ШИННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Вследствие высокой жесткости металлокорда получение обрезиненного полотна из него невозможно обычно принятыми способами. Применение практически нерастяжимого корда в каркасе выдвигает особые требования к качеству изготовления шин и их компонентов. Несоблюдение этих требований приводит к тому, что значительное число пневматических шин в эксплуатации выходит из строя в результате усталостных разрушений. Поэтому в Советском Союзе не удалось полностью реализовать преимущества шин с металлокордом – требовалось полное обновление заводов.
Выход шин из строя начинается с образования усталостных трещин в местах концентрации напряжений. Возможны разрушения следующих частей: каркаса шин, брекера (в том числе его кромок), борта, а также отслоение протектора. Анализ испытаний шин с восстановленным рисунком протектора показывает, что для них количество отказов из-за усталостных разрушений возрастает по сравнению с количеством отказов новых шин, а ресурс падает.
Для повышения усталостной долговечности шин в эксплуатации необходим расчет и прогнозирование усталостной долговечности её деталей в зонах концентрации напряжений. Но рассчитать шину крайне сложно. Как ни странно, но до сих пор на рынке нет готового программного продукта, купив который, можно рассчитать все требуемые выходные параметры шин.
Если готового продукта нет на рынке – это совсем не означает, что его нет вообще. Многолетний опыт российских ученых, аккумулированный специалистами шинной промышленности, сегодня дает практические результаты. Он реализуется в программном комплексе «Спектр», одной из основных частей которого является МКЭ BASYS+. Этот программный продукт позволяет учитывать более 1000 факторов одновременно. Для расчета концентрации напряжений в резинокордных деталях шины применен метод конечных элементов, позволяющий описать сложную, многослойную структуру шины без существенных упрощений. При моделировании каждый слой шины моделируется отдельной группой конечных элементов.
Проведенное моделирование и экспериментальные исследования позволили рекомендовать для изготовления каркасов грузовых шин высокопрочные анидные кордные ткани. Анид (нейлон 6.6) – это синтетические полиамидные волокна. Анидный корд, так же как капроновый, вискозный и арамидный, относится к текстильным кордам. Он выдерживает нагрузку до 1600 Н на нить, что сопоставимо со стальной нитью. Анид очень дорог. Шины с таким кордом делали для космического челнока «Буран».
Первые отечественные разработки анидных каркасов были сделаны для крупногабаритных и сверхкрупногабаритных шин. Применение анида позволяет уменьшить слойность шины: делать каркасы практически всех грузовых шин либо двухслойными, либо трёхслойными с минимальными доработками существующей технологии. При этом по сравнению с серийными трёх- и четырёхслойными конструкциями улучшаются параметры напряженно-деформированного состояния, снижаются потери на качение, а также масса каркаса шины. К тому же материал хорошо выдерживает повышенные температуры, что вдобавок к повышенной прочности делает шину более долговечной. Изделие обладает меньшим сопротивлением качению, чем шина с металлокордным каркасом.
В настоящее время ОАО «Шинный комплекс «Амтел-Поволжье» серийно выпускает грузовые шины размера 12,00R20 (модель К-168), 215/75R17,5 (K-166), а также 225R16С (К-152) – для легких грузовиков с анидным кордом. Изготовлены опытные партии моделей К-170 и В31. На заводе «Омскшина» проведено опробование и выпущена опытно-промышленная партия грузовых шин 11,00R20 и 12,00R20, а изделия размера 215/75R17,5 уже выпускаются серийно. На АО «Нижнекамскшина» проводятся стендовые испытания образцов размера 12,00R20 с анидным кордом в каркасе. Это стало возможным благодаря разработкам специалистов проектного центра «Спектр» и компании «Лойл НЕФТЕХИМ». Для отечественных перевозчиков немалую роль будет играть более низкая, чем у аналогичных импортных изделий, цена.
Шины с высокопрочными анидными кордами в каркасе можно рассматривать как перспективное направление развития шинной отрасли.
