Сообщение на тему устройство автомобильных шин кратко: устройство и виды, износ шин и его причины

Подвеска автомобиля: устройство, классификация

Конструкция  автомобильной подвески, классификация. Решения для легкового и коммерческого транспорта.

Подвеска автомобиля (ПА) служит для перемещения колёс вверх – вниз без изменения направления движения транспортного средства. 

Назначение

Назначение подвески – сделать езду безопасной, плавной, уберечь авто от крена (наклона) кузова во время разгона, прохождения поворота и при торможении.

Фактически элементы подвески решают несколько задач:

1. Увеличивают комфорт при езде. Это достигается за счёт демпфирования вибрации, толчков, ударов. Устройство «работает» с действующими силами колебания и гашения (трансформирует воздействия в допустимые колебания), обеспечивает упругую связь между кузовом и колёсами. Качественная подвеска позволяет достичь эффективного перераспределения энергии колебаний автомобиля между кузовом транспортного средства и колёсной базой. Амортизаторы поглощают эту энергию, превращая ее в тепло. Чем больше энергии поглощает амортизатор, тем быстрее будут затухать колебания кузова.
2. Оказывают помощь при маневрах, регулируют (стабилизируют) положение кузова во время езды, обеспечивают противостояние дифференту – «кивкам» при торможении. От подвески зависит устойчивость авто и его управляемость. Шины транспортного средства находятся в постоянном контакте с дорожным покрытием.
3. Минимизируют нагрузки на колеса. Благодаря этому вместе с правильно подобранными протекторами улучшают сцепление. 
4. Оптимизируют уровень точности рулевого управления во время езды. Ведь под контролем – геометрия положения и перемещения колёс.

Устройство подвески автомобиля

Конструкция включает следующие элементы:

• Упругие устройства. Принимают на себя нагрузки от дорожного полотна во время движения по кочкам, ухабам, минимизируют динамические нагрузки, вертикальные ускорения, смягчают удары, уберегают от «копирования» дорожных неровностей кузовом, отпружинивают толчки, обеспечивают транспортному средству плавную езду (оптимальный вариант – колебания 1 — 1,3 Гц).
  Популярные упругие элементы – витые пружины, торсионы.
• Демпфирующие элементы. Представлены всевозможными видами амортизаторов – пневматическими, газомасляными, масляными, магнитными. Поглощают тряску, не дают удару пройти к кузову авто.
• Направляющие. Обеспечивают корректное положение колесной базы при совершении маневров во время движения по прямой траектории и при поворотах. Роль направляющих выполняют рычаги, поперечные тяги.
• Стабилизатор поперечной устойчивости. Предохраняет авто от заваливания набок на поворотах.
• Крепления для амортизаторов, рычагов, стабилизатора поперечной устойчивости. Упругие вставки гасят вибрации и колебания, передаваемые в самой ПА от одного узла к другому. Если вставка сделана из полиуретана, то это хорошее условие, обеспечивающее профилактику для всей подвески от «выжимания» и нежелательной деформации.
• Шаровые опоры. Связывают рычаг ПА со ступицей (центральной вращающейся частью) колеса. Если в непорядке шаровая опора, то во время движения колеса могут начать выворачиваться наружу, а сама машина начнёт заваливаться на одно из крыльев.
• Сайлентблоки. Втулки из металла с резиновой или полиуретановой вставкой, образующие шарниры.

На упругих элементах, входящие в схему подвески автомобиля, остановимся наиболее подробно.

Витые пружины

Главная задача пружин – поддержка веса транспортного средства, гашение вибраций и ударов от дорожного полотна, сохранение надлежащего дорожного просвета.

Стандартные пружины средней жёсткости ставятся на городские легковые автомобили. 

Усиленные пружины с высокой жесткостью – элементы задней подвески автомобиля. Их активно монтируют на транспортные средства, у которых на заднюю ось приходятся заметные весовые нагрузки. Это грузовики, легковые авто с прицепом. 

На некоторые транспортные средства могут ставиться пружины с переменным сечением прута – с переменной жесткостью. Благодаря ним автомобиль легко  адаптируется  к любой дорожной ситуации.

Большинство пружин изготавливается в печах из прутков из рессорно-пружинной, торсионной стали. При деформации материал способен возвратиться в исходное положение. Пружины делают из прутков круглого сечения. Могут быть бочкообразными, коническими, цилиндрическими.  Для гоночных авто выпускают пружины из углепластика.

Торсионы

Представляют собой металлические упругие стержни круглого сечения. Имеют на концах шлицевое соединение. Отлично работают на скручивание. Обеспечивают упругую связь между колесом и кузовом при перемещении колес.

Чаще всего монтируются на независимых подвесках  у многоосных транспортных средств. Крепятся одним концом к кузову, другим – к рычагу.

Торсионы – распространённые компоненты передней ПА у рамных внедорожников и грузопассажирских фургонов RENAULT KANGOO, Iveco Daily, MERCEDES-BENZ.

Рессоры

Рессоры – упругие элементы ПА из металла. Эффективны для передачи нагрузки от кузова к ходовой (колесам, гусеницам). Могут быть однолистовыми и многолистовыми.

Одни из самых первых типов упругих элементов ПА. Изначально активно присутствовали и на легковом, и на грузовом транспорте. В странах СНГ рессоры в составе подвески хорошо знакомы владельцам машин «Москвич», «Волга».

Сейчас рессоры ставятся на коммерческий транспорт, преимущественно тяжёлые грузовики, строительную спецтехнику с двумя задними мостами.

Отказ от рессор у производителей легковых авто и интерес к ним со стороны производителей тяжёлого транспорта вызван тем, что главный недостаток большинства рессор – невозможность обеспечить плавный ход на хорошем полотне (это связано с высоким трением в самих компонентах устройства данного типа) , при этом это наиболее надёжное решение, когда нужно удержать кузов гружёной машины на заданной высоте, обеспечить тяжёлому грузовому транспорту безопасность движения.

И пока одни производители говорят, что рессоры уходят в прошлое, другие удивляются новыми решениями: рессорами с графитовым покрытием (существенно снижается трение), дробеструйным упрочнением.

Принцип работы подвески

Принцип работы подвески основан на преобразовании энергии удара.

1. Колёса наезжают на неровность.
2. Возникает сам удар.
3. Упругие элементы (пружины, торсионы, рессоры) перемещаются 
4. Освобождается энергия.
5. Боковые, продольные силы и их моменты передают направляющие (рычаги, поперечные тяги). Они же оказывают влияние на характер перемещения колёс.
6. Гашения колебаний осуществляются амортизаторами. Ведь мало просто погасить удар. Важно, чтобы когда машина попадает на неровность, она не раскачивалась. По сути, если у ПА не было бы амортизаторов, то при попадании на колдобину, элементарно бы ухудшалось сцепление и машина бы “улетала”.

Классификация подвески

Существует большое многообразие типов подвесок автомобиля.

Классификационными признаками могут выступать

• Направляющие. В таком “срезе” ПА может быть независимой  (телескопической, рычажной, комбинированной) и зависимой  (с жёсткой балкой, с реактивными штангами).
• Особенности перемещения колеса.
  В поперечной, продольной плоскостях, в обеих из них.
• Тип гасящего устройства (в амортизаторах, рессоре и шарнирах, рессорах и амортизаторах).
• Тип базового упругого элемента (металлическая – торсионная с витой пружиной, с листовой рессорой,  неметаллическая – гидравлическая, пневматическая, резиновая), комбинированная (рессорно-пружинная).

Виды подвесок автомобиля

Многообразие видов подвесок на рынке связано с тем, что производителям постоянно приходится искать новые решения.

Крайне важно, чтобы ПА не просто справлялась с базовыми функциями, но и была компактной, надёжной, доступной по стоимости, простой в установке и обслуживании. Давно прошли те времена, когда транспортное средство выбирали исключительно по двигателю, кузову и трансмиссии. Свою ПА требуют городские авто,  внедорожники постоянно сталкивающиеся с ямами и ухабинами, грузовики. Также своё решение требуется для передней и задней подвески автомобиля.

Универсальных решений нет и в ближайшее время не предвидятся.

Зато для каждого транспортного средства можно подобрать свою идеальную ПА.

Зависимая ПА

Дольше всего существует зависимая ПА. Она базируется на жесткой неразрывной оси, представляющей собой связующую колёс. Фактически такая подвеска была ещё до того, как не было авто. Это был распространенный элемент карет, конных повозок. 

Такое устройство способно решить главную задачу — предупредить смещение колёс относительно друг друга. Если одно колесо попадает в яму или на камень, то другое смещается в эту же сторону.

Исполнение при этом может быть различным. Самые популярные варианты – на продольных рессорах и с направляющими рычагами.

Конструкция с продольными рессорами — это устройство с балкой, которая подвешена на двух рессорах. Соединение выполнено с помощью стремянок.

Концы рессоры монтируются прямо на несущем кузове. Для этого используются кронштейны разных видов. Один из них в виде эластичной опоры снижает вибрации, другой — в виде серьги создаёт благоприятные условия для продольного перемещения.

Один из недостатков конструкции c продольными рессорами – проблемы при противодействии на большой скорости  боковым и продольным силам. В этом случае нет гарантии, что не сместится мост, а в итоге машина и вовсе не потеряет управляемость.

По этой причине автоконцерны уже не ставят ПА с продольными рессорами на легковые автомобили, но не отказались от её использования на коммерческом транспорте, особенно тяжёлой технике.

Впрочем, этот недостаток не встретить у  конструкции с направляющими рычагами. Как правило, четыре из рычагов продольные, а один поперечный – в виде штанги, которая широко известна под названием “тяга Панара”, но у некоторых производителей возможны и другие вариации. Вместо тяги Панара в системе может присутствовать механизм Ватта, представляющий собой вертикальный рычаг,  эффективно решающий проблему колебаний, или механизм Скотта-Рассела. Последний базируется на чередовании рычагов разной длины.  Для того, чтобы обеспечить курсовую устойчивость транспортного средства – именно то, что требуется.

Рычаги присоединены с одной стороны к раме, а с другой стороны к балке моста, лояльны к продольным, боковым, вертикальным усилиям. 

5-ти рычажная зависимая подвеска – популярное решение для многих современных автомобилей марок Volvo, Kia, Fiat, и Hyundai. Особенно хорошо данное решение подходит для внедорожников.  ПА такого типа обеспечивает транспортному средству хорошую проходимость, а сама характеризуется надёжностью и длительным сроком эксплуатации. Единственное, как показывает практика, если с такой ПА что-то случается  в силу сложности конструкции, обслуживание, ремонт – не самые дешёвые.

Но если автомобилист понимает необходимость таких трат на обслуживание, а среди маршрутов – регулярно дороги с плохим покрытием, это то, что нужно. А если есть желание, чтобы была более чёткая езда на ровном асфальте, всегда есть возможность выбрать покрышки с низким профилем.

Подвеска МакФерсон (McPherson) 

Отдельным подвидом независимой ПА является McPherson с поворотным кулаком. Фактически ПА МакФерсон напоминает классическую ПА, базирующуюся на двойных поперечных рычагах, но вместо поперечного рычага как-такового у конструкции есть специальная амортизационная стойка.

Производители переднеприводных легковых авто получают отличные возможности для размещения в подкапотном пространстве коробки передач и ДВС. Можно использовать поперечную схему. Другие ПА не всегда позволяют это сделать. 

Большой ход и простота конструкции – это ещё одни весомые плюсы решения. При этом конструкция неуниверсальная. Есть проблемы с углом наклона в вертикальной плоскости. Для производителей спорткаров, это например, – существенное ограничение.

Полунезависимая подвеска

• Общей осью для колес выступает скручивающая  торсионная балка. Она имеет П-форму.
• Балка способна «играть», гася на поворотах крены транспортного средства.
• Продольные рычаги крепятся одним концом  к кузову либо раме (смотря что перед нами — грузовой транспорт или легковой автомобиль), а другой – к ступице.
• При разгоне и торможении транспортного средства  ПА ощущает силы скручивания,  при этому балка “подтягивает” колёса на место.

У некоторых транспортных средств с полузависимой ПА на балке есть электромотор. И жёсткость ПА в этом случае можно изменять прямо в ручном режиме. Это очень практично.

Чаще всего такой тип ПА можно встретить у ВАЗ (модели от 2108 до 2115), HОNDA, Renault.

Автомеханики любят такие устройства за легкость монтажа,  автомобилисты — за отличную кинематику колес и возможность получить высокий уровень жесткости в поперечном направлении.

Возникает вопрос: “А почему же такое решение не самое распространённое?” Увы, монтировать устройство можно далеко не на любом транспортном средстве. У решения достаточно специфические требования к геометрии днища.

Подвеска Де-дион (сбалансированная)

Фактически эта ПА гибридного типа. У неё есть признаки и зависимой, и независимой ПА. Основные элементы решения – витая пружина, амортизатор, приводной, задний и поперечный рычаг,  балка, приводной вал, дифференциал, тормозной диск.

Решение обеспечивает отличную возможность сбалансировать неподресоренные массы автомобиля (массы рамы, кузова и другие элементы “верхней части” транспортного средства), добиться идеальной плавности хода. Недостаток решения – риск возникновения дисбаланса в момент торможения и при разгоне. 

Конструкция достаточно сложна. Поэтому у неё высокая себестоимость. Высока и стоимость ремонта такой ПА.

На практике  ПА Де-дион  можно встретить у ряда Alfa Romeo, Mercedes-Benz  Р-класса и Ferrari.

Независимая подвеска

Главная особенность независимой ПА – это то, что каждое колесо способно двигаться самостоятельно. Поэтому решение и называют независимым. Если правое колесо попадает на камень, то левое останется в статичном положении. То есть одно колесо сдвинется вместе с пружинами или другими элементами, а второму будет гарантировано хорошее сцепление с дорожным полотном. Пассажиры при езде на авто с независимой подвеской, напротив, чувствуют наибольший комфорт.

Но при этом – в “сцепке” с ПА находятся развал-схождение, ширина колеи. Для водителя это создаёт определённые трудности. Но на фоне легкой управляемости на больших скоростях с этим недостатком чаще на практике готовы смириться.

Исполнение

Исполнение независимых ПА бывает очень разным:

• На двойных поперечных рычагах. Верхний рычаг короче, нижний – длинней. Конструкция на двойных поперечных рычагах может иметь абсолютно разные упругие элементы. У автомобилей Fiat, например, распространены торсионные ПА на поперечных рычагах, у Jaguar – пружинные (пружины могут монтироваться с упором на брызговик или в зоне, находящейся между поперечными рычагами).
• На двойных продольных рычагах. Как правило, в качестве упругих элементов выступают торсионы. Решение хорошо подходит для тех ситуаций, когда производитель авто хочет обеспечить максимальный комфорт водителю и пассажиру, который находится рядом с ним. Неплохой вариант для городских автомобилей, предназначенных для езды, преимущественно, двух пассажиров. Правда, важно понимать, что такая конструкция требует увеличенных рычагов. А для того же городского автомобиля, требующего компактности, это уже проблема.
• На поперечных и продольных рычагах (одновременно). Гибридное решение минимизирует влияние сил на крепления подвески к кузову транспортного средства, но с показателями кинематики у конструкции – явные проблемы. В частности, при больших ходах ПА – изменение угла развала очень существенное.
• На косых рычагах. Оси качания – под косым углом. Производители таких ПА добились минимизации крена транспортного средства на повороте, но не всех устраивает изменения развал-схождения колёс. Такие подвески можно нередко встретить на машинах Opel, Fiat.
• С качающимися полуосями. Упругими элементами могут быть пружины и рессоры. Качающиеся полуоси создают идеальные условия для того, чтобы при наезде на камень или другое препятствие, колесо могло уберечь относительно полуоси перпендикулярное размещение. Но при езде со скоростью выше 60 км/час сразу же начинаются проблемы с развалом. Поэтому решение нельзя назвать практичным. При установке на легковые автомобили от него давно отказались. Хотя ранее такое решение можно было встретить у Chevrolet, Ford, Mercedes-Benz.

Пневматическая подвеска

ПА базируется на баллонах  со сжатым воздухом. На характеристики ПА можно влиять именно при помощи изменения величины давления. Решение позволяет получить максимальную  плавность хода, а также взять под полный контроль регулировку клиренса автомобиля.

Чаще всего решение можно встретить на коммерческом транспорте. Особенно на автобусах и большегрузных автомобилях, тягачах.

На легковой транспорт пневматические системы ставят реже. В основном, только на машины премиум-класса.

Массовый автопром прибегал к решению разве что только при выпуске отдельных моделей Citroen.

Гидравлическая подвеска

Альтернатива классическим амортизаторам и у решения – гидростойки и гидроподъемники со значительным рабочим ходом.

Гидравлическая подвеска автомобиля (с резервуаром с гидравлической жидкостью). Хорошо подходит для эффективного решения двух задач:

• контроля за жёсткостью,
• регулировкой высоты клиренса.

Лучше всего показывает себя на транспортных средствах с управляющей электроникой, подстраиваясь под особенности дорожного покрытия, скорость передвижения.

При наличии в автомобиле управляющей электроники, а также функции адаптивной подвески гидравлическая ПА самостоятельно подстраивается под условия дороги и вождения.

Электромагнитная подвеска

Работает за счёт преобразователей с мощными магнитами.

Особенности решения:

• От блока управления на магниты подается электричество,
• Автоматически изменяется жёсткость амортизаторов, клиренс.
• Автомобиль получает идеальную управляемость.
• Система отлично гасит  мельчайшие неровности, даже те, которые проявляют себя на уровне вибрации.

Некоторые электромагнитные ПА, как, например, подвеска Bose (названа так по фамилии разработчика), дополнительно способны эффективно справляться с функцией электрогенератора. Колебания из-за неровностей дороги превращаются в электрическую энергию и накапливаются в аккумуляторах. 

Многорычажная подвеска

Многорычажная ПА или Multilink – одна из наиболее активно устанавливаемых конструкций на заднюю ось.  Включает в себя комплекс рычагов – поперечных и продольных, опору, пружину, амортизатор, подрамник,  стабилизатор.

Для крепления ступицы колеса используется не менее 4-х рычагов. Это важно для того, чтобы обеспечить корректную регулировку колеса. 

Плюсы Multilink:

• высокая плавность хода машины,
• хорошая управляемость,
• малошумность,
• независимая поперечная и продольная регулировка колес.

При этом решение сложно в изготовлении, поэтому себестоимость его достаточна высока. Непроста и установка ПА. Установить её способны только опытные автомеханики.

Двухрычажные push-rod и pull-rod

Для спорткаров очень важно, чтобы ПА мало весила, была жёсткой, обеспечивала согласованность кинематических параметров при высоких нагрузках.

Этим характеристикам соответствуют двухрычажные конструкции push-rod и pull-rod.

У обеих конструкций между монококом и колесом находится наклонная тяга – штанга. Она может быть тянущей (pull-rod) или толкающей (push-rod). Каждое колесо взаимосвязано с одной штангой. Толкающие штанги более популярны. Их проще установить в поднятую носовую часть авто. А ведь большинство гоночных авто в силу аэродинамических особенностей именно такие. 

Чтобы детально изучить устройство подвески автомобиля, её виды, можно приобрести специальный онлайн-курс для самообучения на базе LCMS ELECTUDE. Обучающий продукт предназначен для самообучения. Электронная программа представляет собой интерактивный тренинг из 25 модулей.   Среднее время прохождения тренинга – 6 часов. Но всё достаточно индивидуально и зависит от базовой подготовки. Кроме систематизированной теоретической базы вас ждёт работа на специализированном симуляторе. В том числе, вы сможете отточить навыки проведения сервисных операций.

Воздействие автомобильных шин на окружающую среду и здоровье человека



В статье исследованы актуальные проблемы влияния автомобильных шин на здоровье человека и окружающую среду, рассмотрены экологические последствия, связанные с изготовлением и переработкой отходов шин, повторного использования и их утилизации, определены потенциальные опасности и воздействия на окружающую среду в результате сгорания, пиролиза и облучения шины во время их переработки и повторного использования, рассмотрены вопросы воздействия на окружающую среду в результате утилизации шин.

В работе сделан вывод о том, что объём токсических веществ, попадающих в окружающую среду в результате производства, переработки, утилизации и износа автомобильных шин (в течение срока эксплуатации) вызывает серьёзную обеспокоенность, а значит проблема негативного влияния автомобильных шин актуальна и требует немедленного решения на глобальном уровне.

Ключевые слова: автомобильная шина, токсичность, износ шин, здоровье человека, окружающая среда

Автомобильный транспорт имеет важнейшее значение для функционирования общественного производства и жизни людей. Однако при этом он является главным глобальным источником загрязнения окружающей среды. На его долю приходится до 60–80 % загрязнения окружающей среды, а в районах наибольшего сосредоточения людей (густонаселённых районах, курортных городах, вдоль автомагистралей и т. д.) — до 90–95 %. Во время эксплуатации транспортных средств образуется большое количество отходов, большую опасность среди которых представляют собой изношенные автомобильные шины, которые сложно собирать и утилизировать. По статистике Всемирной организации здравоохранения, риск возникновения рака у рабочих, занятых на производстве шин, превышает риск онкозаболеваний у рядового жителя современного города в 8 раз. Кроме выбросов отработанных газов, транспортный поток создаёт облако пыли, состоящее более чем на 60 % из микроскопических и ультрамикроскопических частиц радиусом 10,0–0,25 мкм, которые образуются в результате стирания автомобильных шин (при контакте с дорожным покрытием), самого дорожного покрытия и тормозных накладок (при торможении). Поэтому актуальным является изучение способов обращения с ними и оценки влияния этих отходов на окружающую среду и здоровье человека.

Высокая экологическая опасность изношенных шин обусловлена, с одной стороны, токсическими свойствами материалов, из которых они изготовлены, с другой — свойствами более ста химических веществ, выделяемых в окружающую среду во время эксплуатации, обслуживания, ремонта и хранения шин [4, 3]. В наибольших количествах выделяются продукты разложения каучуков (мономеры), реакционные и токсичные химические соединения (ароматические углеводороды — бензол, ксилол, стирол, толуол), предшественники канцерогенов (алифатические амины), канцерогены (сероуглерод, формальдегид, фенолы). В воздух также поступают соединения хлора, серы и азота, оксиды металлов [2].

Целью данной работы является анализ влияния автомобильных шин на здоровье человека и окружающую среду, а также обоснование путей противодействия и смягчения негативных последствий использования шин в мире.

Автомобильные шины представляют собой серьёзную экологическую проблему по нескольким направлениям:

1) вещества, которые используются при производстве, переработке и утилизации шин являются крайне токсичными для человека и окружающей среды;

2) шины легко воспламеняются, к тому же, их очень трудно загасить, в некоторых случаях погасить возгорание удаётся лишь по истечению нескольких недель;

3) свалки шин занимают огромные площади, увеличивается количество незаконного сброса шин;

4) нагромождение шин на свалках приводит к тому, что под давлением других отходов они сжимаются и отскакивают с огромной силой, в связи с чем участились случаи травм и смерти среди рабочих;

5) шины являются питательной средой для комаров — вызывает тревогу проблема с появлением и распространением вируса Западного Нила [5]. Тот факт, что автомобильные шины удерживают влагу и сохраняют тепло, лишь усугубляет ситуацию, привлекая всё больше переносчиков опасного вируса.

Огромная часть риска сопряжена с химическим составом шин. Различные сырьевые материалы, используемые в производстве шин, оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье человека и окружающую среду. Основные материалы, используемые в полимерном производстве резины, такие как бутадиен и стирол, и многие добавки к полимерам могут вызывать системные токсические эффекты. Токсины, которые освобождаются при разложении шин, намеренном сжигании или случайных пожарах очень загрязняют воду, воздух и почву. Даже несмотря на то, что выделяются специальные места для сброса шин, незаконный сброс по-прежнему имеет место, нанося огромный урон окружающей среде.

Материалы, используемые для изготовления шин, и материалы, найденные во время термической переработки шин, были кратко оценены на основе путей миграции в окружающей среде [7]. Рассмотренные параметры: растворимость в воде (S), биологические факторы концентрации (BCF), поглотительные способности почвы (KOC) (таблица 1).

Таблица 1

Расчётные значения растворимости, поглотительной способности почвы ибиологической концентрации

Соединение	Log S	S (ppm)	Log Koc	Koc (ml/g)	Log BCF	BCF (g/g)
бензол	3. 21	1.611	1.27	18	-0.16	0.7
бензотриазол	3.64	4.338	1.16	15	-0.28	0.5
бис (2-этилгексил) фталат	-0.41	0.39	3.64	4.371	2.49	312
1,3-бутадиен	3.43	2.690	1.06	11	-0.40	0.4
дибутифталат	-0.42	0.38	3.57	3. 675	2.41	257
этилбензол	1.97	93	2.02	105	0.68	4.8
формальдегид	3.08	1.200	1.11	13	-0.34	0.5
2-меркаптобензотиазол	4.17	14.725	0.92	8	-0.35	0.3
нафталин	1.75	56	2.19	154	0.87	7.4
фенол	4. 23	17.116	0.75	6	-0.74	0.2
п-фенилендиамин	4.58	38.000	0.59	4	-0.92	0.1
резорцин	5.21	160.645	0.25	2	-1.30	0.1
стирол	1.95	89	2.03	107	0.69	4.9
толуол	2.54	347	1.67	47	0. 29	2.0
ксилол	1.97	93	2.02	105	0.68	4.8

Из таблицы 1 видно, что, по сравнению с другими химическими соединениями в шинах, фталаты имеют наибольший биологический коэффициент концентрации; таким образом, им присуща более высокая степень накопления в водных организмах. Также из таблицы видно, что фталаты, умеренно замещенные ароматические углеводороды и полициклические ароматические углеводороды более интенсивно поглощаются почвой.

В июле 2016 года Европейская Комиссия обратилась в Европейское химическое агентство исследовать соединения, высвобождающие формальдегид, и их использование. Целью этого обращения была подготовка предложения на ограничение использования формальдегида, который в соответствии с согласованной классификацией и маркировкой, является веществом, токсичным при проглатывании, токсичным при контакте с кожей, которое вызывает серьёзные ожоги кожи и повреждения глаз, а также является токсичным при вдыхании, может вызвать аллергическую реакцию на коже, рак и, предположительно, приводит к генетическим дефектам [10]. В марте 2016 года Европейская Комиссия и страны-участницы Европейского Союза подняли вопрос в отношении полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), в частности, было предложено оценить риски для здоровья человека от использования резиновой крошки [9].

Мономеры и полимеры, которые производятся при производстве шин, являются очень токсичными. Например, изопрен оказывает мягкое токсическое воздействие при ингаляции, кроме того, он также вступает в реакцию с воздухом и озоном, образуя опасные пероксиды. Европейский союз признал вещество таким, которое может вызвать рак, приводит к генетическим дефектам и является токсичным для водной флоры и фауны с долгосрочными последствиями. Бутадиен является опасным канцерогеном и имеет тератогенное действие, вызывает повреждение центральной нервной системы. Вдыхание высоких концентраций бутадиена может привести к потере сознания и смерти. Системное воздействие на организм человека при вдыхании приводит к постоянному кашлю и появлению галлюцинаций. По данным Европейского химического агентства, в результате длительного воздействия стирол вызывает повреждение органов, предположительно вызывает рак, негативно сказывается на фертильности и является токсичным для нерождённого ребёнка [9]. Стирол является ядовитым при приёме внутрь и вдыхании, систематическое воздействие стирола приводит к раздражению глаз и нарушению обоняния. Все три мономера являются пожароопасными при воздействии тепла, пламени или окислителей. Наиболее стабильным среди них является стирол, но до сих пор биологические периоды полураспада невелики. Бутадиен-стирольный сополимер вызывает раздражение глаз и предположительно вызывает рак.

Основным способом обращения с изношенными шинами является их сжигание. Значительно меньшую часть шин перерабатывают пиролизом или механической обработкой, которые требуют больших затрат. Пиролиз лома изношенных шин осложняется тем, что каучуки являются плохими проводниками тепла и деградация макромолекул требует значительных количеств энергии. Наиболее распространённым методом пиролиза является вращающаяся печь, в которой отходы должны находиться в течение 20 минут или более. Наличие больших градиентов температуры внутри вращающихся печей приводит к разнообразному набору веществ.

Большинство процессов сжигания происходят несанкционированно — гражданами или организациями, чтобы избавиться от отходов или для получения тепла (энергии). Предприятия, которые сжигают отработанные шины легально, часто не имеют надлежащих ресурсов для обеспечения необходимых уровней очистки газовых выбросов. Кроме этого, как уже отмечалось, значительная доля шин попадает на свалки, где часто происходит самовоспламенение.

Горение изношенных автомобильных шин несёт угрозу для окружающей среды, поскольку в результате этого процесса образуются вещества первого-третьего классов опасности: бенз(а)пирен, бифенил, свинец, полициклические ароматические углеводороды, бутадиен, стирол, диоксин, фуран, антрацен, флуорентан, пирен и другие [7]. Бифенил и бенз(а)пирен являются сильнейшими канцерогенами, поэтому их наличие свидетельствует о серьёзной угрозе окружающей среде и здоровью человека.

В июне 2016 года Европейское химическое агентство добавило бенз(а)пирен в список особо опасных веществ — ввиду его канцерогенности, мутагенности, токсичности для репродуктивной системы, устойчивости, биоаккумуляции и токсичности, а также очень высокой устойчивости и биоаккумуляции. Доказано, что это вещество оказывает очень серьёзное вредное воздействие на человеческий организм и окружающую среду. Согласно европейскому законодательству, любой поставщик изделий, содержащих особо опасные вещества в концентрации выше 0,1 %, имеет обязательства перед клиентами и потребителями.

Бифенил в соответствии с согласованной классификацией и маркировкой, утверждённой Европейским союзом, является очень токсичным для водной флоры и фауны, в том числе с долгосрочными последствиями, вызывает серьёзное раздражение глаз, раздражение кожи и может вызвать раздражение дыхательных путей.

Регулированию обращения свинца уделяется очень большое внимание во всём мире. В Европейском Союзе действуют ограничения либо полный запрет в ряде случаев применений свинца. Опасность свинца для человека определяется его значительной токсичностью и способностью накапливаться в организме. Также свинец оказывает пагубное токсическое воздействие на растения, животные и микроорганизмы. Перечень ограниченных веществ в соответствии с Регламентом Европейского союза, регулирующим производство и оборот всех химических веществ, включая их обязательную регистрацию, уже содержит запись в отношении свинца и его соединений. Последнее ограничение действует с 1 июня 2016 года.

Многие соединения свинца уже внесены в лист кандидатов особо опасных веществ. Некоторые из них, например, хромат свинца, окончательно внесены в список авторизации, что обозначает, что теперь необходимо получение разрешение на их дальнейшее использование. Европейское химическое агентство будет рассматривать такие вопросы, как предельные концентрации свинца в переработанных ПВХ, наличие аналитических методов и потенциального воздействия на организм человека и окружающую среду. Намерение ограничить свинец в ПВХ уже опубликовано, а подача так называемого ограничительного досье ожидается в октябре 2016 года.

В наибольших количествах при горении шин образуются оксиды серы (один из самых распространённых загрязнителей воздуха) и цинка (опасность заключается в его каталитической активности). Во время горения шин из них также выделяется сера, которая в дальнейшем может взаимодействовать с другими веществами, что может привести к образованию опасных соединений. Есть данные, что сера самопроизвольно выделяется из шин. Учитывая, что места накопления и сжигания отработанных шин часто содержат много других веществ, например, соединений металлов, да и сами шины, бесспорно, загрязнённые пылью металлов, а соединения цинка, например, используют в качестве наполнителей при производстве шин, то сера может взаимодействовать с металлами и их соединениями. Так, после поджога бурно реагирует смесь порошков серы и цинка, при обычных условиях сера может взаимодействовать с ртутью — образующиеся сульфиды могут вступать в дальнейшие химические взаимодействия. Так, сульфид железа может самовозгораться на воздухе при нормальной температуре. Сульфид цинка во влажном воздухе окисляется до сульфата, а при нагревании в воздухе происходит реакция, в результате которой образуется компонент, который является одной из причин образования кислотных дождей. Сульфид ртути является сильным фунгицидом, а сульфид железа способен взаимодействовать с концентрированными соляной й азотной кислотами. Кислоты присутствуют в окружающей среде довольно часто — в результате кислотных осадков и промышленных выбросов. Сероводород, который при этом образуется, в соответствии с согласованной классификацией и маркировкой, приводит к летальному исходу при вдыхании, очень токсичен для водной флоры и фауны и является чрезвычайно горючим газом. Также это вещество содержит газ под давлением и может взорваться при нагревании, сероводород может вызвать раздражение дыхательных путей. Уже при 0,1 % сероводорода возникают тяжёлые отравления, причём опасность возрастает из-за того, что после легкого отравления запах сероводорода уже не ощущается. Отравляющее действие сероводорода объясняется его способностью взаимодействовать с гемоглобином крови. Вдыхание сероводорода, выделившегося из воды в воздух, может привести к ухудшению памяти, катару верхних дыхательных путей, бронхиту, фурункулезу и конъюнктивиту. Присутствие в воздухе 0,8 мг / л сероводорода может стать причиной отравления с летальным исходом.

Другой продукт взаимодействия — сульфид цинка — способен окисляться, эта реакция может происходить при условии горения шин на полигонах твёрдых бытовых отходов. Сульфид цинка, в свою очередь, взаимодействует при нагревании с кислородом и углеродом, таким образом, во время этих реакций образуются нежелательные вещества — диоксид серы, оксид цинка и угарный газ. Сульфид цинка также может взаимодействовать с неорганическими разбавленными кислотами с образованием токсичных сероводорода и диоксида азота. Кроме того, образуются хлорид и сульфат цинка, пара которых имеет токсическое воздействие прежде всего на дыхательные пути и слизистые оболочки.

Особое внимание стоит уделить сульфиду ртути, который легко образуется при нормальной температуре. Вследствие определённых реакций сульфида ртути образуется металлическая ртуть, которая относится к первому классу опасности и является чрезвычайно токсичным веществом.

При экспонировании изношенных шин в микроволновой печи, под действием нагрева в шинах производится огромное количество «серого газа». Состав газов, образующихся в процессе облучения, не был определён в литературе [6]. Газы, образующиеся в печи, должны быть удалены и отправлены в очистительный аппарат. После обучения шина может быть превращена с помощью гидравлического пресса в мелкий чёрный порошок, имеющий размер частиц порошка талька.

В результате комплексного воздействия на автомобильные дороги погодно-климатических факторов и движения автомобилей происходит износ верхних слоёв дорожного покрытия. Так, при качении колёс, а особенно их торможении (передвижение с блокированными колесами), происходит значительное стирание дорожного покрытия. При отрыве колеса от поверхности в момент съезда из пятна контакта возникает значительное разрежение, которое вызывает отрыв мелких частиц асфальтобетона и их перемещение в воздухе.

На сегодняшний день, основным материалом, который применяется для строительства верхних слоёв дорожного покрытия, является асфальтобетон. В результате износа асфальтобетона образуется мелкодисперсная пыль размером до 2 мкм в количестве до 50 % от общего объёма пыли [8]. Химический состав пыли изменяется во времени за счёт абсорбционно-адсорбционных процессов, которые проходят в ней, и интенсивность которых определятся начальным составом пыли. Данные о химическом и дисперсном составе пыли представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2

Химический состав пыли, взятой из асфальтобетона игрунта,%

Место	SiO2	Fe2O3	Al2O3	CaO	MgO	n. n	H2O
Дорога	76.4	3.1	6.0	2.9	1.6	4.3	0.4
Грунт	80.8	2.2	7.1	1.7	0.5	3.7	0.7

В таблице 3 приведён дисперсионный анализ для пыли (ситовой метод) и для витальной пыли (ареометрический метод).

Таблица 3

Дисперсный состав пыли, взятой из асфальтобетона

Размер частиц, мкм	Количество,%	Размер частиц, мкм	Количество,%
0–2	54. 3	0–60	24.8
2–5	22.0	60–200	17.5
5–7	8.9	200–300	10.0
7–10	7.8	300–400	9.7
Более 10	7.0	Более 400	38.0

Кроме этого, пыль адсорбирует на своей поверхности различные токсиканты и канцерогены, возникающие от работы автотранспорта.

Пыль из покрытия дороги — это полидисперсный материал, насыщенный различными загрязнителями — продуктами загрязняющих выбросов от работы двигателя, износа тормозных колодок (накладок), износа шин и др.

Наибольшее влияние на интенсивность и величину износа дорожного покрытия (асфальтобетона) имеют следующие факторы: качество каменного материала и битума, интенсивность и состав движения, влияние окружающей среды, качество работы службы эксплуатации дорог.

Высвобождаясь из шин в окружающую среду, ионы металлов могут мигрировать в подземных и поверхностных водах в результате выщелачивания почвы и стока. Но в большинстве случаев, концентрации металлов, которые вымываются из шин, достаточно низка. Следовательно, воздействие металлов на окружающую среду от выщелачивания шин относительно мала. Металлы и оксиды металлов, извлечённые из термического окисления шин, обладают более высоким потенциалом воздействия на окружающую среду и должны быть восстановлены или стабилизированы.

Если сельскохозяйственные земли загрязнены тяжёлыми металлами, такими как кадмий, уровень pH почвы может быстро снижаться в течение десятилетий, что приводит к увеличению подвижности следов металлов в верхнем слое почвы. Заброшенные сельскохозяйственные земли, загрязнённые тяжёлыми металлами, усиленно поглощают тяжёлые металлы. Это может нанести вред дикой природе и увеличить вымывание грунтовых вод [7, p. 52].

Полученные результаты свидетельствуют о том, что использование автомобильных шин приводит к крайне негативному воздействию на здоровье человека и окружающую среду. Ввиду частого возникновения нежелательных случаев возгорания шин на свалках и сопряжённых с обращением шин рисков для окружающей среды и здоровья, благоразумно было бы предположить, что такое воздействие будет сокращено.

Литература:

1. Иванов К. С., Сурикова Т. Б. Использование и переработка отработавших шин. Доклады Всероссийской научно-технической конференции Современные проблемы экологии / Тула.: Инновационные технологии, 2009.
2. Самойленко А. Ю. Получение сульфогидрильных катионитов на основе измельченной протекторной резины / А. Ю. Самойленко, О. И. Тужиков // Поволжский экологический вестник. — 2000. — Вып. 7. — С. 69–71.
3. Тарасова Т. Ф. Экологическое значения и решение проблемы переработки изношенных автошин / Т. Ф. Тарасова, Д. И. Чапалда // Вестник ОГУ. — Т. 2. Естественные и технические науки. — 2006. — № 2. — С. 130–135.
4. Третьяков О. Б. Воздействие шин на окружающую среду и человека / О. Б. Третьяков, В. А. Корнев, Л. В. Кривошеева. — М.: Нефтехимпром, 2006. — 154 с.
5. Environmental Impact of Scrap Tires [Electronic source]. Code of access: http://www.rerubber.com/environmental-impact/
6. Gray gas radiative transfer R. Wordsworth. February 24, 2015. — 5 p.
7. Pele Wilson. Effects of Waste Tires, Waste Tire Facilities, and Waste Tire Projects on the Environment // California integrated waste management board. 04.03.2012. 92 p.
8. Scrap Tires: Environmental Impact [Electronic source]. Code of access: http://www.tire-conversion.com/why-we-recycle/scrap-tires-environmental-impact/
9. Official website of the European Chemicals Agency. Code of access: https://echa.europa.eu/home
10. Official website of the European Union. Code of access: https://europa.eu/european-union/index_en

Основные термины (генерируются автоматически): окружающая среда, здоровье человека, шина, BCF, вещество, дорожное покрытие, Европейский союз, европейское химическое агентство, производство шин, сульфид цинка.

How A Tire Is Made

Современная шинная технология сочетает в себе уникальное сочетание химии, физики и техники, чтобы обеспечить потребителям высокий уровень комфорта, производительности, эффективности, надежности и безопасности. Многие шины разрабатываются по индивидуальному заказу, чтобы соответствовать нагрузкам и требованиям к производительности, указанным производителем конкретной модели автомобиля.

Каждая шина тщательно проверяется, и для дополнительных испытаний на безопасность отбираются случайные образцы. В рамках этих испытаний шины подвергают рентгеновскому излучению, разрезают и осматривают, обкатывают на тестовых колесах или испытывают на дороге для оценки управляемости, пробега и тяговых характеристик. При правильном уходе шины могут прослужить долго — обычно от 40 000 до 80 000 миль, в зависимости от применения.

 

 

Целых двести различных сырьевых материалов объединяются в уникальную смесь химии, физики и техники, чтобы предоставить потребителям высочайший уровень комфорта, производительности, эффективности, надежности и безопасности, который могут обеспечить современные технологии и креативность. Вот основные этапы:

 

Планирование и проектирование

Многие шины разрабатываются по индивидуальному заказу, чтобы соответствовать нагрузкам и эксплуатационным характеристикам, указанным производителем конкретной модели автомобиля. Процесс начинается с компьютера, который преобразует математические данные об особых потребностях автомобиля в технические характеристики. Затем изготавливается прототип шины для проверки способности конструкции шины обеспечивать желаемые характеристики. Индивидуальная разработка шины для конкретного автомобиля обычно занимает много месяцев испытаний, осмотров и проверок качества производителями шин и автомобилей. Только после этого производитель транспортного средства оформляет заказ.

 

Производство

Производственный процесс начинается с выбора нескольких типов каучука, а также специальных масел, технического углерода, пигментов, антиоксидантов, диоксида кремния и других добавок, которые в совокупности обеспечивают желаемые характеристики. Отдельные составы используются для разных частей шины. Машина, называемая смесителем Бенбери, объединяет различные сырьевые материалы для каждого соединения в гомогенизированную партию черного материала с консистенцией жевательной резинки. Процесс смешивания контролируется компьютером для обеспечения однородности. Затем смешанные материалы отправляются на машины для дальнейшей переработки в боковины, протекторы или другие части шины.

Затем начинается сборка шины. Первым компонентом шиномонтажного станка является внутренний слой, специальная резина, устойчивая к проникновению воздуха и влаги и заменяющая внутреннюю камеру. Затем идут слои и ремни корпуса, которые часто изготавливаются из полиэстера и стали. Слои и ремни придают шине прочность, а также гибкость. Ремни обрезаются под точным углом и размером, указанным шинным инженером, чтобы обеспечить желаемые характеристики плавности хода и управляемости. Пряди стальной проволоки с бронзовым покрытием, сформированные в виде двух обручей, вживляются в боковину покрышки, образуя борт, который обеспечивает герметичное прилегание к ободу колеса. Протектор и боковины устанавливаются на брекер и слои кузова, а затем все детали плотно прижимаются друг к другу. Конечный результат называется «зеленой» или невылеченной шиной.

Последний шаг — вылечить шину. «Зеленая» шина помещается в форму и надувается, чтобы прижать ее к форме, формируя протектор и идентификационную информацию о шине на боковине. Затем его нагревают при температуре более 300 градусов по Фаренгейту в течение двенадцати-пятнадцати минут, вулканизируя его для соединения компонентов и отверждения резины. ( ФАКТ : Этот процесс отверждения от двенадцати до пятнадцати минут предназначен только для шин легковых автомобилей и легких грузовиков, отверждение внедорожных и больших шин может занять день из-за их размера!) Каждая шина затем проверяется, и образцы шин случайным образом берутся из линии и тестируются. Некоторые из них подвергаются рентгеновскому излучению, некоторые разрезаются на части для поиска дефектов, другие обкатываются на тестовых колесах или проходят дорожные испытания для оценки управляемости, пробега и тяговых характеристик.

 

Советы по шинам в Лексингтоне и Николасвилле, Кентукки

Опубликовано 3 сентября 2013 г. в Безопасное вождение

Неделя после Дня труда традиционно считается временем школьных занятий. Даже если у вас нет детей в школе, вы не можете… Продолжение

Опубликовано 27 августа 2013 г. в Информация о шинах

Уважаемая Трейси, не могли бы вы сказать мне, что такое прорези шин? Я слышал, что это улучшает сцепление с дорогой и производительность шин, а также улучшает… Продолжение

Опубликовано 20 августа 2013 г. в Шиномонтаж

Уважаемая Трейси, я заметил, что балансировка и перестановка шин обычно рекламируются как автомобильные услуги, но я не совсем уверен, насколько это необходимо… Продолжение

Опубликовано 13 августа 2013 г. в Шиномонтаж

Дорогая Трейси, Моя мама уезжает по делам на несколько дней, и я хотел бы сделать ей сюрприз, постирав… Продолжение

Опубликовано 6 августа 2013 г. в Безопасное вождение

Уважаемая Трейси! У вас есть какой-нибудь совет, как справиться с разрывом шины? Недавно я видел автомобильную аварию на шоссе, которая была вызвана … Продолжение

Опубликовано 30 июля 2013 г. в Безопасное вождение

Этим летом мы видели много сумасшедшей погоды, включая дождь, бурю, а иногда и град. Хотя град, как правило, кратковременный, серьезный ущерб… Продолжение

Опубликовано 23 июля 2013 г. в Покупка шин

Это последний пост в нашей серии о кодах шин. Единый код шины присутствует практически на всех производимых автомобильных шинах. Те, кто… Продолжение

Опубликовано 16 июля 2013 г. в Покупка шин

На прошлой неделе мы начали серию для тех, кто, возможно, покупает новый комплект шин и нуждается в дополнительной информации в … Продолжение

Опубликовано 9 июля 2013 г. в Покупка шин

Несмотря на то, что в целом шины могут выглядеть одинаково, существует множество различных характеристик и особенностей, которые необходимо учитывать при выборе шин. Если вы… Продолжение

Опубликовано 2 июля 2013 г. в Fun Stuff

С Днем Независимости! Это неделя для празднования нашей нации, отдыха и приятного времяпрепровождения с семьей и друзьями. Если вы ищете… Продолжение

Искать:

Познакомьтесь с Трейси Тредмор

Все началось с того, что Трейси превратила свой дом мечты Барби в сервисный гараж, и Барби выполнила настройку колес и отрегулировала настройки схождения, развала и кастера на своем розовом Corvette.