ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА Российский патент 1995 года по МПК B60C15/05 

Изобретение относится к транспортным пневмоколесным средствам, в частности к конструкциям пневматической шины, и может быть использовано в транспортном машиностроении и шинной промышленности.

Известна пневматическая шина, содержащая не менее двух бортовых колец в каждом борте, расположенных у основания борта и имеющих одинаковые диаметры.

Такое конструктивное решение характеризуется высокой нагруженностью борта.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пневматическая многослойная шина содержащая не менее двух бортовых колец в каждом борту, расположенных радиально одно над другим, групп диагональных слоев корда с одинаковым углом нитей по короне, завернутых погруппно вокруг каждого бортового кольца, причем с увеличением диаметров бортовых колец уменьшаются площади их поперечных сечений.

Недостатками прототипа являются большое количество диагональных слоев корда в шине, что ведет к увеличению ее массы и снижению технологичности при сборке, высокой температуре в эксплуатации, а следовательно, к снижению работоспособности шины.

Целью изобретения является повышение работоспособности шины при снижении ее массы и улучшении технологичности.

Это достигается совокупностью известных и новых существенных признаков.

Известным в изобретении является наличие в каждом борту не менее двух бортовых колец, расположенных радиально одно над другим, и каркас из слоев корда, завернутых погруппно вокруг хотя бы одного бортового кольца.

Новым является то, что отношение диаметров радиально расположенных бортовых колец больше отношения углов наклона нитей групп слоев корда, из которых внешняя группа имеет диагональное, а внутренняя радиальное исполнение, при этом разность отношений находится в пределах 0,75-0,90.

0,87 ≅ ≅ 0,93 где D₁ и D₂ диаметры радиально расположенных бортовых колец;
β₁ и β₂ углы наклона нитей "по короне" групп слоев корда каркаса шины.

На фиг. 1 показана иллюстрация внутреннего строения шины ( β₁ угол наклона нитей корда к меридиану внутренней группы слоев; β₂ угол наклона нитей корда к меридиану внешней группы слоев); на фиг. 2 радиальный срез шины.

Пневматическая шина содержит не менее двух бортовых колец 1, 2 в каждом борту. Каркас из радиальных 3 и диагональных 4 слоев корда завернут погруппно вокруг каждого кольца. Бортовые кольца расположены радиально одно над другим, причем отношение диаметров бортовых колец больше отношения углов наклона нитей групп слоев корда, из которых внешняя группа имеет диагональное, а внутренняя радиальное исполнение, при этом разность отношений находится в пределах 0,87-0,93
0,87 ≅ ≅ 0,93 где D₁ и D₂ диаметры радиально расположенных бортовых колец;
β₁ и β₂ углы наклона нитей "по короне" групп слоев корда каркаса шины.

Такие радиально-диагональные шины применяются в специфических условиях эксплуатации, где одновременно требуется низкая рабочая температура шин (например, на длинных плечах перевозки) и стойкость к механическим повреждениям. Первое обеспечивается уменьшением слоев каркаса за счет радиальных слоев, что способствует лучшему теплоотводу, а стойкость к механическим повреждениям обеспечивают наружные диагональные слои корда.

Сочетание радиально-диагонального каркаса и конструкции борта с бортовыми кольцами, расположенными радиально одно над другим, объясняется возможностью легко изготовить такую шину на одном раздвиге сборочного барабана. Как известно, раздвиг сборочного барабана для диагональных шин больше, чем для радиальных. Поэтому внутренние слои корда приняты радиальными, а наружные, которые накладываются на радиальную группу, т.е. больший раздвиг, приняты диагональными.

Диапазон изменения разности отношений подтверждается на примере шины 18.00-25:
Для диагональной шины с обычными кольцами
1-0,96 0,04 если β₁ β ₂, то 1 значит 0 < < 0,04
Для радиальной шины с обычными кольцами
1-0,96 0,04 Если β₁ < β ₂то 0 значит 0 < < 0,04
Для радиально-диагональной шины с обычными кольцами
1-0 1 или
1-0,06 0,94 значит 0,94 < < 1
Для диагональной шины с вертикальными кольцами
0,93-1 -0,07 или
0,93-0,96 -0,03 значит -0,07 < < -0,03
Для радиальной шины с вертикальными кольцами
0,93 или
0,93-1 -0,07 значит -0,07 < < 0,93
Для радиально-диагональной шины с вертикальными кольцами
0,93 или
0,93-0,06 0,87 значит -0,87 < < 0,93
Предлагаемая конструкция шины имеет следующие преимущества.

Повышается работоспособность шины за счет уменьшения температуры из-за уменьшения числа слоев каркаса и лучшего теплоотвода. Улучшение теплового состояния приводит к уменьшению потерь на качение и топливной экономичности;
Технологичность улучшается за счет уменьшения числа операций при сохранении запаса прочности каркаса.

Обосновывающие расчеты приведены ниже на примере шины 18.00-25.

Расчет углового запаса прочности каркаса шины 18.00-25 модели Ф-154 диагональной конструкции (корд 23 КНТС, 22 слоя)
Максимальное усилие в нитях корда, возникающее от внутреннего давления, определяется по формуле
N_макс= P · где Р внутреннее давление в шине, соответствующее максимальной нагрузке, кПа;
R_к радиус по внутреннему контуру каркаса по центру беговой дорожки шины в поддутом состоянии, м;
r_о радиус по самому широкому месту профиля поддутой шины,м;
Σi_к суммарная частота нитей слоев корда каркаса по середине беговой дорожки на участке 100 мм, шт.

i_к= i_o
β_к угол наклона нити слоя корда по экватору в поддутой шине,^о, где i_о частота нити корда суровья на ширине 1 м;
α_о угол закроя слоев корда,^о;
δ_общ. общая вытяжка корда от барабана к вулканизованной шине.

δ_общ= · δ₁
δ_общ= · 1,03 1,5 Для 1-20 слоев
i_к= 940 8,54·10² нить/м Для 21-22 слоев
i_к= 750 6,81·10² нить/м
Σ i_к= (20·8,54+2·6,81)·10²= 184,42·10²нить/м
N_макс= 0,6·10⁶ · 1,27 Коэффициент запаса прочности нитей корда каркаса определен по формуле
N_КАРК= N_КАРК= 18,11
Расчет условного запаса прочности каркаса шины 18.00-25 мод.Ф-154 комбинированной конструкции (РД) (Корд 23 КНТС, 16 слоев)
Коэффициент запаса прочности каркаса шины комбинированной конструкции складывается из суммы коэффициентов прочности каркаса радиальных и диагональных слоев. Порядок расчета аналогичен приведенному выше.

Для радиальных слоев
δ_общ= · 1,03 1,52
1-18 сл.

i_к= 940 6,18·10² нить/м
Σ i_к= 8·6,18·10² 49,44·10нить/м
N_макс= 0,6·10 1,96
n 11,7 Для диагональных слоев
δ_общ= · 1,03 1,5 9-14 сл.

i_к= 940 8,79·10² нить/м
15-16 сл.

i_к= 750 · 7,01·10² нить/м
Σ i_к= (6·8,79+2·7,01)·10² 66,76·10нить/м
N_макс= 0,6·10= 3,55
n 6,48
n_общ11,7 + 6,48 18,8
Из этого следует, что условный запас прочности каркаса шины 18.00-25 модели Ф-154 составляет для диагональной конструкции 18,11, для комбинированной конструкции 18,18. При этом радиально-диагональная шина (прототип) имеет на 6 слоев корда меньше предлагаемой шины, что дает экономию на одну шину 18.00-25 корда 26 м²корда, резины 20 кг, а общее снижение массы на 30 кг.

Использование: в конструкциях пневматических шин. Сущность: отношение диаметров радиально расположенных бортовых колец 1, 2 больше отношения углов наклона нитей групп слоев корда, из которых внешняя группа 4 имеет диагональное, а внутренняя 3 радиальное исполнение, при этом разность отношений находится в пределах 0,75 0,90. 2 ил.

ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА, содержащая в каждом борте не менее двух бортовых колец, расположенных радиально одно над другим, каркас из слоев корда, завернутых погруппно вокруг хотя бы одного бортового кольца, отличающаяся тем, что отношение диаметров радиально расположенных бортовых колец больше отношения углов наклона нитей групп слоев корда, из которых внешняя группа имеет диагональное, а внутренняя (со стороны полости) радиальное исполнение, при этом разность отношений находится в пределах 0,87 0,93:

где D₁ и D₂ диаметры радиально расположенных бортовых колец;
β₁ и β₂ углы наклона нитей "по короне" групп слоев корда каркаса шины.