ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА

Полезная модель относится к шинной промышленности и может быть использована при изготовлении новых пневматических шин и при восстановлении изношенных шин.
Известна пневматическая шина, выполненная из каркаса с проволочными бортовыми кольцами, брокера и протектора. В протектор включены гранулы абразива для повышения сцепления со скользкой дорогой (см. ЕР 0130302 А2 по кл. В60С 11/14, опублик. 09.11.1985).
В известной пневматической шине используют в качестве абразива твердые гранулы высокой прочности и твердости. В процессе эксплуатации такой шины в результате износа протектора по контуру всех гранул, как правило, начинает возникать видимый зазор. В результате твердые и прочные гранулы начнут выкрашиваться из протектора, снижая эффективность их применения. На рабочей поверхности протектора образуются многочисленные раковины, повышающие износ протектора, при этом снижается срок службы шины.
Известна и другая пневматическая шина, выполненная из каркаса с проволочными бортовыми кольцами, брекера и протектора с включенными в изнашиваемую часть его рисунка твердыми гранулами, распределенными по всей глубине изнашиваемых участков рисунка протектора (см. RU 2176958 С2, по кл. В60С 11/14, опублик. 10.01.2000).
Известная шина является наиболее близким аналогом к предложенной пневматической шине и выбрана в качестве прототипа полезной модели.
В известной шине твердые гранулы выполнены из карбида кремния-карборунда и окиси алюминия - искусственного корунда. Хотя твердые гранулы в известной шине имеют высокую твердость, они не обладают
достаточной хрупкостью, т.е. не обладают хрупким мало энергетическим разрушением - сколом зерен абразива, приводящим к образованию новых граней с острыми кромками. В результате этого по мере износа рисунка протектора оголившиеся затупленные выступы гранул не скалываются и не образуют свежие острые грани, которые подобно множеству коготков должны вцепляться в корку льда на обледенелой дороге, противодействуя скольжению шины, а также они подвержены интенсивному выкрашиванию.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение срока службы пневматической шины и повышение сцепления шины со скользкой или мокрой дорогой.
3
Технический результат достигается за счет того, что в пневматической шине, выполненной из каркаса с проволочными бортовыми кольцами, брекера и протектора с включенными в изнашиваемую часть его рисунка твердыми гранулами, распределенными по всей глубине изнашиваемых участков рисунка протектора, согласно полезной модели, масса твердых гранул в изнашиваемой части рисунка протектора выбрана от 130 г до 1450 г, при этом твердые гранулы выполнены в виде шлифзерна и имеют плотность 3,0÷3,5 г/см, микротвердость 30-100 ГПа, причем шлифзерно имеет разрушаемость не более 70% и абразивную способность 0,07÷0,13.
Также технический результат достигается за счет того, что масса твердых гранул в изнашиваемой части рисунка проектора выбрана для легковых шин от 130 г до 235 г, а для автобусных и троллейбусных шин от 850 г до 1450 г, а также тем, что твердые гранулы выполнены из шлифзерна синтетических алмазов микротвердостью 85÷100 ГПа и средним значением показателя прочности на сжатие 2Н или из шлифзерна карбида бора микротвердостью 37÷43 ГПа или из шлифзерна карбида кремния черного микротвердостью 30÷33 ГПа.
Выбор массы твердых гранул обусловлен тем, что гранулы вводятся только в изнашиваемую часть выступов рисунка протектора, у легковых шин размером от 175/70R13 до 205/65R15 поверхность изнашиваемой части выступов рисунка протектора значительно меньше, чем у автобусных и троллейбусных шин размером от 10.00R.20 до 12.00R20. Поэтому для легковых шин масса твердых гранул выбирается от 130 г до 235 г, а для автобусных и троллейбусных шин масса твердых гранул выбирается от 850 г до 1450 г. При выборе массы гранул менее 130 г для легковых шин и менее 850 г для автобусных и троллейбусных шин не будет обеспечен надежный контакт со скользкой и мокрой дорогой, а при выборе массы гранул свыше 235 г для легковых шин и свыше 1450 г для автобусных и троллейбусных шин возникает возможность выкрашивания твердых гранул, что снизит эксплуатационные качества шины и снизит срок службы заявленной пневматической шины.
-3
3
При использовании шлифзерна карбида кремния черного со средним весом зерен 16,26×10, размерами 0,5-2,0 мм, наполняют ими протекторную резиновую смесь: для легковых шин 8-9 шт. зерен в 1 см, а для автобусных и троллейбусных шин 9-11 шт. в 1 см. Испытания легковых шин с указанным наполнением протектора показали повышенное сцепление шин со скользкой и мокрой дорогой.
3
Массу гранул М определяют как: M=khLbnj, где k - коэффициент насыщенности рисунка протектора, h - глубина рисунка проектора до индикаторов износа, см, L - длина наружной окружности шины, см, b - ширина беговой дорожки, см, n - число гранул в 1 см протекторной резиновой смеси, j - средний вес 1 гранулы, г.
Примеры определения значения М для разных размеров массовых легковых шин и шин для автобусов и троллейбусов приведены в таблице 1.
Таблица 1
Обозначение
Ед. измерения
Шины для легковых автомобилей, тип рисунка протектора
Шины для автобусов и троллейбусов, тип рисунка протектора
дорожный
зимний
дорожный
универсальный
k
0,77
0,65
0,77
0,65
h
см
0,64
0,84
1,4
1,7
L
см
173,0
206,0
278,0
340,0
b
см
12,0
14,3
16,8
24,5
n
шт/см<sup>3</sup>
8,0
9,0
10,4
9,7
j
г
16,26×10<sup>-3</sup>
16,26×10<sup>-3</sup>
16,26×10<sup>-3</sup>
16,26×10<sup>-3</sup>
M
г
135
235
850
1450
3
3
3
3
Плотность шлифзерна от 3,0 г/см до 3,5 г/см обусловлена обеспечением надежного контакта со скользкой и мокрой дорогой, если плотность шлифзерна будет менее 3,0 г/см, то в этом случае износостойкость шлифзерна будет снижена и не будет требуемого сцепления со скользкой и мокрой дорогой. При плотности шлифзерна более 3,5 г/см, в этом случае возможно возникновение истирания дорожного полотна и, как следствие, возникновение пыли в виде мелких взвешенных частиц и другие экологические проблемы.
Относительно микротвердости 30-100 ГПа для шлифзерна следует отметить, что в случае микротвердости более 100 ГПа наблюдается выкрашивание шлифзерна из изнашиваемой части выступов рисунка протектора, а также возможно истирание дорожного полотна, а при микротвердости менее 30 ГПа возникнет опасность разрушения шлифзерна, при этом шлифзерно будет выкрашиваться из протектора, и срок службы такой пневматической шины уменьшится, сцепление с дорожным покрытием снизится.
Разрушаемость шлифзерна не должна превышать 70%, поскольку при величине более 70% возникнет опасность преждевременного разрушения шлифзерна и не будет обеспечено необходимых сцепных свойств протектора со скользкой и мокрой дорогой.
Абразивная способность шлифзерна выбрана 0,07÷0,13 в связи с тем, что при абразивной способности более 0,13 износостойкость шлифзерна будет снижена, а при абразивной способности менее 0,07 возникает опасность выкрашивания шлифзерна, что приведет к снижению срока службы пневматической шины. Твердые гранулы должны сочетать в себе надежное сцепление протектора шин с дорожным полотном и мягкое воздействие на дорогу.
На приведенном чертеже изображен общий вид шины.
Шина содержит каркас 1, проволочные бортовые кольца 2, брекер 3 и протектор 4. В изнашиваемую часть рисунка протектора 4 включены твердые гранулы 5. Твердые гранулы равномерно распределены по всей глубине изнашиваемых участков рисунка протектора 4. При изготовлении легковых шин массу твердых гранул 5 в изнашиваемую поверхность вносят от 130 г до 235 г, а для автобусных и троллейбусных от 850 г до 1450 г.
Твердые гранулы могут быть выполнены из шлифзерна карбида бора микротвердостью 37÷43 ГПа или из шлифзерна синтетических алмазов марки АС2 микротвердостью 85÷100 ГПа со средним показателем прочности на сжатие 2Н, зернами-агрегатами неправильной формы и развитой поверхностью или из шлифзерна карбида кремния черного марки 53С и 54С с микротвердостью 30÷33 ГПа, разрушаемостью не более 70%.
Наличие в протекторе заявленных твердых гранул обеспечит хорошее сцепление с мокрой и скользкой дорогой. Позволяет без снижения безопасности движения применять в зимних шинах высомодульные протекторные резины, обладающие высокой изностойкостью, обеспечивающие низкие потери на качение. Заявленные гранулы обладают способностью прорезать водяную пленку на дороге, обеспечивая достаточное аквапланирование шины и, как следствие, устойчивое управление автомобиля на мокрой дороге, что также способствуют повышению срока службы заявленной пневматической шины.