CC BY
88
УДК 62-254
ВНЕДРЕНИЕ БЕЗВОЗДУШНЫХ КОЛЕС В МАШИНОСТРОЕНИИ
С.А. Пестриков, Н.К. Иванов, И.Э. Шаякбаров
Рассмотрена перспектива замены стандартных колес на колеса безвоздушного
типа.
Ключевые слова: автомобиль, шина, колесо, ресурсы.
Разнообразие строительной и дорожной техники велико, и большая ее часть оснащена колесными движителями. Данная конструкция, несомненно, дает ряд преимуществ, однако главной проблемой является возможность ее повреждения, вследствие чего колесо требует долгого и дорогого ремонта, а техника зачастую простаивает, что снижает её производительность [1].
В настоящее время широко используют бескамерные колеса. Это колеса, воздух в которые закачивают не в камеру, а в пространство между диском и покрышкой. Диск для бескамерных колес отличается от обычного диска более сложной структурой и надежной фиксацией. На ободе бескамерной шины имеются хампы (кольцевые выступы, расположенные на посадочных полках обода диска), которые прочно удерживают бортовое кольцо шины в нужном месте [2].
Эти колеса обычно изготовляют из резины, в состав которой входят:
синтетический каучук - 40...50 %;
технический углерод - 25...30 %;
смолы и масла - 10...15 %;
кремневая кислота - 10 % [3].
Но прогресс не стоит на месте, и на смену бескамерным колесам приходят безвоздушные колеса (рис.1.).
Рис. 1. Безвоздушное колесо
231
Безвоздушные шины - это полая конструкция, в которой чаще всего функцию воздуха берут на себя резиновые простенки. На сегодняшний день различают два типа данных шин:
шина, наполненные стекловолокном; шины со специальными спицами из полиуретана. В табл. 1 представлены сравнительные характеристики данных видов шин.
Таблица 1
Сравнительная характеристика видов безвоздушных шин
Тип шины
Критерии Шины, наполненные стекло- Шины со специальными
волокном спицами из полиуретана
Ремонто- Ремонтируемая Ремонтируемая
пригодность
Состав Шина, набитая стекловолок- Шина, выполненная в виде
ном пчелиных сот из вторичного сырья
Внешние от- Обычно изготовляются за- Соты открыты для просто-
личия крытыми и внешне не отличаются от бескамерных колес ты очищения от грязи
Шины со специальными спицами из полиуретана получили большую популярность из-за простоты конструкции, меньшей стоимости и массы, а также простоты ремонта.
При внедрении данных безвоздушных колес на рынок России необходимо провести анализ двух шин - бескамерной и соответственно безвоздушной. Данное сравнение представлено в табл. 2.
Установка данных шин решает несколько задач: увеличение ресурса шин;
уменьшение повреждения шин на рабочих площадках; уменьшение расхода топлива; увеличение производительности машины; уменьшение затрат на ремонт колесных движителей. Проведем сравнительный анализ данных видов колес по нескольким критериям. Данные критерии представлены в Техническом регламенте Таможенного союза (ТР ТС 018/2011) «О безопасности колесных транспортных средств». Результаты представлены в табл. 3.
232
Таблица 2
Сравнение преимуществ и недостатков бескамерных и безвоздушных колес [4]
№ п/п Критерии Бескамерное колесо Безвоздушное колесо
1 Способность сохранять нормаль-
ное давление в шине в случае + ++
прокола
2 Маленький нагрев в случае быст- +
рой и продолжительной езды
3 Простота ремонта и технического обслуживания + -
4 Большой срок работы на износ + ++
5 Большая скорость эксплуатации + +
6 Дополнительная амортизация ко- + ++
леса
7 Маленькая масса - ++
«-» - отрицательные свойства; «+» - положительные свойства, «++» - показатель эффективности в несколько раз выше.
Таблица 3
Сравнительная таблица колес бескамерного и безвоздушного типов по критериям Технического регламента Таможенного союза [5]
Критерии Бескамерное колесо Безвоздушное колесо
Ремонтопригодность Возможен любой ремонт на любом пункте шиномонтажа Требуется специализированный центр по ремонту таких шин со специальным оборудованием и обученным персоналом
Демпфирующие свойства Проявляются только на ровной поверхности Является отличным поглотителем всех неровностей дороги
Монтаж и демонтаж Установка на стандартные болты или гайки завода изготовителя Установка на стандартные болты или гайки завода изготовителя
Биение и дисбаланс Необходимо проводить операцию по балансировке колес Балансировка не требуется
Скорость эксплуатации До 150 км/ч Ограничений нет
Рассмотрим уже существующие модели безвоздушных колес. Первой безвоздушные шины запатентовала в 2005 году компания Michelin, назвав своё изобретение Tweel (шина (tyre) + колесо (wheel)). Используют их только на спецтехнике, скутерах и инвалидных колясках. Конструктивно Tweel представляет собой систему цельных внутренних ступиц, прикрепленных к полуоси. Вокруг них расположены полиуретановые спицы, соединенные в определенной последовательности. Через спицы проходит растяжной хомут, формируя внешний край шины, часть которой соприкасается с дорогой (рис. 2).
Рис. 2. Безвоздушное колесо Michelin Tweel на газонокосилке
Конкурентом для Michelin стала компания Polaris, продемонстрировав своё видение безвоздушных шин. Конструктивно они достаточно похожи, но в Polaris внесли одно улучшение: спицы заменили на систему сот наподобие пчелиного улья (рис. 3).
Рис. 3. Безвоздушное колес Polaris на квадроцикле Polaris Sportsman
WVS5G
234
Безвоздушные шины Bridgestone показали миру свою конструкцию безвоздушных шин: теперь в профиле закручивающиеся в обе стороны спицы, благодаря которым шина становится более упругой. В Bridgestone предложили создавать новые шины из переработки старой резины (рис. 4).
Рис. 4. Безвоздушные колеса Bridgestone
Компания Напкоок, выпустив безвоздушное колесо 1-Б1ех, сделала неожиданный поворот этой отрасли. Корейская фирма создала шины, в которой собственно шина и обод - одно целое. 1-Б1ех состоит на 95 % из переработанного материала (рис. 5).
Рис. 5. Безвоздушное колесо 1Н1ех на Франкфуртском автошоу [6]
Основные критерии существующих безвоздушных шин представлены в табл. 4.
Таблица 4
Критерии безвоздушных шин
Критерии Michelin Tweel Polaris Bridgestone Hankook I-Flex
Система
Конструкция колеса цельных внутренних ступиц, прикреплен- Система сот наподобие пчелиного улья Система закручивающихся в обе стороны ступиц Шина и обододно-целое
ных к полу-
оси
Максималь-
ная скорость, км/ч 64 80 64 130
Грузоподъемность одного 900 200 150 375
колеса, кг
Год выпуска 2005
95,5 % -
Материал колеса Полиуретан Полиуретан Около 60 % переработанная ста- вторично перерабо-
рая резина танные материалы
В итоге можно сказать, что использование данного типа колес весьма эффективно и имеет ряд преимуществ в сравнении с бескамерными колесами: долговечность, экономия топлива, уменьшение повреждений.
Что касается перспективы внедрения, то данные колеса можно пока устанавливать лишь на легковые автомобили и легкие типы строительных и дорожных машин. Тем не менее, это очень серьезный сегмент машиностроения. Однако следует отметить, что использование данного вида колес требует серьезных вложений по организации сервисного обслуживания и ремонта.
Список литературы
1. Бидерман В.Л. Автомобильные шины. М.: Изд-во Госхимиздат, 1963. 384 с.
2. Автомобильный портал: вопрос-ответ [Электронный ресурс]. URL: http://vopros-avto.ru/chto-luchshe-kamernyie-ili-beskamernyie-shinyi-razbiraemsya (дата обращения: 19.12.2016).
3. Бакфиш К., Хайнц Д. Новая книга о шинах: справочное издание. М.: Изд-во Астрель, 2003. 304 с.
4. Автомобильный портал: кроссоверы [Электронный ресурс]. URL: http://krossovery.info/bezvozdushnye-shiny-konstrukciya-preimus hhest-va- nedostatki-ceny (дата обращения: 19.12.2016).
5. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 018/2011 «О безопасности колесных транспортных средств».
6. Автомобильный портал: Мир - авто [Электронный ресурс]. URL: http://mir-auto24.ru/kupit-bezvozdushnye-shiny-ili-net-testy-bezvozdushnyx-sh in (дата обращения: 19.12.2016).
Пестриков Сергей Анатольевич, канд. экон. наук, доц., pestrikovsaamail.ru, Россия, Пермь, Пермский национальный исследовательский политехнический университет,
Иванов Никита Константинович, студент, nikitaivanov59amail.ru, Россия, Пермь, Пермский национальный исследовательский политехнический университет,
Шаякбаров Ильнур Эльмарович, студент, schayakharoff.ilnayandex.com, Россия, Пермь, Пермский национальный исследовательский политехнический университет
INTROD UC TION OF AIRLESS WHEELS IN MECHANICAL ENGINEERING S.A. Pestrikov, N.K. Ivanov, I.E. Shayakharov
The prospect of replacement of standard wheels hy wheels of airless type is considered.
Key words: car, tire, wheel, resources.
Pestrikov Sergey Anatolyevich, candidate of economic sciences, docent, pestrikov-saamail.ru, Russia, Perm, State National Research Polytechnical University of Perm,
Ivanov Nikita Konstantinovich, student, nikitaivanov59a mail.ru, Russia, Perm, State National Research Polytechnical University of Perm,
Shayakharov Ilnur Elmarovich, student, scha\>akharof'.iln ayandex. com, Russia, Perm, State National Research Polytechnical University of Perm
