RU142613U1

RU142613U1 - Шина сверхнизкого давления

Info

Publication number: RU142613U1
Application number: RU2014109416/11U
Authority: RU
Inventors: Вадим Николаевич Князьков; Егор Вадимович Князьков; Александр Вадимович Князьков; Анастасия Вадимовна Жаркова
Original assignee: Вадим Николаевич Князьков; Егор Вадимович Князьков; Александр Вадимович Князьков; Анастасия Вадимовна Жаркова
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2014-06-27

Abstract

1. Шина сверхнизкого давления с рабочим внутренним давлением 0,04...0,9 кГ/см, содержащая каркас из обрезиненного корда, протектор, боковины, на бортовые кольца которых завернуты, по меньшей мере, два слоя корда, отличающаяся тем, что наружный диаметрвыполнен равным 1500... 1700 мм, ширина профилявыполнена равной 550...850 мм, посадочный диаметрвыполнен равным 550...680 мм, при этом толщина ее оболочкине превышает 0,03 ширины профиля.2. Шина по п.1, отличающаяся тем, что ее наружный диаметрвыполнен равным 1550...1650 мм, ширина профилявыполнена равной 650...750 мм, посадочный диаметрвыполнен равным 570...650 мм, при этом толщина оболочкине превышает 0,03 ширины профиля.3. Шина по п.2, отличающаяся тем, что высотагрунтозацепов протектора выполнена равной 0,8...1,2 толщины оболочки.4. Шина сверхнизкого давления с рабочим внутренним давлением 0,04...0,9 кГ/см, содержащая каркас из обрезиненного корда, протектор, боковины, на бортовые кольца которых завернуты, по меньшей мере, два слоя корда, отличающаяся тем, что она выполнена со следующими номинальными параметрами:наружный диаметрсоставляет 1600 мм,ширина профилясоставляет 700 мм,посадочный диаметрсоставляет 645 мм,при этом толщина оболочкине превышает 20 мм,высотагрунтозацепов протектора составляет 15 мм.

Description

Техническое решение относится к шинам транспортных средств, в частности, к шинам, отличающимся относительными размерами сечения и прежде всего к шинам сверхнизкого давления, предназначенным для использования на вездеходных транспортных средствах, перемещающихся по слабонесущим поверхностям.

Широко известны шины грузовых транспортных средств, вездеходов и сельхозтехники, предназначенные для повышения их проходимости в период распутицы, при движении по слабонесущим грунтам, снегу, песку и т.п., наружный диаметр которых составляет 1300…1750 мм.

Компания National Oilwell Vacro (NOV) (см., http://www.nov.com), оказывающая широкий спектр услуг в нефтедобывающей сфере, предлагает целый ряд шин низкого давления Rolligon с широким профилем (пневмокатков) для одноименных транспортных средств, обеспечивающих транспортировку различного технологического оборудования. В частности предлагаются двух, четырех и шестислойные шины низкого давления следующих размерностей:

Tire Model	Overall Diameter (in)	Overall Width (in)	Tire Weight (lbs)	Max Tire Load (lbs)	Max Tire Pressure (psi)
40Χ50-12 V2	42.5	52.0	275	5000	15
40Χ50-12 V4	42.5	52.0	300	5000	15
54X68-18 V2	56.5	70.5	480	16000	25
54X68-18 V4	56.5	70.5	540	16000	25
54X68-18 V6	56.5	70.5	595	16000	25
54X68-25 V2	56.5	70.5	470	16000	25
54X68-25 V4	56.5	70.5	530	16000	25
54X68-25 V6	56.5	70.5	580	16000	25
72X68-28 V4	75.0	71.5	800	18000	25
72X68-28 V6	75.0	71.5	1025	18000	25

Вышеприведенные пневмокатки обеспечивают транспортным средствам Rolligon значительную грузоподъемность и, при ее ограничении, даже положительную плавучесть, однако габариты таких пневмокатков ограничивают возможности их применения на дорогах общего пользования из-за очень широкого профиля, к тому же они имеют высокую стоимость и малый ресурс, а в четырех и шестислойном исполнении еще и обладают значительной массой.

Предприятием ООО "Омские Вездеходы" (http://www.omskvezdehod.ru) разработаны и производятся колесные снегоболотоходы на шинах низкого давления. Они рассчитаны на грузоподъемность от 6 до 30 тонн. Благодаря большой площади опорной поверхности колес вездеходы создают давление, сопоставимое с гусеничными вездеходами. На снегоболотоходах "Тунгус" устанавливаются широкопрофильные шины размерностью 66×43.00-24 (1676×1092×609). На снегоболотоходах "Лаптежник" и "Муромец", устанавливаются широкопрофильные шины: 71×47.00-25 (1803×1194×635). Такие шины обеспечивают вышеприведенным снегоболотоходам повышение проходимости по слабонесущим грунтам и даже положительную плавучесть при установке сдвоенных шин, однако значительная ширина профиля (более 1000 мм) и вес не позволяют применять их на более легких транспортных средствах грузоподъемностью 1000…2500 кг.

Компанией ООО «Опытно-конструкторское бюро Вездеходные Транспортные Системы» (см., http://www.okbvts.ru) разработаны и серийно производятся ВТС «Урал-Полярник» и ВТС «ХАРП» в различных модификациях и с различным технологическим оборудованием. Эти транспортные средства решают проблемы доставки грузов и персонала по бездорожью в сложных природно-климатических условиях.

«Урал-Полярник» предназначен для перевозки грузов, людей, транспортных модулей, технологического оборудования по бездорожью, снежной целине, сыпучему песку, тундре без нанесения невосполнимого ущерба растительному покрову в сверхтяжелых условиях движения, характеризующихся полным отсутствием дорожного покрытия и тяжелыми геофизическими и климатическими условиями. Для передвижения по дорогам общего пользования его оснащают обычными автомобильными колесами, что позволяет не нарушать требований по габаритной ширине. Также на автомобильных колесах осуществляется перевозка вездеходных транспортных средств железнодорожным и морским транспортом. Окончательная сборка вездеходных транспортных средств и установка шин большого диаметра, а именно пневматических камерных радиальных широкопрофильных, с регулируемым давлением размерностью 28,1R26 - на базе модели ВЛ-41 720(P)R665 (ВОЛТАЙР), осуществляется непосредственно в районе эксплуатации. А это снижает его функциональность и увеличивает трудозатраты.

Вездеходное транспортное средство «Харп-Р» предназначено для постоянной эксплуатации в условиях движения, характеризующихся полным отсутствием дорожного покрытия (снежная целина, болото, сыпучий песок), при выполнении задач, которые невозможно осуществить с использованием автомобилей повышенной проходимости. Снегоболотоход «Харп-Р» в базовом исполнении также оснащен шинами размерностью 28,1R26 - на базе модели Бел-44 или ВЛ-41 720(P)R665 (ВОЛТАЙР).

Также известны шины промышленного или сельхоз назначения, например, Шина ФД-12 размерности 28,1R26 (720R665), которая имеет наружный диаметр и фактическую ширину профиля равную 1735 и 750 мм соответственно. Ее каркас содержит 12 слоев корда, при этом она оснащена камерой. Из-за этого она обладает большой массой и чрезмерной жесткостью оболочки, что ограничивает область ее применения поверхностями с относительно твердым покрытием.

С 2007 года Ассоциация «Арктиктранс» (см., http://arctictrans.ru) осуществляет производство и продажу радиальной 3-слойной камерной шины низкого давления размерностью 1700×750-26″. Эта шина обладает несущей способностью в 1500-1750 кг, что позволяет создавать грузовые снегоболотоходы типа "Мамонтенок" общей снаряженной массой более 7 тонн. Наличие камеры и относительно большая толщина оболочки обуславливают ее значительную массу и жесткость, что препятствует установке шин этого размера на транспортные средства с обычным рулевым механизмом. Ниже приведены характеристики данной шины.

Размер	1700×750-26
Слоев корда	3
Рисунок протектора	Повышенной проходимости, самоочищающиеся грунтозацепы, рисунок - «елка»
Исполнение	Камерное
Обозначение обода (рекомендуемый/допускаемый)	DW24, специальный
Наружный диаметр, мм	1735+/-17
Ширина профиля без нагрузки не более, мм	750
Статический радиус, мм	790+/-8
Высота грунтозацепа, мм
Вес шины, кг	140
Вес колеса в сборе с диском, кг	250
Максимально допускаемая нагрузка на колесо не более, кг:	1500-1750
Внутреннее давление, соответствующее максимально допускаемой нагрузке, кПа	80
Максимальная скорость, км/ч	50
Камера:	Специальная

- размер	28,1-26
- вес	30
Диск:
- посадочный размер	26″
- ступица	ГАЗ 66
- вид диска	Закрытый
Комплект поставки	Шина, камера, диск
Рекомендованное использование:	Вездеходы на пневматиках «Мамонтенок»

В модельном ряду шин компании ООО НПФ «ТРЭКОЛ» (см. http://www.trecol.ru/) присутствуют следующие модели:

Шина «Трэкол» 1280∗530-533 является бескамерной шиной сверхнизкого давления с диагональной конструкцией каркаса. Рабочее давление в шине варьируется от 10 до 50 кПа.

Шина «Трэкол» 1300∗600-533, является бескамерной шиной сверхнизкого давления с диагональной конструкцией каркаса. Ее основу составляет тонкая и гибкая резино-кордовая оболочка. Это делает шину эластичной. Рабочее давление в шине составляет 8…60 кПа. Такое выполнение упрощает ее эксплуатацию, уменьшает ее массу и жесткость, а также позволяет ремонтировать небольшие сквозные повреждения без демонтажа шины.

Шина «Трэкол» 1350∗700-533 является бескамерной шиной сверхнизкого давления с диагональной конструкцией каркаса. Рабочее давление в шине составляет 8…60 кПа. Она эластична и экологична, к тому же, за счет направленного рисунка протектора, повышены тяговые возможности при движении по глинистой размокшей дороге. Также, за счет большего объема и развитых грунтозацепов, увеличилась грузоподъемность и скорость движения по воде.

Вышеприведенные шины «Трэкол» обладая достаточной эластичностью, имеют ограничения по грузоподъемности (несущей способности) оболочки из-за конструкции каркаса и неоптимальных геометрических размеров.

В бескамерной пневматической шине по RU 2005083 ширина В превышает высоту ее профиля H. Толщина боковых стенок и беговой части шины выполнена постоянной и составляет 0,010-0,015 высоты профиля ширины H. Благодаря такому выполнению достигается эластичность шины в зоне беговой части и боковых стенок обеспечивающая равномерное распределение удельных давлений в зоне контакта шины с опорной поверхностью. Это повышает проходимость, снижает сопротивление качению и исключает разрушающее воздействие шины на грунты с низкой несущей способностью, однако прочность ее оболочки недостаточна, что ограничивает грузоподъемность.

Пневматическая шина по RU 2042530 ширина профиля которой превышает его высоту, а центральная часть беговой дорожки выполнена в виде формы, приближенной к цилиндрической образующей, параллельной оси вращения шины, содержит борта с каркасными кольцами, боковые стенки и беговую часть с каркасом из корда, завернутого на упомянутые каркасные кольца и протектор. Ее корд выполнен двухслойным с углом наклона нитей в каждом из слоев 45-60° к меридиальному направлению шины, расположенных между собой перекрестно, а каркас в беговой части шины и в зоне боковин выполнен толщиной 0,003-0,080 высоты профиля шины. Данная шина не оказывает разрушающего воздействия на поверхность перемещения, но при этом имеет недостаточную грузоподъемность на слабонесущих грунтах и курсовую устойчивость на твердых поверхностях.

Толщина оболочки шины полноприводного вездехода по RU 2466877, содержащей оснащенную каркасом оболочку, составляет 0,007-0,030 высоты профиля шины. Но относительные размеры ее сечения, и конструкция боковин не могут обеспечить на слабонесущих грунтах грузоподъемность в 1000…2500 кг.

Пневматическая шина вездеходного транспортного средства по RU 104517, содержит каркас, выполненный из обрезиненного корда, беговую часть с протектором, борта для закрепления на ободе колеса, боковую часть, расположенную между беговой частью и бортами, при этом ширина профиля шины превышает высоту профиля шины, при номинальном внутреннем давлении. Отношение массы шины к ее внутреннему объему составляет 30-120 кг/м3, толщина стенок беговой части и боковой части составляет 0,004-0,03 высоты профиля шины, а высота выступов составляет 0,012-0,075 высоты профиля шины.

Известна пневматическая шина по RU 2122504. Она содержит боковые стенки, борта и беговую часть b с протектором. Ширина B ее профиля, превышает высоту H, при этом отношение массы шины к ее внутреннему объему составляет 45-80 кг/м³, а толщина а боковых стенок и толщина k беговой части b шины равны соответственно

a=(0,0025-0,0050)D,

k=(1,5-2,0)а,

причем радиальный прогиб шины под действием ее собственного веса и веса колеса соответствующего транспортного средства при отсутствии в шине избыточного внутреннего давления составляет 0,15-0,45 от высоты H профиля шины, Внутреннее давление в ней составляет 0,005-0,050 МПа. Однако при достаточной эластичности, данная шина рассчитана на грузоподъемность 300-500 кг. Из-за этого, увеличение нагрузки сверх допустимой, приводит к снижению ее ресурса, надежности и проходимости.

Таким образом, в условиях возрастающей потребности народного хозяйства, промышленности и вооруженных сил в транспортном обеспечении их деятельности, повышаются и требования к транспортным средствам, в частности, требования к их подвижности, надежности и грузоподъемности. Поэтому, первоочередным вопросом, при разработке таких транспортных средств, является выбор их движителя, а именно геометрических, прочностных и жесткостных параметров шины.

Однако, несмотря на многочисленные приведенные технические решения, оптимизирующие конструкцию шин сверхнизкого давления, нет оптимальной конструкции обеспечивающей повышение грузоподъемности шины при сохранении вездеходных ее свойств на слабонесущих поверхностях.

Задача, на достижение которой направлено данное решение и достигаемый при этом технический результат заключаются в повышении грузоподъемности при сохранении вездеходных свойств шины сверхнизкого давления на слабонесущих поверхностях.

Повышение грузоподъемности при сохранении вездеходных свойств шины на слабонесущих поверхностях обеспечено оптимальным соотношением ее внешних геометрических параметров и толщины оболочки.

Для этого в шине сверхнизкого давления с рабочим внутренним давлением 0,04…0,9 кГ/см², содержащей каркас из обрезиненного корда, протектор, боковины, на бортовые кольца которых завернуты, по меньшей мере, два слоя корда, наружный диаметр D выполнен равным 1500…1700 мм, ширина профиля B выполнена равной 550…850 мм, посадочный диаметр d выполнен равным 550…680 мм, при этом толщина ее оболочки а не превышает 0,03 ширины профиля B;

Выполнение наружного диаметра D равным 1500…1700 мм, ширины профиля B равной 550…850 мм, посадочного диаметра d равным 550…680 мм, при том, что толщина ее оболочки а не превышает 0,03 ширины профиля B, в шине сверхнизкого давления с рабочим внутренним давлением 0,04…0,9 кГ/см², содержащей каркас из обрезиненного корда, протектор, боковины, на бортовые кольца которых завернуты, по меньшей мере, два слоя корда, позволило достичь технического результата, а именно повысить грузоподъемность при сохранении вездеходных ее свойств на слабонесущих поверхностях, поскольку выполнение шины с такими параметрами, в полной мере соответствует условиям ее эксплуатации.

Повышению грузоподъемности при сохранении вездеходных свойств шины, в условиях движения по слабонесущим поверхностям способствует то, что ее наружный диаметр D выполнен равным 1550…1650 мм, ширина профиля B выполнена равной 650…750 мм, посадочный диаметр d выполнен равным 570…650 мм, при этом толщина оболочки а не превышает 0,03 ширины профиля B;

Выполнение высоты h грунтозацепов протектора равной 0,8…1,2 толщины оболочки а сохраняет эластичность оболочки, что также способствует достижению технического результата;

Стоит отметить, что при выполнении диаметра D шин сверхнизкого давления менее 1500 мм и ширины профиля B менее 550, для транспортных средств со снаряженной массой от 2000 до 4000 кг и грузоподъемностью 1000…2500 кг, значительно возрастает давление на грунт в пятне контакта, а при диаметре D превышающем 1700 мм возникают сложности с компоновкой транспортного средства. В тоже время при ширине профиля B более 850 мм (для тонкостенных шин) возрастает вероятность образования складок (волн) в поперечном сечении профиля и резко повышается износ плечевых зон протектора.

На основании проведенных исследований, а также многочисленных испытаний и многолетнего опыта эксплуатации шин сверхнизкого давления различных размерностей, авторы данного технического решения пришли к выводу, что выполнение шины сверхнизкого давления с рабочим внутренним давлением 0,04…0,9 кГ/см², содержащей каркас из обрезиненного корда, протектор, боковины, на бортовые кольца которых завернуты, по меньшей мере, два слоя корда, со следующими номинальными параметрами:

наружный диаметр D составляет 1600 мм,

ширина профиля B составляет 700 мм,

посадочный диаметр d составляет 645 мм,

при этом толщина оболочки а не превышает 20 мм;

высота к грунтозацепов протектора составляет 15 мм,

является оптимальным для транспортных средств со снаряженной массой от 2000 до 4000 кг и грузоподъемностью 1000…2500 кг. При этом допуск на вышеприведенные линейные размеры составляет ±30 мм.

В тоже время шины сверхнизкого давления - это тонкостенные оболочки, допуск на внешние размеры которых достаточно широк. В процессе эксплуатации для них характерно такое явление как «разнашивание», выявляющееся при пробеге около 1000 км. Так, например, для шины сверхнизкого давления размерностью 1300∗600-533 внешний диаметр в процессе эксплуатации может увеличиться от номинального до 1320…1380 мм.

Изображено на:

Фиг. 1 - Профиль шины;

Фиг. 2 - Шина вид 3/4;

Фиг. 3 - Шина вид сбоку;

Фиг. 4 - Шина вид спереди;

Фото 1, 2, 3 и 4 - Опытная шина сверхнизкого давления;

Шина сверхнизкого давления с рабочим внутренним давлением 0,04…0,9 кГ/см², содержит каркас 1 (Фиг. 1) из обрезиненного корда 2, протектор 3 и боковины 4. На бортовые кольца 5 завернуты, по меньшей мере, два слоя корда 2. Ее наружный диаметр D выполнен равным 1500…1700 мм, ширина профиля B выполнена равной 550…850 мм, посадочный диаметр d выполнен равным 550…680 мм, при этом толщина ее оболочки а не превышает 0,03 ширины профиля B. Высота h грунтозацепов 6 протектора 3 выполнена равной 0,8…1,2 толщины оболочки а.

В одном из вариантов исполнения (см. Фиг. 2, 3 и 4) шина сверхнизкого давления с рабочим внутренним давлением 0,04…0,9 кГ/см², содержит каркас из обрезиненного корда, протектор, боковины, на бортовые кольца которых завернуты, по меньшей мере, два слоя корда. Она выполнена со следующими номинальными параметрами:

наружный диаметр D составляет 1600 мм,

ширина профиля B составляет 700 мм,

посадочный диаметр d составляет 645 мм,

высота к грунтозацепов протектора составляет 15 мм.

Допуск на вышеприведенные линейные размеры составляет ±30 мм.

Приведенная совокупность признаков использована в опытной шине сверхнизкого давления (см. фото 1, 2, 3 и 4) со следующими параметрами:

Шина сверхнизкого давления 1600×700-635
Наименование характеристик	Значение
Наружный диаметр D, мм	1590
Ширина профиля B, мм	685
Посадочный диаметр d, мм	635 (645)
Раствор бортов C, мм	550
Высота рисунка протектора, мм	15
Ширина беговой дорожки b, мм	550
Отношение H/B	0,7
Отношение C/B	0,8
Отношение b/B	0,8
Масса шины, кг	100
Максимальная нагрузка на колесо, кгс	750
Внутреннее давление в шине при максимальной нагрузке, кГ/см²	0,6

Шина функционирует следующим образом.

При качении шины сверхнизкого давления с рабочим внутренним давлением 0,04…0,9 кГ/см², с дорожной поверхностью контактирует протектор 3. Грунтозацепы 6 протектора 3, выполненные высотой к равной 0,8…1,2 толщины оболочки а, взаимодействуют с неровностями дорожной поверхности, обеспечивая передачу тяговых усилий. Восприятие основных нагрузок и поддержание формы шины обеспечивает каркас 1 из обрезиненного корда 2. При этом на бортовые кольца 5 боковин 4, завернуты, по меньшей мере, два слоя корда 2. Выполнение шины сверхнизкого давления с рабочим внутренним давлением 0,04…0,9 кГ/см², содержащей каркас из обрезиненного корда, протектор, боковины, на бортовые кольца которых завернуты, по меньшей мере, два слоя корда, со следующими номинальными параметрами:

наружный диаметр D составляет 1600 мм,

ширина профиля B составляет 700 мм,

посадочный диаметр d составляет 645 мм,

при этом толщина оболочки a не превышает 20 мм,

высота h грунтозацепов протектора составляет 15 мм,

повышает грузоподъемность при сохранении вездеходных свойств шины.

Claims

1. Шина сверхнизкого давления с рабочим внутренним давлением 0,04...0,9 кГ/см², содержащая каркас из обрезиненного корда, протектор, боковины, на бортовые кольца которых завернуты, по меньшей мере, два слоя корда, отличающаяся тем, что наружный диаметр D выполнен равным 1500... 1700 мм, ширина профиля В выполнена равной 550...850 мм, посадочный диаметр d выполнен равным 550...680 мм, при этом толщина ее оболочки α не превышает 0,03 ширины профиля В.

2. Шина по п.1, отличающаяся тем, что ее наружный диаметр D выполнен равным 1550...1650 мм, ширина профиля В выполнена равной 650...750 мм, посадочный диаметр d выполнен равным 570...650 мм, при этом толщина оболочки α не превышает 0,03 ширины профиля В.

3. Шина по п.2, отличающаяся тем, что высота h грунтозацепов протектора выполнена равной 0,8...1,2 толщины оболочки α.

4. Шина сверхнизкого давления с рабочим внутренним давлением 0,04...0,9 кГ/см², содержащая каркас из обрезиненного корда, протектор, боковины, на бортовые кольца которых завернуты, по меньшей мере, два слоя корда, отличающаяся тем, что она выполнена со следующими номинальными параметрами:

наружный диаметр D составляет 1600 мм,

ширина профиля В составляет 700 мм,

посадочный диаметр d составляет 645 мм,

при этом толщина оболочки α не превышает 20 мм,

высота h грунтозацепов протектора составляет 15 мм.