ШИНА ДЛЯ ТЯЖЕЛОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ПРОТЕКТОР ШИНЫ, А ТАКЖЕ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
TIRE FOR HEAVY EQUIPMENT, TIRE TREAD AND ITS APPLICATION

Изобретение относится к шине или к эквивалентной системе, предназначенной для ее установки на тяжелом оборудовании тяжелых транспортных средств, которые используются в сельском хозяйстве или в строительстве; причем упомянутая шина содержит, по меньшей мере, одно усиление каркаса, на котором в радиальном направлении установлен протектор.
Эти шины состоят из усиления каркаса, на котором в радиальном направлении обычно установлено усиление коронной зоны, которое в свою очередь в радиальном направлении закрыто протектором, который соединен с двумя бортами шины посредством двух боковин.
Обнаружено, что такие транспортные средства, применяемые в частности, в сельском хозяйстве, давят растения. Контакт между транспортным средством и грунтом происходит в области контакта шины с почвой; давление нагрузки и касательные усилия, возникающие при передаче тормозного и приводного крутящих моментов, и поперечные усилия, относящиеся к динамике транспортного средства, могут повреждать почву, уплотняя, вспахивая ее или повреждая в результате трения.
Для пользователей в настоящее время необходимо снизить риск повреждения растений при использования сельскохозяйственной техники на сельскохозяйственных угодьях, когда транспортное средство, особенно его шины, давит растения при проезде по угодьям.
Чтобы уменьшить раздавливание почвы, обычно уменьшают давление шин и/или увеличивают их размер, чтобы уменьшить давление на грунт и таким образом меньше давить растения. Таким способом можно снизить давление на грунт до значения менее 1 бар.
На этом уровне давления конструкционная жесткость шины более не является пренебрежимо малой по сравнению с пневматической жесткостью и по этой причине распределение давлений на грунт не является единообразным; закраины при этом несут бóльшую нагрузку, чем протектор. Это явление неоднородного распределения давления по площади контакта становится более выраженным, если грунт имеет неровную поверхность.
До настоящего времени проводившиеся заявителем многочисленные исследования модификаций меридианных профилей протектора, меридианных профилей усиления каркаса, материалов для усиления каркаса и коронной зоны или модификаций конструкции и размера рисунков башмака протектора не дали ожидаемых улучшений.
Также известно использование спаренных шин, которые помогают ограничить раздавливание за счет снижения давления каждой шины, при этом сохраняя несущую способность. Но эти решения приводят, в частности, к проблемам громоздкости.
Также известно использование гусениц для еще большего уменьшения среднего давления, оказываемого на грунт транспортным средством.
Такого рода решения позволяют распределить нагрузку по более крупной площади контакта и тем самым снизить давление, оказываемое на грунт. Напротив, в случае грунта, имеющего неровную поверхность, в результате чего контакт может происходить только на нескольких вершинах, обычная шина или гусеница создают локальные повышенные давления из-за присутствия этих вершин.
Поэтому целью настоящего изобретения является создание шин или эквивалентных систем для тяжелого оборудования, которое, в частности, в меньшей степени повреждает грунт из-за уплотнения или раздавливания его при прохождении по нему оборудования, каковой бы ни была природа грунта, особенно в случае рыхлой почвы или грунта с неровностями поверхности.
Шина согласно настоящему изобретению имеет усиление каркаса, на котором в радиальном направлении установлено усиление коронной зоны, в свою очередь закрытое в радиальном направлении протектором, причем упомянутый протектор соединен с двумя бортами при помощи боковин, причем упомянутый протектор состоит, по меньшей мере, в своей радиально наружной части из смеси расширенного эластомера, плотность которой меньше 0,2 и, предпочтительно, приближается к 0,1.
Термин «осевое» обозначает направление, параллельное оси вращения шины и которое может быть «осевым в направлении внутрь», когда направлено внутрь шины, и «осевым в наружном направлении», когда направлено наружу шины.
Термин «радиальное» обозначает направление, перпендикулярное оси вращения шины и проходящее через ось вращения. Это направление может быть «радиальным в направлении внутрь» или «радиальным в направлении наружу» в зависимости от направления к оси вращения или наружу шины.
Осью вращения шины является ось, вокруг которой она поворачивается при ее обычной работе.
Периферийным или продольным направлением шины является направление, соответствующее периметру шины и определяемое направлением качения шины. На всех точках оно перпендикулярно радиальному и осевому направлениям.
Радиальной или меридиональной плоскостью является плоскость, в которой расположена ось вращения шины.
Периферийной плоскостью является плоскость, перпендикулярная оси вращения шины и разделяющая шину на две половины.
Шина в соответствии с настоящим изобретением позволяет значительное улучшение распределения давления, оказываемого на грунт на уровне отпечатка протектора на грунте.
В предпочтительном варианте осуществления шины твердость по Шору 00 смеси расширенного эластомера ниже 60 и приблизительно ниже 55.
Твердость по Шору 00 измеряется по стандарту ASTM D 2240.
Также предпочтительно, чтобы смесь расширенного эластомера была пенорезиной с закрытыми ячейками.
Шина согласно настоящему изобретению обладает характеристиками, при которых на грунте с неровностями поверхности протектор упомянутой шины деформируется вокруг препятствия или неровности и эта деформация является локализованной и ограниченной в пределах самого протектора. Т.е. намного пониженная жесткость протектора по сравнению с жесткостью конструкции шины обеспечивает возможность высоколокализованной деформации, вызываемой неровностью грунта. Такая конструкция позволяет сохранить удовлетворительно однородное распределение нагрузки, оказываемой на уровне отпечатка на грунте, без появления пиков чрезмерной нагрузки. Помимо этого, обладающая такими характеристиками шина и, в частности, ее протектор деформируется в приемлемой степени, если она предварительно напряжена нагрузкой, прилагаемой на колесо.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения смесью расширенного эластомера является бутил. Этот материал описан, например, в Европейской патентной заявке ЕР 1149678.
Согласно преимущественному варианту осуществления настоящего изобретения радиально наружная часть протектора покрыта защитной пленкой. Этой защитной пленкой является, например, пленка из нерасширенного бутила. Целевая защитная функция заключается в защите от обусловленной воздействием почвы коррозии, при этом, соответственно, целесообразно выбрать материал, обеспечивающий повышенное сцепление, в частности материал, стойкий на разрыв. Защитный материал можно также выбрать для обеспечения и других видов защиты, например защиты от солнечного излучения или даже от воздействия химических веществ.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения радиально наружная часть протектора жестко прикреплена к радиально внутреннему слою в непосредственном контакте с ним. В частности, этот результат можно обеспечить связыванием протектора с основной конструкцией упомянутой шины. Эта основная конструкция шины является, например, шиной, выполненной предварительно без протектора или, по меньшей мере, без радиально наружной части протектора.
Результаты проведенных испытаний показывают, что использование шины согласно настоящему изобретению снижает риски повреждения растений при перемещении по полям, в частности благодаря улучшенному распределению давления на уровне площади контакта с грунтом.
Согласно изобретению также создан протектор для тяжелого оборудования, состоящий, по меньшей мере в его радиально наружной части, из смеси расширенного эластомера с плотностью менее 0,2 и приблизительно около 0,1.
Твердость смеси расширенного эластомера по Шору 00 предпочтительно ниже 60 и приблизительно ниже 55.
Как упомянуто выше, смесью расширенного эластомера является пенорезина с закрытыми ячейками, например бутил.
Радиально наружная часть протектора предпочтительно покрыта защитной пленкой.
Согласно изобретению также получено применение описываемого выше протектора для изготовления обеспечивающих движение средств, таких как шина или гусеница.
Согласно первому варианту осуществления упомянутый протектор прикрепляют такими известными из уровня техники средствами, как клей, к основной конструкции упомянутых обеспечивающих движение средств.
Во втором варианте осуществления упомянутый протектор связывают непостоянно с основной конструкцией упомянутых обеспечивающих движение средств. В этом варианте осуществления протектор можно использовать в виде чехла, одеваемого только при необходимости. Что касается крепления, то его можно сравнить с цепями для пассажирского транспортного средства для езды по снегу.
Этот вариант осуществления можно использовать как с шинами, так и с гусеницами и тогда протектор будет закрывать протектор шины, которую можно использовать без упомянутого протектора настоящего изобретения.
Эти варианты осуществления в соответствии с настоящим изобретением более целесообразны для основных конструкций, обеспечивающих движение средств, конструкционная жесткость которых является низкой.
В частности, протектор согласно настоящему изобретению используется для создания обеспечивающих движение средств, предназначаемых для тяжелого транспортного средства, в которых внутреннее давление упомянутых обеспечивающих движение средств составляет менее 0,3 бар.
Другие особенности и отличительные признаки изобретения поясняются в приводимом ниже описании проведенных испытаний.
Испытывались два типа шин. Во-первых, транспортные средства проходили по грунту, в котором были установлены плоские датчики для измерения давления, оказываемого шиной на грунт. Другие испытания заключались в моделировании грунта с неровностями и измерении нагрузки, оказываемой шиной на эту неровность.
Транспортные средства, использованные в этом испытании, имели шины размера 710/70 R34 с внутренним давлением 0,2 бар. Шины были выполнены в соответствии с изобретением и имели протектор с радиальным внешним слоем толщиной 40 мм из расширенного бутила плотностью 0,1 и с твердостью по Шору 00, равной 49.
Испытания были также проведены с эталонными транспортными средствами с шинами того же размера и с тем же внутренним давлением, но с использованием обычного протектора.
Прилагавшееся радиальное давление на каждую шину составляло 1600 кг.
В первом испытании транспортные средства проходили по плоскому датчику и измерялось оказываемое на него давление.
В случае эталонных транспортных средств повышенные давления возникали на уровне закраин шины по сравнению с серединой протектора, причем это повышенное давление на закраинах почти в три раза превышало давление посередине. Эти результаты подтверждают то обстоятельство, что при данном внутреннем давлении конструкционная жесткость шины не является пренебрежимо малым фактором.
Результаты, полученные при использовании шин согласно настоящему изобретению, показали, что давление оставалось ниже 0,4 бар по всей осевой ширине протектора, что является полностью удовлетворительным для предполагаемых применений.
Вторые испытания были проведены при прохождении транспортных средств по круглым датчикам штыревого типа высотой 30 мм.
В случае шин эталонных транспортных средств датчики определяли массу от 200 до 350 кг в зависимости от нахождения на середине протектора или на уровне его закраин.
В случае шин согласно настоящему изобретению нагрузка, измеряемая датчиками, была меньше 80 кг по всей осевой ширине протектора.
Протектор шины или обеспечивающие движение средства согласно изобретению обеспечивают более равномерное давление в зоне площади контакта и снижают риск возникновения локального увеличения давления при наличии неровностей грунта, в результате чего риск нарушения грунта транспортными средствами, в частности раздавливанием, снижается.