От чего зависит коэффициент сцепления шин с дорогой

Как шины влияют на безопасность, когда вы ведете машину по шоссе? Какие факторы помогают предотвратить занос и позволяют контролировать ваш автомобиль при повороте и остановке?

Вопросы безопасности на дорогах включают не только выбор правильной резины, но и учитывают фактор дорожного покрытия, технические характеристики транспортного средства ТС, другие факторы о которых узнаете ниже.

Видео:2 - Сцепление шин с дорогой и немного о дрэгеСкачать

Измерение коэффициента сцепления дорожного покрытия по ГОСТ 50597-93

Исследования проводились динамометрическим приборомПКРС-2, результаты сведены в таблицу, где указаны виды дорожного покрытия и их состояние в зависимости от погодных и климатических условий. С момента ввода этих коэффициентов прошло много лет. Изменились технологии строительства дорог, в частности контактная поверхность дорожного покрытия. Данные таблицы надо рассматривать, как ориентировочные.

Совершенно ясно, что эти коэффициенты не есть величина постоянная, а зависят от многих факторов:

• тип дорожного полотна, качество состояния;
• состояние шин транспортного средства их скоростные, нагрузочные и другие характеристики, входящие в маркировку;
• скорость движения ТС;
• наличие веществ, снижающих сцепление в зоне контакта поверхности колеса и покрытия (грязь, пролитые ГСМ);
• уклоны и опасные закругления автомобильной дороги.

Коэффициент сцепления между шиной и дорогой является одним из важных факторов, влияющих на безопасность дорожного движения. Состояние деформации шины различается в зависимости от силы торможения, вертикальной нагрузки на колесо.

Видео:Почему у широкой покрышки больше сцепления? (by Engineering Explained)Скачать

Силы воздействия на участок поверхности шины во время торможения

Есть классическая формула в физике F =µN =µmg, которая связывает прямо пропорциональную зависимость силы трения от коэффициента сцепления контактирующих областей и прижимной силы. N равна произведению массы нагруженного колеса на ускорение свободного падения. Конечно распределение веса на переднюю ось будет больше при торможении, но эта классическая формула дает возможность понять какие факторы рассматриваются производителями шин, чтобы обеспечить безопасность автомобиля.

Зависимость тормозного пути от коэффициента сцепления шин с дорогой

Рисунок протектора колеса играет важную роль в определении трения или сопротивления скольжению. В сухих условиях на дорогах с твердым покрытием гладкая шина дает лучшую тягу, чем рифленый или узорчатый протектор, потому что имеется большая площадь контакта для создания сил трения. По этой причине резина, используемая для автогонок, имеет гладкую поверхность без рисунка протектора. К сожалению, гладкая шина развивает очень мало сцепления при влажных условиях, потому что фрикционный механизм уменьшается благодаря смазочной пленке воды между протектором и дорогой.

Рисунок канавки или каналы, по которым идет водоотвод, обеспечивает область прямого контакта между шиной и дорогой. Типовая шина дает коэффициенты сухого и влажного сцепления около 0,7 и 0,4 соответственно. Эти значения представляют собой компромисс между экстремальными значениями около 0,9 (сухих) и 0,1 (влажных), полученными с гладкой шиной.

Торможение на мокрой дороге

Когда автомобиль заторможен до жесткой остановки на сухой дороге, максимальная сила трения может быть больше, чем прочность протектора. В результате, вместо того, чтобы шина просто скользила по дороге, резина отрывается от протектора в области контакта шины и дороги. Несомненно, сопротивление протектора этому разрыву представляет собой сочетание прочности резины, канавок и щелей, составляющих дизайн протектора. Это тоже учитывают производители шин.

Кроме того, размер контактной зоны очень важен в автомобильных шинах, потому что тяга является динамической, а не статической; то есть она изменяется по мере того, как колесо катится вперед. Максимальный коэффициент трения может происходить где угодно в области контакта, и чем больше площадь, тем больше вероятность максимальной тяги.

Таким образом, при одинаковой нагрузке и на одной и той же сухой поверхности более широкий профиль имеет большую площадь контакта и развивает более высокую тягу, что приводит к большей тормозной способности. Хотя некоторые специалисты считают, что большая площадь снижает давление на единицу поверхности и таким образом прижимная сила становится меньше, а потому выигрыш в тормозной способности остается под вопросом.

Видео:Низкий коэффициент сцепления шин с дорогойСкачать

Коэффициент сцепления шин с дорогой — что это, на что влияет, как обозначается

Автомобильная шина отвечает за безопасность движения. В зависимости от покрытия подбирают варианты резины, обладающие наилучшим сцеплением в конкретных условиях. При выборе нужно учитывать коэффициент сцепления шины с дорогой.

Видео:Важность скольжения шинСкачать

Что такое индекс сцепления шин с дорогой

Одним из важнейших параметров любой авторезины является коэффициент сцепления шины. Он показывает силу, которая противостоит скольжению колеса относительно дорожного покрытия. При этом, параметр равняется силе трения, которая возникает в пятне контакта покрышки с дорогой.

Для дорог с грунтовым или другим неустойчивым покрытием, показатель уровня сцепления может отличаться.

На автошине маркируется словом Traction. Рядом с этим словом проставляется буква, соответствующая конкретному индексу. Всего используется три варианта показателей:

• A – показывает самый лучший уровень для шины этого класса;
• B – средний показатель.
• C – минимально допустимый параметр.

Иногда встречается обозначение «AA». Оно характерно больше для спортивных покрышек, говорит об улучшенном коэффициенте сцепления.

Видео:Шины! Сцепление с дорогой! Почему хорошие покрышки стоят дорого!Скачать

Как измеряется коэффициент шины с дорогой

Стоит разобраться, как рассчитывается и измеряется индекс сцепления шины, обычно он показывается в виде коэффициента. Замеры производятся в строгом соответствии с регламентом, определенным:

• ГОСТ 30413–96;
• ГОСТ Р 50597-93;
• ОДН 218.0.006-2002.

Читайте также: Шины в ярославле яршина

Перед началом работы требуется проверить уровень сцепления самой дороги. Для этого замеряется этот параметр с помощью динамометрического прибора, обязательно перед этим асфальт смачивается. Эти данные позволяют отсечь влияние, которое оказывает конкретное покрытие на шину, уменьшив показатель сцепления на полученную величину.

Непосредственно шина тестируется следующим образом.

• Покрышка накачивается до давления 1,65 кг/см2. Но, если тестируются типы шин с другими требованиями, давление может отличаться.
• Накаченная автошина монтируется на прицеп, имеющий смонтированное измерительное оборудование. Общая масса прицепа 984 кг, соответственно на одну покрышку приходится нагрузка в 492 кг.
• Для проведения теста прицеп буксируют по мокрому асфальту со скоростью 65 км/ч. Далее резко тормозят до блокировки колеса прицепа. В этот момент и замеряют коэффициент сцепления.

Окончательные данные получаются путем расчетов, где учитываются параметры конкретного асфальта, замеренные перед тестом.

В зависимости от многих показателей, таких как загрязненность, температура и прочее, асфальт может оказывать разное влияние на коэффициент сцепления шины.

Видео:Сцепление автомобиля с дорогой, типы резиныСкачать

Как рисунок протектора влияет на индекс сцепления

На практике очень большое значение на индекс сцепления оказывает протектор. Именно от него во многом зависит, насколько будет эффективна шина в сложных дорожных условиях. Рассмотрим несколько примеров.

• Если на улице дождь, дорога будет мокрая. При этом, на асфальте постоянно находится небольшое количество воды. Этого вполне достаточно для эффекта аквапланирования, и снижения сцепления. От того, насколько эффективно будет отводиться вода из пятна контакта, напрямую будет зависеть коэффициент сцепления. Наличие водоотводящих канавок на протекторе значительно улучшает качество работы автошины.
• Ламели, на протекторе также усиливают сцепление. Особенно это проявляется на снегу, обледенелой дороге. Там также образуется пленка воды, ламели эффективно ее отводят, также помогают протекторным блокам плотнее прилегать к покрытию.
• На качество сцепления оказывает влияние и размер блоков протектора. Тут нужно учитывать особенности дорожного покрытия, в одних случаях лучший показатель будет у крупных «шашек», в других лучше поведут себя мелкие шины.

Нужно учитывать, что коэффициент сцепления замеряется в сравнении с определенным типом шин и протектора. Для дождевой резины и шин, созданных для сухой дороги, показатель «A» будет разным в условиях, например, дождя.

Видео:Ширина шины: какая лучше? Простой способ выбратьСкачать

Как ширина профиля влияет на сцепление шины с дорогой

Среди водителей ходит ошибочное мнение, что ширина покрышки влияет на качество сцепления. Считается, что при большей ширине увеличивается площадь контакта, это и улучшает эффективность сцепления. Это неверно.

Чем шире площадь контакта, тем меньше давление, которое оказывает колесо на квадратный сантиметр дороги. Соответственно сила трения снижается, и сцепление уменьшается.

Уменьшение показателя незначительно. Можно просто его не учитывать, считая, что ширина ската не оказывает влияния на сцепление.

Видео:Что означает маркировка на шинах! Значение цифр и букв на резине.Скачать

Влияние температуры на сцепление

Температура покрытия оказывает значительное влияние на сцепление. Резина становится мягче или жестче при изменении температурного режима. Тут еще нужно учитывать, что шина сама нагревается при движении.

В общих чертах можно сказать, что для зимней авторезины, при понижении температуры от +5° до -15° коэффициент будет увеличиваться, а при более низких температурах уменьшаться. Для летней резины схожий процесс будет наблюдаться при увеличении температуры до +30°, после чего показатель станет снижаться.

Коэффициент сцепления шины важный параметр, оказывающий влияние на безопасность движения. Он указывается на боковине каждой покрышке, но водителю нужно помнить, что на практике сцепление отличается от полученных на тестах результатов.

Как разбортировать бескамерное колесо?

Как разбортировать колесо автомобиля?

Как отремонтировать шину своими руками

Как снять и установить колпаки с колес

Набор для ремонта шин: когда пригодится, состав, как пользоваться

Как накачать колесо без насоса? Способы и нюансы

Treadwear — индекс износостойкости шин: что это, на что влияет

Цельнолитые шины — особенности, устройство, сфера применения

Видео:Прибор для измерения коэффициента сцепления с дорогойСкачать

От чего зависит сцепление шин с дорогой? Часть 3

В первой части статьи я описал, от чего зависит сцепление шины с дорогой с точки зрения физики: от коэффициента сцепления шины с дорогой и силы прижания шины к дороге. При этом коэффициент сцепления — величина не постоянная и зависит от различных параметров. В прошлой статье я рассказал о влиянии качества дорожного покрытия, типа протектора и его температуры на коэффициент сцепления шины с дорогой. В этой статье – о влиянии на коэффициент сцепления скорости движения автомобиля и проскальзывания шин.

Видео:Шины гоночного автомобиля, часть 1 | А.Плахотниченко, Осенняя школа Формулы Студент 2020Скачать

Влияние скорости движения автомобиля на коэффициент сцепления

Кроме всего вышеперечисленного, на коэффициент сцепления шин с дорогой влияет и скорость движения автомобиля.

Аквапланирование

В случае мокрой дороги дождевые канавки в протекторе шины при увеличении скорости успевают отводить все меньше воды из пятна контакта. Поэтому чем больше скорость, тем больше воды скапливается в пятне контакта и тем меньше коэффициент сцепления. В конце концов может наступить момент, когда шина полностью потеряет контакт с дорогой и всплывает, а автомобиль потеряет управляемость. Это явление называется аквапланированием. Критическая скорость, при которой обычно возникает аквапланирование – около 90 км/ч, а толщина водяной пленки – несколько сантиметров. Как правило, аквапланирование возникает во время дождя при движении в асфальтовой колее. При большей толщине водяной пленки аквапланирование не возникает, потому что создается сильное сопротивление качению шин, которое быстро гасит скорость, и до критической скорости машина не может разогнаться. Если же толщина водяной пленки небольшая, скажем, пара миллиметров, аквапланирования вообще не будет. Просто коэффициент сцепления с дорогой немного уменьшится, к примеру, с 0,8 на сухой дороге до 0,6 на влажной.

Читайте также: Шины виатти 175 70 r13

При этом чем шире профиль шины, тем при меньшей скорости наступает аквапланирование. Ну и тип протектора тоже к этому причастен. Шина без рисунка – слик – всплывет раньше других, шина с обычным асфальтовым протектором и рисунком – чуть позже, а шина со специальным дождевым протектором – продержится дольше всех.

Так что широкая шина хоть и хороша для сухого асфальта, но уязвима на откровенно мокрой поверхности дороги.

Практические рекомендации

1. Избегайте движения по колее во время дождя, а если приходится по ней двигаться, не превышайте скорость 80 км/ч. Будьте особенно аккуратны в дождь, если у вас широкие спортивные шины – они предназначены в первую очередь для сухого асфальта и подвержены риску аквапланирования больше обычных более узких шин.

2. Помните, что аквапланирование возникает только в длинных и относительно глубоких лужах и при скорости от 90 км/ч. На мокром асфальте аквапланирование невозможно. Поэтому не нужно бояться дождя и чрезмерно снижать скорость. Всем известно, что та же Москва буквально встает в пробках в летние дождливые дни. Это раздувание из мухи слона… Увеличьте дистанцию до автомобиля-лидера в полтора-два раза и езжайте с привычной скоростью. И не въезжайте в колею с водой, вот и все. Ну и не лихачьте, если у вас шины с навороченным дождевым рисунком протектора, ведь он не сможет приклеить шины к дороге…

К сожалению, в России пока отсутствуют специализированные и общедоступные автодромы для контраварийной подготовки водителей, где каждый мог бы изучить поведение машины в экстремальной ситуации аквапланирования, поэтому рекомендация только одна — не попадать в эту ситуацию.

Уменьшение коэффициента сцепления на сухой дороге

При движении по сухой дороге коэффициент сцепления тоже незначительно уменьшается. Это объясняется тем, что при увеличении скорости возрастает частота вертикальных колебаний шины, и в результате шина контактирует с поверхностью дороги меньшее время. То есть она не успевает охватывать микронеровности дороги, как при более низкой скорости. Этот факт оказывает негативное влияние на тормозные свойства автомобиля при больших скоростях. Мало того, что тормозной путь сам по себе пропорционален квадрату скорости – то есть увеличивается в 4 раза при увеличении скорости в 2 раза, так еще и коэффициент сцепления подводит…

В таблице ниже приведены зависимости коэффициента сцепления от скорости движения автомобиля на разных дорожных покрытиях. Таблица взята из справочника Automotive Handbook (Bosch, 5th edition, 2000)

Из таблицы видно, что коэффициент сцепления при увеличении скорости незначительно уменьшается на сухой дороге, более явно уменьшается на мокрой дороге в дождь и при попадании в длинную лужу (колею) исчезает при скорости выше 90 км/ч, то есть при возникновении аквапланирования.

Практические рекомендации

3. Не гоняйте по дорогам общего пользования ? О том, как правильно выбрать безопасную скорость, читайте в статье «Как выбрать безопасную скорость» или на нашем курсе безопасного вождения «МВА для водителя: Мастерство Вождения Автомобиля».

Видео:Широкие шины | Преимущества и недостаткиСкачать

Влияние проскальзывания шины на коэффициент сцепления

Что значит «степень» проскальзывания шины? Казалось бы, шина либо катится, то есть не скользит вообще, либо скользит так скользит. Вообще, скольжение шины принято разделять на пробуксовку, что происходит при избытке газа, и проскальзывание – юз, что мы наблюдаем при торможении с блокировкой колес. На самом деле шина может скользить и частично, а показателем степени буксования или проскальзывания служат коэффициенты, соответственно, пробуксовки и проскальзывания.

Проскальзывание шины

Проскальзывание тормозящего колеса определяется разностью между скоростью движения автомобиля и линейной скоростью вращения колес. А коэффициент проскальзывания представляет собой относительную разность этих скоростей, выраженный в процентах:

где VA – скорость движения автомобиля, VК ­– линейная скорость вращения колеса.

В случае свободного качения колес проскальзывания нет (в первом приближении), то есть оно составляет 0%. Если мы на автомобиле без АБС нажали на тормоз в пол, колеса заблокировались, линейная скорость вращения колеса становится нулевой, а проскальзывание 100%-м. Но мы можем тормозить импульсно, как это делает АБС, тогда проскальзывание колеса будет чередоваться качением и наоборот. То есть тормозной путь будет состоять из чередующихся участков качения и проскальзывания колес. В этом случае линейная скорость вращения колеса уже не будет нулевой, потому что есть участки качения, но будет меньше скорости автомобиля, потому что есть участки проскальзывания. И тогда чем длиннее участки качения и короче участки юза, тем меньше коэффициент проскальзывания, и наоборот, чем длиннее участки юза и короче участки качения, тем коэффициент проскальзывания больше. Если вы затормозите с АБС на шипованных шинах на чистом льду, а потом посмотрите на следы торможения, то увидите короткие участки юза, процарапанные шипами, длиной 2-3 см. А со стороны выглядит, как будто колеса постоянно вращаются или блокируются на очень короткое время. Это проскальзывание несколько процентов, которое обычно и обеспечивает АБС.

Читайте также: Что делают после замены шин

Пробуксовка шины

Аналогично, буксование определяется разностью между линейной скоростью вращения ведущих колес и скоростью движения автомобиля, а коэффициент пробуксовки – их относительной разностью:

При свободном качении пробуксовка нулевая (в первом приближении). Если на автомобиле с отключенной противобуксовочной системой или без таковой нажать на газ в пол, например, при старте на скользкой дороге, ведущие колеса сорвутся в пробуксовку и будут шлифовать лед, а автомобиль – стоять на месте до тех пор, пока мы не отпустим газ и не дадим возможность шинам зацепиться за дорогу. В этом случае скорость движения автомобиля нулевая при вращающихся ведущих колесах, и мы имеем 100%-ю пробуксовку. Но если чередовать буксование с качением, аналогично импульсному торможению, пробуксовка будет меньше 100%. И чем длиннее участки качения и короче участки пробуксовки, тем меньше коэффициент пробуксовки, и наоборот, чем длиннее участки пробуксовки и короче участки качения, тем коэффициент пробуксовки больше. Или другая ситуация – управляемый занос, когда ведущие колеса буксуют, вращаются быстро, а автомобиль двигается медленно:

Максимальное сцепление – при небольшом проскальзывании

Так вот, практика показывает, что:

• при торможении (разгоне) коэффициент сцепления зависит от степени проскальзывания (пробуксовки);
• коэффициент сцепления максимален не тогда, когда шина катится без юза (пробуксовки), а при некоторой степени проскальзывания (пробуксовки). По разным данным и на разных покрытиях максимум сцепления возникает при различном проскальзывании, но на сухой дороге это где-то 5-20% проскальзывания.

Ниже я привожу один из распространенных графиков зависимости коэффициента сцепления от коэффициента проскальзывания для различных типов дорожного покрытия.

Если говорить об увеличении коэффициента сцепления за счет проскальзывания, тут от самой шины мало что зависит. Больше от типа дорожного покрытия, а также манеры торможения/ускорения (если машина без электронных систем) или от настроек электронных систем ABS и ESP (DSC).

Торможение юзом тоже эффективно

Что касается 100%-го проскальзывания, то есть торможения юзом, известно, а также видно из графика, что при этом коэффициент трения скольжения становится меньше по сравнению с коэффициентом трения покоя. Но на практике торможение юзом не менее эффективно торможения с небольшим проскальзыванием. Во-первых, юз провоцирует занос и вращение автомобиля, а это хоть и неприятно, но замедляет машину еще более интенсивно и приводит к сокращению тормозного пути. Кроме того при торможении юзом на рыхлом покрытии возникает эффект бульдозера: заблокированные колеса нагребают кучи снега (грунта, гравия и т.п.) перед собой, что создает дополнительное сопротивление движению машины и сокращает тормозной путь. Это, кстати, отражено на графике для рыхлого снега – резким увеличением коэффициента трения в момент 100%-го проскальзывания.

А главное – торможение юзом находится в согласии с физиологией и психологией человека в отличие от способов экстренного торможения, при которых водителю нужно четко дозировать усилие на педали тормоза или использовать сложные действия и комбинации движений ногами и руками. Подробнее об этом читайте в статье «Экстренное торможение».

Практические рекомендации

4. При вождении по дорогам общего пользования на автомобиле без АБС не стоит уповать на торможение с контролируемым проскальзыванием в случае экстремальной ситуации. Все равно не сможете его контролировать. Лучше сразу готовьтесь тормозить юзом и учитывайте возможные последствия.

5. Если вы любите выезжать на гоночный трек на автомобиле без АБС, учитесь дозировать усилие на педали тормоза и контролировать проскальзывание. В спорте – в отсутствие экстремальных ситуаций и испуга водителя – контроль проскальзывания как раз возможен и актуален.

6. Если у вас автомобиль с АБС, вообще забудьте о проскальзывании и тормозите «в пол» в любых экстремальных ситуациях, на гоночном треке и на любом дорожном покрытии. АБС все сделает сама.

7. На автомобиле с АБС используйте зимой только шипованные шины. Как видно из графика, на льду коэффициент сцепления нешипованных шин имеет очень неявный максимум, что затрудняет работу АБС и может сильно удлинить и без того огромный тормозной путь на льду.

• 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-zavisit-koeffitsient-stsepleniya-shin-s-dorogoy

  📹 Видео

  Как измерить сцепление шин | How to measure tire gripСкачать

  

  Технология повышения коэффициента сцепленияСкачать

  

  Всесезонная резина - кому она подойдет и сколько денег сэкономит?Скачать

  

  Влияние прижимной силы на сцепление шин | Effect of downforce on tire gripСкачать

  

  Колеса непосредственно контактирующая с дорогой, является обеспечение сцепления с дорогойСкачать

  

  Колёса и шиныСкачать

  

  ТИХИЕ ШИНЫ ЭТОГО НЕ ЗНАЮТ БОЛЬШИНСТВО АВТОМОБИЛИСТОВСкачать

  

  На что влияет протектор шин, история автомобильных шин, какие бывают протекторыСкачать

  

  От этой штуки зависит, сядет ли ваш самолетСкачать