Меню
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Текущий ремонт автомобиля

Изменение технического состояния шин в процессе эксплуатации автомобиля

Поэтому поддержание шин в технически исправном состоянии с минимальными затратами при оптимальном режиме работы автомобиля является одним из средств снижения затрат на текущий ремонт. Для наиболее полного использования шин в заданных условиях эксплуатации необходимо знать основные факторы, которые определяют интенсивность изнашивания протектора, закономерность износа протектора в зависимости от пробега автомобиля, взаимосвязь износа протектора шин с изменением технического состояния агрегатов автомобиля.

износ минимальный, а распределение давления равномерное (рис. 14). Для каждой шины соотношения нагрузки и внутреннего давления свои; их указывают в инструкциях по эксплуатации. При очень высоком давлении в шине максимальное давление в зоне контакта по центру. При снижении давления в шине распределение давления в контакте выравнивается. При более низком давлении в шине давление вблизи периферии контакта возрастает, в центре падает, возникает мостовой эффект. Из других факторов при выборе оптимальной величины внутреннего давления в шине учитывают деформацию материала шины при максимальной радиальной нагрузке, жесткостные показатели (требования к управляемости и динамике автомобиля), состояния дорожного покрытия в эксплуатации, температурные условия, интенсивность эксплуатации и др.

учетом климатических условий.

в отдельных зонах контакта примерно до 2,5 кгс/см2 (рис. 14). Давление на площади вьютупов шины неравномерно не только на разных выступах, но и в пределах каждого выступа минимальное в середине выступа. Величина давления и касательные напряжения в месте контакта шины с дорогой определяют сопротивление качению, сцепление шины с дорогой, величину проскальзывания шины относительно дороги.

Влияние условий взаимодействия шин с дорогой на износ протектора

Интенсивность изнашивания протектора шин, как и других поверхностей трения, зависит от величины напряжений и температуры в зоне контакта при установившихся условиях эксплуатации. Влияние контактного давления и касательного напряжения на интенсивность изнашивания протектора. Интенсивность изнашивания зависит от величины давления, проскальзывания в контакте с дорогой и других факторов. Величина контактного давления шины зависит от конструкции шины. Меньшая величина трения в контакте радиальных шин по сравнению с диагональными обусловлена существенно меньшими напряжениями в контакте радиальных шин и меньшим изгибом бреккера при действии боковых нагрузок. Радиальные шины обладают на 1520% большей радиальной эластичностью, в среднем на 515% повышают тягово-сцепные качества и к. п. д. двигателя, на 58% уменьшают расход топлива. Площадь контакта радиальных шин больше диагональных и потому давление в их контакте с дорожным покрытием меньше. Интенсивность изнашивания рисунка протектора радиальных шин в 1,21,5 меньше, чем диагональных.

кгс/см2 температура резины имеет критическое значение.

Интенсивность изнашивания шин зависит не только от давления на дорогу, но и от величины проскальзывания. При наличии давления в зоне контакта шины с дорогой возникают касательные

коэффициент пропорциональности. Проскальзывание равно:

длина контакта.

Износ протектора зависит от величины проскальзывания шины в плоскости контакта, температуры шины, нагрузки и других факторов. Радиальная нагрузка движущегося колеса вызывает деформацию шины, которая при качении перемещается по окружности. У шины ведущего колеса деформация в продольном направлении в плоскости качения распространяется примерно на 120*: в передней части (60°) сжатие, при выходе из контакта растяжение, а следовательно, и проскальзывание. При нагружении колеса крутящим или тормозным моментом можно принять, что продольное касательное напряжение на контакте распределено по длине контакта по закону треугольника (0 на входе и max на выходе контакта).

Итак, под воздействием касательных напряжении возникает проскальзывание, вызывающее износ шин. Ускорение проскальзывания точек пропорционально квадрату угловой скорости колеса. При увеличении скорости движения все большее число точек проскальзывает. Интенсивность проскальзывания снижается при увеличении давления в шине грузового автомобиля свыше 3.5 кгс/см2 и возрастает при уменьшении давления ниже 2.6 кгс/см2. На проскальзывание скорость движения оказывает влияние больше, чем давление в шине. Осциллограммы показывают, что процесс проскальзывания элементов шины прерывный, в зоне контакта происходят скачкообразные сдвиги элементов протектора. Повышение интенсивности изнашивания протектора при увеличении радиальной нагрузки можно объяснить, главным образом, возрастанием касательных напряжений и проскальзывания, а также усилением неравномерности распределения удельных давлений в плоскости контакта шины с дорогой. Все, что способствует снижению проскальзывания, уменьшает интенсивность изнашивания. Так, по сравнению с шиной, у которой по центру

ребро, шины с канавкой по центру имеют интенсивность изнашивания на 2025% ниже за счет большей устойчивости к боковому уводу. При снижении удельного давления шины на дорогу уменьшается сила трения в контакте, что должно сказаться на уменьшении износа. Но при этом возрастает проскальзывание в контакте.

Для снижения износа нужно уменьшать боковые силы при эксплуатации, например, поворачивать с минимальной скоростью, следить за соотношением углов поворота колес, за величиною угла схождения колес. Так, при нарушении угла схождения колесо все время движется с принудительным боковым уводом, и следовательно, протектор интенсивно изнашивается (рис. 16). При увеличении угла развала колес протектор изнашивается больше (рис. 17) с наружной стороны, так как в плоскости контакта максимальные удельные давления будут на этом участке. Аналогичное наблюдается и при увеличении угла схождения колес. При величине угла меньше нормы протектор изнашивается в плоскости контакта больше с внутренней стороны.

Центробежные силы несбалансированного колеса вызывают колебание относительно оси шкворня и в радиальном направлении. Это повышает износ не только протектора из-за проскальзывания в плоскости контакта, но и деталей подвески, рулевого управления.

Износ увеличивается примерно по линейной зависимости, начиная с величины подъема 23% (рис. 18) из-за увеличения проскальзывания элементов шин. На горных дорогах пробег

шин ниже, чем на равнинных, из-за повышенного износа протектора при частых поворотах колес и торможении. На лесных разработках пробег также снижается, повышается число повреждений. Но особенно велико количество механических повреждений шин при работе в каменных карьерах, при этом пробег уменьшается на 30 50%.

Таким образом, с изменением контактного давления линейно изменяется интенсивность изнашивания резины, изменяется температура поверхности контакта, а следовательно, и физико-химические свойства резины.

Влияние температуры шины на интенсивность изнашивания протектора. В процессе движения шина нагревается примерно до температуры 5070° С (легковые шины) и 8090° (грузовые шины). Ориентировочно можно считать, что стабилизация температуры нагрева происходит после 1,52 ч движения. При большой скорости движения шина нагревается до 100° С и более (рис. 19, а). При эксплуатации осенью и зимой пробег шин до разрушения на 2530% выше, чем весной и летом. Так, по результатам измерений шин Ярославского завода на автомобилях

ГАЗ-24 интенсивность изнашивания протектора шин передних колес летом больше, чем зимой на 16%, а задних на 34%.

Температура протектора оказывает большое влияние на его долговечность. Она является одной из основных рабочих характеристик и при заданных климатических и дорожных условиях больше других рабочих характеристик зависит от режима работы автомобиля.

Скорость движения автомобиля, давление в шипе и нагрузка на шину влияют, прежде всего, на работу деформации шины. При деформации шины мощность расходуется на упругую деформацию и на внутреннее трение, которое превращается в тепло (необратимые потери). Увеличение нагрузки при неизменном давлении, уменьшение давления при постоянной нагрузке повышают деформацию шины, а следовательно, и ее нагрев, особенно в зонах с наибольшей толщиной стенок и величиной деформации (в зонах короны, по краю беговой дорожки).

:

Из уравнения видно, что повышение температуры шины при прочих одинаковых условиях пропорционально силе трения что подтверждается экспериментально (рис. 19, б).

Особенно велико влияние температуры на физико-механические свойства материала. С изменением температуры окружающей среды, а следовательно, и температуры шин, изменяется прочность шинных материалов, а вместе с этим и срок службы шин (рис. 20). Допустимым считается нагрев шин до температуры +100° С. Температура +120° С является критической. При такой температуре разрывная прочность шины в целом снижается примерно на 40%, а резины в 4 раза.

изменения ее температуры за счет тепловыделения в зоне контакта не наблюдается. Все выделившееся тепло отводится в окружающую среду за один оборот колеса. Количество тепла, передаваемого протектором шины окружающей среде, на стенде составляет 6075% от образующегося в шине тепла. Наиболее высокая температура между бреккером и протектором шины у внутреннего заднего колеса (шины 260508 Р): 100° С при 80 км/ч и 80° С при 60 км/ч при температуре окружающего воздуха 1820° С; у наружного заднего на 10° С, а у переднего на 20° С меньше.

Количество тепла, образующегося в шине, при качении увеличивается пропорционально скорости движения. Теплообразование в радиальной шине зависит в основном от скорости качения. С увеличением скорости автомобиля ВАЗ-2101 с 40 до 120 км/ч теплообразование в шине возрастает на 270300% при всех значениях давления и нагрузки. Температура, возникающая на поверхности трения в условиях установившегося теплового режима, находится в прямолинейной зависимости от мощности трения, определяемой произведением силы трения на скорость скольжения. Экспериментально установлено, что температура шин легковых автомобилей повышается линейно при изменении температуры окружающего воздуха от 10 до 30° С и скорости движения от 30 до 100 км/ч. Поэтому температуру легковых шин можно рассчитать в зависимости от скорости движения и температуры окружающего воздуха, если имеются данные по температуре шины при двух значениях температуры окружающего воздуха и двух значениях скорости. Изменение температуры протектора влияет на физико-механические свойства материала. Физико-механические свойства резины (сопротивление разрыву, динамический модуль упругости, эластичность по отскоку) оказывают значительное влияние на интенсивность ее изнашивания. О влиянии температуры на износ протектора можно судить по данным табл. 7. Эти данные можно аппроксимировать уравнением типа

коэффициенты пропорциональности.

, то и зависимость интенсивности изнашивания от скорости движения должна быть степенной:

" принята за 100%).

Таким образом, с увеличением скорости движения интенсивность изнашивания повышается по степенной зависимости.

Как видно из приведенного, интенсивность изнашивания зависит от многих факторов, изменяется в широких пределах но величине, что объясняется, видимо, разницей в механизме изнашивания шин.

мере износа протек-

тора площадь срезаемого грунтозацепами грунта, а следовательно, и коэффициент сцепления уменьшается (рис. 21). Полностью изношенные шины (износ 100%) снижают тягово-сцепные качества автомобиля в два-три раза. По мере уменьшения глубины дренажных канавок меньше уходит воды из зоны контакта и аквапланирование наступает при меньшей скорости (рис. 22). Поэтому глубина рисунка должна быть не менее 1,52 мм. По мере износа рисунка протектора до остаточной глубины 23 мм коэффициент сцепления колеса с дорогой уменьшается и на сухих, и на мокрых асфальтобетонных и цементобетонных покрытиях. Минимальная величина коэффициента сцепления составляет 0,6 на сухих покрытиях и в два раза меньше на мокрых.

Время разгона автомобиля линейно уменьшается по мере износа шин (у полностью изношенных шин на 11% меньше, чем у новых). Тормозной путь автомобиля по сухой дороге практически не зависит от степени износа рисунка протектора.

Коэффициент сопротивления качению уменьшается по мере износа протектора. Потери на качение примерно в 1,5 раза меньше при изменении глубины рисунка протектора с 20 до 7 мм. Интенсивность разрушения каркаса в зависимости от пробега и износа протектора изменяется по степенной функции. Основными факторами, определяющими изменение интенсивности разрушения в зависимости от пробега протектора, являются накопление усталостных повреждений в каркасе и снижение его прочности, а также уменьшение толщины протектора и снижение его экранизирующего свойства по мере износа.

О способности грунтозацепов различной степени износа защищать шины от механических повреждений можно судить по зависимости интенсивности повреждения от величины износа протектора шины. К повреждениям, зависящим от износа протектора, отнесены пробои каркаса, разрывы и изломы его; к независящим все другие возможные виды дефектов и повреждений. Интенсивность повреждений, зависящих от глубины рисунка протектора, пропорциональна величине износа грунтозацепов шин. Интенсивность повреждений и дефектов этих шин, не зависящих от износа протектора, возрастает непропорционально величине износа грунтозацепов и особенно увеличивается в интервале износов, близких к выбраковочным. Интенсивность изнашивания протектора, как уже было отмечено, зависит от вида изнашивания, т. е. от условий работы и, в частности, от величины контактного давления.

Реклама