Статьи
Шины из полиуретановых эластомеров
Д-р техн. наук С.А. Любартович,
канд. хим. наук Л.А. Шуманов, канд. техн. наук И.В. Веселое, НИИШП, ООО НПП «Полиуретан»
Шины представляют собой наиболее распространенный и сложный тип эластичных изделий технического назначения, являясь важной и ответственной деталью автомобилей, самолетов, военной и сельскохозяйственной техники, велосипедов, мотоциклов, и других. транспортных средств. Объемы производства шин в РФ последние 10 лет неуклонно возрастают до 8-10% в год. В настоящее время в РФ производится около 42 млн. шин в год (без учета массивных и других не пневматических шин).
Шина является наукоемким конструктивно сложным изделием, так как к ней предъявляется широкий комплекс противоречивых технических требований: механическая прочность, конструктивная жесткость в сочетании с хорошей амортизирующей способностью, высокая скорость качения и небольшие теплообразования, низкое сопротивление качению и высокая износостойкость в сочетании с хорошим сцеплением и небольшим тормозным путем и др. Реализация приемлемого компромисса свойств шины требует усложнения конструкции и использование сложных ресурсоемких технологий.
В этой связи полиуретановые эластомеры, обладающие уникальным комплексом технических и технологических свойств (недостижимым в традиционных резинах) побудили шинников, в частности НИИШП, к постановке работ по созданию и внедрению полиуретановых шин сразу после зарождения в середине XX века сырьевой базы полиуретанов.
Внедрения началось с массивных шин, где высокие упруго-прочностные свойства в сочетании с высокой эластичностью и износостойкостью полиуретана позволили повысить грузоподъемность до 3-6 раз и срок службы до 10 раз по сравнению с резиновой шиной аналогичного размера. Уменьшение допустимого диаметра и ширины колеса при использовании полиуретановой шины позволяет повысить маневренность напольного транспорта, а более низкое сопротивление качению способствует уменьшению частоты перезарядки аккумуляторных батарей элекроприводного транспорта и увеличению массы грузов, перевозимых на ручных тележках.
НИИШП совместно с ООО НПП «Полиуретан» разработали широкий ассортимент массивных шин из полиуретановых эластомеров на основе простых и сложных полиэфиров с твердостью от 55 до 95 усл. ед. по Шору А для безрельсового и рельсового транспорта, в том числе катки для эскалаторов метрополитена, стабилизирующие колеса дискового типа для монорельсового подвижного состава, массивные шины для катальных горок, шины для внутризаводского транспорта, погрузчиков и тележек различного назначения, инвалидных кресел-колясок, ролики, катки и асфальтоходные башмаки для гусеничной техники и др.
К последним относится, например, полиуретановое запасное колесо фирмы Юнироял. Запасное колесо имеет массу в 3-4 раза меньшую, чем обычная шина, и занимает меньшее пространство в багажнике автомобиля, при этом имеет пробег до 4800 км при скорости до 125 км/час.
Эластичные полиуретановые вставки и заполнители используются в безопасных проколостойких шинах. Эластичные вставки в виде полиуретановых самонесущих опорных колец используются в безопасных легковых колесах типа PAX, разработанных фирмой Мишлен совместно с химической фирмой DOW при участии фирм Гудьир и Пирелли. В шинах PAX при проколах и полной потере давления полиуретановая вставка позволяет сохранить водителю контроль над автомобилем и проехать до 200 км при скорости 80 км/час. Полиуретановое опорное кольцо самонесущей конструкции имеет массу в 2 раза меньшую, чем резиновое опорное кольцо аналогичной шины. В шинах, работающих при относительно небольших скоростях, вместо воздуха с успехом пользуются низкомодульные полиуретановые заполнители типа Тайерфил либо вспененные полиуретаны. Смесь исходных компонентов заполнителя закачивается в полость шины через вентиль под давлением, соответствующим рабочему давлению воздуха в шине.
Работы начались с литой бескордной шины из одного, а затем из двух полиуретановых эластомеров с различными физико-механическими свойствами. Не достигнув требуемого результата, мы начали прорабатывать различные варианты армирования брекера шин в окружном и диагональном направлениях, а затем и каркаса в радиальном направлении. В результате этой работы были созданы пневматические полиуретановые легковые и сельскохозяйственные шины радиальной конструкции, которые успешно прошли стендовые лабораторно-дорожные (лабораторно-полевые) и эксплуатационные испытания.
Аналогичные работы велись и за рубежом, в частности фирмой ЛИМ Холдинг СА, Люксембург, (бывшая фирма Полиэр), владельцами акций которой являются Даймлер-Бенц АГ, г. Штутгарт. ФРГ, Б.Ф. Гудрич, Акрон, США. В 2001 г. появилась информация, что один из мировых лидеров шинного производства фирма Гудьир, совместно с Америтайер Корп. приступили к разработке полиуретановых автомобильных шин, которые они рассматривают как возможную перспективную альтернативу существующим шинам.
Сельскохозяйственные полиуретановые шины 240/70-508Р успешно прошли стендовые, лабораторно-полевые и эксплуатационные испытания. Эти испытания показали, что полиуретановые шины, обладая на 20% меньшей массой, чем традиционный аналог, имеют больший в 1,7 раза ресурс работоспособности, оцениваемый при обкатке на барабане с клицами, при этом олигомерные шины обладают лучшими сцепными свойствами (на сухом и мокром покрытии) и показателями устойчивости и управляемости.
Основные технические решения по пневматическим шинам, материалам, технологии и оборудованию нами экспериментально проверены на более чем 1000 шин и запатентованы [2-5 и др.]. Для промышленной реализации производства пневматических шин из полиуретанового сырья требуется стратегический инвестор.
© 2021, НПО «СОМЭКС»
Все права защищены
Michelin показал колеса с пористой структурой
В шинах будущего от Мишлен вы сможете изменять протектор в зависимости от погодных условий
Модель колес будущего- Vision, это безвоздушная шина со множеством других странных особенностей, которые в будущем могут стать реальностью.
Смотрите также: 10 Фактов и мифов, которые вы не знали о шинах
Разнообразных концепций на тему покрышек будущего у компаний, занимающихся производством этого важного компонента автомобиля, множество. На днях французы несколько удивили и даже обескуражили своим видением покрышек и колес будущего. По их мнению, в автомобильных колесах в будущем будут применятся губчатые органические структуры, за счет которых колесо будет интегрировано в покрышку, материал будет полностью соответствовать самым строгим экологическим стандартам, колеса можно будет легко вторично перерабатывать и в теории этот природный гибрид можно будет распечатать на 3D-принтере.
Шины будут создаваться из био-источников и биоразлагаемых материалов, включая натуральный каучук, бумагу, жестяные банки, деревянные, пластмассовые и отходы электроники, а также некоторых других перерабатываемых источников сырья, что поможет минимизировать ее воздействие на окружающую среду. Новые колеса и покрышки на них также будут безвоздушными, поэтому будущим пользователям не придется беспокоиться о проколах.
Но, пожалуй, самой интересной технологической инновацией станет то, что эти шины будут иметь изменяемый протектор. Мечта Michelin, как французская компания видит это, заключается в том, чтобы за считанные минуты и без лишних хлопот автовладельцы могли бы поменять протектор на резине. К примеру, так как показано на видео. Отправляетесь на выходные в горы летом? Высоко в горах наверняка есть снег и возможен гололед. Брать с собой комплект зимней резины? Глупо! Ехать на летних шинах- опасно! Выход, напечатать зимний протектор на летних шинах- идеально!
Инженеры Мишлен предполагают, что такая резьба лазером по резине вполне реальна и ее можно будет применить в жизни. Когда?
Исполнительный вице-президент Michelin научных исследований и разработок, Терри Геттис, заявил, что таких колес не будет по крайней мере еще 10 лет. Позже, возможно, шина будет выведена на рынок. Смелое заявление для такого высокого начальника. Он ведь слова на ветер бросать не будет? Верно?
Безвоздушные шины Next-поколения, за и против
Все наверное уже наслышаны про разработку новых безвоздушных шин, почти все мировые лидеры уже представили свои прототипы (например hankook, об этом мы писали статью на нашем сайте). Каждый автолюбитель в открытую или втайне мечтает о шине, которая не будет повреждена после наезда на битое стекло, саморез, гвоздь… Ведь не надо будет больше ехать в ближайший шиномонтаж и «золотить» руку местным работникам. Не говорю уже о шинах с технологией Runflat, производители которых, вообще ни в коем случае не рекомендуют какой-либо ремонт после серьезных повреждений. Так давайте же рассмотрим, реально ли в ближайшем будущем появление универсальной шины, какие имеются плюсы и минусы на данном этапе. Поехали!
Немного истории
Как и почти все новые технологии, безвоздушная шина изначально создавалась в военных целях — Пентагон понимал, что бронирование резины не всегда решало все вопросы безопасности. Вскоре был представлен первый прототип и был протестирован на американском Hummer.
В данном образце была использована полая конструкция, в которой функцию воздуха берут на себя резиновые простенки.
Какая конструкция?
На данный момент различают 2 основные конструкции:
-одни наполнены специальным стекловолокном
-вторые компенсируют недостаток воздуха наличием полиуретановых спиц-простенков
В первом случае они чаще всего выполнены закрытыми, чтобы стекловолокно не потерялось по дороге, однако практика показала больше преимуществ как раз открытой системы: меньше материалов, проще изготовление, любые полученные в результате эксплуатации дефекты заметить значительно проще.
Конструкция в итоге кажется очень простой: край шины — растяжной хомут, середина — классическая ступица, к которой прикреплены спицы из полиуретана строго в определенной последовательности. Получившийся «рисунок» у каждого современного производителя свой, каждый из них продемонстрирует свои преимущества и недостатки.
Преимущества и недостатки
Теперь же рассмотрим самое главное, а именно преимущества и недостатки:
1) Безвоздушное колесо способно изменять форму в зависимости от неровностей — ямки и кочки в буквальном смысле «проглатываются».
2) Колесо полностью работоспособно, пока хотя бы 70% её элементов на месте (чего нельзя сказать о пневматической резине).
3) Нет необходимости в проверке давления, а где нет давления — возможности лопнуть тоже нет.
4) Вес безвоздушной шины значительно меньше, чем у классической. Отсутствует необходимость дисков (стальных, литых, кованых и пр.) снижает неподрессоренную массу, что также приводит к положительным эффектам вождения транспортного средства.
3) Нет необходимости возить с собой дополнительный инструмент вроде домкрата, насоса, ключей… (впрочем, последние в любом случае будут полезны)
4) Уменьшение перевозимого веса и, как итог, — снижение расхода топлива!
5) Стоимость безвоздушной шины (когда они полноценно появятся на прилавках) вряд ли будут превышать пневматические аналоги, естественно после первого периода.
6) В перспективе установка безвоздушных шин будет доступна на совершенно любой автомобиль.
7) Перспективная сейчас разработка безвоздушной шины — возможность быстро поменять изношенную (или неподходящую к текущей дорожной ситуации) верхний слой, непосредственно имеющий контакт с дорогой. Надо — установил «гоночный» профиль, закрепил специальными болтами — и вперед. Надо выехать в горы — на ту же полиуретановую основу прицепил высоко-профильную «кожу».
Как мы видим преимуществ масса, но стоит отметить и следующие минусы:
1) К сожалению, пока что безопасный предел скорости — 80 км/ч.
2) Во многих конструкциях проявляется еще излишний шум и нагрев при длительной скоростной эксплуатации
3) Невысокая грузоподъемность подобной шины… Технологию надо дорабатывать.
4) Жесткость конструкции не регулируется. Возможности приспустить давление и поехать по песку и гравию не предусмотрено.
Так что ждём, верим и надеемся!
Пока что нам приходится довольствоваться только воздушными шинами, которые, к слову тоже непрерывно совершенствуются! А вот где их приобретать — выбор каждого. Со своей стороны готов порекомендовать интернет-магазин xkontinent.ru/ — здесь не только самые демократичные цены, огромный выбор и доставка по всей России, но и «вкусные» акции, регулярные розыгрыши смартфонов, CASHBACK и прочее. Сервис на высоте, менеджеры профессионалы своего дела, помогут подобрать вам лучшую шины по вашей потребности!
Ровных дорог Вам, уважаемые автолюбители!
Рейтинг самых прочных шин
Выбирая шины, водители очень часто забывают про важный критерий – износостойкость протектора и прочность боковины. Полезные качества управляемости и сцепления с мокрой дорогой стоят не очень дорого, если шина получит фатальное повреждение и будет годиться только как дачная декорация. Качественные жесткие боковины, к тому же, смогут защитить диск от деформации после неудачного заезда в яму.
Предлагаем вам изучить наш рейтинг летних шин, где представлены самые востребованные модели с прочной боковиной для легковых автомобилей, внедорожников и кроссоверов. После нашей статьи вы сможете для себя определиться какая резина с прочной боковиной самая лучшая.
Лучшие износостойкие шины с крепкой боковиной
Прочность боковины этой шины от нижнекамских умельцев оставляет очень приятное впечатление. После нескольких особо жестких наездов на яму во время тестов, колесо осталось практически нетронутым, а диск сохранил свою форму и работоспособность. Состав подпротекторной зоны позволяет сохранять прочность перед серьезными нагрузками, а резиновая смесь придает протектору стойкости к износу. Однако по свойствам управляемости это не самая эффективная покрышка, которую можно выбрать, и ее владельцам следует быть осторожнее и не лихачить на мокрой дороге.
Достоинства:
• Боковина стойкая к повреждениям и высокий уровень сопротивляемости износу у протектора;
• Невысокая цена.
Недостатки:
• Посредственные свойства управляемости на влажном и сухом покрытии;
• Сильно шумит на высокой скорости;
• Сильное сопротивление качению.
Шины к лету со стойким протектором с высокой сопротивляемостью к абразивному износу и боковиной высокой прочности, которая выдержит любые преграды при попадании в яму или случайном наезде на бордюр. Ее достоинства помимо прочего – это мягкий ход и тихая работа даже во время передвижения по разбитым дорогам. Также компаунд хорошо показывает себя при работе на грунтовых покрытиях. Из недостатков – не самые лучшие свойства на мокрой дороге и высокий риск нарваться на аквапланирование.
Достоинства:
• Крепкая боковина и износоустойчивый протектор;
• Мягкая, тихая резина;
• Недорогие.
Недостатки:
• Невысокий уровень сцепления на влажном и сухом покрытии;
• Риск аквапланирования на скорости выше 80 км/ч.
Производитель Тойо создал летние шины, боковина которых справится практически с любым испытанием на мокрой и сухой дороге. При попадании в яму, наезде на препятствие или ударе в боковину диск остается целым, а каркас нетронутым. При всей жесткости резиновой смеси нельзя назвать шины слишком шумными – звук от работы с полотном на средних скоростях вполне приемлемый для таких высоких показателях прочности. Единственное, чем расстраивает такая прекрасная покрышка на лето – это ее сомнительная плавность хода, которая здесь не отличается изяществом и мягким ходом.
Достоинства:
• Прочные боковые зоны и хорошая сопротивляемость абразивному износу;
• Неплохие качества управляемости на влажном полотне;
• Хорошее торможение на сухой трассе;
• Практически бесшумные на средних скоростях;
• Курсовая устойчивость.
Недостатки:
• Недостатки управляемости при езде по сухому покрытию;
• Слабые тормозные свойства на мокром полотне;
• Грубая работа;
• Высокая цена.
Модель на лето от Йокогамы отличается очень высокой прочностью боковин перед ударными нагрузками, проколами и защитой диска от повреждений. Протектор шины вместе с хорошим уровнем прочности может похвастаться сбалансированностью сцепных свойств и качественной управляемостью на сухой дороге. Состав пусть и создан из твердой резины, шум от работы с полотном не выходит за рамки. Мягкость хода на достойном уровне, что важно при передвижении по давно не ремонтированным дорогам. Проблемы у нее исключительно с влажной дорогой, где не всегда удается вписаться в поворот, а на высокой скорости велик риск аквапланирования.
Достоинства:
• Износостойкий протектор и прочные боковины;
• Достойный уровень контакта с сухой дорогой;
• Низкое сопротивление качению;
• Акустический комфорт и мягкое прохождение дорожных неровностей.
Недостатки:
• Проблемы с управляемостью и торможением на влажной дороге;
• Рискует поддаться аквапланированию при езде в дождь.
Летние шины от производителя Кумхо не даром замыкают первую пятерку шин с прочной боковиной. Протектор показывает хорошую сопротивляемость порезам, проколам, растяжениям и разрывам. Боковины надежно защищают диск от всех видов повреждений, в том числе и от самых опасных ударных нагрузок во время неудачного наезда на яму – диск останется невредимым даже после столкновения с бордюром. Жесткость и прочность летней резины порождает главный недостаток модели – очень грубый ход, особенно некомфортно в машине во время езды по неровным сельским дорогам.
Достоинства:
• Прочная и износостойкая резиновая смесь;
• Низкое сопротивление качению;
• Хорошая управляемость на сухой дороге;
• Короткий тормозной путь на мокрой и высушенной дороге.
Недостатки:
• На влажном полотне не самые точные реакции руля;
• Возможность поддаться аквапланированию;
• Недостатки курсовой устойчивости;
• Жесткий ход.
Вторую пятерку летних шин с износоустойчивой и прочной резиной занимает шина от Ханкук. Боковины «сварены» из компаунда высокой прочности, что позволяет им надежно защищать диск от повреждений и деформации. Протектор не только хорошо сопротивляется абразивному истиранию, а также с легкостью переносит столкновения с бордюрами и наезды на острые предметы. Ваши диски и каркас шины в полной безопасности, и на большинстве сложных, разбитых дорог авто будет чувствовать себя на все сто. Ее стихия – это сухое покрытие, где шина покажет лучшие качества управляемости и торможения. В числе достоинств – тихий ход, однако дольно грубый, так что разгоняться на дорожных неровностях будет не самой лучшей идеей.
Достоинства:
• Ударопрочная боковина и жесткий протектор;
• Износоустойчивость перед абразивным износом;
• Тихая;
• Хорошие эксплуатационные свойства на сухом покрытии.
Недостатки:
• Длинный тормозной путь и управление на влажном полотне;
• Риск аквапланирования;
• Не всегда стабильно выдерживает курс;
• Жесткий ход.
Давняя традиция Максис выпускать прочные и износостойкие шины соблюдается и ныне. Именно поэтому ее выбирают тысячи поклонников по всему миру. Модель на лето сочетает твердую резиновую смесь в центральной части протектора и высокое качество прочности боковин, которые смогут без труда переносить серьезные физические воздействия. Каркас усилен ради противодействия деформации, а протектор надежно защищен от проколов и порезов. Жесткость резины, однако, не слишком отразилась на комфорте передвижения, и при прохождении неровностей авто держится очень достойно. Модель лучше демонстрирует свои свойства на сухом полотне, но во время скоростной езды по мокрым дорогам у нее возникают проблемы с эксплуатационными свойствами.
Достоинства:
• Жесткий и прочный компаунд придает шинам стойкости к износу и прочности перед проколами и порезами;
• Мягкая работа на неровной дороге;
• Хорошее выдерживание курса;
• Низкое сопротивление качению.
Недостатки:
• Сложное управление и торможение на мокрой дороге;
• Вероятность аквапланирования;
• Шумная работа с трассой.
Третье место как одна из самых износостойких и прочных летних шин завоевала модель от Данлоп. Это оптимальный выбор для прохождения российских областных дорог низкого качества. Прочность шины обеспечена улучшенным составом резиновой смеси, которая оснащает боковины и протектор улучшенными характеристиками против дорожных швов, ям и других нарушений целостности покрытия. Благодаря хорошей защищенности боковины от ударных нагрузок, диск теперь не деформируется и не испортится после столкновений с дорожными препятствиями. Модель довольно хорошо справляется с подавлением шума от работы жесткого протектора с трассой. Дренажная система быстро выводит воду с пятна контакта, так что стойкость к аквапланированию на достойном уровне.
Достоинства:
• Великолепная прочность боковин и протекторной зоны против практически любых повреждений;
• Хорошие свойства сцепления на высушенных трассах;
• Низкий риск аквапланирования;
• Акустический комфорт выше, чем у аналогов с жестким компаундом.
Недостатки:
• Посредственные характеристики на мокром полотне;
• Грубоваты на ухабах;
• Высокое сопротивление качению;
• Дорогая.
Выдающаяся износостойкость и прочности этим шинам для лета придает их компаунд с улучшенными компонентами в своем составе. Они без труда преодолеют расстояние в 55 000 км и будут действовать и дальше. Выносливости перед различными типами повреждений боковинам придает их инновационное устройство – шины лучше сопротивляются ударам о бордюры и падения колеса в яму. Каркас резины усилен для сопротивления деформации во время резких виражей. Все это грамотно сочетается с основательным сцеплением на влажном покрытии, курсовой устойчивостью и экономией топлива.
Достоинства:
• Практически непробиваемые боковины;
• Огромный пробег и сопротивляемость абразивному износу;
• Великолепно держат курс на высокой скорости;
• Хороший баланс характеристик;
• Низкое сопротивление качению.
Недостатки:
• Не всегда идеально показывают себя на мокром полотне;
• Вероятность аквапланирования;
• Низкий уровень акустического комфорта;
• Грубый ход.
• Высокая цена.
Производитель Бриджстоун показал какая шина самая прочная – ее не возьмет никакой бордюр и никакая яма. Боковины серьезно защищены от разрывов и деформации, они надежно хранят грани диска. Протектор резины отличается особой стойкостью перед точечным износом и повреждениями механического характера. Если вы специально не будете устраивать ей профессиональные испытания на прочность, то вероятность повреждения во время повседневной эксплуатации практически равна нулю. На летней дороге шины также показывают выдающиеся свойства сцепления и отлично тормозят на обоих вариантах трасс. Сопротивление качения серьезно снижено, что позволяет расходовать топливо намного экономнее. Из недостатков можно отметить только небольшие сложности в управлении на мокром покрытии и риск аквапланирования.
Достоинства:
• По прочности и стойкости износу, как боковины, так и протектора, одни из лучших;
• Быстрое торможение на сухом и влажном полотне;
• Интуитивная управляемость на высушенной трассе;
• Отличная курсовая устойчивость;
• Низкое сопротивление качению.
Недостатки:
• Сложности с управлением во время передвижения по мокрой дороге;
• Риск аквапланирования;
• Шумные.
Мы перечислили все десять покрышек с крепкой боковиной, которые можно взять на отечественном рынке. Теперь выбор за вами. Помните, что этот топ на лето не претендует на объективность, так как основан на самых разных тестах, обзорах, мнениях и отзывах простых водителей. Наша задача лишь показать вам список летних шин, которые точно удовлетворят ваши запросы на прочную резину. Однако хороших шин намного больше и всех мы не уместим в один рейтинг. Найти больше качественных летних шин вы можете в интернет-магазине BlackTyres. Заходите в каталог, сортируйте модели по характеристикам вашего автомобиля, читайте тесты и отзывы реальных покупателей и выбирайте только самые прочные и эффективные шины.
Ставьте 👍, если понравился рейтинг, и подписывайтесь ✅ на канал, чтобы не пропустить новые публикации. Дальше будет еще интереснее и полезнее. Удачи на дорогах!