Конструкция шин

Одним из древних выдающихся изобретений человечества является изобретение колеса. С изобретением вулканизации каучука, а вслед за этим и пневматической резиновой шины стало возможным использование эластичного колеса для различных транспортных средств. Велосипеды, мотоциклы и мопеды, легковые и грузовые автомобили, тракторы, сельхозмашины и орудия, строительные, дорожные и подъемно-транспортные машины, самолеты - вся эта техника немыслима сегодня без пневматических шин.

Возникнув в середине XIX века как средство защиты тихоходных экипажей от толчков и ударов со стороны дорожных неровностей, в наше время пневматическая шина стала универсальным двигателем, обеспечивающим работу транспортных средств в самых различных условиях эксплуатации. Поэтому, при сохранении общей схемы своего устройства, конкретные конструкции пневматических шин чрезвычайно разнообразны.

Одинаковым для всех конструкций остается то, что пневматическая шина представляет собой торообразную оболочку вращения, силовой основой которой является система обрезиненных слоев кордной ткани, защищенных от внешних воздействий покровными резиновыми деталями - протектором и боковинами. Крепление шины на ободе колеса осуществляется жесткими, практически нерастяжимыми бортами, основой которых служат проволочные кольца. Внутренняя полость шины герметизируется, поскольку шина приобретает эластические свойства и соответственно - работоспособность только при наличии внутри избыточного по отношению к атмосферному давления воздуха или газа, например, азота. Отсюда и название – пневматическая (от греч. – pneumaticos – воздушный)

Рис.1. Камерная шина: 1 – обод колеса; 2 - ездовая камера; 3 – покрышка; 4 – вентиль камеры.

Рис.2. Бескамерная шина: 1 – протектор; 2 – герметизирующий слой; 3 – каркас; 4 – вентиль колеса; 5 – обод.

Основная классификация шин исходит из того, как расположены слои кордной ткани, одни из которых, охватывающие всю шину и завернутые вокруг бортовых колец, образуют ее каркас, а другие, называемые в совокупности брекером, расположены в беговой части шины под протектором, в той ее части, которая контактирует с дорогой. В настоящее время подавляющее большинство конструкций шин относится к двум основным типам: диагональному и радиальному, причем предпочтение отдается радиальному.

а)
Рис. 3. Конструкция диагональной (а) и радиальной (б) шины: 1 — борта; 2 — бортовое кольцо; 3 — каркас; 4 — брекер; 5 — боковая стенка; 6 — протектор.

б)

В диагональных шинах нити корда смежных слоев каркаса и брекера перекрещиваются друг с другом, составляя углы в пределах 45-60 градусов с воображаемой линией вращения колеса, в то время как в радиальных шинах нити корда каркаса расположены под углом, близким к 90 градусам к воображаемой линии вращения колеса.

В шине различают основные конструктивные элементы и размеры (по профилю поперечного сечения) см. рис.4.

Рис.4. Конструктивные элементы и основные размеры шин: 1 – каркас;2 – брекер; 3 – протектор; 4 – боковина; 5 – борт; 6 – бортовое кольцо; 7 – наполнительный шнур.

D – наружный диаметр; H – высота профиля шины; B – ширина профиля шины; d – посадочный диаметр обода колеса (шины)

Покрышка – торцообразная, преимущественно резинокордная оболочка пневматической шины, непосредственно контактирующая с дорожным покрытием и воспринимающая усилия, возникающие при эксплуатации транспортного средства (недопустимые термины: баллон, скат, пневматик, дутик, резина, обувь)

Ездовая камера – торцообразная полая герметичная оболочка с вентилем, служащая для удержания накачанного в нее под давлением газа или воздуха.

Каркас покрышки – часть покрышки, состоящая из одного или нескольких слоев обрезиненного корда, закрепленных, как правило, на бортовых кольцах, которая при накачанной газом или воздухом шине воспринимает усилия, возникающие при эксплуатации транспортного средства.

Герметизирующий слой каркаса – слой газонепроницаемой резины, расположенный на первом слое каркаса покрышки бескамерной шины.

Брекер – часть покрышки, состоящая из слоев корда или резины и расположенная между каркасом и протектором.

Протектор – наружная массивная резиновая часть покрышки, как правило, расчлененная в виде рисунка, обеспечивающая сцепление колеса с дорогой и предохраняющая брекер и каркас от повреждений.

Плечевая зона протектора – часть протектора покрышки, расположенная между беговой дорожкой и боковой стенкой

Борт – жесткая практически нерастяжимая часть покрышки, состоящая из одного или нескольких колец, изготовленных, как правило, из многих витков стальной проволоки, обеспечивающая посадку и фиксацию покрышки на ободе колеса.

Боковая стенка – боковая часть покрышки , расположенная между плечевой зоной и бортом, состоящая из резинокордных слоев каркаса, разделенных резиновыми прослойками, и защищенная покровной резиной – боковиной

Вентиль ездовой камеры или бескамерной шины – обратно-перепускной газовоздушный клапан, предназначенный для наполнения, удержания, выпуска газа или воздуха и обеспечения давления накачки шины.

Наружный диаметр шины D – диаметр окружности накачанной пневматической шины в сечении центральной (продольной) плоскостью вращения колеса при отсутствии контакта шины с опорной поверхностью.

Посадочный диаметр шины d – диаметр окружности, являющейся линией пересечения поверхности основания борта шины с его наружной поверхностью.

Высота профиля шины Н – половина разницы между наружным диаметром и посадочным диаметром шины.

Ширина профиля шины В – линейное расстояние между наружными сторонами боковин накачанной шины, исключая выступы, образованные надписями, обозначениями маркировки, декоративными украшениями, швами, защитными поясками и т.д.

Отношение высоты профиля к ширине профиля (отношение Н/В, выраженное в %) характеризует серию шин по профилю поперечного сечения.

Вот минимум того, что нужно знать о пневматической шине, однако шина самостоятельным объектом не является - это составная часть автомобиля и пр., и она оказывает существенное влияние прежде всего на безопасность транспортного средства, на его тягово-сцепные и тормозные свойства, плавность хода, проходимость при различных дорожных условиях, топливную экономичность, шумообразование и т.д. Немаловажное значение имеет и стоимость шин.

В современных условиях прогрессирующего развития и совершенствования автомобильного транспорта, появления на наших дорогах значительного количества "иномарок", так же возросло количество и разнообразие шин как отечественных, так и зарубежных производителей. Поэтому грамотный выбор и комплектование автомобилей шинами, их надлежащее обслуживание дают возможность пользователю повысить ресурс автомобиля, снизить затраты на его эксплуатацию

Прежде всего надо определиться с категорией (или типом) шин, которая предназначена для автомобиля, исходя из его назначения, класса, условий эксплуатации.

Категории назначения - автомобили, прицепы к ним, иные транспортные средства. 

Категории использования - летние, зимние (с шипами противоскольжения или без шипов), всесезонные. 

По форме профиля поперечного сечения шины подразделяют на шины обычного профиля (Н/В более 0,9), широкопрофильные (0,6-0,9), низкопрофильные (0,71-0,88), сверхнизкопрофильные (Н/В не более 0,7). 

По габаритным размерам шины бывают малогабаритные, среднегабаритные, крупно- и сверхкрупногабаритные.

Как было сказано выше, шины могут быть камерные и бескамерные (это категории по герметизации давления в шине), диагональные и радиальные (характеристика конструкции каркаса).

Маркировка шин

Независимо от назначения, типа шины и того, кто изготовил шину, на ее боковине должна быть четко обозначена следующая маркировка (в соответствии с нормативной документацией и Правилами N 30 ЕЭК ООН (ГОСТ Р 41.30-99) для легковых и легких грузовых шин) – см. Рис.5.

Рис. 5. Обязательная маркировка легковых и легких грузовых шин

9 - обозначение шины в соответствии с нормативным документом, например, 185/60R14, 205R15, 195R15С, 185-14, 6,45-13, 155/6, 15-13, 6,45-14,5LT, 215/60 R16, где 185, 205, 155, 215 - ширина профиля шины в миллиметрах, а 6,45 и 6,15 - в дюймах; 14, 14,5 и 15 - посадочный диаметр шины или наружный диаметр обода в дюймах; 70, 60 - серия шины (отношение Н/В); если черты и цифры за обозначением ширины профиля ней нет (205R15), то это значит, что серия шины более 80; R обозначает радиальную шину, для диагональных шин букваD не ставится (6,45-13); Буква С (поз. 11) идентифицирует шину легкую грузовую, выпускаемую изготовителями стран СНГ, а LT (Light Truck) - то же, но изготовителями остального мира;

- наименование или товарный знак изготовителя, например, "ОМСКШИНА"("OMSKSHINA"), «АМТЕЛ-СИБИРЬ», "GOODYEAR", "NOKIAN" и т.д. и (или) соответствующий логотип (поз. 21 – товарный знак Ярославского шинного завода);

4 - страна-изготовитель, например, "Made in Russia", "Made in Finland";

12 - индекс несущей способности (ИНС), условное цифровое обозначение максимальной нагрузки, на которую рассчитана шина, например, 96, 82, а вообще это могут быть числа от 0 до 130;

13 - категория скорости (КС), условное обозначение заглавными латинскими буквами максимальной скорости, на которую рассчитана шина (это все буквы латинского алфавита за исключением букв I, О, X, которые можно спутать с цифрами);

Как правило, ИНС и КС на шине маркируют рядом, например, 96 Т (поз.13);

- модель шины, торговое (коммерческое, фирменное) наименование, например, М-234 "Таганка", К-183 "Баргузин", С-135 "Малахит", Я-559 (поз.22) «MEDVED» (поз.8). Модель шины это условное словесное, цифровое, буквенное или комбинированное обозначение шины, относящееся к одной шине или к группе шин, объединенных общими конструктивными признаками.

- для шин, производимых в странах СНГ, - обозначение нормативного документа - ГОСТ (поз. 6) или ТУ предприятия-изготовителя (поз.20). Легковые шины должны соответствовать межгосударственному стандарту ГОСТ 4754-97 (на шинах год утверждения стандарта не маркируется).

На шинах зарубежного производства обозначение нормативных документов не маркируют.

- "Radial" (факультативно) на радиальных шинах (поз. 7);

- "Reinforсed" - на так называемых "усиленных" шинах или на шинах с повышенной несущей способностью (поз. 18);

- "Regroovable" - на шинах, у которых имеется возможность углубления рисунка протектора нарезкой;

- "Tubeless" - обозначение бескамерной шины (поз.19); для шин, производимых изготовителями стран СНГ, может не быть такого обозначения (его зашероховывают), а вместо него наносят штамп несмываемой водой краской "КАМЕРНАЯ", если по условиям производства бескамерную шину отнесли к камерной;

- "Tube tyрe" - обозначение камерной шины (редко);

- M+S, M.S, M&S - ("Mud+Snow" - грязь и снег) на зимней шине (поз.17); 

-"All season" - на всесезонной шине (поз.3);

- "Steel" или "Steel belted" - на шинах с металлокордом в брекере (поз.14);

- "PSI" (по первым буквам "Pounds per Square Inch - фунты на квадратный дюйм) на шинах с индексом "С" и "LT" в обозначении - индекс испытательного давления при проведении испытаний на нагрузку и скорость;

- "Outside (side facing outwards)" или "Inside (side facing inwards)" - на шинах с асимметричным рисунком протектора (поз.16). Эти надписи говорят о том, какая боковина шины должна быть снаружи, а какая - изнутри по отношению к автомобилю. Иногда при этом на шине изображают стрелку (поз.15) или маркировку "<<", показывающие направление вращения шины при движении автомобиля вперед, маркируют и слова "Rotation" (направление вращения). Не надо путать подобные стрелки с логотипом известного производителя шин - фирмы "Dunlop", выполненного в виде стилизованной стрелы.

- "TWI" (поз.5),▲ или «бибендум» на шинах фирмы «Michelin». Должно быть не менее 6 таких обозначений с каждой стороны покрышки в верхней части плечевой зоны протектора. Аббревиатура: Tread Wear Indication - буквально «индикатор износа протектора», указывают места расположения индикаторов износа на дне канавок протектора. Индикаторы выполнены в виде выступов величиной, соответствующей остаточной глубине рисунка протектора для разных типов шин, при достижении которой эксплуатация их должна быть прекращена (см. «Правила дорожного движения»). Фирма “NOKIAN TYRES” применяет следующий способ определения остаточной глубины рисунка протектора (см. рис.6)

Рис. 6


- дата изготовления (поз.3), состоящая из трех (для шин, выпущенных до 2001 года) или четырех цифр, из которых первые две указывают неделю, а следующие - последнюю или две последние цифры года изготовления, например: 108, 1001, где 10 - неделя, а 8 и 01 соответственно 1998 и 2001 год

- на шинах производителей стран СНГ - заводской (порядковый) номер покрышки; 

- Код органа по сертификации;

Допускается не наносить этот знак непосредственно на шины, а только на сопроводительную документацию.

- Знак официального утверждения типа шины в соответствии с Правилами N 30 ЕЭК ООН (Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения шин для легковых автомобилей и их прицепов), где цифра в круге - код страны, предоставившей официальное утверждение, а цифры вне круга

- номер официального утверждения, например,       020333

- Балансировочная метка – круг желтого цвета диаметром 5-10 мм, обозначающий легкое место при определении статического дисбаланса покрышки. При вкладывании в покрышку камеры вентиль камеры должен быть совмещен с легким местом покрышки. 

Если та или иная шина, независимо от места производства, предназначается для североамериканского рынка (США и Канада), то на ней кроме обязательной маркировки, предусмотренной выше, должна быть нанесена дополнительная маркировка следующего содержания:
- Максимальная нагрузка (в фунтах и кгс), и максимальное давление в шине (в фунтах на квадратный дюйм), например, “MAX.LOAD 515 kg (1135 lbs) 300 kpa (44 psi) MAX.PRESS

- Применяемые материалы и количество слоев из них в брекере и каркасе, например, TREAD: 4 PLIES (2 PLIES RAYON+2 PLIES STEEL) SIDEWALL: 2 PLIES RAYON

- Обозначение “TUBE TYPE” для камерных шин

- Обозначение “DOT” (U.S. Department of Transportation), состоящее из буквенного или буквенно-цифрового кода, присвоенного департаментом транспорта США конкретному производителю шин, закодированный адрес производителя и его главного офиса, кода размера шины и подтверждение того, что данная шина испытана, сертифицирована на соответствие требованиям федерального стандарта безопасности PMVSS № 109, например, DOT МКR4 AJOR.

Кроме того, должны быть указаны индексы: износостойкости, сцепления и температуры, например, TREADWEAR 260, TRACTION А, TEMPERATURE А.

Обозначения шин и колес и их характеристики для каждой конкретной марки, а иногда и модификации автомобиля указаны в «Руководстве» по его эксплуатации, изданном предприятием-изготовителем автомобиля, и отступать от этих норм не следует, так как в них заложены номинальные показатели устойчивости, управляемости, проходимости автомобиля во всем диапазоне его скоростей. Не оговаривается только рисунок протектора шин, который каждый владелец выбирает самостоятельно (кроме комплектования на автозаводе), исходя из конкретных условий эксплуатации, сезона, стиля вождения, а также своих финансовых возможностей. Однако в любом случае применяемые шины должны строго соответствовать указанным производителем автомобиля параметрам: геометрическим размерам, нагрузке, максимальной скорости и давлению в шине. 
Здесь следует отметить, что маркируемый на боковине шины индекс несущей способности означает максимальную нагрузку на шину. Нормируется же для легковых шин нагрузка экономичная, т.е. та нагрузка и соответствующие ей максимальная скорость и давление в шине, при которых обеспечивается наибольшая комфортабельность езды.