O zwykłych oponach:
Opracował:
Krzysztof Winnik
Budowa opony
Elementy konstrukcyjne opon, stosowana terminologia:
Czoło - zewnętrzna część opony, stykająca się z nawierzchnią drogi w czasie jazdy;
Bark - część opony pomiędzy czołem a bokiem (ścianą boczną);
Bok - część opony między barkiem a stopką. Na zewnętrznych powierzchniach boków są umieszczone wszystkie napisy charakteryzujące daną oponę;
Stopka - część mocująca oponę na tarczy koła;
Drutówka - najważniejszy element składowy stopki. Tworzą ją zwoje drutu, najczęściej stalowego, wokół których są przewinięte warstwy osnowy (karkasa), biegnące przez całą szerokość opony od stopki wewnętrznej do zewnętrznej;
Bieżnik - część powłoki gumowej opony, obejmująca czoło i bark
Osnowa - zwana także karkasem - stanowi zasadniczą konstrukcję nośną opony. Tworzą ją warstwy gumowanego kordu;
Podkład (stosowany w oponach diagonalnych) - warstwa lub warstwy kordu w czole i w barkach między osnową a bieżnikiem;
Pasy lub
opasanie (stosowane w konstrukcji opon radialnych) - warstwy kordu umieszczone w czole opony między osnową (karkasem) i bieżnikiem;
Wykładzina wnętrza opony (liner) - cienka warstwa specjalnej gumy stanowiąca powłokę na wewnętrznej powierzchni opony, zapewniająca oponie bezdętkowej szczelność, zastępując dotychczas stosowaną dętkę;
Żebro wzmacniające - nadlew gumy na boku opony, biegnący po całym obwodzie, stanowiący dodatkową ochronę boku przed uszkodzeniami mechanicznymi np.: podczas dojeżdżania do krawężnika;
Ryska centrująca - mały nadlew gumy (ryska) na boku opony, znajdujący się tuż nad stopką, służący do sprawdzania centryczności osadzenia opony na tarczy koła (opona osadzona nie centrycznie wykazuje w późniejszym okresie eksploatacji nierównomierne zużywanie się bieżnika.
Bieżnik opony ma rozmieszczone co 60 stopni na całym obwodzie, poprzecznie do rowków, wąskie nadlewy wystające ponad dno rowka na wysokość 1.6 mm. Są to wskaźniki dopuszczalnego zużycia bieżnika. Gdy ich powierzchnia pokryje się z pozostałą częścią bieżnika oznacza to, że opona jest zużyta i powinna zostać wymieniona. Miejsca umieszczenia tych wskaźników oznaczone są na barku opony literami TWI (Tread Wear Indicator).
Najważniejszą częścią składową opony jest osnowa (karkas), której konstrukcja decyduje o jej wytrzymałości, a także o możliwości zastosowania do konkretnego pojazdu. Osnowa jest wykonana z gumowej tkaniny kordowej, w której nitki w zależności od konstrukcji biegną pod różnym kątem.
W osnowie diagonalnej nitki kordu biegną pod pewnym kątem i poszczególne warstwy kordu są układane tak, że nitki te krzyżują się.
W osnowie radialne nitki kordu biegną promieniowe, czyli równolegle do promienia opony.
Jako materiał osnowy stosuje się kordy:
- wiskozowe (oznaczenie na oponie RAYON),
- poliestrowe (POLYESTER),
- poliamidowe (NYLON),
- z włókna szklanego (FIBERGLASS),
- stalowe (STEEL),
- kewlarowe (KEVLAR).
Kordy bawełniane, dawniej stosowane powszechnie, wychodzą aktualnie z użycia. Konstrukcję osnowy i rodzaj pasów wzmacniających biegnących pod bieżnikiem producent zawsze określa poprzez umieszczenie odpowiednich napisów na boku opony np.: plies: sidewall 1 rayon tread 1 rayon 1 steel 2 nylon oznacza, że w ścianie bocznej (sidewall) znajduje się 1 warstwa kordu wiskozowego stanowiąca osnowę (karkas), a pod bieżnikiem (tread) znajdują się 4 warstwy kordu: 1 wiskozowa, 1 stalowa i 2 nylonowe czyli 1 x karkas i 3 x opasanie.
Rodzaje opon
Ze względu na konstrukcję osnowy opony można podzielić na:
- opony diagonalne
- opony diagonalne z opasaniem
- opony radialne.
Ponieważ opony diagonalne, przy całej swej prostocie konstrukcji, posiadały wiele wad np.: odkształcanie się części opony podczas pokonywania zakrętów i odrywanie się części bieżnika od nawierzchni drogi, powodujące zmniejszenie przyczepności do jezdni i większe niebezpieczeństwo poślizgu pojazdu oraz duże opory toczenia i gorsze warunki chłodzenia, zaprzestano ich stosowania na korzyść opon radialnych.
W oponach diagonalnych, toczących pod obciążeniem masą pojazdu, następowało znaczne odkształcenie się nitek kordu w warstwach osnowy. Tarcie w osnowie wytwarzane podczas tych odkształceń powodowało znaczny wzrost temperatury, co z kolei miało negatywny wpływ na trwałość opony. Poza tym opony radialne charakteryzują się przyleganiem całej powierzchni czoła do nawierzchni jezdni, zarówno przy dużych prędkościach, jak i podczas pokonywania zakrętów. Zmniejsza to niebezpieczeństwo poślizgu pojazdu, zmniejsza nacisk jednostkowy czyli powoduje mniejsze zużycie bieżnika (wzrasta przebieg opony) oraz zmniejsza opory toczenia, czyli ma wpływ na mniejsze zużycie paliwa przez pojazd. Wszystkie te zalety uzyskuje się dzięki dużej sztywności czoła bieżnika wzmocnionego warstwami pasów (opasania), często stalowych. Poza tym opony radialne charakteryzują się dużą elastycznością boków, mających cienką, przeważnie jednowarstwową elastyczną osnowę. Są one dzięki temu „miękkie” i podczas jazdy wspomagają pracę elementów resorujących zawieszenia w uzyskiwaniu jak największego komfortu dla podróżujących. Jest to jednocześnie ich wada, gdyż cienki i delikatne boki opony są mało odporne na uszkodzenia mechaniczne, powstające wskutek najechania na przedmiot o ostrych krawędziach np.: krawężnik, kamień lub wyrwa w jezdni. Boki opon diagonalnych miały konstrukcję wielowarstwową i charakteryzowały się dużą odpornością na uszkodzenia mechaniczne, czyli mogły być eksploatowane na drogach o złych nawierzchniach. Była to jedyna zaleta opon diagonalnych, w stosunku do radialnych, nieistotna zupełnie, gdy opony były eksploatowane na drogach o dobrej nawierzchni.
Ze względu na budowę wykładziny wnętrza opony i konstrukcję oraz kształt stopki opony dzielą się na:
- opony dętkowe – oznaczone napisem TUBE TYPE, przystosowane do montażu z dętką;
- opony bezdętkowe – oznaczone napisem TUBELESS, przystosowane do pracy bez dętki.
W oponach bezdętkowych rolę dętki spełnia warstwa wewnętrzna opony (liner) wykona ze specjalnej mieszanki, cienka, elastyczna, nie przepuszczająca powietrza. Stopka opony bezdętkowej również pokrywana jest tą warstwą oraz ma inną konstrukcję i inny kąt pochylenia podstawy w celu uzyskania szczelności pomiędzy oponą a tarczą koła. Największą zaletą opon bezdętkowych jest bardzo wolne uchodzenie powietrza, po przebiciu opony, czasem nawet niezauważalne.
Pozostałe zalety opon bezdętkowych to:
- mniejsza masa koła (brak dętki) czyli mniejsza masa do wyrównoważenia;
- większa elastyczność opony;
- brak tarcia pomiędzy oponą i dętką, czyli mniejszy przyrost temperatury w czasie pracy (wspomniano już, że temperatura jest czynnikiem obniżającym trwałość opony).
Zalety te sprawiły, że opony dętkowe są niemal nie używane, natomiast powszechne jest stosowanie opon bezdętkowych. Należy dodać, że opony bezdętkowe wymagają tarcz kół o specjalnej konstrukcji.
-----------------------------------------------------------------
Jak się robi opony: (materiały... Michelina
)
Produkcja opon radialnych wymaga wielu surowców, pigmentów, związków chemicznych, około 30 różnych rodzajów gumy, tkanin kordowych, obrzeża, itp
Cały proces zaczyna się od wymieszania podstawowych gum ze specjalnymi olejami, sadzą, pigmentami, przeciwutleniaczami, przyspieszaczami i innymi dodatkami. Każdy z tych składników wpływa na pewne cechy związku.
Te składniki mieszane są w olbrzymich mieszalnikach zwanych maszynami Banbury'ego, pod bardzo wysoką temperaturą i ciśnieniem. Tu miesza się wiele elementów w jeden gorący, lepki związek, a samo mieszanie odbywa się wiele razy.
Ochłodzona guma przyjmuje kilka postaci. Najczęściej przetwarza się ją na dokładnie oznakowane bloki, które zostaną przetransportowane do zgniataczy. Owe zgniatacze w procesie składającym się z wielu etapów podają bloki gumy przez masywne wałki, które następnie przekazują przetworzony materiał do odpowiednich rozdrabniaczy. Tu pasy gumy cięte są na pasy i transportowane przenośnikami do tego etapu produkcji, w którym stają się bocznymi ścianami opony, bieżnikami czy innymi częściami opony. Jeszcze inny rodzaj gumy używany jest do powlekania tkaniny, która stanowi osnowę opony. Tkaniny dostarczane są na wielkich rolach, są wysoce wyspecjalizowanym materiałem i równie ważne jak mikstura gumy. Używa się różnych rodzajów tkanin: poliestrowych, rayonowych (włókno z celulozy regenerowanej) lub nylonowych. Większość osnów opon do samochodów osobowych zostało wytworzonych z użyciem poliestrowych tkanin kordowych. Następny składnik - w kształcie obręczy - to obrzeże. Jej głównym elementem jest stal o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie, która ostatecznie jest przytwierdzana do krawędzi opony mającej styczność z felgą. Zwoje układa się w skrętki i powleka gumą, która posłuży jako środek klejący. Następnie zwoje są razem pakowane, aby mogły bezpiecznie doczekać montażu z resztą opony.
Opony radialne wytwarza się na jednej lub dwóch maszynach. Całość zaczyna się od wyprodukowania podwójnej warstwy wewnętrznej, o parametrach szczelności odpowiednich dla opon bezdętkowych.
Następnie dodaje się dwie warstwy tkaniny. Te pasy, zwane szczytowymi usztywniają powierzchnię nad obrzeżem. Potem nakłada się pasy ochronne zapobiegające ścieraniu obręczy w czasie jazdy.
Maszyna do konfekcjonowania opon nadaje im wstępny kształt, by mieć pewność, że wszystkie składniki zostały poprawnie połączone przed nadaniem im ostatecznej postaci. W tym momencie do opon zostają dołączone stalowe pasy, których celem jest zwiększyć odporność na przebicie i sztywno trzymać je przy nawierzchni. Bieżnik jest ostatnim elementem, który zostanie naniesiony na oponę. Przedtem automatyczne wałki wiążą wszystkie składniki w jedną całość - oponę radialną - zwaną od tego momentu "zieloną". Od tej pory są one gotowe do inspekcji i wulkanizacji.
Prasa wulkanizacyjna nadaje oponie jej ostateczny kształt i wzorzec bieżnika. Gorące formy przypominające olbrzymie waflowe prasy kształtują i wulkanizują oponę. Formy zawierają zarówno bieżnik jak i informacje o producencie i inne oznaczenia wymagane przez prawo.
Opony wulkanizuje się w temperaturze ponad 300 stopni przez 12 do 25 minut, w zależności od ich rozmiarów. Gdy prasa się otwiera, opony wypadają na długi przenośnik taśmowy. Zmierzają nim do fazy ostatniego wykończenia i inspekcji. Jeżeli opona choćby w najmniejszym stopniu sprawia wrażenie wadliwej, natychmiast jest odrzucana. Jedne wady są do wychwycenia wrażliwym okiem inspektora, inne wyłapywane są przez specjalne maszyny.
Inspekcja nie kończy się na przeglądzie powierzchni. Niektóre opony pobiera się z linii produkcyjnej i prześwietla promieniami Roentgena w poszukiwaniu wad ukrytych. Dodatkowo inżynierowie odpowiedzialni za jakość produkcji losowo wybrane opony rozcinają na części i wnikliwie studiują każdy szczegół konstrukcyjny mający wpływ na wydajność, jazdę i bezpieczeństwo.
W taki oto sposób wszystkie składowe tworzą jedną całość: bieżnik i ściany boczne wzmocnione osnową, trzymające się felgi dzięki stalowemu obrzeżu powleczonemu gumą. Bez względu na szczegóły, podstawowe składniki pozostają takie same: stal, materiał, guma oraz dużo pracy, dbałości, wysokiej jakości projekt i technika.
-----------------------------------------------------------------
Ad8: Opony podczas wyscigu F1 sa zalozone na felgach. Wymienia sie felge wraz z opona. Calosc w przeciwienstwie do naszych samochodow jest mocowana JEDNĄ nakrętką centralną. Dlatego można tak szybko wymienic komplet kol. (faktycznie wymienia sie kola a nie same opony).
