От чего перегревается шина

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.

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.

Читайте также: Garage манометр для проверки давления в шинах tg 2 8085200

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.

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

Видео:Экспертиза выхода шины из строя 4. "Перегрев", "Взрыв"Скачать

10 причин почему могут греться колеса автомобиля

В преобладающем большинстве случаев поиск причины, по которой греется ступица колеса, начинается уже тогда, когда в салоне ощущается характерный горелый запах или на диске видны следы гари. Также потрогать диск возникает желание, если автомобиль при торможении уводит в сторону, ухудшился накат, либо после остановки от колеса слышно потрескивание. Вибрации на педали при торможении тоже могут быть симптомом перегрева колес.

Читайте также: Давление в шинах хендай старекс 2002

На практике причин подобной неисправности встречается несколько. При этом, виноваты могут быть не только тормоза. В статье кратко описаны самые часто встречающиеся причины, почему греются колеса, как диагностировать проблему, и какими способами ее можно устранить.

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

Причина №1. Интенсивное торможение

Начать, наверное, стоит с того, что, нагрев колесных дисков является вполне естественным явлением. Это происходит из-за трения тормозных колодок о поверхность диска (барабана) во время остановки автомобиля. Энергия движения машины превращается в тепло, которое передается на колесные диски, что и является причиной их нагрева.

На степень нагрева колес с вполне исправной тормозной системой влияет несколько факторов.

1. Во-первых, температура окружающего воздуха. В летнюю жару даже на стоячем автомобиле колесные диски на солнце могут разогреваться так, что руку на их поверхности удержать невозможно. Этот фактор обязательно надо учитывать.
2. Во-вторых, на степень нагрева колес влияет интенсивность торможения. Если, например, двигаться в городе от светофора до светофора, либо в пробке, где тормоза используются раз за разом, то перегрев дисков является вполне естественным.
3. В-третьих, при интенсивном торможении на нагрев колес влияет скорость движения автомобиля. Так, при езде по трассе диски и трущиеся детали тормозов обдуваются встречным воздухом, в результате чего эффективнее охлаждаются. При движении в городе скорость, как правило, небольшая, следовательно, тормоза только греются, но никак принудительно не охлаждаются.

Чтобы исключить описанные причины перегрева колесных дисков, достаточно проверить их температуру после езды на нормальной скорости в прохладную погоду и остановки без применения тормозов. Если нет палящего солнца, не было частых или длительных торможений, то на исправном автомобиле колесные диски должны быть холодными или чуть теплыми.

Видео:Почему чаще отгорает ноль, а не фаза? #энерголикбезСкачать

Причина №2. Езда «на ручнике»

Вопреки расхожему мнению такую ошибку допускают далеко не только новички. Опытные водители тоже довольно часто забывают снять машину с ручного тормоза перед началом движения. К сожалению, такая невнимательность может обойтись намного дороже, чем простой перегрев задних колесных дисков.

Если проехать на ручнике достаточно долго, то из-за чрезмерного перегрева могут безвозвратно искривиться тормозные диски. В дальнейшем это и будет служить причиной нагрева колес, так как колодки постоянно будут контактировать с диском независимо от положения педали тормоза.

Видео:Клинит цепь в шине,-глохнет бензопила, неправильная компоновка пильного гарнитураСкачать

Причина №3. Заклинивание поршней тормозных цилиндров

При нажатии на педаль тормоза в системе за счет жидкости создается избыточное давление, которое двигает поршни в тормозных цилиндрах. Благодаря этому колодки прижимаются к тормозным дискам, и происходит остановка автомобиля.

Поскольку тормозные цилиндры находятся в жестких условиях эксплуатации, то из-за пыли, грязи, воды и прочих факторов они могут начать подклинивать. Чаще всего проблема заключается в том, что поршень тормозного цилиндра не может самостоятельно возвращаться в исходное положение за счет создаваемого в системе вакуума. Соответственно, тормозные колодки тоже отодвигаются от диска неполностью, и их трение продолжается постоянно.

Диагностируется подобная проблема достаточно просто. Узел разбирается, осматривается на предмет механических дефектов, смазывается и герметизируется. Последнему следует уделять особое внимание, так как попадание пыли, влаги и грязи между плотно подогнанными друг к другу поршнем и цилиндром непременно приводит к подклиниванию. Как правило, герметичность узла обеспечивается резиновыми колпачками. Потому, если они повреждены или утратили эластичность – скорее всего, это и стало причиной перегрева дисков.

Видео:Устраняем перегрев на бензопилеСкачать

Причина №4. Воздух в тормозной системе

Принцип работы тормозной системы основан на передаче усилия посредством тормозной жидкости. Если в ней находится воздух, то это неминуемо приводит к тому, что поршни тормозных цилиндров не могут вернутся в исходное положение после торможения. Даже один маленький пузырек воздуха может стать причиной так называемого «не расторможения». То есть тормозные колодки постоянно, хоть и немного, остаются прижатыми к дискам, что по понятным причинам вызывает чрезмерный нагрев всех находящихся рядом металлических деталей.

Чаще всего такой дефект наблюдается после ремонта тормозной системы, который сопровождался полным или частичным сливанием/доливанием жидкости. После таких операций обязательно следует прокачка системы, целью которой как раз и является удаление попавшего внутрь воздуха. Если эта процедура была выполнена неправильно или поспешно, то это может привести не только к нагреву дисков. Попутно из-за воздуха в системе могут наблюдаться провалы педали тормоза, а также снижение эффективности тормозов.

Выявить воздух в системе никак невозможно. Поэтому, если есть подозрение на его наличие, то остается только повторная прокачка по правилам, предписанным производителем автомобиля. Как правило, это приходится делать после самостоятельного ремонта, либо после посещения СТО с неквалифицированным персоналом.

Читайте также: Шины sailun в челябинске

Видео:🔥Почему отгорает нулевой провод, причины и что делать, как предупредить обрыв PEN проводникаСкачать

Причина №5. Прикипевшая тормозная колодка

Прикипевшая колодка является одной из самых часто встречающихся причин перегрева колесных дисков. Такой дефект может возникать по самым разным причинам. В частности, тормозные колодки прикипают к дискам из-за плохого качества, несоответствия размеров, неравномерного износа, попавшей грязи, и описанных дефектов тормозных цилиндров.

Диагностируется поломка достаточно просто. Для этого машину достаточно вывесить на подъемнике или домкрате, и вручную проворачивать колеса со снятым ручным тормозом и на нейтральной передаче. Если на каком-то из колес есть прикипевшая тормозная колодка, то по инерции вращаться оно не будет. Если перегревающееся колесо после передачи ему небольшого усилия от руки провернулось по инерции хотя бы на полтора-два оборота, то причина не в прикипевших колодках.

Видео:Миллионы бензопил криво пилят от этого. ТОП неисправностей шины и цепиСкачать

Причина №6. Поведенный или поврежденный тормозной диск

Тормозные диски ведет из-за перегрева, который возникает по описанным выше причинам. В том числе, покоробить его может после езды на ручнике или из-за прикипевшей колодки. Когда это происходит, диск утрачивает свою геометрию, и даже исправные колодки постоянно контактируют с ним, вызывая чрезмерный перегрев всей обвязки.

Более критичной проблемой является частичное разрушение тормозного диска. Происходит такое, как правило, если на перегретую деталь попадает вода. Поскольку с колесом автомобиля такое очень даже часто случается (при наезде в лужу), то диск в результате резкого перепада температуры покрывается паутиной трещин, либо выкрашивается или деформируется.

Выявить дефектный тормозной диск иногда бывает возможно при простом визуальном осмотре. Восстановлению эта деталь не подлежит, потому проблема уйдет только после замены.

Видео:Улучшить смазку шины бензопилы.Простой способ улучшить смазку цепи.Скачать

Причина №7. Перетянутый ступичный подшипник

Эта, и следующие возможные причины, по которым греются колеса на машине, не относятся к неисправностям тормозной системы. Именно поэтому на них обращают внимание в последнюю очередь, что в корне неправильно.

Если при ремонте ступичный подшипник был затянут с чрезмерно большим усилием, то в результате он будет мгновенно перегреваться даже при невысокой скорости движения. Позже в подшипнике из-за высокой температуры испарится вся заложенная в нем смазка, и нагрев из-за трения увеличится в разы.

Все это и может стать причиной нагрева колесных дисков. Если продолжить эксплуатировать автомобиль с подобным дефектом, то уже через несколько десятков километров это приведет к полному выходу из строя подшипника. Он просто заклинит и развалится.

Чтобы проверить, не перетянуты ли ступичные подшипники, проводятся все те же операции, что и в пункте №5. Раскрученное вручную вывешенное колесо не должно сразу же останавливаться. Если оно не вращается по инерции, то при исправных тормозах это говорит либо о перетянутом, либо об изношенном ступичном подшипнике. Если он не вышел из строя при такой эксплуатации, то проблема решается затяжкой гайки с правильным усилием.

Видео:Почему ломается шина на бензопиле как продлить срок службы шины бензопилыСкачать

Причина №8. Отсутствие смазки в ступичном подшипнике

Смазка в ступичных подшипниках может отсутствовать по нескольким причинам. Одна из них описана выше – смазывающий материал просто выгорает и испаряется при чрезмерно затянутой гайке. Кроме того, смазка может быть вымыта водой из-за поврежденных пыльников, либо же выработаться после долгих лет эксплуатации без надлежащего обслуживания. В результате деталь перегревается, и тепло от нее передается на колесные диски.

К сожалению, если ступичные подшипники некоторое время эксплуатируются без смазки, то исправить проблему можно будет только из полной заменой на новые.

Видео:Почему горят автоматы. Как не допуститьСкачать

Причина №9. Износ ступичного подшипника

При чрезмерном износе ступичного подшипника также увеличивается сила паразитного трения, что и приводит к перегреву всего узла. Непригодные к эксплуатации подшипники можно выявить по нескольким признакам. Во-первых, изношенные подшипники заметно гудят во время движения. Во-вторых, рассматриваемый здесь нагрев тоже может указывать на износ. В-третьих, при поврежденных ступичных подшипниках вывешенное на подъемнике или домкрате колесо будет заметно шататься поперек осей автомобиля.

Видео:Тяжело пилить бывает из-за шины.Скачать

Причина №10. Подклинивание направляющих суппорта

Последняя возможная причина перегрева колес на автомобиле, о которой не стоит забывать, заключается в подклинивании направляющих суппорта. Происходит это как из-за износа деталей, так и из-за грязи, коррозии металла, механических повреждений (наезд на яму и пр.) Выявить подобные проблемы достаточно просто без обращения к специалисту. Подклинивание направляющих суппорта определяются на вывешенном колесе без диска.

Во многих случаях исправить поломку можно простой очисткой и промывкой узла, например, в керосине.

Итоги

Как видно из вышеописанного, причин для чрезмерного перегрева колесных дисков может быть несколько. Чтобы найти и устранить неисправность, необходимо, в первую очередь, проверить элементы тормозной системы. Если тормоза исправны, то причиной нагрева может служить изношенный, несмазанный или банально перетянутый ступичный подшипник.

• 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/ot-chego-peregrevaetsya-shina

  📸 Видео

  Почему греется колесо. Как найти причинуСкачать

  

  СПУСТИ ШИНЫ ЛЕТОМ - ЭТО НУЖНО ЗНАТЬ!Скачать

  

  ЧТО ДЕЛАТЬ, ЕСЛИ ОТГОРЕЛ НУЛЕВОЙ ПРОВОД В ЭЛЕКТРО ЩИТКЕ?!Скачать

  

  Почему отгорает ноль в щите? Как это исправить? Как правильно подключить нулевой проводСкачать

  

  Почему Бензо_триммер перегревается через каждые 15-20минут работы.Скачать

  

  Почему клинит тормоза и греется диск? Ремонт суппортов своими рукамиСкачать

  

  Доработка и переделка ручной аккумуляторной цепной пилы с Алиэкспресс. Шина 6 дюймов и новый аккум.Скачать

  

  Все Причины ПЕРЕГРЕВА и КИПЕНИЯ Двигателя. Устранение причин перегрева двигателя ВАЗ 2109, 2114....Скачать

  

  Вот так делать нельзя!)Скачать