Пневматична шина

Винахід належить до транспортних засобів, зокрема до конструкцій пневматичних радіальних шин. Відома пневматична шина радіальної конструкції, яка містить каркас, брекер, борти, боковини, протектор і має гумові прошарки різної товщини (див. СРСР, a.c.No 1604633, 1988р.) Найбільш близьким за технічним рішенням до запропонованого винаходу є конструкція каркасу радіальної шини, яка містить шари каркасу, крім першого, що мають загальну товщину гуми, яка становить 1,8-2,0 товщини нитки корду. Товщина першого шару каркасу дорівнює 3 – 3,5 товщини нитки корду, при цьому шар каркасу має різну товщину гумового прошарку на внутрішньому та зовнішньому боках у відношенні 1 : 3,5 – 5,0. (див. патент РФ No 2047499, 1995р.). У даному технічному рішенні товщина гумового прошарку між нитками корду каркаса і внутрішньою поверхнею шини дорівнює (1,05 – 2,8) діаметру ниток корду каркаса, а товщина гумового прошарку між нитками корду суміжних шарів каркасу дорівнює (0,7-1,06) діаметру ниток корду каркаса. До вади даної конструкції належить зниження зносостійкості та збільшення маси шини. Завданням винаходу є покращення експлуатаційних якостей шини. Сутність винаходу полягає у тому, що шари корду розташовані у шині таким чином, що товщина гумового прошарку, розташованого між нитками корду каркаса і внутрішньою поверхнею шини, дорівнює 3,0 – 4,0 діаметра нитки корду каркаса, а товщина гумового прошарку, розташованого між шарами каркасу і брекера дорівнює 0,9 – 1,5 діаметра нитки корду каркаса. При цьому, за наявності у каркасі більше одного шару корду, товщина гумового прошарку між нитками корду у суміжних шарах каркасу знаходиться у межах 1,1 - 1172 діаметра ниток корду каркаса. Винахід пояснюється кресленням (див.фіг.), де зображена пневматична шина (виконання конструкції каркасу шини, яка містить два шари корду). Шина містить каркас 1, брекер 2, борт 3, боковини 4, протектор 5, гумові прошарки 6. Пропоновані співвідношення товщин гуми між основними несучими элементами шини (каркас і брекер) обумовлені вимогою максимальної оптимізації напружено-деформованого стану шини. В таблиці 1 наведені результати вимірів напружено-деформованого стану шин розміром 175/70R13 з різною товщиною гуми між суміжними шарами каркасу і брекера. Таблиця 1 Найменування показників Діаметр, % Прогин, % Довжина контакту, % Переміщення кромок брекеру, % Бокова жорсткість, % Коефіцієнт бокового уводу, % 0,9d 100 100 100 100 100 100 Товщина гуми відносно нитки корду 1,5d 1,9d 100 100,5 100 98 100 99 100 103 100 103 100 104 2,0d 101 97 97,5 125 102 104 У випадку збільшення товщини шару гумового прошарку між нитками корду у суміжних шарах брекера і каркаса понад 1,5 діаметра ниток корду каркаса, у шині різко збільшується напруження у нитках каркасу і брекера, ростуть напруження зсуву, внаслідок чого знижується довговічність шини. Значне збільшення переміщень кромок брекеру спричиняє до збільшення циклічних деформацій (при навантаженні шини),, підвищення температури та енергетичних збитків у гумі. Все це ускладнює умови роботи підканавочного шару і брекера. Крім того, відбувається перерозподіл контактних тисків у зоні контакту в бік центру, збільшується інтенсивність роботи тертя. Ці фактори зумовлюють підвищений та нерівномірний знос малюнку протектора шин. Значний перерозподіл контактних тисків від краю до центру плями контакту окрім нерівномірного зносу також приводить до зниження керованості автомобіля на таких шинах. Застосовування товщини шару гуми меншої від 0,9 діаметру нитки корду каркаса недоцільне з технологічних причин у цьому випадку не забезпечується надійна ізоляція гумовою сумішшю корду каркаса та брекера під час обгумовлення, .що негативно впливає на довговічність та працездатність каркасу та брекера у готовій шині. Цими ж технологічними причинами обумовлена мінімальна товщина гумового прошарку між нитками корду у суміжних шарах каркасу у випадку багатошарового каркасу. Зменшення товщини гумового прошарку менше 1,1 діаметру нитки корду недоцільне, тому що не забезпечується надійна ізоляція гумової суміші ниток корду каркаса, зростають тепловиділення у каркасі через тертя ниток суміжних шарів корду, знижується швидкісна витривалість та довговічність шин. У таблиці 2 наведені порівняльні результати вимірів напружено -деформованого стану шини 175/70R13 з двома шарами анідного корду у каркасі з різною товщиною гумового прошарку між ними. Таблиця 2 Найменування показників Діаметр, % Ширина, % Прогин, % Довжина контакту, % Переміщення кромок брекеру, % Жорсткість, %: - крутильна - бокова - кутова Коефіцієнт бокового уводу, % Робота тертя, % 0,9d 100 100 101 105 99 101 102 99 99 102 Товщина гуми відносно нитки корду 1,1d 1,2d 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 1,3d 100 102 98 98 102 98 101 99 98 101 Збільшення товщини гумового прошарку між нитками корду у суміжних шарах каркасу більше 1,2 діаметра ниток корду приводить до зростання ширини шини, зниження прогину та довжини контакту, що погіршує комфортабельність, керованість та гальмівні якості шини на мокрих покриттях. Зниження кутової жорсткості та зниження коефіцієнта боковому уводові знижує керованість шини. Збільшення роботи тертя знижує зносостійкість шини, підвищує її температуру, що приводить до зниження таких експлуатаційних характеристик шини, як максимальна швидкість, керованість. Крім того, збільшується маса шини. Обмеження по товщині гумового прошарку від нитки корду каркаса до внутрішньої поверхні шини має на меті покращення технологічності та якості шини при її виготовленні. Зниження товщини шару гуми від нитки корду каркаса до внутрішньої поверхні шини менше 3,0 діаметра нитки корду каркаса приведе до масового дефекту "просвічення ниток корду" після вулканізації шини та наступного дефекту "випадання (руйнування) ниток корду каркаса", у разі експлуатації таких шин, не забезпечується задовільна герметичність безкамерних шин. У таблиці 3 наведені порівняльні результати вимірів напружено-деформованого стану шини 175/70R13 з різною товщиною гумового прошарку від корду каркаса до внутрішньої поверхні шини. Таблиця 3 Найменування показників Ширина шини, % Довжина контакту, % Зусилля у нитка каркасу, % Жорсткість, %: - крутильна - бокова - кутова Коефіцієнт бокового уводу, % Робота тертя, % 3d 100 100 100 100 102 100 100 100 Товщина гуми відносно нитки корду 3,5d 4d 4,5d 100 100,2 100,2 100 100 99 100 100 101 100 100 100 100 100 99 98 99 99 101 99,8 95 102 99 102 5d 101,5 98 101 99 94 102 98 102 Збільшення товщини гумового прошарку від нитки корду каркаса до внутрішньої·поверхні шини понад 4,0 діаметра нитки корду каркаса збільшує масу шини, підвищує і гістерезисні збитки і приводить до збільшення витрат палива автомобілем при експлуатації таких шин. Зниження довжини контакту та коефіцієнта опору боковому уведенню і жорсткості, погіршує керованість та гальмівні якості шини. Деяке збільшення зусиль у нитках каркасу знижує запас міцності шини по каркасу. Збільшення величини роботи тертя знижує зносостійкість шини. Порівняльний аналіз запропонованого винаходу з вже відомими показав, що пропонована конструкція має суттєві відмінності , які дозволяють це технічне рішення віднести до розряду винаходів. Досягнутий позитивний ефект полягає у тому, що: За рахунок одержання оптимізованого напружено-деформованого стану в шині, покращується її керованість та зносостійкість, крім того, забезпечується підвищення технологічності при виготовленні шини. Заявлене рішення пневматичної шини може бути здійснене в умовах масового виробництва з використанням стандартного обладнання, сучасних матеріалів та технології. Є всі умови для серійного багаторазового відтворення заявленого рішення на шинах різних типорозмірів. .