Колёса и шины - эволюция технологии

Колёса и шины - эволюция технологии

Сообщение Спецтехника » 09 дек 2010, 22:36

http://www.polu-pricep.ru/site/articles/47

В 19 веке люди не могли и предположить, что в скором времени производители шин и колёс добьются таких внушительных успехов в этом направлении. В то время, шины накладывались на колесо с деревянными спицами, вставленными в деревянный обод, обитый металлическим обручем. Сама шина состояла из двух частей: камеры и наружного покрытия. Камера изготавливалась из нескольких слоев парусины, пропитанной и покрытой с обеих сторон натуральным каучуком или гуттаперчей в виде раствора. Наружное покрытие состояло из соединенных заклепками кусков кожи.

Такие личности и фирмы, как Dunlop, Goodyear, Pirelli, Continental и Michelin, были пионерами первых лет и определяют историю развития шин вплоть до наших дней. Изобретателем пневматической шины считается ирландский ветеринар Джон Бойд Данлоп, который пришел к этой идее в 1888г. и реализовал её в начале на велосипеде своего сына. По сравнению с традиционными тогда шинами из сплошной резины, это было значительным успехом.

Эволюция наполненных воздухом шин продолжалась длительный период и вначале была связана с утомительной добычей естественного базового материала – каучука. До сих пор ни одна шина не обходится без него. Этот материал, добываемый из сока тропических деревьев, был известен еще древним египтянам, грекам и, разумеется, южно-американским индейцам. Применение каучука в качестве материала для шин началось с появлением протекторов из сплошной резины для колёс всех типов. При этом использовался исключительно натуральный каучук до тех пор, пока в 1917 г. не началось первое промышленное изготовление синтетического каучука в Леверкузене концерном Байер. Оба сорта каучука и сегодня ещё можно найти в шинах. Причём именно благодаря синтетическому каучуку можно оказывать значительное влияние на свойства шин.

Фактом является то, что пневматическая шина сделала возможным массовое производство автомобилей и, без сомнения, мощно стимулировала его развитие. Уже достаточно долгое время, чтобы спроектировать и изготовить шину, требуются научные методы, компьютерные программы и высококвалифицированные специалисты (математики, физики, химики, акустики, инженеры многих специальностей). В то время как в эпоху производителей-пионеров, на рубеже столетий, все были довольны, если шина выдерживала, хотя бы, несколько сотен километров пробега. А тяга, боковой увод и стабильность движения еще не были существенными понятиями.

Давление конкуренции на международном рынке, а также высокие затраты на их разработку и производство привели к тому, что одни производители шин были вынуждены совсем уйти со сцены, других поглотили крупные предприятия с международным полем деятельности. Даже гигант Goodyear, раньше бесспорный номер 1, временами переживал значительные экономические трудности и вынужден был нести потери. Затем ведущее место занял Michelin, но его постоянно теснило японское предприятие Bridgestone. После того как Bridgestone поглотил американского производителя шин Firestone, он стал одним из Великой Тройки. Между тем Goodyear начинает работать с Sumitomo (Dunlop), также японским предприятием, тем самым снова получив первое место в клубе Трёх. Точное определение последовательности рангов нужно предоставить экспертам в области экономики. После Великой Тройки на мировом рынке стоят Continental (Германия), Pirelli (Италия), Yakohama (Япония), Cooper (США), Toyo (Япония), Kumbo (Южная Корея), Hankook (Южная Корея) и Ohtsu (Япония). Многообразные слияния, долевые участия, рискованные объединения постоянно сохраняют движение отрасли. Прежде всего, это касается освоения несколькими производителями шин множества дочерних предприятий, которые представлены на международных рынках в качестве второй и третьей марки фирмы. Сюда же добавляются дочерние предприятия, которые своими программами открывают совершенно новые области деятельности.

Регулярные опросы водителей по вопросу шин дают сходные результаты: высоко ценится безопасность движения. Желательны максимально короткий тормозной путь торможения, защита от аквапланирования, а в зимний период времени – максимальная эффективность на дороге. Каждая шина должна быть способна выдерживать вес транспортного средства, а также передавать как можно большую силу привода, торможения и боковые нагрузки. Требованиями предъявляемыми к современным шинам являются: прочность на истирание, нечувствительность к повреждениям, возможность наложения нового протектора, низкий уровень шумов, приятные ходовые качества, вращение без биения, простой монтаж, сходная цена. Эти и другие свойства в большей или меньшей степени выражены в производстве современных марок шин – в зависимости от философии разработок и ноу-хау изготовителей. Уже давно шины являются не вспомогательными пренодлежностями, а интегрированными конструктивными элементами. Это значит, что неподходящие шины могут оказывать негативное воздействие на в принципе хорошие ходовые характеристики автомобиля. В шинах цена и качество изделия находятся в относительно прямой взаимосвязи.

Изготовители шин находятся под давлением конкуренции и производителей автомобилей. Этапы разработки превращены в укороченные циклы, лучшие модели шин подвергаются постоянной доработке. Чтобы быстрее получить пригодные для использования результаты, экспертиза зимних шин, например, проводится не только в Альпах, но и в Скандинавии, Канаде и даже в Новой Зеландии. Идеальной шины всё ещё нет, если речь не идёт о разработке шины специального назначения. Сегодняшние шины высшего класса уже завтра могут стать шинами среднего уровня. Предварительные разработки осуществляются путём применения дорогостоящих компьютеров, тем не менее затраты продолжают увеличиваться.

То, насколько поставленные цели смогут быть реализованы, в существенной степени зависит от химиков и конструкторов шин, которые занимаются рецептурой резиновых смесей. Искусство кроется в выборе и процентном содержании компонентов смеси, особенно для протектора. Поэтому к абсолютным и тщательно охраняемым производственным тайнам относится правильно дозированный состав более чем дюжины резиновых смесей, которые могут быть в одной шине. Точные данные о специальных резиновых смесях, разумеется, не сообщаются, но общая информация по компонентам известна. Основой каждой смеси являются каучуки. Натуральный каучук, который используется с самого начала шинного производства, представляет собой высушенный сок (латекс) дерева родом из Южной Америки. Синтетический каучук, добываемый сегодня из нефти, был создан немецкими химиками в тридцатые годы. Синтетический каучук создаётся в соответствии с требованиями для каждого профиля и располагает качествами, которых нет у натурального каучука. Добрая треть резиновой смеси состоит из промышленной сажи, наполнителя, служащего усилителем, который предлагается в многочисленных вариантах и придает шине ее типичный цвет. Сажа обеспечивает надежную молекулярную связь и усиливает прочность шины на истирание. В последнее время в большом процентном соотношении в резиновых смесях стала использоваться кремниевая кислота (силика), которая раньше применялась экономно, но сейчас уже поговаривают о шинах, сделанных только из неё, пока же доля кремниевой кислоты составляет менее 50%. Исходным продуктом для производства силики является диоксид кремния (SiO2), естественный кристаллический кварц. Для приготовления смесей с силикой нужны более высокие затраты, а также новые и более точные процессы вулканизации. Снижение количества сажи влечёт за собой другую проблему: шина перестает быть электропроводной. В шину должен инсталлироваться провод, соединенный с массой, для того чтобы обеспечивать проводимость (кузов/дорога). У каждого изготовителя есть для этого подходящий метод. Другим наполнителем является мел, а также, хотя и в небольшом количестве масла и смолы. Они называются пластификаторами и служат вспомогательным средством в процессе переработки, а также для подбора смесей. Твёрдость резины, регулируемая наполнителями, оказывает влияние на ходовые качества и истирание. Остальное – вопрос химии. Такие активаторы вулканизации как цинк и стеариновая кислота, а также ускорители, например сульфенамид, обеспечивают образование поперечных связей в смесях при вулканизации в горячей форме. Эти химические вещества сокращают вулканизацию до минут, а раньше для этого нужны были часы. Сера в этом процессе гарантирует преобразование пластичного каучука в эластичную резину. Остаются ещё светозащитные средства и средства против старения, которые создают сопротивляемость резины против воздействия озона и ультрафиолетового излучения

Ассортимент типов шин, размеров, моделей необозрим, иногда теряются даже специалисты. Помимо прочего, этому способствует также разработка шин с противоаварийными свойствами. Кто оказывался на обочине дороги при повреждении шины и имел дело с неотвинчивающимися колёсными болтами, плохими инструментами, окоченевшими от холода пальцами, грязной одеждой и опасной для жизни ситуацией, тот будет приветствовать противоаварийные шины с благодарностью. Производители автомобилей запрограммировали отказ от запасного колеса для того, чтобы снизить вес автомобиля и сэкономить в нём место.

Много лет назад в США Michelin, как и другие изготовители, предложил самонесущую шину. Обещанный радиус действия шины был 80 км при скорости 80 км/час. У всех самонесущих шин в отличие от традиционных шин имеется усиление в каркасе: изменённые каркасы и брекеры, армированные боковые стенки и зоны бортов. Усиленные боковые стороны не допускают мгновенного и прямого контакта обода/протектора с быстрым разрушением шины. За счёт усиления боковых стенок, спущенные шины могут выдерживать большие расстояния. Данные (в каждом случае скорость 80 км/час) охватывают диапазон от 80 до 500 км.

Конструкции и концепции очень разные. В тяжелых защищенных автомобилях, которые при полной потере давления воздуха в шинах должны иметь возможность уехать, самонесущие или обычные шины дополняются системой LFZ. При этом в разделенный обод вставляют синтетическое кольцо с поперечным сечением в форме латинской буквы Z. Опорное кольцо, с одной стороны, прижимает борт шины, с другой стороны, спущенная шина амортизируется, технологическая добавка уменьшает трение. Резервом мобильности со спущенной шиной Michelin при скорости 150 км/час называет радиус действия 25 км, при 100 км/час примерно 40 км. Ещё один аварийный вариант Michelin предлагает для применения в особых условиях. Эта так называемая ATS, которая представляет собой кольцо с пеноматериалом, который при внезапной потере давления быстро расширяется и заполняет внутреннее пространство, как воздушная подушка. Разумеется, другие производители шин тоже уже длительное время занимаются созданием опорных систем. Например, Bridgestone ещё в далёком 1993 г. представил для стандартной шины кольцо безопасности, которое располагается на ободе и подпирает шину после потери воздуха (Roll-Flatt-Support). Максимальный радиус дальности движения в аварийном состоянии составлял по данным фирмы 200 км. Другой проект такого же рода был представлен Conti, это кольцо безопасности Conti (CSR). Оно также было предусмотрено для использования в сочетании с традиционными шинами (дальность аварийного хода: 200 км при скорости 80 км/час) и особенно для рынка запчастей. Недостаток опорных колец: колесо становится тяжелее и появляются неамортизированные массы (снижение уровня комфорта), что противоречит тенденции снижения веса. Кроме того, монтаж шин усложняется.

Безопасность движения, ходовые качества, расход топлива и долговечность шин зависят, в том числе и от давления воздуха в шинах. Хотя, как показывают различные исследования, этому факту водители не придают большого значения. Подавляющее большинство автомобилей ездит с недостаточным давлением воздуха в шинах. Это означает, с одной стороны, значительный риск для безопасности и, с другой стороны, пониженную экономичность за счёт неоправданно высокого расхода бензина. Современное оборудование контроля давления воздуха в шинах и предупреждения конструктивно делится на две группы: во-первых, используются чувствительные сенсоры и блоки управления ABS для регистрации различий в участке пути, проходимого шиной за 1 оборот (и, следовательно, числа оборотов колеса) при правильном или пониженном давлении. Повышенное сплющивание шины при пониженном давлении незначительно, но может определяться и начиная с соответствующей величины вызывать предупредительный сигнал о данном состоянии колеса. Эта система из-за сложной электронной обработки данных подходит только для использования в заводской комплектации. Второй вариант системы работает с датчиками давления и, частично, температуры в ободе, в большинстве случаев соединенных с металлическим клапаном. Информация об измеренных величинах поступает в виде радиосигнала от сенсора (срок службы батареи около 5 лет) к антеннам в колесной нише (вариант в заводской комплектации) или напрямую к блоку управления в автомобиле. Электронные устройства в колесах обычно измеряют давление и температуру с интервалом в 3 сек. При устойчивых показателях они посылают сигнал только через каждые 54 сек. При потере давления более чем на 0,2 бара электроника сразу переходит в ускоренный режим работы и производит измерения и посыл сигнала с интервалом в 0,8 сек. Предупредительный сигнал очень короткий, система управления энергией экономит ток в батарее. Давление воздуха в шинах приобретает особое значение, если предписаны разные значения в зависимости от изменяющейся нагрузки или скорости. В сомнительном случае не будет ошибкой поездить продолжительное время при более высоком из предписанных показателей давления воздуха. Следствием чаще всего становится незначительное снижение комфорта, в редких случаях это может вести к неравномерному износу, при этом более высокой нагрузке подвергается середина протектора. И ещё: в зимних шинах рекомендуется повышать давление воздуха, как правило, на 0,2 бара по сравнению с показателем давления в летних шинах. Предписанное изготовителем автомобиля давление в шинах является результатом интенсивных исследований и тестов. При этом, прежде всего, учитывается несущая способность, зависящая от шины (конструкция/размер) и давления. Далее следует тонкая работа по определению давления воздуха, для того чтобы при достаточном комфорте движения обеспечить максимальный уровень безопасности движения и ходовых качеств. Фактом является то, что автомобиль несёт не столько шина, сколько накачанный в неё воздух. Слишком низкое давление нагнетания означает чрезмерную деформацию шины, которая приводит к усиленной работе смятия и которая, в свою очередь, ведёт к чрезмерному нагреву.

Количество электронных систем в автомобиле увеличивается быстрыми темпами. Уже сегодня системы, регулирующие скольжение и устойчивость, в сомнительном случае берут на себя принятие решения и корректируют его. Повышенную передачу силы обеспечивают новые поколения шин из силики и с добавлением сажи, а также более эффективные профили. Растущие требования к защите окружающей среды требуют оптимизации производственных процессов, включая низкое потребление энергии, понижение веса, оптимальное применение материалов, значительное снижение сопротивления качению, менее шумные профили и еще более высокую способность к вторичной переработке. Этим требованиям соответствует сообщение о том, что в рамках исследований, касающихся шин, проводятся эксперименты по получению новых наполнителей (заменителей силики и сажи): таким вариантом являются кукурузный или картофельный крахмал. Довольно реалистичной выглядит область задач по созданию элемента электронного распознавания и регулирования состояния ходовых качеств. Первые проекты представлены Conti. Основную роль в этих разработках играет бионика – изучение природы и решение изученного техническими средствами. Например, в шинах Conti Premium Contact инженеры-разработчики очень важный контур шины сделали в подражание кошачьим лапам. Точно так же как подушечка кошачьей лапы на бегу, опорная поверхность шины остается узкой при стандартной нагрузке и при стандартных условиях движения, благодаря этому шина обладает очень хорошими качествами предупреждающими аквапланирование. Напротив, при торможении опорная поверхность шины расширяется подобно подушечке на лапе у кошки при её приземлении после прыжка. За счёт расширения опорной поверхности повышается перенос силы. Совсем как в этом естественном примере, шина приспосабливается к каждой ситуации движения. Шина Torsion SWT от Conti служит не только посредником между автомобилем и дорогой, но и датчиком. За счёт измерения деформации боковой стенки, шина становится поставщиком данных для регулировки скольжения и торможения, а также для других электронных систем. У шин SWT имеется специально подготовленная внутренняя часть боковой стенки, резиновая смесь которой содержит магнитный порошок, намагниченный по всему периметру шины поочередно, северными и южными полюсами. На ходовой части закреплены два сенсора, один находится рядом с ободом, а другой рядом с протектором. При вращении колеса между двумя сигналами нет различия по времени. При торможениях или ускорениях из-за продольной деформации это различие возникает, на основании чего компьютер определяет величину продольной силы, переданной каждой шиной. На повороте шина деформируется поперек направления движения, в результате чего изменяется расстояние между боковой стенкой и сенсорами. Это приводит к колебаниям в измеренной силе магнитного поля, которая снова оценивается компьютером. Благодаря этому силы, передающиеся шиной, могут распознаваться и служить сигналом для ABS, ASR и ESP. Conti, Siemens и ещё несколько университетов занимаются разработкой электронных сенсоров, которые должны быть имплантированы в шину между брекером и протектором и измерять движения профиля. Чем больше и быстрее движение профиля, тем выше передача силы в продольном или поперечном направлении. Результаты измерений беспроводным способом постоянно передаются на компьютер, который на их основе распознаёт величину трения дороги, т.е. различие между бетоном и крупинчатым асфальтом, сухой и мокрой дорогой. Благодаря этому может более точно осуществляться регулирующие действие тормозных и стабилизирующих систем. Сенсорика непосредственно на шине или внутри неё раскрывает эффективные возможности распознавания состояния движения и его регулировки.

Согласно ориентировочным данным, ежегодно в Европе появляется около 2,5 млн. тонн, в США – 2,9 млн. тонн старых шин. О том, что точно происходит с этими, как говорит Michelin, “запасами сырья и высококачественными энергоносителями”, циркулируют довольно разные оценки. Например, согласно данным Conti, в Германии, около 40% измельчается и сжигается на цементных заводах и электростанциях, 15% уходит на экспорт в качестве подержанных шин, 20% используется для реставрации. Остаток служит защитой корпусов судов и на гоночных треках или уходит в сельское хозяйство. Достаточно вольное деление, которому соответствуют все его элементы. Однако особый интерес представляет продукция, подвергающаяся вторичной обработке, отреставрированные шины. С шинами для самолётов эта переработка давно проделывается до двенадцати раз первоначальным изготовителем, путём технологических процессов, подвергающихся педантичному контролю. Для шин грузовых автомобилей имеются строгие критерии для соотношения расходов и прибыли, поэтому они вначале подвергаются зачистной штамповке (углублению борозд профиля до его основания, учитывается конструктивно). Примерно 40-50% шин от грузовых автомобилей уходит на (разовую) реставрацию, часть к тем же изготовителям. Специалисты считают оба метода равноценными при условии необходимой тщательности и компетенции. Использование отреставрированных шин на оси с управляемыми колёсами в автобусах не допускается, в больших грузовых автомобилях также практикуется только на приводных осях.

Если в автоспорте такие факторы как ходимость и экономичность находятся в полностью подчинённом положении, то в грузовых автомобилях они обладают полным приоритетом. Во всяком случае затраты на шины составляют около семи процентов стоимости эксплуатации грузового автомобиля или автопоезда в составе прицепа. Сопротивление качению шины влияет на такой существенный фактор расходов как расход топлива в суммарном сопротивлении качению грузового автомобиля и автобуса. В зависимости от условий эксплуатации он достигает доли от 30 до 60%. Пример расчёта (Michelin): при годовом пробеге в 200000 км и среднем расходе топлива 33 л на 100 км с шинами, оптимизированными с точки зрения сопротивления качению, можно получить 2600 л экономии топлива в расчете на один автопоезд. Грузовые автомобили подвергают суровому испытанию также несущую способность шин. При этом обе передние шины подвергаются особой нагрузке, достигающей 8 тонн. Также требуется безупречное прямолинейное движение, хорошие рулевые качества, боковой увод, тяга и сцепление при всех погодных условиях. Шины грузовых автомобилей располагают стальными каркасами и стальными брекерами в качестве конструктивных элементов. В резиновых смесях протекторов на первом месте стоит устойчивость против истирания, в них высокая доля натурального каучука (как в зимних шинах для легковых автомобилей), доля силики составляет максимум 20%.

Отдельным и очень интересным вопросом является производство крупногабаритных и сверхкрупногабаритных шин для карьерной техники. Гигантские самосвалы имеют массу до 150 тонн и поднимают груз весом до 250 тонн. Эти машины, предназначенные для перевозки горной массы и сыпучих грузов, работают при различных климатических условиях, при температуре окружающей среды от минус 55 до плюс 50 0С. Вся эта колоссальная нагрузка ложится на колёса. Здесь, в основном, используются диагональные и радиальные цельнометаллокордные шины. Необходимо отметить, что радиальные цельнометаллокордные шины сегодня более конкурентоспособны и востребованы на рынке, чем диагональные. Для их производства используют специальные линии по обрезинке, раскройке и стыковке металлокорда, а также по производству колец шестигранного сечения, без которых выпуск качественной шины такого назначения невозможен. Рисунок протектора этих шин способствует быстрому отводу воды из зоны контакта, отличному сцеплению на мокрой дороге и защите от аквапланирования.

Не так давно, в Милане, Pirelli ввел в эксплуатацию фабрику по производству шин, управляемую в режиме “он-лайн” и базирующуюся на прогрессивной технологии MIRS (модульно интегрированная роботизированная система). Автоматы на фабриках, оснащенных MIRS, в равной степени ориентированы как на производство высокоэффективных шин, так и на производство шин с противоаварийными качествами. Дальнейшие планы связаны с применением MIRS в производстве совершенно новых концепций шин, например, Cyber@, “разумной” шины, которая может предоставлять возможность обмена данными с автомобилем пользователя. Оборудование MIRS позволяет выпускать 125000 шин в год. Новый процесс базируется на концепции очень гибкой мини фабрики (вплоть до выпуска единообразной шины), которая может быть точно ориентирована на требования рынка. На небольшой площади роботы MIRS со скоростью, до сих пор неизвестной в шинной промышленности, могут выпускать шины без разрыва рабочих циклов или промежуточного складирования полуфабрикатов, что сокращает процесс изготовления одной шины до трёх минут. Весь процесс производства, от склада с сырьём до хранилища готовых шин у MIRS составляет 72 минуты, что по сравнению с шестью днями при традиционном производстве – большой прогресс. При этом интегрированное программное обеспечение контролирует все позиции технологического процесса, от движения роботов до автоматической подачи материалов, выбор размера шин, конструкцию шины, вулканизацию, контроль качества, а также погрузочные работы конечного продукта. Эта технология позволяет резко сократить различные промежуточные ступени в производстве шин с традиционных 14 до всего 3. Так, например, шины уже собираются не из отдельных предварительно изготовленных узлов, а все они последовательно производятся на одном барабане, причём без остановок или человеческого вмешательства. Изготовленные шины передаются на карусель с шестью нагревательными формами, которые синхронно подаются к сборке шин и, таким образом, обеспечивают непрерывность производственного процесса. Когда вулканизация завершается, тот же робот отправляет шину для заключительного лазерного контроля качества.

Ковка - объемная штамповка - на данный момент вершина конструкторской мысли в сфере производства колес для автомобилей. Впервые эта технология была разработана и применена в России в середине 80-х на оборонном предприятии «Вилс». Поковка, получаемая путем поэтапной деформации заготовки, обрабатывается и доводится на станках с режущим инструментом. В результате крайне много металла выгорает и уходит в стружку - теряется более половины расходуемого материала. Для осуществления этих действий требуется дорогостоящее, сложное и мощное оборудование (усилие пресса достигает 20 тонн). Однако преимущества полной механообработки изделия налицо: прочность выше, чем у стальных колес, в 2,5 раза и превышение в 2 раза уровня требуемых по ГОСТу пластических свойств. Объясняется это сохранением у металла волокнистой структуры. Поэтому под воздействием предельных динамических нагрузок такие колеса не колются, а сминаются, и никаких трещин не возникает. Также происходит уменьшение массы по сравнению с литыми колесами на 15-20% (со стальным штампованными - на 40-55%). Им свойственны: крайне высокая демпфирующая способность, отсутствие литейных раковин и вредных внутренних напряжений, предельная геометрическая точность исполнения и отсутствие дисбаланса, высокая коррозионная стойкость. В этом отношении максимальный выигрыш технических характеристик можно получить при использовании в качестве материала магния. Его плотность в 4,5 раза меньше, чем у стали, и в 1,5 раза - чем у алюминия. Кованные магниевые колеса называют «колесами будущего». Их демпфирующая способность в несколько десятков раз выше, а масса на 35% ниже, чем у кованых алюминиевых. Единственный недостаток кованых колес - это их цена.

Подводя итог нашему рассказу, надо отметить динамичное развитие этой отрасли. Постоянные эксперименты, испытания и разработки привносят свою положительную лепту в совершенствование технологий. Ведутся исследования по улучшению антиаварийных свойств колёс. На сегодняшний день шина представляет собой сложную многокомпонентную систему, и выполняет задачи по обеспечению безопасности и комфорта водителя и его пассажиров. Далеко не последнюю роль шины играют и для спецтранспорта, где на их долю приходятся солидные нагрузки и внешние воздействия. В следующих номерах журнала «ЮГоборудование» мы будем продолжать знакомить вас с наиболее интересными технологиями и инновациями в сфере производства шин и колёс. Удачи на дорогах в Новом году!

Стальные колеса вплоть до середины двадцатого века монопольно властвовали на дорогах, да и на сегодняшний день по годовому объему выпуска в мире они твердо удерживают лидирующие позиции т.к. сталь является самым дешевым конструкционным материалом. Составные части колеса - обод и диск - выштамповываются из стального листа, вальцуются и привариваются друг к другу. Сталь не обладает коррозийной стойкостью, по этой причине колеса, изготовленные из неё, покрывают грунтовкой, эмалью и лаком. Главными достоинствами этих колес считаются традиционно невысокая цена и достаточная пластичность материала, позволяющая колесу при ударе не лопаться, а деформироваться. Последнее замечание - крайне важный аргумент в пользу безопасности, потому что колесо не разрушается полностью, сохраняя после удара подобие своей геометрии. По этой же причине стальные колёса после повреждений могут подлежать рихтовке. Недостатками штампованных колёс является недостаточная геометрическая точность изготовления, их высокая масса, обусловленная необходимой толщиной стенок, слабая коррозийная устойчивость и не слишком разнообразный дизайн.

Не довольствуясь конструкционными характеристиками стали, инженеры начали поиск более легких материалов. Так, в шестидесятых годах прошлого века были впервые изготовлены колёса из алюминиевого сплава. А в дальнейшем ещё начали использовать и магний. Имея дело с этими материалами, колеса стало целесообразно изготавливать литьём. Наиболее распространённым является гравитационный метод. Отливке можно придать практически любую форму, благодаря чему изготовленные таким способом колеса обладают самым разнообразным дизайном и отличаются плавностью линий. Они требуют лишь незначительной доводки режущим инструментом, и их геометрия практически идеальна. Эти сплавы легче и прочнее стали, что позволяет снизить массу колеса на 15-20% и увеличить прочностные характеристики в полтора раза. Стоит отметить и тот факт, что теплопроводность легких сплавов выше, чем у стали, в несколько раз. Это обстоятельство способствует существенно лучшему отводу тепла от тормозных механизмов. Преимущества легкосплавных литых колёс кроме этого заключаются в высокой демпфирующей способности и хорошей коррозийной устойчивости алюминия (даже утратив лакокрасочное покрытие, он способен образовывать на своей поверхности защитную оксидную пленку). Магниевые колеса превосходят алюминиевые по всем показателям, кроме хрупкости и устойчивости к коррозии. Они требуют крайне качественного защитного покрытия, и, дабы не разрушать его, балансировочные грузики нужно крепить на обода только при помощи клея. Помимо этого общими недостатками литых колес являются: высокая цена, определяемая используемым материалом, и то, что при сильных динамических нагрузках они не мнутся, а колются, так как отливка имеет кристаллическую структуру. Правда, в последнее время разработчики активно борются с этим неприятным явлением.
Аватара пользователя
Спецтехника
 
Сообщения: 174
Зарегистрирован: 12 авг 2010, 13:27

Re: Колёса и шины - эволюция технологии

Сообщение Специальные машины » 15 дек 2010, 06:50

А кто подскажет ка в Россие дело состоит с "next-tread" ом? Выкидываем большие колёса или в европу отправляем?
Специальные машины
 
Сообщения: 32
Зарегистрирован: 12 авг 2010, 15:49


Вернуться в КОЛЁСА ШИНЫ ДИСКИ


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron