Нагревается ли воздух в шинах

Как неоднократно говорилось, регулярное обслуживание не только улучшает ходимость, но и повышает надежность. Из всех способов ухода, самым важным для нас является регулярная проверка давления в колесе. Оптимальное давление(рекомендованное производителем) равняется оптимальной отдаче при эксплуатации.

Вы знаете, что давление зависит от температурных изменений и климатических условий? Да, это так – оно изменяется в теплую и холодную погоду. Что мы помним из школьного курса физики? То, что при нагреве газ расширяется и увеличивается в объеме. А при низких температурах газ сжимается. Тот же самый процесс происходит внутри ваших колес. В странах, где температура существенно меняется на протяжении дня, очень важно уделять внимание давлению.

Научно доказано, что внутреннее давление изменяется на 3-4% при изменении температуры на 10°C. Проще говоря:

• Если температура повысилась на 10°C , давление увеличилось на 3-4%;
• Если температура снизилась на 10°C (18°F), давление уменьшилось на 3-4%.

Итак, с этим разобрались. Идем далее.

Не только наружную температуру воздуха следует принимать во внимание при проверке и подкачке. Есть еще и тепло, генерированное самой шиной, что также приводит к изменению давления.

Как это влияет на работу?

Представьте такую ситуацию: ваш механик проверяет шины, и давление в норме – точно соответствует рекомендациям производителя. Все отлично. Затем (вскоре после проверки давления) температура окружающего воздуха существенно повышается (такое случается во многих уголках мира). Плюс к этому, резина разогрелась от работы. Комбинация этих двух факторов ведет к существенному увеличению давления и негативно влияет на работоспособность.

Всегда помните, что избыточное давление ведут к интенсивному и неравномерному износу — это враг номер один при эксплуатации колес.

Тот же принцип действует и в обратном направлении: наружная температура резко падает (к примеру, в суровую зиму) или при эксплуатации на снегу или льду. Сцепление падает, ухудшается маневренность и сцепление, портится каркас, идет увеличение расхода топлива.

А есть ли способ контролировать ситуацию и как предотвратить скачки давления? Настоятельно рекомендуем тщательно соблюдать рекомендации производителя. Помните, что номинальное давление надо проверять утром – когда транспортное средство еще не использовалось, а шины не нагрелись.

Но если вдруг наружная температура значительно изменилась (сильный мороз или жара), вам следует несколько отклониться от рекомендуемого давления – во избежание потенциальных проблем. Но пытайтесь это делать самостоятельно. Всегда предварительно проконсультируйтесь со специалистами по шинам. Он учтет особенности транспортного средства, режим эксплуатации, температуру и климат, а уж только затем даст рекомендацию по «тонкой настройке» давления. Помните главное, если есть какие-либо вопросы по давлению в колесе, не стесняйтесь попросить совет у специалиста по спецшинам.

Видео:90 ДАВЛЕНИЕ В ШИНАХ КАЧАЮТ НЕПРАВИЛЬНОСкачать

Зависимость давления в шинах от температуры

Подробно о давлении в шинах велосипеда описано в отдельной статье на нашем сайте: «Давление в велосипедных шинах».

Здесь же мы обсудим только один нюанс: влияние температуры на давление в накачанном колесе. Причем это влияние имеет одинаковую природу и последствия для любых шин – велосипедных, мопедных, мотоциклетных и автомобильных.

Видео:У ВАС НЕПРАВИЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ В ШИНАХ! ТОП-7 дорогих ошибок при проверке давления в шинах!Скачать

От чего зависит температура воздуха в покрышке?

Прежде всего от температуры воздуха окружающей среды, где находится велосипед, (мотоцикл, автомобиль) при стоянке. Т.е. если колеса накачаны до давления 2,5 атмосферы дома или в гараже, где температура 20 °С, а затем байк (мотоцикл, автомобиль) выезжает на улицу, где температура +30 °С, то давление в шине уже чуть-чуть поднимается.

Далее. Колеса начинают катиться по горячему асфальту и соответственно нагреваются от соприкосновения с самим асфальтом и от возникающей силы трения резины об асфальт. В результате давление опять поднимается. Конечно, на велосипеде нагревание от трения заметно очень и очень мало и волнует только больших профессионалов на гонках, но при большом перепаде температур – в сильную жару или в холод это уже становится заметно. Этот фактор (нагрев от трения резины об асфальт) для автомобилистов и мотоциклистов гораздо важнее – скорости там значительно больше, чем на велосипеде и, соответственно, сила трения то же.

Нельзя сказать, что этот вопрос критически важен, но учитывать его нужно и особенно это заметно при значительных перепадах: более 15-20 градусов.

Читайте также: Какие шины хорошо гребут по снегу

Например, если велосипед хранится зимой в теплой квартире или отапливаемом гараже при температуре +20 – +25 °С, а кататься Вы выезжаете зимой на -10 °С, то перепад составляет 30-35 градусов. Едет велосипед по снегу, снежной корке или льду, холодному замёрзшему асфальту, у которого температура то же не +20, и в итоге давление в колесе уменьшается примерно на 0,3 bar. А это уже значительно.

Видео:СПУСТИ ШИНЫ ЛЕТОМ - ЭТО НУЖНО ЗНАТЬ!Скачать

Как рассчитать давление в колесе в зависимости от температуры?

Мы не будем глубоко вдаваться в физику процесса.

Это все объясняет закон Шарля (второй закон Гей-Люссака), о котором можно почитать в учебниках физики или в википедии.

Приведем его основную идею и формулу для расчета.

Закон Шарля гласит, что «Давление газа фиксированной массы и фиксированного объёма прямо пропорционально абсолютной температуре газа.» В накачанном колесе как раз газ (воздух) фиксированной массы и объёма и чем выше температура – тем выше давление. Зимой на холоде в колесах оно уменьшается, а летом на солнце – увеличивается.

Сама формула рассчета давления в шинах в зависимости от температуры воздуха выглядит следующим образом:

Пример расчета: Если известно давление в колесе при 0°С, например, оно составляет 2,5 атмосферы (bar), то для расчета давления при температуре 25°С используем эту формулу и получаем:

«Давление при 0°С» * (273 + 25) / 273

2,5 * (273+25) / 273 = 2,73 ≈ 2,7 bar

Еще раз напомним, что: 273 – это температура в градусах по шкале Кельвина, а не в градусах по Цельсию.

Для облегчения жизни приведем таблицу изменения давления в колесе, накаченном при 0°С, в зависимости от температуры воздуха.

Если Вы измеряли давление при +20°С и хотите понять какое оно станет зимой на улице при температуре -15°С, то формула примет вид:

2,5 * (273 + -15) / (273 + 20) = 2,5 * 258 / 293 = 2,2 bar

В общем случае, если считать очень грубо и приблизительно, то можно сказать, что при давлении более 2 bar изменение температуры на каждые 8-10 °С приводит к изменению давления примерно на 0,1 Bar.

Опять, же для удобства приведем таблицу быстрого получения значений давления в колесе в зависимости от температуры воздуха на улице, в случае, если байкер накачивал его дома, при +20 °С.

Изменение давления особенно нужно учитывать в случаях, если шины накачиваются летом в домашних условиях до давления близкого к максимальному и поездка предстоит по жаре или наоборот, колеса качаются близко до минимальных значений, а поездка предстоит по холоду. Главное, чтобы не выйти за пределы минимальных и максимальных значений, указанных на покрышке.

Эта таблица работает так же для мотоциклетных и автомобильных колес. Даже если их накачивают гелием. Гелий ведь то же газ и так же подчиняется всем законам физики, несмотря на то, что об этом говорят работники СТО.

Видео:Давление в Шинах от R13 до R18Скачать

Особенности нагрева шин при эксплуатации автомобиля

При эксплуатации автомобиля шины, установленные на его колеса, катятся под нагрузкой. При этом происходит нагрев шин. Особенности этого процесса в этой статье описывают ученные из Волгоградского государственного технического университета и Махачкалинского филиала МАДИ.

Особенности нагрева покрышки

Нагрев шины при ее качении происходит в основном в результате трения в материалах шины, поскольку потери на трение между частицами воздуха в шине ничтожно малы. Механическое и молекулярное трение между структурными элементами покрышки преобразуется в тепловую энергию, а трение о дорожное покрытие – также в тепло и износ протектора.

Температура в той или иной точке шины преимущественно определяется на основе баланса между количеством тепла, создаваемого в данной точке в каждую единицу времени, и возможностью отвода этого тепла.

Если разделить шину на сектора – немного большие, чем сектор, охватывающий пятно контакта шины с дорогой, то можно увидеть, что тепло выделяется в каждом секторе шины. Это происходит циклически только в небольшой промежуток времени, когда сектор приближается и проходит пятно контакта с дорогой. Затем каждый сектор остывает, передавая тепло окружающему воздуху до нового приближения к пятну контакта с дорогой.

Читайте также: Шины лето в новокузнецке

В тех местах профиля шины, где толще резина и значительнее деформация, выделяется больше тепла. На температуру в данной точке шины оказывает также влияние теплообразование в смежных точках. Поэтому во время работы шина имеет различную температуру в каждой точке своего профиля. В начале движения колеса выделенное тепло идет на нагрев тела шины и частично рассеивается в окружающей среде. По мере дальнейшего движения температура шины повышается, и происходит перераспределение тепла между различными зонами профиля шины.

Как посчитать количество тепла при нагреве шины

Количество тепла, создаваемого в единицу времени в той или иной точке шины, определяется видом трения, величиной и скоростью деформации, а также температурой окружающей среды.

Величина трения зависит от свойств материала и загруженности элементов шины. Более нагруженные элементы шины при своей работе выделяют и больше энергии. Молекулярное трение обычно меньше механического трения между отдельными элементами. В тех местах, где не обеспечено хорошее молекулярное сцепление между резиной и кордом, т. е. где преобладает механическое трение, там при работе шины наблюдается быстрое локальное повышение температуры.

Потери на трение возрастают с увеличением деформации шины и скорости движения автомобиля, но уменьшаются с увеличением температуры. Отвод тепла от шины осуществляется благодаря конвекции, теплопроводности и теплоизлучению. Он усиливается при обдуве шины ветром и увеличивается с ростом скорости обдува.

В нормальных условиях работы колеса основная часть тепла отводится от шины конвекцией в атмосферный воздух, и лишь около 15% – теплоотдачей в сухое дорожное покрытие. Соотношение между теплом, отводимым в воздух и дорогу, зависит от многих факторов. В первую очередь, это соотношение зависит от разности температур между поверхностью шины и дороги, а также количества тепла, выделяемого в результате трения в контакте.

От чего зависит температура шины

Зависимости температуры в точках поперечного сечения шины при качении ее по барабану с различными постоянными скоростями, приведены на рис. 1.

Рис. 1. Зависимости температуры в точках поперечного сечения шины при качении ее по барабану с различными постоянными скоростями

Из рисунка 1 видно, что с повышением скорости в одних точках поперечного сечения шины температура увеличивается, а в других – уменьшается. При высоких скоростях движения колеса шина имеет максимальную температуру в сечении 1-3, расположенном посередине беговой дорожки протектора. Поэтому температуру шины оценивают либо средней температурой воздуха в шине, либо действительной температурой в заданной точке профиля шины. Последнюю измеряют обычными игольчатыми термопарами, специальными термисторами и тепловизорами.

Температура шины зависит от ее размера, температуры внешней среды, нагрузки, приходящейся на колесо, давления воздуха и скорости качения колеса. Влияют также конструкция шины, рисунок протектора и степень его износа, гистерезисные и тепловые характеристики шинных материалов, шероховатость. Не обходится без влияния ровности опорной поверхности дороги и интенсивность отвода тепла (обдува воздухом, движения по мокрой дороге, по снегу и льду и т.д.). Неустановившееся тепловое состояние шины, кроме того, зависит от времени качения в данном режиме.

Эксперименты и исследования

Экспериментальные зависимости температуры в различных точках камерной шины 8-15, от времени качения колеса по барабану с постоянной скоростью приведены на рисунке 2. На этом рисунке видно, что при скорости 160 км/ч температура в плечевой зоне протектора увеличивается до 135°С, а температура воздуха в камере примерно на 20°С ниже. Рост температуры продолжается приблизительно 10 минут, после чего она становится постоянной. Такой рост температуры, обусловлен высокой скоростью качения и быстрым разгоном барабана до этой скорости.

Рис. 2. Экспериментальная зависимость температуры шины от времени качения колеса по барабану с постоянной скоростью 160 км/ч, нагрузке 600 кгс, давлении воздуха 1,7 кгс/м 2 и температуре окружающего воздуха 38°С: 1 – температура протектора в плечевой зоне шины; 2 –температура воздуха в камере

В процессе эксплуатации шины редко достигают такой скорости и температуры. На рисунке 3а представлены эксплуатационные зависимости максимальной температуры воздуха внутри шины (для шин 11-12) от скорости при различной температуре окружающего воздуха, наличии или отсутствии ветра и различной нагрузке на шину.

Читайте также: Подобрать шины для хонда

Эксперименты проводились в лабораторных условиях при постоянном начальном давлении и двух значениях нормальной нагрузки (2 300 и 1 840 кгс). Испытания проводили при отсутствии обдува шины воздухом (кривые 1 и 4), при обдуве шины, когда температура окружающей среды достигала 25°С (кривые 2 и 6) и 5°С (кривые 3 и 6).

Рис. 3. Зависимости максимальной температуры воздуха внутри шины (для шин 11-12) от скорости:

а) – при различной нагрузке на шину и различной температуре окружающего воздуха, наличии или отсутствии обдува ветром, где: 1 – качение без ветра, G _к = 2300 кгс, температура воздуха 25ºС; 2 – тоже самое, но при ветре; 3 – при ветре, температура 5ºС; 4 – без ветра, G _к = 1840 кгс, температура 25ºС; 5 – тоже самое при ветре; 6 – тоже самое при температуре 5ºС;

б) – при различной слойности шины, где: 1 – при 14 слоях корда, 2 – при 12 слоях, 3 – при 10 слоях.

Из рисунка 3а можно сделать следующие выводы:

– при одном и том же давлении воздуха уменьшение нагрузки на колесо на 20% значительно снижает температурный режим шины;

– снижение температуры окружающего воздуха даже на 20°С незначительно уменьшает температуру воздуха в шине;

– уменьшение нагрузки оказывает тем большее влияние на снижение рабочей температуры шины, чем выше скорость движения колеса;

– обдув шины ветром оказывает тем большее влияние на уменьшение ее температуры, чем больше она нагружена.

Из рисунка 3б видно, что чем больше слоев корда имеет покрышка, тем выше температура шины при той же скорости качения шины.

Таким образом, с повышением температуры шины все большее количество тепла рассеивается во внешней среде. После определенного времени движения колеса с постоянной скоростью шина приобретает такое распределение температуры, при котором устанавливается равновесие между притоком тепла и рассеиванием его во внешней среде. Наиболее высокая температура при этом наблюдается обычно в зоне брекера посередине беговой дорожки и в плечевых зонах шины.

Температура оказывает большое влияние на сопротивление качению и на срок службы шины. Повышение температуры шины приводит к существенному уменьшению гистерезисных потерь в ней. Это является положительным фактором с точки зрения уменьшения сопротивления движению. Зависимости коэффициента сопротивления качению и средней температуры шины от времени ее обкатки с постоянной скоростью показаны на рисунке 4.

Рис. 4. Зависимость коэффициента сопротивления качению и средней температуры шины от времени ее обкатки с постоянной скоростью, где: 1 – 10 км/ч; 2 – 30 км/ч; 3 – 60 км/ч.

Данные для рис. 4 получены на барабанном стенде для шины, имеющей нагрузку 1200 кгс и давление воздуха 5,75 кгс/см 2 . Испытания проводили при трех различных скоростях движения от 10 до 60 километров в час. На рисунке видно, что коэффициент сопротивления движению колеса уменьшается с увеличением температуры шины тем интенсивнее, чем больше скорость автомобиля.

Повышение температуры приводит к уменьшению прочности резины и корда. При повышении температуры от нуля до 100°С прочность капронового корда снижается примерно на 20%, а прочность резины и связь ее с кордом – примерно в 2 раза. Поэтому выбору оптимальной температуры, обеспечивающей малое сопротивление движению колеса и высокий срок службы шины, необходимо уделять серьезное внимание.

Температура считается опасной, когда при ней происходит процесс вулканизации и девулканизации резины, т. е. резкое изменение механических качеств резины и корда. В катящейся шине допускается температура 100 о С.

Температура от 100 до 120 о С называется критической, а выше 120 о С – опасной, поскольку может привести к быстрому разрушению шины. Начиная от критической температуры, возможно повреждение шины, особенно если температура будет держаться продолжительное время.

При повышенных температурах появляются явления усталости, которые обусловлены появлением и развитием на поверхности нитей капронового корда микродефектов. Уменьшение прочности резины и корда при повышении температуры приводит к отслоению протектора, расслоению и разрыву каркаса в местах с наибольшей температурой. Поэтому нельзя допускать нагрева шины выше 100 о С.

Гудков В.А., Рябов И.М., Гудков Д.В., Малинин Н.Н., Волгоградский государственный технический университет

Мамакурбанов М.М., Устаров Р.М., Махачкалинский филиал МАДИ

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  
  

  источники:

  https://fasad-adelante.ru/nagrevaetsya-li-vozduh-v-shinah

  🔥 Видео

  У КАЖДОГО второго ВОДИТЕЛЯ НЕПРАВИЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ В ШИНАХ, и вот почему...Скачать

  

  Давление в шинах мотоцикла. Что не так с мануалом. Как качать под себя?Скачать

  

  Варианты давления в шинах, которые нужно знать. Автоспорт на пальцахСкачать

  

  Давление в шинах: определяем и накачиваем правильноСкачать

  

  Давление в шинах. На что и как влияетСкачать

  

  ПОЧЕМУ ГРЕЕТСЯ КОЛЕСО. КАК НАЙТИ ПРИЧИНУ. Перегрев тормозных дисков.Скачать

  

  ДАВЛЕНИЕ В ШИНАХ /// какое должно быть ?Скачать

  

  Давление в шинах - РЕШЕНО!Скачать

  

  ПОСЛЕ ЭТОГО РАСХОД БЕНЗИНА СТАНЕТ НАМНОГО МЕНЬШЕСкачать

  

  ДАВЛЕНИЕ В ШИНАХ БУДЕТ ТОЧНЫМ ЕСЛИ СДЕЛАТЬ ТАК | КАЛИБРОВКА МАНОМЕТРА СВОИМИ РУКАМИСкачать

  

  Правильное давление в шинах авто. Какое должно быть давление в колесах? Обзор от Avtozvuk.uaСкачать

  

  Какое должно быть давление в ШИНАХ?! 2017Скачать

  

  ДАВЛЕНИЕ В ШИНАХ. Ответы на все вопросыСкачать

  

  ТИХИЕ ШИНЫ ЭТОГО НЕ ЗНАЮТ БОЛЬШИНСТВО АВТОМОБИЛИСТОВСкачать

  

  Чем опасно неправильное давление в шинах? #нефтьмагистраль #автоновостиСкачать

  

  Как подобрать правильное давление в шинах. Советы экспертаСкачать