Пневматическая шина радиальной конструкции

 

Сущность: слои каркаса состоят из слоев корда с толщиной нити d = 0,5 - 0,8 мм. Частота нитей i = 46 - 99 шт/100 мм, шаг t = 1,01 - 2,0 мм.

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к шинам радиальной конструкции для легковых автомобилей.

Известно, что частота нитей корда в слоях каркаса пневматических шин является одной из существенных конструктивных характеристик, определяемых обычно отношением толщины нитей (d, мм) к их шагу (t, мм) (Бидерман В. Л. и др. Автомобильные шины. М.: Госхимиздат, 1963, с. 178).

В каркасах радиальных шин с минимальной слойностью - 1 используют корд различных марок.

Настоящее изобретение относится к шинам, содержащим не более двух слоев корда в каркасе. Каркас покрышки должен обладать определенным запасом прочности, определяемым типом корда, толщиной нитей, плотностью нитей, шагом корда и качеством дорожного покрытия, на котором эксплуатируется шина.

Дорожные покрытия подразделяются на усовершенствованные и неусовершенствованные. Однослойные шины рекомендуются для использования на высокоскоростных легковых автомобилях и дорогах с усовершенствованным покрытием. Запас прочности для таких шин должен быть не менее чем 12-кратным.

Двухслойные шины рекомендуются использовать на дорогах с любым покрытием, поэтому запас прочности таких шин должен быть не менее чем 15-кратным (Порядок проектирования шин типа "Р". Отчет НИИШПа N 4-2-74. М.: 1975, с. 51).

Запас прочности n находится из соотношения: n = где N_разр. - усилие, разрушающее нить, кг; N_к - усилие в нити корда, кг.

Усилие в нити корда рассчитывается по формуле: N_к= где Р - внутреннее давление, кг/см²; R - радиус равновесного профиля боковой стенки, см; r_o - радиус равновесного профиля самого широкого места профиля шины, см; D - диаметр сборочного барабана, см; i_к - частота нитей по экватору в зависимости от исходной частоты и угла закроя, шт/100 мм; β_к - угол нити корда по экватору, обеспечивающий максимальную работоспособность шин, град.

Для радиальных шин угол β_к равен 0^о, cos² β_к = 1, следовательно расчетная формула для N_к примет вид: N_к= .

Рассмотрим в качестве примера конструкции легковых радиальных шин с посадочным диаметром обода 13.

Одной из наиболее массовых легковых шин радиальной конструкции в настоящее время является шина 165/80Р13 мод. МИ-16, взятая в качестве прототипа. Каркас этой шины состоит из двух слоев корда 17 ВДУ.

Недостаток конструкции - перерасход корда 17В в каркасе, обеспечивающий избыточный запас прочности. Это приводит к завышенной себестоимости шин при недоиспользовании ресурса прочности каркаса при выходе шины из эксплуатации по дефектам, не связанным с каркасом.

С использованием вышеприведенных формул произведен расчет запаса прочности каркаса шин с использованием вискозного, капронового и амидного кордов. Удовлетворяют ограничению 12-кратного запаса прочности каркаса марки корда 22В, 222В, 25А, 252А, 13А (для однослойных шин) и 15-кратного запаса прочности марки корда 17В, 172В, 23КНТС, 232КНТС, 12КНТС, 25КНТС, 252КНТС, (для двухслойных шин). Кроме того, рассчитана частота нитей корда марок 22В, 25А, 13А (для однослойных шин), обеспечивающая 12-кратный запас прочности и 17В, 12КНТС, 23КНТС, 232КНТС, 25КНТС (для двухслойных шин), обеспечивающая 15-кратный запас прочности, которые могут быть изготовлены для внедрения предлагаемой конструкции шины.

Таким образом, технический результат, получаемый при изготовлении шин с каркасом предлагаемой конструкции, заключается в снижении себестоимости шин за счет уменьшения материалоемкости каркаса, при сохранении их работоспособности.

Полученный технический результат достигается тем, что каркас состоит из слоев корда с толщиной нити d = 0,5-0,8 мм, частотой нитей i = 46-99 шт/100 мм и шагом t = 1,01-2,0 мм.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая конструкция радиальной шины отличается сниженной материалоемкостью каркаса, выраженной весом квадратного метра корда. При этом снижение материалоемкости тем значительней, чем меньше диаметр нити корда и больше шаг между нитями. Ограничительным условием является только расчетный запас прочности. Наибольшое снижение материалоемкости каркаса обеспечивается при применении кордов 22В, 25А, 13А, 17В, 23КНТС, 25КНТС (расчетных), т.е. типов кордов невыпускаемых серийно, изготовление и использование которых возможно только при реализации заявляемой конструкции шины.

Сравнение заявляемой конструкции с конструкциями существующих радиальных шин показывает, что отношение d/t в шинах предлагаемой конструкции изменяется в пределах 0,32-0,57 по сравнению с шинами существующих конструкций, у которых отношение d/t изменяется в пределах 0,63-0,71. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемой конструкции критерию "существенные отличия".

Замена в каркасе корда 22В на 22В (расчетный) обеспечивает снижение массы квадратного метра корда в 1,51 раза, замена 17В на 172В - в 1,25 раза, замена 23КНТС на 232КНТС - в 1,25 раза, замена 25КНТС на 25КНТС (расчетный) - в 2,4 раза.

Величины отношения d/t и массы квадратного метра корда связаны между собой, но не прямо пропорционально, а более сложной зависимостью, так как величины d и t переменны.

Например, для корда 25А и 13А (приложение 1) отношение d/t равно в обоих случаях 0,66, в то время как масса квадратного метра корда 25А составляет 0,406 кг/см², а 13А составляет 0,282 кг/см². В связи с этим более однозначной характеристикой корда одного и того же состава является масса квадратного метра или отношение масс.

Пределы снижения массы квадратного метра корда в заявляемой конструкции по сравнению с серийной (1,24-2,04 раза) обусловливаются следующим: нижний предел 1,24 раза соответствует минимальной разнице масс кордов 22В и 22В (расчетный), при обусловленном 12-кратном запасе прочности верхний предел 2,4 раза соответствует марке корда 25 КНТС при обусловленном 15-кратном запасе прочности с расчетной массой. Дальнейшее снижение массы не обеспечивает требуемого запаса прочности.

Формула изобретения

ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА РАДИАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ для легковых автомобилей, состоящая из каркаса, содержащего не более двух слоев корда, бортов, боковин, брекера и протектора, отличающаяся тем, что слои каркаса состоят из слоев корда с толщиной нити d = 0,5 - 0,8 мм, частотой нитей i = 46 - 99 шт/100 мм и шагом t = 1,01 - 2,0 мм.