Способ поддержания рабочего давления газа в камере шины колеса транспортного средства в процессе эксплуатации

Камеру колеса транспортного средства заполняют газом, диффузионная проницаемость которого через материал резины камеры меньше, чем значение того же показателя для воздуха. Значение показателя диффузионной проницаемости заполняющего газа в зависимости от гарантированной длительности эксплуатации колес определяют по определенному соотношению. В результате повышается эксплуатационное качество колес транспортных средств за счет поддержания рабочего давления в камере шины на весь период эксплуатации колес. 1 табл.

 

Изобретение относится к производству, ремонту и эксплуатации колес транспортных средств, состоящих из монтируемых на ободе колеса шины с камерой, в частности к способам, позволяющим сохранять рабочее давление в камере шины в течение гарантированного периода эксплуатации.

При существующем производстве колес камеру, смонтированную с шиной на ободе колеса, заполняют газом (атмосферным воздухом) при рабочем давлении. Материал оболочки камеры (резина) проницаем для заполняющего воздуха, поэтому по истечении достаточно длительного периода времени даже при абсолютной герметичности баллона камеры и заправочного ниппеля, по причине диффузионного проникновения воздуха через материал оболочки камеры, происходит его утечка и давление снижается, поэтому требуется периодическая подкачка воздуха для восстановления требуемого рабочего давления [1].

Необходимость периодического пополнения газа в камерах в процессе эксплуатации шин является существенным недостатком, особенно при эксплуатации транспортных средств.

Предлагаемый способ позволяет исключить отмеченный недостаток, избежать необходимости пополнения камер газом во весь гарантированный период эксплуатации шин.

Целью предлагаемого технического решения является повышение эксплуатационного качества шин колес транспортных средств за счет сохранения рабочего давления в камере на весь период эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что с целью поддержания рабочего давления газа в камере шины колеса транспортного средства в процессе эксплуатации для заполнения камеры применяют газ, диффузионная проницаемость которого через материал камеры меньше, чем соответствующий показатель для воздуха. При этом значение показателя диффузионной проницаемости заполняющего газа в зависимости от гарантированной длительности эксплуатации колес 1, оценивают по соотношению:

П_э - значение показателя диффузионной проницаемости заполняющего газа через материал резины, из которой изготовлена камера, ;

δ - толщина оболочки камеры, см;

V - объём полости камеры при рабочем давлении заполняющего газа, см³;

Р_н- нормальное давление атмосферного воздуха, Р_н=1,034 кгс/см²;

S - площадь поверхности оболочки камеры при рабочем давлении заполняющего газа, см²;

t_э - гарантированная длительность эксплуатации шин транспортных колес, с;

Р_а - среднее значение атмосферного давления воздуха в период эксплуатации, кгс/см²;

Р_р - абсолютное рабочее давление заполняющего газа в камере шины при эксплуатации, кгс/см²;

П_в - показатель проницаемости воздуха через материал резины, из которой изготовлена камера, .

При заполнении оболочки камеры другим газом (не атмосферным воздухом) при эксплуатации давление в оболочке определяется динамикой диффузионной его утечки в окружающую среду и диффузионного притока окружающего воздуха под действием перепада концентраций. Можно подобрать такое значение проникающей способности заполняющего газа по отношению к этому параметру для воздуха, что за гарантированный период эксплуатации шин понижение давления в оболочке, вследствие диффузионной утечки заполняющего газа, будет компенсирована повышением давления за счёт диффузионного притока атмосферного воздуха.

Способ осуществляют следующим образом. Смонтированную камеру с шиной на ободе колеса, заполняют газом с показателем диффузионной проницаемости через материал резины, из которой изготовлена оболочка камеры, существенно меньшим по сравнению с воздухом.

Значение показателя проницаемости заполняющего газа П_э в зависимости от гарантированной длительности эксплуатации шин t_э, определяют по соотношению:

П_э - значение показателя диффузионной проницаемости заполняющего газа через материал резины, из которой изготовлена камера, ;

δ - толщина оболочки камеры, см;

V - объём полости камеры при рабочем давлении заполняющего газа, см³;

Р_н- нормальное давление атмосферного воздуха, Р_н=1,034 кгс/см²;

S - площадь поверхности оболочки камеры при рабочем давлении заполняющего газа, см²;

t_э - гарантированная длительность эксплуатации шин транспортных колес, с;

Р_а - среднее значение атмосферного давления воздуха в период эксплуатации, кгс/см²;

Р_р - абсолютное рабочее давление заполняющего газа в камере шины при эксплуатации, кгс/см²;

П_в - показатель проницаемости воздуха через материал резины, из которой изготовлена камера, .

Способ прошёл экспериментальную апробацию. При испытании использовалась шина с камерой автомобиля ВАЗ-2101.

Камера была предварительно проверена на отсутствие дефектов герметичности в оболочке и ниппеле.

Экспериментальная оценка проницаемости воздуха в материале оболочки камеры дала следующий результат - В соответствии с расчетом по формуле (1) при следующих значениях входящих аргументов: Р_р=3,0 кгс/см²; t_э=2 года (2·365·24·3600=63,072·10⁶c; δ=0,2 см; V-=24156 см³; S=6902 см²; Р_а=1 кгс/см²; Р_н=1,034 кгс/см² необходимое значение показателя проницаемости заполняющего газа -

В качестве заполняющего газа при эксперименте выбран гексафторид серы (шестифтористая сера – SF₆). Экспериментальная оценка проницаемости этого газа через материал оболочки камеры дала следующее значение

Гексафторид серы (элегаз) [2], ТУ 6-02-1206-80, газ без цвета и запаха. Нетоксичен, пожаровзрывобезопасен, химически инертен, не оказывает вредного воздействия на конструкционные материалы. При избыточном давлении ≈0,3-0,4 МПА не конденсируется при температуре до - 50°С.

После заполнения камеры шины элегазом при абсолютном давлении Р=3,0 кгс/см² осуществлялся периодический контроль за изменением давления в течение двух лет.

Динамика изменения абсолютного давления заполняющего газа в баллоне шины (Р) во времени t и значения относительного его изменения представлены в таблице.

Таблица
t, сутки	Р, кгс/см2
0	3,0	0
91	3,08	+2,6
180	3,1	+3,7
273	3,1	+3,7
365	3,09	+3,03
456	3,05	+1,7
547	3,0	+0
638	2,94	-2,05
729	2,9	-4,0

Таким образом, за время испытания предельные отклонения давления заполняющего газа от первоначального значения не превысили ±4,0%.

На втором этапе испытаний камера шины заполнялась воздухом при избыточном давлении 2,0 кгс/см². После повторного контроля герметичности ниппеля шина с надутой камерой выдерживалась в течение полугода, затем производилась проверка давления. Понижение давления воздуха в камере за этот период (около 30 %). Таким образом, для поддержания рабочего давления в камере шины требуется подкачка не реже одного раза в месяц.

Выполненными испытаниями и проверками подтверждена осуществимость предлагаемого способа с положительным результатом его применения в производстве и эксплуатации.

Литература

1. Политехнический словарь под ред. И.И.Артоболевского - Советская энциклопедия, М., 1976 г., 100 с., 562 с.

2. Бортник И.М. Физические свойства и электрическая прочность элегаза. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 80 с.

Способ поддержания рабочего давления газа в камере шины колеса транспортного средства в процессе эксплуатации, отличающийся тем, что для заполнения применяют газ, диффузионная проницаемость которого через материал камеры меньше, чем соответствующий показатель для воздуха, при этом значение показателя диффузионной проницаемости заполняющего газа в зависимости от гарантированной длительности эксплуатации колес t_э оценивают по соотношению

П_э - значение показателя диффузионной проницаемости заполняющего газа через материал резины, из которой изготовлена камера,

δ - толщина оболочки камеры, см;

V - объём полости камеры при рабочем давлении заполняющего газа, см³;

Р_н - нормальное давление атмосферного воздуха, Р_н=1,034 кгс/см²;

S - площадь поверхности оболочки камеры при рабочем давлении заполняющего газа, см²;

t_э - гарантированная длительность эксплуатации шин транспортных колес, с;

Р_а - среднее значение атмосферного давления воздуха в период эксплуатации, кгс/см²;

Р_р - абсолютное рабочее давление заполняющего газа в камере шины при эксплуатации, кгс/см²;

П_в - показатель проницаемости воздуха через материал резины, из которой изготовлена камера,