Устройство автомобильных шин

Характер повреждений  покрышек при повышенной нагрузке соответствует  повреждениям при эксплуатации шины с пониженным внутренним давлением воздуха, но износ и повреждения при этом увеличиваются в большей степени. От нормальной нагрузки зависят нормальный прогиб, площадь контакта шины, значение и характер распределения напряжений в зоне контакта, а следовательно, и интенсивность износа протектора.

В результате перегрузки каркаса разрушаются боковые  стенки шин, появляются разрывы, имеющие  форму прямой линии. Перегрузка шин  вызывает также дополнительный расход топлива, потери мощности двигателя  автомобиля на преодоление сопротивления качению колес.

Признаки перегрузки шин: резкие колебания кузова при  движении автомобиля, увеличенная деформация боковых стенок покрышек, несколько  затрудненное управление автомобилем.

Некоторые водители считают, что для уменьшения влияния перегрузки шин следует несколько подкачать их. Это мнение ошибочно. Повышение норм внутреннего давления воздуха в сочетании с перегрузкой сокращает срок службы шин.

При перегрузках  автомобиля шины деформируются на большее  значение, и при этом равнодействующая всех сил, приложенных к сечению бортового кольца со стороны шины, перемещается ближе к его наружной кромке. Это способствует увеличению деформации бортового кольца и его выворачиванию, что может привести к самопроизвольному размонтированию колеса во время движения.

2.7 Влияние стиля  вождения на износ шин

Неумелое или  небрежное вождение автомобиля, являющееся причиной преждевременного износа шин, проявляется главным образом  в резком торможении вплоть до юза  и трогании с места с пробуксовкой, в наезде на встречающиеся на дорогах препятствия, в прижатии к бордюрному камню при подъезде к тротуарам и т.п.

При резком торможении выступы рисунка протектора шины проскальзывают на дороге, что повышает износ прогектора. Трение протектора покрышки о дорогу при движении на полностью заторможенных колесах автомобиля, т.е. юзом, резко повышается, что увеличивает нагрев протектора и быстрее разрушает его. Чем больше скорость движения, с которой начинается торможение, и чем резче оно выполняется, тем сильнее изнашиваются шины. На дороге с асфальтобетонным покрытием при этом остается отчетливо видимый след, состоящий из мелких частиц резины протектора.

При длительном торможении юзом происходит сначала  повышенный местный износ протектора шины «пятнами», а затем начинают разрушаться брекер и каркас. Частое и резкое торможение приводит к повышенному износу протектора по окружности колеса и быстрому разрушению каркаса. Кроме сильного износа протектора, резкое торможение создает повышенное напряжение в нитях каркаса и бортовой части покрышки. При резком торможении возникают большие силы, которые приводят иногда к отрыву протектора от каркаса. При резком трогании с места и буксовании колес протектор изнашивается так же, как при резком торможении.

При невнимательной езде шины часто повреждаются различными металлическими предметами, встречающимися на дорогах. Неаккуратный подъезд к тротуару, переезд через выступающие железнодорожные или трамвайные пути могут вызвать защемление шины между ободом и препятствием, в результате чего возможны разрывы боковых стенок каркаса покрышки, резкое истирание боковин и другие повреждения.

При движении автомобиля на повороте возникает центробежная сила, приложенная перпендикулярно  плоскости вращения колес. Боковые  стенки, бортовая часть и протектор покрышки в этом случае испытывают большие дополнительные напряжения. На крутых поворотах и при повышенной скорости движения реакция дороги, противодействующая центробежной силе, особенно велика и стремится сорвать шину с обода колеса, оторвать протектор от каркаса. Эта реакция увеличивает истирание протектора.

В результате неосторожной езды между сдвоенными шинами могут  застревать камни и другие предметы, которые врезаются в боковые  стенки покрышек, разрушают резину и каркас покрышки.

При высокой скорости движения автомобиля и, следовательно, сильной деформации возрастает динамическая нагрузка на шину, т.е. увеличиваются трение о дорогу, ударная нагрузка, деформация материала и резко повышается температура в шине, особенно при повышенной температуре окружающего воздуха.

Высокая скорость движения может привести не только к увеличенному истиранию протектора, но и к ослаблению связи между  слоями резины и ткани покрышки с  возможным их расслоением, и к  отставанию заплат на отремонтированных  участках покрышки и камеры.

2.8 Нерегулярное  техническое обслуживание и ремонт  шин

Несистематическое техническое обслуживание и несвоевременный  ремонт являются основными причинами  преждевременного разрушения и износа, шин. Невыполнение установленного объема технического обслуживания шин на постах ежедневного, первого и второго технических обслуживании автомобилей приводит к тому, что застревающие снаружи в протекторе посторонние предметы (гвозди, острые камни, кусочки стекла и металла) своевременно не обнаруживаются и не удаляются, отчего проникают в глубь протектора, затем в каркас и способствуют постепенному их разрушению.

Мелкие механические повреждения покрышки — порезы, ссадины на протекторе или боковинах, а тем более мелкие порезы, проколы, разрывы каркаса, если их не устранить своевременно, приводят к тяжелым повреждениям, требующим ремонта увеличенного объема. Это объясняется тем, что при качении шины по дороге в небольшие порезы, проколы и разрывы резины и ткани каркаса набиваются пыль, песчинки, камешки и другие мелкие частицы, а также попадают влага, нефтепродукты. Песчинки и камешки при деформации катящейся шины начинают быстро перетирать резину и ткань покрышки, увеличивая размер повреждения. Влага уменьшает прочность нитей корда каркаса и вызывает их разрушение, а нефтепродукты — разрушение резины.

Высокая температура  шины при качении еще больше ускоряет процесс разрушения материала покрышки в местах ее повреждения. В результате небольшое отверстие от пореза или  прокола постепенно разрастается, вызывая отслоение протектора или боковины. Частичный разрыв каркаса превращается в сквозной и приводит к расслоению каркаса и порче камеры. Небольшое механическое повреждение, своевременно не отремонтированное, может вызвать по мере его увеличения неожиданный разрыв шины в пути и стать причиной дорожно-транспортного происшествия. Несвоевременный ремонт больших механических и других повреждений еще больше увеличивает объем ремонта и способствует разрушению шин.

Особо серьезной  причиной преждевременного разрушения новых и восстановленных шин является несвоевременное их снятие с автомобиля для сдачи соответственно на первое и повторное восстановление. Если шина не прошла повторного восстановления, значит ресурс ее долговечности использован не полностью.

Работа на новых или восстановленных шинах с оставшейся глубиной канавки рисунка протектора по центру беговой дорожки не менее 1 мм у легковых автомобилей и автобусов, а тем более на шинах с полностью изношенным рисунком, помимо резкого снижения коэффициента сцепления шины с дорогой и, следовательно, безопасности движения автомобилей, создает благоприятные условия для дальнейшего интенсивного разрушения брекера и каркаса (пробоев и разрывов). В таких случаях в связи с уменьшением общей толщины протектора, снижением его амортизирующих и защитных свойств повышаются склонность каркаса в зоне беговой дорожки к пробоям и разрывам от ударных сосредоточенных сил, действующих на шины при качении по дороге.

По данным НИИШПа, пробои и разрывы каркаса происходят в шинах с изношенным в основном на 80^.90 % рисунком протектора.

Наличие на шинах  пробоев и разрывов каркаса снижает  срок службы новых и восстановленных  шин, делает их часто непригодными для  сдачи соответственно на первое и  повторное восстановление.

Средние пробеги  восстановленных шин 2 класса (со сквозными повреждениями) ниже средних пробегов восстановленных шин 1 класса примерно на 22 % (данные НИИШПа). Если допускать работу шины с обнажившимся брекером или каркасом на беговой поверхности, то покрышка быстро приходит в негодность, так как нити каркаса сильно изнашиваются при трении о дорогу.

Обнажение нитей  в других местах покрышки вызывает быстрое разрушение ткани каркаса  под действием влаги, механических повреждений и других причин.

Работа с  манжетами, наложенными на сквозной поврежденный участок с внутренней стороны шины без вулканизации, допускается только временно как аварийная мера в пути или для покрышек, не годных к ремонту. Работа покрышки с вложенной в нее манжетой приводит к увеличению повреждений и постепенному перетиранию манжетой нитей каркаса.

Работа на шинах  с камерами, отремонтированными без  вулканизации, приводит к быстрому отставанию заплат.

2.9 Нарушение  правил монтажа и демонтажа  шин

Эксплуатация  автомобилей показывает, что повреждение 10… 15 % бортов покрышек, 10…20 % камер и побреждение колес происходят в результате неправильного демонтажа и монтажа шин. Причинами, способствующими снижению срока службы шин и колес при монтаже и демонтаже, являются: некомплектность шин и колес по размерам, монтаж шин на ржавые и поврежденные ободья, несоблюдение правил и приемов работы при выполнении монтажно-демонтажных операций; применение неисправного и нестандартного монтажного инструмента, несоблюдение чистоты.

При увеличенных  размерах камеры происходят образование  складок на ее поверхности и перетирание стенок во время эксплуатации, а при уменьшенных размерах стенки камеры значительно растягиваются и более подвержены разрыву при проколах и перегрузке. Уменьшенные размеры ободной ленты вызывают оголение части обода, и камера подвергается вредному действию продуктов коррозии обода. Кроме того, при этом разрушаются кромки ободной ленты и камера выдавливается в зоне вентильного отверстия, в результате чего стенки ее тоже разрушаются. Применение ободных лент большего диаметра по сравнению с посадочным диаметром покрышки влечет за собой образование складок, которые при эксплуатации колеса перетирают камеру. Несоответствие шины размерам колеса нарушает ее конфигурацию, в результате чего срок службы ее сокращается.

Значительное число повреждений бортовой части покрышек происходит при монтаже на загрязненные, ржавые и неисправные ободья. Трудоемкость монтажа-демонтажа в значительной степени зависит от состояния колес: качества окраски, степени коррозии контактирующих поверхностей, состояния деталей крепления, а также от степени «прикипания» посадочных поверхностей к бортам шины. Поврежденные ободья вызывают перетирание и различные повреждения бортов покрышек. Неровности, задиры и заусенцы на глубоких ободьях влекут за собой разрывы и порезы камер.

Неправильные  приемы при демонтажно-монтажных  работах приводят к затрате значительных усилий и механическим повреждениям деталей шин и колес.

Применение  неисправного или нестандартного монтажного инструмента при монтаже и  демонтаже шин зачастую вызывает порезы и разрывы посадочных бортов и герметизирующего слоя шин, камер и ободных лент, механические повреждения закраин, посадочных полок ободьев и дисков колес.

Одной из причин сокращения срока службы шин является несоблюдение чистоты при монтажно-демонтажных работах. Песок, грязь, мелкие предметы, попадая внутрь покрышек, приводят к разрушению камер и повреждению отдельных нитей корда внутреннего слоя каркаса покрышек в результате повышенного трения соприкасающихся поверхностей.

2.10 Дисбаланс колес

При вращении колеса с большой скоростью наличие  даже незначительного дисбаланса вызывает резко выраженную динамическую неуравновешенность колеса относительно его оси. При  этом появляются вибрация и биение колеса в радиальном или боковом  направлениях. Особенно вредное влияние оказывает дисбаланс передних колес легковых автомобилей, ухудшая управляемость автомобиля.

Явления, вызываемые дисбалансом, увеличивают износ  шин, а также деталей ходовой  части автомобилей, ухудшают комфортабельность  езды, увеличивают шум при движении. Наличие дисбаланса создает периодически действующую на шину ударную нагрузку при качении колеса по дороге, что вызывает перенапряжение каркаса покрышки и повышает износ протектора. Большой дисбаланс создается у покрышек после ремонта местных повреждений с наложением манжет или пластырей. Пробег несбалансированных отремонтированных шин легковых автомобилей, по данным НИИАТа, уменьшается примерно на 25 % по сравнению с пробегами отбалансированных отремонтированных шин. Вредные последствия дисбаланса колес возрастают с увеличением скорости движения автомобилей, нагрузки, температуры воздуха и ухудшением дорожных условий.

В зависимости  от расположения и функции колес (правые, левые, передние, задние, ведущие  и ведомые) шины имеют неодинаковую нагрузку, поэтому неравномерно изнашиваются. Выпуклый профиль дороги вызывает перегрузку правых колес автомобиля, что создает соответствующий неравномерный износ шин.

Тяговое усилие увеличивает нагрузку и износ  шин на ведущих колесах автомобиля по сравнению с шинами ведомых колес. Если не переставлять колеса на автомобиле, то неравномерный износ рисунка протектора шин может составлять в среднем 16… 18 %. Однако частая перестановка колес (при каждом техническом обслуживании автомобиля) может привести к увеличению удельного износа протектора шин на 17…25% в сравнении с только одноразовой перестановкой.

В зарубежной литературе отмечается существенное влияние предварительной  обкатки шин на износ. Если новым  шинам в начале их эксплуатации (на первых 1000… 1500 км) дать меньшую нагрузку (50…75 %), а затем постепенно ее увеличить, то общий пробег обкатанных таким образом шин повышается на 10… 15 %.

Существенной  причиной преждевременного износа шин  является использование их не по прямому  назначению. Так, шины с рисунком протектора повышенной проходимости при эксплуатации в основном на дорогах с твердым покрытием изнашиваются преждевременно в результате повышенного давления на дорогу. Кроме того, рисунок протектора повышенной проходимости имеет пониженное сцепление на твердых покрытиях, что приводит к скольжению шин на увлажненных и обледенелых покрытиях и может стать причиной заноса и аварии автомобиля.