Конструкция шин

Конструкции шин различаются по способу герметизации внутреннего объёма, расположению нитей корда в каркасе, отношению высоты к ширине профиля, типу протектора и другим особенностям, связанным с условиями эксплуатации.

По способу герметизации шины бывают камерными и бескамерными.

Камерные шины состоят из покрышки, камеры с вентилем и ободной ленты, надеваемой на обод. Размер камеры всегда несколько меньше внутренней полости покрышки во избежание образования складок в накаченном состоянии. Ободная лента предохраняет камеру от повреждений и трения о колесо и борт покрышки. Вентиль (клапан) служит для накачивания шины воздухом и препятствует его выходу наружу.

Бескамерные шины отличаются наличием воздухонепроницаемого резинового слоя, наложенного на первый слой каркаса. Бескамерные шины имеют следующие особенности:

• меньшая масса и лучший теплообмен с колёсами;
• повышенная безопасность при езде, так как при проколе воздух выходит только в месте прокола и достаточно медленно;
• усложнённый и более квалифицированный монтаж-демонтаж;
• простота ремонта в случае прокола (нет необходимости в демонтаже);
• требуют колёс с ободами специального профиля и повышенной точности изготовления.

Запрещается установка камеры в бескамерную шину! При этом шина перегревается (от внутреннего трения) и ее поведение на дороге непредсказуемо.

Шина имеет сложную конфигурацию и состоит из нескольких конструктивных элементов. Основной силовой частью является каркас. Он состоит из нескольких наложенных друг на друга слоев прорезиненного корда и резиновых прослоек-сдвижней.

Нити смежных слоев перекрещиваются между собой под определенным углом и образуют ткань. Каждая нить изолирована от соседних и одновременно связана с ними резиной. Резина предохраняет нити от влаги и перетирания.

В зависимости от конструкции каркаса, размеров, допустимой нагрузки и давления воздуха в шине число слоев корда в каркасе может изменяться от 1 (в легковой) до 16 и более.

Брекер служит для улучшения связи между каркасом и протектором. Такая связь необходима для амортизации толчков и ударов беговой частью шины. Брекер состоит из одного, двух или более слоев прорезиненного корда с подбрекерными резинами. В брекере нити корда в смежных слоях пересекаются друг с другом и с нитями корда соприкасающегося слоя каркаса, т.е. расположены диагонально, независимо от конструкции шины. Брекер в радиальных шинах более жесткий, усиленный и малорастяжимый по сравнению с брекером диагональных шин, т.к. он в основном определяет прочностные показатели радиальных шин.

Протектор шины состоит из рельефного рисунка и подканавочного слоя. Прорези, которые составляют рисунок протектора, образуют ламели. Рисунок рельефной части протектора определяет приспособленность шины для работы в различных дорожных условиях. По типу рисунка протектора шины делятся на основные группы: дорожные (летние), всесезонные (универсальные), зимние (в том числе ошипованные), повышенной проходимости, спортивные (скоростные, гоночные), карьерные.

Борта автошины состоят из одного или более проволочных бортовых колец, закрепленных слоями корда, и служат для надежного крепления автошины на ободе. Борта препятствуют растягиванию шины.

Боковина — тонкий слой резины на боковой поверхности. Этот слой защищает каркас от механических боковых повреждений, проникновения влаги. На боковину наносится маркировка шины.

Ободная лента — профилированное эластичное кольцо, располагаемое между бортами покрышки, камерой и ободом колеса, предохраняющее камеру от истирания во время движения автомобиля.

По расположению нитей корда в каркасе шины делятся на диагональные и радиальные.

В каркасе диагональных шин нити корда каркаса и брекера в смежных слоях перекрещиваются под углом 95-115 градусов. Количество слоев определяет грузоподъемность шины. Диагональные шины для легковых автомобилей имеют от двух до шести слоев районового или нейлонового корда. Если речь идет о шинах для грузовых шин малой грузоподъемности, то и сегодня говорят о шинах 6 или 8PR (ply rating=грузоподъемность в зависимости от количества слоев).

Диагональные шины относительно дешевы и имеют более прочную боковину. Большая часть шин, предназначенных для эксплуатации на дорогах с плохим покрытием, изготавливаются диагональными.

В радиальных шинах нити направлены поперек центральной линии колеса, по радиусу.

Радиальное расположение слоев корда снижает напряжение в нитях, что позволяет уменьшить число слоев корда в каркасе.

Радиальные шины характеризуются повышенным пробегом, улучшенным сцеплением с дорогой, пониженным теплообразованием, низким сопротивлением качению, что в сочетании с уменьшенной массой позволяет сократить расход топлива.

Именно радиальные шины называют "мягкими" или "высокого давления". "Мягкими" их прозвали из-за большей эластичности по сравнению с диагональными. "Высокого давления" называют из-за более высокого (чем у диагональных) номинального давления воздуха в шине. В обозначении радиальных шин присутствует символ R.

Современные шины в зависимости от назначения можно разделить на четыре основные группы: дорожные, универсальные (всесезонные), зимние, повышенной проходимости.

Дорожный	Дорожные рисунки протектора разработаны для движения по мокрой или сухой дороге с твердым покрытием. Использование таких шин зимой на льду или на снегу недопустимо, поскольку они не обладают необходимыми сцепными свойствами, характерными для зимних или всесезонных шин. Их отличительные признаки: чётко выраженные продольные канавки для отвода воды из пятна контакта; слабовыраженные поперечные канавки; отсутствие микро рисунка.
Универсальный	Универсальные рисунки сочетают сцепные свойства на мокрой или заснеженной дороге с достаточной управляемостью, комфортом при движении и износоустойчивостью протектора — свойствами дорожных шин. Однако у таких шин выше шумность по сравнению с дорожными. Рисунок протектора всесезонной шины более разветвлённый, причём элементы рисунка ("шашки") группируются в хорошо различимую "дорожку" и разделены канавками разной ширины.
Зимний	Зимние рисунки обеспечивают максимальное сцепление с дорогой при движении по снегу и льду. Их протектор имеет характерный рисунок, обеспечивающий отвод снега из зоны пятна контакта, и отличается повышенными сцепными свойствами, а применение специальных компонентов в резиновых смесях способствует сохранению их свойств даже при очень низких температурах. Для улучшения сцепления шин зимой применяют шипы противоскольжения.
Повышенной проходимости	Шины повышенной проходимости отличаются укрупненными элементами рисунка протектора, а сам рисунок обеспечивает максимальный отвод грунта из-под колеса. Шины для легкогрузовых автомобилей имеют рисунок протектора, расчлененный больше в продольном направлении. Это обеспечивает большую курсовую устойчивость, но снижает сцепные свойства на скользких участках.

Для улучшения сцепления шин зимой применяют шипы противоскольжения. Основой шипа является стержень из твёрдого сплава, который закреплён в корпусе шипа из мягкой стали. Корпус изнашивается примерно одинаково вместе с резиной протектора. Такое сочетание материала стержня и корпуса позволяет стержню выступать из корпуса до полного износа и сохранять первоначальную функцию шипа. Шипы с впаяным стержнем более долговечны и могут обеспечивать свыше 30 тыс. км пробега, а шипы с запресованным стержнем — в среднем 10-15 тыс. км. Усилие, необходимое для того, чтобы вырвать стержень из корпуса, для впаяных стержней примерно в 5 раз больше, чем для запресованных.

По форме корпуса различают однофланцевые (1) и двухфланцевые (2) шипы. Однофланцевые шипы меньше нагреваются и лучше держатся в шине, их рекомендуют для достаточно высоких скоростей движения. Двухфланцевые — более универсальны.

Лучше всего использовать шины с заводской "шиповкой". При самостоятельном шиповании рекомендуемые размеры шипов и их количество должен давать завод-изготовитель шин. Линейные размеры или диаметр "шашки" протектора под установку шипа должны быть в пределах 10-12 мм. Езда на шипованных шинах по сухому асфильту разрушительно действует на шину, а безопасность движения при этом снижается (тормозной путь на сухом или мокром асфальте шипованной шины на 10-20% больше, чем без шипов!).

Как правило, шипованными должны быть все 4 колеса. Для равномерного износа шин и увеличения срока службы шипов необходимо сохранять заданное направление вращения колёс.

На рисунке видно, как увеличивается количество дорожек, оставляемых шипами, при изменении движения с прямолинейного на движение с заносом.