Неисправный внешний ШРУС издает характерный громкий треск при движении автомобиля с небольшим разгоном в крутом повороте.
Передняя подвеска может иметь и другие неисправности, здесь описаны лишь наиболее типичные.
1.6 Характеристики и показатели надежности объекта исследования
КЛАССИФИКАЦИЯ И КОНСТРУКЦИЯ ШИН
Шины являются важным и дорогостоящим элементом конструкции автомобиля. В зависимости от грузоподъемности автомобиля, его конструкции и условий эксплуатации на приобретение, обслуживание и ремонт шин приходится 6-15 % себестоимости транспортной работы.
Работы, связанные с монтажом -демонтажем шин, их обслуживанием, ремонтом (подкачкой, балансировкой и т. д.), составляют 3-7% общей трудоемкости ТО и ремонта автомобилей. От 3 до 6 чел. на АТП средней мощности заняты технической эксплуатацией шин. В зависимости от конструктивных особенностей шин расход топлива автомобиля может меняться на 4-7 %. Несоблюдение параметров технического состояния шин приводит к росту расхода топлива до 15 %, почти вдвое увеличивается вероятность дорожно-транспортных происшествий.
Шина устанавливается на обод и вместе с ним и диском образует автомобильное колесо (рис. 1.6.1).
Рис. 1.6.1. Камерная шина грузового автомобиля в сборе с ободом:
1 - каркас; 2 - брокер; 3 - протектор; 4 - боковина; 5 - камера; 6 - борт; 7 - ободная лента; 8 - обод; 9 - замочное кольцо (разрезное); 10 - бортовое кольцо (перазрезное); О - наружный диаметр; (I - посадочный диаметр; В - ширина профиля; Н - высота профиля
Основным элементом шины является каркас. Его изготавливают из кордной ткани: текстиля, синтетических волокон, стальной проволоки, стекловолокна и пр. Стоимость каркаса составляет примерно 60 % стоимости шины, а протектора 5 - 7 %. Долговечность каркаса в 2- 3 раза больше, чем протектора, поэтому при износе протектора шину целесообразно восстановить, наложив (привулканизировав) новый протектор.
В зависимости от назначения различают шины: для легковых автомобилей и прицепов к ним, грузовых автомобилей малой грузоподъемности, микроавтобусов; для грузовых автомобилей и прицепов к ним, автобусов, троллейбусов. Рисунок протектора может быть дорожный, универсальный, повышенной проходимости, зимний. Последний тип протектора можно оснащать шипами противоскольжения. Применение шин с рисунком протектора, не соответствующим конкретным условиям, приводит к снижению безопасности автомобиля, ресурса шины, увеличению расхода топлива, ухудшению комфортабельности автомобиля. Состав резиновой смеси протектора, его рисунок определяют ресурс шин. В последние годы ведутся работы по соединению резины с фторопластом, что возможно позволит увеличить ресурс автомобильных шин в 3 раза.
По конструкции каркаса шины могут быть: диагональные, характеризующиеся диагональным расположением нитей корда в каркасе и брекере; радиальные, характеризующиеся меридиональным расположением нитей корда в каркасе и диагональным в брекере.
По способу герметизации различают шины камерные, в которых воздушная полость создается камерой, и бескамерные, в которых воздушная полость создается ободом колеса и покрышкой, имеющей слой герметизирующей резины.
По конфигурации профиля поперечного сечения (отношение Н/В, см. рис. 11.1) шины подразделяются на: обычные (Н/В > 0,89); широкопрофильные (Н/В = 0,9-0,6); низкопрофильные (Н/В =0,88-0,70); сверхнизкопрофильные (0,5< Н/В < 0,70); арочные (Н/В = 0,5 - 0,39); пневмокатки (Н/В = 0,39-0,25).
Дополнительно сверхнизкопрофильные радиальные шины легковых автомобилей могут быть представлены сериями 70 и 60, указывающими отношение Н/В в процентах.
Радиальные шины имеют хорошие характеристики по качению. Их пробег на 25-75 % выше пробега аналогичных диагональных. Они способствуют снижению расхода топлива на 3-5 %. Однако радиальное расположение нитей корда каркаса снижает прочность боковой стенки покрышки. В тяжелых дорожных условиях, при движении по глубокой колее, особенно при пониженном давлении воздуха в шинах, они быстро разрушаются.
Бескамерные шины имеют пробег на 20 % выше по сравнению с аналогичными камерными. Это достигается лучшим температурным режимом шины за счет усиленной теплопередачи с шины на обод. Эти шины медленно «теряют» воздух при проколах, что делает их более безопасными.
У бескамерных шин легко повреждаются уплотнения при неаккуратном выполнении монтажно-демонтажных работ. Их можно устанавливать только на специальные герметичные ободья.
Тенденция развития конструкции шин свидетельствует о снижении профиля шин, т. е. уменьшении Н/В. Оптимальное отношение Н/В с точки зрения затрат энергии на качение 70-65 %. Снижение сопротивления качения на 20 % способствует снижению расхода топлива на 2,5-3 %. Низкопрофильные шины более устойчивы на дороге, обеспечивают меньший тормозной путь автомобиля.
Конструктивные особенности шины, ее основные размеры указаны в маркировке на боковинах (модель, слойность, номер, размер и т. п.).
Модель - условное обозначение разработчика шины и порядковый номер разработки. Например, ИН-251 - совместная разработка НИИШПа и Нижнекамского шинного завода № 251.
Норма слойности - условное обозначение прочности каркаса. Например, НС-10 для грузовых или 4PR -для шин легковых автомобилей, где цифра показывает, какому числу слоев каркаса из текстильного корда эквивалентна прочность каркаса данной модели шины. На современных моделях шин с учетом международных требований норма слойности заменена индексом грузоподъемности, например, 75, 88, 92 и др.
Заводской номер шины, например, ЯIII85 153624 означает следующее: Я - изготовлено на Ярославском шинном заводе; III85 - изготовлено в марте 1985 г., 153624 - порядковый номер шины. На шинах современных моделей изменена последовательность обозначения. Вместо месяца указывается порядковый номер недели в году, а сам год представлен одной цифрой. Например, 125Я 153624.
Размер грузовых шин обычного профиля указывается сочетанием двух параметров: В и d (см. рис. 11.1). Например, 320-508 (12,00-20). Здесь первая группа цифр обозначает размер в миллиметрах, а вторая в дюймах. Радиальные шины дополнительно имеют буквенное обозначение 320- 508R (12.00R20).
Размер широкопрофильных шин указывается сочетанием трех параметров: D*B - d. Так, шина с наружным диаметром 1080 мм, шириной профиля 425 мм и посадочным диаметром 484 мм имеет обозначение 1080X425 - 484. Крупногабаритные широкопрофильные шины дополнительно имеют обозначение В и d в дюймах: 20,5-25(1510X520-635).
Размер шин легковых автомобилей диагональной конструкции указывается сочетанием двух параметров (B - d) в миллиметрах и дюймах. Например, 6,15-13 (155 - 330). Тот же размер для радиальных шин 155R13. Для сверхнизкопрофильных радиальных шин должна быть указана серия - отношение Н/В в %. Например, 205/70R14.
Бескамерные шины имеют надпись Tubeless, камерные - Tub type (зарубежные) или без надписи (отечественные).
На шинах с протектором для грязи и снега нанесен знак «M+S».
Приведенные обозначения предусмотрены действующими стандартами. Если обозначения на шинах нанесены по-иному, значит эти шины выпускаются на пресс-формах, изготовленных до введения новых стандартов и не исчерпавших еще свой ресурс.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ШИНЫ С ДОРОГОЙ И ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ РЕСУРС ШИН
Процессы в пятне контакта.
На шину при движении действуют нормальная нагрузка G и касательная сила Q. Они вызывают в пятне контакта шины с дорогой площадью F удельное давление q =G/F и касательное напряжение t = Q/F. Отношение t к q характеризует напряженность элемента шины в контакта =t/ q. Если она равна или больше коэффициента сцепления шины с дорогой, то начинается проскальзывание. Это главная причина износа протектора. В различных точках контакта напряженность t неодинакова. Она зависит от условий движения, нагруженности шины, углов установки колес, величины давления воздуха в шине и др. (рис. 1.6.2).
Рис. 1.6.2. Распределение удельных сил в центральном продольном сечении площади контакта: 1 - скорость до 100 км/ч; 2 - скорость свыше 100 км/ч; 3.7 - предел сцепления (произведение удельных давлении на коэффициент трения); 4 - ведущий режим; 5 - ведомый режим; 6 - тормозной режим; /2 - зоны проскальзывания.
Несоответствие любого из перечисленных факторов оптимальным параметрам вызывает проскальзывание отдельных элементов пятна контакта и неравномерный износ протектора. Так, с уменьшением давления воздуха увеличивается и возрастает предрасположенность элементов протектора к проскальзыванию. Углы установки колес (особенно угол схождения) при отклонении их от норматива приводят к увеличению поперечных касательных напряжений. На выходе шины из пятна контакта превышается предел сцепления с опорной поверхностью и происходит проскальзывание.
Для радиальных шин и шин с изношенным рисунком протектора касательные напряжения всегда меньше.
Критическая скорость качения. Увеличение скорости качения приводит к изменению характера эпюры q (см. рис. 1.6.2) и проскальзыванию элементов протектора. С дальнейшим увеличением скорости шина подвергается действию инерционных сил. Частота деформации элементов шины начинает совпадать с их собственной частотой. Скорость восстановления формы шины после прохождения контактной зоны меньше скорости выхода элементов из контакта. В результате из контакта выходят невосстановленные элементы, которые под действием упругих и инерционных сил также начинают колебаться. Резонансные явления приводят к возникновению волн на боковинах и беговой дорожке. Наступает критическая скорость качения и, как следствие, разрыв шины.
Критическая скорость шины всегда выше максимальной скорости автомобиля, для которого она рекомендована. Однако нагружение автомобиля выше нормы, а особенно пониженное давление в шине резко снижают порог критической скорости, поэтому, согласно ГОСТ 4754- 80, при предстоящем движении легкового автомобиля (более 1 ч) со скоростью свыше 120 км/ч давление воздуха в шинах следует повысить на 0,03 МПа относительно нормы.
Аквапланирование. При движении по мокрой дороге на низких и средних скоростях выступы протектора шины успевают продавить водяную пленку. Из пятна контакта вода выводится через канавки протектора, которые выполняют роль дренажа. При больших скоростях количество выводимой в единицу времени воды растет, и дренаж с этим может не справиться. Между протектором и дорогой появляется водяной клин, нарушающий контакт шины с опорной поверхностью. Возникает аквапланирование, и автомобиль становится неуправляемым. Скорость аквапланирования зависит от скорости автомобиля, толщины водяной пленки вязкости (загрязнения) воды, конструкции шины (отношение Н/В), давления воздуха в шине достаточной высоты рисунка протектора.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13
