Шпаргалка по коллоквиуму ТиОЭКМ. ТиОЭКМ. Коллоквиум 1. 1. Классификация шин по конструкции
 Скачать 306.62 Kb.
|
|
1. Классификация шин по конструкции. Диагональные нити каркаса расположены под углом к радиусу Радиальные нити каркасы расположены по радиусу Диагональная конструкция шин: для малогабаритных покрышек обычного профиля указывают ширину профиля и посадочный диаметр в дюймах (6.00-13). Для низкопрофильных и сверхпрофильных обозначения смешанные (155-13 или 6.15-13). Для радиальных конструкций шины обозначение будет с буквой R (155R13). 165/70R13: 165 – ширина профиля; 70 = H/B*100%; R – радиальные; 13 – посадочный диаметр в дюймах  Различают шины диагональные и радиальные. В диагональной шине каркас и брекер состоят из наложенных друг на друга слоев корда, нити которого перекрещиваются под заданным углом (рис. 2, а). Угол наклона нитей в каркасе и брекере посередине беговой дорожки составляет 45…60°.Рис. 2. Расположение нитей корда в зоне беговой дорожки диагональной (а) и радиальной (б) шины Каркас диагональной шины всегда имеет четное число слоев корда, имеющих зеркальное направление нитей. Наложенные друг на друга нити корда в просвете образуют ромбы. Ромб является легкодеформируемой фигурой, что обеспечивает высокую эластичность шины. Однако пересекающиеся нити могут перетирать друг друга и для повышения прочности в каркас приходится вводить много слоев корда. Это утяжеляет шину, увеличивает гистерезисные потери при деформации шины при ее качении, вызывает нагрев шины и увеличение коэффициента сопротивления качению. Радиальная шина (шина типа R) имеет меридианное (от борта к борту) направление нитей в слоях каркаса, а направление нитей в слоях брекера близко к окружному. В радиальной шине нити каркаса не пересекаются друг с другом, поэтому боковина может быть тоньше. В коронной части шины (в зоне беговой дорожки) имеются пояса корда, нити которых расположены под углами, противоположными друг другу. При этом склеенные нити корда образуют в просвете треугольник (рис. 2, б). В отличие от ромба, треугольник является «жесткой» фигурой, поэтому радиальная шина, оставаясь легкодеформируемой в радиальном направлении, имеет плохо деформируемую под действием боковых сил беговую дорожку. Поэтому радиальная шина имеет гораздо больший коэффициент сопротивления боковому уводу, меньше нагревается при движении, имеет меньший коэффициент сопротивления качению. Однако технология изготовления радиальной шины существенно сложнее технологии изготовления шины диагональной. Но диагональные шины предпочтительны для некоторых условий эксплуатации, например, в условиях высоких ударных нагрузок на дорогах низкого качества и бездорожья. 2 Классификация шин по различным принципам По принципу амортизации: Массивные резиновый массив, нанесённый на обод колеса; амортизация идёт за счёт эластичности резины Пневматические внутри шины сжатый воздух Пневматическая шина представляет собой упругую резинокордную оболочку, закреплённую на ободе колеса и наполненную сжатым воздухом. Обладая способностью сжиматься, воздух может быстро изменять свой объём, т.к. шина легче деформируется при контакте с дорогой. 3 Назначение шины и условия работы Шина предназначена для амортизации толчков и ударов, а также других деформирующих нагрузок, возникающих при движении автомобиля (для сцепления автомобиля с поверхностью дороги, для передачи тяговых и тормозных усилий, для обеспечения прямолинейности движения). Шина защищает автомобиль от преждевременного разрушения, обеспечивает возможность управления, возможность движения и обеспечивает экономию топлива. Пневматическая камерная шина состоит из покрышки камеры и ободной ленты. По назначению Легковые/легкогрузовые Грузовые Сельскохозяйственные Авиационные Мотошины 4 Назначение покрышки и условия работы Покрышка представляет собой прочную резинокордную оболочку торообразной формы. Она защищает камеру от разрыва под действием внутреннего давления и от механических повреждений во время качения. Воспринимает на себя массу автомобиля и груза, тяговые и тормозные усилия. Обеспечивает сцепление шины с дорогой и сохранение заданных габаритов шин. Покрышка состоит из каркаса, брекера, проектора, боковин, борта. Кроме основных деталей в современной конструкции покрышек содержится значительное число более мелких элементов: концы заворотов слоёв каркаса, бортовые наполнительные шнуры, краевые ленты, над- и подбрекерные детали. 5 Назначение протектора покрышки Протектор – это наружная часть покрышки, непосредственно контактирующая с дорогой. Защищает каркас от повреждений и истирания, обеспечивает сцепление шины с дорогой, передаёт тяговые и тормозные усилия автомобиля на форму. Условия работы беговой части протектора, имеющей рельефный рисунок, подканавочного слоя и плечевых зон разные. Беговой слой должен иметь хорошее сцепление с дорогой, высокое сопротивление проколам, износу (истиранию), порезам и раздиру. Подканавочный слой должен быть эластичным, хорошо сопротивляться надрезу и растрескиванию Соотношение толщины слоёв разное и зависит от назначения покрышки и качества применяемой резины. Толстый подканавочный слой способствует разогреву протектора и покрышки и отслоению протектора от каркаса. Тонкий подканавочный слой меньше нагревается, способствует лучшему отводу тепла шиной, однако имеет более низкую выносливость к проколу (растрескиванию). 6 Назначения каркаса покрышки Каркас – основная силовая часть покрышки, воспринимающая все нагрузки, а также многократные деформации от воздействия на покрышку радиальных, бортовых и касательных усилий, возникающих при качении шины. Каркас состоит из нескольких слоёв обрезиненного текстильного корда. В диагональных шинах чётное количество слоёв, а в радиальных разное. Число слоёв и направление нитей зависит от необходимой грузоподъёмности шины. Между некоторыми слоями корда и на низ первого слоя каркаса помещают тонкие резиновые прослойки (сквиджи) для повышения эластичности и прочности связи между слоями. Отдельные слои каркаса и отдельные нити в слоях каркаса изолированы друг от друга резиной, которая обеспечивает эластичную связь между слоями и нитями корда и позволяет нитям или корду свойственно смещаться по отношению друг к другу при деформации без нарушения целостности конструкции. Это обеспечивает эластичность и гибкость покрышки, и возможно амортизации толчков и ударов, передаваемых на каркас. Резинокордные слои закрепляются на жёстких бортовых крыльях, входящих в состав бортов покрышки. 7 Назначение брекера покрышки Поверх основных слоёв каркаса располагается брекер (несколько слоёв корда с меньшей частотой нити основы). Главное назначение брекера – предохранение каркаса от резких ударных нагрузок, а также повышение механической прочности пневматической шины (прежде всего в радиальных покрышках). Брекер должен обеспечивать прочную, эластичную связь между каркасом и протектором, смягчать и поглощать ударные нагрузки и распространять из равномерно на большую поверхность каркаса. Брекер должен ослаблять резкое возрастание касательных сил, возникающих при торможении или ускорении движения. В диагональных шинах изготавливается из менее плотного обрезиненного текстильного корда. В радиальных – из высокомодульного (металлокорд, стеклянный корд или кевлар). Крупногабаритные шины (особенно сельскохозяйственного использования) изготавливаются с брекеров и текстильного корда для повышения общей эластичности при деформации. В шинах, предназначенных для работы с незначительными нагрузками, роль брекера выполняют последние слои каркаса. 8 Назначение бортов покрышки Борта покрышки представляют собой жёсткую, прочную, не растягиваемую часть покрышки, которая служит для прочного крепления шины на ободе колеса. Эта часть воспринимает различные внешние нагрузки, т.е. нагрузки, возникающие в шине под действием центробежных сил при вращении колеса. Нагрузки, являющиеся следствием наличия внутреннего давления. Боковые нагрузки, возникающие при движении шины на поворотах и стремящиеся приподнять и оторвать борта покрышки от обода. Основными деталями являются бортовые крылья, состоящие из бортового кольца, наполнительного шнура, обёрточной и крыльевой лент. Жёсткость и прочность борту придают бортовые кольца из обрезиненной стальной проволоки. В зависимости от размера покрышки и количества слоёв корда в каркасе борт может содержать различное число колец. Суммарная прочность борта определяется специальным расчётом и далее анализируется при стендовых испытаниях шины под давлением (внутри шины), превышающим эксплуатационное в 4-10 раз. Одно обрезиненное проволочное кольцо, обёрнутое прорезиненной тканью, называется крылом. В покрышках с двумя и более крыльями, работающих в жёстких условиях и в радиальных шинах на наружную поверхность проволочных колец по всей окружности накладывается наполнительный шнур и прорезиненная смесь. Это позволяет избежать провалов, которые могут  образоваться в бортах покрышек. Для предотвращения смещения шнура и сдвига витков обрезиненной проволоки бортовое кольцо обёртывают тонкой текстильной ленточной, которая называется обёрткой. А для лучшего закрепления крыла в борте покрышки его обёртывают дополнительно широкой прорезиненной кордной лентой, которая называется крылевой лентой. В некоторых покрышках наполнительный шнур и крылевая лента могут отсутствовать. Для закрепления крыла в борте покрышки кромки слоёв корда каркаса заворачиваются на крыло и прикатываются. Кромки слоёв каркаса располагаются на разной высоте и расстояние между ними составляет 15-20 мм. Переход от жёсткого борта к эластичной боковой стенке покрышки должен быть постепенным, т.е. толщина должна изменяться плавно. Для защиты бортов от повреждений о закраины обода наружную часть усиливают одной или несколькими ленточками из одной или нескольких бортовых лент. 9 Конструкция и характеристика брекера радиальных шин В радиальных шинах брекер изготавливают из высокомодульного корда такого как металлокорд, стеклянный корд или кевлар. Каркас с радиальным расположением нити обладает меньшей окружной жёсткостью и для повышения прочности всей покрышки она армируется жёстким, практически нерастяжимым, брекером из высокомодульного корда (стеклокорд, металлокорд и корди из кевлара). Угол наклона нитей корда брекера составляет 70-80°. Жёсткий брекер способствует большему сцеплению шины с дорогой за счёт увеличения площади поверхности контакта. При этом контактное давление снижается и распространяется более равномерно. Это приводит к уменьшению проскальзывания элементов рисунка относительно поверхности дороги, а в следствии уменьшения истирания протектора повышается боковая устойчивость шины. Относительная жёсткость брекера даёт возможность применять разнообразные рисунки протектора и уменьшает возможность растрескивания протектора по канавкам рисунка. Однако большая жёсткость брекерного пояса не даёт возможность шине обтекать препятствие в отличие от диагональных. Шина приподнимается над препятствием, что вызывает вибрацию при езде по грубым дорогам. Поэтому для применения радиальных шин на легковых автомобилях пришлось реконструировать подвесную систему. 10 Типы рисунка протектора Дорожный (сочетает наличие продольных зигзагообразных канавок и рёбер): эксплуатируется на хороших дорогах; насыщенность 65-85% Универсальный (состоит из крупных шашек и канавок, в центре беговой дорожки, грунотозацепов и выемок по его краям): характерен для большинства грузовых шин; насыщенность 50-70% Повышенной проходимости (состоит из ряда грунтозацепов и выемок, массивных или расчленённых рёбер и широких канавок различной конформации): для езды по песку, грязи, снегу и болотам; насыщенность менее 50%. 11 Конструкция бескамерных шин На внутренней поверхности каркаса нанесён герметизирующей слой из газонепроницаемой резины, который выполняет роль камеры. Воздух нагнетается в полость шины. Герметичность полости, образованной покрышкой и плоским разборным ободом между съёмной закраиной обода помещают бортовую резиновую уплотнительную ленту, а между цилиндрической частью обода и закраиной – уплотнительный шнур. При проколе воздух может выходить только через отверстия, но вследствие упругости материалов отверстие в шине сжимается и воздух выходит постепенно. Преимущества: Повышает безопасность движения Характерен более лёгкий путевой ремонт Повышенная гибкость улучшает амортизирующие свойства Меньшее теплообразование способствует увеличению срока службы Меньший расход топлива 12 Конструкция радиальных покрышек Отличаются от шин диагональной конструкции по расположению нитей корда в каркасе, по форме профиля, по количеству слоёв корда в каркасе, по конструкции бортовой части, протектору и качеству применяемых материалов. Они воспринимают только меридиальные нагрузки. Это снижает их напряжённость и позволяет снизить число слоёв в каркасе почти в 2 раза до той же прочности, что и в диагональных, и увеличить радиальную эластичность. Однако уменьшение числа слоёв в каркасе снижает жёсткость и массивность бортов, поэтому в радиальных шинах применяются наполнительные шнуры из жёсткой резины, крылевые, бортовые и дополнительные усилительные ленты из обрезиненного металлокорда и жёсткие массивные бортовые резиновые ленты. Каркас с радиальным расположением нити обладает меньшей окружной жёсткостью и для повышения прочности всей покрышки она армируется жёстким, практически нерастяжимым, брекером из высокомодульного корда (стеклокорд, металлокорд и корди из кевлара). Угол наклона нитей корда брекера составляет 70-80°. Жёсткий брекер способствует большему сцеплению шины с дорогой за счёт увеличения площади поверхности контакта. При этом контактное давление снижается и распространяется более равномерно. Это приводит к уменьшению проскальзывания элементов рисунка относительно поверхности дороги, а в следствии уменьшения истирания протектора повышается боковая устойчивость шины. Относительная жёсткость брекера даёт возможность применять разнообразные рисунки протектора и уменьшает возможность растрескивания протектора по канавкам рисунка. Однако большая жёсткость брекерного пояса не даёт возможность шине обтекать препятствие в отличие от диагональных. Шина приподнимается над препятствием, что вызывает вибрацию при езде по грубым дорогам. Поэтому для применения радиальных шин на легковых автомобилях пришлось реконструировать подвесную систему. В зоне боковины радиальные шины испытывают значительные деформации под действием внутреннего давления в окружном направлении. Поэтому она должна обладать более высокой стойкостью к усталостным деформациям. Снижение числа слоёв каркаса в радиальных шинах и уменьшение проскальзывания в зоне проскальзывания с дорогой приводит к меньшему теплообразованию в протекторе, что повышает износостойкость. 13 Конструкция диагональных покрышек Каркас диагональной шины всегда имеет четное число слоев корда, имеющих зеркальное направление нитей. Наложенные друг на друга нити корда в просвете образуют ромбы. Ромб является легкодеформируемой фигурой, что обеспечивает высокую эластичность шины. Однако пересекающиеся нити могут перетирать друг друга и для повышения прочности в каркас приходится вводить много слоев корда. Это утяжеляет шину, увеличивает гистерезисные потери при деформации шины при ее качении, вызывает нагрев шины и увеличение коэффициента сопротивления качению. 14 Конструкция и характеристика каркаса радиальных шин Особенность ее устройства заключается в расположении корда. Нити обычно укладываются в один слой и не пересекаются между собой. Они направлены перпендикулярно относительно движения, что улучшает проходимость транспортного средства. Основные функции каркаса в этом случае исполняет брекер. Он содержит тонкий стальной торос с латунным покрытием (диаметром от 0,15 до 0,25 мм). Металлический корд в отличие от текстильного более прочен, не склонен к удлинению, лучше отводит тепло. В маркировке радиальных шин присутствует символ «R» или слова «Radial» и «Belted». Другие данные сообщают о производителе, размере, типе модели, показателях грузоподъемности и скорости. 15 Конструкция борта радиальных покрышек В покрышках с двумя и более крыльями, работающих в жёстких условиях и в радиальных шинах на наружную поверхность проволочных колец по всей окружности накладывается наполнительный шнур и прорезиненная смесь. Это позволяет избежать провалов, которые могут образоваться в бортах покрышек. 16 Автомобильная камера. Характеристика, конструкция, условия эксплуатации Камера представляет собой торообразную эластическую резиновую трубку, снабжённую вентилем для входа и выхода воздуха. Она предназначена для обеспечения герметичности шины. Размеры камеры меньше внутренней полости покрышек. Это облегчает монтаж шины и предотвращает образование складок, но вследствие этого камера в рабочем состоянии всегда испытывает деформации растяжения. Это является причиной быстрого разрастания пореза (прокола). Этому также способствует отсутствие герметичности между покрышкой и ободом, а также наличие в ободе отверстия для вывода вентиля в камере. На внешней поверхности камеры имеется ряд кольцевых выступов высотой 0,4-0,8мм и шириной 1-2мм, что обеспечивает удаление воздуха из пространства между камерой и поверхностью покрышки. Нижняя часть камеры, прилегающая к ободу колеса (ободной ленте), называется бандажной. Верхняя часть камеры называется беговой. 17 Условия работы и состав пневматических шин Пневматическая шина представляет собой упругую резинокордную оболочку, закреплённую на ободе колеса и наполненную сжатым воздухом. Обладая способностью сжиматься, воздух может быстро изменять свой объём, т.к. шина легче деформируется при контакте с дорогой. Шина предназначена для амортизации толчков и ударов, а также других деформирующих нагрузок, возникающих при движении автомобиля (для сцепления автомобиля с поверхностью дороги, для передачи тяговых и тормозных усилий, для обеспечения прямолинейности движения). Шина защищает автомобиль от преждевременного разрушения, обеспечивает возможность управления, возможность движения и обеспечивает экономию топлива. Пневматическая камерная шина состоит из покрышки камеры и ободной ленты. Пневматические шины, устанавливаемые на ободах колес, служат для смягчения толчков и поглощения ударов, воспринимаемых колесами от препятствий дороги, и предохраняют ходовую часть автомобиля от ударных нагрузок, обеспечивая его плавный ход. 18 Отличия в конструкции радиальных и диагональных покрышек В шинах с диагональным расположением нитей (называемых диагональными) нити корда в слоях каркаса идут от борта к борту по диагонали. В связи с необходимостью перекрещивания путей в двух смежных слоях каркаса число слоев должно быть четным, например, 2, 4, 6 или 8. У радиальных шин нити корда в слоях каркаса не перекрещиваются, как у диагональных шин, а имеют радиальное (меридиональное) расположение, т. е. нити корда направлены от борта к борту. Шины с радиальным расположением нитей корда в каркасе (радиальные шины) выпускаются в камерном и бескамерном исполнениях. Брекер в таких шинах выполняет большую часть работы каркаса и изготавливается чаще всего из 23 слоев металлокорда — тонкого троса, сплетенного из стальных латунированных проволочек диаметром 0,15…0,25 мм. Металлокорд отличается высокой прочностью, малым удлинением по сравнению с текстильным кордом, обладает высокой стойкостью к тепловому старению и лучшей теплопроводностью. 19 Капроновый корд, свойства, марки, применение Капроновые корда(К) (волокно – поликапроамид): Н – из не отмытой нити; Т – требует термостабилизации; С – заправляется стабилизатором Капроновый корд обладает большей, чем вискозный, разрывной и усталостной прочностью, малым весом, большими удлинениями. Поэтому шины из капронового корда легче, прочнее, лучше сопротивляются воздействию сосредоточенных и динамических нагрузок (т. е. меньше подвержены пробоям и разрывам). Применение капронового корда в шинах позволяет снизить слойность каркаса (с четырех до двух) при сохранении запаса прочности и улучшении эксплуатационных характеристик шин. Кроме корда при изготовлений шин для улучшения монолитности бортовых колец применяют (для их обертки) хлопчатобумажную ткань квадратного плетения — бязь. Капроновый корд вырабатывают из полиамидных нитей по основе и хлопчатобумажных по утку (толщиной 25 текс). Кордная нить основы (рис. 5.1) марок 25КНТС и 23КНТС имеет строение 187 тексХ1Х2. Уток в кордной ткани служит для удержания нитей основы в необходимом положении при обрезинивании. Для крупногабаритных шин большой, особо большой грузоподъемности. 20 Анидный корд, свойства, марки, применение Анидные корда (волокно – полигексаметиленаддипинамид): А В отличие от капроновых, имеют более высокую теплостойкость, дают меньшую разнашиваемость. Их используют для высокоскоростных шин. Анидный корд по свойствам превосходит капроновый, для каркаса однослойных радиальных легковых шин имеет маркировку 13АЛТДУ, где А – анидный, Т – термообработанный, Л – для легковых шин, ДУ – двухкомпонентный уток (х/б+анид). Для каркаса и брекера СКГШ применяют высокопрочный корд марок 30А и 302А 21 Металлокорд, свойства, марки, применение Металлокорд – трос, свитый из стальной латунированной проволоки. В марке корда первые цифры указывают на число свитых проволок. 4Л22 : Л – латунированная; 22 – толщина проволоки 0,22мм 29Л18/15 : 28 – число проволок в тросе + 1 обматывает трос; Л – латунированная: 18 – толщина проволоки 0,18мм; 15 – обмотка сверху 0,15мм Проволоки свиваются в стренги, с которых скручивают кордную нить. Сверху кордную нить обвивают элементарной проволокой. Стренги из нескольких нитей скручиваются вокруг сердечника. Используются нити толщиной 0,15мм, 0,175мм и 0,265мм. Направление крутки стренг и оплёточной нити всегда противоположны, что обеспечивает прямолинейность металла. Латунированная (сплав 75% меди с цинком) поверхность обеспечивает высокую прочность связи с резиной. 22 Выбор армирующего материала для каркаса шин В качестве основного армирующего материала используется корд, который определяет срок службы и все эксплуатационные характеристики. Требования определяются назначением. Корд для каркаса должен обладать: Большим удлинением при разрыве Эластичностью Высокой разрывной и ударной прочностью (динамической выносливостью) Стабильными размерами Низким теплообразованием Максимально сохраняемой прочностью при увлажнении и повышении температуры Исходя из этих требований, в каркасе в основном используются анидный, полиэфирный, капроновый корда. Выбор армирующего материала для брекера покрышек Корд для брекера должен: Иметь сверхвысокий динамический модуль; Иметь высокую жёсткость; Иметь высокую усталостную и разрывную прочность; Иметь низкую ползучесть; Не разрушаться при небольших (до 5%) деформациях сжатия. Используют уточный и безуточный корд. Уточный представляет собой ткань, образованную прочными кручёными нитями основы и тонкими хлопчатобумажными или смесовыми (хлопок+амид, хлопок+эфир) нитями уток. Механические напряжения, возникающие при деформации, воспринимаются нитями основы. Назначение нити для утка – фиксировать нити основы в технических процесса и хранении. 24 Назначение армирующих материалов Большая часть композитов имеет в своём составе армирующий материал. Такие резины обладают более высокими модулями упругости и прочностью. Они используются для: Создания прочного каркаса заданного размера, Обеспечения определённой конфигурации резины в изделиях; Упрощения монтажа изделий Основной задачей технологии является обеспечение прочности связи между элементами конструкции изделия, отличающихся по жёсткости и модулю упругости, т.к. на границе контакта материалов возникает напряжение, что может быть источником разрушения.  |