Шины призваны обеспечить надежное сцепление автомобиля с дорогой. От них напрямую зависит плавность хода и управляемость машины, качество торможения и сглаживание толчков, возникающих от неровностей дорожного покрытия. Автомобильные шины работают в достаточно сложных условиях эксплуатации, поэтому к их конструкции и устройству предъявляются жесткие требования.
Они должны быть одновременно эластичными и прочными, обладать повышенной износостойкостью и правильно воспринимать нормальную, тангенциальную и боковую нагрузки. Современные автомобильные шины, в целом, идентичны по своему устройству.
Прежде всего, автомобильные шины могут быть камерными и бескамерными. В камерной шине имеется воздушная полость, образуемая герметизирующей камерой. Эта камера представляет собой кольцевую трубку с вентилем, выполненную из воздухонепроницаемой эластичной резины. Размер такой камеры строго соответствует размеру и форме покрышки.
В бескамерной же шине воздушная полость образуется покрышкой и ободом колеса. Здесь вместо камеры на внутренней стороне покрышки нанесен специальный герметизирующий слой, обладающий повышенной газонепроницаемостью. Таким образом, полость, заключенная между покрышкой и ободом остается герметичной, поскольку она и заполняется воздухом.
Если камерная шина при проколе быстро теряет давление, так как воздух моментально выходит через вентильное отверстие в ободе колеса, то в случае с бескамерными шинами давление при проколе сохраняется еще в течение определенного промежутка времени. Все благодаря тому, что воздух из бескамерной шины выходит только в месте прокола. По этой причине бескамерные шины обеспечивают водителю повышенную безопасность при движении автомобиля из-за отсутствия резкого падения внутреннего давления в покрышках. Бескамерная шина также легче камерной, она отличается меньшим нагревом при эксплуатации вследствие оптимального отвода теплоты через открытую часть обода.
Сама покрышка состоит из нескольких конструктивных элементов – каркаса, протектора, брекера, боковин и бортового кольца. Силовой основой покрышки является жесткий каркас, который изготавливается из нескольких слоев специальной ткани – корда. Именно корд призван воспринимать давление сжатого воздуха изнутри и нагрузки, действующие на шину снаружи от соприкосновения с дорожной поверхностью.
Материалом корда могут служить нити из хлопка, вискоза, капрона, нейлона, металлической проволоки или стекловолокна, а также трос из высокопрочной стали. Прочность покрышки определяется, главным образом, прочностью корда. Кордные нити различной толщины и плотности несут на себе основную нагрузку в ходе эксплуатации шины, обеспечивая ей необходимую прочность, эластичность, износостойкость и неизменное сохранение заданной формы.
В зависимости от конструкции каркаса автомобильные шины бывают с диагональным и радиальным расположением нитей корда. В диагональных шинах нити корда в соседних слоях каркаса располагаются между собой под некоторым углом, что гарантирует оптимальное распределение усилий при деформации покрышки и наилучшую прочность при достаточной амортизации.
В конструкции радиальных шин нити корда в слоях каркаса располагаются радиально по профилю шины в направлении от одного борта к другому. Это значит, что во всех слоях каркаса покрышки нити корда расположены параллельно друг другу. Каркас таких шин более эластичен, он гораздо легче деформируется. Благодаря устройству каркаса радиальные шины обеспечивают по сравнению с диагональными лучшее сцепление с дорогой за счет большего по площади и более стабильного пятна контакта, а также малое сопротивление качению и более высокую долговечность. По этим причинам для легковых автомобилей в настоящее время больше используются радиальные шины, которые маркируется буквой R в размерной надписи на боковине.
Протектор – это толстая профилированная резина, которая расположена на наружной поверхности покрышки и непосредственно соприкасается с поверхностью дороги. Протектор изготавливают из синтетического и природного каучука, который обеспечивает надлежащее сцепление с дорогой, смягчение воздействий толчков и ударов на каркас шины. Толстый протектор, с одной стороны, увеличивает пробег шины, а с другой, делает шину тяжелее, приводит к ее перегреву, повышает сопротивление качению.
Стандартная толщина протектора у шин, предназначенных для легковых автомобилей, колеблется в диапазоне от 7 до 12 мм. На поверхности протектора имеется рельефный рисунок, который может быть дорожным, универсальным или специальным, в зависимости от условий эксплуатации автомобиля. Протектор дорожной шины отличается гладкостью с частыми, небольшими блоками, в то время как внедорожная шина, наоборот, имеет достаточно грубый протектор с редкими крупными блоками в средней части шины и по бокам.
По рисунку протектора все автомобильные шины делятся на направленные, симметричные и ассиметричные. Рисунок протектора оказывает большое влияние на коэффициент сопротивления качению колеса, бесшумность и износ шины, а также характеристики торможения и сцепления автомобиля с дорогой.
Наибольшее распространение сегодня получили автомобильные шины, имеющие в рисунке протектора продольно-поперечные канавки. Продольные канавки обеспечивают достаточно высокое сцепление шины с дорогой в боковом направлении, а поперечные – оптимальное сцепление на мокрых и скользких дорогах в продольном направлении.
Между каркасом и протектором шины располагается брекер – специальный резинокордный слой, состоящий из нескольких слоев разреженного корда, перемежающихся утолщенными слоями резины. Брекер призван усиливать конструкцию каркаса и одновременно улучшать контакт между протектором и каркасом. Он также обеспечивает более равномерное распределение нагрузок по поверхности шины. Поскольку брекер воспринимает многократные деформации на растяжение, сжатие и сдвиг, то он отличается более высокой эксплуатационной температурой в сравнении с другими элементами покрышки.
Стенки каркаса также покрывают боковины, которые представляют собой достаточно тонкий резиновой, эластичный слой. Боковины предохраняет каркас от механических повреждений и влаги. Они изготавливаются практически из тех же резиновых смесей, что и сам протектор.
Еще один неотъемлемый элемент устройства покрышки – это борт, служащий для крепления покрышки на ободе колеса и образующийся из крыльев. Такое крыло включает в себя бортовое кольцо, изготовленное из стальной проволоки, твердый резиновый жгут, обертку бортового кольца и усилительные ленточки. Бортовое кольцо используется для придания борту необходимой прочности, в то время как резиновый профильный жгут обеспечивает оформление борта и его монолитность.
Шины для легковых автомобилей по качеству применяемых материалов и отдельным элементам конструкции могут несколько отличаться от шин других типов. В частности, они, по сравнению с грузовыми шинами, имеют более эластичный каркас, большую расчлененность рисунка протектора и меньший срок эксплуатации. Каждый элемент конструкции шины обеспечивает выполнение той или иной функции для достижения оптимальных характеристик сцепления автомобиля с дорогой.
Источник: AnyTyres.ru – тесты и обзоры шин (при перепечатке активная ссылка обязательна)
