Шины (резиновые)

Шины (резиновые), съемный эластичный бандаж обода колеса, предназначенный, главным образом, для амортизации толчков, испытываемых экипажем, от неровностей дороги во время движения. Свойства резины, отличающейся при чрезвычайной эластичности значительной прочностью и большим коэффициентом трения, приспособляют колесо, охваченное резиновой шиной, к длительной передаче значительных скоростей. Являясь «обувью» моторных экипажей современной конструкции, шины играют важнейшую роль в автомобилестроении, успехи которого неразрывно связаны с прогрессом в области производства шин.

Резиновые шины различаются по следующим основным типам:

1. Пневматические шины, состоящие из камеры и покрышки, конструкция которых основана на использования упругости сжатого воздуха. Изобретателем пневматической шины является английский инженер Томсон (1845); в 1888 г. Денлоп (Dunlop) запатентовал сконструированную им для своего велосипеда пневматическую шины и, применив к ней затем изобретенный Велчем обод, создал почти современный тип пневматической шины. В настоящее время производятся однокамерные (в САСШ и в Германии) пневматические велошины (объединяющие в одном агрегате камеру и покрышку) и вело- мотто- и автошины, состоящие из камеры и покрышки. Американские однокамерные велошины представляют собой трубку, облегающую обод, изготовленную из нескольких слоев легкой ткани, склеенных между собой каучуком, и покрытую резиной изнутри (для удержания воздуха) и снаружи (для прочности).

Резервуаром упругости пневматических шин является камера, изготовленная из прочной и эластичной резиновой смеси. Камера представляет собой кольцеобразную воздухонепроницаемую резиновую трубку, в которую нагнетается воздух через заделанный в нее металлический самозапирающийся вентиль. Наиболее распространен способ производства камер на т. н. «колбасных машинах», выжимающих резину в виде труб определенного диаметра. Заготовленные в виде отрезков сырые камеры надеваются на спирально изогнутые металлические трубы, обинтовываются и подвергаются вулканизации в больших котлах, после которой в камеру заделывается вентиль. Стык склеивается в накладку дополнительной вулканизацией. В последнее время применяется способ вулканизации в изложницах, т. н. индивидуальных вулканизационных аппаратах, причем внутрь камер нагнетается воздух, вода или нейтральный газ. При вулканизации в индивидуальных вулканизаторах камера выходит в совершенно готовом виде с заделанным в нее вентилем.

Покрышка — наружная оболочка пневматической шины, защищающая камеру от повреждений, удерживающая ее на ободе и создающая наиболее благоприятные условия для работы колеса. Производство покрышки значительно сложнее производства камеры. На постройку каркаса, являющегося основанием покрышки пневматической шины, идут различные сорта резины и хлопчатобумажные ткани, прорезинивание которых является одним из важнейших подготовительных производственных процессов. За последние 4 года ткань «корд» почти вытеснила из употребления ткань обычного плетения — утка и основы. Преимущество корда заключается в том, что он состоит из параллельных нитей, не связанных между собой утком. Благодаря этому после прорезинивания каждая отдельная нить корда утоплена в резине, играющей роль эластичного сцепления между нитями и, вместе с тем, защищающей их от взаимного перетирания, которое имеет место в ткани обычного плетения вследствие того, что нити могут входить в непосредственное взаимное соприкосновение в местах скрещения нитей основы и утка.

Каркас, состоящий из нескольких наложенных друг на друга тканевых прокладок, строится путем накатки вручную или машинным способом нарезанной полосами (по диагонали плетения или под углом к основе) прорезиненной ткани на разборный металлический сердечник, имеющий форму внутренней полости покрышки; во время конфекции прикрепляются заранее заготовленные крылья бортовой части. На готовый тканевой каркас наклеивают снаружи полосы резины по бокам и усиливают среднюю часть одним или двумя слоями ткани. Это усиление покрывается толстым слоем протекторной резины. Сырая покрышка, снятая с сердечника, укладывается в формы (изложницы), причем мягкая «варочная» камера, заложенная внутрь покрышки и наполненная сжатым воздухом, водой или нейтральным газом, прижимает ее к внутренней полости формы, придающей покрышке ее окончательный вид и выжимающей на ней рельеф беговой дорожки и ее отличительные знаки. Подвергаясь в этих формах продолжительному нагреванию под давлением, покрышка вулканизируется, для чего форма либо закладывается в автоклав, либо сконструирована как индивидуальный вулканизатор.

Размер и конструкция пневматической шины определяются ее статической и динамической нагрузкой, конструкцией обода, экономическими соображениями, требованиями комфорта и т. д. Пневматик, следовательно, должен быть рассчитан так, чтобы он мог наилучшим образом преодолевать напряжения, которым он подвергается в связи с трением, непрерывным перемещением нагрузки и теплотой, развивающейся во время движения и доходящей в жаркое время года при больших скоростях до 80°С. Для обозначения торговых размеров шины указывается обычно (в приведенной здесь последовательности) наибольший диаметр покрышки, наибольшая ширина покрышки, измеренная параллельно оси колеса (профиль), и диаметр обода колеса, например, 710х90/515 (в мм), или только размеры профиля и обода, например 4,50/21 (в дюймах).

Конструктивно пневматические шины различаются следующим образом: 1) по типу укрепления на ободе колеса — а) бортовые (фиг. 1, левый борт), укрепляющиеся внешними выступами своих бортов в пазах цельного обода, и б) безбортовые (фиг. 1, правый борт), удерживающиеся своими плоскими и толстыми бортами со стальным кабелем на ободе со съемной щекой или с глубоким седлом. 2) По величине внутреннего давления в камере: а) баллонные, или пневматические, низкого давления до 3,50 кг/см², с мягкими тонкими стенками; применяются преимущественно на машинах со скоростью не выше 90 км/ч, при средней нагрузке не больше 35 кг на см профиля, придают автомобилю мягкий ход; в последнее время получают все большее распространение; б) полу баллонные, при более толстых стенках и более узком профиле, менее эластичны, допускают большую нагрузку; в) пневматики высокого давления с узким профилем, толстыми жесткими стенками, с внутренним давлением не менее 8,5 кг/см², нагрузкой до 50 кг на см профиля; монтируются, главным образом, на легковые машины; г) «Гиганты», отличающиеся мощными стенками и большими размерами; внутреннее давление 7—8 кг/см², нагрузка до 100 кг на см профиля, монтируются на большие грузовики и автобусы. Эти основные типы шин характеризуются различной степенью эластичности, которая определяется соотношением между объемом воздуха в камере и толщиной стенок и размерами профиля и диаметра шин.

Фиг. 1. Пневматическая шина (1 — крыло бортовой покрышки; 2 — сердечник безбортовой покрышки; 3 - каркас; 4 — прокладка; 5 — буфер; 6-подпротектор; 7—бортовая ленточка; 8—боковая часть; 10—протектор; 11— канавка; 9 и 12—беговая дорожка).

Средняя норма пробега обыкновенных пневматических шины в дорожных условиях СССР доходит до 20 тыс. км, а шин  типа «Гигант» до 30 тыс. км. Шины, выбывшие из строя вследствие незначительных механических повреждений, могут быть отремонтированы. Пневматические шины могут храниться на складах, не утрачивая своих качеств, не дольше двух лет, при условии хранения их в специальных помещениях (сырость, холод, жара и свет разрушают их).

Основы рациональной эксплуатации пневматических шин  заключаются в соответствии шины  с конструкцией обода колеса, на которое она монтируется, и в постоянном контроле внутреннего давления и нагрузки пневматика.

2. Полумассивные, или полупневматические шины, свободные от основного недостатка пневматических шин, заключающегося в том, что прокол камеры, вызывающий утечку воздуха, немедленно выводит шины из строя, лишены, однако, и их преимуществ, и применение их ограничено автомобилями специального назначения средней грузоподъемности и небольших скоростей. Они различаются по двум типам: 1) шины с камерой или без камеры, в которой сжатый воздух заменен губчатой резиной, желатинообразной массой либо иным эластичным «наполнителем»; 2) т. н. эластики, или подушечные шины, резиновые массивы которых прорезаны сквозными каналами и нишами для придачи им большей эластичности, шины последнего типа могут монтироваться на грузовые автомобили и с успехом вытесняют менее эластичные массивные шины; после монтировка на колесо (при помощи гидравлического пресса) не требуют никакого ухода; по долговечности превосходят шины типа «Гигант».

3. Массивные шины (грузошины, плотнорезиновые шины, Фиг. 2) представляют собой резиновый массив, обычно из трех слоев резины различных сортов, последовательно накатанных на плоский стальной бандаж, являющийся их неотъемлемой частью. Вулканизируются в автоклавах под большим давлением в течение нескольких часов. Монтируются при помощи специальных приспособлений; наиболее распространены массивные шины, натягивающиеся на обод колеса при помощи гидравлического пресса большой мощности. Шины  эти монтируются на колесные тракторы, на тяжелые грузовые автомобили с небольшими скоростями и на прицепные и моторные тележки. Несмотря на прочность их, на большую допускаемую ими нагрузку (в среднем 100 кг на см профиля) и на возможность хранения их в благоприятных условиях в течение 2—3 лет без ущерба для их качества, эксплуатация массивных шин  в дорожных условиях СССР не представляет выгод, вследствие малой эластичности их, отражающейся на состоянии автомобиля и дороги.

4. Экипажные шины являются разновидностью массивных шин  без стального обода и из более мягкой резины; производятся в виде отрезов или кругов. Монтируются на конные экипажи, колеса которых, снабжены бандажами с закраинами, удерживающими втиснутую в них шину на ободе.

Фиг. 2. Массивная шина (1—канавка; 2—стальной бандаж; 3—роговая резина; 4—полутвердая резина; 5—протектор).

Производство пневматических шин, насчитывающее всего 40 лет, выросло за последние 10 лет в самую крупную отрасль резиновой промышленности. Производством резиновых шин  занято 65 предприятий (из них 40 в САСШ), годовая продукция которых оценивается приблизительно в два с половиной миллиарда рублей (из них около двух миллиардов приходится на фирмы САСШ). Предприятия эти поглощают 80% мирового потребления каучука и занимают 160 000 рабочих (из них 110 000 в САСШ), производящих для 30 000 000 авто-мото-машин и 10 000 000 велосипедов всего мира около 100 000 000 шин, причем 80% продукции приходится на САСШ.

СССР, занимая в настоящее время по производству шин седьмое место (после Италии), займет к концу пятилетнего плана, в связи с мощным развитием автомобилестроения в Союзе, второе место — после САСШ.

Литература: Розенберг, С. и др. «Шины», 1926; Pearson, Н. С., «Pneumatic Tires», 1922; Petit, Н., «Le Pneumatique», 1912; Ferguson’s «Book of Motor  Tires», 1924; В. Гир, «В мире резины», 1929; К. В. Вольф-Чапек, «Каучук, его добыча и обработка»; Ф. Ф. Кошелев, «Краткий курс резинового производства», 1929; «Автомобиль в цифрах», изд. Ц. С. У. СССР, 1927; журналы: «Мотор»; «Журнал Резиновой Промышленности» (изд. НТУ BCHX СССР); «India Rubber World», N.-Y.; «Tires», N.-Y.: «The Rubber Age», L.; «The Tires Rate Book», N.-Y.; «Le Caoutchonc et la Gutta-Percha», Р.; «Kautschuk», В.; «Gummi- Zeitung», В.; «Circular of the Bureau of Standards», Wsh.

О. Розенберг.