Радіальна пневматична шина та спосіб її виготовлення

1. Радіальна пневматична шина, яка складається з підсилювача бігової доріжки протектора з перехрещеними в суміжних шарах нитками, й підсилювачів бічних стінок з меридіональними нитками, яка відрізняється тим, що підсилювачі бічних стінок утворені парними з правого (лівого) борту й непарними з лівого (правого) борту шарами підсилювача бігової доріжки протектора, нитки яких повернуті в протилежних плечових зонах в меридіональному напрямку та продовжені до відповідного борту. 2. Радіальна пневматична шина по п. 1, яка відрізняється тим, що підсилювач бігової доріжки протектора містить один чи декілька шарів корда, розміщених між плечовими зонами на зовнішній поверхні підсилювача бігової доріжки протектора. 3. Радіальна пневматична шина по п. 1, яка відрізняється тим, що підсилювачі бічних стінок містять додаткові зовнішні шари, кромки кожного з A (54) РАДІАЛЬНА ПНЕВМАТИЧНА ШИНА ТА СПОСІБ ЇЇ ВИГОТОВЛЕННЯ 35875 призводить до перевитрати корду, а також асиметрія здобутої структури брекера відносно екваторіальної площини, що негативно вплине на працездатність шини. Найбільш близькою з технічної суті даному рішенню є конструкція пневматичної шини, про яку йдеться в патенті Великобританії № 1.589.762 кл.: В 60 С 9/00, 9/08, 9/20 від 20.05.81 р. В цій конструкції меридіональні підсилюючі шари розташовані лише в зоні бічних стінок. У зоні бігової доріжки протектору шина підсилюється шарами кордової тканини, в якій нитки складають кут 1525° з середньою коловою площиною. Підсилюючі шари бічних стінок і бігової доріжки протектору (брекер) з'єднані поміж собою в плечових зонах, перекриваючи один одного. Недоліком описаної конструкції є підвищена жорсткість каркасу в зоні стику підсилюючих шарів бічних стінок і бігової доріжки протектора, що призведе до концентрації напруження під час котіння шини та до її зруйнування. Крім того, в зоні стиків підсилювачів бічних стінок і бігової доріжки протектора мають місце додаткові перевитрати корду, пов'язані з необхідністю забезпечення міцних стиків. Як доводять практика та ряд досліджень, ширина стику шарів корду, яка забезпечує умовам рівноміцності (див. а.с. № 476184 від 5.07.75 р.), повинна бути не менш 40-60 мм. В цілому (для покришки), з урахуванням кількості стиків та їх довжини, маємо значні перевитрати корду. Запропонований винахід спрямовано на створення радіальної пневматичної шини з оптимальними витратами армуючих матеріалів, зокрема, шини без колових стиків шарів в плечових зонах, з високою працездатністю та технологічною при виготовленні. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в радикальній шині, яка містить в собі підсилювач бігової доріжки протектора з перехрещеними в сумісних шарах нитками та підсилювачі січних стінок з меридіональними нитками, підсилювачі бічних стінок створені парними з правого (лівого) борту й непарними з лівого (правого) борту шарами підсилювача бігової доріжки протектора, нитки яких повернуті у протилежних плечових зонах в меридіональному напрямку та продовжені до відповідного борту. Для захисту підсилювача бігової доріжки протектора від механічних пошкоджень останій забезпечений одним чи кількома шарами корду, які містяться між плечовими зонами на зовнішній поверхні підсилювача бігової доріжки протектора. Для підвищення працездатності бічних стінок підсилювачі бічних стінок забезпечені додатковими зовнішніми шарами, кромки кожного з яких розміщуються в борті та в ближній до борту плечовій зоні протектора. Використання шарів підсилювача бігової доріжки протектора для створення підсилювачів бічних стінок, крім ощадливості корду (за рахунок зниження кількості стисків), дозволить удвоє зменшити кількість кромок шарів корду, які знаходяться в плечовій зоні звичайної радіальної шини (не зменшуючи при цьому кількість шарів підсилювача бігової доріжки протектора). У порівнянні з прототипом кількість кромок в плечовій зоні запропонованої конструкції шини зменшується в три рази. Вільні кромки корду, які знаходяться в зоні великих деформацій (а саме, кромки підсилювача бігової доріжки протектора), часто стають місцем початку руйнування шини. Відповідно до загальних правил конструювання радіальних шин і технології їх виготовлення, кромки підсилювача бігової доріжки протектора повинні розміщатися зі зміщенням один відносно одного в меридіональному напрямку, щоб забезпечити плавний перехід від підсилювача бігової доріжки протектора до підсилювачів бічних стінок. В реальних умовах виробництва кромки підсилювача бігової доріжки протектора можуть не скласти плавного переходу в вигляді уступу і випадково збігтися, утворивши уступ із корду подвоєної (або потроєної) товщини. Таке потовщення служитиме концентратором напруження при котінні шини. Крім того, кожна кромка корду потенційне джерело складок у плечовій зоні шини, які виявляються також концентраторами напруження. Зменшення кількості вільних кромок у шині за рахунок використання даного винаходу дозволить отримати більш надійнішу шину. На фіг. 1 схематично показана конструкція запропонованої радіальної шини. На фіг. 2, 3 і 4 - різні варіанти виконання радіальної шини. На фіг. 5 показана аксонометрична проекція частини радіальної шини. Радіальна шина містить в собі бічні стінки 1 і 2, борти 3 і 4, протектор 5 з плечовими зонами 6 і 7 і біговою доріжкою 8. Протектор 5 має підсилювач 9 бігової доріжки, складений з непарних і парних гумокордних шарів з нитками корду, які взаємоперехрещені і орієнтовані під кутом 15-30° до екваторіальної площини шини. Нитки непарних шарів підсилювача бігової доріжки протектора в плечовій зоні 6 і парних шарів - в плечовій зоні 7 повернуті в меридіональному напрямку та продовжені як підсилювачі 10 і 11 бічних стінок 1 і 2 до бортів 3 і 4, які лежать поблизу. Із сказаного виходить (див. текст та рисунки), що нитки непарних шарів підсилювача бігової доріжки протектора з одного боку шини, як і нитки парних шарів - з другого боку шини, створюють підсилювальну структуру з паралельними в суміжних шарах нитками (при двох та більше шарах підсилювачів бічних стінок), розташованими меридіонально. Рішення, яке пропонується, може мати інші варіанти виконання, доповнюючи можливості першого (основного) варіанта. Варіант 2 (див. фіг. 3). Радіальна шина, як вона описана в основному варіанті, містить в підсилювачі 9 бігової доріжки протектора додаткові симетричні відносно екваторіальної площини зовнішні шари, колові кромки яких розміщені в протилежних плечових зонах протектора. В додаткових шарах можуть використовуватися матеріали основних шарів або високоміцні армуючі матеріали, які захищають підсилювач бігової доріжки протектора від механічних пошкоджень, наприклад, металевий корд, гібридний корд, склокорд. Варіант 3 (див. фіг. 4). Радіальна шина, як вона описана в основному варіанті, містить в підсилювачах 10 і 11 бічних стінок один або декілька додаткових зовнішніх шарів, кромки котрих розмі 2 35875 щені в бортах 3 і 4 та в плечових зонах 6 і 7, найближчих до місця закріплення відповідного шару в борті. В додаткових шарах можуть використовуватися високоміцні армуючі матеріали, які захищають каркас шини (зокрема, підсилювачі бічних стінок) від механічних пошкоджень. Такими матеріалами можуть бути: металевий корд, гібридний корд, склокорд. Конструкція шини, по основному пункту формули винаходу, яка описана вище, була випробувана при виготовленні на Опитному шинному заводі ДержНДІ ВГШ зразків шин 8.25-15 моделі Ф-138А для підземної техніки. Економія матеріалів у порівнянні з основним варіантом шини (діагональна 8-шарова шина з корда 23КНТС) складає біля 10%. Обкатка опитного зразка на стенді виявила наробку, не гіршу за норматив. Наробка під час обкатки на стенді опитного зразка шини 14.00-20 моделі Я-307, виготовленої відповідно приведеному вище опису, більше ніж вдвічі перевершує норматив. При цьому економія материалів складає біля 16% в порівнянні з основним варіантом (діагональна шина з корда 23КНТС). Відзначається чимала знижка температури в каркасі шини в процесі її обкатки на стенді в порівнянні з серійними шинами цієї моделі. Шина, про яку йдеться, може бути виготовлена наступним способом. Набув відомості спосіб складання радіальних шин (див. пат. Великобританії № 1.102.547 кл.: В 60 С 9/00 від 7.02.68 р.), що полягає в складанні каркасу з шарів, нитки яких утворюють кут 0° до меридіана. Шари накладають з перекриттям один одного у центрі складального барабана. При цьому шари утворюють підсилювачі бічних стінок з меридіонально розташованими нитками та заготівку підсилювача бігової доріжки протектора (брекера). Для створення перехресної структури ниток у брекері в центрі складального барабана накладають додатковий шар, нитки якого утворюють кут b¢ з екваторіальною площиною. Установлюють бортові крила. Потім підсилювачі бічних стінок повертають один відносно одного в коловому напрямку, зберігаючи меридіональне розміщення ниток корда в підсилювачах бічних стінок. Одночасно виконують формування каркасу, яке полягає в зближенні бортів каркасу та подаванні стислого повітря до формуючої діафрагми. Після формування нитки перших двох шарів підсилювача протектора розташовуються під кутом a до екваторіальної площини, а нитки додаткового шару - під кутом b. Накладають деталі протектора й знімають шину з складального барабана. Недоліком описаного способу є те, що формування каркаса шини з одержанням перехресної структури ниток у підсилювачі бігової доріжки протектора та меридіональної структури ниток в підсилювачах бічних стінок зосноване на коловому зміщенні підсилювачів бічних стінок заготівки шини один відносно одного, для чого потрібна наявність складального барабана спеціальної конструкції та приводу до нього. При цьому кути a і b розташування ниток основних шарів і додаткового шару підсилювача бігової доріжки протектора відносно екваторіальної площини у готовій шині виходять різними. Такий спосіб виготовлення шин не дає симетричного розташування ромбів перехресної струк тури підсилювача бігової доріжки протектора відносно меридіанів і призведе, в решті решт, до передчасного руйнування. Зазначені недоліки усуваються в заявленому способі виготовлення шин, де шари корду, закроєні під кутом 0° < a < 45°, накладають один поверх одного так, що праві (ліві) частини непарних шарів і ліві (праві) частини парних шарів розташовують посередині складального барабана, утворюючи симетричну відносно центру заготівку підсилювача бігової доріжки протектора в перехрещеними в суміжних шарах нитками, а ліві (праві) частини непарних шарів і праві (ліві) частини парних шарів в паралельними в суміжних шарах нитками розташовують, відповідно, на лівій і правій половинах складального барабана, утворюючи заготівки підсилювачів лівої і правої бічних стінок, установлюють бортові крила, накладають деталі протектора, формують зібрану заготівку шини, повертаючи заготівку підсилювача протектора й протектор в коловому напрямку відносно бортів шини до прийняття нитками підсилювачів бічних стінок меридіонального або близького до нього напрямку, та вулканізують. Конкретно кут a закрою шарів корду визначається розрахунковим способом і залежить від заданого кута розміщення ниток корду в шарах підсилювача бігової доріжки протектора. Крім забезпечення перехресного розміщення ниток в підсилювачі бігової доріжки протектора й паралельного - в шарах підсилювачів бічних стінок, даний спосіб дає можливість одержати більш однорідну структуру підсилювачів бічних стінок завдяки надійній фіксації ниток один відносно одного в коловім напрямку за рахунок наявності в плечових зонах суміжних шарів з перехресно розміщеними нитками, утримуючими меридіональні нитки на однаковій відстані один відносно одного в процесі формування шини. На фіг. 6 зображено розміщення деталей заготівки шини на складальному барабані. На фіг. 7 і 8 дане схематичне зображення ниток каркасу шини до й після її формування. Виготовлення шин даним способом відбувається наступним чином. На зовнішню циліндричну поверхню складального барабана 12 накладають закроєні лід кутом a непарні 13 й парні 14 шари корду так, щоб колові кромки правих частин непарних шарів розміщувалися справа від екваторіальної площини Х-Х, а колові кромки лівих частин парних шарів розміщувалися зліва від екваторіальної площини Х-Х. Непарні й парні шари перекривають один одного в екваторіальній зоні, створюючи заготівку підсилювача бігової доріжки протектора завширшки "а". Після цього встановлюють бортові крила 15. При одношаровому каркасі (підсилювачі бічних стінок містять по одному шару корда) на верх першого й другого шарів корду накладають гумовий прошарок 16 і протектор 17. При двошаровому каркасі накладають третій 18 і четвертий 19 шари корду (на фіг. 7 і 8 зображені пунктиром), при тришаровому - п'ятий і шостий шари і т.п. Якщо потрібно, накладають шари брекера. У будь-якому разі гумовий прошарок і протектор накладають на верх останньої пари шарів. Дублюють протектор, зні 3 35875 мають заготівку шини з складального барабана й формують її. Формування заготівки пневматичної шини, яка виготовляється заявленим способом, здійснюється безпосередньо перед її вулканізацією. Це викликане, в першу чергу, тим, що при зміні форми та зовнішнього діаметру каркаса відбуваються внутрішні зміни геометричних параметрів каркасу (як у шарах підсилювачів бічних стінок, так і в шарах підсилювача бігової доріжки протектора), які необхідно зафіксувати вулканизацією, інакше важко гарантувати високу якість шини. В зв'язку зі сказаним формування шини даним способом здійснюється в форматорі – вулканізаторі при забезпеченні можливості колового зміщення підсилювача бігової доріжки протектора і протектора відносно нерухомих бортів. При цьому нитки підсилювачів бічних стінок напнуться і повернуться в коловому напрямку на кут a, прямуючи до меридіонального напрямку. Нитки підсилювача бігової доріжки протектора при формуванні будуть розвертатися, збільшуючи кут a, прямуючи до колового напрямку. При цьому ширина пояса підсилювача бігової доріжки протектора зменшується і стає рівною "а". Зрозуміло, що формування шини повинно завершитися до початку формування малюнку протектора, через те, що виступи на прес-формі перешкоджатимуть коловому переміщенню підсилювача бігової доріжки протектора, отже ж, загальній перебудові кутів в шарах заготівки каркаса шини. Можливість здійснення даного способу перевірена при виготовленні опитних зразків шин 8.25-15 мод.Ф-138А й шин 14.00-20 мод.Я-307. Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 4 4 35875 Фіг. 5 Фіг. 6 Фіг. 7 5 35875 Фіг. 8 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6