МИКРОШАРИКИ ДЛЯ БАЛАНСИРОВКИ КОЛЕС Российский патент 2011 года по МПК B60C19/00 F16F15/32 

Изобретение относится к области материалов, которые используются для балансировки колес.

Известно, что вес изготавливаемых шин неравномерно распределяется по ее окружности. Если вес колеса не будет сбалансирован во время движения, то оно будет вибрировать, а это приводит к резкому сокращению срока его службы и долговечности.

Известно, что для традиционного способа балансировки колес применяется балансировочный станок, а балансировочные грузики, которые крепятся к диску колеса, обычно выполнены из свинцового сплава или стали.

К недостаткам колесных грузиков следует отнести то, что они отваливаются, когда водитель заезжает на обочину, собирают грязь, щебень, снег. Точки дисбаланса меняются со временем благодаря износу. Поэтому рекомендуется 2-3 раза в сезон производить повторную балансировку шин.

Существует автоматическая балансировка колеса в процессе его движения, так называемая внутренняя балансировка колеса. В качестве балансировочного материала, как правило, применяют микробисер и другие шарики и порошки.

Наибольшее распространение для балансировки колес в настоящее время получил стеклянный бисер размером 0,15-0,65 мм (см. патент США №6128952) и стеклянный бисер размером 1,0-2,0 мм фирмы TECH INTERNATIONAL.

К недостаткам известных стеклянных шариков (бисера) следует отнести их недостаточно высокие водостойкость и прочность, а это приводит к их слипанию во время остановок (стеклянная пыль, образующаяся при трении шариков во влажных условиях, гидролизуется и цементирует их). Для устранения гидролиза шарики покрывают гидрофобным покрытием, однако это покрытие лишь на некоторое время защищает их от гидролиза, в дальнейшем это покрытие стирается и только снижает подвижность шариков и ухудшает балансировку колес.

Наиболее близким по технической сущности является патент США №7360846, в котором в качестве бисера для балансировки колес используют керамические шарики, имеющие достаточно высокую прочность и твердость.

К недостаткам известных шариков следует отнести большую истираемость резины при эксплуатации шины, так как шероховатость поверхности шариков из-за особенностей технологии керамики значительно выше, чем у стеклянных.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение истираемости балансировочных шариков за счет повышения их прочности и гидравлической устойчивости.

Указанный результат достигается за счет того, что в качестве микрошариков для балансировки шин применены проппанты с гладкой поверхностью, открытой пористостью менее 0,3% и микротвердостью по Моосу менее 7. Причем кажущаяся плотность проппанта находится в пределах 2,5-4,0 г/см³, а сферичность и округлость проппанта составляет более 0,9/0,9.

Проппанты - это керамические или стеклокристаллические шарики размером 0,2-2,0 мм, используемые для гидравлического разрыва пласта при добыче нефти и газа (см., например, патенты РФ №№2309971, 2336293 и др.).

При открытой пористости проппантов более 0,3% прочность микрошариков падает. Это объясняется и тем, что эксплуатация микрошариков происходит при разных температурах - плюсовых и минусовых, что действует разрушающе на их поверхность. Кажущая плотность может находиться в рамках как легких, так и тяжелых проппантов. Однако наибольшее предпочтение следует отдать проппантам с кажущей плотностью 2,5-4,0 г/см³. Для балансировки колес большое значение имеет весовой показатель, так как это напрямую связано с количеством засыпаемого в шину колеса материала.

Сравнение свойств стеклянного бисера диаметром 0,3-0,5 мм для балансировки колес фирмы «ТЕСН PLUS» с микрошариками (проппантами) фирмы «ФОРЭС» приведено в таблице 1.

Истираемость шариков бисера определялась путем сухой галтовки в барабане футерованном резиной, а степень истираемости бисера и натирании резины определяли по ISO 13503-2 спектрофотометрическим методом - мутность одной суспензии бисера после определенного времени галтовки в барабане.

Истираемость балансировочных шариков

Таблица 1. Вид шариков (бисер) Мутность после голтовки (0 час) Мутность после голтовки (50 час) Мутность после голтовки (100 час) Мутность после голтовки (200 час) 1. Стеклянный бисер по пат. США (микротвердость - 6) 15 430 790 1320 2. Стеклянный бисер фирмы ТЕСН In+ (микротвердость - 6) 30 365 1080 2600 3. Проппанты (пат. РФ №2235703), фракция 20/40, сферичность и округлость 0,8/0,8, откр. пористость 2%, микротвердость 6,5 72 560 1380 3800 4. Проппанты (пат. РФ №2342420), фракция 20/40, сферичность и округлость 0,8/0,8, откр. пористость 0,2%, микротвердость 6,5 58 290 590 1240 5. Проппанты (пат. РФ №2235702), фракция 20/40, сферичность и округлость 0,8/0,7, откр. пористость 0,5%, микротвердость 8 39 495 1340 2690 6. Проппанты (пат. РФ №2336293), фракция 20/40, сферичность и округлость 0,95/0,95, откр. пористость 0,03%, микротвердость 6,5 32 230 470 920 7. Проппанты (пат. РФ №2363720), фракция 20/40, сферичность и округлость 0,92/0,95, откр. пористость 0,25%, микротвердость 6,5 48 411 726 1130 Примечание: Время галтовки 200 часов ориентировочно соответствует пробегу колеса - 100 тыс.км.

Анализ таблицы показывает, что интегральное образование пыли (пыль бисера плюс пыль износа резины) при использовании проппантов с микротвердостью менее 7, сферичностью и округлостью более 0,9/0,9 и открытой пористостью менее 0,3%, т.е значительно меньше, чем при использовании стеклобисера или проппантов стандартного качества. Снижение пыли при использовании заявляемых проппантов в качестве шариков (бисера) для балансировки колес позволит и улучшить качество балансировки и долговечность использования шариков.

Изобретение относится к области материалов, которые используются для балансировки колес. В качестве микрошариков для балансировки шин применены проппанты с гладкой поверхностью, открытой пористостью менее 0,3% и микротвердостью по Моосу менее 7. Причем кажущая плотность проппанта находится в пределах 2,5-4,0 г/см³, а сферичность и округлость проппанта составляет более 0,9/0,9. Технический результат - уменьшение истираемости балансировочных шариков за счет повышения их прочности и гидравлической устойчивости. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Применение проппантов в качестве микрошариков для балансировки колес.

2. Применение проппантов по п.1, отличающееся тем, что кажущая плотность проппанта находится в пределах 2,5-4,0 г/см³.

3. Применение проппантов по п.1, отличающееся тем, что сферичность и округлость проппанта составляет более 0,9/0,9.

4. Применение проппантов по п.1, отличающееся тем, что открытая пористость проппанта составляет менее 0,3%.

5. Применение проппантов по п.1, отличающееся тем, что микротвердость проппанта по Моосу составляет менее 7.