Какое давление в шинах сверхнизкого давления

Ассоциация Арктиктранс

Труды НАМИ. Сборник научных трудов. Выпуск №241

Совместные исследования шин сверхнизкого давления «Федерального Исследовательского испытательного центра машиностроения» (ФИИЦМ) и Ассоциации «Арктиктранс»

Шапиро В.Я. к.т.н..Дмитриев В.Н. инж. Ассоциация «Арктиктранс»

Годжаев З.А. д.т.н., Гончаренко СВ. инж. «Федеральный Исследовательский испытательный центр машиностроения»

(ФИИЦМ)

Повышение проходимости транспортных средств является одной из основных проблем современного транспортного машиностроения. Решение этой проблемы связано главным образом с уменьшением величины удельного давления в контакте движителя с грунтом.

Именно поэтому, в последние десятилетия двадцатого века возникли конструкции легких транспортных средств на базе мотоциклетной и легковой автомобильной техники, называемые вездеходами на пневматиках сверхнизкого давления (каракаты, тундролеты, дутики и т.д.). В качестве движителей, использовались камеры от грузовых автомобилей, самолетов и тракторов. Для увеличения сцепных свойств они оснащались поперечными ремнями с наклепанными грунтозацепами, а для повышения эксплутационной живучести, дополнительной оболочкой из разрезанной по образующей такой же камеры (использовалась как покрышка). Огромное количество таких машин создается и используется до сих пор на необъятных бездорожных просторах России.

Организация промышленного выпуска снегоболотоходов потребовала создания промышленного производства тонкостенных шин, имеющих большую нагрузочную способность, чем камеры. В настоящее время освоено производство различных тонкостенных шин, использующихся как в камерном так и бескамерном вариантах. Наиболее известны шины фирм ТРЭ-КОЛ, АВТОРОС и АРКТИКТРАНС, которые и были использованы для сравнительного анализа их свойств.

В таблице 1 приведены данные производителей трех близких по размерам шин сверхнизкого давления. Внешний вид шин показан на рисунке 1.

Исследования проводились по единым методикам, в сопоставимых условиях на аттестованном испытательном оборудовании «Федерального исследовательского испытательного центра машиностроения».

Лабораторные испытания проводились на универсальном функциональном стенде СИБ — Ш конструкции А.Р.Шабарова с дальнейшей модернизацией осуществленной С.В. Гончаренко (рис. 2). На стенде устанавливалась аппаратура высокой чувствительности с большими коэффициентами усиления. Подвижные части стенда уравновешивались противовесами, что позволило вести измерения параметров процесса от абсолютного «нуля».

Испытания на определение давлений шин на почву проводились в соответствии с ГОСТ 26953 — 86, раздел 3. На подвижный стол стенда устанавливались борта, и в полученную емкость засыпался грунт соответствующий по характеристики мягкому полю, подготовленному под посев. Грунт просеивался через сетку размером ячейки 1,5×1,5 мм, таким образом размер частиц грунта был от 0,06 до 1,5 мм и влажность его не превышала 3%. Это соответствовало утверждениям транспортников: «нога человека проваливается, а шина — едет». Твердость грунта составляла один удар по ударнику ДорНИИ. На глубину 21±1 см устанавливались протарированные мембранные датчики собственной конструкции лаборатории испытаний шин «ФИИЦ М». Датчики устанавливались вдоль продольной оси шины в плоскости ее качения и поперек ее движения. Таким образом снимались продольные и поперечные эпюры давления шин на почву при многократных проездах. Количество проездов устанавливались опытным путем до получения стабильных результатов, но не менее шести заездов в прямом и обратном направлениях.

Результаты испытаний шин на несущую способность на стенде были сведены в таблицу 2. Результаты испытаний шин на удельное давление на мягком грунте приведены на рис. 4. 5 и 6.

Как следует из данных таблицы 2, нагрузочная способность шин при внутреннем давлении воздуха 10 кПа (0,1 атм.), что рекомендуется фирмой ТРЭКОЛ для преодоления участков трассы с малой несущей способностью, не позволяет эксплуатировать эти шины в нормальном режиме (рис. 3).

Образование складок и переход боковины на беговую дорожку ведет к интенсивному износу. Как следует из таблицы 2 при давлении 20 кПа (0,2 атм.) несущая способность увеличивается в 2 раза, но еще не достаточна для нормальной эксплуатации. Только при внутреннем давлении 60 кПа (0,6 атм.) несущая способность вышеуказанной шины и шины 49×23,5-21 «Авторос» достигает 600 кг, которые необходимы для эксплуатации 4-х 6-и и 8-и колесных снегоболотоходов этих фирм в нормальном режиме.

По этому показателю несущая способность шины 1300×700-24″ «АРКТИКТРАНС» превышает показатели двух других шин в 1.6-1,8 раза (имеет максимальную несущую способность) что делает возможным ее использование при более низком внутреннем давлении в шине.

Низкое внутреннее давление является определяющим для снижения давления шины на грунт. До проведения настоящего исследования предполагалось, что давление на грунт приблизительно равно давлению воздуха в шине. Однако было установлено, что это не соответствует действительному показателю.

Так при давлении воздуха в шине 10 кПа давление на почву составляет 15-20 кПа а при давлении воздуха 60 кПа давление на почву колеблется от 17 до 39 кПа для всех исследованных шин.

Численные значения удельных давлений шин в зависимости от давления воздуха и нагрузки приведены в таблице 3. На основании таблицы 3 построены графики зависимости давления на мягкий грунт от внутреннего давления воздуха в шине и от нагрузки, см. рис. 4, 5 и 6.

Как следует из этих графиков при повышении нагрузки возникает положение когда при недостаточном внутреннем давлении шина теряет несущую способность, происходит раздавливание шины (точнее потеря ее геометрии). По этому показателю шина 1300×600-21″ и шина 49×23.5-21″ весьма близки, хотя у последней они несколько лучше. Шина 1300×700-24″ имеет значительно более высокую нагрузочную способность. Если у первых двух шин потеря несущей способности происходит при нагрузке 600 кг и внутреннем давлении в шине 15 кПа, то у последней шины это происходит при нагрузке 1000 кг и таком же внутреннем давлении. А при давлении 60 кПа шина выдерживает нагрузку 1200 кг, что в 1.5 раза больше чем заявлено по ТУ. Интересные данные были получены при изучении тягово-сцепных показателей как на твердом, так и на мягком грунте, Сводные данные для мягкого грунта представлены в таблице 4.

Как следует из этой таблицы шины 1 и шины 2 по первым трем показателям весьма близки и отличаются только разницей в предельном буксовании, что объясняется более высокими и более удачно расположенными грунтозацепами последней (рис. I). Максимальная сила тяги шины 1300×700-24″ в 1,5 раза выше, а тяговый коэффициент полезного действия выше в 1,27-1,19 раза, что косвенно указывает на более высокий КПД работы шины.

Таким образом, проведенные исследования показали преимущество шины 1300×700-24″ (52.2×25,5-24″) во всем диапазоне исследований, что также подтверждается отзывами потребителей о практике использования этой шины. Она испытывалась на снегоболотоходах «ПЕТРОВИЧ» (Тюмень), «КЕРЖАК» (Н. Новгород), КБ Старатель (Самара), «ЛЕШИЙ» (Саратов), «ТРОМ» (Сургут) и показала высокие эксплутационные свойства.

В настоящее время результаты исследования используются авторами для создания новых типов тонкостенных шин сверхнизкого давления.

Источник

Правила эксплуатации шин

1. Вводная часть.

Шины сверхнизкого давления 1300×600-533 ТРЭКОЛ предназначены для эксплуатации на вездеходных транспортных средствах (ВТС), работающих преимущественно в условиях бездорожья.

Многолетние наблюдения за эксплуатацией ВТС на шинах 1300×600-533 ТРЭКОЛ свидетельствуют о наличии систематических нарушений правил эксплуатации шин. Большинство этих нарушений связано с несоответствием фактических нагрузок на шины, внутренних давлений воздуха в них и пробегов в различных дорожных условиях значениям, установленным нормативно-технической документацией на шины. Все это значительно снижает ресурс шин, а иногда приводит к поломкам трансмиссии ВТС.

Настоящие Правила являются основным документом, регламентирующим обслуживание и эксплуатацию шин 1300×600-533 ТРЭКОЛ, и их выполнение является обязательным для всех юридических и физических лиц.

2. Особенности конструкции шины.

Бескамерная шина 1300×600-533 ТРЭКОЛ в сборе с колесом состоит из тонкостенной покрышки с резинокордным каркасом, бортами и протектором, смонтированной на специальный герметичный обод 500-533 с диском, и вентилем (см. рис.1). Протектор имеет рисунок, состоящий из прямоугольных выступов, разделенных продольными и поперечными впадинами.

3. Правила монтажа и демонтажа шин.

3.1 Общие положения

Монтаж шины на обод колеса может осуществляться одним квалифицированным монтажником с соблюдением общепринятых правил техники безопасности шиномонтажных работ, изложенных в «Правилах эксплуатации автомобильных шин». Монтажу подлежат только исправные, чистые и сухие шины и ободья.

Шипы, хранившиеся при температуре ниже 0°С, перед монтажом должны быть выдержаны при температуре выше 0°С в течение 3-5 часов.

Шины перед монтажом подвергаются осмотру снаружи и внутри. При обнаружении застрявших в шине посторонних предметов их необходимо удалить.

Не подлежат монтажу и дальнейшей эксплуатации шины:

— с вытянутыми (деформированными) бортами, с изломом или разрушением металлического кольца борта;

— с расслоением в каркасе;

— с отслоением протектора;

— с повреждениями слоев каркаса;

— с кольцевым разрушением или изломом слоев каркаса;

— подвергшиеся длительному воздействию нефтепродуктов (масла, бензина, керосина, нефти) или других веществ, вызывающих набухание резины;

— со сквозными повреждениями.

Обнаруженные при осмотре сквозные повреждения должны быть отремонтированы с помощью аптечки для ремонта бескамерных шин (АРБ) в соответствии с прилагаемой к ней инструкцией.

Не допускаются к монтажу колеса, имеющие деформации, трещины, заусенцы и ржавчину деталей обода, контактирующих с шиной, а также трещины сварных швов в конусах основания обода и в местах соединения посадочных колец и диска с конусами основания обода, погнутости дисков и разработку крепежных отверстий диска более размеров, предусмотренных ГОСТ 10409.

Поверхности ободьев, контактирующие с шиной, должны быть очищены от ржавчины и покрыты лаком для металла.

Перед началом монтажа посадочные полки обода и борта шины необходимо смазать силиконовой смазкой или мыльной эмульсией.

3.2. Инструменты, применяемые для монтажа шины на обод:

Монтажные лопатки — 2 шт.

Гаечные ключи 8=13 — 2 шт.

Динамометрический ключ 8=13 — 1 шт.

Технологические болты М8х40 — 4 шт.

1 — шина; 2 — протектор шины; 3 — борт шины; 4 — вентиль; 5 — диск колеса;

6 — болт; 7 — шайба; 8 — гайка; 9 — кольцо бортовое обода; 10 — кольцо посадочно обода с фланцем; 11 — конус внутренний; 12 — конус наружный.

Рис. 1 Шина 1300×600-533 ТРЭКОЛ с колесом в сборе

3.3.1. Снять с колеса бортовые кольца (если они были установлены при поставке колеса) (Рис.1). Установить в отверстие на наружном конусе основания обода вентиль УБ или ЛБ (ГОСТ 8107), или импортный вентиль ‘ГР 413. При применении вентиля У Б его уплотнители должны плотно входить в отверстие обода, а герметичность соединения обеспечить затяжкой гайки.

3.3.2. Положить шину боковой стенкой на чистую поверхность помоста или пола. Поднять основание обода с диском и посадочными кольцами и ввести его сверху целиком внутрь шины (с перекосом обода) сначала одной посадочной полкой, а затем другой, помогая при необходимости монтажными лопатками.

3.3.3. Насадить верхний борт шины на верхнюю посадочную полку обода.

3.3.4. Уложить сверху бортовое кольцо, совместив его отверстия под

болты с отверстиями во фланце посадочного кольца. Вставить в диаметрально противоположные отверстия бортового кольца технологические болты и наживить на них гайки. Последовательно подтягивая гайки на технологических болтах, произвести предварительное стягивание бортового кольца и фланца посадочного кольца. По мере сближения бортового кольца с фланцем посадочного кольца вставлять в свободные отверстия штатные укороченные болты с шайбами и гайками, постепенно подтягивая гайки. Шайбы подкладываются под головки болтов. После установки штатных болтов с шайбами и гайками во все двенадцать свободных отверстий заменить четыре технологических болта на штатные. Окончательную затяжку штатных болтов гайками произвести в последовательности «крест накрест» динамометрическим ключом моментом кгс-м. После окончательной

затяжки гаек зазор между фланцем посадочного кольца и бортовым кольцом не допускается.

3.3.5. Перевернуть колесо и повторить операции по п.п 3.3.2 — 3.3.4 для другого борта шины.

3.3.6. Накачать шину воздухом до давления 0,6 кгс/см2 и убедиться с помощью мыльной эмульсии, что в местах сопряжения шины с ободом и в сварных швах обода утечка воздуха отсутствует. Допустимое падение

9

давления воздуха в шине за 24 часа — 0,02 кгс/см

3.3.7. Собранное колесо с шиной установить на ступицу моста ВТС и затянуть все гайки крепления колеса моментом 11… 12кгс-м. Для равномерной затяжки, затягивать гайки через одну.

3.4.1. Вывернуть золотник из вентиля и сбросить внутреннее давление в шине. Положить шину боковой стороной на чистую поверхность помоста или пола. Отвернуть гайки крепящие бортовое кольцо, вынуть болты из отверстий. Вставить в диаметрально противоположные отверстия бортового кольца технологические болты и навернуть на них гайки на глубину 6-10 мм (высота гайки).

3.4.2. Накачать шину воздухом до давления не более 0,15 кгс/см2. Если борт шины не сошел с посадочного кольца, сбросить давление, пролить место соединения борта шины с ободом мыльной эмульсией и через 15-20 минут операцию повторить. Указанные действия повторять пока борт не сойдет с посадочного кольца.

Отвернуть гайки, вынуть технологические болты и снять бортовое кольцо обода.

3.4.3. Перевернуть колесо другим бортом кверху, отвернуть гайки, вынуть болты и снять бортовое кольцо.

3.4.4. Поставить колесо вертикально и вытянуть обод внутрь шины. Если второй борт при этом не сходит с посадочного кольца, можно снять его, постукивая по нему изнутри шины деревянным бруском. После снятия второго борта шины с посадочного кольца, вынуть обод из шины (с перекосом обода).

4. Наблюдение за шинами в процессе эксплуатации.

Долговечность и надежность шин определяются соблюдением в процессе эксплуатации установленных норм эксплуатационных режимов и правильным уходом за шинами.

4.1. Нормы эксплуатационных режимов.

Допустимые давления воздуха в шинах для наиболее характерных условий движения, скорости движения в зависимости от давления в шинах и нормы пробега шин при различных внутренних давлениях в пределах гарантийного срока службы приведены в таблице.

При соблюдении норм эксплуатационных режимов, указанных в таблице, и настоящих правил эксплуатации работоспособность шины до предельного износа рисунка протектора (остаточная высота выступов посередине беговой дорожки не менее 1 мм) составляет не менее 20 тыс. км.

Гарантийный срок службы шин составляет 6000 км в течение года при условии соблюдения настоящих правил эксплуатации.

Запрещается движение по дорогам с твердым покрытием и грунтовым дорогам при внутренних давлениях в шине, меньших, чем указано в таблице.

Нарушение указанных норм приводит к преждевременному выходу шин из строя.

4.2. Обслуживание шин.

4.2.1. Перед выездом ВТС на трассу необходимо:

а) проверить внутреннее давление в шинах и при необходимости довести его до нормы. Замер внутреннего давления производить манометром с ценой деления не более 0,02 кгс/см». После проверки давления вентили на всех шинах должны быть закрыты колпачками;

При стоянке ВТС в зимнее время в теплом гараже, перед проверкой внутреннего давления в шинах необходимо за полтора-два часа-до замера выставить ВТС из гаража на улицу. Это связано с тем, что в шинах сверхнизкого давления внутреннее давление существенно зависит от температуры окружающей среды.

б) тщательно осмотреть шины и колеса и удалить застрявшие в них посторонние предметы (камни, гвозди и др.);

в) при выявлении небольших сквозных повреждений шин отремонтировать их с помощью аптечки АРБ. В зависимости от размера и вида повреждения ремонт может производиться без демонтажа, или с демонтажом шины в соответствии с инструкцией, прилагаемой к аптечке АРБ;

г) проверить плотность затяжки и наличие всех болтов, крепящих бортовые кольца обода. При необходимости подтянуть гайки болтов. При отсутствии отдельных болтов на их место поставить новые;

д) проверить плотность крепления дисков колес к ступицам и при

необходимости подтянуть гайки крепления;

е) при выявлении шин с предельным износом рисунка протектора (высота выступов по середине беговой дорожки меньше 1 мм), не имеющих сквозных повреждений их эксплуатация на дорогах общего пользования не допускается;

ж) при выявлении шин с неравномерным износом протектора необходимо установить причины его появления (нарушение углов установки управляемых колес, перекос мостов, неплотное крепление диска колеса к ступице, нарушение норм нагрузок и внутренних давлений и др.) и принять меры к их устранению, а также осуществить перестановку колес согласно схемам, указанным на рис. 2.

4.2.2. В процессе работы ВТС на трассе необходимо:

а) следить за состоянием дороги и поддерживать внутреннее давление в шинах и скорость движения ВТС в соответствии с дорожными условиями согласно таблице;

б) после преодоления труднопроходимых участков местности остановиться и увеличить внутреннее давление в шинах согласно таблице;

в) не допускать перегрузок ВТС, при которых нагрузки на шины превышают значения, указанные в таблице;

г) не допускать длительной пробуксовки колес при застревании ВТС;

д) не допускать резких торможений и троганий ВТС с места, особенно на дорогах с твердым покрытием;

е) при движении по твердым дорогам не допускать блокировки межосевых дифференциалов и подключения заднего моста на трехосных ВТС;

ж) на стоянках осматривать шины с целью определения возможных повреждений и надежности крепления колес к ступицам. При обнаружении сквозных повреждений шин отремонтировать их при помощи аптечки АРБ. При невозможности ремонта шину заменить;

з) после длительной стоянки ВТС на морозе (ниже минус 10° С) первые 20-30 минут двигаться со скоростью 10-15 км/ч., после чего постепенно увеличивать скорость.

4.2.3. Особые указании по эксплуатации:

а) при эксплуатации ВТС в солнечную погоду при температуре воздуха ниже минус 15° С запрещается его длительная (более 30 минут) стоянка, если один борт находится на солнечной стороне, а другой в тени, т.к. в этом случае давление в шинах, находящихся на солнечной стороне, резко увеличится, что отрицательно скажется на проходимости и управляемости ВТС;

б) при замене шин на задней оси трехосного ВТС необходимо следить, чтобы длины их окружностей, замеренных по центру беговой дорожки при максимальном внутреннем давлении, были меньше соответствующих длин окружностей шин, установленных на первой и второй осях ВТС. В противном случае при движении на подъемах с включенным приводом заднего моста возможна его значительная перегрузка и поломка трансмиссии.

в) аптечку для ремонта бескамерных шин (АРБ) и комплект инструмента для демонтажа и монтажа шин можно приобрести в ООО НПФ «ТРЭКОЛ».

5. Учет работы шин.

На каждый ВТС перед началом его эксплуатации заводится бортовой журнал учета работы шин по форме, данной в приложении.

Шины в журнале учитываются по заводским номерам и дате изготовления, выдавленным на одной из боковин. Заводской номер состоит из шести цифр. Дата изготовления состоит из четырех цифр, помещенных в кружок, (первые две цифры указывают неделю с начала года, а последние две — год изготовления).

В разделе 1 журнала указываются заводские номера шин в порядке их установки на колеса ВТС перед началом эксплуатации и шин, на которые они заменяются при выходе из строя, снятии с ВТС, или перестановке.

В разделе 2 журнала фиксируются пробеги шин в различных дорожных условиях, повреждения и дефекты шин, причины их снятия и перестановки.

Журнал ведется водителем ВТС, и контролируется службой эксплуатации. Журнал учета работы шин является основным документом для рассмотрения претензий по их работе и возможности замены. При отсутствии правильно заполненного журнала предприятие изготовитель ВТС снимает с себя гарантийные обязательства.

Обозначение колес: ПЛ — переднее левое; ПП — переднее правое;

СЛ — среднее левое; СП — среднее правое; ЗЛ — заднее левое; ЗП — заднее правое.

Рис. 2 Схема перестановки колес на ВТС.

Форма бортового журнала учета работы

шин 1300 х 600-533 ТРЭКОЛ.

Марка, модель и изготовитель ВТС

Владелец ВТС и его адрес

1. Шины, установленные на ВТС.

2. Пробеги шин и замечания по их работе.

Источник