Ugrás a tartalomhoz

A polimertechnika alapjai

Czvikovszky Tibor, Nagy Péter, Gaál János (2007)

Kempelen Farkas Hallgatói Információs Központ

13.3 Gépjárműabroncs gyártás

13.3 Gépjárműabroncs gyártás

A gépjárművek gumiabroncsai mind termelési volumenük (a világ összes NR és SR termelésének mintegy felét a személy – és teherabroncsgyártás használja fel), mind fontosságuk miatt kiemelt jelentőségűek. A légabroncsok 1845-ös feltalálásuk (Thomsen) óta jelentős fejlődésen mentek keresztül, 13.29 ábra. A külsőleg látható változáson kívül az abroncs szerkezete is jelentős fejlődésen ment keresztül, amelyet a mindenkori gépkocsiipar fejlettségi szintje határozott meg.

A gépjármű abroncsok változása

13.29 ábra:A gépjármű abroncsok változása [13.1]

A gumiabroncs az egyetlen kapcsolat a gépjármű és az út között. Egy átlagos személygépkocsi esetén az abroncsot mintegy 4700 N erő terheli 1,9 bar belső nyomás mellett, amelyet 180 km/h sebesség, és a szibériai hidegtől a tartós üzem közben fellépő mintegy +110 °C-os hőmérsékletig kell az abroncsnak (évekig) teljesítenie (és akkor még nem szóltunk a dinamikus terhelésekről!). Ezeket az erőket a gumi egyedül nem tudja elviselni: a gumiabroncs tipikus szálerősített polimer kompozit rendszer (ld. 369. oldal). A légzáróan kiképzett teherviselő szerkezet, az ún. karkasz, igen fontos szerepet kap a gumiabroncs felépítésénél.

13.3.1 A gumiabroncsok osztályozása

A gumiabroncsokat felhasználási területük szerint

  • személygépkocsi,

  • tehergépkocsi, autóbusz,

  • földmunkagép,

  • kerékpár, motorkerékpár,

  • targonca és

  • különleges rendeltetésű.

abroncsokként lehet csoportosítani.

Szerkezetük szerint tovább csoportosíthatjuk

  • diagonál

  • övesdiagonál (bias belted) és

  • radiál

típusokba (13.30 ábra 1–3), amelyeket a

szövetváz anyaga szerint

  • textil

  • acél

  • üveg

  • egyéb nagyszilárdságú szövet

típusokba sorolhatunk.

Az osztályozás tovább folytatható a profilarány (13.30 ábra 4–6), a futómintázat (téli, nyári), és a légzárás módja (tömlős, tömlő nélküli) szerint.

Különböző szerkezetű gumiabroncsok

13.30 ábra:Különböző szerkezetű gumiabroncsok [13.1] 1) diagonál, 2) radiál, 3) övesdiagonál, 4) személygépkocsi abroncs, 5) tömlős tehergépkocsi abroncs, 6) tömlő nélküli abroncs

13.3.2 A gumiabroncs szerkezete

A gumiabroncsok (szerkezeti típusuktól függetlenül) három fő funkcionális részre oszthatók: a szövetváz, a perem- és a futó-, illetve oldalgumira. Ez a három zóna az abroncs egy-egy fő funkciójának hordozója, és több elemből, alkatrészből épül fel. A 13.31 és a 13.32 ábrákon a diagonál és a radiálabroncsok vázlatos szerkezeti felépítését láthatjuk.

13.3.2.1 Szövetváz

A szövetváz maga is összetett erősített rendszer: szilárd vázát különleges kialakítású (kord) szövet adja, amelyet gumiba ágyaznak. A kordszövet csak kevés keresztirányú ún. vetülékszálat tartalmaz (az egymást keresztező szálak a gumiabroncs igénybevétele során mintegy elfűrészelik egymást). Acélkordnál nincs is keresztirányú szál, az együttmaradást a felpréselt gumi biztosítja. Itt is, mint minden erősített rendszernél, kulcsfontosságú az erősítő szálak és a mátrix együttdolgozása, a minél jobb tapadás kialakítása. Az acélkordnál az acélszálakat galvanikus rézbevonattal látják el a jobb gumi–kord tapadás elérése miatt.

Az öv a szövetváz speciális része, feladata a szilárdság növelése. Az övszerkezet kordbetéteit nem rögzítik a peremkarikához, csak a futórétegben helyezkednek el.

Diagonál abroncs szerkezete

13.31 ábra:Diagonál abroncs szerkezete 1) peremkarika, 2) szövetváz, 3) övbetétek, 4) futó, 5) futóalátét, 6) oldalgumi, 7) kopásvédő borda, 8) pánt, központosító borda, 9) perem-orr, 10) perem-talp, 11) perem-sarok, 12) belső zárólemez, 13) inzuláló és kordszövet rétegek elhelyezkedése, 14) felpréselt kordszövet, 15) inzuláló gumiréteg, 16) inzulálóréteg alsó határa [13.1]

Radiálabroncs szerkezete

13.32 ábra:Radiálabroncs szerkezete 1) belső légzáró réteg, 2) szövetváz-betét inzulálóréteggel a külső oldalán, 3) huzalkarika, 4) perem-ék, 5) acélkordos perem erősítő, 6) peremvédő gumiréteg, 7) peremtöltő, 8) perempárna, 9) oldalgumi, 10) futógumi, 11) futóalátét, 12) övbetétek, 13) öv-töltőék, 14) alsó övpárna, 15) oldalfalvédő bordák, 16) pántközpontosító borda, 17) két síkban kialakított (légzáró) peremtalp, 18) inzulálóréteg alsó határa [13.1]

Az inzulálórétegek a nagyobb dinamikus igénybevételű helyeken a gumiréteg vastagságát növelik. A párnalemezek átmenetet képeznek a nagyon eltérő moduluszú futó és szövetváz között. A belső gumiréteg feladata a tömlő és a kord közötti érintkezés megakadályozása (kopásveszély), illetve tömlőnélküli köpenynél a légzárás biztosítása.

13.3.2.2 Peremszerkezet

A perem köti össze az abroncsot a pánttal („felni”). Tömlőnélküli abroncsoknál légzáróan kell kiképezni. Fő alkatrésze a nagyszilárdságú acélból készülő huzalkarika. A szerelésnél deformálhatónak kell lennie, ezért nem egy nagy átmérőjű, hanem több, kisebb átmérőjű huzalból alakítják ki a kívánt keresztmetszetet. A peremerősítő – és töltőelemek feladata a merev huzalkarikához csatlakozó kisebb moduluszú gumirétegekhez a fokozatos átmenet, valamint a szilárd felfekvés biztosítása.

13.3.2.3 Futó– és oldalgumi

A futó viszi át a motor nyomatékát az úttestre, ezen a helyen valósul meg a gépjármű és az út közötti kapcsolat. A tórusz-szerű gumiabroncs az úttal való érintkezés helyén periodikusan síkfelületté válik, ami a gumi intenzívebb koptatását okozza. Azt gondolhatnánk, hogy nagy futóteljesítményt vastag futóréteg tud biztosítani. A tapasztalat szerint azonban kb. 14–16 mm-nél nagyobb csatornamélység után a futóteljesítmény egyre kevésbé nő, nem lesz arányos a ráfordítással. A romló hűlési viszonyok is határt szabnak a futó vastagságnövelésének.

Az oldalgumi a hajlítóigénybevételnek leginkább kitett köpenyrész, ezért fontos a benne felhasznált gumi nagy fáradásállósága. Az oldalgumit kopás ellen bordázattal látják el (pl. amikor a kerék parkolásnál a járdaszegélyen súrlódik). Itt helyezik el a gumi üzemeltetési jellemzőit, illetve típusjelölését.

13.3.3 Gumiabroncsok gyártása

A gumiabroncsok gyártását a következő főbb műveletekre lehet felosztani:

  • keverékek készítése,

  • alkatrészek, félkésztermékek gyártása,

  • felépítés,

  • vulkanizálás,

  • utóműveletek,

  • késztermék ellenőrzése.

A gumiabroncsot a részegységekből az ún. abroncs-felépítő berendezéseken készítik el. Ezek szerkezeti kialakítása az abroncs típusától (diagonál vagy radiál) függ, 13.33 és 13.34 ábrák. A felépítőgépekről lekerülő gumiabroncsokat a diagonálabroncsnál formázzák, (kialakítják a toroid alakot), a radiálabroncsnál erre a műveletre nincs szükség, mert azt toroid alakúra építik fel, majd vulkanizálják.

Diagonálabroncs felépítő készülék

13.33 ábra:Diagonálabroncs felépítő készülék [13.1] 1) dob, 2) perembeütő, 3) peremkarika, 4) futóvasaló görgők, 5) peremvasaló görgők, 6) vezérlőpedálok, 7) vezérlőszekrény, 8) jelzőlámpák, 9) szervizer

Acélbetétes radiálabroncs egyfázisú felépítése

13.34 ábra:Acélbetétes radiálabroncs egyfázisú felépítése [13.1]

Vulkanizálásra vulkanizáló préseket használnak. A diagonálabroncsok szerszáma középen, a radiálabroncsoké sugárirányban osztott. Fűtést mind a külső, mind a belső oldalon alkalmaznak.