Безвоздушные автомобильные шины. Безвоздушные автомобильные шины

• Название: Безвоздушные автомобильные шины
• Дата: 26.04.2022
• Размер: 99.39 Kb.
• Имя файла: Безвоздушные автомобильные шины.docx
• Тип: Реферат; #498334

Министерство высшего образования и науки РФ

Федеральное Государственное образовательное учреждение

высшего образования

«Братский государственный университет»

Кафедра «Машиностроения и транспорта»

Реферат

На тему «Безвоздушные автомобильные шины»

Выполнил

студент группы АТз-18 М.В. Качанов

Проверил

профессор кафедры «МиТ»,

докт.тех.наук С.П. Рыков

Братск 2022г.

Содержание:

1. Введение........................................................................……......3 стр.

2. Автомобильные шины сегодня.................................................4 стр.

3. Безвоздушные шины...................................................................7 стр.

4. Шины компании Michelin..........................................................9 стр.

5. Шины компании polaris..............................................................9 стр.

6. Шины компании bridgestone......................................................9 стр.

7. Шины компании hankook.........................................................10 стр.

8. Преимущества и недостатки шин без воздуха ......................11стр.

9. Заключение................................................................................13 стр.

Введение

С самого начала существования автомобильного транспорта как такового, автомобильные колеса используются классические, надувные. Они выполняются резиновыми, раньше внутри также была надувная камера, сейчас для упрощения конструкции покрышки делают бескамерными. Пневматические шины такого рода отлично показали себя как на асфальтированных и грунтовых дорогах, так и там, где дороги отсутствуют как таковые. Еще один плюс – относительно низкая цена на такие изделия. Но вершины эволюции колеса достигли, когда впервые производители начали производить безвоздушные шины. На данный момент наилучших результатов в разработке и производстве безвоздушны bх шин добились такие компании как Michlen, Hankook, Bridgestone и Polaris.

В данной работе будет рассмотрено применение инновационных технологий в автомобилях, а именно, в производстве абсолютно новых шин для автомобилей.

Целью работы является описание автомобильных шин в их нынешнем состоянии, описание новых шин, и выявление положительных и отрицательных сторон данной инновационной технологии, а также значимости новых шин для человека и автомобильной промышленности в целом.

 

Автомобильные шины сегодня

Для обеспечения наилучшей управляемости, устойчивости и проходимости необходимо, чтобы шины соответствовали автомобилю и условиям его эксплуатации.

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

В зависимости от ориентации нитей корда в каркасе различают шины:

- радиальные

- диагональные

В радиальных шинах нити корда расположены вдоль радиуса колеса, а в диагональных - под углом к радиусу колеса, причем нити соседних слоев перекрещиваются. Радиальные шины более жесткие, у них больший ресурс, лучшая стабильность формы пятна контакта, меньшее сопротивление качению.



Рисунок 1. Конструкция автомобильной шины.

В настоящий моментк автомобильные покрышки состоят из следующих компонентов:

1. Бортовое проволочное кольцо

2. Боковина

3. Продольная канавка протектора

4. Плечевая часть протектора

5. Центральное ребро протектора

6. Протектор

7. Нейлоновый слой брекера

8. 2-й слой стального брекера

9. 1-й слой стального брекера

10. 2-й слой текстильного каркаса

11. 1-й слой текстильного каркаса

12. Бортовая лента

13. Пятка борта

14. Основание борта

15. Носок борта

16. Наполнительный шнур

17. Герметизирующий слой

18. Подканавочный слой протектора

Покрышка имеет следующие составные части:

- каркас - главный силовой элемент покрышки, состоящий из одного или нескольких слоев обрезиненного корда, закрепленных, как правило, на бортовых кольцах. Корд представляет собой ткань, состоящую из толстых нитей основы и тонких редких нитей по утку, изготавливаемую на основе натуральных или синтетических волокон, или тонких стальных нитей (металлокорд);

- брекер - внутренняя деталь покрышки, расположенная между каркасом и протектором и состоящая из нескольких слоев обрезиненного металлического или другого корда. Брекер предназначен для смягчения ударных нагрузок на шину, возникающих при движении автомобиля по дороге;

- протектор - наружная резиновая часть покрышки шины, как правило, с рельефным рисунком, обеспечивающая сцепление с дорогой и предохраняющая каркас от повреждений;

- боковина - слой покровной резины, расположенный на боковой стенке покрышки, предохраняющий каркас от наружных повреждений;

- борт покрышки - жесткая часть пневматической шины, обеспечивающая ее крепление на ободе колеса.

В брекере диагональных шин нити корда в смежных слоях пересекаются друг с другом под углом от 45 до 60°, а в радиальных - под углом от 45 до 65°.

Радиальные шины, в отличие от диагональных, имеют каркас с меньшим числом слоев корда, мощный брекер (чаще металлокордный), что обеспечивает им меньшую окружную деформацию при качении и меньшее проскальзывание протектора при контакте с дорогой. Радиальные шины имеют также пониженное теплообразование и меньшие потери на качение, большие сроки службы, выдерживают более высокую нагрузку и скорость.

Шины по исполнению могут быть камерные и бескамерные, а по конструкции радиальные и диагональные. В зависимости от назначения и условий эксплуатации шины подразделяются на:

Дорожные (в обиходе называемые летними), предназначены для применения при положительных температурах на шоссейных дорогах. Шины этого типа обеспечивают наилучшее сцепление с сухой и мокрой дорогой, обладают максимальной износостойкостью и наилучшим образом приспособлены для скоростной езды. Для движения по грунтовым дорогам (особенно мокрым) и зимой они малопригодны.

Зимние, используемые на обледенелых и заснеженных дорогах, сцепные качества покрытия которых могут изменяться в зависимости от ситуации, от минимальных (гладкий лед или каша из снега и воды) до небольших (укатанный снег на морозе). Они обладают неплохими дорожными свойствами, несколько уступая летней “резине”. Многие зимние шины позволяют устанавливать шипы противоскольжения или имеют их.

Всесезонные являются компромиссным вариантом между летними и зимними шинами, поэтому уступают по обеспечению сцепления и первым и вторым в соответствующих сезону условиях. Они позволяют круглогодично эксплуатировать автомобиль на одном комплекте шин.

Универсальные обладают свойствами, позволяющими эксплуатировать их как на шоссейных, так и на грунтовых дорогах. Их целесообразно применять для вседорожников, которые совершают примерно равные пробеги по шоссе и дорогам. Четкую границу между ними и всесезонными шинами провести бывает довольно трудно.

Повышенной проходимости рассчитаны для бездорожья и мягких грунтов. Использовать такие шины желательно только при редком движении по шоссе. В противном случае они будут быстрее изнашиваться и создавать высокий уровень шума.

Безвоздушные шины

Официально первыми о создании системы безвоздушных шин заговорил Пентагон. Разумеется, исключительно в военных целях: не всегда бронирование резины военной техники решало каждодневные опасности и все возможные ситуации. А когда военное руководство не самой бедной страны выделяет средства на ту или идею — мысли находятся. Первые наработки немедленно были использованы на военном транспорте Humvee, где сразу были выявлены как многочисленные преимущества новой технологии, так и немногочисленные её недостатки.

Итак, безвоздушные шины — это полая конструкция, в которой чаще всего функцию воздуха берут на себя резиновые простенки.

По внешнему виду если новые шины выполнены закрытыми (с боковыми стенками), то отличить их обыкновенных «воздушных» сложно. Дополняя предыдущий абзац: на сегодняшний день существует две основные конструкции таких шин:

- одни наполнены специальным стекловолокном;

- вторые компенсируют недостаток воздуха наличием полиуретановых спиц-простенков.

Первые чаще всего выполнены закрытыми, чтобы стекловолокно не потерялось по дороге, однако практика показала больше преимуществ как раз открытой системы: меньше материалов, проще изготовление, любые полученные в результате эксплуатации дефекты заметить значительно проще.

Конструкция в итоге, кажется, очень простой: край шины — растяжной хомут, середина — классическая ступица, к которой прикреплены спицы из полиуретана строго в определенной последовательности. Получившийся «рисунок» у каждого современного производителя свой, каждый из них продемонстрирует свои преимущества и недостатки.



Рисунок 2. Конструкция безвоздушной шины.

Спицы колеса изготавливаются максимально эластичными и по факту повторяют действие воздуха внутри резиновых покрышек. Помимо этого, существует и важное отличие от классических «воздушных» покрышек – поперечная жесткость является изменяемой и может регулироваться в зависимости от назначения колес.

Простая, но эффективная конструкция, которая навсегда заставит забыть о проколах или несоответствующем давлении быстро переросла рамки военной промышленности и устремилась на гражданский рынок. К сожалению, разработки этой отрасли всё еще активно ведутся, более-менее серийные экземпляры пока что получили своё применение на слабонагруженных транспортных средствах вроде газонокосилок, скутеров или гольф-каров. В промышленной сфере безвоздушная резина получила применение в экскаваторах и погрузчиках, а в личном транспорте они сейчас кое-где применяются в инвалидных колясках и велосипедах.

Причина такой избирательности простая: несовершенная пока конструкция резины на скоростях более 80 км/ч создает паразитные вибрации, хорошо передающиеся на корпус автомобиля.

 

Шины компании Michelin

Первыми «гражданские» безвоздушные шины запатентовали в 2005 году Michelin, назвав своё творение Tweel (шина (tyre) + колесо (wheel)). Используя их на всё той же спецтехнике, скутерах и инвалидных колясках, конструкция всё еще не доработана для высоких скоростей. Конструктивно Tweel представляет собой систему цельных внутренних ступиц, прикрепленных к полуоси. Вокруг них расположены полиуретановые спицы, соединенные в определенной последовательности. Через спицы проходит растяжной хомут, формируя внешний край шины (часть, которая соприкасается с дорогой).

Шины компании Polaris

Конкурентом для Michelin стала компания Polaris, продемонстрировав своё видение «шин будущего». Конструктивно они достаточно похожи, но в Polaris внесли одно улучшение: спицы заменили на систему сот наподобие пчелиного улья. Плюс применили собственной разработке другие композиционные материалы. Стали заметны преимущества новинки: получившиеся ячейки в зависимости от скорости движения проявляют разные параметры жесткости: то они жесткие, то они гибкие, а как следствие — лучше поддерживается форма колеса вкупе с хорошим поглощением неровностей.

Шины компании Bridgestone

Безвоздушные шины Bridgestone показали миру свой «рисунок»: теперь в профиле закручивающиеся в обе стороны спицы, благодаря которым шина становится более упругой. В Bridgestone к выбору исходных материалов подошли достаточно «зелено» и предложили создавать новые шины из переработки старой резины. Впрочем, практика показала возможность применения подобной конструкции лишь в гольф-карах: максимальная скорость ограничивается уже даже не 80, а 64 км/ч, а грузоподъемность одного колеса всего 150 кг.

Шины компании Hankook

Шины без воздуха I-Flex (Hankook) сделали неожиданный поворот этой отрасли. Корейская фирма создала шины, в которой собственно шина и обод — одно целое. 95% I-Flex — это переработанные материалы. Показали их в первый раз на Франкфурском автошоу 2013 года, выполнены I-Flex были в размере 14″ и имели довольно оригинальный дизайн, который приглянулся посетителям.

По результатам серии испытаний было выявлено, что новый рисунок вместе с новыми перерабатываемыми материалами теперь упирается в скоростной предел 130 км/ч. Дополнительным преимуществом новинки стала возможность установки новых Hankook I-Flex-V на стандартный обод.

Среди преимуществ iFlex корейцы называют упрощённую утилизацию, благодаря особому материалу, из которого они изготовлены (синтетический полиуретан), а также меньшее число процессов при производстве шин (четыре, а не восемь). Ну, и естественно, их невозможно проколоть. Когда Hankook будет готов запустить iFlex в серию, не сообщается.

Преимущества и недостатки шин без воздуха

Как уже было сказано, у новой конструкции, активно сейчас развиваемой, есть как неоспоримые достоинства, так и не исправленные пока недостатки. Для начала стоит указать на главные преимущества шин без воздуха:

1. Колесо способно менять форму в зависимости от проезжаемых неровностей — ямки и кочки буквально «проглатываются»;

2. Колесо полностью работоспособно, пока хотя бы 70% её элементов на месте (большой камень в огород пневматической резины);

3. Совершенно нет необходимости в проверке давления, а где нет давления — возможности лопнуть тоже нет;

4. Вес безвоздушной резины значительно меньше, чем у классического собрата. Полное отсутствие необходимости дисков (стальных, литых, кованых и пр.) снижает неподрессоренную массу, что также приводит к положительным эффектам вождения ТС;

5. Нет необходимости возить с собой дополнительный инструмент вроде домкрата, насоса, ключей… (впрочем, последние не повредят в любом случае);

6. Уменьшение перевозимого веса и, как итог, — снижение расхода топлива;

7. Цены на безвоздушную резину (когда они полноценно появятся на прилавках) вряд ли будут превышать пневматические аналоги (не считая первого времени, когда пойдет главный БУМ);

8. В перспективе установка безвоздушных шин будет доступна на совершенно любой автомобиль — начиная от древней «копейки» до самых современных внедорожников;

9. Возможность быстро поменять изношенную (или неподходящую к текущей дорожной ситуации) верхний слой, непосредственно имеющий контакт с дорогой. Надо — установил «гоночный» профиль, закрепил специальными болтами — и вперед. Надо выехать в горы — на ту же полиуретановую основу прицепил высоко-профильную «кожу».

Как видим, преимуществ у новой технологии масса. Из недостатков стоит отметить следующие пункты:

1. Как было сказано, пока что безопасный предел скорости — 80 км/ч;

2. В некоторых конструкциях проявляется еще излишний шум и нагрев при длительной скоростной эксплуатации;

3. Грузоподъемность подобной резины… Технология еще несовершенна;

4. Жесткость конструкции никак не регулируется. Возможности приспустить давление и поехать по песку не предусмотрено.

Конечно, последний пункт стоит рассмотреть отдельно, ведь если возникнет необходимость проехать в других условиях, то единственным выбором останется только полностью заменить весь комплект шин на другой с нужными параметрами. Ну и, конечно, менять их тоже придется комплектом (хотя изнашиваются они существенно меньше (в 2-3 раза)).

Заключение

На данный момент различные вариации безвоздушных шин не готовы к завоеванию автомобильного рынка, хотя и прекрасно зарекомендовали себя на внедорожной и специальной технике. Вместе с тем, приведение их сопротивления качению к современным стандартам, снижение шумности и увеличение стойкости к нагреву при длительной активной езде, способно сделать безвоздушные шины достойными конкурентами традиционных бескамерных покрышек.