Классификация по габаритным размерам и обозначение шин. Грузоподъемность, долговечность и другие рабочие характеристики шин.

Системы обозначений шин разнообразны. В обозначении шин обычного профиля двумя числами первое и второе число указывают ширину профиля и посадочный диаметр в мм (например, 240-508, 170-380) или в дюймах (например, 6.70-15). При обозначении по другой системе первое число показывает округленный наружный диаметр шины, а второе – округленную ширину профиля в мм (например, 1140 ´ 700). В некоторых случаях обозначение состоит из трех чисел: первое – наружный диаметр, второе – ширина профиля, а третье - посадочный диаметр обода в мм (например, 1200 ´ 500-508). Первым числом обозначения легковых шин часто указывают ширину профиля в мм, вторым - высоту профиля в процентах к его ширине, третьим – диаметр обода в дюймах, а радиальных - буквой R после второго числа (например, 175/70R13). Шина имеет порядковый номер, который наносят на боковине, перед ним указывают завод-изготовитель и дату выпуска. Камеры и ободные ленты обозначают чаще так же, как и покрышки, для которых они предназначены.

По габаритным размерам:

· 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.

Рабочие характеристики шин определяют их эксплуатационные свойства и включают грузоподъёмность, долговечность, сцепление с дорогой, сопротивление качению, амортизационная способность, комфортабельность, шум при движении, проходимость, надёжность, экономичность и др.

Грузоподъёмность является важнейшей рабочей характеристикой шины и выражается максимальной допустимой статической нагрузкой, при которой обеспечиваются заданные значения долговечности и других ее технических характеристик. От этого показателя зависят габариты и другие конструктивные параметры шин, внутреннее давление и число слоев корда в них. С нагрузкой на шину связана также ее радиальная деформация (прогиб), определяющая режим работы корда и резины. Зависимость между грузоподъёмностью Q и шириной профиля В выражается приближённым соотношением: Q = КВ ², где К – коэффициент грузоподъемности, равный 1, 4-1, 8 для легковых и 2, 3-3, 3 для грузовых шин. Грузоподъёмность шин изменяется в зависимости от условий их эксплуатации. Так, при снижении скорости движения она может быть увеличена, а при работе с большими динамическими нагрузками, особенно в плохих дорожных условиях, должна быть уменьшена.

Долговечность шины характеризуют пробегом до износа выступов рисунка протектора. По условиям безопасности движения и для защиты каркаса от повреждений минимальная высота выступов рисунка грузовых и легковых изношенных шин должна быть соответственно 0, 5 и 1, 0-1, 5 мм. Долговечность выражают пробегом L в км в зависимости от высоты выступов рисунка h в мм новой шины и определяют по формуле: L =1000(h - h ₁)/Δ h, где h ₁ -минимально допустимая высота рисунка; Δ h -удельный износ рисунка на 1000 км пробега. Долговечность шин зависит от эксплуатационных факторов, снижаясь при ухудшении дорожных и климатических условий, превышении допустимой нагрузки и увеличении скорости движения. На дорогах с булыжно-щебёночным покрытием долговечность шины составит 80-85%, а на дорогах в неудовлетворительном состоянии на лесоразработках, стройплощадках и в каменных карьерах – 50-60% долговечности на дорогах с усовершенствованным покрытием. По сравнению с пробегом шины на равнинных дорогах пробег на горных дорогах снижается на 15-20%.

Износ и разрушение шины ускоряется превышением допустимой нагрузки из-за увеличения деформаций и напряжений в материале покрышки. Коэффициент K_L^Q, учитывающий зависимость пробега L от нагрузки Q, определяют приближённо по формуле: K_L^Q = L_{Q 1}/ L_Q =[0, 72/(K_Q -0, 4)]-0, 2. При этом

L_Q и L_{Q 1} характеризуют пробег при максимально допустимой нагрузке Q и нагрузке Q ₁ соответственно, а K_Q = Q ₁/ Q. При увеличении скорости движения автомобиля износ протектора и теплообразование в шине растут вследствие большего проскальзывания элементов его рисунка по поверхности дороги. Коэффициент K_L^V, учитывающий изменение пробега L от скорости V, определяют приближённо по формуле: K_L ^V= L _V1/ L _V=[0, 72/(K _V-0, 15)]-0, 2, где L _V и L _{V 1} -пробег при скорости 50 км/ч и скорости V ₁ соответственно, K _V= V ₁/ V.

Правильная эксплуатация и достижение максимального пробега шины обеспечиваются поддержанием в них оптимального внутреннего давления. При повышении его уменьшается амплитуда напряжений и деформаций в шине, что способствует снижению теплообразования, но возрастают напряжения и соответственно опасность разрыва каркаса при наезде на препятствие. Изменение конфигурации шины под нагрузкой и рост удельного давления в площади её контакта с дорогой при повышении внутреннего давления вызывают ускоренный износ протектора. С повышением давления в шине растут амплитуды деформаций и напряжений, теплообразование и усталостное разрушение, что проявляется в отслоении от резины и разрыве нитей корда, а с повышением – перераспределяется давление по площади контакта с дорогой. Оно снижается в центральной части беговой дорожки протектора и повышается по ее краям, что обуславливает ускоренный износ протектора в этой зоне. Коэффициент K _L^p учитывает зависимость пробега L от внутреннего давления p и определяется по формуле: K _L^p =L _{p 1} /L _p = - 1, 2 K ² _p +2, 9 K _p -0, 7, где L _p и L _{p 1} – пробег при оптимальном давлении p и при давлении p ₁ соответственно, а K _p = p ₁/ p.

Сцепление шины с дорогой – один из важнейших факторов безопасного движения автомобиля. Недостаточное сцепление является причиной 25-40% дорожно-транспортных происшествий на мокрых дорожных покрытиях и 5-10% - на сухих. Сцепление оценивают коэффициентом φ = Р _φ / Q, где Р _φ – сила сцепления шины с дорогой. Минимальные допустимые значения φ изменяются от 0, 4 до 0, 6 в зависимости от дорожных условий. Конструктивные особенности рисунка протектора не оказывают существенного влияния на сцепление шины с сухим твердым дорожным покрытием, но в значительной степени определяют сцепление с мокрым дорожным покрытием. В частности, от рисунка протектора зависит критическая скорость качения шины, выше которой вода на мокрой дороге не успевает выдавливаться из-под выступов рисунка (эффект аквапланирования). В этом случае тонкий слой воды, отделяющий шину по всей поверхности её контакта от дороги, снижает коэффициент сцепления до 0, 02. В последние десятилетия активно решали также проблемы экологической безопасности путем уменьшения расхода топлива автомобилем и количества техуглерода в составе протекторных резин, загрязняющих среду обитания человека продуктами горения и износа.

Сопротивление качению шины определяет динамические качества автомобиля и расход топлива на его движение, от которого зависит количество выбрасываемых в атмосферу вредных продуктов его горения. При скоростях до 100 км/час на преодоление сопротивления качению затрачивается основная часть мощности двигателя автомобиля. Этот показатель существенно зависит от массы шины и конструкции протектора, а также от материалов, из которых они изготовлены. Коэффициент сопротивления качению f=Р _к/ Q, где Р _к – сила сопротивления качению. При эксплуатации на мягких грунтах f= 0, 3-0, 4 и на хороших дорогах с асфальтобетонным покрытием f= 0, 014-0, 015.

Амортизационная способность - это свойство шины как элемента подвески автомобиля гасить динамические нагрузки, что проявляется в снижении уровня шума и повышении комфорта езды. Она зависит от жёсткости шины и измеряется нагрузкой на единицу радиального прогиба в кН / м или кгс / см. Амортизационная способность улучшается с увеличением отношения Н / В и ухудшается с увеличением толщины каркаса, угла наклона нитей корда в нём и внутреннего давления в шине. Оптимальная амортизация автомобиля достигается при правильном сочетании значений амортизационной способности шины и других элементов подвески автомобиля.