ШИНЫ

Современный велосипед не может эксплуатироваться без пневматичес­ких шин. Появление пневматической шины, примененной впервые именно на велосипеде, дало новый импульс совершенствованию конструкции ве­лосипеда и его распространению.

Шина монтируется на ободе коле­са и предназначена для смягчения и поглощения толчков, воздействую­щих со стороны дороги на велоси­пед при движении. Шина также способствует увеличению сцепления колеса с дорогой и, в известной ме­ре, снижению сопротивления каче­нию колеса. Все эти свойства шины обусловлены тем, что находящийся внутри ее сжатый воздух имеет уп­ругие свойства.

Если не принимать во внимание аэродинамическое сопротивление движению велосипедиста, а рассмат­ривать лишь механические сопро­тивления движению (сопротивление качению колеса, трение в подшипни­ках, потери в цепной передаче), то сопротивление качению колеса со­ставляет до 80% таких потерь. Именно поэтому шины спортивных велосипедов, где чрезвычайно важ­ным является уменьшение сопротив­лению колеса, сильно отличаются от шин дорожных велосипедов.

На дорожных велосипедах при меняющихся дорожных условиях: асфальт, брусчатая мостовая, влаж­ная дорога, песчаный грунт и т. п.— езда на каких-либо других шинах, кроме пневматических, была бы не­возможна вследствие не только сильной тряски на неровной дороге, но и резкого возрастания сопротив­ления качению колеса на деформи­рующихся опорных поверхностях, на которых при движении колеса образуется более или менее глубо­кая колея.

Попытки заменить воздух в шине какой-нибудь другой средой не при­водят к удовлетворительным резуль­татам. Еще в начале века на треко­вых гоночных велосипедах применя­лись колеса со сплошными резино­выми шинами. При качении по аб­солютно гладкой твердой опорной поверхности сопротивление качению такого колеса было несколько ниже, чем колеса с пневматической шиной того времени. Однако с развитием и совершенствованием гоночных пнев­матических шин-однотрубок, имею­щих низкий коэффициент сопротив­ления качению, от сплошных шин отказались.

Сопротивление качению велоси­педного колеса с пневматической шиной зависит от многих факторов, главнейшие из которых степень де­формации шины, площадь контакта шины с дорогой, глубина образуе­мой колеи. Между этими фактора­ми существуют сложные взаимосвя­зи. Например, с уменьшением внут­реннего давления в шине повышает­ся степень ее деформации, следова­тельно, увеличивается площадь кон­такта с дорогой. С повышением сте­пени деформации шины в результа­те возрастания потерь па гистерезис в шине увеличивается сопротивле­ние качению. С другой стороны, с увеличением площади контакта уменьшается давление в контакте и глубина колеи становится меньше, в результате чего сокращаются поте­ри на образование колеи и сопро­тивление качению снижается. Сле­довательно, давление воздуха в ши­не должно меняться в зависимости от типа дороги, массы велосипеди­ста и типа шины.

Процесс взаимодействия шины с дорогой чрезвычайно сложен. Одна­ко можно определенно сказать, что так называемая легкость хода вело­сипеда в большей степени зависит от свойств пневматической шины.

В наиболее простом случае—пе­редвижение по твердой опорной по­верхности, например асфальту, — сопротивление качению тем мень­ше, чем меньше деформируется ши­на и чем она уже. Поэтому в этом случае накачивать шины нужно туго.

При движении по деформируемой опорной поверхности, где сопротив­ление качению определяется в ос­новном затратами энергии на де­формацию грунта, большое значе­ние имеет удельная нагрузка в кон­такте шины с дорогой. Отсюда и за­метное снижение в этом случае со­противления качению при широкой шине и уменьшении внутреннего давления в ней.

Оптимальное внутреннее давле­ние подбирается опытным путем. Ориентировочно номинальным внут­ренним давлением для наиболее распространенной дорожной шины 40—622 считается 0,2 МПа. Для шин узкого профиля (32—590) мак­симальное давление составляет 0,32 МПа, а в шинах спортивных ве­лосипедов оно может достигать зна­чительно больших значений.

Большое влияние на сопротивле­ние качению оказывают затраты энергии на внутреннее трение в по­крышке и на трение протектора о дорогу, поэтому легкость хода вело­сипеда зависит от материалов, из которых сделана шина, ее конструк­ции и характера рисунка протекто­ра. Меньшим сопротивлением каче­нию обладают шины с большим со­держанием натурального каучука но сравнению с шинами, в которых преобладает синтетический каучук. Замечено также, что шина с сильно изношенным протектором, на кото­ром не заметно рисунка, при пони­женном внутреннем давлении обла­дает повышенным сопротивлением качению на твердой дороге. Такую шину не следует долго эксплуатиро­вать еще и потому, что она более склонна к боковому скольжению на поворотах и легко прокалывается острыми предметами.

Современная дорожная велосипед­ная шина состоит из резинотканевой оболочки — покрышки (рис. 48), воздухонепроницаемой резиновой трубки кольцевой формы — камеры, в рабочем состоянии наполненной воздухом под давлением, и ободной ленты. Амортизирующая способ­ность шины зависит от давления воздуха в ней и эластичности по­крышки. Работа пневматической шины сложна и напряженка. Шина должна обладать большой эластич­ностью, прочностью и износостойко­стью, так как она воспринимает ра­диальную, касательную и боковую нагрузки, смягчает толчки и удары, хорошо сопротивляется истиранию и многократным сложным деформа­циям. Наряду с этим она должна иметь малое сопротивление каче­нию.

Покрышка имеет каркас, изго­товленный из двух слоев обрези — ненного корда. Он представляет со­бой основную силовую часть шины, воспринимающую всю нагрузку как от внутреннего давления воздуха в камере, так и создающуюся в ре­зультате передачи на шину сил, воз­никающих в процессе качения коле­са велосипеда.

Кордные слои располагаются в шине крест-накрест и закреплены на проволочных бортовых кольцах. Слои корда можно увидеть на внут­ренней стороне покрышки. Корд представляет собой ткань, состоя­щую из прочных нитей основы и ред­ких, тонких и непрочных нитей утка. Угол между нитями основы слоев корда равен примерно 80°. Нити ут­ка в работе шины не участвуют и нужны лишь в технологических це­лях при изготовлении (сборке) по­крышки.

Сверху покрышку покрывает слой резины, тонкий на боковых ее частях (боковинах) и массивный по бего­вой поверхности — протектору. Ка­навки и выступы на его поверхности образуют рисунок протектора, обес­печивающий сцепление шины с до — рогоіі. Протектор предохраняет кар­кас шины or механических повреж-

Рис. 48. Покрышка с проволочным бортом: / — протектор; 2 — боковина; 3 — каркас; 4 —стальное проволочное кольцо

дений (порезов, проколов и т. д.), а также влаги.

Для усиления каркаса между ним и протекюром прокладывается еще два слоя специальной прорезинен­ной ткани, называемые брекером. Направление и углы наклона корд­ных нитей брокера соответствуют этим параметрам каркаса.

Части покрышки, служащие для крепления ее на ободе, называются бортами. Прочно связанные с кар­касом кольца, выполненные из

стальном проволоки, придают бор­там необходимую жесткость и проч­ность и сохраняют размер шины.

Собранные воедино части шины подвергаются формованию и вулка­низации на шинном заводе.

Камера шины представляет собой полое кольцо, изготовленное из эластичной воздухонепроницаемой резиновой трубки. Размер камеры должен строго соответствовать типу и размеру покрышки.

В рабочем состоянии стенка каме­ры слегка растягивается и под воз­действием сжатого воздуха плотно прилегает изнутри к покрышке. В таком состоянии шина становится работоспособной. Сама камера не могла бы выдержать внутреннего давления в шине, если бы не была ограничена покрышкой.

Камера снабжается выведенным наружу через специальное отвер­стие в ободе вентилем; он служит для накачивания воздуха в камеру, удержания и выпуска его в случае необходимости.

Вентиль представляет собой ме­таллическую трубку, содержащую обратный клапан. В настоящее вре­мя для шин дорожных велосипедов применяются два типа вентилей: ве­лосипедного типа с вентильной ре­зинкой в качестве клапана и золот­никового типа (с золотниковым кла­паном) .

Вентиль велосипедного типа (рис. 49) состоит из корпуса, на на­ружной поверхности которого наре­зана резьба, двух гаек 5 и 6 для крепления корпуса к ободу и к ка­мере. Внутрь корпуса вставляется ниппель 2, имеющий с наружной

Рис. 49. Вентиль шины дорожного велоси­педа: 1 — колпачок; 2 — ниппель; 3 — накидная гайка; 4 — корпус; 5 и 6′ — гайки для креп* ления корпуса соответственно к ободу ко­леса и камере

стороны резьбу для навинчивания наконечника шланга насоса при на­качивании шины, а на другом кон­це — тонкий отросток, на который надевается вентильная резинка — тонкая резиновая трубка. Один из концов этой трубки, натянутый на коническую часть ниппельного от­ростка, служит уплотнением между внутренней поверхностью корпуса и ниппелем.

При накачивании шины воздух, выходя через боковое отверстие ниппеля, растягивает трубку в ши­рину. При прекращении подачи воз­духа извне упругая резиновая труб­ка плотно прилегает к ниппелю, пе­рекрывая боковое отверстие.

Таким образом работает обрат­ный клапан. Для создания герметич­ного соединения между внутренним конусом корпуса и ниппелем сверху на корпус навертывается накидная гайка 3 крепления ниппеля. В верх­ней части корпуса имеются два па­за, в которые входят специальные выступы на ниппеле, предохраняю­щие его от проворота при навинчи­вании и свинчивании наконечника шланга насоса. Для защиты от за­сорения на резьбовую часть ниппе­ля навертывается колпачок /.

Вентиль золотникового типа так­же имеет корпус, в который вверты­вается пружинный обратный кла­пан— золотник. Для ввертывания и вывертывания (при выпуске возду­ха) золотника используют обратный конец защитного колпачка вентиля, вставляя его шлицами внутрь кор­пуса вентиля. Золотник разборке не подлежит и при отказе его заменя­ют на запасной. Для накачивания шины с золотниковым вентилем не­обходим шланг с соответствующим наконечником, подобным наконеч­нику мотоциклетного насоса.

Шины в соответствии с размера­ми колес велосипедов различают по диаметру и ширине (табл. 2). Раз­меры шины обозначены на ее боко­вине. По существующему стандарту указываются две цифры: ширина

Размеры шин велосипедов

*	я	V X
*	ж	0J.
я г	ж	Я
ж сх	CQ
* V	X
	СХ	£ с V
	9"тт X
Л s X п	в	^ о « X *

492	42	0,80
510	32	0,72
600	47	0,80
611	39	0,94
645	42	1,05
665	50	1,50
656	34	0,77
694	34	1,00
700	39	1,00
708	42	1,20

(20Х13М (20X1‘А) (24X2)* (24X172) (26X1%) (26X2) (26X1’/О (27X17*) (28X172)* (28Х13М

Обозначение

40—406 30—445 47— 507 37-533 40—559 48- 559 32—590 32—622 37—622 40-622

* Эти обозначения на боковинах шин не указаны.

шины (расстояние между ее наруж­ными боковыми поверхностями) и посадочный диаметр (в мм) обода колеса, для которого предназначе­на шина, например 40—622.

Шины спортивных велосипедов (рис. 50) — однотрубки состоят из каркаса с протектором /, камеры 3, внутренней ленты 5, наружной лен­ты 4 и вентиля. Каркас выполняется из тонких хлопчатобумажных или шелковых нитей. По сравнению с шинами дорожных велосипедов од-

Рис. 50. Шина спортивного велосипеда: 1 — протектор; 2 — каркас; 3 — камера; 4 наружная лента; 5 — внутренняя лента

Рис. 51. Вентиль шины спортивного вело­сипеда: / — колпачок; 2 — гайка клапана; 3 — кла­пан; 4 — резиновый конус; 5 — чашка; 6 — корпус

нотрубки имеют меньшую массу и пригодны для езды только в улуч­шенных дорожных условиях.

Шины спортивных велосипедов крепятся на ободе при помощи спе­циальных клеев или липкой лен­ты.

В зависимости от назначения (тренировочные поездки, соревнова­ния на шоссе» соревнования на тре­ке и т. п.) шины имеют различную толщину и рисунок протектора и мо­гут быть изготовлены из различных материалов. Различна и их масса, которая может быть от 0,2 до 0,5 кг.

По размерам однотрубки спортив­ных велосипедов различаются ши­риной профиля, которая может быть равна 30, 27, 24 и 22 мм.

Вентиль (рис. 51) шины спортив­ного велосипеда отличается от вен­тиля шин для дорожных велосипе­дов. Он состоит из корпуса 6, клапа­на 3 с гайкой 2 и защитного колпач­ка /. Клапан представляет собой стержень с резиновым конусом 4 в нижней части, который садится в коническое седло внутри корпуса. Под давлением накачиваемого воз­духа конус отходит от седла, при прекращении подачи воздуха конус
под воздействием внутреннего дав­ления ъ шине прижимается к седлу, не позволяя воздуху выходить из шины. Гайка на верхнем конце стер­жня клапана служит для надежной фиксации клапана в закрытом поло­жении. Гайка имеет накатанную по­верхность и затягивается усилием руки. Чашка 5, запрессованная в корпус изнутри, имеет прямоуголь­ный паз, в который свободно входит пластинчатый хвостовик клапана. Это устройство предохраняет кла­пан от проворачивания при затяги­вании гайки.