Министерствообразования и науки РФ
ВолгоградскийГосударственный Технический Университет
(ВолгГТУ)
Кафедра «ТЭРА»
Спецкурстехнической эксплуатации автомобилей
Курсовая работа
«Особенностиэксплуатации автомобильных шин»
Выполнил:
студент гр. АЭ-513
Солдатов П.В.
Проверил:
доц. каф. ТЭРА
Бойко Г.В.
Волгоград 2011
Содержание
Введение
1) Устройствоавтомобильных шин
1.1) Маркировкаавтомобильных шин
1.2) Конструкцияколес легковых автомобилей
1.3) Техническиехарактеристики шин
1.4) Взаимодействиешин с дорогой
2) Особенностиэксплуатации автомобильных шин
2.1)Потери энергии на качение шин
2.2)Сцепные свойства шин
2.3)Амортизационные свойства шин
2.4)Долговечность, износостойкость, дисбаланс шин
2.5)Виды износа шин
2.6)Внутреннее давление воздуха в шинах и их перегрузка
2.7)Влияние стиля вождения на износ шин
2.8)Нерегулярное техническое обслуживание и ремонт шин
2.9)Нарушение правил монтажа и демонтажа шин
2.10)Дисбаланс колес
2.11)Правильный выбор и комплектование автомобилей шинами
2.12)Ремонт покрышек в условиях автопредприятия
3)Особенности эксплуатации зимних шин на грузовых автомобилях
3.1)Зимние нешипованные шины
3.2)Зимние шипованные шины
Заключение
Списокисточников
Введение
При осуществленииавтомобильных перевозок немалую часть внимания следует уделять безопасностидвижения. Автомобильные шины как элементы конструкции автомобиля,непосредственно контактирующие с дорожным покрытием, оказывают значительноевлияние на устойчивость, управляемость и тормозные качества автомобиля. А они всвою очередь обеспечивают не только безопасность жизни и здоровья участниковдвижения, но также и сохранность перевозимого груза. Не стоит забывать и отопливно-экономических характеристиках автомобиля, которые так же зависят отсопротивления шин качению. Характеристики автомобильных шин так же влияют и науровень шума от движущегося автомобиля. Эти и другие немаловажные факторы,связанные с эксплуатацией шин, будут детально рассмотрены в данной работе.
1 Устройствоавтомобильных шин
1.1 Маркировкаавтомобильных шин
Автомобильные шинымаркируются алфавитно-цифровым кодом, который обозначается на борту шины. Этоткод определяет размеры шины и некоторые из ее ключевых характеристик, типаиндикаторов нагрузки и скорости. Иногда внутренний борт шины содержитинформацию, не включенную во внешний борт, и наоборот.
Маркировка шин запоследние годы значительно усложнилась, современные автошины имеют маркировкутяги, протектора, температурного сопротивления и пр. показателей.
/>
Рис. 1 – маркировка шин
1 — Модель (имя) шины;2 — Код транспортного средства; 3 — Ширина шины в миллиметрах от борта доборта; 4 — Отношение высоты борта к полной ширине шины в процентах; 5 — Rнаправление корда; 6 – посадочный диаметр; 7 — Индекс нагрузки и знак скорости8 — Идентификационный номер DOT в стандартах США; 9 – тип дорожного покрытия; 10- Материал корда и композиция резины; 11 – Производитель; 12 — Максимальныйиндекс нагрузки; 13 — Код тяги, протектора, температурного сопротивления; 14 — Максимальное давление шины;
Дополнительнаямаркировка шины
— M*S: На зимних шинах,в конце вышеупомянутой маркировки может стоять «Е» — шипованнаярезина.
— E4 — Шина,сертифицированная согласно ECE-инструкциям, (число указывает страну одобрения).
— 030908 — кодсертификации шины
— DOT код: все шины,импортированные в США имеют DOT код, как это требуется Министерствомтранспорта, этот код определяет компанию и фабрику, почву, партию, и датупроизводства (2 цифры для недели года плюс 2 цифры для года; или 2 цифры длянедели года плюс 1 цифра для года для шин, сделанных до 2000)
— TL — Бескамерная(Tubeless)
— TT — Tubetype,камерная шина
— Made in — Странапроизводства
— C (коммерческий) — Шина для легких грузовиков (Пример: 185 R14 C)
— B — Шины длямотоциклов (Пример: 150/70 B 17 69 H = диагональная конструкция с поясом подпротектором
— SFI — сокр. для«side facing inwards» = внутрь асимметричных шин
— SFO — сокр. для«side facing outwards» = вовне асимметричных шин
— TWI — Индексизнашивания шины (Tire wear index), индикатор профиля шины, который показывает,когда шина стерта и должна быть заменена
— SL — (standard load =стандартная нагрузка): Шина для нормального использования и нагрузки
— XL — (extra load =сверх нагрузка): Шина для тяжелой нагрузки
— rf — Укрепленныешины(Reinforced tires)
— Стрелки — Некоторыетипы протекторов шин разработаны так, чтобы давать лучший эффект, когда шинавращается в определенном направлении (по часовой стрелке или против часовойстрелки). Такие шины будут иметь стрелку, показывающую, в какую строну шинадолжна вращаться, будучи надета на колесо транспортного средства. Дляадекватного динамического поведения шин важно соблюдать это указание.
/>
Рис.2 – Дополнительнаямаркировка автомобильных шин
Желтая точка (круглаяили треугольная метка) на боковине означает самое легкое место на шине. При монтаженовой шины на диск, желтую метку нужно совместить с самым тяжелым местом надиске. Обычно это то место, где крепится ниппель. Это позволяет улучшитьбалансировку колеса и поставить грузики меньшего веса.
На шинах с пробегомметки уже не так актуальны, поскольку, как правило, при износе шины её баланссмещается.
Красная точка — означает место максимальной силовой неоднородности, проявление которой обычносвязано с различными соединениями разных слоев шины при её изготовлении. Этинеоднородности — абсолютно нормальное явление, и они есть у всех шин. Но обычнопомечают красными точками только те шины, которые идут на первичнуюкомплектацию автомобилей, т.е. когда машина выходит с завода.
Эту красную меткусовмещают с белыми метками на дисках (белые метки на дисках тоже ставятся восновном для первичной комплектации авто), которые обозначают самое близкоеместо к центру колеса. Это делается для того, чтобы максимальная неоднородностьв шине минимально сказывалась при движении, обеспечивая более сбалансированнуюсиловую характеристику колеса. При обычном шиномонтаже не рекомендуетсяобращать внимание на красную метку, а руководствоваться желтой меткой, совмещаяеё с ниппелем.
Белый штамп с цифрой означаетномер инспектора, который проводил финальный осмотр шины назаводе-изготовителе.
Цветные полоски напротекторе шины делаются, чтобы было удобнее «опознавать» шину наскладе. У всех моделей и различных типоразмеров эти полоски разные. Поэтому,когда шины стоят в стопках на складах, сразу видно, что данная стопка шин имеетодин и тот же типоразмер и модель. Никакой другой смысловой нагрузки этицветные полоски на шине не имеют.
1.2 Конструкция колеслегковых автомобилей
Колесо являетсянеотъемлемой частью автомобиля, поэтому конструкция его должна тесно согласовыватьсяс конструкцией ходовой части автомобиля и отвечать тем требованиям, которыедиктуются условиями его эксплуатации. В связи с этим для легковых, грузовых,специализированных автомобилей и автобусов применяют колеса различныхконструкций и размеров. Колеса принято подразделять по их принадлежности томуили иному типу подвижного состава, по типу применяемых шин, конструкции диска иобода, технологии изготовления колеса.
Всякое колесо, какправило, состоит из двух основных частей: диска 1 с ободом 2 (рис. 3) и шины.По принадлежности к типу автомобиля колеса подразделяются на три группы: длялегковых автомобилей, для грузовых, включая автобусы, и для автомобилейспециального назначения.
/>
Рис. 3 — Колесолегкового автомобиля ГАЗ-24 «Волга»
а — конструкция колеса;б и в — профили посадочных полок для бескамерных шин; г — симметричный профильобода; 1 — ребра жесткости; 2 — обод; 3 — диск; 4 -профилированная часть диска.
Для легковыхавтомобилей применяют преимущественно колеса с глубокими неразъемными ободьями(см. рис. 3). Диск к ободу крепится сваркой или реже заклепками. Чтобыобеспечить прочность, диску придается особая конфигурация, повышающая егожесткость. Ободья для колес легковых автомобилей изготавливают в основном снаклонными (коническими) полками. Наклон полок принимают равным 5°.
Для легковыхавтомобилей наибольшее распространение получили колеса с диаметром посадочныхполок обода 15, 14 и 13 дюймов с шириной профиля обода 4…7 дюймов. Диски колеслегковых автомобилей имеют сложную конфигурацию и изготавливаются методомштамповки из листа, что придает ему необходимую жесткость.
Колеса принятообозначать основными размерами (в дюймах или миллиметрах) обода, а именно:шириной и диаметром посадочных полок. После первой цифры или группы цифрставится буква латинского или русского алфавита, характеризующая комплексразмеров, определяющих профиль — бортовой закраины обода (А, Б и т.д.).
1.3 Техническиехарактеристики шин
Шины характеризуются поназначению, способу герметизации, типу, конструкции и рисунку протектора. Какбыло сказано ранее, в зависимости от назначения различают шины для легковых игрузовых автомобилей. Шины легковых автомобилей (табл. 1.2) применяют налегковых автомобилях, малотоннажных грузовиках, микроавтобусах и прицепах кним. По способу герметизации шины делят на камерные и бескамерные. Поконструкции (по построению каркаса) различают диагональные и радиальные шины(рис. 4). По конфигурации профиля поперечного сечения (в зависимости ототношения высоты профиля к его ширине) — шины обычного профиля, широко-, низко-и сверхнизкопрофильные.
/>
Рис. 4 — Покрышкидиагональной (а) и радиальной (б) конструкции:
1 — протектор; 2 — слоибрекера; 3 — слои каркаса; 4 — резиновая прослойка каркаса; 5 — бортовая часть.
В зависимости отэксплуатационного назначения автомобильные шины имеют следующие типы дорожныхрисунков протектора (рис. 5):
/>
Рис. 5 — Типы рисункапротектора:
а — дорожный; б —направленный; в — повышенной проходимости; г — карьерный; д — зимний; е —универсальный.
Дорожный рисунок (рис.5, а) — шашки или ребра, расчлененные канавками. Шины с дорожным рисункомпротектора предназначены для эксплуатации преимущественно на дорогах сусовершенствованным покрытием;
направленный рисунок(рис. 5, б) — несимметричный относительно радиальной плоскости колеса. Шину снаправленным рисунком применяют для эксплуатации в условиях бездорожья и намягких грунтах;
Рисунок протектораповышенной проходимости (рис. 5, в) — высокие грунтозацепы, разделенныевыемками. Шины с таким рисунком протектора служат для эксплуатации в условияхбездорожья и на мягких грунтах;
Карьерный рисунок (рис.5, г) — массивные выступы различной конфигурации, разделенные канавками;
Зимний рисунокпротектора (рис, 5, д) — это рисунок, где выступы имеют острые кромки. Шины стаким рисунком предназначены для эксплуатации на заснеженных и обледенелыхдорогах и могут быть оснащены шипами противоскольжения;
Универсальный рисунок(рис. 5, е), шашки или ребра в центральной зоне беговой дорожки и грунтозацепыпо ее краям. Шины с таким рисунком протектора предназначены для эксплуатации надорогах с усовершенствованным облегченным покрытием.
Классификация шин поназначению имеет важное значение, так как определяет основные требования кконструкции шины.
Камерная шина имеетсложную конфигурацию и состоит из многих конструктивных элементов: каркаса,брекера, протектора, боковины, бортов и камеры с отношением высоты профиля кего ширине более 0,80. У диагональных шин нити корда каркаса и брекераперекрещиваются в смежных слоях, а угол наклона нитей посередине беговойдорожки в каркасе и брекере 45…60°.
Бескамерная шина повнешнему виду почти ничем не отличается от стандартной автомобильной шины (рис.6). Отличием от стандартных шин являются герметизирующий 1 (воздухонепроницаемый)слой по внутренней поверхности шины и уплотнительный слой 2 по наружнойповерхности бортов.
Бескамерные шины имеютнесколько меньший посадочный диаметр относительно посадочного диаметра обода,специальную форму и конструкцию борта, обеспечивающую более плотную посадкушины на обод колеса при наличии давления воздуха внутри шины. За рубежомвыпускают бескамерные шины с самозаклеивающимся внутренним слоем и радиальнымиребрами на боковинах для охлаждения шины.
/>
Рис. 6 – устройствоавтомобильной шины
1 – каркас; 2 – слоибрекера.
Корд для бескамерныхшин изготавливают в основном из вискозы, капрона и нейлона. Веска-мерные шиныимеют герметичные ободья. Вентиль 3 с уплотнительными резиновыми шайбамикрепится непосредственно в ободе колеса. Особенностью бескамерных шин являетсято, что каркас их постоянно находится под действием сжатого воздуха, который вовремя эксплуатации просачивается: через герметизирующий слой шины. В этихслучаях воздух в каркасе шины создает между отдельными элементами ее напряженияи вызывает расслоение. Поэтому для исключения этого вредного \ явления вбескамерных шинах предусмотрены специальные дренажные отверстия, через которыевоздух, проникающий в. каркас, отводится наружу.
Основным преимуществомбескамерных шин является повышенная безопасность движения автомобиля на высокихскоростях по сравнению с камерными шинами. Бескамерная шина состоит из одноймонолитной части, поэтому воздух из полости может выходить наружу только черезотверстие прокола, а внутреннее давление при этом снижается медленно, так чтоводитель имеет возможность двигаться с поврежденной шиной до места ремонта.Следует отметить лучший отвод тепла непосредственно через металлический ободбескамерной шины, отсутствие трения между покрышкой и камерой и вследствиеэтого — более низкий температурный режим работающей шины.
Бескамерные шиныхарактеризуются также большей устойчивостью внутреннего давления воздуха,которая объясняется тем, что воздух с большим трудом просачивается черезнерастянутый воздухонепроницаемый слой бескамерной шины, чем через растянутыестенки камеры. Бескамерные шины при эксплуатации меньше подвергаются демонтажуи монтажу, так как мелкие повреждения можно ремонтировать, не снимая шины собода.
Бескамерные шины,взаимозаменяемые с камерными покрышками, могут монтироваться на стандартныхглубоких ободьях, если они герметичны, т. е. не имеют вмятин и повреждений.
Гарантийные нормыпробега бескамерных шин те же, что и камерных, однако опыт эксплуатациибескамерных шин показывает, что долговечность их на 20 % выше долговечностикамерных шин, что объясняется лучшим температурным режимом работы шин ипостоянством внутреннего давления в них воздуха. Однако для их производстванеобходимы высококачественные материалы, но они менее технологичны. Эксплуатациябескамерных шин требует высокой технической культуры.
Радиальные шины сметаллокордом выпускаются трех типов: с металлокордом в каркасе и брекере, снейлоновым кордом в каркасе и металлокордом в брекере, с меридиональнымрасположением нитей стального или нейлонового корда в каркасе и металлокордом вбрекере (рис. 6).
Шины с металлокордомимеют более широкий раствор бортов, чем у обычных шин. Концы слоев’ кордазавернуты попарно около одного или двух бортовых колец, навитых из одинаковойпроволоки. На внутренней стороне каркаса в зоне беговой дорожки шины сметаллокордом имеют привулканизированный слой резины. Он служит дляпредохранения камеры от проколов и более равномерного распределения напряженийв теле шины и в зоне беговой дорожки.
Металлокорд, обладаявысокой теплопроводностью и теплостойкостью, способствует уменьшению напряженийи более равномерному распределению температуры в теле покрышки. Срок службы шинс металлокордом больше при эксплуатации их в различных дорожных условияхпримерно в 2 раза, чем у обычных шин, эксплуатируемых в аналогичных условиях.
Нейлоновый корд вкаркасе и металлокорд в брекере позволяют увеличить прочность шины в зонебеговой дорожки, снизить температуру в наиболее напряженных точках шины,защитить ее каркас от повреждений, воспрепятствовать распространению трещин впротекторе.
Меридиональноерасположение нитей корда каркаса увеличивает эластичность шины, повышаетсцепление шины с дорогой, значительно уменьшает потери на качение колеса.Металлокорд брекера повышает прочность каркаса в окружном направлении, улучшаеттемпературный режим работы шины. Такие шины успешно работают на дорогах сусовершенствованным покрытием и в условиях бездорожья при больших скоростяхдвижения.
Морозостойкие шины предназначеныдля применения в районах с температурой ниже минус 45 °С. Работа автомобилей вэтих районах на обычных неморозостойких шинах не разрешается действующимиПравилами эксплуатации шин. Морозостойкие шины изготавливают из резин,сохраняющих достаточную прочность и эластичность при низких температурах иобеспечивающих нормальный срох службы шин в указанных районах.
Шины для тропическогоклимата отличаются тем, что они изготовлены из теплостойкой резины, хорошосохраняющей прочность и эластичность при высоких скоростях и высокихтемпературах окружающего воздуха, характерных для стран с тропическим климатом.Эти шины имеют каркас из капронового либо высокопрочного или сверхпрочноговискозного корда.
Шины с металлическимишипами служат для повышения устойчивости и управляемости легковых и грузовыхавтомобилей и автобусов на скользких обледенелых дорогах и на льду.Диагональные и радиальные шины могут оснащаться шипами в протекторе. Применениеэтих шин снижает тормозной путь автомобиля в 2…3 раза, улучшает разгон в 1,5раза и резко повышает устойчивость автомобиля против заносов.
Низко- исверхнизкопрофильные шины выпускаются для легковых, грузовых автомобилей иавтобусов. Они имеют пониженную высоту профиля (для низкопрофильных Н/В = 0,7—0,88;для сверхнизкопрофильных Н / В
1.4 Взаимодействие шинс дорогой
При движении автомобиляшина работает в очень сложных и тяжелых условиях. В процессе качения на шинудействуют различные по значению и направлению силы. К внутреннему давлениювоздуха и действию массы автомобиля на шину в неподвижном состоянии при каченииколеса добавляются динамические силы, а также силы, связанные с перераспределениеммассы автомобиля между колесами. Силы изменяют свое значение, а в ряде случаеви направление в зависимости от скорости движения и состояния дорожногопокрытия, температуры окружающего воздуха, уклонов, характера поворотов дорогии т.п.
/>
Рис. 7 – Силы,действующие на неподвижное (а) и подвижное (б) колесо.
Под действием сил прикачении колеса шина в различных зонах непрерывно деформируется, т.е. отдельныеее части изгибаются, сжимаются, растягиваются. При продолжительном движениишина нагревается, в результате чего повышается внутреннее давление воздуха вшине и снижается прочность ее деталей, особенно резиновых.
Действующие на колесоавтомобиля силы и моменты вызывают со стороны дороги реактивные силы, которые вобщем случае расположены в трех взаимно перпендикулярных направлениях иприложены к колесу в месте его контакта с основанием дороги. Эти реактивныесилы получили название вертикальной, тангенциальной и боковой. Неподвижноеколесо подвержено действию одной вертикальной силы G от веса автомобиля,приложенной к оси колеса и равной ей по значению реактивной силе Z со стороныдороги. Вертикальная сила G, приложенная к оси колеса, и ее реакция Z состороны дороги расположены в одной вертикальной плоскости, проходящей через оськолеса.
В случае ведомогоколеса (рис. 7) толкающая сила Р от автомобиля через подшипник передается наось колеса и вызывает со стороны дороги тангенциальную реакцию X, котораяприложена к поверхности колеса в зоне его контакта с дорогой и имеетпротивоположное толкающей силе Р направление,
Качение ведомого колесапо опорной поверхности приводит к нарушению симметрии в области контакта колесаи дороги относительно вертикали, проходящей через центр колеса, и вызываетсмещение реакции Z относительно этой вертикали вперед по ходу движения колесана определенную величину я, называемую коэффициентом трения и измеряемую вединицах длины. Вертикальная реакция Z, как и при неподвижном колесе, численноравна нагрузке.
/>
Рис. 8. Силы,действующие на ведущее (а) и тормозящее (б) колесо
Работа ведущего колесаотличается от работы ведомого колеса тем, что к ведущему колесу прикладываетсяне толкающая сила, а крутящий момент Мк (рис. 8, а). Этот момент долженуравновесить суммарное сопротивление Рсопр всех противодействующих движению сил(ветра, уклона дороги, трения, инерционных). В результате в контакте колеса сдорогой возникает реакция Rx = P сопр, направленная в сторону движения.
Кроме функции ведомогои ведущего, колесо может выполнять тормозящую функцию. Работу тормозящего колесаможно сравнить с работой ведущего. Разница состоит в том, что тормозной момент,а значит, и тангенциальная реакция дороги имеют противоположное направление иопределяются интенсивностью торможения (рис. 8, б). Коэффициент сцепления междуколесом и покрытием дороги в большинстве случаев значительно меньше единицы, и,следовательно, тангенциальная сила, как правило, значительно меньшевертикальной.
Кроме перечисленныхсил, колесо часто подвергается действию боковых сил и моментов, являющихсяследствием действия на шасси автомобиля опрокидывающих поперечных сил, напримерцентробежной силы на повороте или составляющей массы, обусловленной наклономдороги. На выпуклом или вогнутом профиле дороги, а также при движении подороге, имеющей неровности, колеса также могут испытывать действие боковых сил(рис. 9), которые при условии их равенства на левых и правых колесах повеличине и противоположности по направлению будут гаситься на оси, непередаваясь на сам автомобиль. Действие на колесо боковой силы ограниченосцеплением колеса с дорогой. При движении автомобиля по выпуклому или вогнутомупрофилю дороги или особенно по дороге с неровностями боковые силы могутдостигать весьма значительной величины.
Таким образом, веськомплекс внешних нагрузок, действующих на колесо со стороны дороги, может бытьпредставлен тремя взаимно перпендикулярными силами:
/>
Рис. 9 — Действие силна колеса во время движения по неровному основанию
— вертикальной реакциейZ, значение которой обусловливается суммарной массой перевозимого груза иавтомобиля. Эта нагрузка всегда действует на колесо независимо от того,движется оно или нет, работает в качестве ведомого, ведущего или тормозящего.Значение же этой нагрузки при движении может изменяться в зависимости отускорения (замедления), продольного и поперечного профиля дороги, ееизвилистости, неровностей дорожного полотна и скорости движения;
— тангенциальнойреакцией, расположенной в плоскости колеса (на рис. 2.4 не показанной) иявляющейся следствием приложения к нему внешнего момента (крутящего илитормозного), толкающей силы, аэродинамического сопротивления, силы трениякачения. Значение этой реакции достигает наибольшей величины обычно приторможении, однако, как правило, она ограничена коэффициентом сцепления колесас покрытием дороги, который в большинстве случаев меньше единицы и»следовательно, даже наибольшее значение тангенциальной реакции, как правило,меньше вертикальной реакции;
— боковой реакцией У,которая расположена в плоскости, перпендикулярной плоскости колеса. Подобнотангенциальной эта реакция также ограничена силой сцепления колеса с дорогой,и, следовательно, ее максимальное значение не может быть больше вертикальнойсилы, за исключением случаев движения по неровной дороге, глубокой колее. Вэтих условиях боковая реакция может значительно превосходить силу сцепленияколеса с дорогой.
Особого интересазаслуживают качение наклоненного колеса и боковой увод шины. При движенииавтомобиля на повороте профиль эластичной шины деформируется в боковомнаправлении под действием центробежной силы, направленной перпендикулярноплоскости колеса (рис. 2.5). Вследствие боковой деформации шины колесо катитсяне в плоскости /—/, а с некоторым уводом.
Способность шины «кбоковой деформации оказывает большое влияние на эксплуатационные свойстваавтомобиля, особенно на его устойчивость и управляемость. Поэтому параметры,определяющие увод колеса, являются важной характеристикой шины.
Увод колеса оцениваетсяутлом d, который принято называть углом бокового увода.
/>
Рис. 10 — Деформацияшин при повороте автомобиля и соответствующее искажение пятна контакта шины сдорогой из-за увода колеса (вид А)
Приложенные к колесусилы вызывают боковую деформацию шины в результате изгиба протектора в боковомнаправлении. При качении колеса с уводом шина имеет сложную деформацию, котораянесимметрична относительно ее вертикальной плоскости симметрии.
Для каждой шины имеютсяопределенная максимальная боковая сила и соответствующий ей определенныймаксимальный угол увода, при котором еще отсутствует большое проскальзываниеэлементов протектора в боковом направлении. Максимальный такой угол длябольшинства отечественных шин легковых автомобилей 3…50.
Одним из частовстречающихся случаев качения колеса является случай движения его с наклоном кдороге. Действительно, на автомобиле колеса могут иметь наклон к дороге из-заприменения независимой подвески, наклона дороги и других факторов.
Наклон колеса к дорогеоказывает существенное влияние на работу шины и траекторию движения. Прикачении наклонного колеса в плоскости вращения со стороны дороги на негодействуют также боковая сила и крутящий момент. Последний стремится повернутьколесо в сторону его наклона. Наклон колеса к дороге приводит к появлениюбоковой деформации шины, в результате которой центр контакта колеса с дорогойсмещается в сторону наклона колеса. У наклонного колеса протектор шиныизнашивается быстро и неравномерно, особенно в плечевой зоне со стороны наклонаколеса. Таким образом, наклон колеса к дороге значительно уменьшает срок службышины.
Наклон колеса к дорогеизменяет угол увода. При движении автомобиля на повороте, когда при поперечномнаклоне кузова колесо наклоняется в сторону боковой силы, увод колесаувеличивается. Такое явление наблюдается у передних управляемых колес легковых автомобилей,имеющих независимую подвеску. Уменьшение склонности шин к боковому уводу иуменьшение наклона колеса к дороге положительно сказывается на продлении срокаслужбы шин.
2 Особенностиэксплуатации автомобильных шин
автомобильшина колесо покрышка
2.1 Потери энергии накачение шин
Пневматическая шинаблагодаря наличию в ней сжатого воздуха и упругих свойств резины способнапоглощать огромное количество энергии. Если шину, накачанную до определенногодавления, нагрузить внешней силой, например вертикальной, а затем разгрузить,то можно заметить, что при разгружении не вся энергия возвратится, так какчасть ее, расходуемая на механическое трение в материалах шины и трение вконтакте, составляет необратимые потери.
При качении колесапроисходит потеря энергии на ее деформацию. Так как энергия, возвращающаяся приразгрузке шины, меньше энергии, затраченной на ее деформирование, то дляподдержания равномерного качения колеса необходимо постоянно пополнять потериэнергии извне, что и осуществляется приложением к оси колеса либо толкающейсилы, либо крутящего момента.
Кроме сопротивлений,возникающих в результате потерь, связанных с деформацией шины, движущеесяколесо испытывает сопротивление, обусловленное трением в подшипниках, а такжесопротивление воздуха. Эти сопротивления, хотя и незначительны, однако тожепринадлежат к категории необратимых потерь. Если колесо движется по грунтовойдороге, то, кроме потерь, перечисленных выше, будут и потери на пластическуюдеформацию грунта (механическое трение между отдельными его частицами).
Потери на качениеоценивают также силой сопротивления качению или мощностью потерь на него.Сопротивление качению колеса зависит от многих факторов. В значительной степенивлияние на него оказывают конструкция и материалы шины, скорость движения,внешние нагрузки и дорожные условия. Потери на сопротивление качению ведомогоколеса при движении по дорогам с твердым покрытием состоят из потерь на разногорода трения в шине. На эти потери затрачивается значительная доля мощности двигателя.Энергия, поглощаемая шиной, приводит к значительному повышению ее температуры.
/>
Рис. 11 — Зависимостьсилы сопротивления качению Рк шины 6,45— J3R модели М-130А с металлокорднымбрекером от скорости v.
Сопротивление качению всильной степени зависит от скорости качения. В реальных условиях эксплуатациисопротивление качению может возрастать более чем в 2 раза. На рис. 11 показанырезультаты испытания, когда шина имела нормальную нагрузку 375 кгс исоответствующее ей давление воздуха 1,9 кг/ см2. Испытания проводились набарабанном стенде при установившемся тепловом состоянии шины. На рис. 11 виднытри явно выраженные зоны нарастания силы сопротивления качению. При очень малыхскоростях движения (в начале зоны I)потери мощности на качение минимальны. Эти потери обусловлены сжатием резины взоне контакта шины с дорогой.
В зоне II с увеличениемскорости происходит нарастание потерь, и все больше начинают сказываться силыинерции движения колеса. Начиная с определенного значения скорости, деформацияэлементов шины значительно возрастает, что характеризует процессы качения взоне III.
Увеличение давлениявоздуха в шине приводит к снижению потерь на качение шины по твердому покрытиюво всем диапазоне изменения скорости, уменьшению радиальной деформации» иповышению ее жесткости, что уменьшает тепловые потери. Надо помнить, что впроцессе качения по мере нагрева шины давление воздуха в ней повышается, асопротивление качению уменьшается. Разогрев холодной шины до установившейсярабочей температуры приводит к снижению коэффициента сопротивления качениюпримерно на 20 %. Зависимость сопротивления качению от давления воздуха являетсяважной характеристикой шины.
Повышение нагрузки наколесо при постоянном давлении воздуха в шине увеличивает силу сопротивлениякачению. Однако при изменении нагрузки с 80 до 110 % от номинальной коэффициентсопротивления качению практически остается постоянным. Рост нагрузки на 20 %сверх максимально допустимой повышает коэффициент сопротивления качениюпримерно на 4 %.
Сопротивление качениюколеса несколько повышается с увеличением приложенного к колесу крутящего итормозного моментов. Однако интенсивность нарастания потерь при тормозноммоменте больше, чем при ведущем.
Для различных типовдорожных покрытий коэффициент сопротивления качению колеблется в следующихпределах:
Таблица 1 –Коэффициенты сопротивления качению шинДорога с асфальтовым покрытием в хорошем состоянии 0,015…0,018 в удовлетворительном состоянии 0,018…0,020 Дорога с гравийным покрытием в хорошем состоянии 0,020…0,025 Грунтовая дорога сухая, укатанная 0,025…0,035 после дождя 0,050…0,150 Песок сухой 0,100…0,300 сырой 0,060…0,150 Обледенелая дорога и лед 0,015…0,03 Укатанная снежная дорога 0,03…0,05
На дорогах с твердымпокрытием сопротивление качению колеса во многом зависит от размеров ихарактера неровностей дороги, Сопротивление движению в таких условияхуменьшается с увеличением диаметра колеса.
При движении по мягкойгрунтовой дороге сопротивление качению зависит от степени деформации шины игрунта. Деформация обычной шины на этих грунтах примерно на 30…50 % меньше, чемна твердом покрытии. Для каждого размера шины и условий движения имеетсяопределенное давление воздуха, обеспечивающее минимальное сопротивлениедвижению.
2.2 Сцепные свойствашин
Способность нормальнонагруженного колеса воспринимать или передавать касательные силы привзаимодействии с дорогой является одним из важнейших его качеств,способствующих движению автомобиля. Хорошее сцепление колеса с дорогой повышаетуправляемость, устойчивость, тормозные свойства, т.е. безопасность движения.Недостаточное сцепление, как показывает статистика, является причиной 5… 10 % дорожно-транспортныхпроисшествий при движении по сухим дорогам и до 25…40 % — по мокрым. Этокачество колеса и дороги принято оценивать коэффициентом сцепления Ф—отношением максимальной касательной реакции Rx maxв зоне контакта к нормальнойреакции или нагрузке G, действующей на колесо, т. е. Ф = Rх mах/ G
Различают трикоэффициента сцепления: при качении колеса в плоскости вращения без буксованияили юза (скольжения); при буксовании или юзе в плоскости вращения колеса; прибоковом скольжении колеса.
Повышение коэффициентасцепления может быть достигнуто в ущерб другим качествам шины. Пример тому —стремление повысить сцепление с мокрой дорогой расчленением рисунка протектора,что снижает прочность элементов протектора.
С учетом климатическихи дорожных условий в ряде стран установлены минимальные значения коэффициентасцепления в пределах 0,4…0,6. Коэффициент сцепления зависит от конструкциишины, внутреннего давления, нагрузки и других условий работы, но в большейстепени от дорожных условий. Диапазон изменения этого коэффициента взависимости от конструкции шины различен для разных дорожных условий. Придвижении по твердым, ровным, сухим дорогам коэффициенты сцепления шин сразличными конструктивными элементами близки, и их абсолютные значения зависятв основном от вида и состояния дорожного покрытия, свойств протекторных резин.Рисунок протектора в этих условиях оказывает наибольшее влияние на сцепление.Увеличение насыщенности рисунка протектора обычно повышает сцепление. Влияниерисунка протектора весьма велико при качении шины по гладким покрытиям.Расчленение протектора улучшает сцепление шины с мокрым покрытием благодарялучшему вытеснению воды с площади контакта, а также благодаря повышениюдавления. Ускорению выхода воды с площади контакта способствуют расширениеканавок, спрямление их, уменьшение ширины выступов. Сцепление улучшается приболее вытянутых выступах рисунка протектора, а наименьший коэффициент сцеплениянаблюдается при квадратных и круглых выступах. Щелевидные канавки не имеютбольших проходных сечений, но создают значительные давления на краях и как бывытирают дорогу. При удалении влаги возникают условия сухого и полусухоготрения, что резко повышает коэффициент сцепления. При снижении высоты выступоврисунка протектора удаление воды из зоны контакта замедляется из-за уменьшенияпроходных сечений канавок и соответственно ухудшается сцепление шины с дорогой.
Значительное влияние насцепление шин с мокрой дорогой оказывает также тип рисунка протектора. Припродольной ориентации рисунка аквапланирование1наступает при меньшей скорости ипри меньшей толщине водяного клина, чем в случае поперечной ориентации рисункапротектора.
Большое значение,особенно на больших скоростях, имеет толщина слоя воды на поверхности покрытия.При скорости свыше 100…120 км/ч и толщине слоя воды 2,5…3,8 мм даженеизношенный протектор с выступами полной высоты не обеспечивает отвода воды сплощади контакта с дорогой (коэффициент сцепления меньше 0,1).
При движении по мягкимгрунтам сцепление шины зависит от поверхностного трения о грунт, сопротивлениясрезу грунта, защемленного во впадинах рисунка, и от глубины колеи. Большоезначение для сцепления шины с дорогой имеют конструктивные параметры рисункапротектора, когда грунт неоднороден и когда в верхней части расположен болеемягкий слой, а в нижней — сравнительно твердый грунт.
При движении по мягкимвязким грунтам сцепление в большей мере зависит от самоочищаемости рисункапротектора, что может оцениваться скоростью вращения колеса, при которой из впадинрисунка грунт выбрасывается центробежной силой. На самоочищаемость влияютфакторы, относящиеся к свойствам грунта и параметрам шины.
Распространенным впоследнее время способом повышения сцепления шины зимой является применениеметаллических шипов. Однако на очищаемых от снега и льда дорогах эксплуатацияшин с шипами нецелесообразна, здесь преимущество имеют шины с зимним рисункомпротектора.
2.3 Амортизационныесвойства шин
Грузоподъемностьавтомобиля должна соответствовать грузоподъемности его ходовой части, одним изважнейших элементов которой является шина. Под действием приложенной к колесунормальной нагрузки шина деформируется. Это происходит при незначительномповышении (1…21) внутреннего давления воздуха в шине, так как объем воздуха придеформации шины практически! не изменяется. Но, несмотря на стольнезначительное повышение внутреннего давления воздуха в шине, работа сжатиявоздуха при ее деформации довольно значительна и составляет при номинальнойнагрузке и давлении примерно 60 % полной работы деформации. Остальные 40 % затрачиваютсяна деформацию материала шины, из которых, примерно треть приходится надеформацию протектора.
С увеличениемнормальной нагрузки при заданном внутреннем давлении уменьшается значение силысжатия воздуха.
Под действием нагрузкисокращается расстояние от оси колеса до дороги из-за уменьшения высоты иувеличения ширины профиля шины. Значение, на которое изменилась высота профиляшины под нагрузкой при опоре на плоскость, принято называть нормальнойдеформацией, а деформацию в любой точке протектора в направлении радиуса колеса— радиальной деформацией в данной точке шины.
Нормальная деформациязависит от размеров и конструкции шины, материала, из которого она изготовлена,ширины обода, твердости покрытия дороги, давления воздуха в шине, нормальнойнагрузки, значений окружного и бокового усилий, приложенных к колесу. Онахарактеризует степень нагруженности шины, ее грузоподъемность и долговечность.
Определяетсягрузоподъемность также конструктивными параметрами шины, главным образомгабаритными размерами, внутренним давлением, количеством слоев и типом корда вкаркасе, профилем. Повышение грузоподъемности (но в ограниченных пределах)достигается увеличением внутреннего давления в шине, при котором уменьшается еепрогиб. Однако при повышении давления требуется увеличивать слойность шины, чтовлечет за собой нежелательные явления.
2.4 Долговечность,износостойкость и дисбаланс шин
Долговечностьавтомобильной шины определяется пробегом ее до предельного износа выступов рисункапротектора — минимальной высоты выступов в 1,6 мм для шин легковых автомобилейи в 1,0 мм для шин грузовых автомобилей. Такое ограничение принято из условийбезопасности движения и предохранения каркаса шины от повреждений в случаеизноса подканавочного слоя. Долговечность шины зависит от внутреннего давлениявоздуха в шине, массовой нагрузки на шину, состояния дороги и условий движенияавтомобиля.
Износостойкостьпротектора определяется интенсивностью износа протектора, т.е. износом,отнесенным к единице пробега (обычно I тыс. км), при определенных дорожных иклиматических условиях и режимах движения (нагрузке, скорости, ускорении).Интенсивность износа Y обычно выражается отношением уменьшения высоты А (в мм)выступов рисунка протектора за пробег к этому пробегу Y = h/S, где S —пробег,тыс.км.
Износостойкостьпротектора зависит от тех же факторов, что и долговечность шины.
Неуравновешенность ибиение колес увеличивают вибрацию и затрудняют управление автомобилем, снижаютсрок службы шин, амортизаторов, рулевого управления, увеличивают расходы натехническое обслуживание, ухудшают безопасность; движения. Влияниенеуравновешенности и биения колес увеличивается с ростом скорости движенияавтомобиля. Шина оказывает существенное влияние на суммарный дисбалансавтомобиля, так как она наиболее удалена от центра вращения, имеет большуюмассу и сложную-конструкцию.
К основным факторам,влияющим на дисбаланс и биение покрышки, относятся: неравномерность износапротектора по толщине и неоднородность распределения материала по окружностишины.
Исследования,проведенные в НАМИ, показывают, что наиболее неприятные последствия дисбалансаи биения колес с шинами в сборе — колебания колес, кабины, рамы и других частейавтомобиля. Эти колебания, достигая предельного значения, становятсянеприятными для водителя, снижают комфортабельность, устойчивость,управляемость автомобилей, увеличивают износ шин.
2.5 Виды износа шин
Задача предупрежденияпреждевременного износа и разрушения шин весьма сложна и связана с умением определятьих виды, безошибочно выявлять причину, вызвавшую каждое конкретное разрушениешины.
Все шины, вышедшие изэксплуатации, разделяют на две категории: с нормальным и с преждевременнымизносом (или разрушением). Нормальным износом или разрушением новых и первичновосстановленных шин считают естественный износ, наступивший при выполнениишиной эксплуатационной нормы пробега и не исключающий ее восстановления.Нормальным износом или разрушением повторно восстановленной шины считаетсяизнос, наступивший по выполнении ею эксплуатационной нормы пробега независимоот пригодности или непригодности этой шины к последующему восстановлению. Шиныс износом и разрушением, не отвечающие указанному критерию, относятся ко 2-йкатегории (преждевременно изношенные).
Шины с износом 1-йкатегории разделяются на две группы: пригодные для восстановления, кудаотносятся новые и ранее восстановленные шины, и непригодные для восстановления,куда относятся только шины, восстановленные более 1 раза.
Шины с износом 2-йкатегории разделяются также на 2 группы: с износом (разрушением)эксплуатационного характера и, с производственным дефектом. Износ (илиразрушения) производственного характера разделен, в свою очередь, тоже на двегруппы: дефекты изготовления и дефекты восстановления.
Детальное изучениевидов износа и разрушений шин обеспечит полноценный анализ причинпреждевременного отказа их в работе и проведение! мероприятий, повышающихиспользование ресурса шин. Правильная эксплуатация шин и систематический уходза ними являются основными условиями увеличения их срока службы. По даннымНИИШПа и НИИАТа, около половины покрышек отказывают в работе преждевременноиз-за нарушения правил эксплуатации. Рассмотрим основные причины, влияющие науменьшение срока службы шин.
2.6 Внутреннее давлениявоздуха в шинах и их перегрузка
Пневматические шинысконструированы для работы при определенном давлении воздуха. Следуетучитывать, что материалы, из которых изготовлена шина, не являются абсолютногерметичными, поэтому воздух постепенно просачивается через стенки камеры,особенно в летнее время, и давление воздуха снижается. Кроме того, причинойнедостаточного давления воздуха может быть повреждение камеры или шины(бескамерной), неплотности золотника вентиля и деталей крепления его к ободу (длябескамерных шин), несвоевременная проверка давления воздуха. Нельзя судить овнутреннем давлении в шине на глаз или по звуку при ударе по покрышке, так какпри этом можно ошибиться на 20…30 %.
Шины с пониженнымвнутренним давлением имеют повышенные деформации во всех направлениях и,следовательно, при качении их протектор более склонен к проскальзываниюотносительно дорожной поверхности, в результате чего шины сильно разрываются.При этом теряется их эластичность, а прочность резко падает. В результате этогоснижается срок службы шин.
Результатом работы спониженным давлением воздуха в шине может явиться проворачивание покрышки наободе, вызывающее отрыв вентиля камеры или разрушение ее в зоне креплениявентиля. При пониженном давлении увеличивается сопротивление качению колес, ивследствие этого значительно растет расход топлива. Случайное значительноеснижение давления воздуха в шине может быть своевременно обнаружено поувеличенной деформации шины, по уводу автомобиля в сторону шины с пониженнымдавлением и ухудшению управляемости. При этом шины быстро перегружаются иизнашиваются. При пониженном давлении воздуха уменьшается жесткость шины иповышается внутреннее трение в боковинах покрышки, что приводит к кольцевомуизлому каркаса.
Кольцевой излом — это повреждениепокрышки, при котором нити внутренних слоев корда отстают от резины,перетираются и рвутся по всей окружности боковых стенок. Покрышка с кольцевымизломом каркаса не поддается ремонту. Внешним признаком кольцевого изломаявляется темная полоса на внутренней поверхности шины, идущая по всейокружности. Эта полоса свидетельствует о начавшемся разрушении нитей корда.Категорически запрещается движение автомобиля на полностью спущенных шинах дажена расстояние нескольких десятков метров, так как это вызывает тяжелыеповреждения покрышек и камер, которые не поддаются ремонту.
Увеличенное давлениевоздуха также приводит к снижению срока службы шин, но не так резко, как припониженном давлении. При повышенном давлении воздуха вырастают напряжения вкаркасе. При этом ускоряется разрушение корда, увеличивается давление привзаимодействии шины с дорогой, ведущее к интенсивному износу средней частипротектора. Амортизирующие свойства шины уменьшаются, и она подвергаетсябольшим ударным нагрузкам. Удар колеса о сосредоточенное препятствие (камень,бревно и др.) приводит к крестообразному разрыву каркаса шины, которыйвосстановить не представляется возможным.
При нормальном давлениивоздуха в шине износ протектора по его ширине распределяется равномерно. С повышениемвнутреннего давления воздуха на 30 % интенсивность износа снижается на 25 %.При этом наблюдается увеличение износа середины беговой дорожки шины поотношению к ее краям на 20 %. Обратная картина наблюдается при уменьшениивнутреннего давления воздуха. Уменьшение давления на 30 % повышаетинтенсивность износа шин на 20 %. В этом случае износ протектора по серединебеговой дорожки уменьшается по отношению к ее краям на 15 %. Неравномерный и, вчастности, ступенчатый износ шин ускоряет износ деталей и агрегатов всегоавтомобиля. К перегрузкам шин в основном приводит загрузка автомобиля массой,превышающей его грузоподъемность и неравномерное распределение груза в кузовеавтомобиля.
Характер поврежденийпокрышек при повышенной нагрузке соответствует повреждениям при эксплуатациишины с пониженным внутренним давлением воздуха, но износ и повреждения при этомувеличиваются в большей степени. От нормальной нагрузки зависят нормальныйпрогиб, площадь контакта шины, значение и характер распределения напряжений взоне контакта, а следовательно, и интенсивность износа протектора.
В результате перегрузкикаркаса разрушаются боковые стенки шин, появляются разрывы, имеющие формупрямой линии. Перегрузка шин вызывает также дополнительный расход топлива,потери мощности двигателя автомобиля на преодоление сопротивления качениюколес.
Признаки перегрузкишин: резкие колебания кузова при движении автомобиля, увеличенная деформациябоковых стенок покрышек, несколько затрудненное управление автомобилем.
Некоторые водители считают,что для уменьшения влияния перегрузки шин следует несколько подкачать их. Этомнение ошибочно. Повышение норм внутреннего давления воздуха в сочетании сперегрузкой сокращает срок службы шин.
При перегрузкахавтомобиля шины деформируются на большее значение, и при этом равнодействующаявсех сил, приложенных к сечению бортового кольца со стороны шины, перемещаетсяближе к его наружной кромке. Это способствует увеличению деформации бортовогокольца и его выворачиванию, что может привести к самопроизвольномуразмонтированию колеса во время движения.
2.7 Влияние стилявождения на износ шин
Неумелое или небрежноевождение автомобиля, являющееся причиной преждевременного износа шин,проявляется главным образом в резком торможении вплоть до юза и трогании сместа с пробуксовкой, в наезде на встречающиеся на дорогах препятствия, вприжатии к бордюрному камню при подъезде к тротуарам и т.п.
При резком торможениивыступы рисунка протектора шины проскальзывают на дороге, что повышает износпрогектора. Трение протектора покрышки о дорогу при движении на полностьюзаторможенных колесах автомобиля, т.е. юзом, резко повышается, что увеличиваетнагрев протектора и быстрее разрушает его. Чем больше скорость движения, скоторой начинается торможение, и чем резче оно выполняется, тем сильнееизнашиваются шины. На дороге с асфальтобетонным покрытием при этом остаетсяотчетливо видимый след, состоящий из мелких частиц резины протектора.
При длительномторможении юзом происходит сначала повышенный местный износ протектора шины«пятнами», а затем начинают разрушаться брекер и каркас. Частое и резкоеторможение приводит к повышенному износу протектора по окружности колеса ибыстрому разрушению каркаса. Кроме сильного износа протектора, резкоеторможение создает повышенное напряжение в нитях каркаса и бортовой частипокрышки. При резком торможении возникают большие силы, которые приводят иногдак отрыву протектора от каркаса. При резком трогании с места и буксовании колеспротектор изнашивается так же, как при резком торможении.
При невнимательной ездешины часто повреждаются различными металлическими предметами, встречающимися надорогах. Неаккуратный подъезд к тротуару, переезд через выступающиежелезнодорожные или трамвайные пути могут вызвать защемление шины между ободоми препятствием, в результате чего возможны разрывы боковых стенок каркасапокрышки, резкое истирание боковин и другие повреждения.
При движении автомобиляна повороте возникает центробежная сила, приложенная перпендикулярно плоскостивращения колес. Боковые стенки, бортовая часть и протектор покрышки в этомслучае испытывают большие дополнительные напряжения. На крутых поворотах и приповышенной скорости движения реакция дороги, противодействующая центробежнойсиле, особенно велика и стремится сорвать шину с обода колеса, оторватьпротектор от каркаса. Эта реакция увеличивает истирание протектора.
В результатенеосторожной езды между сдвоенными шинами могут застревать камни и другиепредметы, которые врезаются в боковые стенки покрышек, разрушают резину и каркаспокрышки.
При высокой скоростидвижения автомобиля и, следовательно, сильной деформации возрастаетдинамическая нагрузка на шину, т.е. увеличиваются трение о дорогу, ударнаянагрузка, деформация материала и резко повышается температура в шине, особеннопри повышенной температуре окружающего воздуха.
Высокая скоростьдвижения может привести не только к увеличенному истиранию протектора, но и кослаблению связи между слоями резины и ткани покрышки с возможным ихрасслоением, и к отставанию заплат на отремонтированных участках покрышки икамеры.
2.8 Нерегулярноетехническое обслуживание и ремонт шин
Несистематическоетехническое обслуживание и несвоевременный ремонт являются основными причинамипреждевременного разрушения и износа, шин. Невыполнение установленного объематехнического обслуживания шин на постах ежедневного, первого и второготехнических обслуживании автомобилей приводит к тому, что застревающие снаружив протекторе посторонние предметы (гвозди, острые камни, кусочки стекла иметалла) своевременно не обнаруживаются и не удаляются, отчего проникают вглубь протектора, затем в каркас и способствуют постепенному их разрушению.
Мелкие механическиеповреждения покрышки — порезы, ссадины на протекторе или боковинах, а тем болеемелкие порезы, проколы, разрывы каркаса, если их не устранить своевременно,приводят к тяжелым повреждениям, требующим ремонта увеличенного объема. Этообъясняется тем, что при качении шины по дороге в небольшие порезы, проколы иразрывы резины и ткани каркаса набиваются пыль, песчинки, камешки и другиемелкие частицы, а также попадают влага, нефтепродукты. Песчинки и камешки придеформации катящейся шины начинают быстро перетирать резину и ткань покрышки,увеличивая размер повреждения. Влага уменьшает прочность нитей корда каркаса ивызывает их разрушение, а нефтепродукты — разрушение резины.
Высокая температурашины при качении еще больше ускоряет процесс разрушения материала покрышки вместах ее повреждения. В результате небольшое отверстие от пореза или проколапостепенно разрастается, вызывая отслоение протектора или боковины. Частичныйразрыв каркаса превращается в сквозной и приводит к расслоению каркаса и порчекамеры. Небольшое механическое повреждение, своевременно не отремонтированное,может вызвать по мере его увеличения неожиданный разрыв шины в пути и статьпричиной дорожно-транспортного происшествия. Несвоевременный ремонт большихмеханических и других повреждений еще больше увеличивает объем ремонта испособствует разрушению шин.
Особо серьезнойпричиной преждевременного разрушения новых и восстановленных шин являетсянесвоевременное их снятие с автомобиля для сдачи соответственно на первое иповторное восстановление. Если шина не прошла повторного восстановления, значитресурс ее долговечности использован не полностью.
Работа на новых иливосстановленных шинах с оставшейся глубиной канавки рисунка протектора поцентру беговой дорожки не менее 1 мм у легковых автомобилей и автобусов, а темболее на шинах с полностью изношенным рисунком, помимо резкого снижения коэффициентасцепления шины с дорогой и, следовательно, безопасности движения автомобилей,создает благоприятные условия для дальнейшего интенсивного разрушения брекера икаркаса (пробоев и разрывов). В таких случаях в связи с уменьшением общейтолщины протектора, снижением его амортизирующих и защитных свойств повышаютсясклонность каркаса в зоне беговой дорожки к пробоям и разрывам от ударныхсосредоточенных сил, действующих на шины при качении по дороге.
По данным НИИШПа,пробои и разрывы каркаса происходят в шинах с изношенным в основном на 80^.90 %рисунком протектора.
Наличие на шинахпробоев и разрывов каркаса снижает срок службы новых и восстановленных шин,делает их часто непригодными для сдачи соответственно на первое и повторноевосстановление.
Средние пробегивосстановленных шин 2 класса (со сквозными повреждениями) ниже средних пробеговвосстановленных шин 1 класса примерно на 22 % (данные НИИШПа). Если допускатьработу шины с обнажившимся брекером или каркасом на беговой поверхности, топокрышка быстро приходит в негодность, так как нити каркаса сильно изнашиваютсяпри трении о дорогу.
Обнажение нитей вдругих местах покрышки вызывает быстрое разрушение ткани каркаса под действиемвлаги, механических повреждений и других причин.
Работа с манжетами,наложенными на сквозной поврежденный участок с внутренней стороны шины безвулканизации, допускается только временно как аварийная мера в пути или дляпокрышек, не годных к ремонту. Работа покрышки с вложенной в нее манжетойприводит к увеличению повреждений и постепенному перетиранию манжетой нитейкаркаса.
Работа на шинах скамерами, отремонтированными без вулканизации, приводит к быстрому отставаниюзаплат.
2.9 Нарушение правилмонтажа и демонтажа шин
Эксплуатацияавтомобилей показывает, что повреждение 10… 15 % бортов покрышек, 10…20 % камери побреждение колес происходят в результате неправильного демонтажа и монтажашин. Причинами, способствующими снижению срока службы шин и колес при монтаже идемонтаже, являются: некомплектность шин и колес по размерам, монтаж шин наржавые и поврежденные ободья, несоблюдение правил и приемов работы привыполнении монтажно-демонтажных операций; применение неисправного инестандартного монтажного инструмента, несоблюдение чистоты.
При увеличенныхразмерах камеры происходят образование складок на ее поверхности и перетираниестенок во время эксплуатации, а при уменьшенных размерах стенки камерызначительно растягиваются и более подвержены разрыву при проколах и перегрузке.Уменьшенные размеры ободной ленты вызывают оголение части обода, и камераподвергается вредному действию продуктов коррозии обода. Кроме того, при этомразрушаются кромки ободной ленты и камера выдавливается в зоне вентильногоотверстия, в результате чего стенки ее тоже разрушаются. Применение ободных лентбольшего диаметра по сравнению с посадочным диаметром покрышки влечет за собойобразование складок, которые при эксплуатации колеса перетирают камеру.Несоответствие шины размерам колеса нарушает ее конфигурацию, в результате чегосрок службы ее сокращается.
Значительное числоповреждений бортовой части покрышек происходит при монтаже на загрязненные,ржавые и неисправные ободья. Трудоемкость монтажа-демонтажа в значительнойстепени зависит от состояния колес: качества окраски, степени коррозииконтактирующих поверхностей, состояния деталей крепления, а также от степени«прикипания» посадочных поверхностей к бортам шины. Поврежденные ободьявызывают перетирание и различные повреждения бортов покрышек. Неровности,задиры и заусенцы на глубоких ободьях влекут за собой разрывы и порезы камер.
Неправильные приемы придемонтажно-монтажных работах приводят к затрате значительных усилий имеханическим повреждениям деталей шин и колес.
Применение неисправногоили нестандартного монтажного инструмента при монтаже и демонтаже шин зачастуювызывает порезы и разрывы посадочных бортов и герметизирующего слоя шин, камери ободных лент, механические повреждения закраин, посадочных полок ободьев идисков колес.
Одной из причинсокращения срока службы шин является несоблюдение чистоты примонтажно-демонтажных работах. Песок, грязь, мелкие предметы, попадая внутрьпокрышек, приводят к разрушению камер и повреждению отдельных нитей кордавнутреннего слоя каркаса покрышек в результате повышенного трениясоприкасающихся поверхностей.
2.10 Дисбаланс колес
При вращении колеса сбольшой скоростью наличие даже незначительного дисбаланса вызывает резковыраженную динамическую неуравновешенность колеса относительно его оси. Приэтом появляются вибрация и биение колеса в радиальном или боковом направлениях.Особенно вредное влияние оказывает дисбаланс передних колес легковыхавтомобилей, ухудшая управляемость автомобиля.
Явления, вызываемыедисбалансом, увеличивают износ шин, а также деталей ходовой части автомобилей,ухудшают комфортабельность езды, увеличивают шум при движении. Наличиедисбаланса создает периодически действующую на шину ударную нагрузку прикачении колеса по дороге, что вызывает перенапряжение каркаса покрышки иповышает износ протектора. Большой дисбаланс создается у покрышек после ремонтаместных повреждений с наложением манжет или пластырей. Пробегнесбалансированных отремонтированных шин легковых автомобилей, по даннымНИИАТа, уменьшается примерно на 25 % по сравнению с пробегами отбалансированныхотремонтированных шин. Вредные последствия дисбаланса колес возрастают сувеличением скорости движения автомобилей, нагрузки, температуры воздуха иухудшением дорожных условий.
В зависимости отрасположения и функции колес (правые, левые, передние, задние, ведущие иведомые) шины имеют неодинаковую нагрузку, поэтому неравномерно изнашиваются.Выпуклый профиль дороги вызывает перегрузку правых колес автомобиля, чтосоздает соответствующий неравномерный износ шин.
Тяговое усилиеувеличивает нагрузку и износ шин на ведущих колесах автомобиля по сравнению сшинами ведомых колес. Если не переставлять колеса на автомобиле, тонеравномерный износ рисунка протектора шин может составлять в среднем 16… 18 %.Однако частая перестановка колес (при каждом техническом обслуживании автомобиля)может привести к увеличению удельного износа протектора шин на 17…25% всравнении с только одноразовой перестановкой.
В зарубежной литературеотмечается существенное влияние предварительной обкатки шин на износ. Еслиновым шинам в начале их эксплуатации (на первых 1000… 1500 км) дать меньшуюнагрузку (50…75 %), а затем постепенно ее увеличить, то общий пробег обкатанныхтаким образом шин повышается на 10… 15 %.
Существенной причинойпреждевременного износа шин является использование их не по прямому назначению.Так, шины с рисунком протектора повышенной проходимости при эксплуатации восновном на дорогах с твердым покрытием изнашиваются преждевременно врезультате повышенного давления на дорогу. Кроме того, рисунок протектораповышенной проходимости имеет пониженное сцепление на твердых покрытиях, чтоприводит к скольжению шин на увлажненных и обледенелых покрытиях и может статьпричиной заноса и аварии автомобиля.
2.11 Правильный выбор икомплектование автомобилей шинами
Шины в зависимости отусловий работы должны обладать определенными эксплуатационными качествами. Дляработы автомобилей в трудных дорожных условиях и по бездорожью желательны шины,обладающие высокой проходимостью и надежностью. В южных районах, а также всредней полосе нужно применять шины с высокой теплостойкостью, а в северныхрайонах — с высокой морозостойкостью.
Под рациональнымвыбором шин для автомобилей подразумевается выбор таких типов, размеров имоделей шин, которые обладали бы в конкретных условиях эксплуатациисовокупностью наиболее высоких качеств. Выбор шин по размерам, моделям, нормеслойности (индексу грузоподъемности), типу рисунка протектора и согласование ихс каждой конкретной моделью автомобиля, выпускаемого автомобильнойпромышленностью, осуществляются в соответствии с ОСТ 38.03.214—80 «Порядоксогласования применения шин из ассортимента, выпускаемого шиннойпромышленностью».
При выборе шинопределяют тип конструкции. Для обычных дорожно-климатических условийэксплуатации выбирают шины обычных конструкций — камерные или бескамерные,диагональные или радиальные массового выпуска. В зависимости от преобладаниятех или иных типов дорожных покрытий выбирают рисунок протектора шин обычнойконструкции.
Для работы автомобилейна дорогах с твердым покрытием выбирают шины с дорожным рисунком протектора.Для работы на грунтовых дорогах и дорогах с твердым покрытием примерно в равномсоотношении применяют шины с универсальным рисунком протектора. Приэксплуатации в сложных дорожных условиях выбирают шины с рисунком протектора повышеннойпроходимости.
При выборе шинучитывают их габаритные размеры, грузоподъемность и допускаемые скоростидвижения, которые определяют по данным технических характеристик шин.
Грузоподъемность шиныоценивают по наибольшей допустимой нагрузке на нее. Критерий грузоподъемностиявляется основным условием правильного выбора размера шин, обеспечивающимэксплуатацию их без перегрузки. Для определения необходимого размера шинсначала выясняют наибольшую нагрузку (в кгс) на колесо автомобиля, а затемсоответственно ей по государственному стандарту или техническим условиямподбирают размер шин, чтобы наибольшая допустимая нагрузка на шину была равнаили превышала на, 10…20 % допустимую нагрузку на колесо автомобиля. Выбор шинс некоторым запасом допустимой нагрузки обеспечивает большую их долговечность вэксплуатации. Наряду с нагрузкой на колесо при выборе размера шин учитываютскорости движения автомобиля, которые не должны превышать допустимые скоростидля шин.
На автомобильустанавливают шины (в том числе запасную) одного размера, модели, конструкции(радиальной, диагональной, камерной, бескамерной и др.) с одинаковым рисункомпротектора.
При частичной заменешин, отказавших в работе, рекомендуется доукомплектовывать автомобиль шинамитого же размера и модели, что на данном автомобиле, так как шины одного и тогоже размера, но разных моделей, могут быть разных конструкций, иметьнеодинаковые тип рисунка протектора, радиус качения, сцепные качества и другиеэксплуатационные характеристики.
Применение импортных шини установка их на автомобилях индивидуальных владельцев должны учитывать режимыэксплуатации автомобилей.
Шины, восстановленныепо 1-му классу, применяются без ограничений на всех осях легковых автомобилей.Определение класса восстановления производится в соответствии с правиламиэксплуатации шин (см. табл. 5.2).
Для обеспечениябезопасности движения не рекомендуется устанавливать шины с отремонтированнымиместными повреждениями на колеса передних осей автомобилей. Для улучшениясцепных качеств шин и повышения безопасности движения автомобилей назаснеженных и обледенелых дорогах могут применяться шины с шипамипротивоскольжения. Рекомендации по ошиповке шин при эксплуатации подвижногосостава автомобильного транспорта с применением ошипованных шин изложены вИнструкции по применению шипов противоскольжения. Шины с шипамипротивоскольжения устанавливают на все колеса автомобиля.
Перестановкаошипованных шин по технической необходимости выполняется без переменынаправления вращения колес.
Автомобили, предназначенныедля эксплуатации в районах Крайнего Севера и приравненных к ним (притемпературах ниже минус 45 °С), следует укомплектовывать шинами с маркировкой“Север”, в северном исполнении.
При эксплуатацииавтомобилей в основном на мягких грунтах и по бездорожью они должныкомплектоваться шинами с рисунком протектора повышенной проходимости. Нерекомендуется длительное применение этих шин на дорогах с твердым покрытием.
2.12 Ремонт покрышек вусловиях автопредприятия
Технологический процессремонта покрышек состоит из несложных операций. Принятые в ремонт покрышки моютв специальной ванне и сушат в сушильных камерах при температуре 40…60 °С втечение 2 ч. На качество ремонта покрышки исключительно большое влияниеоказывает их сушка. При ремонте у недостаточно просушенных покрышек резкоухудшается качество их вулканизации из-за образования паровых пробок.
При подготовке покрышкик ремонту поврежденные участки расчищают в соответствии с намеченным способомремонта и шерохуют. При сквозном повреждении применяют способ ремонта вставкойконуса. При этом целесообразно устанавливать с внутренней стороны манжету,которая предохраняла бы каркас от разрушения и увеличивала бы срок службыотремонтированных шин. Гвоздевые сквозные проколы ремонтируют при помощи установкирезинового грибка.
Для удобства доступа квнутренней части покрышки при вырезании сквозных повреждений применяютмеханические, гидравлические или пневматические борторасширители. Поврежденныекрая вырезают специальным ножом под углом 30…40°. Участки, подготовленные кремонту, шерохуют внутри и снаружи покрышки. Шероховка обеспечивает прочноесцепление починочных материалов с поверхностью покрышек. Для внутреннейшероховки применяют приспособление, состоящее из электродвигателя мощностью0,8… 1,0 кВт с гибким валом, на котором закрепляется стальная дисковая щетка.
Для наружной шероховкиприменяют шероховальный станок, состоящий из электродвигателя мощностью 2,2…3,0кВт (при частоте вращения 1400 об/мин), на одном конце которого закреплендисковый рашпиль, а на другом — стальная щетка. После окончания шероховкипокрышку очищают от шероховальной пыли и проводят первый контрольный осмотрподготовленной поверхности, обращая внимание на качество вырезки и шероховки.Затем подготовленную поверхность покрышки промазывают 2 раза раствором клея (1часть клея на 5 частей бензина), а поверхность пластыря — клеем концентрации1:10.
После каждой промазкинанесенный слой клея просушивают при температуре 30…40 °С в течение ЗД…40 мин.Промазанную клеем и просушенную покрышку подвергают второму контрольномуосмотру, а затем заделывают повреждения и проводят третий контрольный осмотр ивулканизацию. Вулканизация предназначена для создания прочного соединенияремонтных материалов с покрышкой и превращения сырой пластичной починочнойрезины в упругую эластичную резину.
Для вулканизациинаружных повреждений покрышек, расположенных по протектору, боковине и борту,применяют секторную форму, а для вулканизации внутренних и сквозных поврежденийпокрышек по каркасу — сектор. Вулканизационное оборудование обогревают паром отэлектрического или электромасляного аппарата.
Проколы бескамерных шинремонтируют без демонтажа их с колес. Отверстия мелких проколов диаметром до 3мм заполняют специальной пастой при помощи шприца. Проколы больших размеровдиаметром до 5 мм ремонтируют при помощи резиновых пробок, на наружнойповерхности которых имеются кольцевые выступы, или пробок, изготовленных в видегрибка.
При постановке пробок ввиде грибка снимают шину с обода. Стержень грибка при этом плотно вставляют вотверстие прокола, а головку заклеивают на внутреннюю поверхностьгерметизированного слоя. Проколы и порезы диаметром более 5 мм ремонтируют вшиноремонтной мастерской обычным способом.
У камер технологическийпроцесс ремонта состоит из выявления скрытых повреждений камеры погружением ее,наполненной воздухом, в резервуар с водой и подготовки поврежденных участков кремонту (зачищают и 2 раза наносят клей концентрации 1:8). После каждой намазкипросушивают клей при температуре 20…25 °С в течение 30…40 мин. Одновременно сэтим подготавливают заплату, которая должна перекрывать прорыв по окружности на20…30 мм. Заплату вырезают из сырой резины или старой камеры. В последнемслучае поверхность заплаты шерохуют и намазывают клеем. После этого камерыподвергают вулканизации на плитках, обогреваемых паром или электричеством.Температура вулканизации 150… 162 °С, продолжительность 15…20 мин.
3 Особенностиэксплуатации зимних шин на грузовых автомобилях
3.1 зимние нешипованныешины
Глубина протектора на зимнихшинах значительно больше, чем на летних, что позволяет получить большую тягу наснегу. Эти шины изготавливаются из более мягкой резины, которая сохраняетгибкость даже при низких температурах. Отдельная линейка таких шин естьпрактически у каждого производителя, они применяются для зимнего сезона, длясовсем уж суровых условий, например в Норвегии или в нашей Сибири.
Для дальних перевозокпо России существуют шины, которые можно использовать круглогодично. Сгрузовыми шинами для зимнего сезона проблема решается достаточно просто – уряда производителей существуют шины для ведущей оси, которые можнопозиционировать как зимние, они круглогодичные, и позволяют при этом получатьхорошие сцепные свойства зимой на протяжении всей жизни шины. Это всесезонные,или как их называют иначе, шины для сложных климатических условий. Спецификадальнорейсовых перевозок по России заключается в том, что перевозчику нередкоприходится ехать из Сургута в Краснодар, фактически пересекая три климатическихзоны.
У дилеров существуютотдельные линейки шин, которые позиционируются как предназначенные для условийэксплуатации, связанных с постоянным гололедом. Но нельзя сказать, что объемреализации и использования таких шин очень велик. Как правило, речь идет оперевозчиках, которые ездят из Санкт-Петербурга по зимнему побережью вНорвегию, где толщина наледи может составлять несколько сантиметров. В подобныхусловиях применяются и цепи, и специальные шины, которые не используютсякруглогодично, потому что на асфальте они сотрутся за короткий промежутоквремени. Но в данном случае неуместно говорить о массовом применении таких шин.Скорее, это единичные случаи.
Существуют специальныемодели для зимнего применения, но большой популярностью в России они непользуются. Это происходит в силу субъективности мнения, когда потребителипроводят аналогию с легковыми шинами, когда комплект зимних шин по окончаниюзимы меняют на летние. Зимние шины пригодны к эксплуатации также и в летнийпериод. Просто структура резиновой смеси протекторов и рисунков протекторовтакова, что они гораздо более эффективны в зимний период, нежели шины другихмоделей.
В ряде европейскихстран, в зимний период действуют требования, в связи с которыми грузовыеавтомобили массой свыше 3,5 тонн в зимний период должны быть укомплектованызимними шинами с маркировкой «M+S» на ведущей оси. Допускается применениевсесезонных шин, которые также отвечают требованиям директивы 92/23/EEC и имеютсимволом «M+S» и остаточную глубину протектора не менее 4 мм. Нанесение маркировки«М+S» на всесезонные грузовые шины определяется главным образом значениемнегативной доли протектора. Зимние грузовые шины, рисунок протектора иконструкция которой специально рассчитаны для обеспечения повышенного сцепленияс обледенелой и покрытой снегом дорогой, имеют дополнительно маркировку «SNOW»или знак в виде горной вершины с тремя пиками и снежинки внутри нее. Исходя изусловий эксплуатации перевозчик сам определяет необходимость применения зимнихгрузовых шин с повышенными сцепными свойствами.
Обычно опытныеспециалисты покупают перед зимним сезоном новые летние грузовые шины. На нихвысокий протектор, и они будут хорошо справляться с зимними условиями. При этомшины не нужно менять при наступлении лета, и они обеспечивают хорошую топливнуюэкономичность. Минусы такой эксплуатации шин в том, что очень сложно менятьшины к следующей зиме, ведь за зиму, весну, лето и осень они еще не исчерпалиполностью свой ресурс и тут перед водителем встает сложный выбор. Ему либопридется ездить на шинах с небольшим протектором зимой и подвергать себя и грузопасности, либо менять шины перед зимой на новые и нести дополнительныезатраты. Замена шин зимой на первый взгляд увеличит эксплуатационные затраты,но в перспективе снизит риски и повысит качество перевозок.
Некоторые производителивыпускают шины второго поколения, в которых используется технологии 3D-ламелей.Ламели — это небольшие прорези, внутри имеют структуру 3D, то естьфункционируют по принципу вложенных одну в другую ячеек для яиц. Когда они работаютв вертикальном направлении и их невозможно сдвинуть друг относительно друга, тополучается, что блок шины действует как единое целое. Как только машинаначинает буксовать или интенсивно тормозить, то есть появляется продольнаянагрузка, эти ламели раздвигаются между собой и, по сути, количество реберзацепления шины практически увеличивается вдвое.
Эта технологияпозволяет шине вести себя на мокром, заснеженном, ледяном покрытии оченьуверенно и в то же время не терять в сцепных характеристик при летнейэксплуатации. Такие шины позволяют в несколько раз увеличить сцепление шин сдорогой, вне зависимости от покрытия. Они используются на российском рынке идаже те, водители которые вынуждены по своим маршрутам преодолевать горы,ездить за Урал, словом, эксплуатировать их в непростых условиях, отзываются оних весьма положительно.
/>
Рис. 12 – Ламели с 3D-структурой
3.2 Шипованные шины
Шипованные шины имеютограниченное применение в определенных условиях эксплуатации. Большинствосовременных производителей не делает больших приоритетов в пользу шипов. Шинаможет быть одной и той же модели, но в двух вариантах исполнения: ошипованная инеошипованная. На шине, для которой предусмотрена ошиповка, стоят определенныеметки – точки на протекторе. Сам по себе процесс достаточно прост и неотносится к высокотехнологичным. В протекторе просверливается отверстиеопределенной глубины, при этом у каждой шины есть своя рекомендованная глубинапросверливания. Затем в отверстие с помощью специального оборудованиявставляется шип. При этом шипы могут варьироваться по форме, высоте, диаметру.
Круглогодичные шины длясложных условий вообще не предназначены для шипования, потому что их структуратакова, что они очень сильно ламелизированы. Что касается шин других сегментов,то для некоторых шин, если это необходимо и продиктовано условиями,производители предоставляют схемы шипования. Чаще всего это шины для бездорожьяили для стройки (для комбинированных условий). Но в целом условия эксплуатациитаковы, что шипование может понадобиться нечасто. Поэтому ряд производителейсклоняется к мнению, что для дорожных перевозок шипы в целом не нужны.
Шипованные грузовыешины — большая редкость в России. Такие шины в основном используются в странахСкандинавии на автобусах и транспорте с особо ценными грузами. Шипованные шиныутяжеляют конструкцию шины, что увеличивает расход топлива, а также онинебезопасны для едущих сзади автомобилей.
В европейских странахэксплуатация зимних шипованных шин для грузовых автомобилей запрещена. Какправило, ведущие шинные компании не производят подобных шин, так как высокоеудельное давление шипа на дорожное покрытие приводит к разрушению дорог. Дляпрохождения тяжелых участков рекомендуется использовать цепи противоскольжения.
Заключение
В данной работе былирассмотрены основы конструкции автомобильных шин, их эксплуатационныехарактеристики, а так же их влияние на качество перевозок. Изучив данную темуможно заключить, что правильный выбор типа и модели автомобильных шин, равнокак и их грамотная техническая эксплуатация и обслуживание, повышаюткомфортность управления автомобилем, безопасность его движения, сохранностьгруза и расходы на перевозки и содержание подвижного состава.
Список источников
1) www.euro-shina.ru
2) www.sokrishka.ru
3) www.shinexpress.ru
4) www.sutopolomka.ru
5) www.srotector.ru
6) www.shinam.ru
7) www.transler.ru