Вопросы практической технологии изготовления шин 2010 №1

Подождите немного. Документ загружается.

ПАТЕНТЫ,

ЮРИДИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЙ

то российский рынок пострадал более существенно, отметившись двукратным

падением продаж автомобилей.

За прошедший год в России было продано 1,4 млн. новых легковых автомо-

билей, что вдвое меньше результата аналогичного периода прошлого года. До-

ля иномарок при этом уменьшилась и составила 72,9%. Отечественные модели

незначительно укрепили свои позиции - их доля увеличилась до 27,1%.

Лидером рынка, по-прежнему, остается продукция тольяттинской марки

LADA, продажи которой за рассматриваемый период составили немногим бо-

лее 354 тыс. штук, а рыночная доля составила 25,3%. На другие российские

марки с каждым годом приходится все меньшая часть рынка легковых машин:

по итогам 2009 года эта цифра составила 1,7 %.

Как и годом ранее, лидером среди иномарок остается Chevrolet с результа-

том в 125,7 тыс. штук; ему принадлежит около 7,5% российского рынка новых

легковых автомобилей. Успех Chevrolet в стране обусловлен популярностью у

российских покупателей дешевых украинских моделей Chevrolet Lanos, моде-

лей корейского подразделения Chevrolet DAT (Chevrolet Lacetti и Aveo) и про-

дукции СП

GM-ABTOBA3

(Chevrolet Niva).

На вторую строчку рейтинга поднялась продукция компании Ford с резуль-

татом в 82 тыс. реализованных машин.

На третью строчку со второго места спустилась Hyundai (74,6 тыс. штук).

Четвертое место занимает Renault (72,2 тысячи штук), а замыкает пятерку

лидеров KIA с результатом в 69,8 тысячи новых авто.

Стоит отдельно отметить, что из десяти марок-лидеров девять уже про-

изводят свои автомобили на территории РФ.

Одной из причин значительного падения российского автомобильного рынка

в 2009 году стало снижение платежеспособности населения. Для

стимулирова-

ния рынка Правительством РФ была разработана и реализована программа

льготного автомобильного кредитования. Данной программой воспользовалось

порядка 72 тыс. человек. В

2010

году данная программа продолжит свою рабо-

ту, а параллельно стартовала программа стимулирования спроса через «утили-

зационные премии», рассчитанные на объем в 200 тысяч машин.

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1.2010

113

ПАТЕНТЫ, ЮРИДИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

ПРЕДПРИЯТИЙ

ПАРК.

По состоянию на начало

2010

года парк легковых автомобилей насчитывал

33 млн. 84 тыс. легковых автомобилей, что на 3,3% больше чем годом ранее.

По-прежнему, наибольшее количество автомобильной техники приходится

на долю отечественных моделей.

На долю иномарок уже приходится более трети (36,5%) российского авто-

парка. А в некоторых регионах - уже более половины.

Лидерами среди иномарок являются Toyota, Nissan и Mitsubishi. Среди евро-

пейских брендов наибольшее распространение получили Ford и Volkswagen.

Благодаря быстрой экспансии последних лет, доля автомобилей корейских

брендов превысила уже

10%.

Отмечу, что в западной части страны преоблада-

ют европейские, корейские и американские бренды, а на Востоке - практически

полностью доминируют японские марки.

Парк грузовых автомобилей сейчас насчитывает 5,3 млн. автомобилей. При

этом на долю иностранных моделей в этом секторе приходится лишь порядка

20% парка. Лидирует же в секторе коммерческой техники продукция традици-

онных российских автозаводов ГАЗ, КАМАЗ, ЗИЛ и УАЗ.

114

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010

ПАТЕНТЫ,

ЮРИДИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЙ

"Взрывы шин во внедорожных происшествиях в США причиняют ежегодно

семь жертв и 1000 ранений".

Исследование, которое последовало за крушением самолета Конкорд компании

«Эр-Франс» 25 июля 2000, принесшего

113

жертв и потрясение во всем мире, при-

вело к выводу, что несчастье было вызвано взрывом шины. Шина разорвалась во

время взлета в результате воздействия постороннего объекта на взлетно-посадоч-

ной полосе. Такие отказы шин самолета являются нечастыми, но имеют место.

Французские исследователи впоследствии сообщили, что Конкорд испытывал раз-

рыв шины, примерно, на каждые 1500 полетов, в то время как для обычного Аэро-

буса дальнего действия А 340 эта величина составляет

100

000 полетов.

Даже инженеры иногда забывают, что надутая шина - сосуд под давлением, спо-

собный к хранению невероятного количества механической энергии в сжатом возду-

хе. Если сжатый воздух медленно выпускается в течение нескольких минут, сохра-

ненная энергия мягко рассеивается. С другой стороны, если сжатый воздух выпущен

за несколько сотен миллисекунд или менее, то кинетической энергии, связанной с

воздушным взрывом, достаточно, чтобы нанести серьезный материальный ущерб,

человеческие ранения, или даже смерть.

Ситуации, которые могут вызвать взрыв шины с сильным выбросом энергии так-

же включают: завышение внутреннего давления, превышение допустимой скорости,

высокая температура тормозов, несоответствие диаметров обода и борта шины,

присутствие огнеопасной жидкости или паров в полости шины, сварочные работы на

ободе с надутой шиной. Интересно, что массивные резиновые шины могут также

взрываться, если эксплуатируются при комбинации груза и скорости, которые пре-

вышают критический уровень рассеивания энергии. Отказ возникает вследствие

внутреннего трения в резине или гистерезиса. Повышение температуры вызывает

испарение внутренней части резинового массива, создавая газовые карманы, кото-

рые растут в размере с увеличением температуры, и, в конечном счете - взрыв, ко-

торый, в некоторых случаях, вызывает частичное разжижение каучука. Это - главная

причина, почему заполненные пеной шины с высокой несущей способностью, эф-

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010

115

ПАТЕНТЫ, ЮРИДИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

ПРЕДПРИЯТИЙ

фективны только при низких скоростях.

Вычисление механической энергии, накопленной в пневматической шине, следу-

ет непосредственно из газовых законов физики. Чтобы оценить эту энергию (без до-

полнительного термодинамического вклада), принимают адиабатический процесс.

Основные требуемые для расчета данные - исходное и конечное давления в шине и

объем воздуха. Сохраненная энергия изменяется от 7500 футов-фунтов для авто-

мобильной шины при рекомендуемом рабочем давлении, до почти 3000000 футов-

фунтов для большой шины самолета перед разрывом ее от передува. Однако это не

количество сохраненной энергии, а скорее поток энергии в единицу времени, кото-

рый является потенциально фатальным. Чем быстрее высвобождается энергия, тем

более разрушителен результат. Для тех, кто находится поблизости, ударная волна

от выброса воздуха может вызвать временную или постоянную потерю слуха.

Два обстоятельства многочисленных отказов колес (шин и ободьев) были пред-

метом интенсивной тяжбы в США на протяжении 1980-х годов. Эти судебные про-

цессы были вызваны использованием сборных ободьев грузовых автомобилей, а

также использованием 16-ти дюймовых шин, ненадлежащим образом смонтирован-

ных на большие 16.5 дюймовые колеса на легких грузовиках. Составные обода ино-

гда разрушались со взрывом, металлические компоненты разлетались, вызывая

серьезную травму без разрыва шины. Такие разрушения побудили OSHA разрабо-

тать руководящие принципы (29 CFR 1910.177), требующие применения клеток

безопасности и надувания шин, смонтированных на составные обода. Сегодня такие

несчастные случаи исчезли, не только из-за использования клеток безопасности, но

и, что еще более важно, из-за массового распространения бескамерных шин, тре-

бующих использования однокомпонентного обода на средних грузовиках. Иначе об-

стоит с тяжелыми

OTR

и авиационными шинами, которые все еще требуют много-

частевых колес и камер, для которых непрактично использование клетки безопасно-

сти для обычного обслуживания, за пределами магазинов по продаже шин.

Однокомпонентные обода для автомобилей и легких грузовиков имеют для об-

легчения монтажа шины углубление по центру (между закраинами). К сожалению,

эта геометрия позволяет бортам 16-ти дюймовых шин быть помещенными в преде-

лах углубления 16.5 дюймовых колес без надлежащего размещения во время наду-

вания. Если борта "зависают" без упора в закраину, то разрыв борта может произой-

ти при относительно низких давлениях в зависимости от конструкции бортового

кольца. В течение некоторого времени не производилось 16.5 дюймовых шин и не

было поставок нужных ободьев, что переполнило рынок такими потенциально опас-

ными продуктами. С введением шин, имеющих бортовое кольцо из одиночной про-

волоки вместо прядного, проблема уменьшилась, но не была устранена.

NHTSA недавно оценил, что в США взрывы шин во внедорожных происшествиях

приводят ежегодно к семи жертвам и 1000 ранений у потребителей. За более, чем

два десятилетия промышленность и правительственные группы выпустили доста-

точное количество правил по технике безопасности и предупреждения об опасности

от всех типов взрыва шин. Они оказались эффективными при сокращении ущерба

здоровью и трагедий, но никогда не смогут полностью предотвратить случайные

взрывы

шин.

116

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ

ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010

ВОПРОСЫ ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН

ЭКОЛОГИЯ,

ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

А.Д. Шаратинов, ВГТУ, Вологда.

1. Безопасность эксплуатации автомобильного транспорта

в зимнее время.

Одной из главных проблем при эксплуатации автомобилей является проблема обеспе-

чения безопасности дорожного движения в зимнее время года.

Анализ официальной статистики показывает, что основная часть серьезных ДТП проис-

ходит именно в осенне-зимний период.

Повышение безопасности дорожного движения Указом Президента Российской Федера-

ции от 19 июля 2004 г. № 927 включено в число основных задач МВД России. Реализацией

данного указа стала федеральная целевая программа "Повышение безопасности дорожного

движения в 2006-2012 годах".

Для обеспечения безопасности движения автомобилей на обледенелых и заснеженных

дорогах применяется целый ряд средств, но одним из наиболее эффективных являются

зимние ошипованные шины.

Зимнюю скользкость на дорожных покрытиях создают все виды снежно-ледяных отложе-

ний, снижающие коэффициент сцепления колес автомобиля с покрытием. При ее образова-

нии уменьшается скорость движения автомобилей и возрастает количество дорожно-

транспортных происшествий. Снежно-ледяные отложения, образующиеся на дороге, по сво-

ему физическому состоянию и внешним признакам подразделяется на следующие виды:

рыхлый снег, уплотненный снег (накат), лед [1].

1. Отложения рыхлого снега образуются на дорожном покрытии при снегопадах в без-

ветренную погоду. Плотность свежевыпавшего рыхлого снега колеблется в диапазоне от

0,06 до 0,20 г/см

. В зависимости от содержания влаги снег может быть сухим, влажным,

мокрым. При выпадении этих атмосферных осадков коэффициент сцепления неошипован-

ных шин с дорогой понижается до ~ 0,2.

2. Накат представляет собой слой спрессованного колесами автомобилей снега различ-

ной толщины (от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров) плотностью от 0,3 до

0,6 г/см

. Коэффициент сцепления неошипованных шин с поверхностью дороги, в зависимо-

сти

от

температуры,

составляет

0,10

0,25. •

3. Стекловидный лед появляется на дорожном покрытии в виде гладкой стекловидной

пленки толщиной 1

3 мм и, изредка, в виде матовой белой шероховатой корки толщиной

до 10 мм и более. Отложения стекловидного льда имеют плотность 0,7 + 0,9 г/см

, а коэф-

фициент сцепления неошипованных шин составляет 0,08

н-

0,15. Стекловидный лед являет-

ся наиболее опасным видом скользкости. Он образуется при выпадении дождя или мороси

при отрицательных температурах вследствие замерзания жидких атмосферных осадков на

холодном дорожном покрытии. Стекловидный лед образуется, в основном, при температуре

119

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН •

№1,2010

ЭКОЛОГИЯ, ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

от -3 до

-6°С.

Отложения льда в виде матово-белой корки (их плотность

0,5

+ 0,7 г/см

) обра-

зуются во время появления плотного тумана с ветром, когда температура воздуха колеблет-

ся около

0°С.

Для борьбы с зимней скользкостью в настоящее время используются механические спо-

собы (песок) и химические вещества и их смеси, способствующие разрушению и удалению

льда с

поверхности

дороги.

Химические способы борьбы с зимней скользкостью основаны на применении солей, в

основном, хлоридов, обладающих способностью при контакте переводить снежно-ледяные от-

ложения в жидкий раствор, не замерзающий при отрицательных температурах [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8].

К механическим способам можно отнести:

применение песчаных смесей, повышающих коэффициент сцепления колес автомо-

биля с обледенелой поверхностью дороги;

> оснащение шин шипами противоскольжения, позволяющее существенно повысить

коэффициент сцепления при движении автомобиля по обледенелой поверхности

дороги (массовое использование ошипованных шин также поддерживает повышен-

ную шероховатость ледяного покрытия, что обеспечивает дополнительное увеличе-

ние коэффициента сцепления для обычных неошипованных шин).

Однако применение шипов противоскольжения не лишено недостатков. Проблема нега-

тивного влияния ошипованных шин на дорожное покрытие возникла еще в начале 70-х го-

дов, когда использование ошипованных шин получило широкое распространение в Запад-

ной Европе, Северной Америке и Японии. Вскоре после ее выявления применение шипов

противоскольжения в большинстве стран было, или ограничено, или полностью запрещено

[9,

10].

Применение шипов в автомобильных шинах является фактором географическим. Есть

только три географических ареала, где применение шипов противоскольжения обусловлено

фактором безопасности и необходимости. Это - Скандинавия, Северная Америка и Россия.

2. Целесообразность применения зимних ошипованных шин.

Начало использования ошипованных шин в России сопровождалось обширными иссле-

дованиями НИИАТ, проводимыми в различных автотранспортных предприятиях страны

[11,

12, 13, 14, 15, 16, 17, 18]. В процессе данных исследований велось наблюдение за эксплуа-

тацией автомобилей, оснащенных ошипованными шинами.

Всеми АТП, участвующими в исследовании, было отмечено положительное влияние ши-

пов противоскольжения на изменение эксплуатационных свойств автомобилей в зимний пе-

риод. В частности, появилась возможность использования прицепов во время гололеда,

увеличения скоростей движения, соблюдения сроков доставки грузов и графиков пассажир-

ских перевозок.

Большинство водителей также отметили существенное снижение утомляемости при

управлении автомобилем на обледенелых дорогах. За все время наблюдений не было за-

фиксировано ни одного дорожно-транспортного происшествия по причине скользкого до-

рожного покрытия у автомобилей на шинах с шипами, тогда, как по этой же причине в ДТП

участвовали 4 - 5% автомобилей с неошипованными шинами.

С целью получения объективных данных на ряд автомобилей, занятых на внутригород-

120

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ

ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН •

1,2010

ЭКОЛОГИЯ,

ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

ских и междугородних перевозках были установлены тахографы, фиксирующие скорости

движения, время движения и время простоя каждого автомобиля.

Полученные результаты показали, что скорости и производительность автомобилей с

ошипованными шинами на междугородних перевозках существенно возрастают. В частно-

сти, у ошипованных грузовых автомобилей, по сравнению с неошипованными, производи-

тельность во время гололеда увеличилась более чем в 1,5 раза и всего на 1

1,5%

уступает

производительности в летний период.

Производительность грузовых автомобилей на внутригородских перевозках возрастает

всего на 10%. Это объясняется короткими пробегами, длительными простоями при погрузке

и разгрузке, а также тем, что скорость движения транспортного потока в городе лимитирует-

ся автомобилями без шипов. Эффективность таксомоторных перевозок возрастает, пример-

но, на 18%, из них 6% за счет повышения скоростей движения и 12% - ускорения оборачи-

ваемости транспорта.

Ошиповка городских автобусов позволила им выдерживать график движения независимо

от состояния дорог. Увеличения скоростей, естественно, быть не могло, т.к. графики движе-

ния едины для ошипованных и неошипованных автобусов. Применение ошипованных шин

на междугородних автобусах привело к таким же результатам, как и на грузовых междуго-

родних перевозках. Устойчивость и надежность управления обеспечивались в любую пого-

ду, а возросшие скорости позволили без особого труда выдерживать летние графики дви-

жения.

Высокие скорости движения и сложная дорожная обстановка предъявляют повышенные

требования к управляемости и динамическим качествам автомобилей. Например, в городе

только

-ь

25% времени автомобиль движется равномерно, а остальное - разгон и тормо-

жение. Очень важно, чтобы во время обгонов, на поворотах и при других маневрах автомо-

биль двигался устойчиво, без заносов [14, 17].

НИИАТ провел комплексные испытания с целью определения влияния расположения

ошипованных шин на автомобилях на безопасность движения [14, 17]. Объектами испыта-

ний были автомобили

ГАЗ-3110,

ГАЗ-53А,

ЗИЛ-431410,

ЗИЛ-431410

с прицепом ИАПЗ-754В

и МАЗ-5429 с полуприцепом МАЗ-5245. Каждый автомобиль или автопоезд испытывался со

всеми возможными вариантами расположения ошипованных шин.

Результаты испытаний показали, что на легковом автомобиле наибольший эффект дает

ошиповка всех четырех шин, сокращающая тормозной путь в 2

-ь

2,5 раза по сравнению с

автомобилем без шипов. При ошиповке передних шин тормозной путь снижается меньше -

на 35

-г

40 %, а задних - всего на 25

+•

30%. Любая асимметричная ошиповка вызывает ста-

бильный занос автомобиля.

Тормозные пути одиночных грузовых автомобилей со всеми ошипованными шинами

уменьшаются, примерно, в 2,5 раза, а при ошиповке передних и двух задних (по одной с ка-

ждой стороны) - почти в 2 раза. При ошиповке только четырех задних шин результат почти

такой же, как и при ошипованных передних и по одной из двух парных задних шин. Несим-

метричная ошиповка приводит к заносу, правда, не к такому сильному, как у легковых авто-

мобилей. Торможение с одной ошипованной передней шиной приводит к немедленному

развороту автомобиля независимо от скорости.

Испытания автопоездов показали, что заносов и "складывания" не происходит только в

том случае, когда все шины тягача и прицепа ошипованы, или, если на прицепе

ошипован-

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010

ЭКОЛОГИЯ, ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

ных шин больше, чем на тягаче. При несимметричном расположении ошипованных шин на

любой оси занос неизбежен, причем, если на прицепе ошипованы только передние шины, то

занос, переходящий в складывание происходит даже при неошипованном тягаче. В сред-

нем, у автопоездов со всеми ошипованными шинами тормозной путь уменьшается в 2,2

-=-

2,6 раза.

Разгонная динамика зависит, естественно, только от ошиповки шин на ведущих колесах.

На заднеприводных автомобилях со всеми ошипованными шинами на ведущих колесах ди-

намика улучшается на 30

45% по сравнению с неошипованными. На переднеприводных -

на

^30%

[17].

Наличие одного ведущего колеса с ошипованной шиной с каждой стороны ведущей оси

одиночного грузового автомобиля улучшает динамику на 20

-н

25%.

Испытания на прохождение поворота показали, что наибольшая скорость до момента за-

носа отмечена у автомобилей со всеми ошипованными шинами. По сравнению с неошипо-

ванными прирост скорости составил 70

•*•

100% у легкового и одиночных грузовых автомоби-

лей и более 100% у автопоездов.

Таким образом, результаты исследований доказывают целесообразность ошиповки зим-

них автомобильных шин. При этом все шины автомобиля (автопоезда) должны быть ошипо-

ваны [14, 17].

3, Мировой опыт эксплуатации ошипованных шин.

Значительная доля информации, относящаяся к проблемам эксплуатации ошипованных

шин, была получена с интернет-страниц библиотек США: Washington State of Transportation

Library, Transportation Research Board Publication Index, University of California Institute of

Transportation Studies

Harmer

E. Davies Library, Northwestern University Transportation Library,

National Transportation Library, а также с помощью системы

«Orion»

Калифорнийского уни-

верситета, проводящей поиск по университетским библиотекам США. Кроме

того,

произво-

дилась выборка информации из исследовательских отчетов скандинавских стран: Technical

Research Centre of Finland, Norvegian Public Roads Administration, Institute of Transport Eco-

nomics, Swedish National Road and Transport Research Institute, Iceland Public Road Administra-

tion.

Одной из центральных тем, рассмотренных во всех анализируемых источниках, является

проблема негативного влияния ошипованных шин на дорожное покрытие, его стойкость к

износу и долговечность.

Износу дорожного покрытия под воздействием ошипованных шин посвящены работы

[19,

20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27,

28,

29, 30, 31,

32,

33, 34].

Проблема износа дорожного покрытия шипами противоскольжения привела многие стра-

ны к необходимости принятия ограничительных или запретительных мер в отношении ши-

пов противоскольжения и финансирования многочисленных исследований, направленных

на совершенствование шипов и шин, а также на создание новых износостойких видов до-

рожного покрытия.

Результатом исследований стало введение сезонных ограничений на использование

ошипованных шин в скандинавских странах и странах Восточной Европы.

Civil Engineering Research Institute (США) в конце 90-х годов провел исследования по

122

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ

ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010