Вместе с тем автомобильные колеса являются современными высокотехнологичными изделиями, каждая составляющая которых обладает рядом важных параметров. Эти значения описывают не только геометрические размеры покрышек, камер, дисков, но и определяют условия эксплуатации, допустимые нагрузки и т. п. Такая информация может показаться избыточной, но лишь на первый взгляд. Одна из заповедей любого мастера гласит: необходимо знать свойства материала, с которым вы собираетесь работать. И если учесть, что большинство предлагаемых в этой книге поделок выполнено именно из покрышек – самых сложных деталей автомобильных колес, очевидно, в их устройстве стоит как следует разобраться.
Устройство автомобильной шины
Все основные типы автомобильных шин идентичны по структуре их конструкции. Большинство современных автомобильных шин состоит из резинокордовой оболочки-покрышки, воздухонепроницаемой замкнутой тороидальной камеры и ободной ленты (рис. 1).
В рабочем состоянии камера наполнена воздухом под определенным давлением. У бескамерных шин вместо камеры на внутренней стороне покрышки находится специальный герметизирующий слой. Амортизирующая способность автомобильной шины определяется давлением воздуха в шине и ее эластичностью.
Работает автомобильная шина в чрезвычайно сложных и зачастую жестких условиях. Шина должна обладать большой эластичностью, прочностью и износостойкостью, так как она воспринимает нормальную, тангенциальную и боковую нагрузки, смягчает толчки и удары. Шины должны сопротивляться износу протектора и выдерживать многократные сложные деформации.
Конструкция и материал элементов отличаются у шин различных типов. Так, шины легковых автомобилей по конструкции отдельных элементов, габаритам, размерам и качеству применяемых материалов отличаются от шин грузовых автомобилей. Они имеют более эластичный каркас, меньшую высоту и большую расчлененность рисунка протектора, меньший наружный и посадочный диаметры. Ввиду большей величины допускаемой относительной деформации, большего числа нагружений на единицу пройденного пути и бо?льших скоростей движения шины легковых автомобилей имеют по сравнению с грузовыми меньший срок службы. Легковые шины предназначены в основном для работы на дорогах высших технических категорий.
В диагональных шинах нити корда в соседних слоях каркаса перекрещиваются, т. е. располагаются под некоторым углом. Угол наклона нитей корда по беговой дорожке протектора[1] к меридиональной плоскости сечения профиля шины составляет 52–54°. Такое направление нитей корда в каркасе обеспечивает хорошее распределение усилий при деформации покрышки и наибольшую ее прочность при достаточной амортизации. В каркасе покрышки диагонального строения имеется всегда четное число слоев корда (2, 4, 6, 8 и т. д.).
Особенность конструкции радиальных шин типа R заключается, прежде всего, в том, что нити корда в слоях каркаса расположены радиально по профилю шины в направлении от одного борта к другому, т. е. во всех слоях каркаса нити корда параллельны друг другу. Таким образом, каждый слой корда в каркасе шин такого типа работает как бы самостоятельно (не в паре с соседним слоем). В результате этого напряжения, возникающие при работе в нитях корда каркаса этого типа R, примерно в два раза меньше, чем в диагональных шинах, что позволяет соответственно уменьшить число слоев корда. Так как каркас шин типа R тоньше и нити корда в его слоях параллельны, он более эластичен, легче деформируется, а следовательно, и теплообразование меньше, чем у диагональных шин.
Чтобы уменьшить деформацию боковин шины, давление воздуха в шинах типа R должно быть несколько выше (до 30–50 %), чем в шинах диагонального строения, но при этом радиальная деформация шин типа R все же на 10–20 % выше из-за их большей эластичности.
Покрышка имеет сложную конфигурацию и состоит из нескольких конструктивных элементов.
Каркас, являясь основной силовой частью покрышки, ограничивает объем накачанной камеры и воспринимает нагрузки, действующие на шину. Основной нагрузкой на шину являются собственный вес автомобиля и вес перевозимого груза или пассажиров. Каркас должен обладать значительной прочностью, а также определенной эластичностью. Он состоит из нескольких наложенных друг на друга слоев прорезиненного корда и резиновых прослоек – сквиджей. Материалом корда могут служить нити из полимерных волокон (капрон, лавсан и т. д.), а также трос из стальной латунированной проволоки (металлокорд). Прочность покрышки определяется прочностью каркаса и зависит главным образом от прочности корда, так как модуль его упругости на несколько порядков больше модуля упругости резины.
