Н ичто не способно на 100% уберечь шины велосипеда от повреждений. Но вы можете воспользоваться рядом советов на сайте, чтобы шины подводили вас как можно реже – вы меньше будете беспокоиться о целостности шин и реже ставить на них заплатки.
Самое главное - убедиться, что в шинах оптимальное для велосипеда давление.
Каждая шина имеет предпочтительный диапазон давления воздуха, который измеряется в фунтах на квадратный дюйм: обычно эта величина указана на боковой стороне шины .
Также недостаточно накаченные шины больше повреждаются, одно из самых частых повреждений такого рода – «микротрещины». Они появляются, когда вы наезжаете на кочку, например, и слабо накачанная шина под весом сжимается почти до обода, в результате чего появляются 2 маленьких отверстия, которые напоминают укус змеи. Чрезмерно накачивать шины тоже не стоит, кроме тех случаев, когда нужно проверить целостность камеры.
Проще всего проверить давление в шинах можно с помощью насоса. Если у вас более ранняя модель наноса, советуем приобрести отдельный датчик. Обязательно проверьте, какая у вас модель клапана - Presta или Schrader (у более громоздкого клапана Presta необходимо ослабить верхнюю гайку перед проверкой давления).
Одно из самых важных правил – регулярно осматривать шины на предмет повреждений ветками, осколками стекла, сколами камней, особенно, если ваш маршрут перед этим проходил по пересеченной местности. Такие небольшие элементы сразу не повредят шину, но со временем будут все глубже и глубже проникать в нее, пока не пробьют камеру. Удалите кусочки мусора при помощи пальцев или пинцета, пока они не нанесли большого вреда.
Также необходимо проверять боковую часть покрышки на предмет трещин или износа. У шины с любой из этих проблем увеличивается риск сдуться в самый неподходящий момент. Если вы не уверены в состоянии велосипеда, обратитесь в ближайший ремонт велосипедов, чтобы проверить шины.
Они очень удобны, потому что вы можете восстановить с его помощью пробитую камеру или использовать его в качестве превентивной меры, чтобы избежать появления трещин в будущем.
Концепция проста: выдавите немного герметика в шток клапана, чтобы покрыть внутреннюю часть камеры.
В случае небольшого прокола или разреза, герметик быстро заполняет повреждение и создает пробку, которая часто служит дольше, чем трубки или шины вокруг него.
Минусы герметиков : Некоторые из них довольно сложны в использовании, и, конечно, герметики в одиночку не защищают от больших порезов или разрывов.
Прокладка шины представляет собой тонкую полоску из экструдированного пластика, который располагается между шиной и трубой. Этот дополнительный слой значительно снижает вероятность проколов камер веточками, осколками стекла или другими острыми предметов. Лайнеры популярны и хорошо работают, но они добавляют вес шинам, что скажется на сопротивлении шины при ее накачивании (оно возрастет). Тем не менее, если вы ездите по бездорожью или плохо убираемым улицам, лайнеры обеспечат шинам более долгую службу.
При установке вкладышей, сместите шину на ободе, как вы обычно делаете, чтобы поместить камеру внутрь шины. Установите камеру. Накачивайте камеру до тех пор, пока она не начнет прикасаться к внутренней части шины (это не займет много времени). Затем сдвиньте прокладку между камерой (слегка накаченной) и шиной. Давление надутой камеры будет позволять вкладышу удерживаться на месте с внутренней стороны шины, предотвращая смещение лайнера, если шина сминается (при преодолении препятствий - при установке таким образом у меня никогда не возникало смещения прокладки).
Если после установки лайнера вы не можете поместить шину обратно на обод, то вероятно, камера сильно накачана - немного спустите воздух, наденьте шину на обод и накачайте колесо до рекомендованного или требуемого давления.
Другой вариант - заменить шины на те, что специально разработаны на устойчивость к повреждениям. Эти шины немного снижают скорость по сравнению со стандартными велосипедными шинами, но люди, использовавшие их, говорили, трещины в шинах появляются гораздо реже.
Как они работают? Многие компании используют при производстве шин прочный ремень из арамидных волокон (например, хорошо известная марка Kevlar®), чтобы противостоять проколам; другие просто увеличивают толщину протектора. Эти шины продаются различными фирменными названиями: система SERFAS – защита от трещин, системы безопасности Continental, система армирования Michelin ProTek и так далее. Недостатком этих шин является то, что они довольно тяжелые, что снижает время набора скорости. И, наконец, рассмотрите вопрос об использовании камер, устойчивых к разрыву. Они просто более плотная (и тяжелая) версия обычных.
Важными показателями надёжности шин являются ремонтопригодность и ресурс. По прогнозам в ближайшем будущем двухсот тыс км достигнет ходимость грузовых шин, ста тыс км - легковых шин и 70-80% - их ремонтопригодность. Поскольку требования к шинным резинам всё более ужесточаются, следует ожидать повышения на 15-20% их прочностных свойств и износостойкости и снижения на 10-15% гистерезисных потерь. Долговечность шин зависит от условий их эксплуатации, при этом более 73% разрушений приходится на износ протектора из-за недостаточного качества протекторных резин. Материалы для шины выбирают в зависимости от режимов работы её элементов, её конструкции и условий эксплуатации, а основным материалом является резина на основе каучуков общего назначения , способная работать от -50 до +150 о С. Совершенствование рецептуры шинных резин идёт в направлении снижения наполнения техуглеродом и маслом, повышения степени сшивания, использования методов многостадийного смешения, применения смесей полимеров и модифицированных каучуков. Общие требования к ним - высокая усталостная выносливость и малое теплообразование.
Усталостная выносливост ь (утомление) выражается в изменении жёсткости, прочности, износостойкости и других свойств резины при воздействии на шину многократных циклических нагружений, приводящем к снижению срока её службы. Многократные циклические нагружения различают по виду деформации, величине амплитудного (наибольшего) напряжения, частоте нагружения, форме циклов (зависимости напряжения от времени) и длительности перерывов между ними. Усталостную выносливость оценивают числом N циклов периодического нагружения при заданном амплитудном напряжении у до разрушения материала в результате термофлуктуационного распада химических связей, активированного механическим полем. Усталостная прочность - это напряжение у N , при котором разрушение идёт после заданного числа циклов. Зависимость между N и у N в режиме у=const выражают графически в виде кривых усталости или аналитически: у N =у 1 N - 1/в , где у 1 -разрушающее напряжение при одном цикле нагружения образца (исходная прочность резины), в=2-10 - эмпирический показатель выносливости резины. Формула предполагает линейную зависимость кривой усталостной выносливости многослойных резин и резинотканевых материалов до отслаивания в координатах lgу N - lgN .
Теплообразование (повышение температуры) обусловлено высоким внутренним трением в наполненных резинах и проявляется в переходе значительной части механической энергии деформации в теплоту, называемом гистерезисными потерями. При многократных циклических нагружениях вследствие низкой теплопроводности резины высокие гистерезисные потери приводят к её саморазогреву и тепловому разрушению, что снижает усталостную выносливость. Одновременно внутреннее трение способствует затуханию свободных колебаний в резине, тем более сильному, чем больше гистерезисные потери. Поэтому резины с высоким внутренним трением гасят толчки и удары, т.е. являются хорошими амортизаторами.
Резина протектора , кроме общих требований к шинным резинам, должна иметь высокие значения износостойкости и атмосферостойкости, прочности при растяжении и сопротивления раздиру. Различают три вида износа резины, которые легко определяются визуально и существенно влияют на зависимость его интенсивности от коэффициента трения:
Особенность отечественной шинной промышленности - применение в производстве 100% СК, поэтому используют их комбинации, компенсирующие недостатки отдельных каучуков и в ряде случаев обеспечивающие улучшение свойств композиций (табл.1.3). Каучуки СКИ и СКД повышают усталостную выносливость протектора. Добавки БСК к СКИ повышают устойчивость смеси к реверсии, а резины - к термоокислительному старению, и улучшают сцепление её с дорогой. Добавки СКИ-3 к БСК и СКД повышают конфекционную клейкость смесей, прочность их связи с брекером и прочность стыка протектора, а добавки до 40мас ч СКД - износостойкость, сопротивление растрескиванию и морозостойкость протекторной резины. Пластичность смесей повышают добавкой мягчителя АСМГ-1 - продукта окисления остатков после прямой перегонки нефти, на поверхность которого нанесено 6-8% техуглерода. Содержание техуглерода и мягчителей определяется требованиями к перерабатываемости смесей и упруго-жёсткостным свойствам вулканизатов.
Таблица 1.3.
Типовые рецепты протекторных резиновых смесей (мас ч)
|
Наименование компонентов |
Большегрузные шины |
Грузовые |
Легковые |
Боковины шин типа Р |
|
|
НК или СКИ-3 |
|
||||
|
Ускорители вулканизации |
|||||
|
Оксид цинка |
|||||
|
Стеарин технический |
|||||
|
Замедлители подвулканизации |
|||||
|
Модифицирующая группа |
|||||
|
Противостарители |
|||||
|
Воск микрокристаллический |
|||||
|
Мягчители |
|||||
|
Мягчитель АСМГ-1 или ИКС |
|||||
|
Активный техуглерод |
|||||
|
Полуактивный техуглерод |
Резина для каркаса должна иметь наиболее высокую эластичность, что достигается применением техуглерода средней активности и структурности и снижением его количества. Резина для брекера должна обладать малыми гистерезисными потерями и хорошей теплостойкостью, так как в этой зоне температура шины достигает максимальных значений. Обкладочные резиновые смеси должны иметь высокий адгезионный контакт между дублируемыми элементами при изготовлении полуфабрикатов, сборке и вулканизации покрышек, а также иметь высокую пластичность, клейкость, когезонную прочность и долго пребывать в вязкотекучем состоянии в начале вулканизации. Резины должны иметь высокую прочность и низкие гистерезисные потери, и для них лучше подходят изопреновые каучуки (табл.1.4). Каркасные резины для диагональных шин изготовляют из комбинации СКИ-3 с СКС-30АРКМ-15 в соотношении 1:1 или комбинаций изопреновых каучуков с СКД для повышения морозостойкости и динамической выносливости резинокордных систем или с БСК для снижения их стоимости. Технологические свойства смесей улучшают введением до 5мас ч ароматических мягчителей (пластор 37), а адгезионные свойства - термопластичных мягчителей (канифоль, углеводородные смолы). Для защиты резин от старения применяют комбинации диафена ФП с нафтамом-2 или ацетонанилом Р в соотношении 1:1.
Таблица 1.4.
Типовая рецептура обкладочных резиновых смесей (мас ч)
|
Наименование компонентов |
Большегрузные шины |
Грузовые шины типа Р |
Легковые шины типа Р |
|||
|
Каучуки НК, СКИ-3 или СКИ-3-01 |
||||||
|
Ускорители вулканизации |
||||||
|
Оксид цинка |
||||||
|
Стеарин технический |
||||||
|
Модификаторы |
||||||
|
Замедлители подвулканизации |
||||||
|
Канифоль |
||||||
|
Мягчитель АСМГ или ИКС |
||||||
|
Противостарители, противоутомители |
||||||
|
Активный техуглерод |
||||||
|
Полуактивный техуглерод |
||||||
|
Белая сажа |
Изоляционные резины являются полуэбонитами с твёрдостью 65-70усл ед и идут на изготовление наполнительного шнура и изоляцию проволоки или плетёнки, поэтому должны обеспечивать хорошее сцепление резины с металлом и прочно соединять проволоки друг с другом. Резиновые смеси готовят на основе комбинаций СКИ-3 и СКМС-30АРКМ-15 (3:1) с добавкой до 40мас.ч регенерата при повышенном содержании серы (до 6мас ч ) и техуглерода (до 70мас ч ). Высокое наполнение каучуков определяет необходимость увеличения содержания мягчителей, а адгезионные свойства смеси повышают введением модифицирующей системы из комбинации РУ-1 и гексола ЗВ в соотношении 1:1 (табл.1.5). Промазочные резиновые смеси для обрезинивания тканей крыльевых и бортовых лент (чефера и бязи) должны иметь большую пластичность и хорошую клейкость, от них не требуется высокой прочности резин, а теплостойкость должна быть высокой. Резиновые смеси, приготовленные на основе цис-1,4-полиизопренов (чаще НК) или комбинации НК с СКМС-30АРКМ-15, удовлетворяют этим требованиям. Углеводород каучуков снижают введением до 60мас ч регенерата, а особенности наполнения смеси - до 40мас ч минеральных наполнителей при небольшой добавке полуактивного техуглерода и большом количестве (до 30мас ч ) мягчителей.
Таблица 1.5.
Типовая рецептура изоляционных и промазочных резиновых смесей (мас ч)
|
Наименование компонентов |
Изоляционная смесь |
Промазочная смесь |
|
|
Регенерат |
|||
|
Ускорители |
|||
|
Оксид цинка |
|||
|
Стеарин технический |
|||
|
Замедлитель подвулканизации |
|||
|
Противостарители |
|||
|
Модификаторы |
|||
|
Мягчители жидкие |
|||
|
Битум нефтяной |
|||
|
Канифоль |
|||
|
Минеральные наполнители |
|||
|
Активный техуглерод |
|||
|
Полуактивный техуглерод |
Резины для ездовых камер и герметизирующего слоя бескамерных шин должны иметь низкую газопроницамость для сохранения внутреннего давления в шине и быть устойчивы к раздиру и тепловому старению. Камерные резины должны иметь высокую эластичность и низкие значения модуля и остаточной деформации, чтобы уменьшить их разнашиваемость, а также высокие значения прочности стыка, сопротивления проколу и разрастанию трещин. Камерные смеси должны хорошо шприцеваться и иметь небольшую усадку. За рубежом выпускают грузовые камеры из БК (табл.1.6). Отечественные смеси для профилирования легковых и грузовых камер массового ассортимента, изготовления пятки вентиля и клеёв готовят на основе комбинаций СКИ-3 с СКМС-30АРК или 100% БК-1675Т с добавкой двух мас ч ХБК. Для шин с регулируемым давлением и морозостойких рекомендована камерная резиновая смесь на основе СКИ-3, СКМС-30АРК и СКД. Когезионная прочность смесей повышается введением промоторов, а технологические свойства улучшаются большим ассортиментом технологических добавок. Герметизирующий слой бес-камерных шин изготавливают с применением галоидированных БК, например: ХБК - 75, эпихлоргидриновый каучук - 25, техуглерод N762 - 50, стеариновая кислота - 1, алкилфенолформальдегидная смола - 3,3; дибутил-дитиокарбамат никеля - 1, оксид магния - 0,625; оксид цинка - 2,25; ди-(2-бензтиазо-лил)дисульфид - 2, сера - 0,375; 2-меркапто-1,3,4-тиодиазол-5-бензоат - 0,7. Разработана резина на основе комбинации ХБК и СКИ-3 в соотношении 1:1.
Таблица 1.6.
Рецепты камерных резиновых смесей на основе БК зарубежных фирм (мас ч)
|
Наименование компонентов |
||||
|
Эссо-бутил 268 |
||||
|
Полисар-бутил 301 |
||||
|
Техуглерод N762 / N550 |
||||
|
Техуглерод N660 |
||||
|
Техуглерод N330 |
||||
|
Парафиновое масло |
||||
|
Парафино-нафтеновое масло |
||||
|
Стеарин технический |
||||
|
Сплав Амберол ST-137Х со стеарином (60:40) |
||||
|
Оксид цинка |
||||
|
Сера / тиурам |
||||
|
Альтакс / каптакс |
Клеевые резиновые смеси идут на приготовление 20% бензинового клея, который при промазке резинового фланца вентиля образует плёнку с высокой клейкостью и малой усадкой, способную надёжно соединять его с поверхностью камеры и совулканизовывать с дублируемой резиной. Отечественную клеевую смесь готовят на основе 100мас ч бромбутилкаучука БК-2244 с эффективной вулканизующей группой из серы, тиазола и тиурама Д и 60 мас ч полуактивного техуглерода. Фирма "Эссо" рекомендует аналогичный состав смеси для клея на основе БК (мас ч ): бутил 218 - 100, техуглерод N762 - 40, техуглерод N550 - 20, парафиновое масло - 20, оксид цинка-5, смола ST-137X - 20, сера - 2, тиурам Д - 2, меркаптобензтиазол - 0,5. Смола ST-137X повышает аутогезию клея.
Вентильные резины - высокомодульные с повышенной твёрдостью, применяются для изоляции пятки вентиля, обеспечивая прочную связь с латунным корпусом вентиля и совулканизацию дублируемых резин с клеевой резиновой смесью. Отечественную вентильную резину готовят на основе СКИ-3 и хлорбутилкаучука в соотношении 3:1, а зарубежные - на основе БК (табл.1.7).
Таблица 1.7.
Рецепты вентильных резиновых смесей (масс ч)
Диафрагменные резины должны иметь высокие значения прочности на разрыв и раздир при высоких температурах, эластичности, теплопроводности и усталостных свойств. Для них берут БК с низкой вязкостью и повышенной непредельностью (БК-2045, БК-2055) с введением 10мас ч хлоропренового каучука (наирит А) в качестве активатора вулканизации алкилфенол-формальдегидной смолой (SP-1045, США). Резиновые смеси для ободных лент изготавливают на основе 100мас ч каучука СКМС-30АРКМ-27, а для снижения себестоимости вводят продукты переработки изношенных шин: регенерат и эластичные наполнители - резиновую крошку и диспор.
Технологические свойства шинных резиновых смесей включают реологические , к которым следует отнести также их вулканизуемость, и адгезионные свойства, а поведение их при формовании оценивают соотношением пластической и высокоэластической частей общей деформации. Пластичность характеризует лёгкость деформирования резиновых смесей и способность их сохранять форму после снятия деформирующей нагрузки, а эластическое восстановление (обратимая часть деформации) - сопротивление необратимому изменению, обусловленное их вязкостью. Изменение пластичности материала в зависимости от температуры определяет его термопластичность и способность к формованию. Полное представление о пластоэластических свойствах смесей получают из их зависимостей от температуры и скорости деформации.
При вулканизации резиновых смесей уменьшаются пластические и растут высокоэластические свойства, поэтому вулканизуемость и оценивают по их изменению при нагревании. При переработке на технологическом оборудовании и хранении может произойти нежелательное изменение их пластоэластических свойств, называемое подвулканизацией или преждевременной вулканизацией . Склонность к подвулканизации характеризуют временем, в течение которого смесь при 100 о С не изменяет пластоэластические свойства, и оценивают:
Реологические свойства резиновых смесей оценивают при проведении научных исследований их вязкости при различных температурах, напряжениях и скоростях сдвига. Для этого используют метод капиллярной вискозиметрии и определяют скорость истечения под давлением через калиброванные отверстия. Показатель текучести расплава (ПТР) характеризует массу полимерного материала в граммах, которая выдавливается за 10 мин через капиллярное отверстие диаметром 2,095 мм и длиной 8 мм стандартного прибора при заданной температуре (170-300 о С) и нагрузке (от 300г до 21,6кг ). Для оценки склонности резиновых смесей к подвулканизации применяют ротационные вискозиметры Муни , а для реокинетических исследований - вибрационные реометры . Высокоэластические свойства до, во время и после вулканизации одного образца смеси изучают на анализаторе перерабаты-ваемости резин RPA-2000, разработанном фирмой ALPHA Technologies.
Клейкость резиновых смесей - адгезионное свойство, характеризующее способность к прочному соединению двух образцов, что необходимо при изготовлении изделий из отдельных невулканизованных деталей (конфекции изделий ). Внешняя склеивающая способность, обусловленная силами, посредством которых сцепляются разнородные тела, называют адгезией . При разной природе соприкасающихся поверхностей говорят об аутогезии , а сцепления макромолекул одной природы под действием сил притяжения - о когезии . Клейкость оценивают силой, необходимой для расслаивания образцов, дублированных под определенной нагрузкой в течение заданного времени.
Важной особенностью механических свойств резин является релаксация напряжения , проявляющаяся в уменьшении напряжения в образце во времени при неизменном значении деформации до конечного значения - равновесного напряжения у ? , которое определяется густотой вулканизациионной сетки. Скорость релаксации напряжения определяется соотношением энергии межмолекулярного взаимодействия в резине и энергии теплового движения сегментов макромолекул. Чем выше температура, тем энергичнее тепловое движение сегментов макромолекул и тем быстрее протекают релаксационные процессы в деформированной резине. Поскольку равновесие между деформацией и напряжением установливается медленно, резина обычно работает в неравновесном состоянии , и напряжения при её деформации с постоянной скоростью будут зависеть от скорости деформирования.
Деформирование резины с бесконечно малой скоростью , при которой успевают проходить релаксационные процессы, описывается линейной зависимостью истинного напряжения от величины деформации. Коэффициент пропорциональности между истинным напряжением и относительной деформацией называется равновесным модулем (модулем высокоэластичности), который не зависит от времени: E ? =P . е о /S о (е -е о - исходная площадь поперечного сечения образца; е о - начальная длина образца; е - длина деформированного образца. Равновесный модуль резины характеризует густоту вулканизационной сетки: E ? =3сRT/M c , где M c - молекулярная масса отрезка макромолекулы, заключенная между узлами пространственной сетки; с - плотность полимера; R - газовая постоянная; T - абсолютная температура. Для установления истинного равновесия в резине требуется длительное время. Поэтому определяют условно-равновесный модуль путем измерения напряжения при заданной степени деформации после завершения основных релаксационных процессов (через 1ч при 70 о С) или измерения деформации образца при заданной нагрузке после завершения ползучести (через 15 мин после нагружения).
Испытания резины на разрыв проводят стандартным методом однократного растяжения образцов в виде двухсторонних лопаток с постоянной скоростью (500 мм/мин ) до разрыва при заданной температуре для наглядной оценки её специфических свойств. Зависимость напряжения от деформации с постоянной скоростью сложна и снижается при повторной деформации, показывая своеобразное её "размягчение" - эффект Патрикеева-Маллинса. Прочность резины при растяжении f p вычисляют как отношение нагрузки Р р , вызвавшей разрыв образца, к первоначальной площади S o поперечного сечения в участке разрыва: f p =Р р /S o . Относительное удлинение при разрыве l р выражают отношением приращения длины рабочего участка в момент разрыва (е р -е о ) к первоначальной длине е о : l р =[(е р -е о )/е о ] . 100% , а относительное остаточное удлинение после разрыва - отношением измене-ния длины рабочего участка образца после разрыва к первоначальной длине.
Условное напряжение при заданном удлинении f е , характеризующее жёсткость резины при растяжении, выражают значением нагрузки при этом удлинении Р е , отнесенной к единице площади S o первоначального сечения образца: f е =Р е /S o . Обычно вычисляют условные напряжения при деформациях 100, 200, 300 и 500% и называют модулями резины при заданных удлинениях. Дополнительная характеристика резины - истинная прочность при растяжении , рассчитанная с учетом изменения площади поперечного сечения образца к моменту разрыва при условии неизменности деформируемого образца. Влияние температуры оценивают отношением показателей прочности при повышенной или пониженной и при комнатной температуре, которое называют соответственно коэффициентом теплостойкости и морозостойкости . Коэффициент теплостойкости определяют отношением показателей прочности при растяжении и относительного удлинения, а морозо-стойкости - отношением показателей растяжений при одинаковой нагрузке.
Работа деформации измеряется площадью под кривой нагружения образца и превращается в энергию упругости резины, часть которой релаксирует и необратимо рассеивается в виде тепла внутреннего трения. Поэтому работа при разгрузке образца будет меньше работы, затраченной на его деформацию. Отношение работы, возвращённой деформированным образцом, к работе, затраченной на его деформацию, определяет полезную упругость резины , а отношение рассеянной энергии к работе деформации - потери энергии на гистерезис , которые пропорциональны площади гистерезисной петли. Для разных резин гистерезисные потери могут колебаться от 20 до 95%. Способность поглощать и возвращать механическую энергию - одна из отличительных свойств резины. Гистерезисные потери чаще оценивают величиной эластичности по отскоку , которая представляет собой отношение энергии, возвращённой образцом после удара по нему специального бойка, к энергии, затраченной на удар. Затраченная энергия определяется массой и высотой установки бойка маятника относительно образца, а возвращённая энергия измеряется высотой отскока бойка после удара.
Сопротивление резины раздиру характеризует влияние на её разрушение местных повреждений и представляет собой разрывную нагрузку при скорости деформации 500 мм/мин , отнесённую к толщине надрезанного образца стандартизованных толщины, формы и глубины надрезов.
Твёрдость резины характеризует её способность противостоять внедрению твёрдого индентора под действием заданного усилия. Наиболее распространён метод, заключающийся во вдавливании стандартной иглы твердомера Шора А в образец резины толщиной не менее 6 мм под действием пружины, рассчитанной на определенное усилие. Результаты испытания выражают по шкале в условных единицах от нуля до 100. При высокой твёрдости (показатель 100) игла не погружается в образец, а твёрдость резины колеблется в широких пределах: 15-30 - очень мягкая, 30-50 - мягкая, 50-70 - средняя, 70-90 - твёрдая и более 90 - очень твёрдая резина. Международной организацией по стандартизации (ИСО) рекомендован метод, учитывающий релаксационные процессы и трение, по которому твёрдость оценивают по разности глубин погружения в образец шарика диаметром 2,5 мм под действием контактной (0,3Н ) и основной (5,5Н ) нагрузок. Глубина погружения измеряется в международных единицах IRHD или сотых долях мм от нуля, что соответствует твёрдости резины с модулем Юнга (величина, близкая к равновесному модулю), равным нулю, и до 100 - с модулем Юнга, равным бесконечности. Показатели твёрдости близки к условным единицам твёрдости по Шору А . Твёрдость быстро измеряется, а её показатели очень чувствительны к изменению и состава, и технологии изготовления резины.
Динамические свойства резин определяют их поведение при переменных внешних механических воздействиях. Важным показателем жёсткости резины при периодическом гармоническом нагружении является динамический модуль Е дин - отношение амплитуды напряжения f о к амплитуде деформации e о (Е дин =f о /e о ). Определяют также относительный гистерезис Г - долю общей энергии W на деформацию q за цикл, рассеиваемой в виде механических потерь: Г=q /W=2q /Е дин e о 2 . Гистерезисные потери резины в условиях гармонических периодических деформаций характеризуют модулем внутреннего трения К . Это удвоенное значение механических потерь за цикл при амплитуде динамической деформации, равной единице, т.е. К=2q /e о 2 , тогда Г=К/Е дин .
Утомлением (динамической усталостью ) называют необратимые изменения структуры и свойств резин под действием механических деформаций совместно с немеханическими факторами (свет, тепло, кислород), приводящие к их разрушению. В резинах, подвергаемых постоянной статической деформации или нагрузке, накапливается остаточная деформация е ост . Определяют её путем сжатия на 20% образцов цилиндрической формы и выдержки в сжатом состоянии при нормальной или повышенной температуре заданное время: е ост =(h o -h 2 / h o -h 1 ) . 100% , где h o - первоначальная высота образца; h 1 - высота сжатого образца; h 2 - высота после снятия нагрузки или деформации и отдыха.
Усталостная (динамическая) выносливость N характеризуется числом циклов многократных деформаций образцов до их разрушения. Переменными условиями при испытании могут быть амплитуда деформации, амплитуда нагрузки и частота деформации. Разработано большое число методов испытания резин на усталостную выносливость. Широко применяют испытания на многократное растяжение до разрушения образцов резин в виде двухсторонних лопаток. Стандартизован метод испытания на многократное сжатие до разрушения образцов в виде массивных цилиндров, внутри которых замеряют температуру, характеризующую теплообразование за счет гистерезисных потерь и затруднений отвода тепла в окружающую среду. Часто проводят испытания резин на сопротивление образованию и разрастанию трещин в образцах, подвергаемых многократному изгибу и имеющих зоны повышенной концентрации напряжений, в которых и происходит их разрушение. При испытаниях на сопротивление разрастанию трещин наблюдают за ростом до определенного предела повреждения, которое наносят на испытуемый образец путем прокола или надреза, а при испытании на сопротивление образованию трещин определяют число циклов деформации до начала разрушения образца - появления на нём первичных трещин.
Износостойкость резин характеризуют истираемостью , котороя представляет собой убыль объёма при трении о твёрдую поверхность за счет износа путем отделения мелких частиц материала, приходящуюся на единицу работы трения при заданном режиме их испытания. Истирание является сложным процессом, механизм которого существенно зависит от свойств резины, поверхностей трения и условий их взаимодействия. В местах контакта неровностей поверхности материалов возникают местные напряжения и деформации. При трении резины о поверхности, имеющие очень острые и твердые грани, происходит абразивный износ (истирание "микрорезанием" ). При скольжении резины по шероховатой истирающей поверхности без острых режущих выступов происходит многократное нагружение зон контакта, которое приводит к усталостному износу , наиболее характерному для резиновых изделий. При трении по относительно гладким поверхностям с высоким значением коэффициента трения между резиной и истирающей поверхностью, когда контактные напряжения достигают значений прочности резины, наблюдается интенсивный когезионный износ (истирание "скатыванием"). Для оценки истираемости резин используют различные приборы, в котоых проводят испытание образцов строго определённой формы в условиях трения скольжения или качения с проскальзыванием. Образцы подвергают истиранию на абразивной шлифовальной шкурке (абразивный износ) или на металлической сетке (усталостный износ). Постоянными величинами при испытании являются скорость скольжения и нагрузка на образец. Изменение объема образцов оценивают по потерям массы, а работу трения вычисляют, зная силу трения и длину пути, проходимого образцом за время испытания. Существуют и другие более специфические методы лабораторных и стендовых испытаний.
Лабораторные испытания позволяют строго регламентировать и упрощать условия деформации и получать хорошо воспроизводимые результаты в отличие от результатов эксплуатационных испытаний. Поэтому они являются первым и основным этапом процесса разработки новых или контроля качества существующих видов резиновых изделий.
Одной из наиболее серьезных проблем, которые могут произойти с водителем автомобиля на дороге, является такая неприятность как прокол шины. Нет, наверное, ни одного автомобилиста, который бы не боялся таких случайностей, ведь наименьшее, чем грозит прокол автомобильной шины на дороге, – это задержка в пути, порой весьма значительная (если в машине нет запаски и требуемых инструментов). Ну а помимо вынужденной поездки на шиномонтаж, есть риск заполучить и что-нибудь более серьезное, ведь при езде на большой скорости прокол шины вполне может стать причиной опасной аварии.
Вот только жизнь не стоит на месте, и вместе со многими другими изобретениями нового тысячелетия на мировой рынок успешно попала такая интересная новинка как шина, выполненная с применением технологии без проколов. Безусловно, подобное новшество, призванное заметно облегчить жизнь автолюбителям, заинтересовало очень многих, поэтому в статье подробно раскрывается тема так называемых усиленных шин для авто.
Интересно знать: Первые шины были изобретены еще раньше, чем первый автомобиль – в далеком 1846 году Р. Томпсон запатентовал аналог современной шины с покрышкой, сделанный из прорезиненной парусины и кусков кожи. Использование этого устройства облегчало процесс передвижения повозок и снижало шум.
Если дословно перевести с английского языка термин Run Flat (а именно такое название получили беспроблемные шины-новинки), то получится неудобоваримое выражение «плоская езда», что, однако, почти полностью отражает суть данной технологии. Run Flat представляет собой устойчивую к проколам и другим различного рода повреждениям шину.
Ведь если при проколе обычной шины дальнейшее продолжение движения становится попросту невозможным, то в случае с шиной Run Flat у водителя имеется возможность продолжать движение – он может доехать, по меньшей мере, до ближайшего автосервиса.
Следует знать, что под условным названием Run Flat представлен целый ряд разнообразных автомобильных шин, которые выполнены с применением различной беспрокольной технологии. Шины Run Flat различного типа отличаются друг от друга как технологией изготовления, так и условиями, и некоторыми нюансами их эксплуатации.
Наиболее распространенными и доступными (что как раз и обусловливает их большую популярность) считаются шины Run Flat с усиленной боковой поддержкой. Их основным отличием от обыкновенных шин является наличие более утолщенных и жестких боковых поверхностей. Это как раз и позволяет такой шине при повреждении избежать деформации под немаленьким весом автомобиля и дает возможность продолжить движение. Проехать на такой шине после прокола можно еще около 90 километров (или даже больше) при максимальной скорости в 80 км/ч.
Правда, есть у шин с усиленными боковинами и один существенный недостаток – они окажутся совершенно бесполезными в том случае, если серьезному повреждению подвергнется несущая боковая часть.
Как раз этот тип беспрокольных шин и был первым среди всего ряда разнообразной резины Run Flat (впервые эту технологию применили еще в 1992 году) и, как уже было сказано выше, именно они до сей поры остаются наиболее востребованными.
Еще одной разновидностью шин Run Flat являются шины, имеющие осевую поддержку, то есть шины, оснащенные поддерживающим кольцом, расположенным по всей окружности диска с его внутренней стороны. Такая конструкция позволяет шине при проколе не проседать и не разрушаться за счет того, что упомянутый поддерживающий слой защищает ее внутреннюю поверхность от трения об обод. При повреждении практически всю нагрузку берет на себя обивка, предоставляющая осевую поддержку. Это позволяет автомобилю еще долгое время продолжать движение в обычном режиме и преодолеть расстояние до 320 километров, не снижая значительно скорость.
Интересно знать: Впервые применить шину для автомобиля решились в 1884 году братья Эдуард и Андре Мишлен, которые, кстати, являются создателями всемирно известной в наше время компании «Michelin».
Однако у Run Flat шин с поддерживающим кольцом также имеются минусы, и главным из них станет высокая стоимость данной технологии – шины этого типа и сами обойдутся недешево, а, кроме того, для их установки потребуется также наличие специальных покрышек и специфических колесных дисков.
Также, помимо перечисленных выше шин с технологией Run Flat, существуют еще и так называемые самолечащиеся или самовосстанавливающиеся шины.
Конструкция данного типа шин самая простая среди всех беспрокольных шин. Они практически совсем не отличаются от обыкновенных шин, и единственной их особенностью является наличие на внутренней поверхности дополнительного слоя, который состоит из специального герметизирующего вещества. В тех случаях, когда происходит прокол шины, этот самый герметик способен очень быстро затянуть получившееся отверстие изнутри, тем самым восстановив целостность шины и не позволив проколу значительно сказаться на давлении воздуха в ней.
Сейчас большинство моделей самогерметизирующихся шин способны без особых потерь затянуть проколы шириной до 4,7 мм , что как раз и соответствует размеру стандартного отверстия после прокола обычным гвоздем.
Этот тип Run Flat шин является не только самым простым, но и наиболее дешевым среди остальных, при этом не требующим каких-либо особых условий эксплуатации. К минусам такой конструкции можно отнести малую эффективность самовосстановления шины в морозную или дождливую погоду, а также невозможность справиться с герметизацией слишком больших или боковых повреждений.
Несомненно, использование при езде шин Run Flat имеет массу всевозможных преимуществ. Помимо основных удобств, заключающихся в отсутствии необходимости замены колеса при проколе на месте и, тем более, эвакуации его к ближайшему шиномонтажу, есть еще такой фактор как безопасность при повреждении шины при движении на большой скорости. Также наличие на авто беспрокольных шин избавляет водителя от необходимости возить с собой запаску, тем самым позволив сэкономить свободное место в машине, что, бесспорно, тоже можно считать плюсом.
Интересно знать: Процесс вулканизации резины, который используется сейчас на каждом шиномонтаже, был открыт совершенно случайно: излишне рассеянный изобретатель Чарльз Гудьир попросту забыл у раскаленной печи смесь серы и каучука.
Ну и, конечно, кроме безусловных преимуществ и выгод использования шин беспрокольной технологии, есть также определенные недостатки и сложности. В первую очередь, к таковым можно отнести своеобразные особенности эксплуатации шин Run Flat, хотя многие водители отмечают также и более низкую комфортабельность поездок с беспрокольными шинами. Автомобиль, на котором установлена резина Run Flat, должен быть оснащен специальной системой контроля давления в шинах (датчиками давления), в противном случае водитель может просто не заметить произошедший прокол и потерю давления в шине и не изменить скорость и манеру езды, что может быть опасным.
Также стоит учесть, что далеко не каждый шиномонтаж предлагает услугу установки шин Run Flat, ведь в большинстве случаев такая процедура требует наличия специального оборудования.
Как правило, после повреждения и последующей езды шины Run Flat не подлежат ремонту, и зачастую хозяину авто в конце концов приходится полностью менять комплект шин. Причем последний факт напоминает об еще одном существенном для наших автолюбителей минусе резины Run Flat – их довольно высокой стоимости.
Производством и продажей шин с беспрокольной технологией занимаются практически все известнейшие в данной отрасли компании, и как раз из-за этого и возникает некая путаница в наименованиях и обозначениях шин Run Flat. Изготовители используют для своей продукции различную маркировку, поэтому автомобилистам следует знать, что обозначениями RunFlat, RunOnFlat, RFT, Euphoria, EMT, ZP, ZP SR, RFT, SSR, DSST, TRF, RSC и прочими маркируют свои беспрокольные шины разные компании-производители.
Легендарное качество шин Michelin известно каждому водителю, однако немногие в точности знаю, как они появляются на свет. Во время посещения журналистами завода в Ольштыне, компания приподняла завесу тайны и рассказала о производстве сельскохозяйственных и индустриальных шин, которые там выпускаются.
Общая площадь завода в Ольштыне составляет 200 га, на которых работают более 4,5 тысячи человек. В год производится 400 тысяч шин, которые доступны в 143 размерах и весят от 23 до 199 кг. Помимо шин под брендом Michelin, на предприятии выпускаются шины под другими марками компании - Kleber и Taurus. Сельскохозяйственные шины Michelin также производит в Труа (Франция) и Вальядолиде (Испания).
Снаружи все шины очень похожи, и если бы не названия брендов, их было бы трудно отличить. Вероятно, это одна из причин, по которым фермеры обращают внимание в основном только на цену. Качество для многих не имеет значения, поскольку оценить его просто не могут и исходят из мнения, что все шины сделаны из резины и примерно одинаковые.
Такое мнение не соответствует действительности, и это подтвердит любой, кто работал в поле на бюджетных шинах и шинах более высокого класса. Иногда даже бывает так, что «бэушные» шины премиум-бренда служат дольше новых дешевых шин, которые при этом покупались как раз ради экономии.
В чем разница между шинами различных брендов? Точно на этот вопрос мы, конечно, не ответим, поскольку это коммерческая тайна каждого производителя. Как бы то ни было, посмотреть на производственный процесс в Ольштыне нам позволили.
Будущие свойства шины во многом зависят от резиновых смесей, используемых при изготовлении различных ее компонентов (брекеров, протектора и т.д.) Во время их создания каучуки смешиваются со специальными маслами, техуглеродом, антиоксидантами и другими добавками. Точный состав, естественно, держится в строжайшем секрете. Готовая смесь попадает в экструдер, где из нее изготавливаются тонкие ленты, которые наматываются на катушки. На этом этапе создаются так называемые сырые шины. Экструдер производит резиновую ленту толщиной порядка 0,1 мм. И толщину, и ширину, конечно, можно менять, что позволяет производить шины различных моделей.
Помимо сырых шин, подготавливается сердечник борта (он удерживает шину на ободе), а также корд - текстильный и металлический. Они составляют основу шины. В этом процессе используется в том числе ткань с диагональным плетением, благодаря чему борт шины такой прочный. На данном этапе они соединяются с другими компонентами, такими как усиливающие полосы и гермослой. Это слой воздухонепроницаемой резины, который можно увидеть, если заглянуть внутрь шины.
По стандартной процедуре крупные сельскохозяйственные и промышленные шины изготавливаются вручную, и усиливающие полосы устанавливаются просто рукой. Однако полтора года назад в Ольштыне было смонтировано инновационное оборудование, которое автоматизировало этот процесс. Комплекс занимает площадь 400 м2 и называется «Крокус». Он управляется двумя людьми, чья работа состоит в основном в управлении автоматической установкой различных элементов сырой шины. В этом им помогает свет лазера. В конце устанавливается протектор, на чью долю приходится до 50% от веса шины. На изготовление сельскохозяйственной шины в зависимости от размера уходит 12-15 минут. Новое оборудование было разработано проектировщиками из Ольштына при поддержке французских инженеров.
На следующем этапе сырая шина отправляется в вулканизационный пресс, в котором обретает свой окончательный внешний вид (во время вулканизации создается внешняя форма шины и рисунок протектора). Этот процесс длится порядка часа при температуре 150-200 градусов и давлении в несколько десятков МПа. Для каждого типоразмера имеется собственная программа вулканизации, которая, естественно, управляется автоматически.
После завершения вулканизации каждая шина проверяется на специальном стенде квалифицированным персоналом. В случае обнаружения каких-либо дефектов шина возвращается для его удаления. Здесь также осуществляются дополнительные выборочные проверки, цель которых оценить работу отдела контроля качества.
«Проектировщики шин Michelin всегда стремятся достичь баланса характеристик, - говорит Адам Воронецкий (Adam Voroniecky), менеджер отделения агрошин Michelin. - В случае с сельскохозяйственными шинами речь идет о долговечности, защите почвы и экономии топлива». В соответствии с этим подходом была в частности разработана технология Ultraflex, по которой изготавливаются шины, работающие при низком уровне давления. Их можно легко отличить по маркировке IF или VF. Первая означает, что шины обладают повышенной эластичностью боковин, а вторая - что их прогибаемость даже еще выше. Что это дает? Такие шины обладают увеличенным пятном контакта с землей, благодаря чему предотвращается скольжение и снижается уплотнение грунта. Помимо этого, шины также отличаются усиленными плечевинами, плоским профилем и новой формой блоков протектора. В производстве, естественно, используется специальный компаунд, отличающийся повышенной термоустойчивостью. Результат - шины Ultraflex выдерживают такие же нагрузки, как стандартные покрышки, но могут эксплуатироваться при сниженном давлении - вплоть до 0,8 бар.
Технология Ultraflex используется в производстве шин серий AxioBib (для тракторов мощностью свыше 220 л.с.), XeoBib (для тракторов мощностью 80-220 л.с.), CerexBib (для комбайнов) и SprayBib (для разбрызгивателей). Последней и самой крупной моделью в этом ряду стал прототип шин AxioBib типоразмера IF850/75R42. Высота этой шины составляет 2,32 метра, а грузоподъемность - до 9,5 тонны.
Во время визита на завод нам также провели демонстрацию качеств промышленных шин линейки Compact Line - Michelin является единственным производителем радиальных шин для компактной индустриальной техники, такой как вилочные погрузчики, востребованные фермерами, занимающимися животноводством. Шины называются BibSteel All-Terrain и BibSteel Hard Surface. Первая модель отличается двойным слоем металлокорда, защитой обода и усиленными боковинами, которые на 2,5 мм толще, чем у шины прошлого поколения - Stabil"X XZSL. У вторых шин прочность даже еще выше. Благодаря этому шины максимально устойчивы к проколам протектора или боковин, что предотвращает простой техники. Помимо этого, в Michelin говорят, что шины Compact Line часто способны прослужить вдвое дольше шин того же размера с диагональной конструкцией.
Для телескопических погрузчиков Michelin предлагает шины серии XMCL, которые эффективны во время работы и на бетоне, и в грязи. Производитель отмечает, что шины характеризуются высокой устойчивостью к проколам и разрывам, а инновационная резиновая смесь также увеличила стойкость к механическим повреждениям и истиранию.
