Характеристики и показатели надежности объекта исследования

1.6      Характеристики и показатели надежности объекта исследования

 

КЛАССИФИКАЦИЯ И КОНСТРУКЦИЯ ШИН

Шины являются важным и дорогостоящим элементом конструкции автомобиля. В зависимости от грузоподъемности автомобиля, его конструкции и условий эксплуатации на приобретение, обслуживание и ремонт шин приходится 6—15 % себестоимости транспортной работы.

Работы, связанные с монтажом -демонтажем шин, их обслуживанием, ремонтом (подкачкой, балансировкой и т. д.), составляют 3—7% общей трудоемкости ТО и ремонта автомобилей. От 3 до 6 чел. на АТП средней мощности заняты технической эксплуатацией шин. В зависимости от конструктивных особенностей шин расход топлива автомобиля может меняться на 4—7 %. Несоблюдение параметров технического состояния шин приводит к росту расхода топлива до 15 %, почти вдвое увеличивается вероятность дорожно-транспортных происшествий.

Шина устанавливается на обод и вместе с ним и диском образует автомобильное колесо (рис. 1.6.1).

Рис. 1.6.1. Камерная шина грузового автомобиля в сборе с ободом:

1 — каркас; 2 — брокер; 3 — протектор; 4 — боковина; 5 — камера; 6 — борт; 7 — ободная лента; 8 — обод; 9 — замочное кольцо (разрезное); 10 — бортовое кольцо (перазрезное); О — наружный диаметр; (I — посадочный диаметр; В — ширина профиля; Н — высота профиля

Основным элементом шины является каркас. Его изготавливают из кордной ткани: текстиля, синтетических волокон, стальной проволоки, стекловолокна и пр. Стоимость каркаса составляет примерно 60 % стоимости шины, а протектора 5 - 7 %. Долговечность каркаса в 2- 3 раза больше, чем протектора, поэтому при износе протектора шину целесообразно восстановить, наложив (привулканизировав) новый протектор.

В зависимости от назначения различают шины: для легковых автомобилей и прицепов к ним, грузовых автомобилей малой грузоподъемности, микроавтобусов; для грузовых автомобилей и прицепов к ним, автобусов, троллейбусов. Рисунок протектора может быть дорожный, универсальный, повышенной проходимости, зимний. Последний тип протектора можно оснащать шипами противоскольжения. Применение шин с рисунком протектора, не соответствующим конкретным условиям, приводит к снижению безопасности автомобиля, ресурса шины, увеличению расхода топлива, ухудшению комфортабельности автомобиля. Состав резиновой смеси протектора, его рисунок определяют ресурс шин. В последние годы ведутся работы по соединению резины с фторопластом, что возможно позволит увеличить ресурс автомобильных шин в 3 раза.

По конструкции каркаса шины могут быть: диагональные, характеризующиеся диагональным расположением нитей корда в каркасе и брекере; радиальные, характеризующиеся меридиональным расположением нитей корда в каркасе и диагональным в брекере.

По способу герметизации различают шины камерные, в которых воздушная полость создается камерой, и бескамерные, в которых воздушная полость создается ободом колеса и покрышкой, имеющей слой герметизирующей резины.

По конфигурации профиля поперечного сечения (отношение Н/В, см. рис. 11.1) шины подразделяются на: обычные (Н/В > 0,89); широкопрофильные (Н/В = 0,9-0,6); низкопрофильные (Н/В =0,88-0,70); сверхнизкопрофильные (0,5< Н/В < 0,70); арочные (Н/В = 0,5 – 0,39); пневмокатки (Н/В = 0,39-0,25).

Дополнительно сверхнизкопрофильные радиальные шины легковых автомобилей могут быть представлены сериями 70 и 60, указывающими отношение Н/В в процентах.

Радиальные шины имеют хорошие характеристики по качению. Их пробег на 25—75 % выше пробега аналогичных диагональных. Они способствуют снижению расхода топлива на 3—5 %. Однако радиальное расположение нитей корда каркаса снижает прочность боковой стенки покрышки. В тяжелых дорожных условиях, при движении по глубокой колее, особенно при пониженном давлении воздуха в шинах, они быстро разрушаются.

Бескамерные шины имеют пробег на 20 % выше по сравнению с аналогичными камерными. Это достигается лучшим температурным режимом шины за счет усиленной теплопередачи с шины на обод. Эти шины медленно «теряют» воздух при проколах, что делает их более безопасными.

У бескамерных шин легко повреждаются уплотнения при неаккуратном выполнении монтажно-демонтажных работ. Их можно устанавливать только на специальные герметичные ободья.

Тенденция развития конструкции шин свидетельствует о снижении профиля шин, т. е. уменьшении Н/В. Оптимальное отношение Н/В с точки зрения затрат энергии на качение 70—65 %. Снижение сопротивления качения на 20 % способствует снижению расхода топлива на 2,5—3 %. Низкопрофильные шины более устойчивы на дороге, обеспечивают меньший тормозной путь автомобиля.

Конструктивные особенности шины, ее основные размеры указаны в маркировке на боковинах (модель, слойность, номер, размер и т. п.).

Модель — условное обозначение разработчика шины и порядковый номер разработки. Например, ИН-251 — совместная разработка НИИШПа и Нижнекамского шинного завода № 251.

Норма слойности — условное обозначение прочности каркаса. Например, НС-10 для грузовых или 4PR —для шин легковых автомобилей, где цифра показывает, какому числу слоев каркаса из текстильного корда эквивалентна прочность каркаса данной модели шины. На современных моделях шин с учетом международных требований норма слойности заменена индексом грузоподъемности, например, 75, 88, 92 и др.

Заводской номер шины, например, ЯIII85 153624 означает следующее: Я — изготовлено на Ярославском шинном заводе; III85 — изготовлено в марте 1985 г., 153624 — порядковый номер шины. На шинах современных моделей изменена последовательность обозначения. Вместо месяца указывается порядковый номер недели в году, а сам год представлен одной цифрой. Например, 125Я 153624.

Размер грузовых шин обычного профиля указывается сочетанием двух параметров: В и d (см. рис. 11.1). Например, 320—508 (12,00—20). Здесь первая группа цифр обозначает размер в миллиметрах, а вторая в дюймах. Радиальные шины дополнительно имеют буквенное обозначение 320- 508R (12.00R20).

Размер широкопрофильных шин указывается сочетанием трех параметров: D*B — d. Так, шина с наружным диаметром 1080 мм, шириной профиля 425 мм и посадочным диаметром 484 мм имеет обозначение 1080X425 — 484. Крупногабаритные широкопрофильные шины дополнительно имеют обозначение В и d в дюймах: 20,5—25(1510X520—635).

Размер шин легковых автомобилей диагональной конструкции указывается сочетанием двух параметров (B — d) в миллиметрах и дюймах. Например, 6,15—13 (155 — 330). Тот же размер для радиальных шин 155R13. Для сверхнизкопрофильных радиальных шин должна быть указана серия — отношение Н/В в %. Например, 205/70R14.

Бескамерные шины имеют надпись Tubeless, камерные — Tub type (зарубежные) или без надписи (отечественные).

На шинах с протектором для грязи и снега нанесен знак «M+S».

Приведенные обозначения предусмотрены действующими стандартами. Если обозначения на шинах нанесены по-иному, значит эти шины выпускаются на пресс-формах, изготовленных до введения новых стандартов и не исчерпавших еще свой ресурс.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ШИНЫ С ДОРОГОЙ И ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ РЕСУРС ШИН

Процессы в пятне контакта.

На шину при движении действуют нормальная нагрузка G и касательная сила Q. Они вызывают в пятне контакта шины с дорогой площадью F удельное давление q =G/F и касательное напряжение t = Q/F. Отношение t к q характеризует напряженность элемента шины в контакта =t/ q. Если она равна или больше коэффициента сцепления шины с дорогой, то начинается проскальзывание. Это главная причина износа протектора. В различных точках контакта напряженность t неодинакова. Она зависит от условий движения, нагруженности шины, углов установки колес, величины давления воздуха в шине и др. (рис. 1.6.2).

Рис. 1.6.2. Распределение удельных сил в центральном продольном сечении площади контакта: 1 — скорость до 100 км/ч; 2 — скорость свыше 100 км/ч; 3.7 — предел сцепления (произведение удельных давлении на коэффициент трения); 4 — ведущий режим; 5 — ведомый режим; 6 — тормозной режим;  /₂ — зоны проскальзывания.

Несоответствие любого из перечисленных факторов оптимальным параметрам вызывает проскальзывание отдельных элементов пятна контакта и неравномерный износ протектора. Так, с уменьшением давления воздуха увеличивается и возрастает предрасположенность элементов протектора к проскальзыванию. Углы установки колес (особенно угол схождения) при отклонении их от норматива приводят к увеличению поперечных касательных напряжений. На выходе шины из пятна контакта превышается предел сцепления с опорной поверхностью и происходит проскальзывание.

Для радиальных шин и шин с изношенным рисунком протектора касательные напряжения всегда меньше.

Критическая скорость качения. Увеличение скорости качения приводит к изменению характера эпюры q (см. рис. 1.6.2) и проскальзыванию элементов протектора. С дальнейшим увеличением скорости шина подвергается действию инерционных сил. Частота деформации элементов шины начинает совпадать с их собственной частотой. Скорость восстановления формы шины после прохождения контактной зоны меньше скорости выхода элементов из контакта. В результате из контакта выходят невосстановленные элементы, которые под действием упругих и инерционных сил также начинают колебаться. Резонансные явления приводят к возникновению волн на боковинах и беговой дорожке. Наступает критическая скорость качения и, как следствие, разрыв шины.

Критическая скорость шины всегда выше максимальной скорости автомобиля, для которого она рекомендована. Однако нагружение автомобиля выше нормы, а особенно пониженное давление в шине резко снижают порог критической скорости, поэтому, согласно ГОСТ 4754— 80, при предстоящем движении легкового автомобиля (более 1 ч) со скоростью свыше 120 км/ч давление воздуха в шинах следует повысить на 0,03 МПа относительно нормы.

Аквапланирование. При движении по мокрой дороге на низких и средних скоростях выступы протектора шины успевают продавить водяную пленку. Из пятна контакта вода выводится через канавки протектора, которые выполняют роль дренажа. При больших скоростях количество выводимой в единицу времени воды растет, и дренаж с этим может не справиться. Между протектором и дорогой появляется водяной клин, нарушающий контакт шины с опорной поверхностью. Возникает аквапланирование, и автомобиль становится неуправляемым. Скорость аквапланирования зависит от скорости автомобиля, толщины водяной пленки вязкости (загрязнения) воды, конструкции шины (отношение Н/В), давления воздуха в шине достаточной высоты рисунка протектора.

Пониженное давление воздуха и изношенный протектор резко приближают момент возникновения аквапланирования.

Влияние технического состояния шины на топливно-экономические и тягово-сцепные свойства автомобиля. По мере износа протектора меняются характеристики шин, что отражается на эксплуатационных свойствах автомобиля. Высота рисунка протектора новых грузовых шин 16—20 мм, легковых 8—10 мм. С уменьшением высоты рисунка протектора возрастает вероятность дорожно-транспортных происшествий, ухудшаются тягово-сцепные качества шин на большинстве опорных поверхностей (особенно увлажненных или заснеженных).

Однако на сухих дорогах шины с изношенным протектором имеют меньшие потери при деформации, что уменьшает сопротивление качению и обеспечивает сокращение, расхода топлива (рис. 1.6.3).

Рис. 1.6.3.Изменение эксплуатационных свойств автомобиля при износе протектора:

1 —расход топлива; 2 —время разгона; 3 — сила тяги на крюке.

Поэтому замену изношенных шин, на новые целесообразно проводить в начале осенне-зимнего сезона. Это будет способствовать увеличению ресурса шин. Новые шины на начальном этапе эксплуатации имеют высокую интенсивность износа протектора. На мокрых и скользких, покрытиях износ в несколько раз меньше, чем на сухих дорогах особенно при летних температурах.

Факторы, определяющие ресурс шин. Шина считается исчерпавшей свой ресурс, если износ протектора достиг предельной величины или в покрышке возникли какие-либо повреждения — порезы (разрывы) нитей корда, расслоение каркаса, вздутие протектора или боковины, сквозные пробои, отрывы бортов и др. Предельная остаточная высота рисунка протектора установлена 1 мм для шин грузовых автомобилей, 2 мм для автобусов и 1,6 мм для легковых автомобилей. Некоторые шины имеют индикаторы износа — поперечные выступы по дну канавок протектора (в шести сечениях), высота которых равна предельной. Шина должна быть снята, если при равномерном износе протектора индикатор появился в одном сечении, при неравномерном — в двух.

При отсутствии индикаторов измерение остаточной высоты протектора следует проводить в местах наибольшего износа. Согласно Правилам эксплуатации автомобильных шин, предельным износом рисунка протектора считается такой износ, когда остаточная высота выступов рисунка протектора имеет минимально допустимую величину на площади, ширина которой равна половине ширины беговой дорожки протектора, а длина равна 1 /6 длины окружности шины по середине беговой дорожки протектора, или при неравна износе — на суммарной площади такой же величины (рис. 1.6.4).

Рис. 1.6.4. Плошадь предельного износа рисунка протектора:

R- радиус шины; B- ширина профиля.

В практической деятельности удобнее исходить из того, что площадь суммарного предельного износа протектора не должна превышать участка его беговой дорожки, равного по длине половине радиуса шины.

Первым циклом эксплуатации шины считается период ее работы до износа протектора или какого-либо повреждения, которое невозможно устранить в условиях АТП. Вторым (и последующим) циклом — работа шины на новой беговой дорожке, наваренной на изношенную покрышку при отсутствии серьезных повреждений ее конструктивных элементов. Эти шины принято называть восстановленными.

Основной причиной снятия шин легковых автомобилей является износ протектора до предельной величины. У грузовых автомобилей часты случаи повреждения шин, что приводит к списанию в утиль 60—70 % снимаемых с эксплуатации шин. Причины (если всё—100%): сквозные повреждения протектора 26 %; повреждения боковин 23 %; отрыв бортов 14 %; расслоение каркаса, брекера 12 %; износ протектора до нитей корда 9 %; заводской брак 7 %, прочие причины 9 %. В большинстве случаев эти повреждения являются следствием неаккуратного вождения автомобиля, его перегрузки, плохого состояния дорог. Остальные шины (30—40 %) остаются пригодными к восстановлению, но и они имеют потери ресурса. Равно износ протектора достигается только у четвертой части шин. У остальных — различные виды неравномерного износа: односторонний, по центру, по краям, пятнистый.

При правильной эксплуатации шины ее ресурс определяется главным образом темпом износа протектора, который зависит от ряда факторов (рис. 1.6.5), причем первые две группы вызывают, как правило, равномерный износ, а неудовлетворительная реализация третьей группы факторов — различные виды неравномерного износа.

Рис. 1.6.5. Управляемость факторов, определяющих преждевременный износ протектора.

Поэтому основным показателем правильной эксплуатации шины является равномерный износ протектора. Любые отклонения в работе шины вызывают перераспределение сил в пятне контакта, проскальзывание элементов протектора, их неравномерный износ по профилю и контуру.

Ухудшение дорожного покрытия сокращает ресурс шин. По сравнению с асфальтобетонными дорогами на гравийно-щебеночных дорогах ресурс снижается примерно на 25 %, на каменистых разбитых дорогах на 50%.

Температура окружающего воздуха также влияет на ресурс шин. Повышенная температура вызывает более интенсивный нагрев шины. При этом снижается сопротивление качению, но и сокращается ресурс. Наивыгоднейший температурный режим для шины с позиции указанных параметров 70—75 °С. Температура шины до 100 °С считается допустимой, при 120 °С опасной, выше — критической. При повышении температуры от нуля до 100 °С прочность резины снижается в 2—3 раза, а прочность связи между резиной и кордом в 1,5—2 раза. При низких отрицательных температурах (минус 40 °С и ниже) непрогретые при движении шины из обычной (неморозостойкой) резины при резком троганни с места, ударах о неровности могут разорваться.

Для современных транспортных потоков скорость движения в значительной степени зависит от интенсивности движения потока. При этом особое значение приобретает также качество вождения автомобиля. Неопытный водитель неправильно выбирает скоростной режим на поворотах, резко тормозит и разгоняет автомобиль. Все это снижает ресурс шин, так как интенсивность износа протектора по мере увеличения тяговой или тормозной сил возрастает в степенной зависимости (со степенью примерно 2.2 для тяговой и 2,6 для тормозной). При увеличении скорости с 50 до 100 км/ч ресурс снижается примерно на 40 %.

Нагрузка на шину и ее ресурс также взаимосвязаны. Перегрузка шины на 10 % снижает ресурс на 20 %. Под действием повышенных нагрузок повреждается каркас, протектор изнашивается по краям беговой дорожки. В технической документации задают нагрузку на шину обычно на 5—10 % меньше допустимой. Такую нагрузку называют экономичной. Уменьшение нагрузки приводит к увеличению пробега.

Остальные факторы (см. рис. 1.6.5; с позиции технической эксплуатации представляют особый интерес, так как на них можно воздействовать, в условиях автотранспортного предприятия.

Для каждого размера шин с учетом их конструкции и экономической нагрузки устанавливают норму давления воздуха. Отклонения от нормы приводят к снижению ресурс (рис. 1.6.6, а). Особенно нежелательно пониженное давление: интенсивно изнашиваются края беговой дорожки протектора (радиальные сверхнизкопрофильные шины такому виду износа подвержены в меньшей степени).

Основную нагрузку в шине (60-70 %) несет воздух. Снижение давления воздуха вызывает большее нагружение каркаса. Увеличивается деформация шины, возрастают усталостные напряжения в каркасе, рвутся нити (особенно металло-корда), у радиальных шин отрываются борта, увеличивается расход топлива (до 15 %).

При повышенном давлении интенсивней изнашивается центральная часть беговой дорожки. Нити корда находятся под большим напряжением. На плохих дорогах резко возрастает вероятность повреждения шины.

Различают два вида дисбаланса — статический и динамический.

Статический дисбаланс — это неравномерное распределение массы шины (колеса) относительно оси вращения. Если такое колесо имеет свободу вращения, тяжелая часть всегда опустится вниз. При движении статический дисбаланс вызывает биение (колебание) колеса в вертикальной плоскости, возникает вибрация кузова, ослабевают крепежные и сварочные соединения.

Динамический дисбаланс — это неравномерное распределение массы шины (колеса) относительно центральной продольной плоскости качения колеса. При движении биение колеса происходит в горизонтальной плоскости. На детали рулевого привода и механизма (при дисбалансе передних колес), на подшипники ступицы действует знакопеременная высокочастотная нагрузка, и они интенсивнее изнашиваются. Характерным признаком такого дисбаланса является биение (вибрация) рулевого колеса.

Почти в 90 % случаев автомобильное колесо имеет оба вида дисбаланса. Их причинами может быть некачественная сборка конструктивных элементов шины при изготовлении, неправильный монтаж, а также неравномерный износ протектора в эксплуатации.

Любой вид дисбаланса вызывает пятнистый износ протектора.

Обод (диск) автомобильного колеса при сильных боковых ударах деформируется. Возникает торцовое биение 3-6 мм. Примерно 15 % дисков легковых автомобилей-такси приобретают в процессе эксплуатации биение 3—6 мм. Ресурс шины, определяемый по глубине протектора в месте наибольшего износа, сокращается до 75 % (рис. 1.6.6 б).

Рис.1.6.6. Влияние давления воздуха в шине (а) и торцевого биения диска (б) на ресурс шины: 1- диск с биением; 2 - диск без биения на другой стороне заднего моста.

На заднем мосту автомобиля биение одного колеса через балку передается на другое и тоже сокращает его ресурс. Биение нового диска по заводским условиям не должно превышать 1,2 мм.

Для грузовых автомобилей и автобусов, имеющих бездисковые колеса, торцевое биение может возникнуть при неравномерной затяжке гаек крепления. Большое влияние на износ протектора оказывают углы установки колес. Наиболее важным является угол схождения. Несоответствие его оптимальной величине резко сказывается на ресурсе шин (рис. 11.7).

При больших положительных значениях схождения на обеих передних шинах возникает односторонний пилообразный износ по наружным дорожкам протектора. При недостаточном схождении или расхождении колес односторонний пилообразный износ возникает по внутренним дорожкам. При этом также возрастает расход топлива. У легкового автомобиля при схождении 1° расход топлива увеличивается на 1,5 %.Развал оказывает заметное влияние на темп износа при значительных отклонениях от нормы (см. рис. 1.6.7). На шине возникает гладкий односторонний износ без явных признаков «пилообразное».

Рис. 1.6.7. Влияние углов схождения и развала на ресурс шины

Отклонения развала от нормы, что характерно для автомобилей с неразрезной передней балкой при их длительной эксплуатации, требуют корректировки схождения. Если это не сделать, то появится односторонний износ, как при неотрегулированном угле схождения.

Конструктивно угол развала «жестко» связан с углом поперечного наклона шкворня (оси поворота). Изменение их при регулировке или в процессе эксплуатации происходит одновременно.

Наиболее часто интенсивный односторонний износ одной шины возникает при неравенстве между собой углов продольного наклона шкворня. При этом на прямолинейном участке дороги автомобиль «тянет» в сторону.

Соотношение углов поворотов заметно влияет на износ передних шин в тех случаях, когда автомобиль много движется по закруглениям, например в условиях большого города или на горных дорогах. Характерным признаком неправильного соотношения углов поворотов является интенсивный износ одной самой крайней дорожки, что особенно заметно у шин с дорожным рисунком протектора.

В процессе эксплуатации также меняется взаимное положение мостов — нарушается их параллельность и возникает смещение одного относительно другого. Наиболее часто бывает перекос заднего моста. При этом автомобиль располагается под углом к траектории движения. На задних шинах возникает односторонний пилообразный износ — по внутренним дорожкам протектора шин одной стороны автомобиля и наружным — другой.

Если любой из видов неравномерного износа не устранить на начальном этапе возникновения, то через некоторое время протектор будет изношен волнами по всей поверхности.

На износ шин оказывают влияние и другие факторы технического состояния автомобиля: осевой люфт маятникового рычага легкового автомобиля (будет повышенный износ правой передней шины), люфты в шкворнях (шаровых опорах), подшипниках ступиц, овальность рабочей поверхности тормозных барабанов и пр. Но влияние их меньше, чем рассмотренных выше, а обнаружение и устранение не вызывают особой сложности.

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ШИН

Техническое обслуживание и ремонт шин, как и автомобиля, производится в соответствии с планово-предупредительной системой, но имеет свои особенности. Обслуживание шин выполняют при соответствующих видах ТО автомобиля: текущий ремонт — на шиномонтажном участке; капитальный ремонт (а под ним следует понимать восстановление шины наложением нового протектора) на специализированных предприятиях. Восстановление шин проводят, как правило, обезличенным способом, т. е. на возвращаемые на АТП шины нет информации об их эксплуатации до восстановления.

В условиях АТП шины требуют проведения монтажно-демонтажных работ, контроля давления воздуха, балансировки, ремонта повреждении камеры и незначительных повреждений покрышки, а также некоторых работ, связанных с осмотром внешнего вида шин и ведением учета их работы.

Монтажно-демонтажные работы. Сборка (разборка) шины с ободом выполняется в основном при замене шин, исчерпавших свой ресурс, или при повреждении камер. Основная сложность при демонтаже — это отжать борта шин от закраин обода. Для этих целей выпускаются промышленностью или изготавливаются силами АТП различные стенды. К промышленным образцам для шин легковых автомобилей относятся стенды моделей Ш-501М, Ш-5Н-Они снабжены нажимными пневматическими устройствами, создающими усилия 2000—3000 Н для постепенного (по окружности обода) отжатия бортов шины.

Для шин грузовых автомобилей выпускаются стенды, моделей Ш-509, Ш-513. Они снабжены нажим гидравлическими устройствами создающими усилия до 250 кН для одновременного отжатия бортов шины но всей окружности обода.

При отсутствии стендов демонтаж вынуждены проводить с помощью подручных средств. При этом часто повреждают боковины, и шипы преждевременно выходят из строя. У бескамерных шин, кроме того, повреждается слой резины на бортах, обеспечивающий герметизацию.

Накачивание шин. Смонтированную шину накачивают воздухом до требуемого давления. При накачивании грузовых шин во избежание несчастного случая при самопроизвольном выскакивании замочного кольца колеса помещают в специальную металлическую клеть. Если накачивание происходит в пути, колесо кладут замочным кольцом вниз.

Накачивают шины на АТП различными способами. Наиболее прогрессивный — с применением воздухораздаточных колонок. Они не требуют постоянного присутствия оператора, автоматически отключаются при достижении нормативного давления. Сложнее обеспечить соблюдение допуска на нормативное давление между очередными обслуживаниями: ±0,02 МПа для грузовых автомобилей и ±0,1 МПа для легковых.

Проведенные наблюдения на АТП показали, что у 40—60 % шин давление воздуха не соответствует норме. Плотности вероятностей распределения давлений, с которыми эксплуатируются шины, имеют такие характеристики: математические ожидания на 5—10 % меньше норматива, коэффициенты вариации у = 0,06-0,15. Потери ресурса шин составляют 4—10%. Объясняется это сложностью измерения давления во внутренних колесах, порчей золотников при частом их вскрытии, закупоркой вентилей грязью и т. д. Для определения средних по конкретному предприятию потерь ресурса шин в зависимости от выявленных вероятностных характеристик разработана номограмма (рис. 1.6.8).

Рис. 1.6.8. Номограмма для определении средних но ЛТП потерь ресурса шин:  р — отклонение среднего по АТП давления воздуха в шинах от норматива;  - потеря ресурса; V-коэффициент вариации.

Перспективным направлением является создание средств экспресс-контроля давления без вскрытия вентиля, оценивающих давление, например, по усилию, с которым шина сопротивляется вдавливанию в протектор или боковину специального датчика, по величине деформации боковины или протектора (рис. 1.6.9) шины.

Рис. 1.6.9. Приспособление для контроля давления воздуха в шине без вскрытия вентиля а — установка автомобиля: 6—измерение давления;

1 — указатель давления; 2 — опорная плита; 3- несущая плита; 4 — подвижные упоры; 5 - неподвижный упор; 6 — датчики перемещений; 7 — балансир; 8 — пневмокамера.

Недостатком этих средств является зависимость показаний от жесткости шины. Однако если средства экспресс-контроля на нынешнем их техническом уровне обеспечат в целом по АТП разброс давления в шинах по сравнению с нормой на уровне и = 0,05 (см. рис. 11.8) т. е. не более ±0,025 МПа для легковых автомобилей и ±0,050— 0,075 МПа для грузовых, то средние потери ресурса шин не превысят 1,5%.

Нормы давления воздуха в шинах с учётом модели автомобиля и типа шин приведены в Правилах эксплуатации автомобильных шин, которые являются официальным документом. Данные заводов-изготовителей, приведенные в руководствах по эксплуатации, носят рекомендационный характер. Контроль давления воздуха проводится при каждом техническом обслуживании. Кроме того, водитель обязан ежедневно осматривать шины и при необходимости проверять давление.

Балансировка колес. По техническим условиям заводов-изготовителей шина грузового автомобиля может иметь статический дисбаланс, равный произведению 0,5—0,7 % массы шины на ее радиус, легкового 1000—2000 г*см. Поэтому смонтированное и накачанное колесо необходимо отбалансировать. Для балансировки существуют стационарные стенды К-121 (СССР), AMR-5 (ГДР) и другие требующие снятия колеса с автомобиля, а также передвижные (подкатные) стенды К-125 (СССР), EWK-15V Польша и другие, позволяющие проводить балансировку колеса непосредственно на автомобиле.

Устраняют дисбаланс специальными балансировочными грузиками, закрепляемыми на закраинах обода в наиболее легких частях колеса.

Принцип работы стационарных стендов следующий: колесо закрепляют на валу стенда (рис. 1.6.10) и раскручивают до скорости 650— 800 об/мин. От несбалансированных масс колеса возникает поворачивающий момент, в результате чего вал стенда совершает колебания: горизонтальные, вертикальные или конусообразные (в зависимости от конструкции стенда). Амплитуда этих колебаний зависит от значения дисбаланса. Она регистрируется специальными датчиками и выводится на приборную доску

Рис. 1.6.10. Схема работы стационарного балансировочного стенда;

Р1, Р2 — несбалансированные массы шины, Р1’,P2’ — массы балансировочных грузовиков

Современные стационарные стенды обеспечивают комплексную балансировку без разделения на статическую и динамическую. Первоначально определяются самое легкое место и требуемый вес балансировочных грузиков по внешней полуплоскости колеса, затем — по внутренней. На некоторых моделях стендов определение дисбаланса по каждой полуплоскости происходит одновременно.

Передвижные стенды обеспечивают только поэтапную балансировку — вначале статическую, затем динамическую.

Принцип работы передвижных стендов (рис. 1.6.11 а) следующий. Вывешенное автомобильное колесо 4 раскручивают фрикционным шкивом / электродвигателя стенда до частоты, соответствующей скорости 120— 170 км/ч.

Датчик 7, присоединенный к нижнему рычагу 6 подвески (при статической балансировке) или к опорному тормозному щиту 5 (при динамической), преобразует колебания колеса в электрический сигнал. На измерительное устройство стенда пропускаются импульсы от самых нижних точек этого сигнала, соответствующих моментам прохождения тяжелой точки колеса через плоскость установки датчика 7. По амплитуде импульсов на стрелочном индикаторе 3 определяют необходимый вес балансировочных грузиков. Импульсы также заставляют срабатывать стробоскопическую лампу 2, при вспышках которой колесо кажется неподвижным. Данное его положение запоминается оператором по какой-либо метке, находящейся на шине. После торможения колеса, если его остановить в том положении, при котором запоминалась метка, самая тяжелая масса колеса окажется в зоне установки датчика.

При устранении статического дисбаланса грузики 8 устанавливают равномерно на обе стороны обода, чтобы не вызвать динамического дисбаланса. При устранении динамического дисбаланса грузики устанавливают по диагонали, чтобы не вызвать статического дисбаланса (рис. 1.6.11, б, в). Амплитуда электрического сигнала зависит как от значения дисбаланса, так и от жесткости пружины, состояния амортизатора, размера колеса, поэтому вес балансировочных грузиков определяется приблизительно, что требует повторения балансировки (обычно 1—2 раза) до тех пор, пока показания стенда не окажутся в пределах допуска приблизительно 10 г (массы грузика).

 

Рис. 1.6.11. Схема работы передвижного балансировочного стенда

Динамическую балансировку проводить значительно труднее, так как сложно обеспечить надежный контакт датчика 7 с опорным тормозным щитом. Последнее время ряд зарубежных фирм выпускают передвижные стенды только для статической балансировки. Работа на передвижных стендах требует более высокой квалификации оператора.

Статический дисбаланс можно устранить без стенда. Колесо устанавливают на легко вращающуюся ступицу. Тяжелая масса колеса опустится вниз. На противоположную сторону подбором устанавливают грузики до тех пор, пока колесо станет неподвижным в любом положении. Этот способ можно рекомендовать для балансировки колес (особенно передних) автобусов и грузовых автомобилей, для которых наша промышленность пока стендов не выпускает, а также для наварных шин, часто чрезмерный дисбаланс которых может повредить оборудование.

Балансировку колес в обязательном порядке надо проводить при монтаже новых шин, затем при каждом ТО-2. Учитывая особенность работы стационарных и передвижных стендов, опыт работы крупных таксомоторных парков можно рекомендовать применять стационарные стенды на шиномонтажных участках и в зонах ТО-2, а передвижные — на поточных линиях ТО-1 для статической балансировки ведомых колес.

Клеймение шин. Отличительным знаком каждой шины является ее заводской номер. По нему ведут учет шин на АТП. Но в процессе эксплуатации номер может стать трудно различим. На восстановленных шинах его может вообще не быть, поэтому на АТП шины клеймят, т. е. на них выжигают так называемые гаражные номера. Для этого Применяют специальные приборы: понижающий до 6 В трансформатор держатель и сменные колодки с цифрами размером 34*20 мм, изготовленными из нихромовой проволоки. При включении напряжения цифра нагревается, ее прижимают к плечевой зоне боковины. Выжигание цифр по центру боковины радиальных шин не допускается, так как это приведет к их повреждению. Глубина выжженных номеров не должна превышать 1 мм. Существуют отечественные приборы для клеймения — моделей 6224 и Ш-309.

Ремонт камер и покрышек. Поврежденные камеры ремонтируют, если они не повреждены нефтепродуктами, отсутствуют пористость и затвердевание стенок, нет пролежней глубиной более 0,5 мм в местах сгиба, размеры повреждений не превышают габаритных возможностей вулканизационных аппаратов, т. е. примерно 150 мм.

Ремонтируемые места подвергают шерохованию шлифовальным кругом или рашпилем, очищают от пыли. Не рекомендуется применение шлифовальной шкурки, так как ее абразивные зерна трудно удаляются с обработанного места. Небольшие повреждения (до 30 мм) ремонтируют наложением заплат из невулканизированной (сырой) резины, большие — заплатами из вулканизированной.

Заплаты из сырой резины при длительном ее хранении и ремонтируемое место желательно промазать 1 раз клеем концентрации 1:8 (1 часть саженаполненной клеевой резины на 8 частей бензин: Калоша). Это условие особенно важно для камер из бутилкаучука (маркировка на камере БК). Они характерны медленным диффузионным проникновением для воздуха, но хуже вулканизируются обычными материалами.

После полного просыхания клея (чтобы не образовались паровые прослойки) заплату кладут на поврежденное место, прокатывают роликом и устанавливают в вулканизационный аппарат на 15—20 мин. Температура вулканизации 143 С. Аналогичным способом ремонтируют несквозные повреждения боковин покрышек.

Заплаты из вулканизированной резины надо шероховать по краям, проложить полосками сырой резины, промазать клеем. Дальнейший процесс аналогичен изложенному выше. Для ремонта камер в путевых условиях применяют пиротехнические брикеты или портативные электровулканизаторы, работающие от аккумуляторной батареи. Последнее время получают распространение самовулканизирующиеся материалы, для которых не требуется нагрев. Отремонтированные камеры проверяют на герметичность в ванне с водой.

Электровулканизаторы для ремонта камер и несквозных повреждений покрышек выпускаются моделей 6134, 6140, Ш-109, Ш-112, Ш-113. Бескамерные шины при проколе ремонтируют без снятия их с обода (чтобы случайно не повредить уплотнительный слой на бортах). Если прокол менее 3 мм, заполняют его специальной пастой-клеем при помощи шприца, прилагаемого к комплекту шин. Проколы от 3 до 10 мм ремонтируют с помощью пробок (рис. 1.6.12, б, д). Их смазывают клеем и при помощи специального стержня вводят в отверстие. Выступающую часть срезают на 2— 3 мм выше поверхности протектора. Через 10—15 мин шину можно накачивать.

Рис. 1.6.12. Приспособления для ремонта проколов покрышек:

а — грибок; 6 — пробка; в — установка грибка шилом с игольчатым ушком; г— петля дли установки грибка; д — стержень для установки пробки

Причиной некачественного ремонта бескамерных шин может быть нахождение в отверстии талька, которым на заводе припудривают внутреннюю полость шины. Поэтому желательно прокол прочистить круглым тонким напильником (надфилем) или в крайнем случае смочить несколькими каплями бензина. Проколы (пробои) более 10 мм ремонтируют только после демонтажа шины с обода. Специальным приспособлением в прокол изнутри покрышки вводят грибок из сырой резины (см. рис. 11.12, а, в), затем вулканизируют. Аналогично ремонтируют обычные камерные покрышки.

Примерно 20—25 % шин грузовых автомобилей получают легкие местные повреждения — пробои, порезы, трещины и т. д. Без своевременного ремонта через 5—6 тыс. км пробега они увеличиваются, и шины списывают в утиль. Ремонт местных повреждений в условиях АТП значительно увеличивает период эксплуатации шин.

Основой подготовки шины являются ее очистка и сушка для обеспечения качественной вулканизации. Влажность каркаса не должна превышать 5 %. Место повреждения чаще всего обнаруживают и обследуют визуально. Для этих целей существуют. Заделку повреждений производят различными способами в зависимости от используемого материала. В каждом конкретном случае существует своя технология.

Вулканизацию покрышек проводят на специальном оборудовании, в которое устанавливают покрышку, а внутрь покрышки помещают по ее профилю нажимное устройство. Обогрев поврежденного места может быть одно- или двусторонний, при котором время вулканизации снижается на 25—30 %. Наша промышленность выпускает электровулканизаторы моделей 111-116 и 111-117.

Шины с изношенным протектором восстанавливают наложением (па-варкой) нового протектора. Это экономически выгодно. Стоимость восстановления составляет примерно 25 % стоимости новой шины. Обычно ресурс восстановленных шин достигает 40-60 %, а при использовании высококачественных резиновых смесей почти 100 % ресурса новых шин. Есть технология восстановления также покровного слоя резины на боковинах.

Диагональные шины могут оставаться пригодными к повторному, а иногда и к третьему восстановлению. Радиальные, как правило, восстанавливаются не более 1 раза. Шины восстанавливаются по первому или второму классу (ранее использовался термин категория).

К первому классу относятся покрышки без повреждения кордной ткани с ограниченным числом проколов (до пяти в зависимости от их диаметра, но не больше 10 мм). Эти пневмодефектоскопы, ультразвуковые установки и т. д., но применение их ограничено из-за высокой стоимости и сложности конструкции.

В зависимости от степени повреждения шины обработка поврежденных мест может быть различного вида (рис. 1.6.13). Выполняется она с помощью набора инструмента шиноремонтника модели Ш-308.

Рис. 1.6.13. Схема вырезки повреждений.

Клей наносят кистью или пульверизатором. В последнем случае его концентрация должна быть 1: 10.

Покрышки можно устанавливaть без ограничения на все виды транспорта кроме передней оси междугородных автобусов.

Ко второму классу относятся покрышки, имеющие ограниченные повреждения каркаса, брекера.

Эти покрышки запрещается устанавливать на передние оси легковых автомобилей, городских автобусов, троллейбусов, а также на любую ось междугородных автобусов.

Покрышки радиальной конструкции для легковых автомобилей и покрышки диагональной конструкции с нормой слойности 4 принимаются к восстановлению только по первому классу. Кроме приведенных ограничений, шины легковых автомобилей принимаются на восстановление, если с момента их выпуска предприятием-изготовителем прошло не более 10 лет.

Организация технологического процесса.

Полнота выполнения необходимых операций, ритмичность работы участков, постов и исполнителей оказывают существенное влияние на ресурс шин. Проведенный МАДИ анализ в грузовых и автобусных ДТП показал, что из-за некачественного выполнения шинных работ при ЕО и ТО-1 (несистематический контроль за давлением воздуха) потери ресурса шин составляют в среднем 4 %, при ТО-2 (выполнение не в полном объеме регулировки углов установки колес, балансировки) 11 %; на шиномонтажный участок (ШМУ) (неаккуратный демонтаж покрышек отсутствие контроля за состоянием обода) 7%. Эти потери можно объяснить отсутствием должного контроля со стороны инженерно-технической службы, а также (и в основном) несовершенством технологии и методов организации производства.

В зоне ТО-2, состоящей в большинстве случаев из универсальных постов, сложно обеспечить обслуживание шин и углов установки колес в требуемых объемах. Нужен специализированный пост с диагностическим оборудованием, потребность в котором будет возникать только в конце рабочей смены.

На ШМУ в первую половину рабочего дня поступает 65—80 % сменного объема работ. Образуется очередь, автомобили простаивают. Это вынуждает исполнителей выполнять работы в сокращенном объеме, что отражается на их качестве. Во второй половине дня исполнители загружены неполностью.

Процесс замены изношенных (поврежденных) шин на ШМУ состоит из нескольких этапов (рис. 1.6.14).

Рис. 1.6.14. Этапы и продолжительность процесса замены шин

А - продолжительность простоя автомобиля при последовательном выполнении работ, Б+В – то же, при предварительном агрегатировании шин.

Отличительной чертой 2-го и 3-го является то, что перечисленные работы не требуют присутствия автомобиля. Они могут быть выполнены заблаговременно до прихода автомобиля на обслуживание.

Такая форма организации работ получила название метода предварительного агрегатирования шин. Смысл его заключается в том, что шину заранее монтируют на оборотный обод. Действия водителя заключаются только в сдаче изношенного колеса и получении агрегатированного при оформлении соответствующих документов. Простой автомобилей сокращается в 2—3 раза.

Пост, где производят замену шин в первую половину дня, во второй половине свободен. На нем организуют проведение шинных работ по автомобилям, завершающим ТО-2. Эти работы также выполняют работники ШМУ.

Пример реального специализированного участка по комплексному обслуживанию шин в объемах работ ШМУ и зоны ТО-2 применительно к АТП на 170 автобусов и 50 легковых автомобилей такси показан на рис. 1.6.15.

ШМУ состоит из четырех отделений, каждое из которых предназначено для выполнения законченного этапа технологического процесса.

Рис. 1.6.15. Планировочное решение специализированного участка по комплексному обслуживанию шин:

А — отделение приемки; Б — отделение подготовки; В — вулканизационное отделение; Г — склад для агрегатированных шин; Д — специализированный пост для автобуса;

/ — спредер; 2— стенд для демонтажа шин автобусов; 3—вешалка для камер (настенная); 4— ванна;.5—стол; 6—клеть для накачки шин; 7—стенд для демонтажа шин при замене камер; 8 — приспособление для очистки ободьев; 9 — балансировочный стенд; 10 — стеллаж; 11 — стенд для монтажа-демонтажа шин легковых автомобилей; 12 — площадка для монтажа шин автобусов; 13 — многопостовой электровулканизатор; 14 — шкаф; 15 — электронагревательный пресс для резинотехнических изделий; 16 — верстак; 17 — вешалка для камер (передвижная); 18 — шероховальный станок; 19 — воздухораздаточная колонка; 20 — канавный подъемник; 21 — приспособление для контроля углов установки колес автобусов; 22 — гайковерт.

В соответствии с годовой программой (трудоемкостью) работы выполняет группа исполнителей из 3 чел. Режим их работы организован так, чтобы был обеспечен быстрый выпуск автомобилей в утренние часы, а замену изношенных шин произвести с минимальными потерями линейного времени. Для автобусов — это дневные часы, когда плотность пассажиропотоков снижается.

Метод предварительного агрегатирования шин требует четкого взаимодействия участка с другими производственными подразделениями: группой учета шин, складом шин, окрасочным участком, зоной ТО-2. Поэтому технологический процесс разделен на ряд основных операций с закреплением их (с учетом трудоемкостей) по исполнителям, рабочим местам и времени выполнения. Для удобства пользования технологический процесс можно представить в виде линейного графика (рис. 1.6.16). При этом упрощается оценка своевременности качества выполняемых работ каждым исполнителем. Исполнители oпeрации могут друг друга заменят:, они же отвечают за качество и объем всего требуемого перечня шинных работ, включая установку колес на автомобиль. При выполнении этой операции водителем часто не соблюдаются правила комплектования автомобиля шинами, не выдерживаются нормативы на затяжку крепежа, что приводит к снижению безопасности, а у бездисковых колес к возникновению торцевого биения.

Рис. 1.6.16 Линейный график технологического процесса обслуживании шин.

Передача основного объема работ по обслуживанию шин конкретной группе исполнителей позволяет проводить оплату труда по конечному результату степени реализации ресурса шин. При этом создаются предпосылки для перевода шинного хозяйства АТП на внутрипроизводственный хозрасчет.