Полиуретановые шины для автомобилей (6 видео)

Шины представляют собой наиболее распространенный и сложный тип эластичных изделий технического назначения, являясь важной и ответственной деталью автомобилей, самолетов, военной и сельскохозяйственной техники, велосипедов, мотоциклов, и других. транспортных средств. Объемы производства шин в РФ последние 10 лет неуклонно возрастают до 8-10% в год. В настоящее время в РФ производится около 42 млн. шин в год (без учета массивных и других не пневматических шин).

Шина является наукоемким конструктивно сложным изделием, так как к ней предъявляется широкий комплекс противоречивых технических требований: механическая прочность, конструктивная жесткость в сочетании с хорошей амортизирующей способностью, высокая скорость качения и небольшие теплообразования, низкое сопротивление качению и высокая износостойкость в сочетании с хорошим сцеплением и небольшим тормозным путем и др. Реализация приемлемого компромисса свойств шины требует усложнения конструкции и использование сложных ресурсоемких технологий.

В этой связи полиуретановые эластомеры, обладающие уникальным комплексом технических и технологических свойств (недостижимым в традиционных резинах) побудили шинников, в частности НИИШП, к постановке работ по созданию и внедрению полиуретановых шин сразу после зарождения в середине XX века сырьевой базы полиуретанов.

Внедрения началось с массивных шин, где высокие упруго-прочностные свойства в сочетании с высокой эластичностью и износостойкостью полиуретана позволили повысить грузоподъемность до 3-6 раз и срок службы до 10 раз по сравнению с резиновой шиной аналогичного размера. Уменьшение допустимого диаметра и ширины колеса при использовании полиуретановой шины позволяет повысить маневренность напольного транспорта, а более низкое сопротивление качению способствует уменьшению частоты перезарядки аккумуляторных батарей элекроприводного транспорта и увеличению массы грузов, перевозимых на ручных тележках.

НИИШП совместно с ООО НПП «Полиуретан» разработали широкий ассортимент массивных шин из полиуретановых эластомеров на основе простых и сложных полиэфиров с твердостью от 55 до 95 усл. ед. по Шору А для безрельсового и рельсового транспорта, в том числе катки для эскалаторов метрополитена, стабилизирующие колеса дискового типа для монорельсового подвижного состава, массивные шины для катальных горок, шины для внутризаводского транспорта, погрузчиков и тележек различного назначения, инвалидных кресел-колясок, ролики, катки и асфальтоходные башмаки для гусеничной техники и др.

Полиуретановые массивные шины нашли широкое применение, успешно вытесняя с рынка резиновые шины аналогичного назначения.
Самонесущие шины (в том числе «туннельные», «подушечные» или типа «эластик») — отличаются от обычной массивной шины наличием в полиуретановом массиве между протекторной и посадочной частями закрытых окружных полостей или равномерно распределенных по окружности опорных ребер или открытых полостей с осевой, окружной и/или радиальной направленностью. Указанные опорные ребра или выемки могут иметь различную конфигурацию, например иметь вид сквозных цилиндрических, конических, клиновидных или иных отверстий, образовывать сетку перегородок, радиальные или эвольвентно расположенные ребра.

К последним относится, например, полиуретановое запасное колесо фирмы Юнироял. Запасное колесо имеет массу в 3-4 раза меньшую, чем обычная шина, и занимает меньшее пространство в багажнике автомобиля, при этом имеет пробег до 4800 км при скорости до 125 км/час.

Специалисты американского исследовательского центра Мишлен ведут работы по созданию самонесущей полиуретановой шины, совмещенной с диском, так называемые колеса Twel (Tire + Wheel, шина + диск). В этих шинах роль амортизирующего элемента выполняет не воздух, а эластичные полиуретановые спицы, связывающие протектор и диск. По мнению разработчиков, главное преимущество таких шин — возможность независимого изменения их радиальной и боковой жесткости.

Читайте также: Shine systems bsm для шин

К самонесущим шинам можно отнести шины с так называемой «туннельной подушкой», имеющие «V» — образный профиль. Нами разработаны шины туннельного типа для ведущих и несущих колес инвалидных кресел-колясок 37-533, 37-540 и 47-110, которые полностью отвечают требованиям заказчиков: не требуют подкачки воздухом, имеют хорошие амортизационные свойства, не оставляют следов на полу, имеют низкое сопротивление качению, высокую износостойкость и привлекательную окраску.

Эластичные полиуретановые вставки и заполнители используются в безопасных проколостойких шинах. Эластичные вставки в виде полиуретановых самонесущих опорных колец используются в безопасных легковых колесах типа PAX, разработанных фирмой Мишлен совместно с химической фирмой DOW при участии фирм Гудьир и Пирелли. В шинах PAX при проколах и полной потере давления полиуретановая вставка позволяет сохранить водителю контроль над автомобилем и проехать до 200 км при скорости 80 км/час. Полиуретановое опорное кольцо самонесущей конструкции имеет массу в 2 раза меньшую, чем резиновое опорное кольцо аналогичной шины. В шинах, работающих при относительно небольших скоростях, вместо воздуха с успехом пользуются низкомодульные полиуретановые заполнители типа Тайерфил либо вспененные полиуретаны. Смесь исходных компонентов заполнителя закачивается в полость шины через вентиль под давлением, соответствующим рабочему давлению воздуха в шине.

Шины атмосферного давления имеют конфигурацию, близкую к пневматической шине, но работают при нулевом избыточном давлении. Нами были опробованы полиуретановые шины атмосферного давления для ведущих колес инвалидных кресел колясок 37-533, сельхозшины 5.00-10 и шины 34-286 для детского велосипеда «Спарите -ЗМ». В шине 34-286 для обеспечения плотной и надежной посадки
на обод использовалась конструкция замкнутого профиля с разъемным основанием.

Полиуретановые пневматические шины — это уникальное, без преувеличения, самое сложное изделие из полиуретанового эластомера. Над ее созданием мы работали около 30 лет, теоретически обосновав, экспериментально отработав и испытав десятки конструктивных и рецептурно-технологических вариантов.

Работы начались с литой бескордной шины из одного, а затем из двух полиуретановых эластомеров с различными физико-механическими свойствами. Не достигнув требуемого результата, мы начали прорабатывать различные варианты армирования брекера шин в окружном и диагональном направлениях, а затем и каркаса в радиальном направлении. В результате этой работы были созданы пневматические полиуретановые легковые и сельскохозяйственные шины радиальной конструкции, которые успешно прошли стендовые лабораторно-дорожные (лабораторно-полевые) и эксплуатационные испытания.

Аналогичные работы велись и за рубежом, в частности фирмой ЛИМ Холдинг СА, Люксембург, (бывшая фирма Полиэр), владельцами акций которой являются Даймлер-Бенц АГ, г. Штутгарт. ФРГ, Б.Ф. Гудрич, Акрон, США. В 2001 г. появилась информация, что один из мировых лидеров шинного производства фирма Гудьир, совместно с Америтайер Корп. приступили к разработке полиуретановых автомобильных шин, которые они рассматривают как возможную перспективную альтернативу существующим шинам.

Технологическая концепция изготовления полиуретановых пневматических шин принципиально отличается от традиционной концепции шинного производства и базирующуюся на следующих принципах:
— производство шин концентрируется в сравнительно небольших по мощности (до 100 тыс. шин в год) машинных комплексах на модульной основе с полным технологическим циклом изготовления шин, которые обладают высокой мобильностью с позиций изменения конструкции шины и изменения производственной программы;
— формирование резино-кордной структуры шины из деталей кольцевой конфигурации путем агрегирования (приформовывания или последовательного наложения) эластичных и армирующих деталей шины на жестком секторном тороидальном дорне;
— использование для изготовления эластичных элементов шины прецизионных методов жидкого реакционного формования в жесткой вакуумируемой формующей оснастке;
— армирование каркаса и брекера шин методами автоматизированной машинной намотки одиночной кордной нити (или прядей нитей) без образования зон окружного стыка с дефектами кордной структуры (нахлесты, разряжения, складки);
— использование на основных стадиях производства шин прямых технологических потоков (без промежуточных складов) с компактным расположением оборудования и минимальной протяженностью транспортных систем.
Учитывая, что данная технология базируется на процессах намотки и литья, ее можно условно назвать намоточно-литьевой технологией [1].
Благодаря намоточно-литьевой технологии, обеспечивающей получение прецизионных шин-близнецов с хорошими показателями геометрической и силовой неоднородности и уникальному комплексу физико-механических свойств, полиуретановые легковые шины обладают следующими преимуществами (по сравнению с современными пневматическими шинами и традиционной технологией):
• снижение массы шины на 15-20% и сопротивления качению до 30%, что предопределяет снижение потребления горючего при эксплуатации автомобиля до 5-8 %;
• повышение износостойкости на 30-50% и однородности шин, что способствует увеличению их ресурса при эксплуатации;
• улучшение комфортабельности езды на автомобиле, повышение скоростных характеристик и безопасности шин;
• широкая цветовая гамма шин , что позволяет подбирать цвет шин
под цвет кузова, повышая уровень дизайна автомобиля;
• снижение энергоемкости производства в 2-3 раза и его трудоемкости в 1.5-2.0 раза;
• сокращение в 2-3 раза производственных площадей, погрузочно-разгрузочных и транспортных операций, существенное уменьшение номенклатуры оборудования и его металлоемкости;
• исключение промежуточных складов шинных заготовок и деталей;
• повышение маневренности шинного производства, возможность гибко реагировать на изменения потребительского спроса рынка;
• малоотходность технологии, возможность повторного применения в шинном производстве используемого эластомера;
• снижение негативных экологических последствий производства и эксплуатации шин (сокращение вредных воздушных выбросов автомобилей и шинных предприятий, исключение сточных вод, уменьшение засорения почвы и др.).

Читайте также: Из чего составляет шины

Сельскохозяйственные полиуретановые шины 240/70-508Р успешно прошли стендовые, лабораторно-полевые и эксплуатационные испытания. Эти испытания показали, что полиуретановые шины, обладая на 20% меньшей массой, чем традиционный аналог, имеют больший в 1,7 раза ресурс работоспособности, оцениваемый при обкатке на барабане с клицами, при этом олигомерные шины обладают лучшими сцепными свойствами (на сухом и мокром покрытии) и показателями устойчивости и управляемости.

Основные технические решения по пневматическим шинам, материалам, технологии и оборудованию нами экспериментально проверены на более чем 1000 шин и запатентованы [2-5 и др.]. Для промышленной реализации производства пневматических шин из полиуретанового сырья требуется стратегический инвестор.

Содержание

Цельные шины — шины, не боящиеся проколов, порезов, разрывов.Когда они необходимы?
Цельные шины
Заполнение пневматической шины полиуретаном
🔥 Видео

Видео:Полиуретановые колеса для тачки, стоит ли покупать. Бескамерка для садовой и строительной телеги.Скачать

Цельные шины — шины, не боящиеся проколов, порезов, разрывов.Когда они необходимы?

Чаще это вопрос экономии. Ремонт или замена шины часто не так сложны, но обязательный демонтаж колеса — дело трудоемкое, долгое и хлопотное. При работе на свалке металлолома или при демонтаже сооружений любая шина, дорогая или нет, обречена на короткий рабочий цикл, даже при самой правильной эксплуатации. В результате — простои дорогой во всех отношениях техники. Реже использование цельных шин обусловлено требованиями техники безопасности и здравого смысла. Передвижные вышки, подъемник — хороший пример: разрыв шины при работающих на высоте людях недопустим. С безопасностью не шутят.

Выбор тут не такой уж большой: применять цельную, т.е. непневматическую, шину или заполнить пневматическую полиуретаном?

Видео:Ремонтный герметик колёс. Видеоинструкция. ПрименениеСкачать

Цельные шины

В этом типе шин часто царит полная неразбериха с терминами. Одинаковые по конструкции шины именуют разными названиями, и наоборот. Можно выделить несколько основных групп цельных шин:

Массивная — двухслойная конструкция (устаревшая на сегодня технология, дешевая, применяется редко) обеспечивает. да ничего она не обеспечивает, кроме отсутствия воздуха в шине, твердая, как булыжник, все неровности дороги дорого отдаются ремонтом подвески, спасает только упругость самой резины.

Читайте также: Давление в шинах киа бонго 3 4х4

Суперэластик — трехслойная конструкция (современная технология, производится повсеместно всеми) обеспечивает несравнимо лучшую упругость и поэтому сберегает подвесную систему техники гораздо лучше. На сегодня это самый широко

используемый тип цельной шины. Почти идеален.

Бандажная — по конструкции это обрезиненный обод, низкий профиль шины обеспечивает отсутствие боковых колебаний. Применяется на ровных полах.

Специальная — спроектирована для конкретного типа техники, конструкция обеспечивает специальные свойства шины. Как пример — шина с отверстиями по боковине, обеспечивающими дополнительную упругость шины.

Не считая бандажной, перечисленные виды шин монтируются на тот же диск, что и пневматические, а это значит, что вы можете заменить пневматику на цельные без дополнительных затрат на диск. Для этого нужен специальный пресс и набор оправок, который наверняка есть у профессиональных поставщиков цельных шин. В отличие от пневматики, конечно, тяжелее, далеко не такие эластичные, что не так уж важно на ровных полах, но критично на неровной поверхности. Заметно дороже, но с более долгим сроком службы и не требуют ремонта.

Видео:Полиуретан или резина??? Вывод очевиден. Назло диванным экспертамСкачать

Заполнение пневматической шины полиуретаном

Процедура при всей простоте требует внимательного отношения к деталям.

Первое, это сам полиуретан: двухкомпонентный, наподобие эпоксидки, низкой, средней и высокой твердости. Далее насос, который смешивает полиуретан в пропорции 1:1 и закачивает в шину через вентиль вместо воздуха с тем же рабочим давлением.

Для выхода воздуха в шине прокалывается технологическое отверстие, как только весь воздух вышел и появился п/у, оно элегантно закрывается шурупом или болтиком. После чего нагнетается нужное давление. Очень важно, чтобы не осталось воздушных мешков. Hу и правильный температурный режим до, в процессе и после заполнения. Колесо готово!

Именно колесо, потому что заполнение возможно только на смонтированной на диск шине. Полиуретан после затвердевания представляет собой плотную, чистую, эластичную массу псевдорезины, заполняющей собой весь объем шины. Иногда кое-кто добавляет в полиуретан резиновую крошку — для снижения себестоимости. Не всегда это хорошо, т.к. резко ухудшается качество.

Всегда производит впечатление следующий трюк, демонстрирующий свойства этого колеса. Поднимаешь руками солид-колесо 4.00-8 на уровень груди и бросаешь на бетонный пол, и оно солидно так впечатывается в него (не отсюда ли термин солид?). Такое же заполненное полиуретаном колесо упруго отскакивает от пола, приходится уворачиваться. Оно сохраняет почти равную пневматическому колесу эластичность и эксплуатационную скорость.

Заполнить полиуретаном можно любую пневматическую шину, с любой нормой слойности и рисунком протектора, и оно сохранит почти все характеристики шины. Частое заблуждение, что после заполнения увеличивается индекс нагрузки. Нет, шина остается той, какой была, просто вместо воздуха заполнена полиуретаном и теперь не боится проколов, разрезов и прорывов. Значительно увеличивается вес, к весу шины добавляется вес полиуретан (смотрите таблицу).

Учитывая, что это достаточно дорогая процедура, примерная цена 1 кг полиуретана с работой по заполнению — около 2 евро. Посмотрите таблицу и посчитайте общую стоимость. Лучше использовать новую шину, но при хорошем состоянии можно использовать и б/у.

Использование цельных от рождения или заполненных полиуретаном колес может решить иногда кажущиеся нерешаемыми проблемы и избавить от многих хлопот. Шина изрезана, с торчащей из нее арматурой, с огромными вырванными кусками, и хоть бы что, продолжает работать.

Вес полиуретановой шины в зависимости от типоразмера