При номинальном и нулевом давлении воздуха

Боковины повышенной жесткости имеют и отечественные шины с регулируемым давлением воздуха модели КИ-133. При движении колесной машины по деформируемым грунтам давление воздуха в шинах снижается до определенной величины и нагрузку на колесо несет каркас шины при увеличенном прогибе.

Самонесущие шины имеют следующие преимущества:

- значительно повышается уровень безопасности в случае повреждения шины;

- не требуется замена колеса на месте прокола;

- снижается масса автомобиля и увеличивается объем багажного отделения в связи с отсутствием запасного колеса, домкрата и баллонного ключа.

К недостаткам самонесущих шин относятся:

- повышение стоимости шины на 15…25 %;

- увеличение массы шины и сопротивления качению;

- повышение нагрузки на подвеску автомобиля и ободья колес;

- необходимость установки системы, обеспечивающей контроль давления воздуха в шинах;

- некоторое снижение комфортности езды за счет повышения жесткости колес.

Попытки использования шин с губчатой камерой в качестве боестойких завершились безрезультатно. Эти шины состоят из покрышки и губчатой камеры (взамен пневматической). Губчатая камера представляет собой сплошной резиновый массив с газонаполненными ячейками, которые образуются в результате вулканизации шины (покрышки, наполненной сырой резиновой смесью и смонтированной на ободе).

Данная конструкция по сравнению с обычной пневматической шиной имеет:

- более высокую стойкость к механическим повреждениям;

- достаточно высокую работоспособность при пулевых и осколочных повреждениях;

- высокую эксплуатационную надежность и простоту обслуживания.

Однако шинам с губчатой камерой также оказались присущи серьезные недостатки, исключающие их применение: большая масса, высокое сопротивление качению и сильный нагрев при движении с высокими скоростями. Кроме того, имеют место трудности при изготовлении шин в части заполнения их смесью.

Перспективность работ в этом направлении, видимо, связана с созданием боестойких шин с регулируемым давлением воздуха, частично заполненных упругим веществом, изменяющим свои габариты в зависимости от величины внутреннего давления воздуха в шине.

Другим направлением в разработке боестойких шин явилось создание колеса с вращающейся жесткой опорой как одного из вариантов конструкции, обеспечивающей возможность работы шины при «нулевом» давлении воздуха.

Колесо с вращающейся жесткой опорой состояло из бескамерной шины 6 и трех одинаковых секторов опоры 4, вставленных по отдельности внутрь шины и скрепленных между собой болтами (рисунок 1.23).

Герметизация обода осуществлялась кольцевым резиновым шнуром 1, расположенным во впадине между частями обода 2 и 8 и прижимаемым к ободу разъемным металлическим распорным кольцом 7. Распорное кольцо удерживало борта шины на полках обода при падении давления воздуха в шине.

Рисунок 1.23 – Схема боестойкой шины с внутренней вращающейся опорой:

1 – уплотнительный шнур; 2 – наружная часть обода; 3 – текстолитовый подшипник; 4 – вращающаяся опора; 5 – резинокордный бандаж; 6 – бескамерная шина; 7 – распорное кольцо; 8 – внутренняя часть обода

Монтаж шины с внутренней вращающейся опорой мог быть осуществлен одним человеком в течение 60…70 мин., демонтаж – в течение 40…50 мин. При падении давления воздуха шина садилась внутренней поверхностью коронной части на опору, которая ограничивала радиальный прогиб шины и воспринимала основную часть нагрузки, действующей на колесо. Чтобы исключить скольжение между внутренней поверхностью шины и опорой, опора могла вращаться (относительно обода) по наружной поверхности распорного кольца 7 на подшипнике скольжения 3.

Конструкция оказалась практически неработоспособной при движении с «нулевым» давлением и отключенной системой регулирования давления воздуха в шинах. При тридцатиминутной продолжительности движения автомобиля со скоростью 40 км/ч температура в шине достигла 180°С и произошло полное разрушение её беговой дорожки. Опора же сохранила работоспособность.

Тем не менее, это направление, связанное с использованием внутренних ограничителей деформации, оказалось одним из наиболее перспективных в области создания безопасных и боестойких шин.

Среди самых распространенных решений оказалась упомянутая выше кольцевая вставка, только неподвижная относительно вращающегося колеса. При номинальном давлении вставка не касается покрышки и практически не оказывает влияния на эксплуатационные свойства автомобиля. В случае же повреждения шины и резком падении внутреннего давления воздуха вставка воспринимает нагрузку на колесо и тем самым способствует сохранению работоспособности шины.

Преимущества шин с внутренними ограничителями деформации те же, что и самонесущих шин. Основные же их недостатки связаны с повышением стоимости и массы шин (а, следовательно, неподрессоренной массы) и необходимостью установки системы контроля и индикации давления воздуха в шинах.

Одной из разработок такого ограничителя деформации для шин легковых автомобилей с отношением Н/В = 0,55…0,80 является, например, металлическое опорное кольцо «CSR» («Conti Support Ring») с эластичной прокладкой-опорой фирмы Continental, которое монтируется вместе со стандартной шиной на обычный обод (рисунок 1.24). При падении давления воздуха сохраняется возможность дальнейшего движения автомобиля с максимальной скоростью 80 км/ч на расстояние до 200 км. Опорные кольца «CSR» не требуют замены после движения в аварийном режиме, если не было разрушения колеса. Колеса с «CSR» приняты компанией Daimler-Chrysler для первичной комплектации автомобилей Maybach.

Другой разработкой внутреннего ограничителя деформации шины является металлическая вставка «PAX» фирмы Michelin покрытая эластичным материалом (система «PAX») [4]. Правда, эта конструкция включает нестандартное колесо с асимметричным ободом для упрощения монтажа и шину со специальными бортами (рисунок 1.25), исключающими ее срыв с обода при движении после потери давления.

Рисунок 1.24 – Вставка в виде металлического опорного кольца

В накачанном состоянии (рисунок 1.26, а) шина работает как стандартная, поэтому не теряет ни в сопротивлении качению, ни в обеспечении комфорта и имеет достаточно высокий индекс нагрузки.

Рисунок 1.25 – Борт шины «PAX system»

В аварийном режиме (рисунок 1.26, б) шина опирается на вставку и на ней можно проехать до 200 км со скоростью не более 80 км/ч. Колеса с вставками «PAX» приняты для первичной комплектации ряда моделей автомобилей Audi, BMW и Mercedes-Benz. Они нашли применение и на бронированных колесных машинах.

К недостаткам системы «PAX», кроме необходимости изготовления колес по новым стандартам и шин с измененной конструкцией бортов, относят высокую стоимость, а также возможность выполнения шиномонтажных работ только на специализированных сервисных станциях.

А) б)

Рисунок 1.26 – Пластиковая вставка «PAX»: