Пневматична шина

Реферат: Винахід належить до автомобільної промисловості, а саме до пневматичних вантажних і легковантажних шин радіальної та діагональної конструкції з каркасом з обгумованого текстильного корду. Технічною задачею, на рішення якої спрямовано запропоноване технічне рішення, є підвищення якості шини при забезпеченні необхідних техніко-економічних показників шляхом створення конструкції шини із заданими параметрами з каркасом з текстильних тканин при зниженій кількості шарів каркаса шини. При цьому вантажні й легковантажні шини з поліпшеними показниками, що обумовлені запропонованим технічним рішенням, можна робити без суттєвих змін у технології. Поставлена технічна задача вирішується за допомогою того, що в пневматичній шині, яка містить каркас, виконаний з текстильної кордної тканини, використовують тканину із числом крутінь нитки 180-290 на метр, розривна міцність нитки більше 400Н, питома міцність більше BS/tex > 0,78, подовження нитки корду при навантаженні від 39Н до 45Н менше 3 %, гумовмісність в шарі 18-27 %. Технічним результатом, досягнення якого забезпечується реалізацією всієї сукупності суттєвих ознак, є: зменшення числа шарів корду в каркасі в 1, 3-4 рази; зниження маси шини; зниження робочої температури в шині; зниження втрат на кочення; спрощення конструкції борту за рахунок зниження числа бортових кілець і кількості деталей; зниження трудомісткості виготовлення за рахунок скорочення необхідного числа операцій на виготовлення одиниці продукції; підвищення швидкісної витривалості й утомленосної довговічності шини. UA 100765 C2 (12) UA 100765 C2 UA 100765 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до автомобільної промисловості, а саме до пневматичних вантажних і легковантажних шин радіальної та діагональної конструкції з каркасом з обгумованого текстильного корду. Для виготовлення каркасів шин з обгумованого текстильного корду широко використовуються кордні тканини зі структурою 144 текс 12 або 188 (187) текс 12 із числом крутінь у межах 300-380, 210 текс 12 із числом крутінь у межах 260-360, 155(150) 13 із крутінням в діапазоні 220-320. Виготовлення таких шин відрізняється значними трудомісткістю й енергоємністю, в експлуатації таких шин суттєвим стає питання недостатньої довговічності та у великому опорі коченню [1-3]. Недоліком відомих конструкцій пневматичних шин є виконання каркаса шин з більшим числом шарів корду каркаса, що потрібно для забезпечення необхідних запасів міцності. Це приводить до суттєвого підвищення товщини каркаса шини, значному ускладненню конструкції борту шини, включаючи необхідність використання двох і більше кілець в одному борті. Відома також покришка пневматичної шини радіальної конструкції з каркасом з одного шару обгумованого металевого корду (металокорд). [4, 5]. Недоліком цього конструкторського рішення каркаса шини є необхідність повної зміни існуючої технології виготовлення шин, і підвищені відмови шин в умовах змішаної дорожньої експлуатації. Відомі також конструкції пневматичних шин з каркасом на основі текстильних кордів зі структурою (лінійною щільністю) 188 (187) текс 13, 210 текс 13, 188 (187) текс 22, 210 текс 22 із числом крутінь 180-240 на метр. Зазначені конструкції дозволяють знизити число шарів корду в каркасі шини, можуть проводитися на тому ж технологічному устаткуванні, що й традиційні каркаси, крім того, ці конструкції мають підвищену надійність і довговічність в експлуатації). [6, 7]. Однак використання для виготовлення каркаса шини текстильних кордів з типовими значеннями лінійної щільності кордного волокна в масовому виробництві шин є не завжди ефективним, тому що часто потребує для забезпечення заданої міцності або більшого числа складань у кордній нитці, або збільшення числа шарів каркаса на 1-2, у порівнянні з конструкцією з оптимальним значенням лінійної щільності. При виробництві шин каркасом з текстильного корду у вантажних шинах застосування більш високоміцних кордів дозволяє створювати конструкцію з меншим числом шарів каркаса шини. Властивості текстильного корду залежать від характеристик матеріалу полімеру, з якого він виготовлений, лінійної щільності кордної нитки, структури кордної нитки, числа круток, товщини кордної нитки, просочувальної сполуки. Основні проблеми застосування високоміцних кордів у шинній промисловості пов'язані з питомим зниженням адгезійних властивостей і великою товщиною обгумовування шару, пов'язаного зі збільшенням діаметра нитки корду. У той же час конструкція каркасів з текстильних високоміцних кордів з меншим числом шарів забезпечує меншу товщину покришки у всіх перетинах при збереженні або навіть збільшенні запасів міцності каркаса. Кожний шар текстильного корду каркаса закріплюється навколо бортового кільця методом завороту. Кожне закінчення шару текстильного корду каркаса являє собою осередок напружено-деформованого стану, небезпечний з точки зору розшарування. Тому, зниження числа шарів текстильного корду каркаса при збереженні високих адгезійних властивостей кордів дозволяє знизити трудомісткість виробництва й підвищити надійність шин в експлуатації. Крім того, розвиток промисловості виробництва полімерних волокон дозволяє робити сьогодні нитки різної товщини (текса), не тільки стандартні ряди, як у недавньому минулому. У зв'язку із цим при масовому виробництві шин з використанням високоміцних матеріалів виникає завдання вибору найбільш оптимальної конструкції армуючого текстильного кордного матеріалу каркаса. Технічною задачею, на рішення якої спрямовано запропоноване технічне рішення, є підвищення якості шини при забезпеченні необхідних техніко-економічних показників шляхом створення конструкції шини із заданими параметрами з каркасом з текстильних тканин при зниженій кількості шарів каркаса шини. При цьому вантажні й легковантажні шини з поліпшеними показниками, що обумовлені запропонованим технічним рішенням, можна робити без суттєвих змін у технології. Поставлена технічна задача вирішується за допомогою того, що в пневматичній шині, яка містить каркас, виконаний з текстильної кордної тканини, використовують тканину із числом крутінь нитки 180-290 на метр, розривна міцність нитки більш 400Н, питома міцність більш BS/tex > 0,78, подовження нитки корду при навантаженні від 39Н до 45Н менше %, гумовмісність в шарі 18-27 %. 1 UA 100765 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Використання тканини, що відповідає даним параметрам дозволяє створити при дотриманні традиційних технологій виготовлення шин пневматичну шину радіальної або діагональної конструкції, що включає каркас, виконаний з мінімального числа шарів зі збереженням і/ або підвищенням якісних показників. Технічним результатом, досягнення якого забезпечується реалізацією всієї сукупності суттєвих ознак, є: зменшення числа шарів корду в каркасі в 1, 3-4 рази; зниження маси шини; зниження робочої температури в шині; зниження втрат на кочення; спрощення конструкції борту за рахунок зниження числа бортових кілець і кількості деталей; зниження трудомісткості виготовлення за рахунок скорочення необхідного числа операцій на виготовлення одиниці продукції; підвищення швидкісної витривалості й утомленосної довговічності шини зниження енергоємності виробництва одиниці продукції. Запропонована конструкція зображена на кресленні (фіг. 1), на якому представлені профілі меридіонального перетину покришки 12.00R20 існуючої конструкції та запропонованого варіанта з використанням високоміцних кордів. Запропонована покришка пневматичної шини містить: протектор (1), брекер (2), каркас (3) з 3-х шарів текстильного корду, боковини (4), борту (5) з бортовими кільцями (6), при цьому кордна тканина якого вибрана на основі наступного співвідношення: 2/ Tex = (BSs*s*  / *m*10*(n-r)) n, (1) де: * - знак множення; / - знак ділення; Тех - необхідна лінійна щільність волокна для ниток корду каркаса; BSs - необхідна міцність каркаса на одиницю ширини; r - гумовмісність в шарі; m - число шарів у шині (для діагональної шини кратне 2);  - питома міцність матеріалу кордної нитки;  - коефіцієнт залежності діаметра кордної нитки від текса для даного полімеру; n - число складань кордної нитки (рекомендується 2 або 3); s - коефіцієнт рівномірності завантаження для малошарової конструкції, 0,9-0,8. Нижче наведені приклади реалізації запропонованої конструкції шини. Приклад 1 Вихідна конструкція шини 12.00R20 при коефіцієнті запасу 10-4 шару 30КНТС 990 ниток на метр і 2 шари 302КНТС 750 н/м, тобто міцність каркаса на одиницю ширини складе 285*(4*990+2*750)=1556100 Н. Нова конструкція передбачається тришаровою, нитки каркаса виконані з полімеру аніду 728, питома міцність 0,84 Н/текс,  = 0,145*10-8, гумовмісність в шарі припускаємо 22 %. 2/ Після підстановки у формулу Tex = (BSs*s*  / *m*10*(n-r)) n (1) даних нитки необхідної міцності на одиницю ширини каркаса одержимо: для кордної нитки в 3 складання необхідна лінійна щільність 265 текс, для кордної нитки в 4 складання необхідна лінійна щільність 184 текс. На основі цих значень вибираємо або волокна зі стандартних рядів товщин, або використовуємо спеціальний калібр нитки, якщо об'єм споживання досить великий. Таким чином, може бути використана для малошарової конструкції кордна тканина з нитки із зазначеними вище властивостями у варіантах: 188 × 2x2 на основі одного зі стандартних значень лінійної щільності ниток; кордна нитка спеціальної лінійної щільності 265 × 1x3; 280 × 1x3 спеціальної лінійної щільності або (140+140)х1х3 на основі складання волокон стандартної лінійної щільності зі збільшенням коефіцієнта запасу каркаса. Приклад 2 Шина 18.00-25 нс 32, вихідна конструкція каркаса з 16 шарів кордної тканини 30А с частотою 940 н/м і 2 шару 302А с частотою 750 н/м. Нову конструкцію припускаємо на основі кордної тканини з полімеру аніду 728, питома міцність 0,84 Н/текс,  = 0,145*10-8, робимо розрахунки для 10 і 12 шарів (кратне 2). 2/ Після підстановки у формулу Tex = (BSs*s*  / *m*10*(n-r)) n (1) з урахуванням конструкції нитки в три складання одержимо: 2 UA 100765 C2 5 10 15 20 25 30 для конструкції каркаса з 10 шарів - потрібне волокно 204 текс; для конструкції каркаса з 12 шарів - потрібне волокно 142 текс; з урахуванням того, що в шинах подібного класу прийнято робити декілька пар верхніх шарів каркаса зі зменшеною частотою з метою зниження зсувних деформацій під протектором, можна на підставі розрахунків пропонувати конструкцію з 12 (10+2 розряджених) шарів корду на основі нитки 188 × 1x3, де лінійна щільність вибрана зі стандартного ряду. При використанні кордної нитки в 2 складання: для конструкції каркаса з 10 шарів - потрібне волокно 306 текс; для конструкції каркаса з 12 шарів - потрібне волокно 213 текс. З урахуванням попереднього можна пропонувати конструкцію каркаса з 12 шарів на основі кордної нитки (240-300)х1 × 2. Приклад 3 Шина 185/75R16C - каркас на основі двох шарів 23КНТС із частотою 940 ниток/м. Припускаємо одношарову конструкцію: кордна нитка в 3 складання - 166 текс; кордна нитка в 2 складання - 244 текс. Можлива практична реалізація зі стандартної лінійної щільності кордної нитки -188 × 3 з невеликим збільшенням коефіцієнта запасу по каркасу. Запропоновані конструкції шин можуть бути виготовлені в серійному виробництві на наявному стандартному устаткуванні. Джерела інформації: 1. Отчет по результатам анализа шин. Грузовые радиальные шины. Бюллетень "ИнформПростор" №4. 0094-ИП. М., 2000 г. 2. Oтчет по результатам анализа шин. Грузовые радиальные шины. Бюллетень "ИнформПростор". №4 0095-ИП. М., 2000 г. 3. Отчет по результатам анализа шин. Грузовые радиальные шины. Бюллетень "ИнформПростор". №4 0097-ИП. М. 2000 г. 4. Oтчет по результатам анализа шин. Грузовые радиальные ЦМК шины. Бюллетень "Информ-Простор". №3 0092-ИП. М., 2000 г. 5. Отчет по результатам анализа шин. Грузовые радиальные ЦМК шины. Бюллетень "Информ-Простор". №3 0093-ИП. М., 2000 г. 6. Патент РФ № 2317212 Покришка пневматичної шини; 7. Патент РФ № 2377136 Покришка пневматичної шини. 35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 Пневматична шина, що містить каркас, виконаний з текстильної кордної тканини, яка відрізняється тим, що як текстильну кордну тканину використано тканину із числом крутінь нитки 180-290 на метр, розривна міцність нитки більше 400Н, питома міцність більше BS/tex > 0,78, подовження нитки корду при навантаженні від 39Н до 45Н менше 3 %, гумовмісність в шарі 18-27 %. 3 UA 100765 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4