubber Company
• Kumho
• Michelin
• Uniroyal
• Metzeler
• Madras_Rubber_Factory MRF Tyres
• Nokian Tyres
• Pirelli
• Sumitomo Rubber Industries
• Toyo Tire & Rubber Company
• Yokohama Rubber Company
• Amtel-Vredestein

[править] Бывший СССР

• Белшина
• Росава
• Днепрошина

[править] Россия

• Барнаульский шинный завод
• Белгородский шинный завод
• Красноярский шинный завод
• Московский шинный завод
• Нижнекамский шинный завод
• Омский шинный завод
• Ярославский шинный завод

[править] Ссылки

• Список производителей шин
• Днепрошина
• Южно-Уральская промышленная компания - производитель оборудования для перерботки автомобильных покрышек методом пиролиза

[править] Литература

• "Основы конструкции автомобиля", Иванов А.М., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. и др. Учебник для ВУЗов. — М.: ООО «За рулем», 2005. ISBN 5-9698-0003-1
• "Modern car technology : Jeff Daniels looks under the skin of today's cars", Jeff Daniels - Sparkford, UK : Haynes, 2001. ISBN 1-85960-811-6

Эту статью или раздел следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно общим правилам и указаниям.