Що таке автошина
Що таке автошина? Історія та технології.
Шумери винайшли колесо понад п'ять тисяч років тому. Йшли століття, колесо вдосконалювалося, але справжня революція відбулася лише у 19-му столітті – було винайдено шину.
Що ж є шина?
Для більшості людей це просто гумовий балон. Геометрично шина є тор. Механічно вона є посудиною високого тиску у вигляді пружної мембрани. За структурою – це композиція з високими експлуатаційними характеристиками. З хімічного погляду шина складається з матеріалів, що мають макромолекули з довгими ланцюгами. Загалом, сучасна шина – це один із шедеврів науки, техніки та технології.
Камерна шина: 1 - бортова стрічка, 2 - боковина, 3 - шар корду, 4 - брекер, 5 - протектор, 6 - бігова доріжка , 7 - каркас, 8- п'ята, 9 - борт покришки, 10 - шкарпетка, 11 - дротяне кільце, 12 - кріпильні стрічки крила.
Покришка автомобільної шини має непросту конфігурацію і складається з декількох конструктивних елементів. Шина є дивом хімічної промисловості. Майже всі елементи шини виготовляються із синтетичних матеріалів. Шинна промисловість щорічно споживає мільйони тонн еластомерів, шинного корду, вуглецевої сажі, олій, хімічних сполук, пігментів та багатьох інших матеріалів.
На рис. 1.1 представлена конструкція "повітряного колеса" Томсона, що описана в названому патенті. Показано колесо візка або екіпажу. Шина накладається на колесо з дерев'яними спицями, вставленими в дерев'яний обід, оббитий металевим обручем. Сама шина складалася з двох частин: камери та зовнішнього покриття. Камера виготовлялася з декількох шарів парусини, просоченої та покритої зобох сторін натуральним каучуком або гуттаперчею у вигляді розчину. Зовнішнє покриття складалося зі з'єднаних заклепками шматків шкіри. Вся шина кріпилася на обід болтами. Шкіряна покришка мала необхідний опір зносу і багаторазовим вигинам, а знаючи, що шкіра розтягується при намоканні і роздмухується під дією внутрішнього тиску, легко зрозуміти, чому камеру довелося посилювати парусиною. Далі патент визначає клапан, через який накачують шину.
Мал. 1.1. "Повітряне колесо" Томсона
Мал. 1.3. Шина Уелтча
Першим, хто почав використовувати пневматичні шини на автомобілях, були французи Андре та Едуард Мішлен, які вже мали достатній досвід у виробництві велосипедних шин. Вони оголосили, що до перегонів у 1895р. Париж-Бордо у них будуть готові пневматичні шини для автомобілів та дотрималися своєї обіцянки. Незважаючи на численні проколи, автомобіль подолав відстань в 1200 км і досяг серед дев'яти інших фінішу своїм ходом. В Англії в 1896 р. шинами Данлоп був оснащений автомобіль Ланчестер. З установкою пневматичних шин суттєво покращилися плавність ходу, прохідність автомобілів, хоча перші шини були не надійні та не пристосовані до швидкого монтажу. Надалі основні винаходи в області пневматичних шин були пов'язані насамперед з підвищенням безвідмовності і довговічності їх, а також з полегшенням монтажу-демонтажу. Потрібно було багато років поступового вдосконалення конструкції пневматичної шини та способу її виготовлення, перш ніж вона остаточно витіснила литу гумову. Стали застосовуватися все більш надійні та довговічні матеріали, з'явився в шинах корд - особливо міцний шар із пружних текстильних ниток. У першій чверті поточного сторіччячастіше стали використовувати конструкції швидкознімних кріплень коліс до ступиць на кількох болтах, що дозволило замінювати шини разом із колесом протягом кількох хвилин. Всі ці вдосконалення призвели до повсюдного застосування пневматичних шин на автомобілях та бурхливого розвитку шинної промисловості. Під час першої світової війни розпочалися розробки конструкцій шин для вантажних автомобілів та автобусів. Піонерами щодо цього були США. До 1925 р. у світі налічувалося близько 4 млн. автомобілів із пневматичними шинами, тобто. Майже весь парк, за деяким винятком окремих типів вантажівок. Виникли великі фірми з виробництва шин, багато з яких існують і зараз, а саме "Данлоп" в Англії, "Мішлен" у Франції, "Гудьїр", "Файрстоун" та "Гудрич" у США, "Континенталь", " Метцелер" у ФРН, "Піреллі" в Італії. У середині 50-х років з'явилася нова розробка у конструкції шин. Основною особливістю нової шини, запропонованої фірмою "Мішлен", був жорсткий пояс у шині, що складається з шарів металокорду. Нитки корда розташовувалися радіально від борту до борту. Такі шини отримали назву радіальних. Результатом випробування нової шини фірми "Мішлен" стало збільшення ходимості майже вдвічі порівняно зі стандартними (при діагональному розташуванні ниток корду). В кінці 50-х років повсюдно значна увага приділяється шинам, що забезпечують високі зчіпні властивості як на сухому, так і на мокрому полотні, і високу зносостійкість.
У 60-ті роки значну зміну зазнала така характеристика конструкції шини, як відношення висоти шини Н до ширини профілю В. Перші шини в розрізі були майже правильним колом, висота якого дорівнювала ширині. Потім відношення величин Я/В послідовно зменшувалося до 0,7 і навіть 0.6 до 1980 року.(Рис. 1.4).
Мал. 1.4. Профілі звичайної (а) та низькопрофільної (б) шин порівнянної вантажопідйомності
Метою прагнення до низьких профілів шин стало збільшення площі контакту з дорогою, що покращує бічну стійкість, тягово-зчіпні властивості та продовжує термін служби шин. Переваги радіальних шин виявляються переважно від того, що їх виготовляють низькопрофільними. Пневматична шина в 70-ті роки досягла рівня досконалості, який важко було уявити у 50-ті роки. Задовольнялися потреби автомобілістів у збільшенні безпеки їзди та зниженні витрат палива. Саме в 70-ті роки відбувся швидкий перехід легкового транспорту на радіальні шини, які до кінця цього десятиліття почали використовувати практично по всьому парку, що супроводжувалося збільшенням терміну служби. Сучасне світове виробництво складає близько одного мільярда штук шин на рік, ця галузь є однією із стратегічних у багатьох країнах світу. Наявність власного виробництва – ознака розвитку країни