Шины выполняют следующие функции:
- Поддерживают всю массу автомобиля.
- Находясь в прямом контакте с поверхностью дороги, передают на нее от автомобиля тяговое и поворотное усилия, обеспечивая таким образом трогание автомобиля с места, его разгон, остановку и повороты.
- Смягчают толчки и вибрации от неровностей дороги.
КОНСТРУКЦИЯ ШИН
КАРКАС
Каркас – это внутренний корд шины, несущий массу автомобиля и поглощающий удары. Он состоит из слоев корда, залитых резиновой массой. Корд автобусных и грузовых шин обычно выполняется из нейлона или стали, а корд легковых шин – из полиэфирного или нейлонового волокна. Шины обычно разделяются по направлению нитей корда на радиальные и диагональные.
ПРОТЕКТОР
Протектор – это наружный слой резины, защищающий каркас от износа и повреждения от дороги. Он находится в непосредственном контакте с дорогой и передает на нее силы трения, обеспечивающие движение и торможение автомобиля.
БОКОВИНА
Боковина – резиновая боковая часть шины, защищающая каркас от повреждений. Она является наиболее мягкой частью шины и постоянно прогибается под нагрузкой во время движения.
БРЕКЕР
Брекер – тканевый слой между каркасом и протектором, который усиливает связь между ними и смягчает воздействие неровностей дороги на каркас. Брекер обычно используется в диагональных шинах. Брекер шин для автобусов, тяжелых и легких грузовых автомобилей изготавливается из нейлона, а для легковых автомобилей – из полиэфирного волокна.
Брекер радиальной шины расположен в виде обода по ее окружности между каркасом и резиной протектора для более надежного закрепления каркаса. Брекер легковых шин изготавливается в виде стального,нейлонового или полиэфирного корда, а автобусных и грузовых шин – из стального корда.
Борта легковых шин имеют корда из высокопрочной стальной проволоки.
Силы, действующие на вращающуюся шину во время движения автомобиля на высокой скорости, стремятся оторвать ее от обода колеса. Борта удерживают шину на ободе путем намотки концов корда. Они состоят из проволочного корда и резины.
ПЛЕЧЕВАЯ ЗОНА
Плечевая зона – часть шины между краем протектора и верхней частью боковины.
ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЙ СЛОЙ
Герметизирующий внутренний слой шины выполнят роль камеры.
РИСУНОК ПРОТЕКТОРА
РЕБРИСТЫЙ: Продольный рисунок
- Низкое сопротивление качению.
- Повышает устойчивость благодаря отсутствию бокового скольжения.
- Для скоростной езды, т.к. шина мало нагревается.
- Низкие тормозные и тяговые характеристики на мокрой дороге.
- При большой нагрузке легко появляются трещины.
Для дорог с твердым покрытием, для передних колес грузовых автомобилей и автобусов.
С ВЫСТУПАМИ : Поперечный рисунок
Лучшие тормозные и тяговые свойства
- Шумность на большой скорости движения
Не годится для скоростной езды из-за высокого сопротивления качению.
Для грунтовых дорог, задних колес автобусов, промышленных транспортных средств, самосвалов.
РЕБРА И ВЫСТУПЫ : Комбинированный рисунок
- Выступы средней части предотвращают скольжение и повышают устойчивость.
- Выступы плечевой зоны позволяют сохранить тормозные и тяговые свойства .
Для дорог с твердым покрытием и грунтовых дорог. Обычно используются на передних колесах грузовиков и автобусов.
ШАШЕЧНЫЙ: Рисунок из отдельных шашек, канавки соединены собой
- Быстро изнашивается из-за большой площади, занимаемой канавками.
Для зимних или всесезонных шин.
Для задних колес обычных автомобилей с радиальными шинами.
Однонаправленного вращения : Канавки рисунка по обеим сторона сходятся к средней части протектора.
- Отличные тормозные свойства.
- Предотвращает аквапланирование и обеспечивает отличную устойчивость на мокрой дороге.
- Для скоростной езды.
Для скоростных автомобилей.
Монтируются в соответствии с направлением вращения.
РАЗМЕР ШИН
В прошлом шины в основном производились с отношением высоты профиля шины к ширине, равном 100, т.е. с одинаковыми высотой и шириной профиля. В настоящее время это отношение составляет 80, 70 или 60. Это указывает на все более широкое распространение широких шин. Значение этого отношения используется теперь как индекс серии шин: шина с отношением 70 имеет индекс серии 70.
ИНДЕКС МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМОЙ СКОРОСТИ
Индекс скорости соответствует ее максимально допустимому безопасному значению в идеальных условиях движения.Используются следующие индексы скорости:
Q = 160 км/ч U = 200 км/ч
R = 170 км/ч H = 210 км/ч
S = 180 км/ч V = 240 км/ч
T = 190 км/ч W = 270 км/ч
ИНДЕКС ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ
На шинах многих моделей в конце обозначения размеры указан индекс грузоподъемности в виде числа и буквенный индекс скорости. Индекс грузоподъемности соответствует максимальной допустимой нагрузке на шину.
НАГРЕВ ШИН
Поскольку резина, слои корда и другие главные составные части шины не обладают полной упругостью, в ней происходят значительные потери на гистерезис, т.к. поглощаемая при прогибе шины энергия преобразуется в теплоту. Материалы шины плохо проводят тепло, поэтому на ней не происходит быстрого рассеяния теплоты, которая накапливается внутри материалов шины, вызывая ее нагрев. Чрезмерный нагрев ослабляет связь между слоями резины и корда, что может привести к их отслаиванию и даже к разрыву шины. Степень нагрева шины зависит от давления воздуха в ней, нагрузки автомобиля, скорости движения, глубины рисунка протектора и конструкции шины.
ДАВЛЕНИЕ ВОЗДУХА В ШИНЕ
Поскольку прогиб шины тем больше чем ниже давление в ней, чрезмерно низкое давление вызывает сильный прогиб шины, внутренне трение в ней возрастает, что вызывает ее нагрев.
КОНСТРУКЦИЯ ШИНЫ
Радиальные шины имеют жесткий брекер, надежно поддерживающий каркас таким образом, чтобы находящийся в контакте с дорогой протектор подвергался меньшей деформации. Так как брекер уменьшает прогиб протектора, в шине генерируется меньше теплоты и она нагревается в меньшей степени, чем диагональная шина. Радиальные шины со стальным кордом излучают больше теплоты благодаря лучшей теплопроводности корда.
ТОРМОЗНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШИН
Замедление и остановка автомобиля происходят под действием трения между шинами и поверхностью дороги. Величина создаваемого при этом тормозного усилия зависит от состояния поверхности дороги, типа шин, конструкции шин и других условия работы шин.Тормозные характеристик шины определяются значением ее коэффициентом трения. Чем ниже это значение, тем меньше создаваемая шиной сила трения и тем длиннее тормозной путь автомобиля (расстояние, проходимое автомобилем с момента первого нажатия на педаль тормоза до полной его остановки).
ИЗНОС ШИН И ТОРМОЗНОЙ ПУТЬ АВТОМОБИЛЯ
На сухой дороге степень износа шин сильно на величину тормозного пути не влияет. Однако на мокром дорожном покрытии он значительно возрастает. Тормозные характеристик шин резко снижаются из-за того, что вода не вытесняется из-под шины через канавки сильно изношенного протектора, что вызывает аквапланирование.
СТОЯЧАЯ ВОЛНА
Во время движения автомобиля шина постоянно прогибается по мере того в контакт с дорогой приходят новые участки протектора. Когда очередной участок отходит от поверхности дороги, протектор и каркас шины стремятся восстановить прежнюю форму по действием давления в шине и ее упругости.
Однако на высокой скорости движения для этого нет достаточно времени, т.к. шина вращается слишком быстро. Этот процесс, постоянно повторяющийся с такими короткими интервалами времени, вызывает колебания протектора. Эти колебания, известные под названием стоячих волн, постоянно распространяются по окружности шины. Большая часть энергии, «запертой» в стоячих волнах, преобразуется в теплоту, что вызывает резкий рост температуры шины, который при определенных условиях может за несколько минут вызвать разрушение шины в результате отслоения протектора от каркаса.
Обычно радиальная шина выдерживает более высокие скорости движения, т.к. ее каркас, поддерживаемый жестким брекером, меньше подвержен деформации. Проблема стоячей волны имеет меньшее значение для шин автобусов, тяжелых и легких грузовых автомобилей, которые движутся на меньших скоростях, а в их шинах поддерживается более высокое давление.
АКВАПЛАНИРОВАНИЕ
Скольжение автомобиля на покрытой водой дороге происходит в том случае, когда он движется на слишком высокой скорости, и протектор шины не успевает вытеснить воду на дороге и сохранить достаточное сцепление с грунтом. Причина этого явления заключается в том, что при возрастании скорости движения растет и сопротивление воды, и шины начинают «плавать» по поверхности воды. Это явление, известное под названием «аквапланирования», сходно с катанием на водных лыжах: при низкой скорости водный лыжник погружается в воду, а при возрастании скорости буксирования начинает скользить по ее поверхности.
Пятно контакте протектора с дорогой можно разделить на следующие три зоны:
: ЗОНА ВЫТЕСНЕНИЯ
Вытесняет воды в стороны или «прокачивает» ее по зигзаго-образным канавкам и каналам протектора.
B : ЗОНА ОСУШЕНИЯ
Удаляется остаточная водяная пленка
C: ЗОНА СЦЕПЛЕНИЯ (ЗОНА ТРЕНИЯ)
Участок, сохраняющий сцепление с осушенной таким образом частью площади контакта
На невысокой скорости зона C имеет самые большие размеры, чем обеспечивается надежное сцепление с дорогой и создание достаточной силы трения между протектором и поверхностью дороги.
По мере роста скорости сила трения на шине уменьшается, т.к. зона А постепенно увеличивается за счет уменьшения зон В и С. Вероятность возникновения аквапланирования наиболее высока при толщине слоя воды больше 2,5-10,0 мм.
Аквапланирование может вызвать не только потерю управляемости, но и снижение или полное падение эффективности торможения, а значит и потерю водителем контроля над автомобилем. Не нужды говорить, насколько это опасно. Поэтому для предупреждения аквапланирования необходимо соблюдать следующие меры предосторожности :
1. Не использовать шины с изношенным протектором. По мере износа протектора он теряет способность достаточно быстро вытеснять воду между шиной и дорогой, что и вызывает аквапланирование.
2. На покрытой водой дороге снижать скорость, т.к. при высокой скорости возрастает сопротивление воды и возникает аквапланирование.
3. Повысить давление в шине. Более высокое давление препятствует проникновению воды под протектор, задерживая таким образом момент возникновения аквапланирования.
РАБОТА ШИН В ПОВОРОТЕ
При повороте автомобиля всегда возникает центробежная сила, под действием которой автомобиль двигался бы по более пологой, чем задано водителем, дуге, если бы на автомобиль не действовала достаточная противодействующая этому сила – центростреми- тельная сила. Центростремительная сила создается деформацией и боковым скольжение протекторов шин под действием трения между шиной и поверхностью дороги. Эта сила называется направляющим усилием на повороте
Эта сила поворота позволяет сохранить устойчивость автомобиля в повороте, Характеристики работы шин в повороте зависят от:
1. Типа шин
2. Нагрузки, действующей на протектор в пятне контакта с дорогой (направляющее усилие на повороте возрастает с нагрузкой)
3. Размера шин (направляющее усилие на повороте возникает с размером шин)
4. Состояния поверхности дороги (направляющее усилие на повороте резко снижается на мокрой или покрытой снегом дороге)
5. Давления в шинах (направляющее усилие на повороте увеличивается с ростом давления в шинах, которые становятся более жесткими)
6. Угла развала колес (направляющее усилие на повороте при положительном развале уменьшается)
7. Ширины ободов колес (широкие шины имеют более высокую жесткость и увеличивают силу повороте)
ИЗНОС ШИН
Износ шин – это утрата или повреждение протектора и других резиновых частей под действием трения при скольжении шины на дороге. Скорость износа зависит от давления в шине, нагрузки на нее, скорости движения, состояния дорожного покрытия и других факторов.
ДАВЛЕНИЕ В ШИНАХ
Недостаточное давление в шинах вызывает их ускоренный износ из-за чрезмерного прогиба протектора в месте контакта с дорогой.
НАГРУЗКА
Высокая нагрузка на шины ускоряет их износ в той же степени, как и недостаточной давление в них. На ускоренный износ шин влияет также выполнение поворотов тяжело нагруженного автомобиля, т.к. при этом действует более значительная центробежная сила и соответственно увеличенная сила поворота, что вызывает повышенное трение между шинами и дорогой.
Тяговые и тормозные усилия, центробежная сила в повороте и другие действующие на шину силы возрастают пропорционально квадрату скорости движения. Поэтому повышение скорости вызывает резкий рост этих сил, сил трения между протектором и дорогой, а, значит, и ускоренный износ шин. Кроме этих сил, на скорость износа шина в большой степени влияет состояние дорожного покрытия. Очевидно, что на плохой дороге шины изнашиваются быстрее, чем на гладкой.
ПЕРЕСТАНОВКА КОЛЕС
Перестановка колес выгодна в нескольких отношениях. Если она производится в рекомендованные сроки, это позволит сохранить баланс характеристик управляемости и тяговых свойств и обеспечить равномерный износ шин. Кроме того, это может повысить ездовые характеристик автомобиля. В какие сроки переставлять колеса? Мы рекомендуем переставлять колеса с шинами, рассчитанными на высокие скоростные и тормозные нагрузки, примерно через каждые 5000-8000 км пробега, даже если они не имеют признаков износа. Перестановку колес можно производить при замене масла, когда автомобиль установлен на подъемник. Однако следует помнить, что перестановка колес не может предотвратить ускоренный износ шин, вызванный износом механических деталей или неправильным давлением в шинах.
На переднеприводных автомобилях колеса переставляются по схеме, показанной на рис. А или рис. В.
На заднеприводных или полноприводных автомобилях колеса переставляются по схеме рис. С или рис. В.
ИЗМЕРЕНИЕ БОКОВОГО СКОЛЬЖЕНИЯ
Боковое скольжение – это суммарное расстояние, на которое левые и правые колес скользят в боковом направлении во время движения автомобиля. Боковое скольжение измеряется с помощью специального прибора на очень низкой скорости движении автомобиля по прямой. Боковое скольжение обычно определяется как величина бокового смещения автомобиля в мм на 1 м движения передним ходом.
Цель измерения бокового скольжения состоит в том, чтобы получить общее представление о точности углов установки колес в прямолинейном движении. Причиной бокового скольжения является главным образом неправильный развал или сход колес, однако следует обращать внимание на значения продольного и поперечного углов наклона оси поворота колес.
Порядок измерения :
- Проехать на автомобиле в сторону измерительного прибора по прямой и на малой скорости.
- Считать показания прибора в момент прохождения колес над прибором.
Предельно допустимое боковое скольжение: не более 3 мм/м.
Превышение этого предела указывает на нарушение схождения или других углов установки колес.
БАЛАНСИРОВКА КОЛЕС
Масса отбалансированного колеса равномерно распределена вокруг его оси. Дисбаланс колес отрицательно влияет на ездовые качества автомобиля, ускоряет износ шин, подшипников, амортизаторов и других деталей и узлов подвески. Если вы ощущаете колебания, частота которых зависит от скорости движения и возрастает с ростом скорости, то вероятная их причина связана с балансировкой колес. Одной из других главных причин является радиальное биение колес. Такая проблема возникает, когда выступ шины и совмещен с выступом на кромке обода колеса. Это вдвое увеличивает силу «прыжков» или биений.
На большой скорости движения дисбаланс колеса (обода и шины) вызывает вибрации, которые через подвеску передаются на кузов, вызывая неприятные ощущения и водителя и пассажиров.
Поэтому для устранения этих вибраций необходимо правильно отбалансировать колеса, выполнив операцию под названием «балансировка».
© Александр Никулин, 2007—2008.