Где используется резина в автомобиле

Опубликовано: 27.04.2024

В машиностроении часто используется резина — сложная смесь, в которой основным компонентом является каучук. Резина обладает высокой эластичностью, которая сочетается с рядом других важнейших технических свойств: высоким сопротивлением разрыву и истиранию, газо- и водонепроницаемостью, химической стойкостью, высокими электроизоляционными свойствами и малым удельным весом. К недостаткам резины относятся ее невысокая теплостойкость и малая стойкость к действию минеральных масел (за исключением специальной маслостойкой резины).

Применение резины. Резиновые изделия находят самое широкое применение во всех отраслях народного хозяйства. Ассортимент резиновых изделий исчисляется в настоящее время десятками тысяч наименований. Основное применение резина находит в производстве шин.

Кроме шин, в автомобиле насчитывается около 200 самых различных резиновых деталей: шланги, ремни, прокладки, втулки, муфты, буфера, мембраны, манжеты и т. д.

Резина обладает высокими электроизоляционными свойствами, поэтому ее широко применяют для изоляции кабелей, проводов, магнето, защитных средств — перчаток, галош, ковриков.

Состав резины. В состав резины входят каучук, регенерат, вулканизирующие вещества, ускорители вулканизации, наполнители, мягчители, противостарители, красители. Каучук натуральный и синтетический является основным сырьем для получения резиновых изделий. В настоящее время резиновые материалы преимущественно производятся из синтетического каучука, который добывается из этилового спирта, нефти, природного газа и других веществ.

Регенерат — пластичный материал, получаемый путем переработки старых резиновых изделий и отходов резинового производства. Применение регенерата уменьшает содержание каучука в резиновой смеси, снижает себестоимость резиновых изделий и несколько повышает их пластичность.

Основным вулканизирующим веществом является сера. Изменяя количество серы в составе резиновых смесей, можно получить резину, обладающую различными степенями эластичности. Процесс химического соединения каучука с серой при нагревании называется вулканизацией. При получении эластичных резин сера вводится в количестве 1—4% от массы каучука. Резина, содержащая 25—35% серы, представляет собой твердый материал, называемый эбонитом. Для сокращения продолжительности и температуры вулканизации вводятся в небольшом количестве (0,5—2,5%) ускорители (каптакс, окись свинца и т. д.).

Наполнители бывают активные, неактивные и специальные. К активным наполнителям (усилителям) относятся сажа, цинковые белила, каолин и другие вещества, повышающие механические свойства резины (прочность на разрыв и сопротивление истиранию). Сажа является основным наполнителем для получения прочной резины, обладающей высоким сопротивлением истиранию. К неактивным наполнителям относятся тальк, мел, инфузорная земля и др. Их вводят с целью увеличения объема и удешевления резины. К специальным наполнителям относятся каолин и асбест, придающие резине химическую стойкость, и диатомит, повышающий электроизоляционные свойства резины.

Мягчители (пластификаторы) придают резиновой смеси мягкость, пластичность и облегчают ее обработку.

Противостарители — это вещества, предохраняющие резину от старения.

Основные виды резин. Армированной называют резину, внутрь которой введены прокладки из металлической сетки или спирали с целью повышения прочности и гибкости, что особенно важно для таких изделий, как автомобильные шины, приводные ремни, ленты транспортеров, трубопроводы и т. д. При ее приготовлении в резиновую смесь закладывают металлическую сетку, покрытую слоем латуни и обмазанную клеем, и подвергают одновременному прессованию и вулканизации.

Пористые резины по характеру пор и способу получения разделяются на губчатые — с крупными открытыми порами, однородные ячеистые — с закрытыми порами и микропористые. Способ их получения основан на способности каучука абсорбировать газы и на диффузии тазов через каучук. Пористая резина применяется при изготовлении амортизаторов, сидений, оконных прокладок, протекторных слоев покрышек.

Твердая резина, или эбонит, имеет темно-коричневую или красную окраску, теплостойкость от 50 до 90°С, выдерживает высокое пробивное напряжение (25— 60 кВ/мин).

Эбонит применяется для изготовления конструкционных деталей, измерительных приборов и различной электроаппаратуры и поставляется для этих целей в виде пластин, прутков и трубок двух марок: А и Б. Кроме этого, выпускаются, эбонитовые аккумуляторные моноблоки, сепараторы (в виде гладких и ребристых пластин) и различные детали для щелочных аккумуляторов.

Мягкие резины — это подавляющее большинство резин с самой различной твердостью, применяемые в производстве изделий промышленной техники, изделий широкого потребления и изделий электроизоляционного назначения.

Автомобиль транспортное средство, сочетающее в своей конструкции большое количество различных материалов, которые должны следовать за постоянно меняющейся модой и технологиями. Без резиновых элементов автомобиль в его современном виде существовать не может

Применение РТИ

С использованием резины в автомобиле связано более 500 узлов. Каждый из них претерпевает изменения год от года и от модели к модели. Назовем лишь несколько принципиально важных применений, связанных с безопасностью:

шины;
шланги подачи топлива;
тормозные шланги;
различные прокладки.

Другие применения включают уплотнения для защиты от атмосферных воздействий, щетки стеклоочистителей, шланги радиатора и кондиционера, изоляцию электропроводки.

Перечислим также некоторые важные функции, для выполнения которых требуются и используются РТИ.

сцепление механического привода;
снижение или устранение шума, вибрации и низкочастотной вибрации кузова;
уплотнение от воздействия воздуха и жидкостей;
электрическая изоляция;
соединение для фрикционных материалов, адгезивов, герметиков и прокладок;
поглощение энергии (мягкие прокладки, подушки безопасности);
трубопроводы для жидкостей и газов;
панели кузовов секционного типа;
подвижные крыльчатки или мембраны.

Ни один тип полимерного материала не может самостоятельно выполнить все функции. Именно поэтому промышленность выпускает такое количество материалов, каждый из которых имеет уникальное сочетание характеристик. Резиновые компоненты должны функционировать в широком диапазоне рабочих условий и условий окружающей среды; это может быть сочетание следующих факторов:

чрезвычайно высокая или низкая температура;
воздействие различных химических веществ;
топливо и смазка различных типов;
другие жидкости, например, гидравлические, тормозные, для коробки передач;
воздействие озона;
периодическое или постоянное механическое напряжение;
другие условия.

В автомобилестроении постоянно идет поиск новых решений, касающихся материалов, конструкций и технологий, которые должны соответствовать новым рабочим характеристикам. К ним, в зависимости от применения, могут относиться прочность, экономичность и соответствие требованиям государственных регулирующих органов.

Резинотехнические изделия, количество наименований которых в конструкциях автомобилей превышает 500, благодаря высокой эластичности (упругости) и способности поглощать вибрации и ударные нагрузки, являются незаменимым материалом в автомобилестроении. Кроме перечисленных свойств резина обладает и рядом других положительных качеств: сравнительно высокими показателями прочности, сопротивлением истираемости и, что особенно важно - эластичностью, т.е. способностью восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия сил, вызывающих деформацию [1].

Резину используют для изготовления шлангов, уплотнений, прорезиненных ремней привода вентилятора, генератора и компрессора, амортизирующих прокладок и втулок, а также ряда других деталей. Однако главное применение резины в автомобиле - это изготовление шин.

Резину получают вулканизацией резиновой смеси, главными составляющими которой являются каучук и вулканизирующее вещество, а также антистарители, активные и неактивные наполнители, красители и др. Основным вулканизирующим веществом служит сера. Ее содержание в резиновой смеси от 4 до 15 и более процентов. Процесс химического взаимодействия каучука с серой называется вулканизацией. Вулканизация заключается в нагреве резиновой смеси в специальных камерах-вулканизаторах до температуры 120. 160°С при давлении 0,4. 0,6 МПа. От процентного содержания серы зависит твердость резины. Так, при максимально возможном насыщении каучука серой (

30 %) образуется твердый материал, называемый эбонитом [5].

Основой всякой резины является каучук натуральный (НК) или синтетический (СК). Натуральный каучук получают, главным образом, из млечного сока - латекса каучуконосного тропического дерева гевеи, в котором его содержание может доходить до 40 %. В химическом отношении натуральный каучук представляет собой полимер непредельного углеводорода изопрена. Вследствие дефицитности, дороговизны и зависимости от импорта, натуральный каучук во многих развитых странах был заменен синтетическим, доля которого в производстве шин составляет около 95 %. Натуральный же каучук в ряде случаев используют в качестве добавки к резиновой смеси. Отечественная химическая промышленность производит десятки разновидностей синтетических каучуков, используя для этого, главным образом, достаточно экономическое нефтяное сырье [1].

По назначению резины подразделяются на резины общего и специального назначения. В группу резин общего назначения входят синтетические каучуки: бутадиеновый (СКВ), бутадиен-стирольный (СКС), изопреновый (СКИ), дивинильный (СКД). Изопреновый синтетический каучук по химическому составу наиболее близок к натуральному и обладает высокой клейкостью. Каучук СКД не уступает натуральному по эластичности и превосходит его по сопротивлению истиранию. Основной недостаток СКД состоит в низкой его клейкости. С учетом этого, при производстве шин применяют смесь СКД и СКИ(СКИ-З).

Специальные резины подразделяются на несколько видов: износостойкие, маслобензостойкие, морозостойкие, теплостойкие и др. Наиболее перспективными для изготовления шин являются износостойкие резины на основе полиуретановых каучуков СКУ.

Помимо основных составляющих резиновой смеси (каучука и серы) в нее входят, как отмечалось, и другие составляющие: антистарители (парафин, воск); наполнители активные, повышающие механические свойства резины (углеродистая сажа, оксид цинка и др.), и неактивные - для удешевления стоимости резины (мел, тальк и др.); красители минеральные или органические для окраски резин [3].

Автомобильная шина — не просто «резина» одетая на диск колеса, а сложная, многофункциональная конструкция. Основное назначение шины — смягчить толчки и удары, передаваемые на подвеску автомобиля, обеспечить надежное сцепление колеса с дорожным покрытием, управляемость, передать на дорогу тяговые и тормозные силы. В значительной степени от шины зависит коэффициент сцепления, проходимость в различных дорожных условиях, расход топлива и шум, создаваемый автомобилем во время движения. Кроме того, шина должна обеспечить заданную грузоподъемность, надежность и долговечность.

Шины подразделяются:

• в зависимости от конструкции каркаса — на диагональные и радиальные;
• по способу герметизации внутреннего объема- на камерные и бескамерные;
• по типу рисунка беговой дорожки- дорожные (летние, всесезонные), универсальные, зимние, повышенной проходимости;
• по профилю поперечного сечения.

Диагональные шины.
Вам, скорее всего, не придется выбирать шины по этому признаку, так как диагональные уже почти полностью вытеснены с рынка радиальными. Конструкция диагональных шин устарела, но их продолжают выпускать в небольших количествах потому, что они относительно дешевы в производстве. Единственное преимущество этих шин заключается в том, что у них прочнее боковина. Диагональная шина имеет каркас из одной или нескольких пар кордных слоев, расположенных так, что нити соседних слоев перекрещиваются.

Радиальные шины.
В радиальной шине корд каркаса натянут от одного борта к другому без перехлеста нитей. Направление натяжения нитей явствует из названия. Тонкая мягкая оболочка каркаса по наружной поверхности обтянута мощным гибким брекером — поясом из высокопрочного нерастяжимого корда, как правило, стального. Поэтому к надписи radial (радиальная) на боковинах шин часто добавляют belted (опоясанная) или steel belted (опоясанная сталью). Такое расположение слоев корда снижает напряжение в нитях, что позволяет уменьшить число слоев, придает каркасу эластичность, снижает теплообразование и сопротивление качению.

Корд — обрезиненный слой ткани, состоящий из частых прочных нитей основы и редких тонких нитей утка, которые обеспечивают хорошее обрезинивание нитей корда, высокую гибкость и прочность. Корд изготавливается из хлопкового, вискозного или капронового волокна. В настоящее время большее применение находит металлокорд, имеющий нити, свитые из стальной проволоки, толщиной около 0,15 мм. Есть и более дорогие материалы, напр. кевлар, которые не могут получить массового распространения по причине своей дороговизны.

Каркас — важнейшая силовая часть шины, обеспечивающая ее прочность, воспринимающая внутреннее давление воздуха и передающая нагрузки от внешних сил, действующих со стороны дороги, на колесо. Каркас состоит из одного или нескольких, наложенных друг на друга слоев обрезиненного корда. В зависимости от конструкции каркаса, размеров, допустимой нагрузки и давления воздуха в шине число слоев корда в каркасе может изменяться от 1 (в легковой) до 16 и более (в грузовых, сельхоз.шинах и пр).

Брекер — часть шины, состоящая из слоев корда и расположенная между каркасом и протектором шины. Он служит для улучшения связей каркаса с протектором, предотвращает его отслоение под действием внешних и центробежных сил, амортизирует ударные нагрузки и повышает сопротивление каркаса механическим повреждениям. В брекере нити корда в смежных слоях пересекаются друг с другом и с нитями корда соприкасающегося слоя каркаса, т.е. расположены диагонально, независимо от конструкции шины. Брекер в радиальных шинах более жесткий, усиленный и малорастяжимый по сравнению с брекером диагональных шин, т.к. он в основном определяет прочностные показатели шин.

Протектор — массивный слой высокопрочной резины, соприкасающийся с дорогой при качении колеса. По наружной поверхности он имеет рельефный рисунок в виде выступов и канавок между ними, так называемую "беговую дорожку". Протектор предохраняет каркас от механических повреждений, от него зависит износостойкость шины и сцепление колеса с дорогой, а также уровень шума и вибраций. Рисунок рельефной части определяет приспособленность шины для работы в различных дорожных условиях. По типу рисунка протектора шины делятся на четыре основные группы: дорожные (летние, всесезонные), универсальные, зимние, повышенной проходимости.

Плечевая зона — часть протектора, расположенная между беговой дорожкой и боковиной шины. Она увеличивает боковую жесткость шины, воспринимает часть боковых нагрузок, передаваемых беговой дорожкой и улучшает соединение протектора с каркасом.

Боковины — часть шины, расположенная между плечевой зоной и бортом, представляющая собой относительно тонкий слой эластичной резины, являющийся продолжением протектора на боковых стенках каркаса и предохраняющий его от влаги и механических повреждений. На боковинах нанесены обозначения и маркировки шин.

Борт — жесткая часть шины, служащая для ее крепления и герметизации (в случае бескамерной) на ободе колеса. Основой борта является нерастяжимое кольцо, сплетенное из стальной обрезиненной проволоки. Состоит из слоя корда каркаса, завернутого вокруг проволочного кольца, и круглого или профилированного резинового наполнительного шнура. Стальное кольцо придает борту необходимую жесткость и прочность, а наполнительный шнур — монолитность и эластичный переход от жесткого кольца к резине боковины. С наружной стороны борта расположена бортовая лента из прорезиненной ткани, или корда, предохраняющая борт от истирания об обод и повреждения при монтаже и демонтаже.

Особенности бескамерной шины:

Бескамерную резину можно устанавливать только на диски, имеющие «хампы» — специальные выступы на ободе.

Бескамерная резина гораздо более безопаснее на скорости, т.к. она спускает постепенно.

Бескамерная автомобильная шина до того, как начнет спускать держит, как правило, не один, а несколько проколов.

Не стоит без особой необходимости, вставлять в бескамерную шину камеру. Если в камерной шине воздух, попадающий между камерой и шиной, выходит в атмосферу через сосок или негерметичный обод, то в бескамерной шине он остается плоскими пузырями, которые здорово затрудняют теплоотдачу колеса, и оно часто перегревается в жару при больших скоростях, это чревато.

Маркировка шин.

Обозначение и маркировка шин, выпускаемых в Европе, соответствует Евростандарту, а в США — требованиями Транспортного управления этой страны. Следует отметить, что обозначения и маркировка отечественных и импортных шин по отдельным позициям совпадают, хотя среди них имеются характерные различия. Прежде всего рассмотрим маркировки шин, действующих в Европе:

Пример: 185/65 R15 87Т — размер шины и ее техническая характеристика:

• 185 — ширина профиля шины в мм.;
• 65 — отношение высоты профиля к ее ширине, выраженное в процентах;
• R — радиальная конструкция шины;
• 15 — посадочный диаметр обода в дюймах;
• 87 — индекс грузоподъемности. Ряд зарубежных фирм указывают максимальную нагрузку (MAX LOAD) в кг и английских фунтах;
• Т — индекс максимальной скорости, на которую рассчитана шина;

• надпись "Radial" — указывает на радиальную конструкцию шины;
• "Tubeless" — маркировка бескамерной шины. Камерная шина обозначается "TUBE TYPE";
• "M+S" (Mud+Snow -грязь+снег) — тип рисунка протектора. Маркировка обозначает, что шина предназначена для эксплуатации в зимний период года и по грязи;
• цифры 379 — дата выпуска шины: изготовлена на 37-й неделе 2009 года;
• знак Е одним цифровым индексом (на других шинах может быть двухцифровой индекс) указывает, что шина проверена на соответствие европейскому стандарту безопасности. Индекс в кружке — условный номер страны, где назначенная правительством комиссия провела проверку. Например, Е — проверено в Швеции. Пятизначный (может быть и шестизначный) индекс, нанесенный рядом с кружком, означает номер сертификата, свидетельствующий о положительных результатах проверки, и выданного страной, осуществлявшей проверку.

Резина – широко известный материал, который применяется практически во всех сферах человеческой жизни. Медицина, сельское хозяйство, промышленность не могут обойтись без этого полимера. Во многих производственных процессах также используется резина. Из чего делают этот материал и в чем его особенности, описано в статье.

Что такое резина

Резина являет собой полимер с высокой эластичностью. Его структура представлена хаотично расположенными цепочками углерода, скрепленными атомами серы.

В нормальном состоянии углеродные цепочки имеют скрученный вид. Если резину растянуть, цепочки углерода раскрутятся. Способность растягиваться и быстро возвращаться в прежнюю форму сделала незаменимым во многих сферах такой материал, как резина.

Из чего делают ее? Обычно резину получают путем смешивания каучука с вулканизирующим веществом. После нагрева до нужной температуры смесь густеет.

Отличие каучука от резины

Каучук и резина – высокомолекулярные полимеры, полученные натуральным или синтетическим способом. Эти материалы отличаются физико-химическими свойствами и способами производства. Натуральный каучук являет собой вещество, изготовленное из сока тропических дерев - латекса. Он вытекает из коры при ее повреждении. Синтетический каучук получают путем полимеризации стирола, неопрена, бутадиена, изобутилена, хлоропрена, нитрила акриловой кислоты. При вулканизации искусственного каучука образуется резина.

Из чего делают разные типы каучуков? Для отдельных видов синтетических материалов применяют органические вещества, позволяющие получить материал, идентичный натуральному каучуку.

Свойства резины

Резина является универсальным материалом, который обладает следующими свойствами:

Высокая эластичность – способность к большим обратным деформациям в широком диапазоне температур.
Упругость и стабильность форм при малых деформациях.
Аморфность – легко деформируется при незначительном нажатии.
Относительная мягкость.
Плохо поглощает воду.
Прочность и износостойкость.
В зависимости от типа каучука резина может характеризоваться водо-, масло-, бензо-, термостойкостью и стойкостью к действию химических веществ, ионизирующих и световых излучений.

Резина со временем утрачивает свои свойства и теряет форму, что проявляется разрушением и снижением прочности. Срок службы резиновых изделий зависит от условий использования и может составлять от нескольких дней до нескольких лет. Даже при длительном хранении резина стареет и становится непригодной к эксплуатации.

Производство резины

Резина изготовляется методом вулканизации каучука с добавлением смесей. Обычно 20-60% перерабатываемой массы составляет каучук. Другие компоненты резиновой смеси – наполнители, вулканизующие вещества, ускорители, пластификаторы, противостарители. В состав массы могут также добавляться красители, душистые вещества, модификаторы, антипирены и другие компоненты. Набор компонентов определяется требуемыми свойствами, условиями эксплуатации, технологией использования готового резинового изделия и экономическими расчетами. Таким способом создается высококачественная резина.

Из чего делают резиновые полуфабрикаты? Для этой цели на производствах применяется технология смешивания каучука с другими компонентами в специальных смесителях или вальцах, предназначенных для изготовления полуфабрикатов, с последующей порезкой и раскройкой. В производственном цикле используются прессы, автоклавы, барабанные и тоннельные вулканизаторы. Резиновой смеси придается высокая пластичность, благодаря которой будущее изделие приобретает необходимую форму.

Изделия из резины

На сегодняшний день резина используется в спорте, медицине, строительстве, сельском хозяйстве, на производстве. Общее количество изделий, изготовляемых из резины, превышает более 60 тыс. разновидностей. Наиболее популярные из них - уплотнители, амортизаторы, трубки, сальники, герметики, прорезиненые покрытия, облицовочные материалы.

Изделия из резины массово используются в производственных процессах. Этот материал также незаменим в производстве перчаток, обуви, ремней, непромокаемой ткани, транспортных лент.

Большая часть производимой резины используется для изготовления шин.

Резина в производстве шин

Резина является основным материалом в производстве автомобильных шин. Этот процесс начинается с приготовления резиновой смеси из натурального и синтетического каучука. Затем к резиновой массе добавляется силика, сажа и другие химические компоненты. После тщательного перемешивания смесь отправляется по конвейерной ленте в печь. На выходе получаются резиновые ленты определенной длины.

На следующем этапе происходит обрезинивание корда. Текстильный и металлический корд заливается горячей резиновой массой. В такой способ изготавливается внутренний, текстильный и брекерный слой шины.

Из чего делают резину для шин? Все производители автомобильных шин используют разные рецептуры и технологии изготовления резины. Для придания готовому изделию прочности и надежности могут добавляться разные пластификаторы и усиливающие наполнители.

Для производства шин используют натуральный каучук. Его добавление в резиновую смесь уменьшает нагревание покрышки. Большую часть резиновой смеси занимает синтетический каучук. Этот компонент придает шинам упругость и способность выдерживать большие нагрузки.

Читайте также: