Основными составляющими воздуха являются азот (N2) – 78% и кислород (O2) – 21%. Молекулы азота N2 имеют больший размер, чем молекулы кислорода O2. В целом, воздух внутри шины состоит из кислорода, азота и пара, но утечку давления образуют O2 и пар, потому что эти молекулы намного меньше и они быстрее проходят через стенки шин. Ещё один из негативных моментов использования сжатого воздуха это окислительные свойства кислорода и водяного пара. Проходя через камеру, кислород окисляет корд, бортовое кольцо, диск. Это влияет на прочность шины, а соответственно и на безопасность вождения.
В наполненной сжатым воздухом шине утечка будет составлять 0,08 кгс/см2 за месяц. Кислород проходит сквозь стенки шины на 30…40% быстрее, чем азот и утечка будет продолжаться, пока частичное давление газов не уравняется. Таким образом, если кислород в шине не будет превышать 5% для легковых шин и 2,5% для грузовых, то соотношение частичного давления газов внутри и снаружи шины будет сбалансировано, и утечки, происходить не будет. Этот эффект достигается путём наполнения шины азотом.
Таким образом, преимущества использования азота для накачки шин состоят в следующем:
Во-первых, предотвращение старения шины и коррозии диска, т.к. отсутствует влага, масло, пыль – частицы, которые снижают долговечность колеса.
Во-вторых, снижение вероятности взрыва шины. Отсутствует нагрев шины на больших скоростях и при «подклинивании» тормозной системы, т.к. нет кислорода, который является элементом расширения, что особенно важно для грузовых автомобилей.
В-третьих, повышение стабильности давления в шине. Известно, что давление в шине рекомендуется проверять с периодичностью раз в две недели. Использование азота увеличивает эту периодичность в три раза.
В-четвертых, улучшение сцепления с дорогой. По сравнению с воздухом (который обычно подвергается сильному влиянию изменений температуры и давления) азот в чистом виде обладает повышенными демпфирующими свойствами, то есть колесо работает как дополнительный амортизатор.
Выработка азота и накачка шин азотом осуществляется с помощью специальных устройств – азотных генераторов, которые могут использоваться, как и обычные компрессоры для использования воздуха в различных целях, например, при работе с пневмогайковертом (рис. 20.68).
Вращающиеся азотные генераторы являются стационарными устройствами, которые используются для преобразования воздушной смеси. Для удаления значительной части кислорода из воздуха, последний проходит несколько степеней обработки:
— закачка в рабочую систему не менее 8 кгс/см2 сжатого воздуха;
— многоуровневая фильтрация, для этого воздух обезжиривается, очищается от влаги, примесей масел, ароматических гидрокарбонов;
— очищенный воздух пропускается через специальные мембраны для отделения молекул азота;
После полного цикла обработки на выходе получается азот с содержанием кислорода не более 5%.