Пневматична шина з масивними грунтозачепами

Изобретение относится к транспортным средствам и может быть использовано в транспортном машиностроении, в шинной и шиноремонтной промышленности, а также транспортными предприятиями преимущественно горнодобывающей промышленности. Известны пневматические шины, имеющие каркас, брекер, протектор, включающий подканавочный слой и беговую дорожку с рисунком протектора, образованным чередующимися между собой грунтозацепами и выемками (Бидерман В.Л., Гуслицер Р.С., Захаров С.П. и др. Автомобильные шины. - М.: Химиздат, 1963. - С.189, рис.146 "Г"). В таких шинах глубина рисунка (т.е. высота грунтозацепов) по углам беговой дорожки в 1,2 1,5 раза превышает глубину рисунка протектора по центру (экватору или, что то же, по короне) пневматической шины. Увеличение глубины рисунка к углам беговой дорожки протектора, обусловленное тороидальной формой каркаса и брекера шины, предопределяет недоиспользование в эксплуатации ресурса протектора. Даже при его полном износе по центру, в зоне углов (и примыкающих к ним участках плечевых зон) остается недоиспользованным значительное количество полноценного материала. При восстановительном ремонте оставшийся недоиспользованным рисунок протектора сшероховывается, а образовавшиеся отходы ("крошка") направляется в утиль. Это приводит к нерациональному использованию материалов, трудовы х и энергетических ресурсов. Особенно ощутимы эти потери для вышедших из эксплуатации (естественно, по износу рисунка протектора) крупногабаритных шин, где такое недоиспользование материала по углу беговой дорожки протектора достигает 40 - 50% от первоначальной высоты грунтозацепов. Кроме того, при реализации крутящего момента в процессе эксплуатации такой радиально нагруженной шины, возможно образование трещин у основания грунтозацепов. Последнее обуславливает снижение срока службы (долговечности) и надежности шины. Известна пневматическая шина с протектором по заявке Японии №57 - 9967 МКИ B60C11/04, опубл. 1982, имеющая в плечевых зонах протектора контрфорсы (полумостики), последовательно соединяющие смежные грунтозацепы. Такой протектор предупреждает появление трещин за счет уменьшения сдвиговых деформаций у основания грунтозацепов. Но контрфорсы, дополнительно введенные в конструкцию протектора, увеличивают материалоемкость изделия и повышают теплообразование в наиболее опасном, термонапряженном сечении шины. Известна также пневматическая шина, имеющая каркас, брекер и протектор с подканавочным слоем и массивными грунтозацепами, разделенными выемками и последовательно соединенными контрфорсами в центральной (экваториальной) зоне шины (Заявка Японии №52 - 37844, кл. B60C11/08, опубл. 1977, и ее патентаналог в США №3939890, кл. 152 209R, 1976). Такая шина является наиболее близким аналогом заявляемого технического решения как по технической сущности, так и по достигаемому результату. Контрфорсы в этой шине выполнены в другом (по сравнению с предыдущей шиной), но тоже в термонапряженном месте шины, т.к. параллельно с уменьшением толщины, ширина грунтозацепов обычно увеличивается в направлении экваториальной плоскости шины. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования пневматической преимущественно диагональной шины с массивными грунтозацепами, в которой изменением соотношения размеров элементов конструкции обеспечивается уменьшение материалоемкости и теплообразования шины и за счет этого достигается снижение ее стоимости и повышение надежности. Поставленная задача решается тем, что в пневматической шине с массивными грунтозацепами, содержащей каркас, брекер и протектор, имеющий плечевые зоны, углы и беговую дорожку с чередующимися грунтозацепами и выемками, подканавочный слой и контрфорсы, расположенные в центральной зоне беговой дорожки протектора и последовательно соединяющие смежные грунтозацепы, согласно изобретению подканавочный слой протектора центральной зоны шины по толщине выполнен пропорционально высоте контрфорсов и связан с ними зависимостью где и - толщина подканавочного слоя протектора в центральной зоне соответственно новой шины и той же шины с предельно допустимым износом покровных резин, преимущественно находятся в пределах 1 3мм для шин малой и средней грузоподъемности и 5 - 10мм для тяжелых условий эксплуатации; коэффициент пропорциональности, принимаемый в зависимости от условий эксплуатации шин в пределах от 0,2 до 0,7; и - высота соответственно контрфорса и рисунка (грунтозацепа) протектора в центральной зоне шины, а длина контрфорсов связана с элементами протектора и с кривизной брекера (со стороны подканавочного слоя) соотношением где - длина контрфорса по его основанию; - ширина беговой дорожки протектора: - угол между экваториальной плоскостью шины и касательной к середине половины ширины брекера. В такой шине даже при стандартной (общепринятой) высоте рисунка, определяющей стабильность показателей по износу протектора, резиносодержание (материалоемкость) протектора уменьшается пропорционально увеличению размеров контрфорсов, сжимая стоимость и теплообразование изделия. К тому же, последнее уменьшает теплонапряженность центральной зоны шины, снижая вероятность расследований элементов, повышает динамическую выносливость и соответственно, надежность шины в эксплуатации. Шина может быть реализована согласно изобретению с дискретно выполненной высотой боковых стенок хотя бы части контрфорсов, в т.ч. с выемками либо отверстиями в последних. Такое исполнение повышает эластичность шины и дополнительно снижает напряжения на границе раздела ее элементов, повышая их работоспособность и надежность. На фиг.1 изображен поперечный разрез (по А - А) пневматической шины с массивными грунтозацепами; на фиг.2 протектор пневматической шины, фронтальный вид. Пневматическая, преимущественно диагональная шина имеет каркас 1, брекер 2 и протектор 3. Протектор 3 включает беговую дорожку с шириной с чередующимися массивными грунтозацепами 4 и выемками 5, а также подканавочный слой 6 и контрфорсы 7. Контрфорсы 7 расположены в центральной части беговой дорожки протектора 3. Они (контрфорсы) последовательно соединяют смежные грунтозацепы 4, которые, оканчиваясь, переходят в плечевые зоны 8. Плечевая зона 8 по месту перехода к беговой дорожке образует угол протектора 9. Контрфорсы 7 имеют высоту и длину (в меридиональном сечении беговой дорожки протектора 3) между точками пересечения касательных к боковым стенкам 10 у основания контрфорсов 7 и наружной (со стороны рисунка протектора 3) поверхностью подканавочного слоя 6. Грунтозацепы 4 имеют высоту в центральной (экваториальной) зоне протектора 3 и могут быть расчленены на отдельные блоки 11 канавками 12. Высота грунтозацепов 4 определяется условиями эксплуатации, типоразмерами шин и возможностями технологического оформления, преимущественно типом применяемых материалов и вулканизационных пресс-форм (обычных либо секторных). В предлагаемом решении толщина подканавочного слоя 6 пропорциональна высоте контрфорсов 7 и связана с ними соотношением Максимальный размер толщины подканавочного слоя 6 конструктивно определяется условиями обеспечения ремонтопригодности шин и поэтому никогда не равняется нулю, а при максимальных значениях стремится к величине выраженной посредством произведения в пределах от 0,2 до 0,7 . Однако, так как решение предусматривает сличив контрфорсов 7, а значит их высота будет больше нуля, то толщина никогда не достигает величины обуславливая снижение материалоемкости изделия. Увеличение высоты контрфорсов 7 снижает опасные деформации у основания грунтозацепов 4, предупреждая образование дефектов шин в эксплуатации, только при достаточной длине контрфорсов 7, так как при длине равной нулю контрфорсы 7 вообще должны отсутствовать. Предлагаемая шина выполнена с учетом влияния (на длину контрфорсов 7) ширины беговой дорожки протектора 3, кривизны брекера 2 и подканавочного слоя 5. Влияние последнего выражено через соотношение влияющего (по указанной выше формуле [1]) на толщину подканавочного слоя шины с контрфорсами 7. Зависимость длины контрфорсов 7 от конструктивных элементов протектора 3 и брекера 2 выражена соотношением где - угол между экваториальной плоскостью шины и касательной к середине половины шины брекера. Пневматическая шина, как она описана выше, может быть выполнена в различных вариантах, частными случаями которых являются: а) вариант 1: шина, как она описана выше, имеет профиль сечения боковых стенок 10 хотя бы части контрфорсов 7, выполненных ступенчато, с дискретной высотой б) вариант 2: шина, выполненная по одному из указанных выше вариантов, контрфорсы которых имеют выемки или отверстия 13. При этом выемки могут быть поперечными, в том числе сквозными, для повышения эластичности изделия и-или "глухими" радиальными, преимущественно круглыми в виде несквозных отверстий, для уменьшения напряжений в элементах конструкции.