Состав шин

Здравствуйте, я брала Азию на 2 занятия. За эти дни инструктор подробно и доходчиво объяснил маршрут Строгино, указал на сложные моменты. На все вопросы, которые меня волновали, Ася дала четкий и понятный ответ, за что — спасибо!

Как шины стали образцом инженерной мысли

Говорят, что от смешного до великого — один шаг. В конце 19 века гениальный шаг Джона Данлопа мог показаться нелепым — положить мягкий слой резины на жесткую шину. Другие инженеры того времени работали над усовершенствованием колеса — шланг превращался в резиновую пустоту, затем отсоединялся от жесткой части, изготавливалась автомобильная шина, все воссоединялось и устанавливалось на оси автомобиля. В общем, было сделано много шагов, прежде чем автомобильная шина была признана уникальным произведением инженерной мысли. О том, как производятся шины сегодня, читайте в этой статье.

Современная шина состоит из большого количества слоев, обладающих различными свойствами: защищающими, предотвращающими, усиливающими те или иные характеристики шины или воздействие внешней среды. Слои изготавливаются из специальных компонентов, волокон, швов, а затем все они располагаются в определенном порядке, соединяясь вместе и образуя монолитное изделие, развивающее высокую скорость и прочность, способное противостоять законам трения, качения и износа. За производственным процессом стоят тысячи инженеров, технологов, логистов и представителей других технических и инженерных профессий. Они участвуют в подготовке к производству резины в каждом новом цикле, как рабочих моделей, так и новых изделий. Все начинается с проектных расчетов.

Проектирование шин

Современные вычислительные методы необходимы для создания дизайна резины с учетом влияющих факторов и оптимальной формы. Ведущие производители Goodyear, Pirelli, Cooper, Yokohama, Hankook и другие используют программный пакет ABAQUS в качестве стандарта для проектирования шин и подготовки производства, обеспечивая надежные результаты. Пакет работает как модульная система, с одновременными расчетами во всех областях характеристик резины. Расчет конструкции представляет собой очень сложный процесс из-за ее геометрической формы и влияния разнонаправленных нагрузок на каркас шины в движении и в статике. Рассчитываются необходимые свойства материалов слоев для выдерживания возможных физических нагрузок.

Расчет основных решений в ABAQUS включает в себя два основных модуля Standard и Explicit, а также дополнительные модули Aqua, Design и Safe, которые решают конкретные задачи. Эти модули интегрируются друг с другом и обеспечивают требуемый или оптимальный результат на данном этапе.

Модуль Standard используется для решения задач, связанных с установкой обода, накачкой шины и статическими нагрузками при контакте с дорогой, а также задач непрерывного качения. Он способен моделировать поведение шин как на испытательном стенде, так и на ровной дороге при неблагоприятных дорожных условиях.

Explicit рассчитывает пути торможения и разгона, преодолевает неровности и дорожные неровности и рассчитывает износостойкость шин. Он также учитывает аквапланирование и акустику.

При производстве шин компьютер выполняет расчеты и анализы:

комбинацию натурального и синтетического каучука, смол и кордов и рассчитывает свойства каждого слоя корда
учитывает функцию резины в сочетании с кордами, оптимизирует структуру резины, рисунок протектора,
пересчитывает эксплуатационные параметры шины, доводя готовый продукт до современных стандартов.

Программное обеспечение переносит результаты решения аналитической задачи в трехмерное изображение, моделируя реакцию резины на работу при заданной скорости и статической нагрузке. На основе расчетов проектной шины создается задание на подготовку производства.

Магический треугольник

Создание идеального колеса — это огромная оптимизационная задача, на решение которой у человечества уходят сотни лет. К шине предъявляется множество требований, но три самых важных (‘магический треугольник’): высокое сцепление, низкое трение качения и низкий износ. На пути к идеальному колесу шине потребовалось не так много времени — только в 19 веке.

Сцепление на мокрой дороге позволяет шине катиться по дороге без проскальзывания и обеспечивает более быстрое торможение. За сцепление отвечает рисунок протектора, а также сама поверхность шины и ее химические и адгезионные свойства.

Трение качения — это сила, противодействующая вращению колеса. В самом общем виде потери на трение качения возникают из-за неупругой деформации колес. Чем больше эти потери, тем больше топлива требуется для преодоления тех же ста километров (закон сохранения энергии никто не отменял).

Износ шин — самая простая и интуитивно понятная из этих величин. Когда колесо движется, оно подвергается миллионам сжатий и растяжений, каждое из которых медленно, но неумолимо разрушает материалы, из которых оно сделано. Чем больше сжатий и растяжений может выдержать колесо, тем дольше оно прослужит.

Изобретение вулканизации

В 1830-х годах американский изобретатель и химик Чарльз Гудьир экспериментировал с каучуком — природным полимером, содержащимся в соке дерева гевеи. В то время различные компании уже пытались использовать каучук. Например, Чарльз Макинтош пропитывал ею ткани для создания водонепроницаемых макинтошей, а сам Гудиер участвовал в разработке трубок для надувания спасательных шлюпок. Резина также использовалась для изготовления резинок для волос.

Однако основным недостатком натурального каучука является то, что он быстро разрушается под воздействием воздуха: окисление полимера делает материал хрупким и легко повреждаемым. Один американский химик работал над тем, чтобы избавиться от этой особенности.

Теперь известно, что нестабильность каучука связана со структурой самого полимера. Каучук представляет собой цис-полиизопрен и, как многие органические полимеры, может рассматриваться как цепочка атомов углерода, к которой с определенным шагом присоединены небольшие группы других атомов.

Каучук отличается от очень прочного полиэтилена или полипропилена тем, что некоторые из связей между атомами углерода в его основной цепи являются двойными связями. Они являются слабым местом натурального каучука. Кислород (точнее, его активные формы) может легко атаковать и разрушать эти многочисленные связи, значительно изменяя свойства материала в целом.

В 1839 году Гудьир обнаружил, что смесь каучука и серы, нагретая в печи, превращается в чрезвычайно плотный, черный, эластичный материал, гораздо более стабильный, чем исходная масса расплавляемого полимера. По некоторым данным, это открытие было сделано случайно — химик просто уронил резиновый шарик с серой в печь. С другой стороны, известно, что Чарльз Гудьир исследовал возможность обезвоживания каучука с помощью серы. Так или иначе, химикам удалось открыть процесс вулканизации.

С химической точки зрения, этот процесс включает в себя трансформацию некоторых двойных связей в цепи каучука. Сера способна атаковать их так же, как и кислород, но вместо полного разрушения в случае с серой образуются так называемые ‘двойные связи’. сульфидные мостики — прочные связи, соединяющие соседние цепи каучука и образующие решетчатую структуру. Полимер становится более гибким и плотным, а количество ‘слабых мест’ в его структуре уменьшается.

Структура шины

С точки зрения структуры, шина представляет собой гибкую резинокордную оболочку, которая крепится на ободе колеса. Качество и характеристики этой оболочки влияют на управляемость автомобиля, безопасность и комфорт вождения. Кроме того, свойства шины влияют на экономию топлива, акустический комфорт и многие другие параметры, которые необходимо учитывать при выборе автомобильной шины.

Каждая шина состоит из следующих основных компонентов

каркас шины
армирующий брекер
боковины шины
зона протектора с определенным типом рисунка;
неармированная зона боковины;
герметизирующий слой (используется только в бескамерных шинах).

Точный структурный состав довольно сложен; в него также входят наполнительные корды, пояса крыльев, чефер, части колесной арки и другие компоненты. Все они придают шине определенные свойства и способность выдерживать различные нагрузки и климатические условия.

Основной частью любой шины является каркас, который передает нагрузки на колесо. В зависимости от конструкции он состоит из одного или нескольких каркасов и может быть диагональным или радиальным. В первом случае шины перекрещиваются между собой, и их количество всегда четное — 2, 4, 6, 8. Такой тип конструкции каркаса сегодня используется редко.

Наиболее распространенными являются радиальные шины, которые могут быть как бескамерными, так и камерными, при производстве которых нити корда не перекрещиваются. При производстве таких шин используется усиление в виде металлического корда, что делает всю конструкцию более жесткой, прочной и устойчивой к истиранию. Эти шины обозначаются буквой R.

Процесс производства шин

Процесс производства шин сложен и начинается с отбора отдельных компонентов, для чего используется специализированное оборудование. Рецептура зависит от марки и типа шины; точное количество всех компонентов строго контролируется. Помимо резиновой смеси, готовятся стальные шашки, резиновый корд и брекер. Все эти компоненты укладываются друг на друга, образуя определенный ‘пирог’, состоящий из 30 слоев.

Затем начинается сборка с использованием специальных барабанов, которые придают заготовке нужную форму. Каркас и мешок волочения собираются отдельно, а затем соединяются с резиной, образуя ‘сырую шину’.

Следующий этап — вулканизация, которая придает резине нужные свойства. Она производится в пресс-вулканизаторах, где поддерживаются необходимые условия для протекания химических реакций. Каучук переходит из пластичного состояния в необходимое эластичное состояние и приобретает необходимые свойства.

Вулканизация — это один из самых сложных процессов вулканизации, осуществляемый при температуре +170 °C и давлении не менее 20 бар. Под воздействием пара и воды заготовка разрывается изнутри, прижимается к форме мембраной, которая придает ей необходимую форму и свойства. Время обработки зависит от типа шины: 10-15 минут для легковых автомобилей, 60-70 минут для грузовых.

Последний этап — контроль качества, то есть визуальный осмотр на стендах. Выборочно проверяются такие параметры, как неравномерность резины, форма, радиальное биение и многие другие.

Летние и зимние шины

Автомобилисты часто интересуются, из чего состоят летние и зимние шины. Основное различие заключается в использовании разных типов резины. Летние шины обычно изготавливаются из синтетической резины. Она более жесткая и больше подходит для летних дорог. Зимние шины изготавливаются из натурального каучука. Это делает шину более мягкой и не твердеет на сильном морозе. Шины также должны быть оснащены протектором. Шипованные компоненты шин используются в шинах для всех типов транспортных средств: легковых и грузовых автомобилей, грузовиков и мотоциклов.

При покупке новых или подержанных автомобильных шин важно обращать внимание на следующие моменты

возраст изготовления

степень износа;

отсутствие потертостей, порезов или трещин.

На сцепные свойства указывает мягкость протектора. Протектор не должен разрушаться при нажатии. Шина должна иметь легкое сцепление. Только в этом случае обеспечивается хорошая эластичность.

Выберите тренажер:

Отзывы:

Я училась в автошколе, и у меня были инструкторы, которых я тогда считала профессиональными, пока не встретила Азию. Я была приятно удивлена уроками, все было настолько грамотно. До нее мне было страшно идти на экзамен, но после двух занятий с Асей я пошла и уверенно сдала! Ася, спасибо тебе огромное! Очень рекомендую.

Выражаю огромную благодарность Светлане! Она научит меня всему, если что-то не правильно, она объяснит и переделает, пока маневр не будет совершен. Спасибо за терпение и доброжелательное вождение.

Большое спасибо Асе за подготовку меня к экзамену: легко, дружелюбно и непринужденно, но в то же время отработала весь маршрут до мелочей! Не только профессионализм, но и ваша максимальная поддержка на всех этапах подготовки. При подготовке к экзамену Ася не только информирует о последних обновлениях на маршруте, о которых многие в принципе не знают, но и всегда присылает дополнительные материалы, связанные с экзаменом. Если вы уже испытали некоторое разочарование от общения с инструкторами, я искренне желаю вам попробовать учиться с Асей: вы не только проработаете все волнующие вас вопросы, но и получите поддержку и понимание со стороны инструктора в любой ситуации. Сегодня я сдала экзамен в ГИБДД, и все благодаря урокам Аси! Удачи всем в учебе, а Ася — спасибо вам, ученики.

Химический состав шин каждого производителя уникален. Он отвечает за свойства продукта и может быть направлен на продление срока службы, улучшение скоростных характеристик или, например, идеальное поведение на мокром асфальте. Состав шины определяет не только ее характеристики или качество, но и цену изделия.

Натуральный или синтетический каучук. Он составляет основу состава протектора шины;
различные наполнители, включая углерод, силикаты, мел или сажу;
армирующие элементы. Это может быть нейлон, вискоза или сталь;
смягчители, которые представляют собой смолы или масла;
оксид цинка, сера или другие химикаты для отверждения
добавки для старения и т.д.

Пропорция этих и других ингредиентов в шинах варьируется в зависимости от модели, марки и сезона продукта.

Классификация шин

Существует несколько способов классификации продукции.

По строение каркаса существуют радиальные шины (обозначаются R) и биас-слойные шины (обозначаются D). Они используются в качестве примера конструкции шин.

В зависимости от тип профиля В зависимости от типа профиля различают низкопрофильные, стандартные, широкие или изогнутые шины.

По адресу способу герметизации бывают бескамерные (толщина герметизирующего слоя составляет от 1,5-2 мм) и камерные.

В зависимости от давление накачки различают нерегулируемые и регулируемые шины.

Ненаправленный симметричный рисунок шин (встречается на большинстве моделей). Подходит для безопасного вождения на различных типах поверхности;
с направленным симметричным рисунком. Лучшая на высоких скоростях, с улучшенной защитой от аквапланирования;
асимметричный ненаправленный рисунок шины. Эта шина хорошо проявляет себя при вхождении в крутые повороты на скорости, при движении по грунтовым дорогам.

Расшифровка маркировки

При обсуждении шин важно обратить внимание на значение кода шины. Зная аббревиатуры, легче определить продукт, который наилучшим образом отвечает вашим потребностям.

Например, продукт с маркировкой 205/55 R16 95T имеет следующие характеристики:

205 — ширина профиля в мм;
55 — высота профиля в процентах от ширины. В данном примере она составляет 112,75 мм;
R — тип радиальной шины;
16 — диаметр обода (в дюймах), т.е. внутренний размер шины;
95 — индекс нагрузки;
T — номинальная скорость. В данном примере это означает максимальную скорость 190 км/ч.