Классификация шин по назначению. Особенности конструкции легковых, грузовых, крупногабаритных, сверхкрупногабаритных шин и шин-гигантов.

Пневматические шины по назначению подразделяют на группы:

· легковых и легкогрузовых шин, являющихся наиболее массовыми;

· грузовых шин, включая строительно-дорожные, крупногабаритные (КГБ), сверхкрупногабаритные (СКГБ) и шины-гиганты;

· шин для тракторов и сельскохозяйственных машин;

· авиашин;

· мотошин и велошин.

Классификация шин по назначению определяет основные требования к их конструкции. В каждую группу шин этой классификации могут частично или полностью входить шины с различными конструктивными признаками.

Легковые шины должны обеспечивать высокую безопасность при больших скоростях движения, комфортабельность езды и хорошие ходовые качества автомобиля. Современные легковые шины массовых размеров (165/80R13, 175/70R13) – это шины радиальной конструкции с каркасом из одного слоя обрезиненного анидного корда 13АЛТДУ, брекером из двух слоёв металлокорда 4Л27, бортом с одним кольцом из 20 проволочек и многообразием рисунков протектора (рис.1.7). Обводные змеевидные канавки рисунков предохраняют протектор от скольжения, а многочисленные щели и ламели оригинальной формы повышают сцепление его с мокрым дорожным покрытием, прорезая водяную плёнку своими острыми краями. Для предотвращения закупоривания под давлением или на поворотах их укрепляют полукруглыми стабилизаторами. Рифлёная поверхность боковой беговой части протектора способствует охлаждению покрышки при высоких скоростях езды, а скруглённые края выступов - формированию более развитого и полного контакта с дорогой. Выступы протектора мягко контактируют с дорогой и жёстко воспринимают действие внешних сил, чему способствуют глубокие ламели в средней его части, соединение частей каждого выступа в «ласточкин хвост» и изначально притёртая форма каждого выступа. Оптимизация сочетания размеров выступов и порядка их чередования по окружности снижают их резонансные колебания и уменьшают шумообразование. Улучшение геометрии внешнего профиля протектора в форме гиперболической спирали и резинокордной структуры поперечного сечения повышают площадь контакта и оптимизируют её форму и распределение удельных давлений в ней. При качении шины внутри её резинокордной оболочки образуется жёсткая область объёмного сжатия в результате распрямления беговой дорожки протектора в плоскость дороги и расплющивания выступов под нагрузкой, и чем больше её величина, тем хуже эксплуатационные свойства шины. В легковых шинах нового поколения величина этой области минимальна. Для эксплуатации на грязных, заснеженных и покрытых льдом горных дорогах разработаны так называемые шины M + S (грязь + снег), работающие как стандартные шины с цепями противоскольжения (рис.1.8). Пояса открытых остроугольных выступов обеспечивают таким шинам плотное прилегание к поверхности, а глубокие змеевидные обводные канавки облегчают держать направление движения на дороге с размокшей поверхностью. Бортовые рёбра, действующие как лопатки или маленькие вёсла, облегчают езду по заснеженным дорогам. Многочисленные узкие щели в выступах улучшают сцепление шины с дорогой.

В зимних условиях на обледенелых дорогах используются обычные шины, в протектор которых запрессованы шипы противоскольжения диаметром 8-9 мм в количестве 100-250 штук (рис.1.9). Сердечник шипа изготавливается из твёрдого сплава порошка карбидов вольфрама и кобальта и должен выступать над поверхностью протектора на 1, 5-2 мм, а корпус – из стали или пластмассы. Эффективность применения шипованных шин растёт с уменьшением коэффициента сцепления, а недостатки - они повышают износ дорог и опасность аквапланирования и разрушают разметку дорог. Для снижения износа дорог рекомендуют ограничивать скорость движения, уменьшать высоту выступающей части шипов и применять шипы из пластмасс.

Грузовые шины должны удовлетворять требованиям высокой грузоподъёмности, надежности, долговечности, проходимости в различных дорожных условиях и минимальной массы. Поэтому в зависимости от дорожных условий применяют шины камерной и бескамерной конструкции с дорожным рисунком протектора с насыщенностью 65-85% и универсальным с насыщенностью 50-70%. На городские автобусы ставят радиальные шины с утолщённой боковиной, защищающей тонкий каркас от повреждений о бордюрные камни тротуаров. В плохих дорожных условиях работы на самосвалах и прицепах иногда применяют широкопрофильные шины вместо двух обычных, а также арочные с регулируемым давлением и пневмокатки. Строительно-дорожные шины эксплуатируются при невысоких скоростях движения машин, для уплотнения дорожных покрытий имеют гладкий протектор, а мягких грунтов - с рисунком повышенной проходимости. Шины для землеройных машин (скреперы, автогрейдеры, бульдозеры и др.) должны обладать высокой проходимостью и стойкостью к механическим повреждениям, выдерживать большие нагрузки, передавать большие тяговые усилия. Они являются крупногабаритными с массивным протектором и рисунком повышенной проходимости. Шины для самоходных катков и автопогрузчиков работают на строительных площадках или промышленных предприятиях при скоростях до 5 км / час, имеют высокопрочный каркас и толстый протектор для защиты от механических повреждений и работают при сравнительно высоких внутренних давлениях (до 0, 5-0, 7 МПа).

Широкопрофильные шины (рис.1.13) работают при меньшем давлении и отличаются от обычных в 1, 5-1, 9 раз большей шириной профиля В и обода С колеса, что уменьшает отношение Н/В с 0, 9-1, 05 до 0, 65-0, 85 и увеличивает отношение С/В с 0, 55-0, 65 до 0, 70-0, 75. Арочные шины, у которых отношение Н / В достигает 0, 35-0, 5 при большей в 2, 0-2, 5 раза ширине профиля В по сравнению с обычными равной грузоподъемности, а ширина обода С близка к В, особенно эффективны в условиях осенней и весенней распутицы. С помощью централизованной системы контроля в шинах с регулируемым внутренним давлением его снижают при работе на мягких грунтах и повышают при движении по твердым дорогам. Пневмокатки работают на глубоком снегу, рыхлом песке и в болотистых местностях при низком давлении (0, 4 кгс / см ²), являются шинами сверхвысокой проходимости, имеют бочкообразную форму с малыми наружным и внутренним диаметрами и очень широким профилем. Отношение ширины профиля к наружному диаметру В/D для них равно 1-2, наружного диаметра к посадочному D/d - 4, а высоты профиля к ширине Н/В лежит в пределах 0, 25-0, 375.

Крупногабаритные (КГШ) и сверхкрупногабаритные (СКГШ) шины для карьерных автомобилей большой единичной мощности (27-45 т и 75-180 т соответственно) и землеройно-транспортных машин имеют толстый рисунок протектора повышенной проходимости, выдерживают значительные нагрузки и передают большие тяговые усилия. Армируют их кордом повышенной прочности и теплостойкости, герметизируют внутреннюю поверхность бескамерных шин гермослоем шириной более 3000 мм из нескольких по ширине полос смеси на основе комбинации НК и ХБК. Герметичность соединения колеса с шиной достигается специальной конструкцией борта и обода. Радиальные широкопрофильные КГШ с регулируемым давлением и асимметричным рисунком протектора применяют для тяжёлых условий работы, а шины диагональной конструкции - для лёгких и средних условий. В вездеходах используют КГШ и СКГШ различных типов и размеров с внешним диаметром 0, 75-3 м и низким внутренним давлением (0, 02, а пневмокатки – даже 0, 005 МПа), СКГШ размеров 27.00-49, 33.00-51 и 40.00-57 имеют бескамерную конструкцию и наиболее высокую слойность каркаса.

Разработка новых шин для карьерного транспорта продолжается, и уже созданы шины-гиганты для самосвала грузоподъёмностью 230-250 т