Устройство автомобилей




Типы автомобильных шин




На автомобилях применяются шины различных типов, в зависимости от следующих определяющих показателей: назначение, степень герметизации, конструкция, габаритные размеры и профиль.

Типы автомобильных шин по назначению

По назначению различают шины для легковых и грузовых автомобилей. Их отличают, в первую очередь, размеры и масса, а также степень балансировки шины при ее изготовлении, поскольку легковые автомобили передвигаются с более высокими скоростями, чем грузовые. Кроме того, шины грузовых автомобилей имеют более широкий интервал применяемых профилей.
Шины современных легковых автомобилей обычно выполняются бескамерными.

***

Типы автомобильных шин по герметизации

По герметизации различают шины камерные и бескамерные. Как и следует из названия, камерная шина в своей конструкции содержит такой элемент, как эластичная камера (более подробно об устройстве камерной шины – на этой странице).
Бескамерные шины легковых автомобилей не имеют камеры, а у бескамерных шин грузовых автомобилей нет и ободной ленты.

Бескамерные шины

Герметичность бескамерной шины обеспечивается воздухонепроницаемым резиновым слоем на основе бутилкаучука толщиной 2…3 мм, привулканизированного к внутренней поверхности шин, а также плотным прилеганием бортов шины к полкам обода. Плотность прилегания достигается формой и устройством борта, а также более тугой посадкой шины на обод.
Борт бескамерной шины имеет снаружи резиновый уплотнительный слой.

конструкция бескамерной шины

Вентиль у бескамерных шин крепится непосредственно на ободе колеса. Герметичность крепления достигается установкой эластичных резиновых шайб.

Температура бескамерной шины во время движения существенно ниже чем у камерной (примерно на 15 ˚С) благодаря лучшему отводу теплоты через открытую часть обода. Это обеспечивает увеличение срока службы шины примерно на 10%. Кроме того, бескамерные шины легче камерных из-за отсутствия дополнительных элементов конструкции.

Бескамерные шины менее чувствительны к проколам и другим повреждениям, так как проколовший шину предмет плотно охватывается герметизирующим слоем резины, и воздух выходит из шины очень медленно. Это повышает безопасность движения в такой ситуации.

Легкость ремонта бескамерных шин заключается в том, что многие повреждения могут быть устранены без снятия их с обода. При ремонте в место повреждения с помощью специальной иглы вводят уплотнительные пробки.

К недостаткам бескамерных шин относятся затруднения при монтаже, ремонте больших повреждений, а также повышенные требования к техническому состоянию обода.

***

Типы автомобильных шин по конструкции

По конструкции различают диагональные, радиальные шины и шины с регулируемым давлением.
Диагональные и радиальные шины отличаются расположением нитей корда в каркасе и брекере.

Диагональные шины

В каркасе диагональных шин (рис. 1, а) нити соседних слоев корда перекрещиваются между собой под углом 95…115˚, а угол наклона нитей корда к радиальной линии профиля покрышки по короне составляет 50…55˚. В каркасе диагональных шин всегда четное количество слоев корда. Общее количество слоев корда зависит от нагрузки, назначения, давления воздуха в шине, а также материала корда. Нити корда подушечного слоя 1 также расположены под некоторым углом к оси колеса.

типы автомобильных шин

При работе диагональной шины в зоне контакта ее с дорогой происходит изменение угла наклона нитей корда, что вызывает сдвиг слоев, неравномерное распределение напряжений, повышение деформации и нагрев шины. Все это снижает срок службы шины.
В то же время диагональные шины менее подвержены повреждению от ударов и порезов.

Радиальные шины

Радиальные шины – шины с меридиональным (радиальным) расположением нитей корда (рис. 1, б). Они отличаются от диагональных конструкцией каркаса и брекера. Эти шины более износостойки, чем диагональные, более эластичны. Каркас у них неравновесной структуры.
При накачивании воздуха наружный диаметр стремиться увеличиваться, что не позволяет сделать жесткий брекер. У радиальных шин брекер изготавливается многослойным (от двух до восьми слоев) и практически нерастяжим. Для него используют чаще всего металлический корд. Поэтому у радиальных шин число слоев корда в каркасе меньше, чем у диагональных, и их число может быть нечетным.

Уменьшение слоев корда в каркасе снижает на 6…10% массу покрышки, теплообразование и сопротивление качению. У радиальных шин большая площадь контакта с дорогой и лучшее сопротивление боковому уводу.

Радиальное расположение нитей корда в каркасе и брекере создает по короне покрышки нерастяжимую и несжимаемую систему, что резко снижает проскальзывание элементов протектора в зоне контакта с дорогой и является основной причиной, повышающей износостойкость протектора радиальной шины.

Благодаря лучшей работоспособности каркаса, более высокой износостойкости протектора срок службы радиальных шин с текстильным брекером увеличивается на 20…30%, а с металлобрекером – на 30…40 % по сравнению с диагональными шинами. Радиальные шины обладают более высокими тягово-сцепными качествами, создают на 10…20% меньшие потери на сопротивление качению, благодаря чему возрастает топливная экономичность (на 3…4%) и улучшаются динамические качества автомобиля. Кроме того, более высокая эластичность радиальных шин существенно повышает мягкость движения автомобиля.

Радиальные шины могут быть камерными и бескамерными.

Шины с регулируемым давлением воздуха

Шины с регулируемым давлением воздуха отличаются тем, что они могут работать как при нормальном давлении воздуха, так и кратковременно при пониженном. Пониженное давление устанавливается при прохождении автомобиля по мягким и топким грунтам (0,2…0,1 МПа), по сыпучему песку (0,1…0,075 МПа), глубокому снегу и сырой луговине (0,075…0,05 МПа). Во всех этих случаях скорость движения автомобиля должна быть снижена.

Шины с регулируемым давлением воздуха устанавливаются на автомобилях повышенной проходимости. Такие автомобили снабжаются системой централизованной накачки шин, которая позволяет водителю изменять давление воздуха в шинах не выходя из кабины, в том числе и на ходу.

Шина с регулируемым давлением воздуха состоит из тех же частей, что и обычная, но у нее увеличена ширина профиля на 25…40% и наносится рисунок протектора повышенной проходимости. Общая площадь грунтозацепов рисунка протектора составляет 35…45% всей опорной площади, которая при пониженном давлении в полтора-два раза превышает площадь опоры обычных шин. Глубина грунтозацепов такой шины 20…30 мм.

Для большей эластичности, особенно при пониженном давлении, эти шины имеют каркас с меньшим числом слоев корда, между которыми расположены мягкие резиновые прослойки.

Так как шина с регулируемым давлением работает в более тяжелых условиях и при пониженных давлениях воздуха, чем обычная шина, она быстрее изнашивается. Чтобы увеличить срок службы такой шины она рассчитывается на меньшую нагрузку (на 30…50%), чем обычная шина такого же размера. Несмотря на это шина с регулируемым давлением работает меньший срок, чем обычная, и ее пробег не превышает 25…30 тыс. км.

***

Типы шин по габаритным размерам

По габаритным размерам различают малогабаритные, среднегабаритные и крупногабаритные шины.

основные размеры автомобильных шин

Основными размерами шины является ширина В и высота Н профиля, посадочный диаметр d и наружный диаметр D (рис. 2).
Малогабаритные шины имеют наружный диаметр D менее 0,8 м, среднегабаритные имеют наружный диаметр D в пределах 0,8…1,5 м. Крупногабаритные автомобильные шины имеют наружный диаметр D в интервале от 1,5 до 3 м и более.

Крупногабаритные шины отличаются от прочих большой высотой профиля (Н = 350 мм и более), причем эта высота не зависит от посадочного диаметра. Эти шины выпускаются бескамерными, а их наружный диаметр достигает 2…3 м и даже больше.
Давление воздуха в крупногабаритных шинах составляет 0,02…0,035 МПа. Они имеют большую площадь опоры на грунт, и предназначены для работы в особо тяжелых условиях.

***




Классификация шин по типу профиля

Профиль шины определяется его высотой Н и шириной В.

Тороидные шины

У шин обычного профиля (тороидных) сечение близко к окружности, отношение высоты профиля Н к его ширине В более 0,9. Тороидные шины устанавливаются на большинстве грузовых автомобилей и автобусов.

Широкопрофильные шины

Широкопрофильные шины (рис. 3) устанавливаются вместо сдвоенных шин на задней оси грузовых автомобилей на специальном ободе. Они по сравнению с обычными шинами имеют примерно в два раза большую ширину беговой дорожки, специальный профиль с высотой, равной 0,6…0,9 В, эластичный каркас и уменьшенное внутреннее давление воздуха, которое можно снижать до 0,05 МПа при движении по мягким грунтам. Масса широкопрофильных шин примерно на 15…20% меньше массы двух сдвоенных шин.

классификация автомобильных шин

Широкопрофильные шины устанавливаются также на автомобили повышенной проходимости на всех шести колесах (например, автомобиль КрАЗ-260).

У широкопрофильных шин удельное давление на грунт примерно в три раза меньше, чем у обычных (тороидных) шин, поэтому их применение существенно повышает проходимость автомобиля. По сравнению с обычными тороидными шинами широкопрофильные имеют повышенную грузоподъемность и пониженное сопротивление качению.

Низкопрофильные шины

Низкопрофильные шины имеют отношение высоты профиля к его ширине равным 0,7…0,88, а у сверхнизкопрофильных шин это отношение составляет не более 0,7. Такая пониженная высота профиля у обоих типов шин повышает устойчивость и управляемость автомобиля. Однако слишком низкий профиль шины делает обод колеса уязвимым при движении по дорогам плохого качества – неровности дороги могут повредить обод при наезде на препятствие. По этой причине при выборе профиля шин следует руководствоваться состоянием дорог, на которых будут эксплуатироваться эти шины.

разновидности автомобильных шин

Так, современные скоростные сверхнизкопрофильные шины с отношением Н/В равным 0,3…0,6 пригодны только для работы по гладким шоссейным дорогам с хорошим качеством покрытия, которых в нашей стране очень мало.
Для повседневной езды по российским дорогам целесообразно ограничится соотношением Н/В не ниже 0,65, причем это касается довольно больших шин, например для автомобилей класса «Волга». На моделях автомобилей марки «ВАЗ» лучше применять шины с отношением Н/В не ниже 0,7.

Кроме того, при выборе шины следует иметь в виду, что ширина профиля В связана с шириной обода колеса b, которая находится в пределах 0,7…0,75 В. Например, если ширина профиля В равна 165 мм, ширина обода колеса должна быть 115…124 мм или 4,52…4,9 дюйма, требуемый типоразмер колеса – 4,5 или 5 дюймов. Слишком узкое колесо ухудшает устойчивость автомобиля, а слишком широкое колесо увеличивает сопротивление качению, ухудшает эластичность шины, и снижает ее долговечность.

Арочные шины

Арочные шины (рис. 4) относятся к бескамерным и предназначены для движения по размякшим грунтам, рыхлому снегу, пахоте и т. п. Отношение высоты профиля к ширине у арочных шин составляет 0,39…0,5. Давление воздуха в них находится в пределах 0,05…0,20 МПа. Ширина профиля у арочных шин в 2,5…3,5 раза больше, чем у обычных тороидных шин, а радиальная деформация выше в два раза. Грунтозацепы у арочных шин расположены редко, и их высота составляет 35…40 мм, а шаг между ними – 100…250 мм.
Арочные шины используются, как правило, вместо обычных сдвоенных шин на заднем мосту грузового автомобиля с одним ведущим мостом. Для монтажа арочной шины необходимо применение специального обода.

Срок службы арочных шин существенно ниже, чем у обычных, а при работе с ними на твердых грунтах расход топлива увеличивается до 15%, поэтому арочные шины используются только как сезонное средство повышения проходимости автомобиля.

Пневмокатки

Пневмокатки (рис. 4, в) отличаются от шин, как по внешнему виду, так и по основным конструктивным показателям. Они представляют собой высокоэластичные оболочки бочкообразной формы. Бочкообразная форма катков обуславливает большую ширину профиля при ограниченных размерах наружного и посадочного диаметров. Жесткость превмокатков в три-четыре раза меньше, чем у арочных шин такого же размера.
Протектор снабжается невысокими редко расположенными направленными грунтозацепами. Грунтозацепы наряду со своим основным назначением (увеличивать сцепление шины с дорогой) повышают прочность каркаса пневмокатка и устойчивость его формы. Давление воздуха в пневмокатках 0,01…0,1 МПа. По сравнению со всеми другими типами пневматических шин пневмокатки имеют наибольшую площадь контакта и наименьшее удельное давление на грунт.

типы автомобильных шин по форме профиля

Высокая эластичность каркаса и значительные допустимые радиальные деформации позволяют пневмокаткам частично выполнять функции упругого элемента подвески. При движении по неровной дороге катки мягко обтекают небольшие неровности, не вызывая тряски автомобиля. Пневмокатки менее подвержены проколам и порезам из-за более мягкого взаимодействия с дорожными неровностями и предметами, способными вызвать их повреждение. В случае прокола воздух из пневмокатка выходит медленно из-за незначительного внутреннего давления.

Из-за низкого давления воздуха в пневмокатках при достаточно больших размерах они имеют относительно малую грузоподъемность. Пневмокатки предназначены для автомобилей, работающих в особо тяжелых дорожных условиях (сыпучие пески, снежная целина, заболоченная местность и т. п.).
Пневмокатки изготовляются преимущественно бескамерными. Они монтируются на специальных разборно-разъемных ободьях.

***

Обозначение и маркировка автомобильных шин