Пневматические шины

R —  шина  имеет каркас  радиального  типа

15 — посадочный диаметр   шины, в дюймах, то же что в метрической системе

LT — функция шины (LT —  light trucks, для лёгких грузовиков)

113 — индекс нагрузки

R — индекс скорости

 

2.3 Дополнительные сведения

 

На шинах обязательно  должны быть указаны следующие сведения:

1. Максимально допустимое давление (MAX PRESSURE).

Давление воздуха в  шинах существенно влияет на поведение  автомобиля на дороге, безопасность на высоких скоростях, а также на износ протектора. Давление в шинах  обязательно должно быть приведено  в норму до регулировки углов  установки колёс.

2. Материалы, используемые в конструкции каркаса и брекера (Tire construction materials)
3. Цветовые метки. Отметки в виде «точек» либо «кружков»:

красный — точка наибольшей силовой неоднородности (самое жёсткое  место шины). Рекомендуется совмещать  с белой точкой на колесе (если есть);

жёлтый — самое лёгкое место шины (определяется при контроле дисбаланса шины).

Данные отметки необходимы для минимизации массы балансировочных грузов во время шиномонтажа.

Устаревшие отметки в  виде полос в бортовой зоне (использовались только на территории США):

- нет — хорошее качество;

- красный — косметические дефекты;

- жёлтый — нарушение состава каучуковой смеси (без гарантии);

- зелёный — внутренние дефекты.

Назначение для определённых условий эксплуатации:

- англ. Winter — зимние шины.

- англ. Aqua, Rain и т. д. — высокоэффективны на мокрой дороге.

- англ. AS (all season) — всесезонные шины.

- англ. M+S (Mud+Snow) — буквально — «грязь+снег» — пригодны для движения по грязи и снегу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Процесс изготовления шин

 

Изготовление шин включает в себя четыре различных этапа: изготовление резиновых смесей, изготовление компонентов, сборка, вулканизация.

I. Производство шины начинается  с приготовления резиновых смесей. Рецептура зависит от назначения  деталей шины и может включать  в себя до 10 химикатов, начиная  от серы и углерода и заканчивая каучуком.

II. На следующем этапе  создаётся протекторная заготовка  для шины. В результате шприцевания на червячной машине получается профилированная резиновая лента, которая после охлаждения водой разрезается на заготовки по размеру шины.

Скелет шины — каркас и брекер — изготавливаются из слоёв обрезиненного текстиля или высокопрочного металлокорда. Прорезиненное полотно раскраивается под определённым углом на полосы различной ширины в зависимости от размера шины.

Важным элементом шины является борт — это нерастяжимая, жёсткая часть шины, с помощью  которой последняя крепится на ободе  колеса. Основная часть борта —  крыло, которое изготавливается  из множества витков обрезиненной бортовой проволоки.

III. На сборочных станках  все детали шины соединяются  в единое целое. На сборочный  барабан последовательно накладываются  слои каркаса, борт, по центру  каркаса протектор с боковинами. Для легковых шин протектор  относительно расширен и заменяет  собой боковину. Это повышает  точность сборки и снижает  количество операций в производстве шин.

IV. После сборки шину  ожидает процесс вулканизации. Собранная  шина помещается в пресс-форму  вулканизатора. Внутрь шины под  высоким давлением подаётся пар  или перегретая (200 °C) вода. Обогревается  и наружная поверхность пресс-формы.  Под давлением по боковинам  и протектору прорисовывается рельефный рисунок. Происходит химическая реакция (вулканизация), которая придаёт резине эластичность и прочность.

 

3.1 Химический состав резиновой смеси

 

Над процессом создания шины работают шинные химики и конструкторы, от которых зависят секреты шинной рецептуры. Их искусство заключается  в правильном выборе, дозировке и  распределении шинных компонентов, в особенности для смеси протектора. На помощь им приходят профессиональный опыт и не в меньшей степени  компьютеры. Хотя состав резиновой смеси у любого солидного производителя шин — тайна за семью печатями, достаточно хорошо известны около 20 основных составляющих. Весь секрет состоит в их грамотной комбинации с учётом предназначения самой шины.

Основные составляющие резиновой  смеси:

1. Каучук. Хотя шинный коктейль необычайно сложен по своему составу, основу его всё же образуют различные каучуковые смеси. Натуральный каучук, состоящий из высушенного сока (латекса) южноамериканского каучукового дерева (бразильская гевея), долгое время доминировал во всех смесях, различаясь при этом лишь по уровню качества. Так же каучуконосный млечный сок содержится в некоторых видах сорных трав и одуванчиков. Производимый из нефти синтетический каучук был изобретён немецкими химиками в 30-е гг. и современная скоростная шина без него просто немыслима. В настоящее время синтезируется несколько десятков различных синтетических каучуков. Каждый из них имеет свои характерные особенности и строгое назначение в разных деталях шины. Даже после изобретения синтетического изопренового каучука (СКИ) — близкого по свойствам к натуральному, резиновая промышленность не может полностью отказаться от использования последнего. Единственный его недостаток перед СКИ — дороговизна. На территории СССР не было возможности получать натуральный каучук из растений, а покупать его за границей приходилось за валюту. Это спровоцировало развитие богатой химии синтеза каучуков и других полимеров.
2. Технический углерод. Добрая треть резиновой смеси состоит из промышленной сажи (технический углерод), наполнителя, предлагаемого в различных вариантах и придающего шине её специфичный цвет. Сажа обеспечивает в процессе вулканизации хорошее молекулярное соединение, что придаёт покрышке особую прочность и износостойкость. Сажу получают путём деструкции природного газа без доступа воздуха. В СССР при доступности этого «дешёвого» сырья было возможно широкое применение технического углерода. Резиновые смеси с использованием ТУ вулканизуются серой.
3. Кремниевая кислота. В Европе и США ограниченный доступ к источникам природного газа вынудил химиков найти замену ТУ. При том, что кремниевая кислота не обеспечивает такую же высокую прочность резинам, как ТУ, она улучшает сцепление шины с мокрой поверхностью дороги. Так же она лучше внедряется в структуру каучука и меньше вытираются из резины при эксплуатации шины. Это свойство менее пагубно для экологии. Чёрный налёт на дорогах — технический углерод, вытертый из шин. В рекламе и обиходе шины с использованием кремниевой кислоты называются «зелёными». Резины вулканизуются перекисями. Полностью отказаться от использования технического углерода в настоящее время не представляется возможным.
4. Масла и смолы. К важным составным частям смеси, но в меньшем объёме, относятся масла и смолы, обозначаемые как мягчители и служащие в качестве вспомогательных материалов. От достигнутой жёсткости резиновой смеси во многом зависят ездовые свойства и износостойкость шины.
5. Сера. Сера (и кремниевая кислота) — вулканизующий агент. Связывает молекулы полимера «мостиками» с образованием пространственной сетки. Пластичная сырая резиновая смесь превращается в эластичную и прочную резину.
6. Вулканизационные активаторы, такие как оксид цинка и стеариновые кислоты, а также ускорители инициируют и регулируют процесс вулканизации в горячей форме (под давлением и при нагреве) и направляют реакцию взаимодействия вулканизующих агентов с каучуком в сторону получения пространственной сетки между молекулами полимера.
7. Экологические наполнители. Новая и ещё не распространённая технология предполагает собой применять в смеси протектора крахмал из кукурузы (в перспективе картофеля и сои). За счёт значительно уменьшенного сопротивления качения шина на основе новой технологии выделяет в атмосферу почти вдвое меньше соединений углекислого газа по сравнению с обычными шинами.

 

3.2 Методы сборки покрышек

 

Сборка покрышек в промышленности осуществляется в основном тремя  методами: браслетным, послойным и  комбинированным. При браслетном методе сборки, кольцевые браслеты из прорезиненного корда (изготовленные на специальном  браслетном станке) последовательно  надеваются а сборочный барабан. При послойном методе слои корда и брекера попадают на сборочный барабан из специального устройства, называемого питателем. Этот метод получил широкое распространение.

В шинной промышленности достаточно широко используется классификация  методов сборки в зависимости  от конструкции сборочного барабана, на котором осуществляется сборка покрышек. В соответствии с этой классификацией различают методы сборки на плоском, полуплоском, полудорновом и дорновом барабанах.

При дорновом способе сборки собранная покрышка имеет форму, близкую к форме готовой покрышки, и не требует специальной операции формования перед вулканизацией. Однако в связи со сложностью получения заготовок и трудностями механизации технологических операций сборки этот способ не нашел широкого распространения в промышленности.

В промышленном производстве наиболее распространены методы сборки на плоском, полуплоском и полудорновом барабанах. Выбор одного из них зависит от от размеров и конструкции покрышки, экономических и технологических особенностей производства. Методы сборки на плоском и полудорновом барабанах предполагают обязательное наличие второй стадии сборки – формование каркаса и наложение нерастяжимого брекера и протектора на сформованный каркас.

В последние годы разработаны  новые методы сборки покрышек: из уширенных  слоёв корда на разжимном плоском  барабане, на изменяющем форму жестком  барабане, на комбинированном барабане, а также сборка покрышек на специальных  диафрагменных сборочных барабанах  в одну стадию. Покрышки собирают на специальных станках.

Последовательность сборки покрышек в каждом конкретном случае определяется технологической схемой сборки и технологическим регламентом. В общем случае традиционная сборка всех покрышек независимо от их размера  осуществляется последовательным наложением деталей на сборочный барабан.

Сборка покрышки диагональной конструкции начинается с надевания  первого браслета на сборочный барабан, а при послойной сборке – с  накладывания первых слоёв обрезиненного  корда из питателя на сборочный барабан  станка. Этот браслет (или слои корда) называют первой группой слоёв; они  образуют первые слои каркаса покрышки. Затем свисающая с барабана часть  первого браслета обжимается по заплечикам сборочного аппарата, к нему приклеивается  крыло и оставшиеся концы браслета заворачиваются на цилиндрическую часть барабана. Эта операция называется формированием, её называют операцией обработки или заделки борта. При наличии в борте покрышки второго крыла на барабан надевается второй браслет или накладывается второй слой либо вторая группа слоёв из питателя. Свисающие с барабана части корда обжимаются по первой группе слоёв, затем к ним приклеиваются вторые крылья и концы браслета, как и в первом случае, заворачиваются на цилиндрическую часть барабана.

Третий браслет (или группа слоёв) обжимается по борту покрышки и заворачивается внутрь покрышки за так называемый носок бортового  крыла. Далее на бортовую часть накладываются  и приклеиваются бортовые ленты, а на наружную часть каркаса после  тщательного центрирования помещаются слои брекера (или брекерный браслет), а затем накладывается и прикатывается протектор. После операции наложения на сборочный барабан каждая деталь прикатывается (дублируется) прикаточными устройствами, а операции формирования борта проводятся специальными механизмами формирования борта, которые иногда называют механизмами обработки борта.

В зависимости от размера, назначения покрышки, числа слоёв  прорезиненного корда в каркасе  или числа крыльев в борте, сборка покрышек с диагональным расположением  нитей корда проводится на специальных станках или поточных линиях.

Процесс сборки покрышек диагональной конструкции может осуществляться в один приём (в одну стадию) путём  последовательного наложения деталей  на один из сборочных барабанов –  полудорнового или полуплоского типа. Формование покрышек перед вулканизацией осуществляется на специальных форматорах или на форматорах-вулканизаторах. Покрышки, собранные на полудорновых барабанах, формуются путём приближения формы каркаса к форме поперечного сечения готовой покрышки, без изменения положения бортовых колец. Формование покрышек, собранных на полуплоских сборочных барабанах, сопровождается поворотами слоёв каркаса на некоторый угол вокруг сердечника бортового кольца. При этом структура крыльевой части покрышки не должна разрушаться, что может быть достигнуто только при наличии в борте покрышки не более одного бортового кольца.

Для обеспечения необходимой  долговечности автомобильных шин  к деталям покрышек предъявляются  определённые технологические требования по точности геометрических размеров, весу, клейкости и другим характеристикам. При сборке покрышек типа Р эти требования более высокие. Долговечность шин, определяемая пробегом их в эксплуатации, должна гарантироваться заводом-изготовителем.

Покрышки разных типов  изготавливают (собирают) на разных сборочных  станках. Технология сборки каждой покрышки имеет определённую последовательность выполнения отдельных операций.

Сборка покрышек типа Р может осуществляться двумя способами:

1. Двухстадийным;
2. Одностадийным.

При двухстадийном способе сборки, когда брекер и протектор накладываются на сформованный каркас, можно использовать два метода.

Метод раздельной сборки, при  котором каркас покрышки собирается на одном барабане специального станка для сборки первой стадии (первая стадия). При этом на первой стадии сборки производится полное оформление бортовой части покрышки. Формование каркаса и окончательная  сборка покрышки – наложение брекера и протектора – осуществляется на другом эластичном сборочном барабане специального сборочного станка для второй стадии сборки радиальных покрышек (вторая стадия).

Метод совмещённой сборки, при котором вся сборка радиальной покрышки проводится на одном универсальном  сборочном барабане. В этом случае сборочный барабан может изменять свою форму профиля и перемещаться с одного рабочего места на другое.

Одностадийный способ сборки радиальных покрышек осуществляется двумя  методами:

- метод наложения брекера и протектора на несформованный каркас с последующим формованием покрышки на том же сборочном барабане;

- метод сборки покрышки на специальном дорне (тороидальном барабане.

Раздельная сборка покрышек при двухстадийном способе проводится на двух различных станках. На первом станке собирается каркас радиальной автопокрышки (первая стадия сборки). Вторая стадия (сборка покрышки) осуществляется на другом барабане и другом станке.

Сборка каркаса автопокрышки радиальной конструкции может проводиться  на двух принципиально различных  сборочных барабанах – двумя  различными методами. В первом случае сборка каркасов (первая стадия сборки радиальной покрышки) осуществляется на складном четырёхсекторном сборочном  барабане, исходный размер которого больше диаметра кольца бортового крыла (полуплоский метод). Этот метод включает в себя следующие операции:

- операция наложения на барабан бортовых лент и одного или нескольких слоёв каркаса покрышки;

- начало операции формирования борта, захват слоёв корда каркаса кольцевой пружиной и обжимным рычагом;

- обжатие слоёв каркаса по периметру заплечиков барабана и посадка бортовых крыльев шаблоном;

- заворот слоёв каркаса на крыло;

- заворот слоёв каркаса на цилиндрическую часть барабана;

- отвод кольцевой пружины и распорных рычагов в исходное положение.

Вторая сборка радиальных покрышек в данном случае состоит  из следующих операций, выполняемых  на втором – эластичном сборочном  барабане второго сборочного станка:

- установка и центрирование собранного каркаса покрышки на эластичный сборочный барабан с подвижными фланцами;