ШИНЫ. НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА

Разработка новых конструкций протектора покрышек

Одним из основных элементов любой покрышки является протектор, обеспечивающий наиболее важные эксплуатацион­ные свойства и топливную экономичность любой шине. При этом долговечность и экологическая безопасность шины во многом определяются конструкцией рисунка протектора.

Известны [495] пневматические шины, содержащие про­тектор с симметричным рисунком, имеющим разделенные ка­навками выступы. В центральной части беговой дорожки выс­тупы расположены чаще, а по краям беговой дорожки - реже. Высота выступов у таких протекторов одинакова по всей ши­рине беговой дорожки. Такие рисунки обеспечивают достаточ­ное сцепление на различных дорогах. Однако выступы в цент­ральной части изнашиваются быстрее, чем по краям беговой дорожки, и это лимитирует пробег шины до полного износа, так как покрышки с изношенной центральной частью протек­тора непригодны для дальнейшей эксплуатации. Согласно [495] такая неравномерность износа возникает на шинах, профиль которых имеет соотношение высоты к ширине 0,9-ь 1,05.

Для повышения долговечности шины была разработана и внедрена в производство конструкция [496], которая обеспечивает равномерное изнашивание рисунка протектора за счет оптимального сочетания значений его параметров: высо­ты выступов, размеров центрального и крайних участков бего­вой дорожки и коэффициента формы. Коэффициент формы оп­ределяется отношением рабочей и боковой поверхности выс­тупа.

Для обеспечения высокой износостойкости коэффициент формы выступов на центральном участке следует принимать близким к 1 и не ниже 0,7. При этом соотношение размеров на центральном и крайнем участках выбирается таким, чтобы не­равномерность износа компенсировалась различной высотой рисунка протектора. Это условие можно выразить соотноше­нием величин коэффициентов формы выступов на централь­ном и крайнем участках: оно должно лежать в пределах 0,9-ь 1,1.

Исследования показали, что при меньших значениях указан­ного интервала происходит неполный износ крайних выступов при износе центральных. При больших его значениях крайние выступы изнашиваются раньше центральных. Соблюдение ука­занных пределов интервала обеспечивает изнашивание крайних выступов практически одновременно с центральными при высо­кой износостойкости протектора. При этом обеспечивается дос­таточное сцепление с сухой и мокрой дорогой, так как некоторое снижение показателей сцепления центрального участка с более крупными выступами компенсируется соответствующим улуч­шением этих показателей на крайних участках.

На основе анализа и обобщения экспериментальных дан­ных были выбраны пределы изменения указанных параметров. На рисунке 69 представлены зависимости пробега шины до полного износа от ширины центрального участка беговой до­рожки с увеличенной высотой выступов. Износостойкость шины-аналога принята за 100%. Различные кривые соответству­ют разным значениям коэффициента формы выступов в цент­ральной и крайней части беговой дорожки шины.

Из анализа представленных зависимостей можно заключить следующее. Если центральная часть беговой дорожки с большей высотой выступов составляет менее 0,3 от всей ширины беговой дорожки, то увеличение высоты выступов незначительно повы­шает пробег шины до полного износа рисунка. Увеличение ши­рины центральной части свыше 0,6 также незначительно повы­шает пробег шины до полного износа рисунка, но увеличивает долю резины, не изношенной по крайним выступам рисунка протектора. Наибольший прирост износостойкости шины дос­тигается, если центральная часть беговой дорожки с большей высотой выступов составляет 0,3-н0,6 от всей ширины беговой дорожки. Наиболее эффективное с точки зрения полного ресур­са соотношение коэффициента формы по центру и краю беговой дорожки соответствует интервалу 0,9-5-1,1. При значениях соот­ношения, не входящих в указанный интервал, полный ресурс по износу падает: при Кц=1,ИСкр - падает за счет повышения износа по краю; при Ки=0,9Ккр - падает за счет повышения износа по центру На рис. 70 представлен рисунок протектора, а на рис.71 приведена схема реализации новой конструкции.

Предлагаемая конструкция протектора грузовых шин по­зволяет повысить ресурс по износу при существенно меньшей (на 75%) высоте рисунка по центру по сравнению с обычной конструкцией. Это обеспечивает снижение массы покрышки и сопротивления качению.

Разработана шипованная шина для большегрузных автомо­билей и тракторов. От аналогов шина отличается тем, что, с целью снижения материалоемкости и увеличения срока служ­бы, шипы привулканизованы к протектору. В местах примыка­ния к шипам протектор выполнен из резины, имеющей при 300% удлинении условное напряжение 12-ь 13 МПа. Шипы выполнены трубчатыми, пустотелыми и с не менее чем двумя

Перегородками внутри, установленными радиально, а основа­ния шипов в виде пластин расположены в направлении плос­кости вращения шины [497]. Полости в корпусах шипов запол­нены композитами, обладающими малой удельной массой и вла­гостойкостью, а поверхности внутренних полостей шипов вы­полнены антикоррозионными.

Разработан и внедрен протектор пневматической шины, профиль которой имеет соотношение высоты к ширине 0,9-ь 1,05, содержащий беговую поверхность с симметричным рисунком. Протектор имеет разделенные канавками выступы, высота вы­ступов по центру беговой дорожки равна 0,05-ь0,1 от высоты

1 - канавки по центру рисунка; 2 - канавки по краю ри­сунка; 3 - выступы по центру рисунка; 4, 5 - выступы по краю

Рисунка.

Профиля шины и 1,1 ч-1,4 от их высоты по ее краям. На окруж­ном участке шириной 0,3-И),6 от ширины беговой дорожки вы­ступы рисунка имеют постоянную высоту, а соотношение коэф­фициентов формы выступов на крайних и центральных участ­ках составляет 0,9-s-l, 1.

Ввиду отсутствия в России прогрессивных видов корда с разрывной прочностью более 30 кгс/нить [498] на ОАО «Ниж - некамскшина» проведена целая серия работ по улучшению кон­струкции шин с использованием имеющегося армирующего материала с разрывной прочностью 23 кгс/нить и 18 кгс/нить. Прежде всего это относится к улучшенной конструкции борта (рис. 72), а также выбору оптимального значения суммарной плотности нитей корда под беговой дорожкой протектора, в плечевой зоне, в зоне боковины и в зоне борта (рис. 73) от вели­чины отношения рабочего давления в шине к разрывной проч­ности нити каркаса при статическом нагружении.

В случае использования в конструкции шины корда с раз­рывной прочностью 23 кгс/нить оптимальная величина суммар­ной плотности нитей корда составляет:

- под беговой дорожкой протектора 85-91 величин отноше­ния рабочего давления шины к разрывной прочности нити кар­каса при статическом нагружении [499];

- в плечевой зоне 92-98 величин отношения рабочего дав­ления в шине к разрывной прочности нити каркаса при стати­ческом нагружении [500];

- в зоне боковины 103-109 величин отношения рабочего давления в шине к разрывной прочности нити каркаса при ста­тическом нагружении [501];

- в зоне борта 116-122 величин отношения рабочего давле­ния в шине к разрывной прочности нити каркаса при статичес­ком нагружении [502]. В случае использования в конструкции покрышек корда с разрывной прочностью 18 кгс/нить оптималь­ная величина суммарной плотности нитей корда составляет:

- под беговой дорож­кой протектора 92-100 ве­личин отношения рабочего давления в шине к разрыв­ной прочности нити карка­са при статическом нагру­жении [503];

- В зоне боковины 118- 132 величин отношения ра­бочего давления в шине к разрывной прочности нити каркаса при статическом нагружении [504].

Сущность улучшенной конструкции борта по­крышки заключается в сле­дующем. Между заворотом первого и четвертым слоем каркаса расположена одна бортовая лента, выполнен-

Ъ тг е? ная одинаковой с первым

Рис. 72. Конструкция борта. ^

. ~ слоем по материалу, рези-

1 - три слоя внутренней группы г ^

Каркаса; 2 - один слой наружной группы но содержанию и углу на - каркаса; 3 - бортовое крыло; клона нитей корда. При

4, 5-бортовые ленты. ЭТОМ отношение ТОЛЩИНЫ

Бортовой ленты к суммар­ной толщине слоев каркаса внутренней группы в сечении, про­ходящем через основание наполнительного шнура составляет

0, 13+0,18. Вторая бортовая лента расположена с внешней сто­роны четвертого слоя и выполнена одинаковой с четвертым слоем по материалу, резиносодержанию и углу наклона нитей корда. Расстояние между кромкой четвертого слоя каркаса и нижней кромкой бортовой ленты, расположенной на внешней

Стороне этого слоя, составляет 0,023-*-0,037 ширины четвертого слоя, при этом ширина резинокордной бортовой ленты состав­ляет 0,224-И),254 ширины четвертого слоя каркаса [505, 506].

Внедрение новой конструкции борта покрышки позволи­ло в вулканизованной шине ликвидировать дефект «рыхлого борта».

Проведенные усовершенствования в конструкции ряда по­крышек позволили значительно уменьшить расход армирующе­го материала, снизить трудоемкость заготовительно-сборочных процессов и увеличить долговечность шин.

Освоение производства новых конструкций шин невозмож­но без существенной модернизации основного технологическо­го оборудования, повышения уровня материаловедения, механи­
зации и автоматизации производства, качества приготовления резиновых смесей и изготовления профилированных заготовок и деталей покрышек. Реализация этих требований в масштабе от­дельно взятого предприятия сопровождалась существенным улучшением экологической безопасности практически всех ста­дий технологии производства шин, и способы достижения тако­го улучшения будут подробно рассмотрены при изложении мате­риала по каждой стадии производства. Наряду с улучшением эко­логической ситуации производства шин и уменьшения техноген­ной нагрузки на окружающую среду, совершенствование конст­рукции шин способствует повышению экологической безопас­ности процессов эксплуатации шин вследствие:

- увеличения их долговечности, повышения качества и, как результат, сокращение количества изношенных шин и возмож­ность их многократного восстановления. Следует отметить, что объем неиспользуемых отходов изношенных шин в стране в на­стоящее время превышает 1,2 млн. тонн в год;

- уменьшения износа протекторного рисунка и попадания в окружающую среду меньшего количества резиновой пыли. Известно [507], что ежегодно образуется более 200 тыс. тонн пылевидных продуктов износа шин;

- повышения топливной экономичности шины, приводя­щей к сокращению вредных газообразных выбросов: оксида уг­лерода, оксидов азота, углеводородов и др. Объем газовых выбросов в виде продуктов сгорания топлива, связанных с «по­терями на качение шин» превышает в настоящее время 30 млн. т/год [507];

- уменьшения количества диафена ФП, интенсивно мигри­рующего на поверхность новых шин [508] и способного обра­зовывать канцерогенные нитрозоамины под действием УФ-лу - чей солнца и оксидов азота.