Шипованная шина для многотоннажных автомобилей и тракторов

 

Изобретение относится к автотранспортной промышленности. Цель - снижение материалоемкости и увеличение срока службы. Новым в изобретении является то, что шипы противоскольжения в шипе привулканизированы к протектору через слой высококачественной резины и выполнены трубчатыми с двумя радиальными перегородками внутри с пластинчатым основанием, широко размещенным в направление плоскости вращения шины, а полости корпуса выполнены влагостойким композитом. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к эксплуатации автомобилей и тракторов.

Цель изобретения снижение материалоемкости и увеличение срока службы.

На фиг.1 протектор шины и установленный в нем шип (с четырьмя перегородками), вид сверху; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 протектор шины и установленный в нем шип (с двумя перегородками), вид сверху; на фиг.4 вид по стрелке В на фиг.3 (условно протектор не показан).

Особенностью шин, предназначенных для работы на многотоннажных автомобилях и тракторах, являются их большие габариты и вес. В силу больших сил, действующих на шину от веса груза и самого автомобиля, при движении шип, зацепляясь за дорожное полотно и отсоединяясь от него, подвергается воздействию очень значительных сил, стремящихся вырвать его из протектора.

Задача прочного закрепления шипа в протекторе решается привулканизацией шипа к резине протектора (в ходе вулканизации компоненты сырой резины проникают в поры металла, там отверждаются и прочно скрепляются с ним; процесс этот необратимый), увеличением поверхности шипа (сила скрепления пропорциональна величине поверхности) и увеличением площади опорного основания с широким размещением ее в направлении плоскости вращения шины.

В протекторной резине 1 (см.фиг.1 и 2), имеющей самое высокое качество (например, резина с условным напряжением при 300% удлинении 12-18 МПа), установлен корпус шипа в виде пустотелой трубы 2, внутри которой установлены пластинчатые перегородки 3, постоянно и надежно скрепленные друг с другом и с трубой 2. Такая конструкция позволяет при минимальных затратах металла получить жесткий шип, хорошо сопротивляющийся деформациям и одновременно имеющий большую поверхность контакта с резиной протектора. Кроме того, перегородки позволяют в центре шипа закрепить износоустойчивый штифт 4, изготовляемый из твердых сплавов.

Перегородки 3 являются стальными пластинами, в нижней части переходящими в основание 5. Основание 5 пластинчатое и имеет форму, раскинутую по направлению вращения шины (на чертеже направление вращения показано стрелкой Б). Благодаря этому шип хорошо сопротивляется явлению раскачивания, возникающему при движении автомобиля. Дело в том, что при работе на шип действуют силы (стремящиеся его вырвать из протектора), всегда имеющие направление только по плоскости вращения шины.

Они возникают при зацеплении шипа за дорожное полотно и при выходе из этого зацепления. Основание 5, имеющее свои площади, раскинутые по названному направлению, хорошо сопротивляется раскачиванию шипа, а следовательно, то же способствует лучшему его закреплению в шине.

Если шина предназначена для работы на автомобилях, используемых в обычных условиях, то до полного износа протектора она проработает 3-4 cезона. В этом случае коррозия металла, которой подвергнутся внутренние поверхности пустот трубчатых корпусов большого уровня не принесет и поэтому последние можно не защищать.

Если же шина будет работать на автомобилях, делающих за сезон небольшие пробеги (например, спецавтомобили-мастерские, радиостанции и т.п.), то надо, чтобы она могла прослужить несколько лет. Здесь коррозия от влаги, попадающей на дорогах и из атмосферы, может сократить срок службы шипов.

Для избежания этого явления перед установкой шипов в шину их подвергают операции нанесения на поверхность той или иной защитной пленки (анодирование, оцинкование); заполняют внутренние полости шипов композитами, обладающими малым удельным весом, влагостойкостью и дешевизной, например, дешевыми сортами резины, пластмасс и т.д.

Существенным является обстоятельство, касающееся выполнения шины из разных сортов резины.

Известно, что основание 5 шипа устанавливают параллельно кордовой ткани и брекеру 6 шины и в непосредственной близости от них. Поэтому когда на автомобилях используют шипованные шины, вес груза и самого автомобиля передается на дорогу в основном шипами, находящимися в контакте с ней, а также протекторной резиной, расположенной вокруг шипов.

Это происходит вследствие того, что под давлением груза основания 5 шипов примыкают к кордовой ткани 6 и дальше их перемещение резко ограничивается в виду большой жесткости ткани 6. В то же время резина протектора 7, находящаяся между шипами, будучи эластичной могла бы и дальше сжиматься, но так как шипы стерлись основаниями 5 о кордовую ткань 6 и дальше не перемещаются (удерживая вес на себе), то резина 7 нагрузку от веса автомобиля испытывает лишь в малой доле.

Резина протектора по площади своего контакта с дорогой испытывает нагрузки, разные по величине.

Это дает возможность там, где нагрузки меньше, применить менее качественную, более дешевую резину. Это приводит к экономии каучука. Это особенно важно и эффективно при изготовлении шипованных шин для многотоннажных автомобилей, протяженность и объем протекторов которых очень велик.

В изобретении используют в данном случае резину с условным напряжением при 300% удлинении менее 12-18 МПа, а резина около шипов имеет лучшие характеристики. Применение высококачественной резины для протектора с шипами весьма благоприятно в виду того, что значительные усилия от шипов (при контакте с дорогой) не передаются непосредственно на низкосортную резину протектора, а передаются последней частично погашенными, воспринятыми "первой линией" резиной, прилегающей к шипам.

На фиг. 3,4 представлена шина, в которой шипы отличаются меньшим числом перегородок 3: здесь их только две, а может быть и три перегородки. Число перегородок зависит от грузоподъемности автомобиля и тяговой мощности трактора: чем они больше, тем больше перегородок в шипах.

Шина работает следующим образом.

При движении автомобиля его тяговое усилие и вращение передаются шине. Поворачиваясь, шина шипами зацепляется за малейшие трещинки, бугорки, впадины, имеющиеся на дорожном полотне. Это зацепление обеспечивает движение автомобиля вперед, ибо колесо продолжает поворачиваться, но зацепившиеся шипы держатся с дорожным полотном. Только к моменту, когда поворачивающаяся шина начинает названные шипы поднимать, они начинают выходить из зацепления.

За время, пока поворачивается колесо, другие шипы успевают зацепиться за дорогу и теперь выполняют задачу вместо поднимающихся шипов. Поскольку по всей окружности протектора имеются шипы, то описанный процесс становится непрерывным, и автомобиль все время двигается вперед. Шипы, зацепившиеся за дорожное полотно, прочно держатся, а шина с колесом продолжает вращаться. В этот момент начинается передача усилий от шипа (он неподвижен) на резину 1 протектора, прилежащую к трубчатому корпусу шипа и поворачивающуюся вместе с шиной.

Резина 1 начинает сжиматься (чем "гасит" силу давления) и так как она высококачественная, то без последствий выдерживает и давление и деформацию. Далее резина 1 начинает передавать усилия на резину 7. Но эти усилия, во-первых, значительно меньше, а, во-вторых, передаются по большей площади (см. фиг. 1, границы кольцевой площади резины 1). Таким образом удельные давления низкосортная резина 7 в состоянии выдержать без потерь своих свойств.

Формула изобретения

1. ШИПОВАННАЯ ШИНА ДЛЯ МНОГОТОННАЖНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ И ТРАКТОРОВ, содержащая шину и установленные в ее протекторе шипы противоскольжения, отличающаяся тем, что, с целью снижения материалоемкости и увеличения срока службы, шипы привулканизированы к протектору, в местах примыкания к шипам протектор выполнен из резины, имеющей условное напряжение при 300%-ном удлинении 12 - 18 МПа, шипы выполнены трубчатыми, пустотелыми и с не менее двумя перегородками внутри, установленными радиально, а основания шипов в виде пластин расположены в направлении плоскости вращения шины.

2. Шина по п.1, отличающаяся тем, что полости в корпусах шипов заполнены композитами, обладающими малыми удельным весом и влагостойкостью.

3. Шина по п.1, отличающаяся тем, что поверхности внутренних полостей шипов выполнены антикоррозионными.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4