По каким критериям выбирают шины для грузовых автомобилей при их проектировании

Грузовой автомобиль, предназначенный для эксплуатации на дорогах с твердым покрытием, проектируется для определенной грузоподъемности G_h которая одновременно обозначает его класс. Принимая во внимание грузоподъемность и класс машины, на основании собранных статистических данных и ориентировочных конструкционных и материальных перспектив, устанавливается собственная масса машины G_w. Затем определяется масса ее экипажа G_z из расчета, что каждый член его весит 65 кг. Сумма всех этих масс составит полную массу автомобиля G_c = G_t + G_w + G_z.

При проектировании грузового автомобиля конструкторы стремятся к тому, чтобы масса G_c как можно равномернее распределялась на все колеса. Чтобы достичь этой цели, чаще всего на задней оси автомобиля помещают сдвоенные покрышки. Сдвоенные покрышки, однако, не в состоянии перенести нагрузки вдвое большие, чем одинарные покрышки, поскольку работают в более сложных условиях.

Если принять, что допустимая нагрузка одинарной покрышки равна единице, то допустимая нагрузка сдвоенных покрышек будет равна п единицам, причем п<С 2, а суммарная нагрузка шести покрышек двухосевой машины — z единицам, причем г = 2-1 + + 2п. Например, для п = 1,75 (среднее значение) z = 5,5. Если у автомобиля х осей со сдвоенными шинами, то z = 2-1 + 2- п.

Нагрузка на покрышку рассчитывается в соответствии с формулой

Зная значение G_ky из нормативов или заводских каталогов выбирают покрышку, грузоподъемность которой G_n примерно равна значению G_k. Для дальнейшей конструкторской работы используется значение фактической грузоподъемности G_n выбранной покрышки. Одновременно соответствующим образом подбирается полная масса автомашины с тем, чтобы ее величина достигла zG_n

Затем оси и отдельные узлы следует разместить таким образом, чтобы получить статическую нагрузку, приходящуюся на переднюю ось, равной 2G_n, а на заднюю — равной 2nG_п.

Если грузоподъемность G_n для каждой из покрышек, монтируемых на отдельных осях автомашины, требуется различная, то

выбирают в этом случае покрышку с наибольшим значением G_n грузоподъемность покрышек для менее нагруженных осей корректируется путем снижения давления воздуха в колесе в соответствии с таблицей грузоподъемностей и давлений, приведенных в соответствующем нормативе либо фирменном каталоге.

Не следует выбирать покрышку из условия эксплуатации при максимальной нагрузке и максимальном давлении воздуха в камере, поскольку в случае, когда груз будет больше допустимого, покрышка изнашивается гораздо быстрее. Покрышки выбираются в соответствии с экономической грузоподъемностью, обозначенной в нормативах или фирменных каталогах.

При проектировании грузового автомобиля следует добиваться использования покрышки с минимальным диаметром. Чем меньше диаметр покрышки, тем меньше ее масса и момент инерции, при котором уменьшается время набора скорости. Для привода необходимы малые передачи, таким образом возрастает их эффективность и уменьшается масса.

Чем меньше покрышки, тем оптимальнее можно разработать общую геометрию авомобиля. Машина становится ниже, т. е. становится меньше лобовая поверхность, а следовательно, уменьшается сила сопротивления воздуха. Более низкий кузов облегчает погрузку. Общая устойчивость автомобиля возрастает, а торможение вследствие более низкого центра тяжести облегчается. Автомобили на покрышках с малым диаметром характеризует повышенная техническая эффективность при сравнительно малом расходе топлива.

Покрышки могут переносить большие, чем указано в соответствующих нормативах и фирменных каталогах нагрузки, если работают они в транспортных средствах, чья скорость ограничена конструкторским решением либо условиями эксплуатации (табл. 19):

Рисунок протектора выбирается применительно к предполагаемым дорожным условиям. Шины для уже существующих грузовых автомашин выбираются по тому же принципу, что и для легковых.

Шины для вездеходов. Исходным критерием выбора шины для вездехода является не нагрузка на нее, а удельное давление покрышки на грунт. От величины этого давления зависит способность машины преодолевать местность с разнообразными характеристиками. При этом предполагается, что удельное давление равно внутреннему давлению в покрышке. Это правило справедливо по отношению к покрышкам для вездеходов, предназначенным для работы при внутреннем давлении до 0,1 МПа. .

Исходя из удельного давления (т. е. из величины внутреннего давления), выбирается соответствующий размер шины из нормативов либо заводских каталогов для расчетной нагрузки G_k.

Шины для двухколесных транспортных средств. По отношению к этим шинам действительны те же критерии выбора, что и в случае легковых машин. Правда, редко удается добиться равномерной нагрузки на оба колеса, заднее обычно нагружено больше.

Иногда первоначально принимается, например, что задняя покрышка подвержена двукратной нагрузке и, следовательно, быстрее приходит в негодность. Номинальные размеры шин выбираются в соответствии с нагрузкой заднего колеса.

Общие критерии. Для проектируемых транспортных средств рекомендуется использование радиальных шин в камерном или бескамерном исполнении, поскольку они по сравнению с другими типами обладают рядом преимуществ: меньшее сопротивление качения, большее продольное и поперечное сцепление на сухих и мокрых покрытиях, повышенный комфорт и долговечность.

При использовании радиальных шин следует иметь в виду необходимость иного конструктивного решения системы подвески, а особенно геометрии установки передних колес по сравнению с принятой для диагональных шин. В противном случае в колебательной характеристике машины могут возникнуть нежелательные явления. В частности, это может привести к ускоренному износу покрышки.

Не рекомендуется использовать радиальные шины в транспортных средствах, предназначенных для эксплуатации в сложных дорожных условиях, например на строительстве, в открытых карьерах, каменоломнях, в связи с повышенной уязвимостью тонкостенных радиальных шин. Для таких ситуаций скорее подходят диагональные шины. Все оси автомашины снабжаются одним и тем же типом шин: либо только радиальные, либо диагональные и т. д. Рисунок протектора выбирается в зависимости от назначения машины и от предполагаемого типа дорог.

Для автомобилей, предназначенных для эксплуатации на дорогах с твердым покрытием, выбирают покрышки с дорожным D или специальным S рисунком протектора. В группе S выпускаются покрышки сезонного типа: грязе-снеговые или шипованные.

Для грузовых автомобилей и фургонов, предназначенных для эксплуатации на твердом покрытии, выбирают шины с дорожным D рисунком протектора.

Если имеется в виду частичное использование машины в условиях бездорожья, выбирается универсальный рисунок протектора, который соединяет в себе достоинства дорожного рисунка (средний пояс беговой дорожки) и рисунка протектора покрышки для вездехода (боковая и бортовая части протектора) (см. рис. 54).

Автомобили, работающие исключительно в условиях бездорожья, снабжаются шинами Т для вездехода (см. рис. 61).

Некоторые из производителей шин считают, что шины для вездехода следует монтировать только на приводных осях, устанавливая на неприводные оси колеса дорожного типа.

Имеющиеся в обозначении покрышки максимальные скорости эксплуатации относятся к покрышкам с дорожным рисунком протектора. В случае, когда используются шины со специальным рисунком протектора, максимальная скорость, указанная производителем покрышки, на 25% ниже скорости, допустимой для шин с дорожным рисунком протектора.

На сдвоенных колесах монтируются исключительно покрышки: одной и той же фирмы; одной и той же конструкции; одних и тех же параметров, причем разница во внешнем диаметре у колес, накачанных до требуемого давления, не должна превышать 4 мм; покрышки с большим диаметром, при разнице до 4 мм, монтируются на внешних ободах.

Некоторые производители в своих каталогах приводят несколько размеров ободов, на которых можно эксплуатировать данную покрышку. Если при этом не указывается рекомендуемый обод, то среди доступных выбирается обод с самой широкой выемкой.

После начального выбора шины в соответствии с изложенными критериями следует обсудить исходные данные с представителем фирмы, производящей шины, с тем, чтобы практически использовать его мнение, опирающееся на подробное знакомство с характеристикой выбранной шины. Окончательный выбор делается в процессе стационарных и эксплуатационных испытаний прототипа проектируемого автомобиля.