Классификация автомобильных шин.

Типы автомобильных шин



На автомобилях применяются шины различных типов, в зависимости от следующих определяющих показателей: назначение, степень герметизации, конструкция, габаритные размеры и профиль.

Типы автомобильных шин по назначению

По назначению различают шины для легковых и грузовых автомобилей. Их отличают, в первую очередь, размеры и масса, а также степень балансировки шины при ее изготовлении, поскольку легковые автомобили передвигаются с более высокими скоростями, чем грузовые. Кроме того, шины грузовых автомобилей имеют более широкий интервал применяемых профилей.
Шины современных легковых автомобилей обычно выполняются бескамерными.

***

Типы автомобильных шин по герметизации

По герметизации различают шины камерные и бескамерные. Как и следует из названия, камерная шина в своей конструкции содержит такой элемент, как эластичная камера (более подробно об устройстве камерной шины – на этой странице).
Бескамерные шины легковых автомобилей не имеют камеры, а у бескамерных шин грузовых автомобилей нет и ободной ленты.

Бескамерные шины

Герметичность бескамерной шины обеспечивается воздухонепроницаемым резиновым слоем на основе бутилкаучука толщиной 2…3 мм, привулканизированного к внутренней поверхности шин, а также плотным прилеганием бортов шины к полкам обода. Плотность прилегания достигается формой и устройством борта, а также более тугой посадкой шины на обод.
Борт бескамерной шины имеет снаружи резиновый уплотнительный слой.

Вентиль у бескамерных шин крепится непосредственно на ободе колеса. Герметичность крепления достигается установкой эластичных резиновых шайб.

Температура бескамерной шины во время движения существенно ниже чем у камерной (примерно на 15 ˚С) благодаря лучшему отводу теплоты через открытую часть обода. Это обеспечивает увеличение срока службы шины примерно на 10%. Кроме того, бескамерные шины легче камерных из-за отсутствия дополнительных элементов конструкции.

Бескамерные шины менее чувствительны к проколам и другим повреждениям, так как проколовший шину предмет плотно охватывается герметизирующим слоем резины, и воздух выходит из шины очень медленно. Это повышает безопасность движения в такой ситуации.

Легкость ремонта бескамерных шин заключается в том, что многие повреждения могут быть устранены без снятия их с обода. При ремонте в место повреждения с помощью специальной иглы вводят уплотнительные пробки.

К недостаткам бескамерных шин относятся затруднения при монтаже, ремонте больших повреждений, а также повышенные требования к техническому состоянию обода.

***

Типы автомобильных шин по конструкции

По конструкции различают диагональные, радиальные шины и шины с регулируемым давлением.
Диагональные и радиальные шины отличаются расположением нитей корда в каркасе и брекере.

Диагональные шины

В каркасе диагональных шин (рис. 1, а) нити соседних слоев корда перекрещиваются между собой под углом

95…115˚, а угол наклона нитей корда к радиальной линии профиля покрышки по короне составляет 50…55˚. В каркасе диагональных шин всегда четное количество слоев корда. Общее количество слоев корда зависит от нагрузки, назначения, давления воздуха в шине, а также материала корда. Нити корда подушечного слоя 1 также расположены под некоторым углом к оси колеса.

При работе диагональной шины в зоне контакта ее с дорогой происходит изменение угла наклона нитей корда, что вызывает сдвиг слоев, неравномерное распределение напряжений, повышение деформации и нагрев шины. Все это снижает срок службы шины.
В то же время диагональные шины менее подвержены повреждению от ударов и порезов.

Радиальные шины

Радиальные шины – шины с меридиональным (радиальным) расположением нитей корда (рис. 1, б). Они отличаются от диагональных конструкцией каркаса и брекера. Эти шины более износостойки, чем диагональные, более эластичны. Каркас у них неравновесной структуры.

При накачивании воздуха наружный диаметр стремиться увеличиваться, что не позволяет сделать жесткий брекер. У радиальных шин брекер изготавливается многослойным (от двух до восьми слоев) и практически нерастяжим. Для него используют чаще всего металлический корд. Поэтому у радиальных шин число слоев корда в каркасе меньше, чем у диагональных, и их число может быть нечетным.

Уменьшение слоев корда в каркасе снижает на 6…10% массу покрышки, теплообразование и сопротивление качению. У радиальных шин большая площадь контакта с дорогой и лучшее сопротивление боковому уводу.

Радиальное расположение нитей корда в каркасе и брекере создает по короне покрышки нерастяжимую и несжимаемую систему, что резко снижает проскальзывание элементов протектора в зоне контакта с дорогой и является основной причиной, повышающей износостойкость протектора радиальной шины.

Благодаря лучшей работоспособности каркаса, более высокой износостойкости протектора срок службы радиальных шин с текстильным брекером увеличивается на

20…30%, а с металлобрекером – на 30…40 % по сравнению с диагональными шинами. Радиальные шины обладают более высокими тягово-сцепными качествами, создают на 10…20% меньшие потери на сопротивление качению, благодаря чему возрастает топливная экономичность (на 3…4%) и улучшаются динамические качества автомобиля. Кроме того, более высокая эластичность радиальных шин существенно повышает мягкость движения автомобиля.

Радиальные шины могут быть камерными и бескамерными.

Шины с регулируемым давлением воздуха

Шины с регулируемым давлением воздуха отличаются тем, что они могут работать как при нормальном давлении воздуха, так и кратковременно при пониженном. Пониженное давление устанавливается при прохождении автомобиля по мягким и топким грунтам (0,2…0,1 МПа), по сыпучему песку (0,1…0,075 МПа), глубокому снегу и сырой луговине (0,075…0,05 МПа). Во всех этих случаях скорость движения автомобиля должна быть снижена.

Шины с регулируемым давлением воздуха устанавливаются на автомобилях повышенной проходимости. Такие автомобили снабжаются системой централизованной накачки шин, которая позволяет водителю изменять давление воздуха в шинах не выходя из кабины, в том числе и на ходу.

Шина с регулируемым давлением воздуха состоит из тех же частей, что и обычная, но у нее увеличена ширина профиля на 25…40% и наносится рисунок протектора повышенной проходимости. Общая площадь грунтозацепов рисунка протектора составляет 35…45% всей опорной площади, которая при пониженном давлении в полтора-два раза превышает площадь опоры обычных шин. Глубина грунтозацепов такой шины 20…30 мм.

Для большей эластичности, особенно при пониженном давлении, эти шины имеют каркас с меньшим числом слоев корда, между которыми расположены мягкие резиновые прослойки.

Так как шина с регулируемым давлением работает в более тяжелых условиях и при пониженных давлениях воздуха, чем обычная шина, она быстрее изнашивается. Чтобы увеличить срок службы такой шины она рассчитывается на меньшую нагрузку (на

30…50%), чем обычная шина такого же размера. Несмотря на это шина с регулируемым давлением работает меньший срок, чем обычная, и ее пробег не превышает 25…30 тыс. км.

***

Типы шин по габаритным размерам

По габаритным размерам различают малогабаритные, среднегабаритные и крупногабаритные шины.

Основными размерами шины является ширина В и высота Н профиля, посадочный диаметр d и наружный диаметр D (рис. 2).
Малогабаритные шины имеют наружный диаметр D менее 0,8 м, среднегабаритные имеют наружный диаметр D в пределах 0,8…1,5 м. Крупногабаритные автомобильные шины имеют наружный диаметр D в интервале от 1,5 до 3 м и более.

Крупногабаритные шины отличаются от прочих большой высотой профиля (

Н = 350 мм и более), причем эта высота не зависит от посадочного диаметра. Эти шины выпускаются бескамерными, а их наружный диаметр достигает 2…3 м и даже больше.
Давление воздуха в крупногабаритных шинах составляет 0,02…0,035 МПа. Они имеют большую площадь опоры на грунт, и предназначены для работы в особо тяжелых условиях.

***



Классификация шин по типу профиля

Профиль шины определяется его высотой Н и шириной В.

Тороидные шины

У шин обычного профиля (тороидных) сечение близко к окружности, отношение высоты профиля Н к его ширине В более 0,9. Тороидные шины устанавливаются на большинстве грузовых автомобилей и автобусов.

Широкопрофильные шины

Широкопрофильные шины (рис. 3) устанавливаются вместо сдвоенных шин на задней оси грузовых автомобилей на специальном ободе. Они по сравнению с обычными шинами имеют примерно в два раза большую ширину беговой дорожки, специальный профиль с высотой, равной

0,6…0,9 В, эластичный каркас и уменьшенное внутреннее давление воздуха, которое можно снижать до 0,05 МПа при движении по мягким грунтам. Масса широкопрофильных шин примерно на 15…20% меньше массы двух сдвоенных шин.

Широкопрофильные шины устанавливаются также на автомобили повышенной проходимости на всех шести колесах (например, автомобиль КрАЗ-260).

У широкопрофильных шин удельное давление на грунт примерно в три раза меньше, чем у обычных (тороидных) шин, поэтому их применение существенно повышает проходимость автомобиля. По сравнению с обычными тороидными шинами широкопрофильные имеют повышенную грузоподъемность и пониженное сопротивление качению.

Низкопрофильные шины

Низкопрофильные шины имеют отношение высоты профиля к его ширине равным 0,7…0,88, а у сверхнизкопрофильных шин это отношение составляет не более 0,7. Такая пониженная высота профиля у обоих типов шин повышает устойчивость и управляемость автомобиля. Однако слишком низкий профиль шины делает обод колеса уязвимым при движении по дорогам плохого качества – неровности дороги могут повредить обод при наезде на препятствие. По этой причине при выборе профиля шин следует руководствоваться состоянием дорог, на которых будут эксплуатироваться эти шины.

Так, современные скоростные сверхнизкопрофильные шины с отношением Н/В равным 0,3…0,6 пригодны только для работы по гладким шоссейным дорогам с хорошим качеством покрытия, которых в нашей стране очень мало.
Для повседневной езды по российским дорогам целесообразно ограничится соотношением Н/В не ниже 0,65, причем это касается довольно больших шин, например для автомобилей класса «Волга». На моделях автомобилей марки «ВАЗ» лучше применять шины с отношением Н/В не ниже 0,7.

Кроме того, при выборе шины следует иметь в виду, что ширина профиля В связана с шириной обода колеса b, которая находится в пределах

0,7…0,75 В. Например, если ширина профиля В равна 165 мм, ширина обода колеса должна быть 115…124 мм или 4,52…4,9 дюйма, требуемый типоразмер колеса – 4,5 или 5 дюймов. Слишком узкое колесо ухудшает устойчивость автомобиля, а слишком широкое колесо увеличивает сопротивление качению, ухудшает эластичность шины, и снижает ее долговечность.

Арочные шины

Арочные шины (рис. 4) относятся к бескамерным и предназначены для движения по размякшим грунтам, рыхлому снегу, пахоте и т. п. Отношение высоты профиля к ширине у арочных шин составляет 0,39…0,5. Давление воздуха в них находится в пределах 0,05…0,20 МПа. Ширина профиля у арочных шин в 2,5…3,5 раза больше, чем у обычных тороидных шин, а радиальная деформация выше в два раза. Грунтозацепы у арочных шин расположены редко, и их высота составляет 35…40 мм, а шаг между ними – 100…250 мм.
Арочные шины используются, как правило, вместо обычных сдвоенных шин на заднем мосту грузового автомобиля с одним ведущим мостом. Для монтажа арочной шины необходимо применение специального обода.

Срок службы арочных шин существенно ниже, чем у обычных, а при работе с ними на твердых грунтах расход топлива увеличивается до 15%, поэтому арочные шины используются только как сезонное средство повышения проходимости автомобиля.

Пневмокатки

Пневмокатки (рис. 4, в) отличаются от шин, как по внешнему виду, так и по основным конструктивным показателям. Они представляют собой высокоэластичные оболочки бочкообразной формы. Бочкообразная форма катков обуславливает большую ширину профиля при ограниченных размерах наружного и посадочного диаметров. Жесткость превмокатков в три-четыре раза меньше, чем у арочных шин такого же размера.
Протектор снабжается невысокими редко расположенными направленными грунтозацепами. Грунтозацепы наряду со своим основным назначением (увеличивать сцепление шины с дорогой) повышают прочность каркаса пневмокатка и устойчивость его формы. Давление воздуха в пневмокатках 0,01…0,1 МПа. По сравнению со всеми другими типами пневматических шин пневмокатки имеют наибольшую площадь контакта и наименьшее удельное давление на грунт.

Высокая эластичность каркаса и значительные допустимые радиальные деформации позволяют пневмокаткам частично выполнять функции упругого элемента подвески. При движении по неровной дороге катки мягко обтекают небольшие неровности, не вызывая тряски автомобиля. Пневмокатки менее подвержены проколам и порезам из-за более мягкого взаимодействия с дорожными неровностями и предметами, способными вызвать их повреждение. В случае прокола воздух из пневмокатка выходит медленно из-за незначительного внутреннего давления.

Из-за низкого давления воздуха в пневмокатках при достаточно больших размерах они имеют относительно малую грузоподъемность. Пневмокатки предназначены для автомобилей, работающих в особо тяжелых дорожных условиях (сыпучие пески, снежная целина, заболоченная местность и т. п.).
Пневмокатки изготовляются преимущественно бескамерными. Они монтируются на специальных разборно-разъемных ободьях.

***

Обозначение и маркировка автомобильных шин



Шина (компьютер) — Википедия

Разъёмы шины PCI Express (сверху вниз: x4, x16, x1 и x16). Ниже — обычный 32-битный разъём шины PCI. У этого термина существуют и другие значения, см. Шина.

Компьютерная ши́на (англ. computer bus) в архитектуре компьютера — соединение, служащее для передачи данных между функциональными блоками компьютера. В устройстве шины можно различить механический, электрический (физический) и логический (управляющий) уровни.

В отличие от соединения точка-точка, к шине обычно можно подключить несколько устройств по одному набору проводников. Каждая шина определяет свой набор разъёмов (соединений) для физического подключения устройств, карт и кабелей.

Компьютерные шины ранних вычислительных машин представляли собой жгуты (пучки соединительных проводов — сигнальных и питания, для компактности и удобства обслуживания увязанных вместе), реализующие параллельные электрические шины с несколькими подключениями. В современных вычислительных системах данный термин используется для любых физических механизмов, предоставляющих такую же логическую функциональность, как параллельные компьютерные шины.

Современные компьютерные шины используют как параллельные, так и последовательные соединения и могут иметь параллельные (англ. multidrop) и цепные (англ. daisy chain) топологии. В случае USB и некоторых других шин могут также использоваться хабы (концентраторы).

Некоторые виды скоростных шин (Fibre Channel, InfiniBand, скоростной Ethernet, SDH) для передачи сигналов используют не электрические соединения, а оптические.

Присоединители к шине, разнообразные разъёмы, как правило, унифицированы и позволяют подключить различные устройства к шине.

Управление передачей по шине реализуется как на уровне прохождения сигнала (мультиплексоры, демультиплексоры, буферы, регистры, шинные формирователи), так и со стороны ядра операционной системы — в таком случае в его состав входит соответствующий драйвер.

Шины бывают параллельными (данные переносятся по словам, распределенные между несколькими проводниками) и последовательными (данные переносятся побитово).

Большинство компьютеров имеет как внутренние, так и внешние шины. Внутренняя шина подключает все внутренние компоненты компьютера к материнской плате (и, следовательно, к процессору и памяти). Такой тип шин также называют локальной шиной, поскольку она служит для подключения локальных устройств. Внешняя шина подключает внешнюю периферию к материнской плате.

Сетевые соединения, такие, как Ethernet, обычно не рассматриваются как шины, хотя разница больше концептуальная, чем практическая. Появление технологий InfiniBand и HyperTransport ещё больше размыло границу между сетями и шинами.

Первое поколение[править | править код]

Ранние компьютерные шины были группой проводников, подключающей компьютерную память и периферию к процессору. Почти всегда для памяти и периферии использовались разные шины, с разными способами доступа, задержками, протоколами.

Одним из первых усовершенствований стало использование прерываний. До их внедрения компьютеры выполняли операции ввода-вывода в цикле ожидания готовности периферийного устройства. Это было бесполезной тратой времени для программ, которые могли делать другие задачи. Также, если программа пыталась выполнить другие задачи, она могла проверить состояние устройства слишком поздно и потерять данные. Поэтому инженеры дали возможность периферии прерывать процессор. Прерывания имели приоритет, так как процессор может выполнять код только для одного прерывания в один момент времени, а также некоторые устройства требовали меньших задержек, чем другие.

Некоторое время спустя компьютеры стали распределять память между процессорами. На них доступ к шине также получил приоритеты.

Классический и простой способ обеспечить приоритеты прерываний или доступа к шине заключался в цепном подключении устройств.

DEC отмечала, что две разные шины могут быть излишними и дорогими для малых, серийных компьютеров, и предложила отображать периферийные устройства на шину памяти, так, что они выглядели как области памяти. В то время это было очень смелым решением, и критики предсказывали ему провал.

Первые мини-компьютерные шины представляли пассивные объединительные платы, подключенные к контактам микропроцессора. Память и другие устройства подключались к шине с использованием тех же контактов адреса и данных, что и процессор. Все контакты были подключены параллельно. В некоторых случаях, например, в IBM PC, необходимы дополнительные инструкции процессора для генерации сигналов, чтобы шина была настоящей шиной ввода-вывода.

Во многих микроконтроллерах и встраиваемых системах шины ввода-вывода до сих пор не существует. Процесс передачи контролируется ЦПУ, который в большинстве случаев читает и пишет информацию в устройства, так, как будто они являются блоками памяти. Все устройства используют общий источник тактового сигнала. Периферия может запросить обработку информации путём подачи сигналов на специальные контакты ЦПУ, используя какие-либо формы прерываний. Например, контроллер жёсткого диска уведомит процессор о готовности новой порции данных для чтения, после чего процессор должен считать их из области памяти, соответствующей контроллеру. Почти все ранние компьютеры были построены по таким принципам, начиная от Altair с шиной S-100, заканчивая IBM PC в 1980‑х.

Такие простые шины имели серьёзный недостаток для универсальных компьютеров. Всё оборудование на шине должно было передавать информацию на одной скорости и использовать один источник синхросигнала. Увеличение скорости процессора было непростым, так как требовало такого же ускорения всех устройств. Это часто приводило к ситуации, когда очень быстрым процессорам приходилось замедляться для возможности передачи информации некоторым устройствам. Хотя это допустимо для встраиваемых систем, данная проблема непозволительна для коммерческих компьютеров. Другая проблема состоит в том, что процессор требуется для любых операций, и когда он занят другими операциями, реальная пропускная способность шины может значительно страдать.

Такие компьютерные шины были сложны в настройке, при наличии широкого спектра оборудования. Например, каждая добавляемая карта расширения могла требовать установки множества переключателей для задания адреса памяти, адреса ввода-вывода, приоритетов и номеров прерываний.

Второе поколение[править | править код]

Компьютерные шины «второго поколения», например, NuBus решали некоторые из вышеперечисленных проблем. Они обычно разделяли компьютер на две «части», процессор и память в одной и различные устройства в другой. Между частями устанавливался специальный контроллер шин (bus controller). Такая архитектура позволила увеличивать скорость процессора без влияния на шину, разгрузить процессор от задач управления шиной. При помощи контроллера устройства на шине могли взаимодействовать друг с другом без вмешательства центрального процессора. Новые шины имели лучшую производительность, но также требовали более сложных карт расширения. Проблемы скорости часто решались увеличением разрядности шины данных, с 8-битных шин первого поколения до 16- или 32-битных шин во втором поколении. Также появилась программная настройка устройств для упрощения подключения новых устройств, ныне стандартизованная как Plug-n-play.

Однако новые шины, так же, как и предыдущее поколение, требовали одинаковых скоростей от устройств на одной шине. Процессор и память теперь были изолированы на собственной шине, и их скорость росла быстрее, чем скорость периферийной шины. В результате шины были слишком медленны для новых систем, и машины страдали от нехватки данных. Один из примеров данной проблемы: видеокарты быстро совершенствовались, и им не хватало пропускной способности даже новых шин Peripheral Component Interconnect (PCI). Компьютеры стали включать в себя Accelerated Graphics Port (AGP) только для работы с видеоадаптерами. В 2004 году AGP снова стало недостаточно быстрым для мощных видеокарт, и AGP стал замещаться новой шиной PCI Express.

Увеличивающееся число внешних устройств стало применять собственные шины. Когда были изобретены приводы дисков, они присоединялись к машине при помощи карты, подключаемой к шине. Из-за этого компьютеры имели много слотов расширения. Но в 1980‑х и 1990‑х были изобретены новые шины SCSI и IDE, решившие эту проблему, оставив большую часть разъёмов расширения в новых системах пустыми. В наше время типичная машина поддерживает около пяти различных шин.

Шины стали разделять на внутренние (local bus) и внешние (external bus). Первые разработаны для подключения внутренних устройств, таких, как видеоадаптеры и звуковые платы, а вторые предназначались для подключения внешних устройств, например, сканеров. IDE является внешней шиной по своему предназначению, но почти всегда используется внутри компьютера.

Третье поколение[править | править код]

Шины «третьего поколения» (например, PCI-Express) обычно позволяют использовать как большие скорости, необходимые для памяти, видеокарт и межпроцессорного взаимодействия, так и небольшие при работе с медленными устройствами, например, приводами дисков. Также они стремятся к большей гибкости в терминах физических подключений, позволяя использовать себя и как внутренние, и как внешние шины, например, для объединения компьютеров. Это приводит к сложным проблемам при удовлетворении различных требований, так что большая часть работ по данным шинам связана с программным обеспечением, а не с самой аппаратурой. В общем, шины третьего поколения больше похожи на компьютерные сети, чем на изначальные идеи шин, с большими накладными расходами, чем у ранних систем. Также они позволяют использовать шину нескольким устройствам одновременно.

Современные интегральные схемы часто разрабатываются из заранее созданных частей. Разработаны шины (например, Wishbone) для более простой интеграции различных частей интегральных схем.

Топологии шин[править | править код]

Примеры внутренних компьютерных шин[править | править код]

Список примеров в этом разделе не основывается на авторитетных источниках, посвящённых непосредственно предмету статьи или её раздела.Добавьте ссылки на источники, предметом рассмотрения которых является тема настоящей статьи (или раздела) в целом, а не отдельные элементы списка. В противном случае раздел может быть удалён.

Параллельные[править | править код]

• Проприетарная Asus Media Bus^[en], использовалась на некоторых материнских платах ASUS с Socket 7 и представляла собой шину ISA в специфическом разъеме, размещенном в одну линию с разъемом шины PCI.
• CAMAC для измерительных систем (instrumentation systems)
• Extended ISA или EISA
• Industry Standard Architecture или ISA
• Low Pin Count или LPC
• MicroChannel или MCA
• MBus
• Multibus для промышленных систем
• NuBus или IEEE 1196
• OPTi local bus, использовалась для ранних материнских плат для Intel 80486
• Peripheral Component Interconnect или PCI, также PCI-X
• S-100 bus или IEEE 696, использовалась в Altair и похожих микрокомпьютерах
• SBus или IEEE 1496
• VESA Local Bus или VLB или VL-bus, использовалась в основном на материнских платах для 80486 процессоров и была подключена непосредственно к выводам микропроцессора. Однако встречалась и реализация этой шины в сочетании с ЦПУ IBM BL3 (аналог i386SX) и ранними Pentium
• VMEbus, VERSAmodule Eurocard bus
• STD Bus для 8- и 16-битных микропроцессорных систем
• Unibus
• Q-Bus

Последовательные[править | править код]

• Advanced Technology Attachment или ATA (также известна как PATA, IDE, EIDE, ATAPI) — шина для подключения дисковой и ленточной периферии.
• SATA, Serial ATA — современный вариант ATA
• USB, Universal Serial Bus, используется для множества внешних устройств
• HIPPI, HIgh Performance Parallel Interface
• IEEE-488, GPIB (General-Purpose Instrumentation Bus), HPIB, (Hewlett-Packard Instrumentation Bus)
• PC card, ранее известная как PCMCIA, часто используется в ноутбуках и других портативных компьютерах, но теряет своё значение с появлением USB и встраиванием сетевых карт и модемов
• SCSI, Small Computer System Interface, шина для подключения дисковых и ленточных накопителей
• Serial Attached SCSI, SAS — современный вариант SCSI

Примеры универсальных компьютерных шин[править | править код]

Виды протектора шин — какой бывает / Рисунок, назначение, функции.

Автомобильная шина имеет внешний слой, который называется протектором. Он отвечает за управляемость транспортного средства, эффективность торможения и другие важные эксплуатационные характеристики

Что такое протектор шины

Основной задачей является достижение оптимального пятна контакта с дорогой. При этом, имеются дополнительные элементы, которые улучшают сцепление с покрытием, управляемость и другие важные нюансы.

Иногда протектор шины может выполнять и декоративную функцию. Некоторые производители делают его с цветовыми пятнами, в этом случае автошина становится элементом декоративного оформления автомобиля.

Фактически протектор – внешний слой профиля шины, который непосредственно взаимодействует с покрытием. Состоит из нескольких конструктивных элементов, все вместе обеспечивает эффективность покрышки. Важной характеристикой является рисунок, именно он во многом определяет возможности шины справляться с конкретными дорожными условиями.

Состоит из двух элементов.

• Беговая дорожка. Центральная часть рисунка. Отвечает за сцепление с дорогой.
• Плечо (боковые блоки). Позволяют удерживать автомобиль на дороге. В некоторых случаях дополнительно помогают передвигаться по рыхлому грунту. Это зависит от особенностей конструкции.

Виды протектора в зависимости от типа шины

Легковые

Как уже упоминалось выше, важно правильно подбирать рисунок протектора. Тут нужно учитывать, что они делятся на несколько групп и разновидностей. В первую очередь речь идет о разделении на зимние и летние, это происходит в связи с особенностями дорожного покрытия в разные сезоны.

Летние покрышки предназначены для использования при температурах свыше +5°, соответственно происходит это в определенных условиях. Такие покрышки отлично приспособлены к самым разным ситуациям, которые могут возникнуть в летнее время. Разберем основные варианты для такой резины.

• Симметричный ненаправленный. Рисунок одинаков по обе стороны от центра. Могут использоваться любые технические решения, это один из самых простых и распространенных видов шин. Высокая сбалансированность, что позволяет получить плавность хода и комфорт.
• Симметричный направленный. Протектор «смотрит» в одну сторону, при этом половинки протектора зеркально отображены. Такие шины имеют хороший коэффициент отвода воды из пятна контакта на высокой скорости. При установке нужно смотреть на направление, оно указано стрелкой и маркировкой «Rotation».
• Ассиметричный ненаправленный. Имеет разделенный на две части протектор. Это позволяет соединить в себе разные характеристики. Отлично ведут себя при перестроениях и резких маневрах. Некоторые модели имеют маркировку, указывающую на какую сторону автомобиля следует устанавливать.
• Ассиметричный направленный. Самые дорогие шины, но при этом имеют некоторые преимущества. Одна половина профиля уже (внутренняя), что обеспечивает улучшенное сцепление с дорогой, при этом более широкая часть обеспечивает надежный отвод воды. Обязательно имеют маркировку направления движения, а также какая сторона должна размещаться «внутри» колеса.

Для зимней резины также имеется несколько разновидностей протектора. Это дает возможность эффективно подобрать шины для конкретных условий эксплуатации.

• Европейский. Отличается некрупными сегментами. Также имеются диагональные прорези, которые дают возможность оптимально отводить воду из пятна контакта. Ламели зачастую отсутствуют. Оптимально подходят для регионов с мягкой зимой или неустойчивой погодой.
• Скандинавский протектор, часто его называют «липучкой». Глубина протектора может достигать 9-10 мм. Плечевые блоки имеют острые края. Ламели размещаются очень плотно, могут иметь оригинальную форму. Прекрасно ведут себя на снегу, а также в мокрую погоду.

Иногда в отдельный вид протектора относят «шиповку», но на самом деле шипы устанавливают в скандинавский рисунок. Поэтому, отдельно рассматривать шипованные шины тут не стоит. Такой вид протектора шин обеспечивает достаточный уровень безопасности при движении.

Грузовые

Разновидностей грузовых шин много. Это обусловлено особенностями эксплуатации таких покрышек. Делят протекторы по области применения, а также по возможности установки на конкретную ось. Разберем основные нюансы покрышек для грузового транспорта.

• Рулевые. У таких покрышек основной задачей является возможность сохранения курсовой устойчивости. Соответственно, протектор отличается глубокими, прямыми канавками. Могут иметься дополнительные плечевые блоки, способствующие сохранению направления движения. Ламели отсутствуют. Могут иметься поперечные нарезы для отвода воды.
• Ведущие. Устанавливаются на ведущую ось. На них в процессе эксплуатации выпадают большие нагрузки. Поэтому, протекторы обладает устойчивостью к стиранию. Рисунок должен обеспечивать максимальное сцепление с дорогой. Обычно используются крупные элементы и блоки – квадраты, ромбы и другие разновидности блоков протектора.
• Универсальные. Сочетают в себе элементы рисунка рулевых и ведущих покрышек. Зачастую сначала устанавливают на ведущие оси, а потом по мере истирания переставляют на рулевую.

Стоит учитывать, что у грузовых автомобилей выделяют и дорожный протектор. Он может подходить для любых осей, является универсальным. Основным отличием является прямой рисунок с крупными блоками, а также прямыми или зигзагообразным.

Еще при выборе рассматривают магистральные и региональные покрышки. Они отличаются, в том числе и протектором. Магистральные шины отличаются меньшей глубиной нарезов. Региональные зачастую предназначены для разных дорожных условий, поэтому имеют более крупный рисунок, позволяющий отводить воду из пятна контакта.

Имеются и карьерные покрышки. Их можно отнести к спец.шинам. Протектор должен обеспечиваться надежное сцепление с дорожным покрытием, причем в первую очередь с сыпучими материалами. Визуально напоминает «елочку», в таком виде размещены крупные элементы рисунка. Это обеспечивает высокую проходимость автомобиля.

Для спецтехники

Для спецтехники применяется несколько разновидностей протектора. В зависимости от того, какую нагрузку должно выдерживать колесо, могут применяться разные рисунки. Разберем наиболее часто встречающиеся.

• «Елка». Один из наиболее известных вариантов рисунка для спецтехники. Представляет собой расходящиеся под углом от центра профиля к краям крупные грунтозацепы. Идеально подходит для эксплуатации на грязи и мягком грунте. Допустимая нагрузка не велика. Зато имеет отличные тяговые характеристики. Обычно используется на сельхозтехнике.
• «Шашки». Состоит из множества некрупных элементов (квадраты, ромбы), они расположены в шахматном порядке, отсюда и название. При невысоком давлении в шинах, обеспечивает большую площадь контакта с поверхностью. Это позволяет эффективно работать на грунтовых участках и других мягких покрытиях. Часто покрышками с таким рисунком комплектуются экскаваторы и асфальтоукладчики.
• «Волна». Состоит из большого количества крупных элементов, расположенных волнами. Это позволяет сочетать хорошее сцепление с грунтом, а также достаточную прочность. Обычно используется на погрузчиках, которые ездят по твердым и каменистым поверхностям.
• «Клюшка». Грунтозацепы выполнены в виде клюшек. Еще его называют ступенчатым протектором. Важно правильно размещать на технике. На ведущих колесах направление движения смотрит в одну сторону, на прочих осях все наоборот. Используется на спецтехнике, работающей в коммунальном хозяйстве.

Виды протектора шины по типу дорожного покрытия

Еще можно выбрать рисунок по особенностям использования. Обычно выделяют следующие разновидности.

• A/T. Предназначены для легкого бездорожью. Протектор достаточно глубокий. Плечи явно выражены.
• M/T. Крупный рисунок характерный для грязевой резины.
• H/T. Шоссейная резина. Протектор средней глубины. Плечевые сегменты отсутствуют или невелики.
• H/P. Предназначены для высоких скоростей. Протектор неглубокий, направленный.

Из каких элементов состоит протектор

Перед тем как выбрать шины стоит рассмотреть основные элементы протектора, чтобы понять, как он работает.

• Ламели – небольшие надрезы на резине. Позволяют эффективно зацепляться за лед.
• Водоотводящие канавки. Выполняют функцию водотведения, снижает риск аквапланирования.
• Продольное ребро. Имеется не на всех типах протектора, отвечает за курсовую устойчивость.
• Блоки. Обеспечивают достаточную площадь контакта. Влияют на проходимость.
• Плечо. Увеличивает жесткость конструкции, улучшает управляемость.

Схема установки шин в зависимости от типа протектора

Протектор бывает направленным и ненаправленным. Отличается направлением рисунка, также направленные шины маркируются стрелкой. Ненаправленные покрышки можно устанавливать как угодно, направленные только в соответствии с рекомендациями производителя.

Остаточная глубина износа протектора покрышки

Износ автомобильных шин регламентируется ПДД. В соответствии с нормами минимальная глубина протектора может быть следующей:

• мотоциклы – 0,8 мм;
• грузовые автомобили – 1 мм;
• легковые автомобили – 1,6 мм;
• автобусы – 2 мм.

При глубине протектора меньше указанных значений, эксплуатация транспортного средства запрещена.

Зная какой бывает автомобильная резина по типу протектора, гораздо проще правильно подобрать шины для машины.

Магазин шин и дисков — каталог с ценами.

Радиальные шины: конструкция и преимущества.

Функции автомобильной покрышки многообразны. Она призвана обеспечить сцепление с дорожным покрытием, комфорт и безопасность передвижения. Существует два типа конструкций: диагональная и радиальная шина. Что это, в чем состоят различия, какой вид предпочесть для установки? Попробуем ответить на эти вопросы.

Особенности строения шины

По сути, автомобильная шина представляет собой элемент, выполненный из резины, кордовых и металлических нитей. Ее крепят на ободе колеса.

Устройство покрышки состоит из нескольких частей.

• Каркас. Его задача препятствовать деформации. Этому способствует особое расположение нитей корда. Сырьем для их изготовления служит: хлопок, капрон, вискоза, стальная проволока.
• Брекер. Он находится между протекторным слоем и каркасом, и обеспечивает их связь. Другие задачи: смягчение ударного воздействия, равномерное распределение нагрузки, предотвращение отслоения протектора. Кордовые волокна в брекере всегда располагаются по диагонали.
• Протектор. Он выполнен из резины, имеет значительную толщину и особый рисунок. Функции сводятся к защите каркаса, созданию сцепления.
• Борта. С их помощью осуществляется посадка на диск. Для усиления жесткости борта дополняются проволочными кольцами из стали, которые окружены резиной.
• Боковины. Они защищают каркас от влаги и повреждений с двух сторон, а также служат для нанесения маркировки.
• Плечевая часть соединяет боковины с беговой дорожкой, а также участвует в сцепление с дорогой при поворотах и преодолении препятствий.

Конструкция радиальной шины

Подробнее выясним, что значит радиальная шина. Особенность ее устройства заключается в расположении корда. Нити обычно укладываются в один слой и не пересекаются между собой. Они направлены перпендикулярно относительно движения, что улучшает проходимость транспортного средства.

Основные функции каркаса в этом случае исполняет брекер. Он содержит тонкий стальной торос с латунным покрытием (диаметром от 0,15 до 0,25 мм). Металлический корд в отличие от текстильного более прочен, не склонен к удлинению, лучше отводит тепло.

В маркировке радиальных шин присутствует символ «R» или слова «Radial» и «Belted».Другие данные сообщают о производителе, размере, типе модели, показателях грузоподъемности и скорости.

Существует 2 варианта исполнения:

• смешанного типа: с кордом из синтетических волокон в каркасе и металлическая проволока в брекере;
• синтетика для каркаса, а при изготовлении брекера используются текстильные нити.

Первый вид характеризуется повышенными прочностными показателями.

Преимущества радиальных шин

Конструкция покрышки радиального типа имеет ряд преимуществ. К ним относятся:

• длительный срок эксплуатации;
• стойкость к повышенным нагрузкам;
• устойчивое положение автомобиля во время движения благодаря сохранению первоначальной формы;
• снижение сопротивления качению положительно сказывается на расходе горючего;
• хорошая теплопроводность;
• износ протектора происходит равномерно;
• качественное сцепление с покрытием, как сухим, так и влажным;
• лучшие показатели по маневренности на большой скорости по сравнению с диагональными аналогами;
• возможность использования без камер;
• легкость.

Однако радиальные модели обладают высокой стоимостью, чувствительностью боковин к механическому воздействию. Также этот вид требует контроля и поддержания внутреннего давления воздуха. Его снижение вызовет преждевременное разрушение покрышки.

Радиальные шины обладают лучшими эксплуатационными показателями, поэтому их устанавливают на современные модели транспортных средств.

Лекция 37. Колеса и шины их назначение и типы.

Лекция 37. Колеса и шины их назначение и типы.

1. Назначение и типы

Колеса служат для подрессоривания автомобиля, обеспечения его движения и изменения направления движения.

Колесо автомобиля (рис.1) состоит из пневматической шины 1, обода 2, соединительного элемента 3 и ступицы 4. Обод и соединительный элемент образуют металлическое колесо.

Пневматическая шина сглаживает дорожные неровности и вме­сте с подвеской, смягчая и поглощая толчки и удары от неровно­сти дороги, обеспечивает плавность хода автомобиля, а также надежное сцепление колес автомобиля с поверхностью дороги.

Металлическое колесо предназначено для установки пневма­тической шины и соединения ее со ступицей. Ступица обеспечи­вает установку колеса на мосту на подшипниках и создает воз­можность колесу вращаться.

При отсутствии ступицы вращающейся посадочной частью колеса является фланец полуоси, размещенной в балке моста на подшипниках.

На автомобилях применяются различные типы колес (рис.2).

Ведущие колеса преобразуют крутящий момент, подводимый от двигателя через трансмиссию, в тяговую силу, а свое вращение — в поступательное движение автомобиля.

Управляемые и поддерживающие коле­са являются ведомыми колесами, воспри­нимающими толкающую силу от рамы или кузова; они преобразуют поступательное движение автомобиля в их качение.

Комбинированные колеса являются и ведущими, и управляемыми и выполняют их функции одновременно.

Дисковые колеса из стального листа в качестве соединительного элемента ступи­цы и обода имеют стальной штампованный диск, приваренный к ободу. В литых коле­сах из легких сплавов (алюминиевых, маг­ниевых) диск отливается совместно с обо­дом колеса.

Бездисковые колеса имеют соединительную часть, изготовлен­ную совместно со ступицей, и выполняются разъемными в про­дольной и поперечной плоскостях.

Спицевые колеса в качестве соединительного элемента обода и ступицы имеют проволочные спицы.

Наибольшее распространение на автомобилях имеют дисковые колеса.

Бездисковые колеса применяются на грузовых автомобилях большой грузоподъемности. По сравнению с дисковыми колеса­ми бездисковые проще по конструкции, имеют меньшую массу (на 10… 15 %), более низкую стоимость, большую долговечность, удобнее при монтаже и демонтаже, обеспечивают лучшее охлаж­дение тормозных механизмов и шин. Кроме того, они создают возможность установки на ступице ободьев разной ширины, что позволяет использовать различные шины на одном и том же авто­мобиле.

Спицевые колеса имеют ограниченное применение и исполь­зуются главным образом на спортивных автомобилях с целью луч­шего охлаждения тормозных механизмов.

2. Автомобильные шины

Шины являются одной из наиболее важных и дорогостоящих частей автомобиля. Так, стоимость комплекта шин составляет около 20… 30 % первоначальной стоимости автомобиля, а в процессе эк­сплуатации из общих расходов примерно 10… 15 % приходится на расходы по восстановлению шин.

На автомобилях применяются различные типы шин (рис.3), предназначенные для эксплуатации при температуре окружающей среды от минус 45 до плюс 55 «С.

Камерная шина (рис. 4, а) состоит из покрышки 10, камеры 9 и ободной ленты 2 (в шинах легковых автомобилей ободная лента отсутствует).

Покрышка шины воспринимает давление сжатого воздуха, на­ходящегося в камере, предохраняет камеру от повреждений и обес­печивает сцепление колеса с дорогой. Покрышки шин изготовля­ют из резины и специальной ткани — корда. Резина, идущая для производства покрышек, состоит из каучука (НК, СК), к которо­му добавляются сера, сажа, смола, мел, переработанная старая резина и другие примеси и наполнители. Покрышка состоит из протектора 8, подушечного слоя (брекера) 7, каркаса 6, боковин 5 и бортов 4 с сердечниками 3. Каркас является основой покрышки. Он соединяет все ее части в одно целое и придает покрышке не­обходимую жесткость, обладая высокой эластичностью и проч­ностью. Каркас покрышки выполнен из нескольких слоев корда толщиной 1… 1,5 мм. Число слоев корда составляет обычно 4…6 для шин легковых автомобилей.

Корд представляет собой специальную ткань, состоящую в ос­новном из продольных нитей диаметром 0,6…0,8 мм с очень ред­кими поперечными нитями. В зависимости от типа и назначения шины корд может быть хлопчатобумажным, вискозным, капро­новым, перлоновым, нейлоновым и металлическим.

Протектор обеспечивает сцепление шины с дорогой и предо­храняет каркас от повреждения. Его изготовляют из прочной, твер­дой, износостойкой резины. В нем различают расчлененную часть (рисунок) и подканавочный слой. Ширина протектора составляет 0,7…0,8 ширины профиля шины, а толщина — примерно 10…20 мм у шин легковых и 15…30 мм у шин грузовых автомобилей. Рисунок протектора зависит от типа и назначения шины.

Подушечный слой (брекер) связывает протектор с каркасом и предохраняет каркас от тол ч ко и и ударов, воспринимаемых про­тектором от неровностей дороги. Он обычно состоит из нескольких слоев корда. Толщина подушечного слоя равна 3…7 мм. У шин лег­ковых автомобилей подушечный слой иногда отсутствует. Подушеч­ный слой работает в наиболее напряженных температурных усло­виях по сравнению с другими элементами шины (до 110… 120 °С).

Боковины предохраняют каркас от повреждения и действия влаги. Их обычно изготовляют из протекторной резины толщиной 1,5…3,5 мм.

Борта надежно укрепляют покрышку на ободе. Снаружи борта имеют один-два слоя прорезиненной ленты, предохраняющей их от истирания об обод и повреждений при монтаже и демонтаже шины. Внутри бортов заделаны стальные проволочные сердечники. Они увеличивают прочность бортов, предохраняют их от растяги­вания и предотвращают соскакивание шины с обода колеса. Шина с поврежденным сердечником непригодна для эксплуатации.

Камера удерживает сжатый воздух внутри шины. Она представ­ляет собой эластичную резиновую оболочку в виде замкнутой трубы. Для плотной посадки (без складок) внутри шины размеры каме­ры несколько меньше, чем внутренняя полость покрышки. Тол­щина стенки камеры обычно составляет 1,5…2,5 мм для шин лег­ковых автомобилей. На наружной поверхности камеры делаются радиальные риски, которые способствуют отводу наружу воздуха, остающегося между камерой и покрышкой после монтажа шины. Камеры изготовляют из высокопрочной резины.

Для накачивания и выпуска воздуха камера имеет специаль­ный клапан — вентиль. Он позволяет нагнетать воздух внутрь ка­меры и автоматически закрывает его выход из камеры.

Бескамерная шина (рис. 4, б) не имеет камеры. По устройству она близка к покрышке камерной шины и по внешнему виду по­чти не отличается от нее. Особенностью бескамерной шины является наличие на ее внутренней поверхности герметизирующего воздухонепроницаемого резинового слоя 11 толщиной 1,5…3 мм, который удерживает сжатый воздух внутри шины. На бортах шины, кроме того, имеется уплотняющий резиновый слой, обеспечива­ющий необходимую герметичность в местах соединения бортов и обода колеса. Материал каркаса бескамерной шины также харак­теризуется высокой воздухонепроницаемостью, так как для него используют вискозный, капроновый или нейлоновый корд.

Посадочный диаметр бескамерной шины уменьшен, она мон­тируется на герметичный обод. Вентиль 12 шины посредством гайки с шайбой герметично закреплен на двух резиновых уплотняющих шайбах непосредственно в ободе колеса.

Бескамерные шины по сравнению с камерными повышают безопасность движения, легко ремонтируются, во время работы меньше нагреваются, более долговечны, проще по конструкции, имеют меньшую массу.

Повышение безопасности движения объясняется меньшей чув­ствительностью бескамерных шин к проколам и другим повреж­дениям. При повреждении камерной шины камера не охватывает прокалывающий предмет, так как находится в растянутом состо­янии. Воздух через образовавшееся отверстие поступает внутрь покрышки и свободно выходит через неплотности между ее бор­тами и ободом колеса. При повреждениях бескамерной шины про­калывающий предмет плотно охватывается нерастянутым герме­тизирующим слоем резины, и воздух выходит из шины очень мед­ленно. В результате этого обеспечивается возможность остановки автомобиля. В некоторых случаях, когда проколовший предмет остался в шине, воздух из нее вообще не выходит.

Легкость ремонта бескамерных шин объясняется тем, что мно­гие повреждения могут быть устранены без снятия шин с колес, что особенно важно в дорожных условиях. При ремонте в место повреждения вводят посредством специальной иглы уплотнительные пробки. Меньший нагрев бескамерных шин объясняется луч­шим отводом теплоты через обод колеса, который не закрыт ка­мерой, и отсутствием трения между покрышкой и камерой, кото­рое имеется у обычных шин. Улучшение теплового режима явля­ется одной из причин повышенной долговечности бескамерных шин, срок службы которых на 10…20% больше, чем у камерных шин. Однако стоимость бескамерных шин более высока, чем ка­мерных. Такие шины требуют специальных ободьев, а монтаж и демонтаж их более сложны, для выполнения этих операций нуж­ны специальные приспособления и устройства.

Рисунок протектора шины оказывает большое влияние на дви­жение автомобиля.

Дорожный рисунок протектора (рис.5, а) имеют шины, пред­назначенные для дорог с твердым покрытием.

Рис.5. Рисунки протектора шин (а — д) и шипы противоскольже­ния (е): 1 — сердечник; 2 — корпус

Он обычно представляет собой продольные зигза­гообразные ребра и канавки. Ри­сунок такого типа придает протек­тору высокую износостойкость, обеспечивает бесшумность1рабо­ты шины и достаточную сопро­тивляемость заносу.

Кроме того, легковые шины могут иметь дорожный направлен­ный рисунок протектора и дорож­ный асимметричный рисунок.

Шины с направленным рисун­ком протектора лучше отводят воду и грязь из места контакта их с до­рогой, чем шины с обычным до­рожным рисунком. Эти шины менее шумны. Однако рисунок запасного колеса при его установке совпадает по направлению вращения только с колесами одной стороны автомобиля. Временная установка его против указанного направления вращения допустима только при условии движения с меньшими скоростями.

Шины с асимметричным рисунком протектора хорошо рабо­тают в различных условиях эксплуатации. Так, наружная сторона этих шин лучше работает на твердой дороге при положительной температуре, а внутренняя — в зимних условиях при пониженной температуре.

Универсальный рисунок протектора (рис. 7.5, 6) используется для шин автомобилей, эксплуатируемых на дорогах смешанного типа (с твердым покрытием и грунтовых). Протектор с таким ри­сунком имеет мелкую насечку в центральной части и более круп­ную в боковой. При движении по плохим дорогам боковые высту­пы входят в зацепление с грунтом, в результате чего улучшается проходимость. Однако при таком рисунке протектора повышается его износ во время движения по сухим твердым дорогам. Рисунок обеспечивает хорошее сцепление на грунтовых дорогах, а также на мокрых, грязных и заснеженных дорогах с твердым покрытием.

Универсальный рисунок протектора также называется всесезонным, а шины с универсальным рисунком — всесезонными.

Рисунок повышенной проходимости (рис.5, в) имеют шины, работающие в тяжелых дорожных условиях и по бездорожью. Он характеризуется высокими грунтозацепами. Протектор с таким рисунком обеспечивает хорошее сцепление с грунтом и хорошее самоочищение колес от грязи и снега, защемляемых между грунтозацепами. При движении по дорогам с твердым покрытием ус­коряется изнашивание шин с этим рисунком протектора, возрас­тает шум, ухудшается плавность хода и устойчивость автомобиля.

Карьерный рисунок протектора (рис. 5, г) имеют шины, пред­назначенные для работы в карьерах, на лесозаготовках и т. п. Этот рисунок аналогичен рисунку повышенной проходимости, но име­ет более широкие выступы и более узкие канавки. Выступы вы­полняются массивными, широкими в основании и суживающи­мися кверху. Карьерный рисунок протектора обеспечивает высо­кое сопротивление шины механическим повреждениям и изна­шиванию.

Зимний рисунок протектора (рис.5, д) предназначен для шин, эксплуатируемых на заснеженных и обледенелых дорогах. Он со­стоит обычно из отдельных резиновых блоков угловатой формы, расчлененных надрезами, и достаточно широких и глубоких кана­вок. Площадь выступов зимнего рисунка составляет примерно 60… 70 % площади беговой дорожки протектора. Протектор с зим­ним рисунком обладает хорошей самоочищаемостью и интенсив­ным отводом влаги и грязи из зоны контакта. При движении по сухим дорогам с твердым покрытием, особенно в летнее время, шины с зимним рисунком протектора ускоренно изнашиваются, имеют значительное сопротивление качению и большую шумность. Эти шины допускают движение с максимальными скоростями на 15…35% ниже, чем обычные шины.

Зимний рисунок протектора обеспечивает возможность уста­новки шипов противоскольжения для повышения безопасности движения на обледенелых и укатанных заснеженных дорогах. С этой целью в протекторе шины делают гнезда для шипов. Ошипован­ные шины повышают сцепление колес на скользких и обледене­лых дорогах, на 40…50% сокращают тормозной путь, значитель­но повышают безопасность криволинейного движения и сопро­тивление заносу. Ошипованные шины должны устанавливаться на всех колесах автомобиля. Частичная установка их на автомобиле приводит к нарушению безопасности движения. Давление в ши­нах с шипами на 0,02 МПа больше, чем в обычных шинах.

На рис.5, е показаны шипы противоскольжения, применя­емые на современных пневматических шинах. Шип состоит из корпуса 2 и сердечника 1. Сердечник делают из твердого сплава, обладающего высокой износостойкостью и вязкостью. Корпус вы­полняют обычно из сплава стали и свинца. Его оцинковывают и хромируют для защиты от коррозии. Иногда корпус шипа изго­товляют пластмассовым. Диаметр шипа зависит от его назначе­ния. Для шин легковых автомобилей применяют шипы диаметром 8…9 мм.

Длина шипов зависит от толщины протектора шин и составля­ет 10 мм и более.

Число шипов, устанавливаемых в шине, зависит от массы ав­томобиля, мощности двигателя и условий эксплуатации. В месте контакта шины с дорогой должно быть 8… 12 шипов. Наибольшая эффективность достигается, если длина выступающей части ши­пов составляет 1… 1,5 мм для легковых шин.

Профиль шин, применяемых на автомобилях, может быть раз­личной формы.

Шины обычного профиля (тороидные) выполняются камерными и бескамерными. Их профиль близок к окружности. Отношение высоты Н профиля шины к его ширине В более 0,9. Тороидные шины наиболее распространены. Их устанавливают на легковых и грузовых автомобилях, автобусах, прицепах и полуприцепах, т.е. на автомобилях, эксплуатируемых преимущественно на благоуст­роенных дорогах.

Широкопрофильные шины (рис. 6) имеют профиль овальной формы, отношение Н1В = 0,6 … 0,9 и могут быть камерными и бес­камерными. Они работают как с постоянным, так и с перемен­ным давлением воздуха и выполняются с одной или двумя вы­пуклыми беговыми дорожками. Нормальное внутреннее давление воздуха для широкопрофильных шин примерно в 1,5 раза ниже, чем для обычных шин. Широкопрофильные шины с регулируе­мым давлением и одной беговой дорожкой применяются на авто­мобилях для повышения их проходимости, а с постоянным дав­лением и двумя беговыми дорожками — на автомобилях ограни­ченной проходимости. Последние предназначены для замены обыч­ных шин сдвоенных задних колес. При этом достигается экономия расхода материалов на 10…20% и уменьшение массы колес на 10… 15%. По сравнению с обычными шинами широкопрофиль­ные имеют повышенную грузоподъемность и пониженное сопротивление качению. Они улучшают управляемость, устойчивость и повышают проходимость автомобиля, а также уменьшают расход топлива. Недостаток широкопрофильных шин заключается в не­обходимости использования на одном автомобиле двух типов шин (обычных и широкопрофильных) и, соответственно, двух запас­ных колес (для переднего и заднего мостов) в тех случаях, когда они устанавливаются на сдвоенные задние колеса вместо обыч­н
ых шин.

Низкопрофильные шины имеют Н1В= 0,7 …0,88, а у сверхнизко-профильных шин отношение высоты профиля шины к ее ширине не более 0,7. Оба типа шин имеют пониженную высоту профиля, что повышает устойчивость и управляемость автомобиля. Низко­профильные и сверхнизкопрофильные шины предназначены глав­ным образом для легковых автомобилей и автобусов.

Арочные шины (рис. 7, а) имеют профиль в виде арки пере­менной кривизны с низкими мощными бортами. Н1В = 0,35 …0,5. Каркас шин прочный, тонкослойный, обладает малым сопротив­лением изгибу. Арочные шины выполняются бескамерными. Внут­реннее давление воздуха составляет0,05…0,15 МПа. Ширина про­филя у арочных шин в 2,5 — 3,5 раза больше, чем у обычных шин, а радиальная деформация выше в 2 раза. Рисунок протектора — повышенной проходимости с мощными расчлененными грунтозацепами эвольвентной формы почти на всю ширину профиля шины. Высота грунтозацепов составляет 35…40 мм, а шаг между ними — 100…250 мм. В средней части рисунка протектора по ок­ружности шины находится специальный пояс, состоящий из од­ного или двух рядов расчлененных грунтозацепов. Пояс предназ­начен для уменьшения изнашивания протектора шины при дви­жении по дорогам с твердым покрытием. Широкий профиль с высокими грунтозацепами, эластичность шины и низкое давле­ние воздуха обеспечивают большую площадь контакта шины с опорной поверхностью, малые удельные давления, небольшое сопротивление качению и возможность реализации большой тяго­вой силы на мягких грунтах.

При качении по мягкому грунту ароч­ные шины интенсивно уплотняют грунт в направлении к центру контакта шин с опорной поверхностью. Вследствие этого значи­тельно повышается проходимость автомобиля в условиях бездоро­жья (по размокшим грунтам, заснеженным дорогам и т. п.). Ароч­ные шины используют как сезонное средство повышения прохо­димости автомобилей. Их устанавливают вместо обычных шин сдво­енных задних колес на специальном ободе.

Арочные шины по сравнению с обычными имеют более высо­кую стоимость, повышенный износ протектора на дорогах с твер­дым покрытием и более сложный монтаж и демонтаж.

Пневмокатки (рис. 7, б) представляют собой высокоэластич­ные оболочки бочкообразной формы. Они имеют П-образный профиль, ширина которого равняется одному-двум наружным диаметрам пневмокатка, а отношение Н1В- 0,25 …0,4. Протектор снабжен невысокими, редко расположенными грунтозацепами, которые наряду с основным своим назначением повышают также прочность пневмокатка и обеспечивают сохранность (устойчи­вость) его формы. Эластичность пневмокатков в 3 — 4 раза выше, чем обычных, и в 1,5 — 2 раза выше, чем арочных шин. Пневмокатки изготовляют бескамерными. Внутреннее давление воздуха в них 0,01 …0,05 МПа. Высокая эластичность и малое внутреннее давление воздуха обеспечивают пневмокаткам очень низкое дав­ление на грунт, хорошую приспособляемость к дорожным усло­виям и высокую сопротивляемость к проколам и повреждениям. В случае прокола воздух из пневмокатка выходит очень медленно из-за незначительного внутреннего давления. Однако пневмокат­ки из-за низкого давления воздуха в них при достаточно больших размерах имеют относительно малую грузоподъемность. Значитель­ная ширина и малая грузоподъемность пневмокатков ограничива­ют их применение на автомобилях. Кроме того, на ровных дорогах с твердым покрытием пневмокатки имеют относительно низкий срок службы.

Пневмокатки предназначены для автомобилей, работающих в особо тяжелых условиях. Их монтируют на ободьях специальной конструкции. Автомобили с пневмокатками могут двигаться по снежной целине, сыпучим пескам, заболоченной местности и т.п.

Крупногабаритные шины имеют ширину профиля Н=350 мм и более, независимую от посадочного диаметра. Эти шины имеют тонкослойный каркас и эластичный протектор со сравнительно неглубоким рисунком. Они выпускаются бескамерными. Наруж­ный диаметр крупногабаритных шин достигает 2…3 м и более. Давление воздуха в шинах очень низкое (0,02…0,035 МПа) и регу­лируется водителем. Крупногабаритные шины имеют большую пло­щадь опоры на грунт и предназначены для работы в особо тяжелых условиях: по пескам, болотам, снежной целине, неровной мест­ности.

Диагональные и радиальные шины имеют различную конструк­цию каркаса.

Диагональные шины (рис.8, а) имеют каркас 2, нити корда которого располагаются под углом 50… 52° к оси колеса и пере­крещиваются в смежных слоях. Нити корда подушечного слоя 1 также расположены под некоторым углом к оси колеса. Каркас диагональных шин менее подвержен повреждению от ударов, по­резов и пр.

Радиальные шины (рис.8, б) отличаются от диагональных рас­положением нитей корда в каркасе, формой профиля, слойностью, особенностями подушечного слоя, бортовой части, протек­тора и качеством применяемых материалов.

Шины имеют радиальное расположение нитей корда каркаса 2, которые идут параллельно друг другу от одного борта шины к другому. Число слоев корда в 2 раза меньше, чем у шин с диаго­нальным расположением нитей корда. Подушечный слой 1 изго­товлен из металлического или вискозного корда. Высота профиля шин несколько сокращена, Н1В = 0,7 …0,85. Шины бывают камер­ные и бескамерные. Радиальные шины по сравнению с шинами с диагональным расположением нитей корда характеризуются боль­шей грузоподъемностью (на 15…20%), большей радиальной эла­стичностью (на 30…35 %), меньшим сопротивлением качению (на 10%), меньше нагреваются (на 2О…ЗО° С). Шины лучше сглажи­вают микронеровности дороги, улучшают управляемость автомо­биля, уменьшают расход топлива и обладают большей износо­стойкостью. Срок службы шин в 1,5 — 2 раза выше, и пробег их составляет 75… 80 тыс. км. Однако шины имеют высокую стоимость и повышенную боковую эластичность, что создает повышенный шум при качении по неровной дороге.

Шины с регулируемым давлением (см. рис.7, в) могут быть камерными и бескамерными. По сравнению с обычными шинами они имеют увеличенную ширину профиля (на 25…40%), меньшее число слоев корда каркаса (в 1,5 — 2 раза) и мягкие резино­вые прослойки между слоями корда, увеличенную площадь опо­ры на грунт (в 2 — 4 раза при снижении давления), меньшее удель­ное давление на грунт, хорошее сцепление с ним и большую эла­стичность. Протектор шин также отличается повышенной элас­тичностью и имеет специальный рисунок с крупными широко расставленными грунтозацепами, допускающий большие дефор­мации. Высота грунтозацепов составляет 15… 30 мм. Вентиль этих шин не имеет золотника. Такие шины могут работать с перемен­ным давлением воздуха 0,05…0,35 МПа, величину которого вы­бирает водитель в соответствии с дорожными условиями. Давле­ние воздуха в шинах регулируют с помощью специального обору­дования, установленного на автомобиле, которое позволяет не только поддерживать в шинах требуемое давление в зависимости от условий эксплуатации, но и непрерывно подавать воздух в шины при проколах и мелких повреждениях.

Шины с регулируемым давлением предназначены для работы на дорогах всех категорий во всех климатических зонах страны при температурах от минус 60 °С до плюс 55 «С. При прохожде­нии тяжелых участков пути (заболоченная местность, снежная целина, сыпучие пески) давление воздуха в шинах снижают до минимального, а на дорогах с твердым покрытием доводят до максимального значения. Шины с регулируемым давлением при­меняют на автомобилях высокой проходимости. В связи с тем что они работают в более тяжелых условиях и при пониженном дав­лении воздуха, срок их службы в 2 — 2,5 раза меньше, чем у обыч­ных шин. Кроме того, эти шины имеют пониженную грузоподъ­емность по сравнению с обычными шинами того же размера.

Размеры и маркировка шин проставлены на их боковой по­верхности. Основными размерами шины (рис.9) являются ширина В и высота Н профиля, посадочный диаметр d и на­ружный диаметр D. Размер ди­агональных шин обозначается двумя числами: в виде сочета­ния размеров B-d. Для выпус­каемых отечественных шин при­нята дюймовая система обозна­чения, т.е. размеры В и d даются в дюймах (например, 6,95… 16), и смешанная система обозначе­ния: размер В дается в милли­метрах, а размер d — в дюймах (например, 175… 16).

Размер радиальных шин обо­значается тремя числами и буквой R. Например, 175170R13, где 175 — ширина профиля шины В, мм; 70 — отношение высоты Н к ширине профиля В, %; R — радиальная; 13 — посадочный диаметр d в дюймах.

Кроме размеров в маркировке шины указываются завод-изгото­витель, модель шины, ее порядковый номер и другие данные. На шинах при необходимости наносятся дополнительные обозначе­ния. Например, надпись «Tubeless» — для бескамерных шин; знак М + S — для шин с зимним рисунком протектора; буква Ш — у шин, предназначенных для ошиповки, и ряд других обозначений.

3. Ободья, ступица и соединительный элемент колеса

Колеса автомобилей могут быть с глубокими неразборными и разборными ободьями, а также с соединительными элементами в виде дисков, спиц или без них.

Ободья служат для установки пневматической шины. Они име­ют специальный профиль. Их обычно штампуют или прокатывают из стали, а также отливают совместно с диском из легких сплавов (алюминиевые, магниевые).

Глубокий обод 2 (рис.10) используется для колес легковых автомобилей. Он выполнен неразборным. В средней части такого обода сделана выемка В, которая облегчает монтаж и демонтаж шины. Выемка может быть симметричной или несимметричной. По обе стороны от выемки расположены конические полки, ко­торые заканчиваются бортами. Угол наклона полок обода состав­ляет 5° + Г, вследствие чего улучшается посадка шины на ободе.

Глубокие ободья отличаются большой жесткостью, малой мас­сой и простотой изготовления. Однако на таких ободьях можно монтировать только шины сравнительно небольших размеров с высокой эластичностью бортовой части. Поэтому глубокие ободья используются только в колесах легковых автомобилей и грузовых автомобилей малой грузоподъемности.

Разборные ободья применяют для колес большинства грузо­вых автомобилей. Конструкция их весьма разнообразна. На рис.11 показан разборный обод с конической посадочной полкой, наи­более часто используемый для камерных шин грузовых автомоби­лей. Обод 3 имеет неразрезное съемное бортовое кольцо 1 с кони­ческой полкой и пружинное разрезное кольцо 2. Съемное борто­вое кольцо удерживается на ободе с помощью пружинного коль­ца. Разборные ободья облегчают монтаж и демонтаж шин грузо­вых автомобилей, которые имеют большие массу, размеры и же­сткую бортовую часть.

Для шин с регулируемым давлением воздуха, широкопрофиль­ных, арочных, а также некоторых шин грузовых автомобилей боль­шой грузоподъемности применяют разборные ободья с распор­ными кольцами. Они состоят из двух частей, соединяемых между собой болтами. Разборные ободья обеспечивают надежное креп­ление шины независимо от внутреннего давления воздуха в ней.

Ступица обеспечивает установку колеса на мосту и дает воз­можность колесу вращаться. Ступицы делают обычно из стали или ковкого чугуна. Их монтируют на мосту с помощью конических роликовых подшипников. Кроме колес к ступицам также крепят тормозные барабаны и фланцы полуосей (ведущие мосты грузо­вых автомобилей).

Ступица передних колес автомобиля — фланце­вая, изготовлена из легированной стали. Ступица 3 установлена в поворотном кулаке 10 на двух конических роликовых подшипни­ках 8. Наружные кольца подшипников запрессованы в поворот­ном кулаке, а внутренние кольца установлены на хвостовике сту­пицы, который имеет внутренние шлицы и соединен с хвостови­ком 7 корпуса наружного шарнира привода передних колес авто­мобиля. Конусная втулка 5 обеспечивает правильную установку хвостовика 7 относительно ступицы колеса. Положение подшип­ников 8 на ступице фиксируется гайкой. С ее помощью регулиру­ют осевой зазор в подшипниках, равный 0,025…0,080 мм. Под­шипники смазывают при сборке. Для защиты подшипников сту­пицы от пыли, грязи и влаги, а также для удержания смазки в поворотном кулаке установлены манжеты 9 и защитные кольца, а с наружной стороны — штампованный декоративный колпак 6. С помощью сферических гаек и шпилек 4 к ступице прикрепляют колесо и диск 2 тормозного механизма, закрытый тормозным щи­том 1. Ступица задних колес у легковых автомобилей обычно от­сутствует. Ее заменяет фланец полуоси, который является вращающейся посадочной частью колеса. С помощью сфе­рических гаек 31 и шпилек к фланцу полуоси прикрепляют коле­со и тормозной барабан 1.

Ступица переднего колеса легкового автомоби­ля установлена в поворотном кулаке 12 на двухрядном шарико­вом подшипнике 19 закрытого типа. Подшипник фиксируется в поворотном кулаке стопорными кольцами 14. Ступица с помощью внутренних шлицев соединена с хвостовиком 17 корпуса наруж­ного шарнира привода передних колес и крепится на нем гайкой, которая закрывается декоративным пластмассовым колпаком 16.

К ступице крепится направляющими штифтами 18 тормозной диск 13. Штифты центрируют относительно ступицы колесо, которое крепится к ней сферическими болтами. Этими же болтами к сту­пице дополнительно крепится тормозной диск.

Соединительный элемент колеса чаще всего выполняется в виде диска. Такие колеса называются дисковыми.

Диск 1 (см. рис.10), штампованный из листовой стали, дела­ется выгнутым для увеличения жесткости и с вырезами или от­верстиями Б. Вырезы и отверстия в диске уменьшают массу коле­са, облегчают монтажно-демонтажные работы, а также улучшают охлаждение тормозных механизмов и шин. Диски присоединяют к ободьям колес сваркой. Для крепления колеса к ступице в диске имеются отверстия А со сферическими фасками. Крепление про­изводят шпильками со сферическими гайками или болтами. Бездисковые колеса имеют соединительную часть, изготовлен­ную совместно со ступицей. Они делаются разъемными в продоль­ной и поперечной плоскостях. На рис.12 представлено бездиско­вое колесо с разъемом в поперечной плоскости. Колесо состоит из трех секторов 1, которые соединены в единое кольцо с помощью специальных вырезов (скосов), выполненных на торцах секторов. При монтаже секторы колеса устанавливают в определенной по­следовательности в лежащую шину, а затем вместе с шиной при­крепляют к ступице 2 специальными прижимами 3, шпильками 4 и гайками 5. Бездисковые колеса получили широкое применение на грузовых автомобилях и автобусах.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение колес автомобилей?

2. Назовите основные части автомобильного колеса.

3. Как устроены камерные и бескамерные шины?

4. Что представляют собой диагональные и радиальные шины?

5. Дайте характеристику шин различного профиля.

6. Каковы основные размеры и обозначение шин?

12

Основные виды и типы электротехнических шин / Статьи и обзоры / Элек.ру

В данной статье будут рассмотрены основные виды и типы электротехнических шин и регламентирующих их производство документов.

Электротехническая шина — это проводник с низким сопротивлением (активным и реактивным), к которому могут подсоединяться отдельные электрические цепи (в низковольтных установках и сетях) или высоковольтные устройства (электрические подстанции, высоковольтные РУ и т.д.). Использование шин обеспечивает экономию площади установки, материало- и трудозатрат.

В качестве основного материала для изготовления электротехнических шин как правило используют алюминий и медь.

Производство шин регламентируется рядом ГОСТов и технических условий:

ГОСТ 15176-89 Шины прессованные электротехнического назначения из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия. В ГОСТе регламентируются параметры, в соответствии с которыми должны изготовляться алюминиевые шины — толщина, ширина, длина, площадь поперечного сечения, диаметр окружности и соответствующая им масса на 1 метр для готовых шин. Указываются допустимые предельные отклонения от указанных величин, марки алюминия, требования к качеству, внешнему виду, механическим и электрическим параметрам. Приводятся правила маркировки, упаковки и приема шин данного типа.

ГОСТ 434-78 Проволока прямоугольного сечения и шины медные для электрических целей. Технические условия. В стандарте указаны номинальные размеры и расчетные сечения медных шин, марки меди, удельное электрическое сопротивление и предельные отклонения размеров. Приводятся допустимые длины шин и массы бухт, а также возможные отклонения от данных величин. Предъявляются требования к материалу изготовления шин, внешнему виду готовых изделий (допустимые дефекты, цвета). Изложены правила упаковки, транспортировки и хранения, приемки и испытаний.

ГОСТ 10434-82 Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические требования. Приведена классификация контактных соединений по таким параметрам как: область применения, климатическое исполнение и категории размещения электротехнических устройств, конструктивное исполнение. Указаны требования к конструкции, электрическим и механическим параметрам, надежности и безопасности в зависимости от классификации. Даны ссылки на ряд сопутствующих ГОСТов.

ГОСТ 8617-81 Профили прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия. Приведена классификация профилей данного типа (по типу, по состоянию материала и типу прочности). Даны ссылки на ГОСТы с номинальными размерами, указаны величины предельных отклонений. Описаны технические требования к маркам алюминиевых сплавов для изготовления профилей, к механическим свойствам, допустимым дефектам, качеству поверхности и внешнему виду готовых изделий. Описаны условия транспортировки и хранения, правила приемки, методы испытаний.

ТУ 1-5-009-80 Шины электротехнические из алюминиевых сплавов.

ТУ 16.705.002-77. Шины алюминиевые прямоугольные. Описаны технические условия для изготовления алюминиевых шин прямоугольным сечением. Указаны номинальные и допустимые размеры, марки сплавов, электрические характеристики.

Согласно классификации, существует несколько типов шин.

Сборная шина — это шина, к которой могут подключаться распределительные шины и блоки ввода/вывода.

Силовая шина (шина электропитания) — шина, которая служит для передачи энергии внутри силовых блоков и между элементами мощных преобразовательных устройств и характеризуется высокими значениями токов и напряжений. Силовая шина может являть собой твердую неизолированную шину, твердую шину в изоляции или конструкцию из набора чередующихся проводящих и изолирующих слоёв. Твердая неизолированная медная шина поставляется производителями с изолирующими шинодержателями различных типов и изолирующими экранами, исключающими непосредственный доступ к клеммам силовых шин. Данные шины характеризуют большая допустимая плотность тока и высокое напряжение изоляции. В качестве материала шин зачастую используется медь и медные сплавы, а также алюминий. По способу крепления силовые шины могут быть вертикальные, горизонтальные, изолированные, задние/ступенчатые и универсальные (мультистандартные).

Шина заземления — главная деталь заземляющей системы электроустановок и электросетей. Её также называют главная заземляющая шина ГЗШ. С шиной заземления соединяется рабочий ноль, защитные нулевые проводники и провода внешних заземлений. Обычно ГЗШ являет собой медную пластину с перфорированными отверстиями. Хотя иногда встречаются и стальные ГЗШ.

Перфорированная медная шина заземления

Перед подключением к ГЗШ, провода заземления должны быть опрессованы наконечником для кабелей или соединительной гильзой, а затем уже подключены на болт с гайкой (например М5). Шина также комплектуется опорными изоляторами с крепежом.

Шина заземления на опорных изоляторах с проводами заземления

Шины для крепления на DIN-рейке — шины, применяемые для крепления на монтажных рейках в электрических щитах или шкафах управления. Данный тип шин зачастую производят из латуни или луженой меди, а диэлектрическое основание, которым осуществляется крепление к монтажным рейкам, из полиамида. Шинами на din-рейку являются нулевые шины, коммутирующие в щитах нулевые провода и провода заземления, или же распределительные шины. Встречаются также шины на din-рейку в корпусе. Такие шины называются распределительными шинами в блоке или распределительными блоками.

Шина нулевая в изоляторе на DIN-рейку

Распределительная шина в блоке

Распределительная шина — это шина, подключенная к сборной шине и питающая устройство вывода. Данная шина входит в состав одной секции НКУ (низковольтного устройства распределения и управления). Одним из видов распределительных шин являются соединительные или гребенчатые шины. Они предназначены для параллельного включения модульных автоматов, УЗО, дифференциальных автоматов, контакторов и т.д. Гребенчатые шины исполняются из медной пластины прямоугольного сечения и помещаются в пластиковый корпус.

Гребенчатая шина

Частным случаем распределительных шин являются ступенчатые распределительные блоки. Блоки состоят из ступенчатых изоляционных опор, с помощью которых осуществляется крепление, и как правило 4-х медных шин. На шинках находятся отверстия: резьбовые (М6) для отходящих цепей и без резьбы для питания распределительного блока. Блок может устанавливаться как горизонтально (в зоне коммутационного оборудования), так и вертикально (в кабельном канале шкафа). К лицевой части блока крепится изолирующий экран.

Ступенчатый распределительный блок

Схема горизонтальной и вертикальной установки распределительного блока

Номинальные значения параметров шин указаны в приведенных в начале статьи ГОСТах. Поэтому далее в статье будут приведены лишь ключевые характеристики различных типов шин.

Выпуск алюминиевых шин марки ШАТ регламентирует ТУ 16-705 002-77. Данные шины изготавливают прямоугольным сечением. Диапазон изменения ширина шины ШАТ — от 10 до 120 мм, толщины — от 3 до 12 мм, поперечного сечения — от 30 до 1440 мм ². Величина удельного сопротивления не больше 0,0282 мкОм*м. Шины марок АД0 и АД31 (ГОСТ 11069-79 и ГОСТ 15176-89) изготавливаются прямоугольным сечением площадью от 30 до 25800 мм². Диапазон изменения толщины данных шин — от 3 мм до 110 мм, ширины — от 6 мм до 500 мм. Значение удельного сопротивления постоянному току: шины АД0 — до 0.029 мкОм*м; шины АД31 — от 0,0325 до 0,0350 мкОм*м (зависит от типа). Диапазон длительно допустимых токов (определяется сечением шины) — от 165 А до 2300 А. Для производства шин используется алюминий А5, А5Е, А6, А7, АД00, АД0 и алюминиевые сплавы АД31 и АД31Е. Для изменения свойств материала используются следующие технологии: закаливание и естественное состаривание, закаливание и искусственное состаривание, не полное закаливание и искусственное состаривание, а также горячее прессование (без термической обработки). Длина алюминиевых шин зависит от площади поперечного сечения и должна быть равной или кратной: от 3 до 6 м для шин сечением до 0.8 см²; от 3 до 8 м — для шин сечением от 0.8 до 1.5 см²; от 3 до 10 м — для шин сечением более 1.5 см². Колебания в длине — не более 20мм. Алюминиевые шины отличаются малым весом и невысокой стоимостью.

Медные шины согласно ГОСТ 434-78 выпускаются таких марок: ШММ — шина медная мягкая, ШМТ — шина медная твердая, ШМТВ — шина медная твердая из бескислородной меди. Минимальная и максимальная ширина медных шин — 16 мм и 120 мм, толщина — 4 мм и 30 мм, поперечное сечение — 159 мм ² и 1498 мм². Значение удельного электрического сопротивления — не больше 0,01724 мкОм*м. Диапазон длительно допустимых токов — от 210 до 2950 А (шина 120×10) и выше при большей толщине, для гибкой медной шины — от 280 до 2330 А. Масса шин в бухте должна быть в пределах от 35 кг до 150 кг. Длина шин согласно ГОСТ — от 2 до 6 м. Твердые медные шины в сравнении с мягкими обладают меньшей проводимостью и применяются там, где требуется прочный и неподвижный шинопровод. Для изготовления мягких шин используется медь марок М1, М1М, М2. Гибкие шины более распространены, они обладают большей прочностью, долговечностью и лучшими характеристиками. Для изготовления шин из бескислородной меди используют особые медные сплавы, не имеющие в своем составе оксидов. Медные шины отличают такие преимущества в сравнении с алюминиевыми: высокая удельная проводимость (в 1,6 выше чем у алюминиевых шин), механическая прочность, теплопроводность и гибкость, коррозийная стойкость, стыковые контакты с другими шинами не окисляются. По причине высокой окисляемости на открытом воздухе и хрупкости, применение алюминиевых шин имеет ряд ограничений. Они не используются в машинах и механизмах с подвижными частями или вибрирующим корпусом. Поэтому в случаях, когда к токоведущим частям предъявляются повышенные требования, применяются медные шины.

Шины являют собой токоведущие части электрических установок, соединяя между собой оборудование различного типа: генераторы, трансформаторы, синхронные компенсаторы, выключатели, разъединители, контакторы и т.д. Током нагрузки определяется сечение шин, также учитывается устойчивость к току к.з.

Шинный мост из жестких неизолированных шин применяется: на выводах генераторов, на входах главных распределительных устройств, в соединениях трансформатора с РУ и КРУ на 6 — 10 кВ, ГРУ и трансформатора связи.

Шинный мост от силового трансформатора

Соединения из жестких неизолированных шин прямоугольным или коробчатым сечением выполняются в закрытых РУ 6 — 10 кВ (в том числе сборные шины), в качестве соединений между ГРУ и трансформатором собственных нужд, между шкафами распределительных щитов. Шины коробчатого сечения рекомендуют использовать при больших токах, они обеспечивают меньшие потери и лучшее охлаждение. Крепление жестких шин осуществляется с помощью опорных изоляторов. Гибкие шины применяются в РУ на 35 кВ и выше, в соединениях блочных трансформаторов с ОРУ.

ГРЩ с медной ошиновкой

Во всех типах соединений в низковольтных установках и сетях промышленного назначения для передачи, распределения электроэнергии и подключения управляющих устройств используются медные изолированные шины (как жесткие, так и гибкие). Конструктивно данные шины являют собой одну или несколько медных тонких пластин иногда луженых с концов, покрытых изолирующей оболочкой как правило из ПВХ или другого диэлектрика с высоким сопротивлением. Данные шины являются альтернативой как кабелям, так и жесткой ошиновке и могут служить соединением между: главной силовой машиной и распределительным оборудованием (контакторами, прерывателями цепи, переключателями и т.д.), выводом трансформатора и шинопроводом, шинопроводом и электрическим шкафом.

Коммутация гибкой изолированной шиной отходящих автоматов

Применение изолированных шин позволяет экономить место, так как шины можно располагать гораздо ближе друг к другу, чем в случае неизолированной ошиновки. Преимущества изолированных шин — устойчивость к коррозии и простота монтажа. Крепежные отверстия контактных площадок делаются пробивкой непосредственно в материале контакта, что лишает потребности в кабельных наконечниках и устраняет проблемы плохого присоединения контактов. Большим спросом пользуются именно гибкие изолированные медные шины. Их главное преимущество в сравнении с жесткими — более легкий монтаж, так как нет необходимости в специнструментах и резке шины, если нужен поворот в плоскости. Гибкая шина легко меняет форму в зависимости от потребностей монтажа. Однако ряд производителей выпускают твердые изолированные шины, в том числе и по запросу. Крепление изолированных шин осуществляется с использованием болта и контактных шайб. Затягивать необходимо ключом, имеющим ограничения по моменту затяжки. Крепеж не должен быть в смазке.

Крепление медной изолированной шины

Еще одной разновидностью гибких шин являются медные плетённые шины. Такая шина сплетена из медных полос и является очень гибкой. Она используется в местах, подверженных сверхсильной вибрации, таких например, как трансформаторные шинные мосты. Данные шины также применяются для подключения различного оборудования к шинопроводам и линиям шин. Контактные площадки плетённых шин бывают как со сверлением, так и без. Выпускаются также плетённые шины, изготовленные особым методом — диффузионной сварки под давлением. Тонкослойные материалы свариваются путем пропускания через них постоянного тока под давлением. Такие шины также называют пластинчатые шинные компенсаторы или гибкие пластинчатые шины. Они имеют большую токопроводимость и меньшее тепловыделение.

Шинные компенсаторы

Их применяют там, где необходимы компенсация теплового расширения, вибро- или сейсмоустойчивость, а также где происходит регулярный изгиб в одной оси. Например это могут быть: гибкие токопроводы для сварочных аппаратов, автоматических выключателей, шины питания для индукционных печей и печей сопротивления и т.д.

Жесткая медная шина более всего подходит для замены кабеля, используется в распределительных устройствах, а также для изготовления шинных сборок и шинопроводов. Производителями выпускаются как перфорированные так и гладкие шины различных размеров, в соответствии с ГОСТ. Производителями шин в настоящее время выпускается множество зажимов, соединителей и шинодержателей, облегчающих монтаж и обеспечивающих надёжный контакт. Зажимы предназначены для соединения жестких и гибких шин различного типа, биметаллические пластины — для алюминиевых и медных шин.

Шинодержатели выпускаются плоские, регулируемые плоские, компактные и усиленные, ступенчатые, а также универсальные.

Универсальный шинодержатель

Производителями предлагается широкий выбор изоляторов: опорные, проходные, изоляторы типа «лесенка». Все они используются для фиксации шин внутри шкафов и корпусов. Изоляторы одной стороной крепятся с помощью болтов к монтажному корпусу, с другой к ним крепится шина.

Шинный изолятор типа «лесенка»

Производителей меди и алюминия на рынке РФ можно пересчитать «по пальцам», точнее объединяющих их холдинги. Брендов электротехнических шин огромное количество, одних только марок мы насчитали более сотни (по всем типам шин) в виду этого нами принято решение развить эту тему и создать отдельный сайт полностью посвященный электротехническим шинам.

В этой связи приглашаем всех участников рынка электротехнических шин разместить информацию о своих продуктах на новом сайте.

Источник: Шинопровод.РУ

Типы, назначение и функционирование шин

Подробности

Родительская категория: Системные платы

Категория: Типы, назначение и функционирование шин

Основой системной платы являются различные шины, служащие для передачи сигналов компонентам системы. Шина (bus) представляет собой общий канал связи, используемый в компьютере и позволяющий соединить два и более системных компонента.

Существует определенная иерархия шин ПК, которая выражается в том, что каждая более медленная шина соединена с более быстрой. Современные компьютерные системы включают в себя три, четыре или более шин. Каждое системное устройство соединено с какой-либо шиной, причем определенные устройства (чаще всего это наборы микросхем) играют роль моста между шинами.

• Шина процессора. Эта высокоскоростная шина является ядром набора микросхем и системной платы. Она используется в основном процессором для передачи данных между кэш-памятью или основной памятью и северным мостом набора микросхем. В системах на базе процессоров Pentium эта шина работает на частоте 66, 100, 133, 200, 266, 400, 533, 800 или 1066 МГц и имеет ширину 64 разряда (8 байт).
• Шина AGP. Эта 32-разрядная шина работает на частоте 66 (AGP 1х), 133 (AGP 2х), 266 (AGP 4х) или 533 МГц (AGP 8x), обеспечивает пропускную способность до 2133 Мбайт/с и предназначается для подключения видеоадаптера. Она соединена с северным мостом или контроллером памяти (MCH) набора микросхем системной логики.
• Шина PCI-Express. Третье поколение шины PCI. Шина PCI-Expres — это шина с дифференциальными сигналами, которые может передавать северный или южный мост. Быстродействие PCI-Express выражается в количестве линий. Каждая двунаправленная линия обеспечивает скорость передачи данных 2,5 или 5 Гбит/с в обоих направлениях (эффективное значение — 250 или 500 Мбайт/с). Разъем с поддержкой одной линии обозначается как PCI-Express x1. Видеоадаптеры PCI-Express обычно устанавливаются в разъем x16, который обеспечивает скорость передачи данных 4 или 8 Гбайт/с в каждом направлении.
• Шина PCI-X. Это второе поколение шины PCI, которое обеспечивает более высокую скорость передачи данных, но при этом обратно совместимо с PCI. Данная шина преимущественно применяется в рабочих станциях и серверах. PCI-X поддерживает 64-разрядные разъемы, обратно совместимые с 64- и 32-разрядными адаптерами PCI. Шина PCI-X версии 1 работает с частотой 133 МГц, в то время как PCI-X 2.0 поддерживает частоту до 533 МГц. Обычно полоса пропускания PCI-X 2.0 разделяется между несколькими разъемами PCI-X и PCI. Хотя некоторые южные мосты поддерживают шину PCI-X, чаще всего для обеспечения ее поддержки требуется специальная микросхема.
• Шина PCI. Эта 32-разрядная шина работает на частоте 33 МГц; она используется, начиная с систем на базе процессоров 486. В настоящее время существует реализация этой шины с частотой 66 МГц. Она находится под управлением контроллера PCI — компонента северного моста или контроллера MCH набора микросхем системной логики. На системной плате устанавливаются разъемы, обычно четыре или более, в которые можно подключать сетевые, SCSI- и видеоадаптеры, а также другое оборудование, поддерживающее этот интерфейс. Шины PCI-X и PCI-Express представляют собой более производительные реализации шины PCI; материнские платы и системы, поддерживающие эту шину, появились на рынке в середине 2004 года.
• Шина ISA. Эта 16-разрядная шина, работающая на частоте 8 МГц, впервые стала использоваться в системах AT в 1984 году (в первоначальном варианте IBM PC она была 8-разрядной и работала на частоте 5 МГц). Эта шина имела широкое распространение, но из спецификации PC99 была исключена. Реализуется с помощью южного моста. Чаще всего к ней подключается микросхема Super I/O.

Некоторые современные системные платы содержат специальный разъем, получивший название Audio Modem Riser (AMR) или Communications and Networking Riser (CNR). Подобные специализированные разъемы предназначены для плат расширения, обеспечивающих выполнение сетевых и коммуникационных функций. Следует заметить, что эти разъемы не являются универсальным интерфейсом шины, поэтому лишь немногие из специализированных плат AMR или CNR присутствуют на открытом рынке. Как правило, такие платы прилагаются к какой-либо определенной системной плате. Их конструкция позволяет легко создавать как стандартные, так и расширенные системные платы, не резервируя на них место для установки дополнительных микросхем. Большинство системных плат, обеспечивающих стандартные сетевые функции и функции работы с модемом, созданы на основе шины PCI, так как разъемы AMR/CNR имеют узкоспециализированное назначение.

В современных системных платах существуют также скрытые шины, которые никак не проявляются в виде гнезд или разъемов. Имеются в виду шины, предназначенные для соединения компонентов наборов микросхем, например hub-интерфейса и шины LPC. Hub-интерфейс представляет собой четырехтактную (4x) 8-разрядную шину с рабочей частотой 66 МГц, которая используется для обмена данными между компонентами MCH и ICH набора микросхем (hub-архитектура). Пропускная способность hub-интерфейса достигает 266 Мбайт/с, что позволяет использовать его для соединения компонентов набора микросхем в недорогих конструкциях. Некоторые современные наборы микросхем для рабочих станций и серверов, а также последняя серия 9xx от Intel для настольных компьютеров используют более быстродействующие версии этого hub-интерфейса. Сторонние производители наборов микросхем системной логики также реализуют свои конструкции высокоскоростных шин, соединяющих отдельные компоненты набора между собой.

Для подобных целей предназначена и шина LPC, которая представляет собой 4-разрядную шину с максимальной пропускной способностью 16,67 Мбайт/с и применяется в качестве более экономичного по сравнению с шиной ISA варианта. Обычно шина LPC используется для соединения Super I/O или компонентов ROM BIOS системной платы с основным набором микросхем. Шина LPC имеет примерно равную рабочую частоту, но использует значительно меньше контактов. Она позволяет полностью отказаться от использования шины ISA в системных платах.

Набор микросхем системной логики можно сравнить с дирижером, который руководит оркестром системных компонентов системы, позволяя каждому из них подключиться к собственной шине.

• Шины ISA, EISA, VL-Bus и MCA в современных конструкциях системных плат не используются. Мбайт/с. Мегабайт в секунду.
• ISA. Industry Standard Architecture (архитектура промышленного стандарта), известная также как 8-разрядная PC/XT или 16разрядная AT-Bus.
• LPC. Шина Low Pin Count (шина с малым количествомконтактов).
• VL-Bus. VESA (Video Electronics Standards Association) Local Bus (расширение ISA).
• MCA. MicroChannel Architecture (микроканальная архитектура) (системы IBM PS/2).
• PC-Card. 16-разрядный интерфейс PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). CardBus. 32-разрядная шина PC-Card.
• Hub Interface. Шина набора микросхем Intel серии 8xx.
• PCI. Peripheral Component Interconnect (шина взаимодействия периферийных компонентов).
• AGP. Accelerated Graphics Port (ускоренный графический порт).
• RS-232. Стандартный последовательный порт, 115,2 Кбайт/с.
• RS-232 HS. Высокоскоростной последовательный порт, 230,4 Кбайт/с.
• IEEE-1284 Parallel. Стандартный двунаправленный параллельный порт.
• IEEE-1284 EPP/ECP. Enhanced Parallel Port/Extended Capabilities Port (параллельный порт с расширенными возможностями).
• USB. Universal Serial Bus (универсальная последовательная шина).
• IEEE-1394. Шина FireWire, называемая также i.Link.
• ATA PIO. AT Attachment (известный также как IDE) Programmed I/O (шина ATA с программируемым вводом-выводом).
• ATA-UDMA. AT Attachment Ultra DMA (режим Ultra-DMA шины ATA).
• SCSI. Small Computer System Interface (интерфейс малых компьютерных систем).
• FPM. Fast Page Mode (быстрый постраничный режим).
• EDO. Extended Data Out (расширенный ввод-вывод).
• SDRAM. Synchronous Dynamic RAM (синхнонное динамическое ОЗУ).
• RDRAM. Rambus Dynamic RAM (динамическое ОЗУ технологии Rambus).
• RDRAM Dual. Двухканальная RDRAM (одновременное функционирование).
• DDR-SDRAM. Double-Data Rate SDRAM (SDRAM с удвоенной скоростью).
• CPU FSB. Шина процессора (или Front-Side Bus).
• Hub-интерфейс. Шина набора микросхем Intel 8xx.
• HyperTransport. Шина набора микросхем AMD.
• V-link. Шина набора микросхем VIA Technologies.
• MuTIOL. Шина набора микросхем SiS.
• DDR2. Новое поколение памяти стандарта DDR.

Для повышения эффективности во многих шинах в течение одного такта выполняется несколько циклов передачи данных. Это означает, что скорость передачи данных выше, чем это может показаться на первый взгляд. Существует достаточно простой способ повысить быстродействие шины с помощью обратно совместимых компонентов.