АРМИРОВАННАЯ МАССИВНАЯ ШИНА Российский патент 2005 года по МПК B60C7/10 

Заявляемое изобретение относится к области конструирования и изготовления резиновых массивных шин, предназначенных для колесного безрельсового авто- электротранспорта.

Для оснащения промышленного транспорта, используемого при перевозке грузов внутри предприятий по дорогам и проездам с деревянным, бетонным, металлическим покрытием, когда требуется грузоподъемность, маневренность, устойчивость, высокая стойкость к порезам и проколам, применяют массивные шины.

Как правило, безбандажные массивные шины представляют собой сплошное резиновое кольцо, иногда армированное в зоне посадочной части металлокордом. При монтаже кольцо напрессовывается на колесо с натягом [1].

Аналогичная по конструкции шина, содержащая внутри кольцевого элемента хотя бы один виток жесткого элемента, воспринимающего растягивающие усилия и проходящего внутри литого резинового кольца, образующего массив шины, на расстоянии от его внутренней, наружной и боковых стенок, описана в [2]. Металлокорд может располагаться и вблизи зоны беговой поверхности шины [З].

Предусмотренные ГОСТ 5883-89 [1] шины безбандажного типа содержат соединенный в кольцо металлокорд, находящийся внутри кольцевого резинового массива. При их производстве для надежного крепления шины на колесе необходимо обеспечить высокую прочность связи резины с металлокордом (не менее 4,4 кН/м в соответствии с п.1.3.3 ГОСТ 5883-89), что требует применения дорогостоящего латунированного металлокорда и использования для изготовления массива шины смесей с высоким (до 40 и более %) содержанием бутадиен-метилстирольного синтетического каучука СКСМ при незначительном (около 5%) использовании отходов резинового производства в виде регенерата РШ [4, с.52].

Возможность отслойки металлокорда в процессе эксплуатации, а также вызванная невозможностью широкого использования вторичного сырья высокая стоимость смеси для производства шин соответственно снижает их эксплуатационную надежность и повышает стоимость производства, что снижает конкурентоспособность изделий.

Аналогичными недостатками отличаются выпускаемые отечественной промышленностью безбандажные шины [5], соответствующие ТУ 104224-75, предназначенные для электрокар, электропогрузчиков, зерноочистительных машин, представляющие собой резиновый армированный массив в виде кольца, одеваемого на обод.

Указанными выше недостатками, выраженными в снижении эксплуатационной надежности и повышении стоимости изготовления в связи с возможностью отслойки металлокорда, и малой долей вторичного сырья, используемого при приготовлении резиновой смеси, отличается и массивная шина с наружной беговой и внутренней гладкой цилиндрической посадочной частью, армированная проволочными кольцами, показанная на рис.19д книги [4].

Последняя конструкция по своей технической сущности может быть принята в качестве прототипа.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является снижение стоимости изготовления шин и определение соотношения всех параметров шины для возможности выбора их наилучшего сочетания.

Для решения этой задачи в известной массивной шине, содержащей, по крайней мере, протекторную и посадочную части и армирующие кольца, последняя выполнена из резинового массива армированного хаотично ориентированными обрезками волокон корда, внутри которого размещены армирующие кольца, оси которых совпадают с осью установочной поверхности, образованной двумя сходящимися конусными поверхностями, обращенными вершинами друг к другу с возможностью установки на соответствующую поверхность ступицы с натягом и передачей крутящего момента, связанного с основными параметрами шины соответствующими соотношениями.

При этом армирующие кольца выполнены в виде сплошных колец или подвулканизированных бухт проволоки. Возможно разное направление навивки проволоки у соседних колец для равноценности передачи момента на прямом и обратном ходу транспортного средства.

На чертеже изображен чертеж заявляемой шины.

Шина содержит резиновый массив, образованный протекторной частью 1 и посадочной частью 2, выполненный из резины разных сортов. При этом посадочная часть, выполненная в виде резинового массива, армирована хаотично ориентированными обрезками корда, внутри которого размещены армирующие кольца 3, оси которых совпадают с осью установочной посадочной поверхности, образованной двумя сходящимися конусными поверхностями, допускающими передачу требуемого крутящего момента М_кр при определенной силе натяга Т_нат, которые могут быть рассчитаны из следующих соотношений:

где [σθ] - допустимые тангенциальные напряжения в армирующем кольце, кг/мм²,

b - ширина кольца, мм,

R_H - наружный радиус кольца, мм,

R_cт - радиус ступицы в месте расположения армирующего кольца, мм,

n - число армирующих колец,

К_тр - коэффициент трения посадочной части шины по ступице,

К_n - коэффициент пропорциональности,

α - угол конуса посадочной поверхности, град.

При этом армирующие кольца могут быть выполнены сплошными, составными, навитыми из проволоки. В последнем случае бухту навитой проволоки предварительно подвулканизируют и заделывают внутрь резинового массива при формовке шины, наполненного хаотично ориентированными обрезками волокон корда, которые повышают адгезию армирующих колец к резине и увеличивают прочность самого массива.

Устройство работает следующим образом.

Во время движения транспортного средства основной задачей ведущих колес является передача крутящего момента М_кр со ступицы на шину. А поскольку эта передача осуществляется за счет сил трения, то пара шина - ступица должны иметь достаточный коэффициент трения К_тр и нормальные радиальные силы Т_рад, возникающие в момент напрессовки шины на конусную поверхность ступицы. В шине также возникают растягивающие тангенциальные усилия, стремящиеся разорвать армирующие кольца, которые воспринимают на себя эту нагрузку. Прочность этих колец зависит от материала, из которого они изготовлены, и определяются допустимыми напряжениями растяжения [σθ]. Фактические напряжения σθ определяются усилием напрессовки (натяга) Т_нат.

Между армирующими кольцами и посадочной поверхностью имеется слой резины, который во взаимодействии со ступицей определяет коэффициент трения, фактически - пары сталь - резина.

В момент приложения к колесу крутящего момента М_кр возникает тангенциальная сила трения Т_тр, нагружающая армирующие кольца дополнительной тангенциальной нагрузкой, возникшей в момент напрессовки колеса на ступицу.

Таким образом, допустимые тангенциальные напряжения [σθ] "расходуются" на натяг шины на ступицу и на сопротивление крутящему моменту М_кр. Соотношение этих нагрузок учитывается коэффициентом пропорциональности К_n.

Приведенные формулы позволяют выбрать оптимальные размеры армирующих колец, рассчитать требуемую прочность их материала и определить допустимое усилие запрессовки шины на ступицу.

Список использованной литературы

1. Шины массивные резиновые. Технические условия. ГОСТ 5883-89.

2. Патент США №4446903.

3. Авт. свид. №369027.

4. Савосин B.C., Бограчев М.Л. Массивные шины. Конструкция, изготовление, эксплуатация. М.: Химия, 1981 (прототип).

Изобретение относится к области конструирования и изготовления резиновых массивных шин, предназначенных для колесного безрельсового авто-, электротранспорта. Армированная шина содержит, по крайней мере, протекторную и посадочную части и армирующие кольца. Посадочная часть шины выполнена из резинового массива, армированного хаотично ориентированными обрезками волокон корда, внутри которого размещены армирующие кольца, оси которых совпадают с осью установочной поверхности посадочной части, образованной двумя сходящимися конусными поверхностями, обращенными вершинами друг к другу, причем армирующие кольца установлены на соответствующую поверхность ступицы с натягом, допускающим передачу крутящего момента. Приведены математические зависимости крутящего момента от силы натяга и параметров шины. Кроме того, армирующие кольца могут быть выполнены в виде подвулканизированных бухт проволоки, а направление навивки бухт проволоки может быть различным. Технический результат - снижение стоимости изготовления шин и определение соотношения всех параметров шины для возможности выбора их наилучшего сочетания. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Армированная шина, содержащая, по крайней мере, протекторную и посадочную части, и армирующие кольца, отличающаяся тем, что посадочная часть выполнена из резинового массива, армированного хаотично ориентированными обрезками волокон корда, внутри которого размещены армирующие кольца, оси которых совпадают с осью установочной поверхности посадочной части, образованной двумя сходящимися конусными поверхностями, обращенными вершинами друг к другу, причем армирующие кольца установлены на соответствующую поверхность ступицы с натягом, допускающим передачу крутящего момента.2. Армированная шина по п.1, отличающаяся тем, что крутящий момент М_кр и сила натяга Т_нат связаны с параметрами шины следующими соотношениями:

где [σθ] - допустимые тангенциальные напряжения в армирующем кольце, кг/мм²;

b - ширина кольца, мм;

R_h - наружный радиус армирующего кольца, мм;

R_cт - радиус ступицы, мм;

n - число армирующих колец;

К_тр - коэффициент трения посадочной части шины по ступице;

K_п - коэффициент пропорциональности;

α - угол конуса посадочной поверхности, град;

R_кол - радиус колеса (шины), мм.