Восстановление автошин холодным способом

1. Устройство шины
1. Виды и назначение шины

Пневматические шины являются одним из основных элементов ходовой  части автомобиля.

В процессе эксплуатации шины обеспечивают смягчение возникающих  при движении автомобиля толчков, ударов, вибрации, передачу тяговых и тормозных  сил, сцепление колес автомобиля с дорогой, устойчивость, управляемость  и безопасность движения, динамичность и плавность хода, проходимость в  различных условиях дорог, а также  влияют на расход топлива автомобилем  и шумообразование.

Конструкция пневматических шин.

Пневматическая шина представляет собой упругую оболочку, предназначенную  для установки на ободе колеса и заполняемую воздухом под давлением. В зависимости от способа герметизации пневматические шины производятся в  камерном и бескамерном исполнении.

Камерная шина состоит из покрышки и ездовой камеры с вентилем.

Грузовые камерные шины, монтируемые на плоские разборные  обода, включают также ободные ленты. Ободная лента — в виде профилированного резинового кольца — располагается между бортами покрышки, камерой и ободом колеса; предохраняет камеру от защемления между бортом покрышки и ободом, а также от повреждения неровностями обода.

Камерные шины грузовых (а) и легковых автомобилей (б) (разрез):

• покрышка;
• ездовая камера;
• ободная лента;
• вентиль;
• обод.

Бескамерная шина представляет собой усовершенствованную покрышку, которая одновременно выполняет функции обычной покрышки и камеры. Воздушная полость в бескамерной шине образуется покрышкой и ободом колеса.

Бескамерная шина (разрез):

• покрышка;
• герметизирующий слой;
• обод;
• вентиль.

Покрышка — упругая резинокордная оболочка пневматической шины, воспринимающая тяговые и тормозные усилия и обеспечивающая сцепление шины с дорогой. Основными элементами покрышки являются: каркас, брекер, протектор, боковины и борта.

Ездовая камера — кольцевая резиновая трубка со специальным вентилем, заполняемая воздухом.

Каркас — резинокордная основа (силовая часть) покрышки. Выполнен из одного или нескольких слоев прорезиненного корда с резиновыми прослойками, закрепленных на бортовых кольцах.

Брекер — состоит из одного и более слоев разреженного прорезиненного корда, разделенных резиновыми прослойками, расположен между каркасом и протектором.

Протектор — наружная часть покрышки, представляющая собой массивный слой резины с рельефным рисунком на внешней поверхности. Он обеспечивает сцепление с дорогой и предохраняет каркас шины от механических повреждений.

На боковых стенках  покрышки протектор переходит в  более тонкие резиновые слои —  боковины, прикрывающие боковые части каркаса.

Борта — состоят из одного и более проволочных колец, на которых закреплены слои каркаса, и обеспечивает крепление покрышки на ободе колеса.

В зависимости от материала  корда в брекере, шины подразделяются на: шины с текстильным брекером (ТБ), металлобрекерные (МБ), а при использовании металлокорда и в каркасе и в брекере — цельнометаллокордные (ЦМК).

Радиальная шина (шина типа R) имеет меридиональное (от борта к борту) направление нитей в слоях каркаса, а направление нитей в слоях брекера близко к окружному.

В диагональной шине каркас и брекер состоят из наложенных друг на друга слоев корда, нити которых перекрещиваются под заданным углом. Угол наклона нитей в каркасе и брекере по середине беговой дорожки составляет 45°-60°.

Покрышки диагональной (а) и радиальной (б) конструкции (разрез):

• протектор;
• слой брекера;
• слой каркаса;
• резиновая прослойка каркаса;
• бортовая часть.

Радиальные шины имеют технико-экономические преимущества перед диагональными (повышенная долговечность, высокое сцепление с дорогой, пониженное сопротивление качению), что обуславливает сокращение расхода топлива, пониженное теплообразование и др. Однако диагональные шины предпочтительны для некоторых условий эксплуатации, например в условиях высокой ударной нагрузки на дорогах низкого качества и в условиях бездорожья.

Рельефная часть поверхности протектора, состоящая из совокупности выступов и выемок или канавок, называется рисунком протектора. По эксплуатационному назначению выделяют: дорожный, универсальный, повышенной проходимости и специальный (например, зимний) рисунки протектора.

Шины с дорожным рисунком протектора применяют на дорогах с твердым (асфальтовым и т. п.) покрытием.

Универсальный рисунок протектора наносят на шины, эксплуатирующиеся на дорогах с различным покрытием.

Шины с протектором  повышенной проходимости предназначены для эксплуатации в условиях бездорожья.

Шины с зимним (специальным) рисунком протектора эксплуатируются  на заснеженных и обледенелых  дорогах.

Шина представляет собой  резиновую или резинотканевую оболочку, надеваемую на обод колеса автомобиля и других колесных машин.

Основными свойствами шины являются обеспечение необходимого сцепления с поверхностью дороги и амортизация возникающих при  движении автомобиля динамических нагрузок на колесо. Шины существенно влияют на длину тормозного пути, расход топлива и другие эксплуатационные характеристики автомобиля.

Автомобильные шины делятся:

• по назначению;
• форме профиля;
• габаритам;
• конструкции;
• принципу герметизации.

Автомобильные шины маркируются  алфавитно-цифровым кодом, который  обозначается на борту шины. Этот код  определяет размеры шины и некоторые  из ее ключевых характеристик, типа индикаторов  нагрузки и скорости. Иногда внутренний борт шины содержит информацию, не включенную во внешний борт, и наоборот.

Маркировка шин за последние  годы значительно усложнилась, современные  автошины имеют маркировку тяги, протектора, температурного сопротивления и  пр. показателей.

Рис. 1 - маркировка шин

Модель (имя) шины; 2 - Код транспортного  средства; 3 - Ширина шины в миллиметрах  от борта до борта; 4 - Отношение высоты борта к полной ширине шины в процентах; 5 - R направление корда; 6 - посадочный диаметр; 7 - Индекс нагрузки и знак скорости 8 - Идентификационный номер DOT в стандартах США; 9 - тип дорожного покрытия; 10 - Материал корда и композиция резины; 11 - Производитель; 12 - Максимальный индекс нагрузки; 13 - Код тяги, протектора, температурного сопротивления; 14 - Максимальное давление шины;

Дополнительная маркировка шины

M*S: На зимних шинах,  в конце вышеупомянутой маркировки  может стоять "Е" - шипованная резина.

E4 - Шина, сертифицированная  согласно ECE-инструкциям, (число указывает  страну одобрения).

030908 - код сертификации  шины

DOT код: все шины, импортированные  в США имеют DOT код, как это  требуется Министерством транспорта, этот код определяет компанию  и фабрику, почву, партию, и  дату производства (2 цифры для  недели года плюс 2 цифры для  года; или 2 цифры для недели  года плюс 1 цифра для года для  шин, сделанных до 2000)

TL - Бескамерная (Tubeless)

TT - Tubetype, камерная шина

Made in - Страна производства

C (коммерческий) - Шина для  легких грузовиков (Пример: 185 R14 C)

B - Шины для мотоциклов (Пример: 150/70 B 17 69 H = диагональная конструкция  с поясом под протектором

SFI - сокр. для "side facing inwards" = внутрь асимметричных шин

SFO - сокр. для "side facing outwards" = вовне асимметричных шин

TWI - Индекс изнашивания  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 - Укрепленные шины (Reinforced tires)

- Стрелки - Некоторые типы  протекторов шин разработаны  так, чтобы давать лучший эффект, когда шина вращается в определенном  направлении (по часовой стрелке  или против часовой стрелки). Такие  шины будут иметь стрелку, показывающую, в какую строну шина должна вращаться, будучи надета на колесо транспортного средства. Для адекватного динамического поведения шин важно соблюдать это указание.

Рис.2 - Дополнительная маркировка автомобильных шин

Желтая точка (круглая  или треугольная метка) на боковине означает самое легкое место на шине. При монтаже новой шины на диск, желтую метку нужно совместить с  самым тяжелым местом на диске. Обычно это то место, где крепится ниппель. Это позволяет улучшить балансировку колеса и поставить грузики меньшего веса.

На шинах с пробегом метки уже не так актуальны, поскольку, как правило, при износе шины её баланс смещается.

Красная точка - означает место  максимальной силовой неоднородности, проявление которой обычно связано  с различными соединениями разных слоев  шины при её изготовлении. Эти неоднородности - абсолютно нормальное явление, и  они есть у всех шин. Но обычно помечают красными точками только те шины, которые  идут на первичную комплектацию автомобилей, т.е. когда машина выходит с завода.

Эту красную метку совмещают  с белыми метками на дисках (белые  метки на дисках тоже ставятся в  основном для первичной комплектации авто), которые обозначают самое  близкое место к центру колеса. Это делается для того, чтобы максимальная неоднородность в шине минимально сказывалась при движении, обеспечивая более сбалансированную силовую характеристику колеса. При обычном шиномонтаже не рекомендуется обращать внимание на красную метку, а руководствоваться желтой меткой, совмещая её с ниппелем.

Белый штамп с цифрой означает номер инспектора, который проводил финальный осмотр шины на заводе-изготовителе.

Цветные полоски на протекторе шины делаются, чтобы было удобнее "опознавать" шину на складе. У всех моделей и  различных типоразмеров эти полоски  разные. Поэтому, когда шины стоят  в стопках на складах, сразу видно, что данная стопка шин имеет один и тот же типоразмер и модель. Никакой другой смысловой нагрузки эти цветные полоски на шине не имеют.

По назначению шины делятся для применения на легковых автомобилях, грузовых автомобилях малой грузоподъемности, микроавтобусах и прицепах к ним во всех климатических зонах при температуре окружающей среды от -45 С° до +55 С°. Шины грузовых автомобилей применяются на грузовых автомобилях, прицепах, полуприцепах, автобусах, троллейбусах во всех климатических зонах при температуре окружающей среды до -45 С°. По габаритам шины делятся на крупногабаритные с шириной профиля 350 мм (14 дюймов) и более, независимо от посадочного диаметра; среднегабаритные с шириной профиля от 200 мм до 350 мм (от 7 до14 дюймов) и посадочным диаметром не менее 457 мм (18 дюймов); малогабаритные с шириной профиля не более 260 мм (до 10 дюймов) и посадочным диаметром не более 457 (18 дюймов).

По форме профиля шины делятся обычного профиля с отношением высоты профиля (H) к его ширине (B) более 0,89:

• широкопрофильные -H/B = 0,6 - 0,9;
• низкопрофильные - H/B = 0,7 - 0,88;
• сверхнизкопрофильные - H/B = < 0,7;
• арочные - H/B = 0,39 - 0,5;
• пневмокатки - H/B = 0,25 - 0,39.

По конструкции шины делятся  на:

• диагональные, у которых нити корда каркаса и брекера

перекрещиваются в смежных  слоях, а угол наклона нитей по середине беговой дорожки в каркасе и брекере от 45° до 60°;

• радиальные, (радиальные шины бывают со съемным протектором) у

которых угол наклона нитей  корда каркаса 0°, а брекера - не менее 65°. Эти шины имеют каркас с меньшим числом слоев корда, чем у диагональных, мощный брекер чаще металлокордный, что обеспечивает меньшие окружную деформацию шины при качении и проскальзывании протектора в контакте с дорожным покрытием и как следствие радиальные шины имеют меньшие теплообразование и потери на качение, большие сроки службы, максимальную нагрузку и допустимую скорость.

 Шины изготавливают  в зависимости от назначения  и условий эксплуатации со  следующими рисунками протектора:

• дорожный (Д), летние - наиболее распространенные. Их отличают

четко выраженные продольные канавки для отвода воды из пятна  контакта протектора с дорогой, слабо  выраженные поперечные канавки и  отсутствие микрорисунка. Кроме того, они имеют обязательный плавный (скругленный) переход от протектора к боковинам. Шины этого типа обеспечивают максимальное 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.

• всесезонный - хорошо приспособлены для работы на сухом и мокром

асфальте, отличаются удовлетворительной приспособленностью к зимним дорогам  большим износом, чем летние. Рисунок протектора всесезонной шины более разветвленный, причем элементы рисунка группируются в хорошо различимую "дорожку" и разделены канавками разной ширины; на элементах рисунка - "шашках" - имеются узкие прорези дополнительного микрорисунка. Как правило, на этих шинах маркировка all season, или условные знаки (снежинка или капля).

• универсальный - (по отечественной терминологии) предназначены для

работы на дорогах любого качества. Причем четкую границу между  ними и всесезонными провести бывает довольно трудно. Отличаются они, прежде всего более глубоким и разветвленным  рисунком протектора. Дело в том, что, под дорогами "любого качества" в СНГ можно понимать 60-80 % всех дорог, включая и бездорожье, поэтому  этот тип шин во многом - отечественное  изобретение. По западным меркам к универсальным можно отнести шины типа М+S (Mud and Snow - грязь и снег) в варианте с менее расчлененным канавками рисунком протектора, со слабо выраженным микрорисунком или без него, повышенной проходимости.

• зимний (З) предназначен для работы на заснеженных и обледенелых

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). Рисунок протектора таких шин имеет четко выраженные "шашки" от продольных и поперечных канавок значительной глубины. У "шашек" сложный фигурный рельеф для увеличения рабочих боковых поверхностей, а также разветвленный микрорисунок. Зимние шины также обозначаются индексом M+S. Зачастую они имеют строго определенное направление движения (указано стрелкой).

• карьерный (Кар) - для работы карьерах, лесозаготовках и т. п.

Шины могут быть с постоянным или регулируемым давлением.

1.2 Устройство  шины

Колесо является неотъемлемой частью автомобиля, поэтому конструкция  его должна тесно согласовываться  с конструкцией ходовой части  автомобиля и отвечать тем требованиям, которые диктуются условиями  его эксплуатации. В связи с  этим для легковых, грузовых, специализированных автомобилей и автобусов применяют колеса различных конструкций и размеров. Колеса принято подразделять по их принадлежности тому или иному типу подвижного состава, по типу применяемых шин, конструкции диска и обода, технологии изготовления колеса.

Всякое колесо, как правило, состоит из двух основных частей: диска 1 с ободом 2 (рис. 3) и шины. По принадлежности к типу автомобиля колеса подразделяются на три группы: для легковых автомобилей, для грузовых, включая автобусы, и для автомобилей специального назначения.

Рис. 3 - Колесо легкового  автомобиля ГАЗ-24 «Волга»

а - конструкция колеса; б  и в - профили посадочных полок  для бескамерных шин; г - симметричный профиль обода; 1 - ребра жесткости; 2 - обод; 3 - диск; 4 -профилированная часть диска.

Для легковых автомобилей  применяют преимущественно колеса с глубокими неразъемными ободьями. Диск к ободу крепится сваркой  или реже заклепками. Чтобы обеспечить прочность, диску придается особая конфигурация, повышающая его жесткость. Ободья для колес легковых автомобилей  изготавливают в основном с наклонными (коническими) полками. Наклон полок  принимают равным 5°.

Для легковых автомобилей  наибольшее распространение получили колеса с диаметром посадочных полок  обода 15, 14 и 13 дюймов с шириной профиля  обода 4…7 дюймов. Диски колес легковых автомобилей имеют сложную конфигурацию и изготавливаются методом штамповки  из листа, что придает ему необходимую  жесткость.

Колеса принято обозначать основными размерами (в дюймах или  миллиметрах) обода, а именно: шириной  и диаметром посадочных полок. После  первой цифры или группы цифр ставится буква латинского или русского алфавита, характеризующая комплекс размеров, определяющих профиль - бортовой закраины обода (А, Б и т.д.).

Рассмотрим основные элементы шины.

Каркас - главный силовой элемент, который придает шине прочность и гибкость. Представляет собой один или несколько слоев обрезиненного корда.

Брекер - резинотканевая или металлокордная прослойка между каркасом и протектором.

Протектор - часть шины (толстый  слой специальной износостойкой  резины), непосредственно контактирующая с дорогой.

Боковина - тонкий эластичный слой резины толщиной 1,5-3 мм на боковых стенках каркаса, защищает каркас от механических повреждений, проникновения влаги. На боковину наносят наружную маркировку шины.

Борт - жесткая посадочная часть покрышки для фиксации и герметизации ее на ободе колеса. Состоит из слоя корда каркаса, завернутого вокруг проволочного кольца, и твердого наполнительного резинового шнура.

Устройство шины показано на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Конструктивные элементы и основные размеры шин

D - наружный диаметр: Н - высота профиля покрышки; В - ширина профиля покрышки; d - посадочный диаметр обода колеса (шины); 1 - каркас; 2 - брекер; 3 - протектор; 4 - боковина; 5 - борт; 6 - бортовая проволока; 7 - наполнительный шнур.

Шины характеризуются  по назначению, способу герметизации, типу, конструкции и рисунку протектора. Как было сказано ранее, в зависимости  от назначения различают шины для  легковых и грузовых автомобилей. Шины легковых автомобилей (табл. 1.2) применяют  на легковых автомобилях, малотоннажных  грузовиках, микроавтобусах и прицепах к ним. По способу герметизации шины делят на камерные и бескамерные. По конструкции (по построению каркаса) различают диагональные и радиальные шины (рис. 4). По конфигурации профиля поперечного сечения (в зависимости от отношения высоты профиля к его ширине) - шины обычного профиля, широко-, низко- и сверхнизкопрофильные.

Рис. 4 - Покрышки диагональной (а) и радиальной (б) конструкции:

- протектор; 2 - слои брекера; 3 - слои каркаса; 4 - резиновая прослойка каркаса; 5 - бортовая часть.

В зависимости от эксплуатационного  назначения автомобильные шины имеют  следующие типы дорожных рисунков протектора (рис. 5):

Рис.  - Типы рисунка протектора:

а - дорожный; б - направленный; в - повышенной проходимости; г - карьерный; д - зимний; е - универсальный.

Дорожный рисунок (рис. , а) - шашки или ребра, расчлененные канавками. Шины с дорожным рисунком протектора предназначены для эксплуатации преимущественно на дорогах с усовершенствованным покрытием;

направленный рисунок (рис. , б) - несимметричный относительно радиальной плоскости колеса. Шину с направленным рисунком применяют для эксплуатации в условиях бездорожья и на мягких грунтах;

Рисунок протектора повышенной проходимости (рис. 5, в) - высокие грунтозацепы, разделенные выемками. Шины с таким рисунком протектора служат для эксплуатации в условиях бездорожья и на мягких грунтах;

Карьерный рисунок (рис. 5, г) - массивные выступы различной  конфигурации, разделенные канавками;

Зимний рисунок протектора (рис, 5, д) - это рисунок, где выступы имеют острые кромки. Шины с таким рисунком предназначены для эксплуатации на заснеженных и обледенелых дорогах и могут быть оснащены шипами противоскольжения;

Универсальный рисунок (рис. 5, е), шашки или ребра в центральной  зоне беговой дорожки и грунтозацепы по ее краям. Шины с таким рисунком протектора предназначены для эксплуатации на дорогах с усовершенствованным облегченным покрытием.

Классификация шин по назначению имеет важное значение, так как определяет основные требования к конструкции шины.

Камерная шина имеет сложную  конфигурацию и состоит из многих конструктивных элементов: каркаса, брекера, протектора, боковины, бортов и камеры с отношением высоты профиля к его ширине более 0,80. У диагональных шин нити корда каркаса и брекера перекрещиваются в смежных слоях, а угол наклона нитей посередине беговой дорожки в каркасе и брекере 45…60°.

Бескамерная шина по внешнему 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 наружной поверхности бортов.

Бескамерные шины имеют несколько  меньший посадочный диаметр относительно посадочного диаметра обода, специальную  форму и конструкцию борта, обеспечивающую более плотную посадку шины на обод колеса при наличии давления воздуха внутри шины. За рубежом  выпускают бескамерные шины с  самозаклеивающимся внутренним слоем и радиальными ребрами на боковинах для охлаждения шины.

Рис.  - устройство автомобильной  шины

- каркас; 2 - слои брекера.

Корд для бескамерных  шин изготавливают в основном из вискозы, капрона и нейлона. Веска-мерные шины имеют герметичные ободья. Вентиль 3 с уплотнительными резиновыми шайбами крепится непосредственно в ободе колеса. Особенностью бескамерных шин является то, что каркас их постоянно находится под действием сжатого воздуха, который во время эксплуатации просачивается : через герметизирующий слой шины. В этих случаях воздух в каркасе шины создает между отдельными элементами ее напряжения и вызывает расслоение. Поэтому для исключения этого вредного \ явления в бескамерных шинах предусмотрены специальные дренажные отверстия, через которые воздух, проникающий в. каркас, отводится наружу.

Основным преимуществом  бескамерных шин является повышенная безопасность движения автомобиля на высоких скоростях по сравнению  с камерными шинами. Бескамерная  шина состоит из одной монолитной части, поэтому воздух из полости  может выходить наружу только через  отверстие прокола, а внутреннее давление при этом снижается медленно, так что водитель имеет возможность  двигаться с поврежденной шиной  до места ремонта. Следует отметить лучший отвод тепла непосредственно  через металлический обод бескамерной  шины, отсутствие трения между покрышкой  и камерой и вследствие этого - более низкий температурный режим  работающей шины.

Бескамерные шины характеризуются  также большей устойчивостью  внутреннего давления воздуха, которая  объясняется тем, что воздух с  большим трудом просачивается через  нерастянутый воздухонепроницаемый слой бескамерной шины, чем через растянутые стенки камеры. Бескамерные шины при  эксплуатации меньше подвергаются демонтажу  и монтажу, так как мелкие повреждения  можно ремонтировать, не снимая шины с обода.

Бескамерные шины, взаимозаменяемые с камерными покрышками, могут  монтироваться на стандартных глубоких ободьях, если они герметичны, т. е. не имеют вмятин и повреждений.

Гарантийные нормы пробега  бескамерных шин те же, что и  камерных, однако опыт эксплуатации бескамерных  шин показывает, что долговечность  их на 20 % выше долговечности камерных шин, что объясняется лучшим температурным режимом работы шин и постоянством внутреннего давления в них воздуха. Однако для их производства необходимы высококачественные материалы, но они менее технологичны. Эксплуатация бескамерных шин требует высокой технической культуры.

Радиальные шины с металлокордом выпускаются трех типов: с металлокордом в каркасе и брекере, с нейлоновым кордом в каркасе и металлокордом в брекере, с меридиональным расположением нитей стального или нейлонового корда в каркасе и металлокордом в брекере (рис. 6).

Шины с металлокордом имеют более широкий раствор бортов, чем у обычных шин. Концы слоев’ корда завернуты попарно около одного или двух бортовых колец, навитых из одинаковой проволоки. На внутренней стороне каркаса в зоне беговой дорожки шины с металлокордом имеют привулканизированный слой резины. Он служит для предохранения камеры от проколов и более равномерного распределения напряжений в теле шины и в зоне беговой дорожки.

Металлокорд, обладая высокой теплопроводностью и теплостойкостью, способствует уменьшению напряжений и более равномерному распределению температуры в теле покрышки. Срок службы шин с металлокордом больше при эксплуатации их в различных дорожных условиях примерно в 2 раза, чем у обычных шин, эксплуатируемых в аналогичных условиях.

Нейлоновый корд в каркасе  и металлокорд в брекере позволяют увеличить прочность шины в зоне беговой дорожки, снизить температуру в наиболее напряженных точках шины, защитить ее каркас от повреждений, воспрепятствовать распространению трещин в протекторе.

Меридиональное расположение нитей корда каркаса увеличивает  эластичность шины, повышает сцепление  шины с дорогой, значительно уменьшает  потери на качение колеса. Металлокорд брекера повышает прочность каркаса в окружном направлении, улучшает температурный режим работы шины. Такие шины успешно работают на дорогах с усовершенствованным покрытием и в условиях бездорожья при больших скоростях движения.