V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Изобретение в XIX веке пневматической шины позволило значительно улучшить эксплуатационные свойства первых автомобилей и обеспечило быстрое развитие автомобильной промышленности. Тем не менее, даже современные пневматические шины традиционных конструкций все же имеют один существенный недостаток, заключающийся в прекращении транспортного процесса при потере избыточного давления сжатого воздуха.

В начале XX века были попытки применения на автомобилях пружинных колес, упругость которых обеспечивалась не избыточным давлением сжатого воздуха, а свойствами рессорно-пружинных сталей, применяемых для их изготовления. Пневматические шины, конструкция которых быстро совершенствовалась, вытеснили сравнительно недолговечные и тяжелые пружинные колеса.

В настоящее время достижения химии полимеров позволяют продолжить развитие конструкций самонесущих шин и расширить сферу их применения. Полиуретан, как современный полностью синтетический конструкционный материал с проектируемыми физико-механическими свойствами широко применяется для изготовления многих элементов современных автомобилей, в том числе и автомобильных шин. Разработкой безвоздушных шин с упругими деформируемыми спицами из эластичного полиуретана занимаются ведущие мировые компании-производители автомобильных шин и зарубежные исследовательские институты. В России разработкой самонесущих шин атмосферного давления активно занимаются в МИТХТ им. М. В.Ломоносова и НИИШП. [1]

В Братском государственном университете также накоплен опыт в разработке и исследовании шин с упругими деформируемыми спицами из эластичного полиуретана.

Предварительное тестирование показало, что безвоздушные шины на 5 % легче обычных пневматических. [2] Соответственно, предполагается, что и расход топлива при эксплуатации автомобиля с использованием новых разработок так же снизится, что является положительным аспектом применения данных шин на предприятиях АПК. Нельзя не отметить и повышение безопасности при применении таких шин – вам не грозит занос в случае прокола, особенно переднего колеса. По подсчётам специалистов нагрев новинки при движении будет значительно ниже, чем в обычных шинах, что позволяет увеличить время её эксплуатации при меньшем износе.

Для изготовления безвоздушных шин по известной технологии применялись эластичные двухкомпонентные полиуретаны производства ООО «СУРЭЛ» (г. Санкт- Петербург), технические характеристики которых приведены в табл. 1.

Таблица 1-Технические характеристики уретановых форполимеров для изготовления безвоздушных шин с упругими спицами

Наименование	Марка уретанового форполимера
показателя	СКУ-ПФЛ-100	СУРЭЛ ТФ-682	СУРЭЛ ТФ-235	СУРЭЛ ТФ-228
1. Массовая доля изоцианатных групп, %	8,0	8,2	3,5	2,8
2. Динамическая вязкость при 30 °С, Пахе	12,5	7	14	19
3. Относительное удлинение, %, не менее	235	250	465	505
4. Относительная остаточная деформация после разрыва, %, не более	-	24	6	8
5. Твердость по Шору, у.е.: с отвердителем МОСА с отвердителем УРЕЛИНК	98, шкала А	60, шкала D	85, шкала А 65, шкала А	80, шкала А

Изготовление экспериментальных образцов автомобильных колес с безвоздушными шинами осуществлялось методом литья эластичных полиуретанов в матрицы, конструкции которых также разработаны на кафедре «Автомобильный транспорт» БрГУ. Изготовленные экспериментальные образцы представляют собой неразборные конструкции, состоящие из стандартных дисковых колес с глубокими ободьями и обрезанными по ширине беговой дорожки традиционной пневматической шины закраинами и безвоздушных шин супругими деформируемыми спицами из эластичных полиуретанов. Следует отметить, что для изготовления упругих деформируемых спиц были использованы уретановые форполимеры марок СКУ-ПФЛ-100 и СУРЭЛ ТФ-682, а для изготовления протекторов - более мягкие СУРЭЛ ТФ- 235 и СУРЭЛ ТФ-228. Кроме того, внутренние поверхности металлических ободьев перед установкой в матрицы были подвержены механической обработке, обеспечивающей высокую шероховатость и, как следствие, прочность адгезионного крепления полиуретановых шин к колесам.

Таблица 2-Технические характеристики экспериментальных образцов колес с безвоздушными шинами

Наименование параметра	Экспериментальный образец
	Рис. 3 (а), задняя ось ВАЗ-2107	Рис. 3 (б), передняя ось ВАЗ-2115	Рис. 3 (в) задняя ось ВАЗ-2115
1. Марка форполимера спиц	СКУ-ПФЛ-100	СУРЭЛ ТФ-682	СКУ-ПФЛ-100
2. Марка форполимера протектора	СКУ-ПФЛ-100**	СУРЭЛ ТФ-228	СУРЭЛ ТФ-235*
3. Масса колеса, кг	13,5
4. Габаритный диаметр, мм	530
5. Ширина профиля, мм	120
6. Число упругих деформируемых спиц	30
7. Толщина упругих деформируемых спиц, мм	5
8. Коэффициент нормальной жесткости, кН/м	245	235	230

* с отвердителем УРЕЛИНК

** с добавлением 30% резинового порошка

Стальная матрица позволяет даже без замены формовочных элементов изготавливать протекторы автомобильных шин с различным рисунком, что обеспечивается возможностью поворота ее наружных колец относительно центральной оси. Применение для изготовления матриц неметаллических материалов обусловлено их сравнительно низкой стоимостью, небольшой массой и легкостью обработки. Тем не менее, формовочные элементы матриц, изготовленные из фанеры, дерева или поливинилхлорида, для исключения адгезии с эластичными полиуретанами требуется в процессе сборки оборачивать тонкой алюминиевой фольгой и смазывать антиадгезивом. По этим причинам неметаллические матрицы применялись только на начальных этапах научно-исследовательской работы.

Библиографический список:

1. Мазур В.В., Гайлишин А.В. Автомобильные колеса с безвоздушными шинами // Журнал Автотранспортное предприятие -2012,ст. 36.

2. Субаева А.К. Конкурентоспособность материально-технической базы сельского хозяйства России // Вестник Казанского ГАУ №2(24) июнь 2012 ,с.38-42.

Код для цитирования: Скопировать