Читать онлайн Автомобильные шины и безопасное вождение

Автомобильные шины и всё что с ними связано

Введение

В данной статье, дорогие читатели, я хотел бы затронуть, одно из самых выдающихся изобретении человечества – колесо. До этого все грузы перевозились на санях, на лошадях, верблюдах, либо вплавь по рекам. Первое подобие колеса была спил ствола дерева, кругловатой формы, а в середине была закреплена статичная ось, позже дерево стали отбивать железом. С каждым этапом человеческой жизни, деревянное сплошное колесо претерпевала постоянные изменения.

Глава I – История появления первых шин

В процессе эволюции, уже в 17 веке стали задумываться о мягком, бесшумном колесе, которое бы не гремело и не передавало каждую неровность дороги на пятые точки пассажиров. А как мы с вами знаем, колесо не было бы колесом, без шины. Без этого чудо изобретения мы бы не смогли передвигаться и перевозить грузы на дальние расстояния. Для того чтобы понять почему это изобретение стоит на ряду с электричеством, парусом, письменностью и тд., предлагаю изучить историю и углубиться в техническое устройство шины от А до Я В конце 15 века, Христофор Колумб, а это было его второе плавание, привез много невиданных ранее чудес, это табак, сахар и чудесное вещество под названием каучук, в переводе с индейского – слезы дерева. Открыт дивный сок в Южной Бразилии был местными индейцами, на дереве Гевея, дерево растет только в тропическом климате 1300 км от экватора, дерево дает сок в период от 10 до 25 лет своей жизни, потом его заменяют на новое. Индейцы обнаружили одной удивительное свойство, надрезая кору , стекала белая жидкость, под названием млечный сок(или латекс). Через некоторое время , сок загустевал на солнце и становился твердым, индейцы начали делать себе обувь и даже делали посуду, правда через некоторое время все ломалось. Колумбу понравилась свойства вещества, взяв небольшое количество, увез домой в Европу. К слову, в то время использовались мячи из ткани, первооткрыватель, сделал прыгающий мяч из каучука, и много людей в Европе, собрались посмотреть на это открытие.

Каучуковое дерево – Гевея.

Прошло много времени с тех пор, смазывали провода для герметизации, одежду, но никто пока не придумал для чего еще можно применить эту находку. Перед изобретателями стояли несколько задач: чтобы материал не плавился в жаркую погоду, не издавал неприятного запаха, и не был хрупким.

Чарльз Гудьир

Увидел в этом материале потенциал человек, которому мы обязаны изобретением резины – Чарльз Нельсон Гудьир. Он был великолепным химиком, и пообещал что найдет применение каучуку, которое изменит наш мир. Днями и ночами, он смешивал каучук с разными веществами: песок, соль, перец и наконец сера, стала основой будущей резины. Применяя её резина приобретает черный цвет, который нам хорошо знаком. Забавная история произошла, когда Ч.Гудьир решил сделать патент на свое изобретение. Решив ускорить процедуру, ученый выслал образцы в Англию, предусмотрительно не указав процесс вулканизации, образцы принимал эксперт в области резины – Томас Хэнхок, обнаружив на образце следы порошка серы, Хэнхок сразу понял, что нужно сделать. Воодушевлённый ученый Чарльз Гудьир подал заявку на патент, где ему было отказано по причине, что таким же методом – вулканизацией серы был проведен опыт за неделю до него. Гудьир отказался поделить права на изобретение, подал в суд и проиграл. В прочем, доля славы ему досталось посмертно, в его честь была названа компания Goodyear Tire and Rubber Company

Глава II. Создание искусственного каучука В 17 веке пошла бурная индустриализация , и многим странам была нужна резина не только для автомобильных шин, но и для строение кораблей, самолетов. Для корабля требовалась 68 тонн, для колеса автомобиля – 200кг. В те времена Бразилия уже понимала свое "золотое" состояние и быстро начала богатеть, правительством было принято решение защитить стратегически важный сорт дерева Гевея, но один британец – Генри Викгем, прикинувшись ботаником, удалось вывезти мешок семян. Конечно, большая часть семян не прижилась, но распространение по другим концам света было неизбежным. Началась вырубка этого сорта дерева, так как надрез не давал того количества, Сруб дерева давал около 25 кг каучука в год. Многие светлые умы уже понимали, что натурального каучука не хватает для развитие промышленности, нужно научиться создавать этот компонент искусственно.

Особенно в тяжелом положении был СССР в начале 20-х годов 20 века, шла полным ходом подготовка к войне, красной армии была жизненно необходима резина, конечно 70% процентов шли на шины, но оставшиеся часть шла на промышленность, резиновые сапоги, плащи и даже на стирательную резинку для школ. Осознавая важность каучука, советское руководство в конце 1925 объявила конкурс на создание синтетического каучука. Один из претендентов был советский ученый Сергей Васильевич Лебедев, который занимался этим вопросом еще с 1909 г. В конце 30-х годов Лебедев находит способ, взяв за сырье спиртовую основу получилось разделить спирт на дивинил, водород и воду. На конечном этапе полученный каучук смешивали с магнезией, каолином, сажей и некоторыми другими компонентами для предохранения от распада.

Сергей Васильевич Лебедев

Лебедевский каучук был признан лучшим, несмотря на сложности с получением дивинила из нефти.

Успех Лебедева имел огромное значение для советской промышленности, так как позволил сократить потребление натурального каучука. Синтетический каучук обладал новыми свойствами, такими как стойкость к бензинам и маслам.

Лебедеву было поручено продолжить исследования, и в Ленинградском университете была создана лаборатория синтетического каучука. В 1931 году была построена экспериментальная установка, производившая по три килограмма каучука в сутки, а вскоре был запущен секретный завод «литеры Б», который стал основой для дальнейшего развития производства синтетического каучука в стране.

В дальнейшем было запланировано строительство еще трех крупных заводов в разных городах, что способствовало развитию этой отрасли в Советском Союзе.

Эти события стали ключевыми в переходе к синтетическим материалам и сыграли важную роль в индустриализации страны. Что примечательно , мощность каждого из этих заводов была 10 тыс. тонн каучука в год, что дела СССР одним из ведущих экспортеров каучука. Их строили в местах, где производился спирт, так как спирт был основным сырьем. Основным сырьем для спирта служил, всем известный – картофель. На одну тонну литра , требовалось двенадцать тонн картофеля. В 1936 уже заводы производили до 15 тыс. тонн, мы были на первом месте, на втором – Германия, на третьем – США.

На данный момент основным сырьем для латекса служит – Бутадиен: газ, получаемый из нефти и стерин: жидкость, производимая из нефти и угля. Процесс получения синтетического латекса – смешивание бутадиена и стерина с мыльным раствором, содержащим катализаторы.

Получение белой жидкости – синтетического латекса. Свертывание латекса – латекс перекачивается в емкость с кислотой и солью, где он свертывается. Затем его моют водой, просушивают и брикетируют. На данный момент синтетический каучук уступает натуральному, на 20- 30%. Поэтому в натуральный каучук добавляется до 10-20% натурального каучука. Ведутся работа по его улучшению.

Современный цех вулканизации шин

Вулканизация для получения резины:

При вулканизации добавляются серы и наполнители (сажа, мел, оксид цинка).

При содержании серы более 25% получается эбонит – твердая резина.

Компоненты для производства 200 кг резины:

100 кг резины (85 кг синтетической и 15 кг натуральной).

35 кг сажи.

35 кг кремнезема.

20 кг минерального масла.

4 кг смолы.

2 кг антиоксиданта.

2 кг воска.

4 кг оксида цинка.

1,5 кг стеариновой кислоты.

1 кг ускорителя вулканизации.

1,5 кг серы.

Фриц Гофман

Эти этапы и компоненты подчеркивают сложность и многоступенчатость процесса производства синтетического каучука и резины, а также важность различных добавок для достижения необходимых свойств конечного продукта. Изобретать синтетический каучук пробовали и другие, так например, немецкий ученый в области химий – Фриц Гофман, изобрел синтезированный латекс, с его использованием – шины приходилось приподнимать, так как на ночь они полностью деформировались.

Глава III. Первые шины

Резиновое колесо стало важным этапом в развитии транспортных средств еще до появления автомобилей.

Первым, кто предложил идею воздушного колеса, был Роберт Уильямс Томпсон, который получил английский патент с описанием своего изобретения. В нем говорилось: «Суть моего изобретения заключается в изменении эластичных опорных поверхностей вокруг ободов колес экипажей, чтобы облегчить движение и снизить уровень шума, создаваемого ими».

Роберт Уильямс Томпсон

Конструкция воздушного колеса, разработанная Томпсоном, была довольно простой. Шина устанавливалась на колесо, состоящее из деревянных спиц, вставленных в обод, обтянутый металлическим обручем. Шина состояла из двух частей: камеры и наружного покрытия. Камера изготавливалась из нескольких слоев парусины, пропитанной натуральным каучуком или гуттаперчей, которые использовались для создания раствора. Наружное покрытие представляло собой куски кожи, соединенные заклепками. Вся шина крепилась к ободу с помощью болтов. Кожаная покрышка обладала необходимой прочностью и стойкостью к износу. Учитывая, что кожа растягивается при намокании и расширяется под давлением, было необходимо усиление камеры парусиной.