Организация увеличения срока службы шин в процессе эксплуатации

Увеличить срок службы шин можно в результате повышения качества изготовления, совершенствования эксплуатации, своевременного и качественного ремонта.

В настоящее время все еще значительная часть шин отказывает в работе из-за разрушения конструктивных элементов в результате неправильной эксплуатации. При этом 60 % числа шин грузовых автомобилей приходят в негодность по причине несоблюдения норм внутреннего давления, 20 % — неудовлетворительного технического состояния автомобилей и колес, 14% — нарушения правил вождения, 6 % — неправильного монтажа и плохого ремонта.

Во избежание этого и увеличения срока службы шин нужно правильно комплектовать ими автомобили, правильно проводить монтаж и демонтаж, соблюдать нормы давления воздуха, не допускать перегрева, перегрузки и работы на шинах, имеющих повреждения, соблюдать правила хранения шин, а также правила вождения автомобиля. При эксплуатации шин автотранспортные организации руководствуются Правилами эксплуатации автомобильных шин.

Автомобили и прицепы необходимо комплектовать только исправными шинами, соответствующих размера и типа, предусмотренных для каждой конкретной марки и модели автомобиля с учетом условий эксплуатации. Так, в районах Крайнего Севера и приравненных к ним нужно применять морозостойкие шины «Север»; при работе в карьерах, на рудо- и лесоразработках автомобили следует укомплектовывать шинами, предназначенными для этих условий, а при эксплуатации автомобилей на мягких грунтах и по бездорожью — шинами с рисунком протектора повышенной проходимости и т.д.

На автомобиль устанавливают шины только одного и того же типа (обычные диагональные, Р) с одинаковым рисунком протектора (дорожным, универсальным, повышенной проходимости). Разница в износе протектора задних сдвоенных шин должна быть минимальной.

Для выполнения монтажно-демонтажных работ, перестановки колес, контроля за состоянием шин, учета пробега и сдачи их в ремонт в автотранспортных организациях должен быть создан «ганомонтажный цех (отделение), оснащенный необходимым оборудованием и инструментами.

Монтаж рекомендуется проводить, используя только вполне исправные, чистые и сухие шины на один и тот же размер покрышки, камеру, ободную ленту, обод, бортовое и замочное кольца. Ободья и их элементы не должны иметь деформаций, трещин, острых кромок и заусенцев, ржавчины в местах контакта с шиной, разработки крепежных отверстий. Применяют станки (стенды), лопатки, рычаги и другие монтажные инструменты, чтобы не допускать при монтаже повреждения бортов покрышки, прорывов камер и образования заусенцев на ободе. Монтируемые покрышки (внутри), камеры (снаружи) и ободные ленты (с обеих сторон) должны быть припудрены тонким слоем талька, и если их температура ниже 0 °С, должны быть выдержаны при комнатной температуре 3... 4 ч.

Шины с направленным рисунком протектора монтируются так, чтобы направление вращения колеса соответствовало стрелке на боковине покрышки.

При монтаже следят, чтобы покрышка заняла правильное положение на ободе, не образовались складки камеры и ободной ленты, а вентиль находился в центре отверстия для него. У сдвоенных шин должны быть совмещены окна дисков колес, чтобы можно было без затруднения проверять давление воздуха.

Работы по монтажу и демонтажу шин механизируются с применением специальных стендов, позволяющих облегчить и ускорить выполнение монтажа и демонтажа шин, а также предотвратить их повреждение (чаще всего бортов) во время выполнения рабочих операций.

Показанный на рисунке стенд предназначен для шин грузовых автомобилей и автобусов. Он состоит из рамы 8, основного гидроцилиндра 9, рольганга 10, механизма привода лап 11 и гидропривода. Механизм привода лап состоит из гидроцилиндра 13 с дросселем 12, золотником 2 и системы рычагов с эксцентриками 1. На штоке основного гидроцилиндра, предназначенного для спрессовки покрышки с обода колеса, закреплен ступенчатый диск 7 с дополнительными кольцами для бездисковых колес. Рольганг предназначен для установки колес на диск. Специальный подхват (на рисунке не показан) обеспечивает легкое опрокидывание колеса на рольганг. У стенда также имеются манометр 3 для контроля давления масла, кнопочная станция 4 управления гидроприводом, указатель уровня масла 5 и золотник 6 управления основным гидроцилиндром.

Для демонтажа колесо закатывают на подхват, опрокидывают на рольганг 10 замочным кольцом вверх, и, передвигая по роликам, устанавливают над диском 7. Включая кнопочную станцию 4 и золотник 2, колесо поднимают вверх до упора отжимных лап в покрышку. С помощью золотника лапы вводят между бортом покрышки и закраиной бортового кольца (или замочного для двухкомпонентного обода). При дальнейшем движении вверх спрессовываются борта покрышки и посадочной полки замочного кольца, что позволяет снять с обода бортовое и замочное кольца. Затем опускают вниз диск основного гидроцилиндра 9 и при помощи подхвата переворачивают колесо на рольганге бортовой закраиной обода вверх. Далее вновь поднимают колесо вверх и, установив лапы между бортом покрышки и бортовой закраиной обода, спрессовывают шину.

Рис. Схема стенда модели ЦПКТБ-Ш 513 для демонтажа и монтажа шин: 1 — рычаги с эксцентриками; 2 — золотник; 3 — манометр; 4 — кнопочная станция; 5 — указатель уровня масла; 6 — золотник управления основным гидроцилиндром; 7 — диск; 8 — рама; 9 — основной гидроцилиндр; 10 — рольганг; 11 — механизм привода лап; 12 — дроссель; 13 — гидроцилиндр привода лап

Для монтажа шины обод колеса устанавливают на диск замковой стороной вверх. Покрышку с камерой надевают на обод, кладут бортовое и замочное кольца и, подняв колесо, прижимают покрышку к лапам для отжатия ее верхнего борта и освобождения места для установки бортового и замочного колец на обод колеса.

Накачивают грузовые шины после монтажа в специальном металлическом ограждении, чтобы защитить работающих от ударов съемными деталями обода при самопроизвольном демонтаже.

После монтажа шины автомобиля на обод проверяют балансировку колес. Несбалансированность колес является одной из причин ускоренного износа шин, деталей ходовой части, рулевого механизма, ухудшения управляемости автомобилем.

Рис. Схема балансировки колес: а — статически неуравновешенное колесо; б — статически уравновешенное колесо; в — динамически уравновешенное колесо; г — динамически и статически уравновешенное колесо; I— I — ось вращения колес; II— II — главная центральная ось инерции; ЦТ — центр тяжести колеса; г — расстояние от оси вращения ЦТ неуравновешенной массы; е — смещение ЦТ по отношению к оси вращения; R — радиус колеса; а — плечо пары сил, вызванных неуравновешенными массами; / — плечо пары центробежных сил, вызванных уравновешивающими грузиками

Рис. Виды деформации и использование ресурса ходимости шин (100, 80 и 70%) соответственно при нормальном давлении воздуха (а), повышенном относительно нормального на 20% (б) и сниженном на 20 % (в)

Давление воздуха в шинах зависит от модели автомобиля и оси, на которой они эксплуатируются. Оно должно поддерживаться при любых климатических и дорожных условиях с точностью ±0,01 МПа для легковых автомобилей и +0,02 МПа для грузовых. Проверяют давление шинным манометром.

При соблюдении давления воздуха шина деформируется в допустимых пределах (9... 15 %), имеет необходимую упругость и эластичность. Такие условия работы обеспечивают наибольшие сроки службы Шин. Из рис. видно, что повышение и снижение давления по отношению к нормальному уменьшают срок службы шины. При этом, например, незаметное внешне снижение давления воздуха на 10 % почти на столько же уменьшает ее пробег.

Шина, работающая с пониженным давлением воздуха в ней, имеет увеличенную деформацию (рис. 19.5), вследствие чего повышаются трение и, как результат, нагрев материала шины, приводящие к снижению прочности, увеличению износа и сокращению долговечности.

При пониженном давлении воздуха в шинах относительно нормального повышается сопротивление качению автомобиля и возрастает расход топлива.

Уменьшение давления воздуха в шинах на каждые 0,015 МПа ниже нормального увеличивает сопротивление качению на 5 %.

По внешнему виду трудно определить разрушение покрышки в результате работы с недостаточным давлением воздуха на первых стадиях. Чаще всего встречающимся и наиболее опасным повреждением покрышки при работе с пониженным давлением воздуха является кольцевой излом каркаса. Такое повреждение не поддается ремонту, и покрышка становится утильной. Начальным признаком кольцевого излома служит появление темного

кольца на внутренних стенках покрышки и стенках камеры. В последующем на месте темного кольца появляются расслоившиеся и разлохмаченные нити корда. В этих местах возрастают трение и теплообразование, что приводит к дальнейшему расслоению каркаса, отслоению протектора и боковин вследствие ослабления связи между слоями ткани и резины.

Эксплуатация шин с пониженным давлением воздуха вызывает не только разрушение каркаса, но и усиленный износ протектора. Непоправимое повреждение приносит покрышке и камере движение шины со спущенным воздухом. Нельзя снижать повышающееся во время движения давление воздуха в шине путем выпуска воздуха через вентиль камеры.

В этих случаях следует уменьшить скорость движения автомобиля, в результате чего понизятся температура шины и давление воздуха в ней.

Повышенное давление воздуха проявляется в том, что корд покрышки работает с перенапряжением, шина становится более жесткой, легче пробивается при ударе, быстро изнашивается протектор, увеличивается давление на дорогу и ухудшается проходимость автомобиля.

Увеличение давления воздуха на 10, 20, 30, 40 и 50 % вызывает увеличение напряжения в каркасе соответственно на 18, 32, 52, 72 и 92 %.

Зависимость температуры тела покрышки от скорости ее качения показана на рис. При скорости 100 км/ч сопротивление качению шин на 25... 30 % больше, чем при 40 км/ч. Во время так называемой критической скорости на поверхности шины в зоне, вышедшей из контакта с дорогой, возникают радиальные колебания протектора или волны, неподвижные относительно контакта. Температура шины быстро повышается, происходит отслоение протектора.

На температуру шины влияют также ее конструкция, нагрузка на колесо и температура окружающего воздуха. Наибольшая температура развивается в середине брекера и в плечевых зонах шины, т.е. в местах, где толщина тела покрышки и деформации максимальны.

Исследования показывают, что при повышении температуры до 100 °С прочность резины и связи ее с кордом понижаются примерно в 2 раза. Уменьшается также и прочность нитей корда. Однако температура шины до 100 °С еще считается допустимой. Значительно опаснее повышение температуры от 100 до 120 °С и, тем более, свыше 120 °С.

Рис. Зависимость температуры тела покрышки от скорости движения автомобиля при температуре воздуха 17 °С

Рис. Влияние перегрузки на шину на срок ее службы

При этом прочность шины снижается почти в 2, а резины — в 4 раза.

Перегрев шины ведет к быстрому истиранию, выкрошива-нию и отслоению протектора, ослаблению связи между слоями резины и тканью каркаса, расслоению и разрыву каркаса, отслаиванию заплат на отремонтированных покрышках и камерах.

Перегрузка шин также вызывает сокращение срока их службы, что показано на рис.  У шин, работающих с перегрузкой, увеличивается прогиб, искажается нормальный профиль, повышается нагрев, в результате чего в протекторе появляются трещины, расслаивается каркас, отслаивается протектор и возникают другие повреждения. Каркас перегруженной шины слабо сопротивляется разрывам при наезде на выступающие рельсы, камни и другие неровности.

Периодически возможна перестановка шин на колесах автомобиля с целью правильного подбора сдвоенных шин, установления более надежных шин на переднем мосту и устранения неравномерного износа рисунка протектора.

Срок службы шин зависит от технического состояния автомобиля и в первую очередь от исправности тормозных механизмов, регулировки подшипников ступиц колес, состояния рессор и ободьев колес, а для шин передних колес, кроме того, особое значение имеет правильность установки колес (развал и сход). При неправильной установке передних колес во время движения автомобиля происходит не только их качение, но и поперечное проскальзывание, которое приводит к быстрому и часто одностороннему износу протектора. При неодновременном действии

тормозных механизмов заметно увеличивается износ шин, установленных на колесах, тормозящихся раньше других. В некоторых случаях возможно проворачивание шины на диске колеса, в результате чего происходит поломка вентиля и разрыв камеры. Износ шин, и особенно протектора, увеличивается при резком торможении. Осевшие или поломанные рессоры могут привести к повреждению шин в результате соприкосновения их с кузовом автомобиля. Через неисправные сальники полуосей и ступиц колес на шины могут попадать нефтепродукты.

Шины необходимо ежедневно осматривать, и каждое обнаруженное повреждение немедленно устранять. Незначительный прокол или порез протектора или другой части покрышки при несвоевременном ремонте может стать причиной отказа ее в работе. При вращении колеса грязь и песок с дороги, попадая в небольшой порез, проникают в покрышку и постепенно расслаивают ее, а попадающие влага и нефтепродукты вызывают порчу корда. Очень важно своевременно удалять застрявшие в протекторе и между сдвоенными шинами посторонние предметы.

Продолжительность работы шин зависит от умелого вождения автомобиля в разных условиях. Для сохранения шин не следует допускать резкого торможения и трогания с места, буксования колес, движения с большой скоростью по плохим дорогам и на крутых поворотах, а также механических повреждений и перегрева шин. На рис. показаны некоторые повреждения шин, явившиеся результатом неправильного вождения автомобиля.

Наблюдения показывают, что при эксплуатации автомобилей на усовершенствованных дорогах основное количество шин (60— 90 %) отказывает в работе из-за износа протектора. Предельный износ протектора шин грузовых автомобилей допускается до высоты выступа рисунка по центру беговой дорожки 1 мм, автобусов — 2 мм, а для легковых автомобилей — до индикаторов износа (выступы в шести сечениях по дну канавки рисунка протектора высотой (1,6 ± 0,15) мм), а при отсутствии индикаторов до 1,6 мм остаточной высоты рисунка протектора. В условиях бездорожья большинство шин с низким пробегом отказывает в работе ввиду разрыва каркаса и механических повреждений. Как правило, такие повреждения происходят из-за невнимательной и неосторожной езды, при движении по плохим и захламленным дорогам и при преодолении препятствий.

Рис. Повреждение шин вследствие неправильного вождения: а — неравномерный износ протектора вследствие резкого торможения; б — крестообразный (тепловой) разрыв как результат движения на перегретой шине с большой скоростью по плохой дороге

Правильно организованное хранение шин также способствует увеличению срока их службы. Шины и ремонтные материалы следует хранить в сухом помещении, защищенном от солнечных лучей, с температурой воздуха до +25 °С. В этом помещении не должны находиться нефтепродукты и химикаты (кислоты, щелочи и пр.). Покрышки нужно хранить в вертикальном положении на стеллажах, не реже одного раза в квартал их следует поворачивать, меняя точку опоры. Камеры хранятся вложенными в покрышки в поддутом состоянии или же на вешалках с полукруглой полкой. В последнем случае камеру не реже чем через 3 мес поворачивают для изменения точки опоры. Бескамерные шины хранят с распорками между бортами. Ремонтные материалы хранятся в рулонах, подвешенных за деревянные сердечники или уложенных концами сердечников на перекладины стеллажа. Покрышки, камеры и ремонтные материалы должны находиться на расстоянии не менее 1 м от отопительных приборов. На автомобиле запасное колесо необходимо хранить на предусмотренном в его конструкции месте.

Территория стоянки не должна быть загрязнена нефтепродуктами, разрушающими резину. При длительной стоянке (более 10 дней) у автомобиля нужно вывесить колеса.

Учет работы каждой шины ведется в специальных карточках установленной формы. В карточку заносят заводские номера со всеми буквами и цифрами. Ежемесячно в карточке указывается фактический пробег машины по спидометру, если не было замены запасной шиной. Если такая замена была, то пробег по спидометру соответственно снижается. Не допускается определение пробега каждой машины делением общего пробега шин ходовых колес на число всех шин на автомобиле (включая запасную).

При снятии шины с эксплуатации в карточку записывается полный пробег, ее техническое состояние, куда направляется шина — в ремонт, на восстановление или в утиль. В двух последних случаях карточка учета является актом списания шины, она подписывается комиссией и утверждается руководителями АТО. На основании учетной карточки разрешается вопрос о выплате вознаграждения водителю за сдачу шин на восстановление и пробег их сверх нормы. На восстановленные шины заводятся новые карточки учета их работы.

Соблюдение правил хранения и эксплуатации шин обеспечивает их пробег сверх эксплуатационных и тем более сверх гарантийных норм. Заводы-изготовители гарантируют пробег шин в пределах установленных норм в течение пяти лет с момента их изготовления (включая время заводского хранения) при условии, что эксплуатация и хранение шин соответствуют Правилам эксплуатации автомобильных шин, введенных с 1 января 1997 г.

На шины, вышедшие из строя по производственным причинам, комиссия составляет рекламационный акт, а сама покрышка, подлежащая рекламации, вместе с карточкой учета ее работы направляется предприятию-изготовителю.

Эксплуатационные нормы пробега автомобильных шин учитывают полный срок их службы, и они выше гарантийных.

Эксплуатационные нормы пробега для шин грузовых автомобилей и автобусов установлены с учетом территориальной зоны, в которой они эксплуатируются.

В пределах каждой территориальной зоны нормы дифференцированы: для грузовых автомобилей — в зависимости от их грузоподъемности, а для автобусов — от их типа. И, наконец, для данных групп грузовых автомобилей и автобусов нормы дифференцированы в зависимости от размера шин и их конструкции (диагональные Р с текстильным и металлокордным брекером). Например, в Московской области эксплуатационная норма пробега шин для грузовых автомобилей грузоподъемностью от 2 до 6 т для радиальных шин с металлокордным брекером 240-508Р модели КЧ-63 составляет 110 тыс. км, а для диагональных шин размером 260—508 — 72 тыс. км. АТО предоставлено право снизить установленные нормы на 15 % для автомобилей, постоянно работающих на разработках угля и руды при добыче их открытым способом и в каменных карьерах, и на 10 % для автомобилей, постоянно работающих с прицепами и полуприцепами, автомобилей-самосвалов, бортовых автомобилей, загружающихся из бункеров или экскаваторов, а также автомобилей, занятых на лесоразработках, на стройках, строительстве и ремонте дорог, на вывозке нефтепродуктов и химикатов в условиях, разрушающих автомобильные шины.

Для повышения сцепления шины с обледеневшей дорогой в зимнее время применяют ошипованные шины (рис. 19.12). Шип противоскольжения состоит из корпуса из малоуглеродистой стали, нижней частью которого шип удерживается в теле протектора шины, а в верхнюю часть корпуса запрессовывается цилиндрическая вставка 1 шипа из твердого сплава. Корпус шипа может быть изготовлен и из пластмассы.

Для закрепления шипов в протекторе шины просверливают отверстия на глубину, не доходящую на 3 мм до брекера, в которые запрессовывают шипы. При этом шип должен выступать над поверхностью протектора на 1,8... 2,0 мм. Число шипов на шине легковых автомобилей 120—160.

Рис. Шипы противоскольжения (а) и фрагмент шины с шипами (б): 1 — стержень-вставка шипа; 2 — корпус шипа

Шипы противоскольжения особенно широко применяются в Финляндии, Швеции, Норвегии. Однако в ряде стран Западной Европы использование шин с шипами запрещено.

Применение шипов противоскольжения значительно повышает безопасность движения автомобилей по обледенелым и заснеженным дорогам за счет лучшего сцепления шины с дорогой, обеспечивающего на 15... 20 % сокращение тормозного пути и увеличение при этом устойчивости автомобиля. На этих же дорогах у автомобилей с ошипованными шинами повышаются на 5... 10% скорость движения и на 6...8 % топливная экономичность в результате меньших потерь на качение. Коэффициент сцепления шин с шипами по сравнению с шинами без шипов увеличивается на льду с 0,1 до 0,2 ...0,3, а на укатанной снежной дороге — с 0,2 до 0,3...0,35. По некоторым данным износ шин с шипами практически не отличается от износа шин без шипов. Использование ошипованных шин летом увеличивает сопротивление качению на 25 %, износ дорожного покрытия, свободного от льда и снега, примерно в 2 раза, и в этих условиях запрещается постоянная эксплуатация автомобилей с ошипованными шинами.

Скорость легковых автомобилей с ошипованными шинами на любых дорогах рекомендуется не выше 110 км/ч, а грузовых автомобилей и автобусов — 80 км/ч. В период обкатки шин (0,8... 1 тыс. км после установки шипов) скорость не должна быть выше соответственно 70 и 50 км/ч. Следует избегать резкого трогания и торможения.

С износом протектора условия удержания в нем шипов ухудшаются, и последние теряются при эксплуатации. При потере 10... 15 % шипов допускается дополнительная ошиповка шин, а если их потеряно более 50 %, то оставшиеся должны быть удалены, и шина используется в летнее время как обычная. Интенсивность выпадения шипов возрастает после пробега 15 тыс. км. Применение ошипованных шин осложняется и тем, что нужно иметь два комплекта шин: один, с шипами, для работы зимой, а второй, без шипов, для работы в остальное время года.

Перспектива применения шипов противоскольжения будет зависеть от снижения стоимости их изготовления и монтажа, повышения надежности крепления шипа в протекторе, решения вопроса достижения практически одинаковой износостойкости шипа и протектора.