Конструкция радиальной и биас-слойной шины

В первой части этой статьи была представлена классификация пневматических шин, основанная, прежде всего, на предполагаемом использовании, но существует также ряд конструктивных различий. К ним относятся расположение слоев корда (смещенный или радиальный) или тип корда (цельнометаллический или смешанный). Также важен профиль поперечного сечения шины, который в значительной степени определяет ее пригодность к эксплуатации.

Особенности конструкции шин

По сути, автомобильная шина — это деталь, состоящая из резины, корда и металлических волокон. Она крепится к ободу колеса.

Каркас. Его функция заключается в предотвращении деформации. Этому способствует особое расположение кордов. Сырьем для их изготовления служат хлопок, капрон, вискоза, стальная проволока.
Брекер. Находится между протекторным слоем и каркасом и обеспечивает их соединение. Другие цели: смягчение удара, равномерное распределение нагрузки, предотвращение отрыва протектора. Волокна корда в брекере всегда располагаются по диагонали.
Протектор. Изготавливается из резины, имеет значительную толщину и специальный рисунок. Его функции сводятся к защите каркаса, созданию тяги.
Шины. Служат для посадки обода. Для повышения жесткости боковины изготавливаются из колец стальной проволоки, окруженных резиной.
Боковины. Они защищают раму от влаги и повреждений с обеих сторон, а также служат для разметки.
Плечо соединяет боковины с беговой дорожкой, а также участвует в сцеплении при прохождении поворотов и препятствий.

Конструкция радиальной шины

Рассмотрим подробнее, что представляет собой радиальная шина. Особенность ее конструкции заключается в расположении кордов каркаса. Корды обычно располагаются в один слой и не перекрывают друг друга. Они ориентированы перпендикулярно движению, что улучшает сцепление автомобиля с дорогой.

Основная функция рамы в этом случае — отрывной стержень. Он содержит тонкий стальной ствол с латунным покрытием (диаметром 0,15 — 0,25 мм). Металлический корд, в отличие от текстильного, гораздо прочнее и менее подвержен удлинению, а также обеспечивает лучший теплоотвод.

Радиальные шины маркируются символом R или словами ‘Radial’ и ‘Belted’. Другая информация, такая как производитель шины, размер, тип шины, а также грузоподъемность и скорость.

Первый тип характеризуется большей долговечностью.

Конструктивные особенности шин со смещенным слоем

Что представляет собой биас-слойная шина? Ее конструкция имеет несколько особенностей.

В соседних слоях корд проходит по диагонали под углом 35-40° и попарно.
Количество слоев всегда четное (обычно от 2 до 8).
Волокна шнура расположены по диагонали между досками.

Материал корда изготавливается из синтетических волокон, таких как нейлон или капрон.

Такое расположение волокон придает изделию гибкость, поскольку растяжение происходит как в продольном, так и в поперечном направлениях.

Преимущества и недостатки двухслойных шин

Преимущества шин со смещенным слоем следующие:

Недостатки этого типа шин обусловлены различиями с радиальными моделями:

низкая износостойкость;
способность выдерживать меньшие нагрузки;
большой вес;
плохая теплопроводность;
более высокое сопротивление качению;
деформация ухудшает качество сцепления с дорожным покрытием;
неравномерный и ускоренный износ.

В настоящее время шины со смещенными бортами используются в основном на грузовых автомобилях, а также на спецтехнике, такой как экскаваторы, тракторы и другие. Эти модели хорошо работают в сложных условиях бездорожья.

Несмотря на то, что по многим параметрам двухслойные шины уступают радиальным, они по-прежнему пользуются спросом.

Как обращаться с бескамерными шинами?
Как демонтировать автомобильную шину?
Как самостоятельно отремонтировать шину
Как снять и установить колпаки с колес
Набор для ремонта шин: когда покупать, состав, как пользоваться

Что такое радиальные шины

Радиальная шина устанавливается на обод автомобиля. Такая ‘резина’ обычно бескамерная, проста в изготовлении, легка и безопасна в эксплуатации.

рельефный протектор — обеспечивает отличное сцепление и устойчивость к истиранию;
брекер — смягчает и равномерно распределяет ударную нагрузку;
каркас — состоит из нескольких слоев, включая прочный стальной корд
фланцы — жесткая часть, изготовленная из прорезиненного стального материала.

Радиальная ‘резина’ также имеет многослойный состав. Каждый слой состоит из полимерных, текстильных и металлических нитей. Основным элементом основы является стальной корд, который натянут радиально. Как и другие слои, он расположен поперечно, т.е. по прямой линии от одной стороны к другой. Такая конструкция обеспечивает длительный срок службы шины и достаточно хорошую износостойкость.

Важно: Радиальные шины выделяют мало тепла во время движения. Они используются на всех легковых автомобилях.

В чем различия

Прежде чем понять, какое резиновое изделие лучше, необходимо изучить структуру каждого из них. Основное различие заключается во внутренней структуре ‘резины’. Каждая шина состоит из нескольких компонентов. Разница между продуктами заключается в расположении компонентов.

Диагональная — состоит из нескольких слоев кордов, расположенных внахлест по диагонали (рисунок ‘елочка’). Радиальная ‘резина’ также представляет собой многослойную конструкцию, но все ее компоненты расположены поперечно.

Диагональные шины

Биас-слойные шины всегда имеют как минимум два слоя компаунда. Каркас состоит из слоев, расположенных под углом 35°-55° к радиусу шины. Слои расположены таким образом, что следующий слой находится под углом к предыдущему.

Такая конструкция создает прочный каркас, устойчивый к повреждениям и ударам. Двуслойные шины имеют более мягкий ход и эффективнее снижают нагрузку на неподрессоренные компоненты подвески.

Многослойные корды шин устойчивы ко многим видам повреждений. Порезы случаются редко. Даже если порез произошел, его можно легко отремонтировать. Даже если боковина повреждена, шину можно использовать после надлежащего ремонта. Именно поэтому шины со смещенными бортами используются на специальных и внедорожных автомобилях.

Перечислим наиболее очевидные преимущества шин со смещенными бортами.

Низкая стоимость разработки. Конечная цена шины низкая.
Эффективно поглощает удары при наезде на препятствия.
Хорошо сопротивляется повреждениям.
Отличные внедорожные свойства благодаря более высокому рисунку протектора.

Эти отличия в конструкции от радиальных шин означают, что шины со смещенным протектором также имеют существенные недостатки.

Протектор деформируется под нагрузкой. Это приводит к снижению сцепления с дорогой. Протектор изнашивается неравномерно.
Управляемость шины ухудшается.
Состав протектора постоянно смещается относительно друг друга во время эксплуатации шины. Это приводит к повышенному нагреву шины. Двуслойные шины не подходят для высоких скоростей.
Необходимость в нескольких слоях протектора увеличивает вес шины.
Большая площадь протектора делает шину шумной.

Радиальные шины

Радиальные шины — самый распространенный тип шин. Стоит подробнее рассмотреть различия между этим типом шин и шинами со смещенным рисунком. Как уже упоминалось, нити корда здесь расположены в один слой. А нити расположены по радиусу шины, от одного борта к другому. Второй блокирующий слой не требуется, и шина может иметь нечетное количество слоев.

Радиальное расположение кордов делает шину менее подверженной деформации при столкновении с препятствиями. Шина становится более жесткой, поэтому при наезде на препятствия она поглощает меньшую силу удара. Кроме того, радиальные шины всегда имеют диагональный протектор на боковине для защиты от повреждений.

Вот список преимуществ радиальных шин.

Шина меньше перегревается. Волокна не взаимодействуют друг с другом, поэтому уровень нагрева снижается.
Деформация шины минимальна. Улучшается сцепление шины с дорогой, она лучше чувствуется на высоких скоростях.
Более длительный срок службы, лучшая износостойкость.
Меньший вес.
Сопротивление качению ниже, что снижает расход топлива.

Знание различий между разными конструкциями шин поможет вам решить, какая шина лучше. На самом деле, сравнение между смещенными и радиальными шинами некорректно. У них разные характеристики. Они используются на разных машинах. В настоящее время у автомобилистов практически нет выбора, какую шину выбрать.

Последнее чтение

Как обращаться с бескамерными шинами?
Как демонтировать автомобильную шину?
Как самостоятельно отремонтировать шину?
Как снять и установить колпаки для колес
Набор для ремонта шин: когда покупать, содержимое, как использовать

Сопротивление качению и явление гистерезиса

Наличие сжатого воздуха в шине в сочетании с эластичностью резины дает ей возможность поглощать большое количество энергии. Часть этой энергии теряется безвозвратно из-за трения между слоями и контакта с дорогой, и эти потери называются потерями при качении или сопротивлением качению. Движущееся колесо также должно противостоять трению в подшипниках, даже если оно незначительно; оно должно преодолевать сопротивление воздуха; а при наклоне действует сила тяжести.

Все эти явления вместе называются силой тяги, которая должна действовать на машину, чтобы она могла двигаться, маневрировать и тормозить. Эта сила равна тяговому усилию двигателя, приложенному к центру колеса, а сопротивление, которое она оказывает (сопротивление качению), не может не влиять на общее поведение автомобиля и, в частности, на расход топлива.
Эта характеристика всегда оценивается экспертами при проведении сравнительных тестов шин. Чем выше сопротивление качению автомобиля, тем больше топлива он потребляет. Это означает, что при деформации шины затрачивается больше энергии, чем возвращается при разгрузке шины (возникает явление гистерезиса).
Каждый производитель пытается компенсировать потери от гистерезиса, и все методы хороши. Например, разрабатываются специальные составы резиновых смесей, которые должны быть одновременно мягкими и износостойкими. Тот факт, что улучшение одного свойства обычно приводит к ухудшению другого, делает эту задачу сложной, но исследователи во всем мире стремятся найти решение.
Структура корда, упомянутая в предыдущей главе, является важным фактором в борьбе с гистерезисом. Последним прорывом в улучшении амортизации шин является использование высокодисперсных кремнеземно-силановых наполнителей, известных как силикаты. Их присутствие в рецептуре шины позволяет на 40% снизить сопротивление качению, особенно на средних и низких скоростях.

Что является причиной шума — заключение

Шину, накачанную воздухом, можно сравнить с барабаном, который в данном случае бьется о неровности дороги, генерируя звуки, которые в конечном итоге создают шум. Соответственно, чем грубее дорожное покрытие, тем громче шум, хотя рисунок протектора также имеет значение. Чем он глубже, тем все печальнее, поэтому всесезонные, грязевые и зимние шины самые шумные.

Дело в том, что рисунок протектора цикличен, в нем регулярно повторяются одни и те же элементы. На определенных скоростях в канавках протектора может возникнуть постоянная акустическая волна, и шина начинает не просто грохотать, а гудеть.

Уровень шума, а точнее порог скорости, при котором он возникает, зависит не только от рисунка протектора, но и от степени неоднородности шины. Для снижения уровня шума окружные элементы рисунка протектора на скоростных шинах формуются с переменным шагом, с дополнительными резонирующими канавками.

Это особенно актуально для шипованных зимних шин, так как они являются самыми шумными. Одной из инновационных технологий в зимних шинах является использование абразивных включений (карборунда) вместо шипов, но это применяется в основном на грузовиках и автобусах из-за высокой стоимости.

Абразивные шины издают в два-три раза меньше шума, чем шипованные, и меньше раздражают как водителей, так и пассажиров. На шум внутри автомобиля также влияет износ шин (изношенные шины издают больше шума) и давление в шинах. Само собой разумеется, имеет значение и качество изоляции самого автомобиля — если он с самого начала ‘тихий’, то уровень шума в целом едва заметен.