Пятно контакта шины с дорогой это

Видео:Continental ContiSportContact 5 - пятно контакта с дорогойСкачать

Пятно контакта шины с дорогой — что это, на что влияет

Все водители слышали про пятно контакта шины. Но, многие не понимают, как параметр влияет на управляемость, как рассчитывается. Рассмотрим особенности пятна контакта, характеристики, взаимодействие с поверхностью, влияние на безопасность

Видео:Травим шину и на сколько увеличится пятно контакта стоит ли травить штатную шинуСкачать

Что такое пятно контакта шины с дорогой

Пятно контакта шины с дорогой – точка взаимодействия покрышки с поверхностью. Авторезина под тяжестью машины несколько деформируется. Вся площадь шины, контактирующая с асфальтом и будет точкой взаимодействия.

В зависимости от модификации покрышки, степени накачки площадь может изменяться. Особенно важно влияние давления и жесткости резиновой смеси на увеличение пятна взаимодействия с автодорогой, подбирая разные параметры можно менять некоторые ходовые характеристики автошины.

Видео:Широкие шины | Преимущества и недостаткиСкачать

Как пятно контакта влияет на разгон

Вопреки распространенному мнению пятно контакта практически не влияет качество торможения. Может влиять на некоторые другие параметры, об этом позже.

Разберем, почему колесо тормозит примерно одинаково, вне зависимости от размера площади взаимодействия. С точки зрения простой логики, чем больше площадь, тем больше будет сила трения, соответственно эффективность торможения будет увеличиваться. Так и произойдет, если не учитывать дополнительные факторы.

Автомобиль имеет определенный вес, он распределяется по общей площади контакта всех покрышек. Могут быть незначительные различия по осям, но данный момент не сильно влияет на расчеты. На квадратный сантиметр, будет давить определенный вес. Если увеличить точку взаимодействия, масса распределиться уже по большей площади, соответственно давление на грунт уменьшится.

Уменьшение давления на дорогу будет пропорционально увеличению силы трения. В результате общий параметр останется неизменным. Соответственно, эффективность торможения будет такой же.

Аналогичное влияние оказывается и на разгон. Но, тут нужно учитывать особенности дорожного покрытия. На заснеженной дороге покрышка с меньшей площадью контакта будет эффективнее прорезать снег. Сцепление с асфальтом будет лучше, разгоняться машина будет лучше.

Увеличенное пятно контакта практически не влияет на управляемость. Сцепление с дорогой не изменяется, другие показатели тоже остаются одинаковыми. Увеличение площади контакта достигается за счет более широких покрышек. Такая шина может при выворачивании колеса может цепляться за арку, уменьшая радиус поворота. Фактор отрицательно сказывается на управляемости и безопасности.

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

От чего зависит сцепление шины с дорогой

На силу, качество сцепления покрышки с дорогой влияют следующие факторы:

• протектор;
• дорожное покрытие;
• состав резиновой смеси.

Разберем факторы подробнее.

• Протектор позволяет эффективнее отводить воду из пятна контакта. Ламели на зимней резине усиливают зацепление за скользкую дорогу. Все вместе это позволяет увеличить качество сцепления.
• Коэффициент сцепления на разном дорожном покрытии будет отличаться. Резина не одинаково взаимодействует с сухим асфальтом и льдом. Особенности покрытия, самый значительный фактор, влияющий на сцепление.
• Состав шины может сильно изменять возможности покрышки на разных дорогах. Особенно это ярко проявляется при сравнении зимней и летней авторезины. Для зимних покрышек применяются мягкие резиновые смеси, образующие шершавую поверхность. Они хорошо ведут себя на снегу и льду, на асфальте показывают результат хуже. Жесткая резиновая смесь летних покрышек на ледяной трассе покажет эффект «коньков», сцепления почти не будет.

В целом влияние пятна контакта водителями преувеличивается. На качество торможения и другие значимые факторы площадь взаимодействия шины с дорогой практически не влияет. Более важным является протектор и состав резиновой смеси.

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

Шины низкого давления: виды, устройство и назначение

Видео:Неожиданный результат! Клиренс и пятно контакта на разном давлении!Скачать

Пятно контакта — что это, на что влияет

Автомобильная шина — это единственное связующее звено между машиной и дорогой. Место, где колесо соприкасается с поверхностью асфальта или грунта, является пятном контакта. От того, насколько качественным оно будет, зависят ходовые характеристики авто и безопасность движения.

Видео:Пятно контакта колеса при различном давленииСкачать

Что такое пятно контакта шины

Взаимодействие покрышки с дорожным полотном, а точнее точка опоры, называется – пятно контакта. Площадь соприкосновения у всех шин разная и зависит от диаметра и ширины колеса. Также на этот параметр влияет давление. При его недостатке площадь увеличится, а при переизбытке – уменьшиться.

Например, некоторые автомобили, включая внедорожники, эксплуатируются на шинах низкого давления. Для пересечения труднопроходимой местности, водители (джиперы) стравливают воздух. Площадь пятна контакта увеличивается. На каждый см² поверхности воздействует меньшее давление ТС, и машина легко пересекает участок.

Видео:Что означает МАРКИРОВКА НА ШИНАХ / Значение всех цифр и букв на резинеСкачать

Как и на что влияет пятно контакта

Качество пятна контакта оказывает прямое воздействие на ходовые характеристики авто. Если речь идёт о сухом асфальте, то для эксплуатации подходят широкие покрышки. Они обеспечивают увеличенную площадь соприкосновения, что повышает «держак». Для примера можно обратить внимание на скоростные автомобили, которые обувают в широкие «скаты». На асфальте они демонстрируют:

· наилучшие показатели набора скорости;

· хорошую курсовую устойчивость;

· препятствуют боковым сносам авто на поворотах.

В частности, производитель BMW рекомендует для модели «Х6» резину от 285/40R20.

Для обледенелой дороги лучше использовать узкие колёса. В этом случае площадь контакта уменьшается. На каждый см² давит больше веса ТС, что заставляет ламели и кромки блоков протектора буквально впиваться в поверхность. А если резина ошипована, то продуктивность возрастает в разы. Обычно такими покрышками оснащают раллийные машины зимой и мотоциклы для ледового спидвея. А вот широкие колёса на таком дорожном полотне будут скользить.

Видео:Ширина шины: какая лучше? Простой способ выбратьСкачать

От чего зависит сила сцепления шины с дорогой

Качество пятна контакта шины с дорогой зависит от конструктивных и внешних факторов.

Дождь и снег образуют на поверхности дополнительный слой воды или льда. Попадая на такой участок дороги, качество сцепления колеса с полотном становится хуже. Даже у покрышек с развитой гидроэвакуационной системой или шипами. На большой скорости высока вероятность появления аквапланирования или слэшпленнинга.

На твёрдой и ровной поверхности, например, асфальте или бетоне, пятно контакта будет устойчивым. На грунтовых и неровных дорогах площадь касания будет меняться, что снижает качество взаимодействия покрышки с поверхностью. Например, машина хуже слушается рулевых команд и теряет устойчивость к боковым сносам. Агрессивный протектор улучшит ситуацию, но ненамного.

Если посмотреть на болиды Формулы-1, то можно заметить на них гладкие покрышки, т.н., слики. Они обеспечивают превосходное сцепление с треком, прилегая к нему каждым мм² своей контактной поверхности. У шин с небольшими блоками, сцепление в пятне прилегания будет хуже, так как зависит всего от нескольких точек соприкосновения.

Эластичная или твёрдая резина? Чем жёстче материал покрышки, тем хуже «держак». Поэтому вся спортивная «обувка» мягкая или супер-мягкая. Но, из-за этого она быстро стачивается и приходит в негодность. Это большой минус.

Видео:Michelin - Пятно контакта - 4 точки. Шины и диски 4точки - Wheels & Tyres 4tochkiСкачать

Выводы

Пятно контакта – это параметр, который всегда необходимо учитывать при выборе шин для той или иной эксплуатации. Качество сцепления зависит от конструктивных и внешних факторов. Для трассы рекомендуется брать широкие покрышки с крупными блоками. На бездорожье лучше использовать резину с агрессивным протектором. Зимой рекомендуется ездить на узких колёсах, так как благодаря уменьшенной площади контакта, резина под давлением массы лучше впивается в дорожное полотно.

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

Пятно контакта шин — важен ли его размер? (Спойлер — нет!)

Но как бы ни старались инженеры по доводке ходовой части и специалисты из отдела двигателей и трансмиссии, все их старания зависят от одной простой вещи — сцепления шины с дорогой. Ведь именно через него передаются все ускорения, заставляя автомобиль вовремя остановиться, разогнаться и оставаться на траектории движения.

Читайте также: Пакеты для шин в нижнем новгороде

Многие стремятся установить на свой автомобиль шины как можно большей ширины. Разумеется, довод один — широкая шина имеет большее пятно контакта, то есть большую опорную поверхность колеса. В результате автомобиль будет более устойчивым в поворотах, лучше разгоняться и т.д.

На самом деле это не совсем так. Конечно, при условии одинаковых моделей шин разница будет, но ее можно поймать лишь в экстремальных ситуациях. Да и водителей, способных это ощутить, можно пересчитать по пальцам — как бы обидно это ни звучало в отношении всех прочих. Ведь площадь этого самого пятна примерно равна ладони взрослого человека. Не больше. И с изменением ширины шины оно меняется не так сильно, как многим кажется.

Площадь пятна контакта зависит и от давления в шине. Всегда нужно выставлять рекомендованное производителем давление для конкретного размера шин. Ведь перекачанное колесо в поперечном сечении становится более округлым и площадь пятна значительно уменьшается. То же касается и недокачанного колеса.

Кто-то может подумать, что чуть спущенные шины имеют большее пятно за счет большей деформации. Но это справедливо лишь для мягкой дорожной поверхности (чем пользуются любители внедорожных вылазок). А к твердым покрытиям это не имеет никакого отношения. В этом случае контакт с дорогой осуществляется лишь боковыми дорожками протектора, и общая площадь пятна контакта сильно снижается. Не зря же при полной загрузке автомобиля давление в шинах рекомендуется увеличить: с большей нагрузкой возникает тот же эффект.

Шины очень сильно влияют на поведение автомобиля. Поэтому на них никогда не стоит экономить. И не надо гнаться за шинами с минимальной высотой профиля и максимальной шириной. Гораздо важнее выбрать те покрышки, у которых лучшие сцепные свойства (пусть они даже будут меньшего размера). А также следить за их износом и давлением. Это и будет залогом успеха того, что ваш автомобиль будет ехать именно так, как должен.

Видео:Как понять, когда протектор износился и шины пора менятьСкачать

От чего зависит сцепление шин с дорогой? Часть 1

Дорогие друзья! Два года назад я написал статью «Сцепление шин с дорогой не зависит от площади пятна контакта?», и она вызвала бурную реакцию аудитории. Статья до сих пор находится в блоге, и на ее странице много комментариев, вопросов, споров, рассуждений. Кто-то, прочитав, поблагодарил меня за развенчивание мифов и простое, доступное объяснение физики процесса. Кто-то, наоборот, раскритиковал за излишнюю упрощенность и ограниченность моих рассуждений и аргументов.

За два года, что прошли с момента написания этой статьи, я поучаствовал во многих дискуссиях на эту тему, познакомился с новой литературой, пообщался с другими физиками (сам я – тоже физик по специальности), гонщиками и кое-что переосмыслил. Суть моих размышлений не поменялась, они стали более систематизированы и поменялись формулировки. Вот их я и изложу ниже. Поехали.

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

Сила трения покоя: закон Амонтона-Кулона

Снова вернусь к школьной физике. Напомню, школьная физика и классическая механика достаточно точно описывают повседневные явления. Пока речь не заходит об очень маленьких масштабах или релятивистких скоростях, классическая механика отлично работает. Более того, в какие бы научные труды о сцеплении шин с дорогой я не заглядывал, я видел в них много страшных зубодробящих формул, интегралов, рядов, но в конце концов все сводилось к одной простой школьной формуле, которая называется законом Амонтона-Кулона:

где µ — коэффициент сцепления, N – сила, прижимающие одно тело к другому (в данном случае, вес шины плюс вес части автомобиля, приходящейся на эту шину), m — масса тела (шины и части автомобиля, приходящейся на эту шину), g — ускорение свободного падения.

То есть сила трения пропорциональна силе, прижимающей одно тело к другому, и коэффициенту трения. В самом простом случае эта сила — вес и представляет собой силу тяжести, то есть произведение массы тела на ускорение свободного падения. И тогда сила трения покоя пропорциональна коэффициенту трения, массе тела и ускорению свободного падения.

Видео:Широкие и узкие шины | Преимущества и недостатки | Отвечаем на вопросы подписчиковСкачать

Сила трения покоя – она же сила сцепления

Автомобиль движется благодаря силе трения покоя в области контакта шины с дорожным полотном, а не силе трения качения, как иногда думают. Сила трения качения – следствие деформации шины. Она наоборот тормозит движение автомобиля. А пятно контакта шины с дорогой покоится относительно дороги в случае качения шины. Конечно, во время качения в пятне контакта всегда присутствуют элементы протектора, проскальзывающие относительно дороги, но в случае равномерного прямолинейного движения автомобиля в первом приближении их можно не учитывать и считать силу трения силой трения покоя или еще ее называют силой сцепления шины с дорогой, а коэффициент трения покоя – коэффициентом сцепления. При торможении большая часть элементов протектора может скользить вдоль дорожного полотна. В этом случае вращение колеса (и следовательно автомобиль) тормозится силой трения скольжения. Стоит отметить, что обычно сила трения скольжения меньше силы трения покоя.

Видео:Безопасность движения. АквапланированиеСкачать

Перераспределение веса авто между шинами и сцепление с дорогой

Теперь разберем, что есть что в формуле Амонтона-Кулона. Ускорение свободного падения постоянно, его из обсуждения исключаем. Масса в целом тоже постоянна. Конечно, вес автомобиля распределен между 4 шинами, и при изменении скорости и/или траектории движения распределение веса может существенно меняться: какие-то шины разгружаются, а какие-то нагружаются дополнительно.

Перераспределение веса автомобиля между шинами тоже косвенно влияет на их сцепление с дорогой. Скажем, при торможении вес машины частично смещается с задней оси на переднюю, следовательно, сила прижатия задних шин к дороге уменьшается и поэтому сила их сцепления с дорогой ухудшается. Это повышает вероятность заноса автомобиля, но на тормозной путь не влияет, потому что сила сцепления передних колес с дорогой увеличивается из-за перераспределенной нагрузки. Если на одних и тех же шинах будут тормозить Porsche 911 и Porsche Cayenne, у последнего вследствие большей высоты смещение веса с задних шин на передние будет в большей степени, и Cayenne больше рискует попасть в занос. Но тормозной путь от этого меньше не станет. То, что Cayenne тяжелее – тоже не влияет, об этом читайте статью «Тормозной путь не зависит от массы авто?». Поворачивать Cayenne будет конечно же хуже 911-го и на меньших скоростях – как раз из-за более высокого центра тяжести и большего смещения веса и больших кренов.

Кроме того, на перераспределение веса влияет манера вождения. При аккуратном вождении, когда водитель избегает резких поворотов, перестроений, ускорений и торможений (читай, чем меньше нажата педаль тормоза или чем на меньший угол поворачивается руль), запас сцепления шин с дорогой максимален, то есть шины находятся «максимально далеко» от перехода в состояние полного скольжения и, как следствие, управление автомобилем максимально безопасно. Во-вторых, одно и то же перемещение педалей или руля можно совершить по-разному: быстро, резко или по нарастающей, прогрессивно. Резкое нажатие на педаль или поворот руля приведет к соответствующему резкому перераспределению веса с одних шин на другие, и это чревато их срывом в скольжение и сходом с траектории движения. Постепенное же воздействие на органы управления приводит к столь же плавному перераспределению веса, что позволяет шинам цепляться за дорогу без риска скольжения и потери управляемости или устойчивости автомобиля. Убедиться в этом на практике вы можете на курсах контраварийной подготовки водителей, например, при выполнения упражнения «экстренный объезд препятствия».

Читайте также: Все для ремонта шин в красноярске

Практические рекомендации

1. Если вы хотите водить машину по дорогам общего пользования безопасно, а по гоночному треку быстро, перемещайте органы управления (руль, педали газа и тормоза) плавно и постепенно.

Теперь поговорим о том, что в самой шине влияет на ее сцепление.

Видео:Какой размер шин лучше? | Автоспорт на пальцахСкачать

Коэффициент сцепления шины с дорогой

Остается последний параметр в формуле силы трения Амонтона-Кулона – коэффициент сцепления µ, который, в первую очередь, зависит от природы соприкасающихся поверхностей. Самый показательный пример – сцепление резины с асфальтом куда лучше, чем той же резины со снегом и тем более льдом, несмотря на разные механизмы трения между шиной и этими тремя покрытиями. А при одном и том же дорожном покрытии коэффициент сцепления будет зависеть уже от состава резины и конструкции протектора. Например, на зимних шинах автомобиль куда лучше держит скользкую дорогу, чем на летних. И главное отличие зимних и летних шин – именно разный состав резины и конструкция протектора.

А если вы когда-нибудь смотрели по телевизору Формулу 1, наверняка слышали о разных типах шин и разных составах: «мягкий состав, сверхмягкий состав, жесткий состав». Именно это и оказывает ключевое влияние на коэффициент сцепления, даже в Формуле 1.

Так что же, все? Больше ничего не влияет? И что, этот коэффициент сцепления постоянен? Влияет, и как раз потому, что коэффициент сцепления не является постоянным и зависит от некоторых факторов. Но для начала расскажу о пресловутой площади пятна контакта.

Видео:Шины! Как Выбрать!Скачать

Влияет ли площадь пятна контакта на сцепление шины с дорогой?

На всякий случай напомню, что такое пятно контакта. При контакте с плоским дорожным покрытием ВСЯ шина деформируется, сминаясь и становясь плоской в зоне контакта. Эту зону и называют пятном контакта. Пятно контакта имеет площадь, примерно равную размеру ладони. Обыватели часто думают, что чем больше площадь пятна контакта, тем лучше сцепление шины с дорогой. И еще многие думают, что чем шире шина, тем больше площадь пятна контакта. А следовательно, думают, что чем шире шина, тем лучше ее сцепление с дорогой. Ниже я расскажу обо всем этом по порядку.

Как видно из формулы Амонтона-Кулона, площадь пятна контакта в силу трения не входит. Почему? Ведь, казалось бы, чем больше площадь, тем больше элементов шины участвует в зацеплении и тем больше сила трения. С одной стороны – да, а с другой – чем больше площадь соприкосновения, тем меньше давление шины на дорогу. Выходит баш на баш, и площадь не играет никакой роли. Теперь объясню то же самое на языке физики.

Чтобы было понятнее, куда же делась площадь, можно формулу Амонтона-Кулона (1) переписать иначе, с учетом площади пятна контакта и отразить влияние пятна на давление. Все просто: давление тела на опору или, в нашем случае, шины на асфальт равно весу тела (шины), деленному на площадь контакта:

где P — давление шины на дорогу, N = mg — все тот же вес шины.

Тогда отсюда можно выразить вес через давление:

Теперь, если подставить эту формулу в закон Амонтона-Кулона, получим:

Или, выражаясь человеческим языком, сила сцепления шины с дорогой пропорциональна коэффициенту сцепления, давлению шины на дорогу и площади пятна контакта. Это именно то, как воспринимает силу сцепления большинство людей. Но здесь зарыта собака – в том, что давление напрямую зависит от площади пятна контакта и обратно пропорционально ему. Об этом нам говорит формула (2). Подставляя сюда выражение для давления, получим:

Тогда площадь мы успешно сокращаем и приходим к закону Амонтона-Кулона (1) и силе сцепления, не зависящей от площади пятна контакта.

Видео:Пятно контакта или Клиренс, Suzuki Escudo на 33" BFGoodrichСкачать

Влияние адгезии на коэффициент сцепления

Многие интуитивно полагают, что механизм трения резины объясняется адгезией — её приклеиванием к дорожному покрытию: чем больше площадь соприкосновения, тем больше приклеивание и тем больше сцепление. При этом приклеивание, вроде бы, не очень зависит от прижимающей силы. Действительно, тот же скотч липнет к гладким чистым поверхностям без всякого усилия, обеспечивая великолепное сцепление. Ключевое слово тут – гладкие чистые поверхности. Если поверхность шероховатая и грязная, как асфальт, то скотч будет держать гораздо хуже. На этом эффекте основан принцип защиты поверхностей в городской среде от наклеивания объявлений. И скотч, и объявления не держатся на неровных поверхностях потому, что реальная площадь контакта гораздо меньше площади самого скотча или бумаги. Если материал текучий и его контакт с неровной поверхностью сохраняется достаточно долго, то склеивание будет возможно. Обычная резина – материал мягкий, но не текучий, а времена ее контакта с дорожным полотном довольно малы. В результате, вкладом прилипания в формирование коэффициента трения можно пренебречь. Для желающих разобраться в вопросе самостоятельно, я могу порекомендовать ознакомиться с теориями Гринвуда-Вильямсона и Джонсона-Кендалла-Робертса и последующим развитием теории механики контактного взаимодействия.

Что же касается езды по гоночному треку на спортивных и гоночных шинах, там эффект прилипания шины к поверхности трека может быть более заметным. Отчасти это связано со специфическим составом резины протектора и отчасти – с более высокой температурой, до которой прогреваются шины при гоночной езде. Этот эффект и объясняет, почему коэффициент сцепления гоночных шин может быть заметно больше 1 (у шин в Формуле 1 – около 1,8).

И вот как такой коэффициент сцепления сказывается на практике:

Тормозной путь гоночного болида F1 со скорости 140 км/ч оказался короче на 32 метра, чем обычного дорожного автомобиля, 48 метров против 80, то есть в 1,66 раза короче. Во столько же раз коэффициент сцепления гоночной шины в этом видео больше, чем у дорожной.

Видео:Широкие шины лучше узких? | Автоспорт на пальцахСкачать

Влияние аэродинамической прижимной силы на силу сцепления

Не стоит путать эффект прилипания шин к поверхности трека с эффектом аэродинамической прижимной силы, благодаря которой пилоты Формулы 1 при торможениях, ускорениях и поворотах могут испытывать перегрузки, в несколько раз превышающие величину ускорения свободного падения. А болиды, соответственно, иметь в несколько раз большую динамику торможения и скорость прохождения поворотов, чем обычные дорожные машины. То есть в повороте боковое ускорение величиной 4g (где g – ускорение свободного падения) болиды развивают не за счет прилипания шины и коэффициента сцепления, якобы, в 4 раза большего, чем у дорожных шин, а за счет большой прижимной силы, которая создается антикрыльями на большой скорости и в несколько раз превышает силу тяжести болида.

Видео:Пятно контакта сопряженных шестерен Основные понятия и определенияСкачать

Увеличенное пятно контакта – спущенные шины

Из практики, площадь пятна контакта можно увеличить, уменьшив давление в шинах. Если спустить шины до 1 атмосферы, то при норме в 2 атмосферы это вдвое меньшее давление и вдвое большая площадь пятна контакта. Так что же, ездовые характеристики машины улучшатся в 2 раза? Конечно же нет и, более того, они ухудшатся. Хотя… тормозной путь уменьшится, но не из-за увеличившегося пятна контакта, а из-за увеличившейся силы трения качения вследствие более мягкой шины и большей ее деформации. А ускорение не станет лучше и будет только хуже – все из-за той же силы трения качения. Ну а в поворотах… машина будет вести себя, как будто водитель сильно пьян ? В общем, не делайте этого – не спускайте шины без необходимости, и, кстати, об этой необходимости…

Читайте также: Шины мишлен x ice green

Увеличение площади пятна контакта за счет спускания шин реально может помочь, если нужно проехать через какие-то рыхлые, зыбучие места. За счет большей площади контакта с поверхностью уменьшится давление шин на поверхность, а значит, и риск провалиться или увязнуть.

Видео:Шины Dunlop Sport Maxx RT 2 SUV - оптимизированное пятно контакта на 4 точки. Шины и диски 4точкиСкачать

Увеличим ширину шин в 10 раз и спасем мир от ДТП?

Обратный пример, узкие шины мотоцикла не делают его более медленным, чем машина, и, более того, он заметно быстрее ее. Быстрее он по другим причинам, но значительно меньшая ширина шины негативного влияния точно не оказывает.

И еще идея – а давайте увеличим ширину шины в 10 раз и тем самым увеличим сцепление в 10 раз, и раз и навсегда решим все проблемы зимней езды, а на асфальте машина вообще будет останавливаться, как вкопанная! И всем всегда будет хватать тормозного пути! Что, вам не нравится эта идея? Правильно, если б все было так просто, это бы давно уже сделали…

увеличение площади пятна контакта => увеличение количества элементов шины, участвующих в зацеплении, и одновременно уменьшение давления шины на дорогу => оба эффекта компенсируют друг друга в равной степени => сцепление шины с дорогой не меняется

Влияет ли ширина шины на площадь пятна контакта?

Более того, увеличив ширину шины, хоть в 10 раз, мы не увеличим площадь пятна контакта, а лишь изменим его форму. Пока вы не закидали меня тухлыми помидорами после этой фразы, я попробую успеть доказать ее :)))

Вспомним, что такое давление – это сила (в нашем случае – сила тяжести, прижимная сила), приходящаяся на единицу площади. Об этом нам говорит формула (2), продублирую ее:

где m – масса тела (шины и части машины, приходящейся на эту шину), а S – площадь соприкосновения тел, то есть, в нашем случае площадь пятна контакта.

Отсюда площадь пятна контакта равна

То есть площадь пятна контакта шины с дорогой тем больше, чем больше вес машины, приходящийся на эту шину, и чем хуже она накачана. И, конечно, на площадь влияет и жесткость боковин шины. Чем жестче боковины, тем меньше деформируется шина и тем меньше деформируется шина при уменьшении давления воздуха в ней. Хороший пример – современные шины с усиленными боковинами Run Flat, которые даже будучи полностью спущенными могут довезти автомобиль до места назначения, не особо проседая. От ширины шины площадь пятна контакта при одном и том же давлении и одной и той же нагрузке не зависит (в первом приближении).

Ширина шины влияет на форму пятна контакта

Прекрасно! А куда же делась ширина шины. Очень просто, и тут опять работает принцип «баш на баш». Пятно контакта – следствие деформации шины, которая, в свою очередь, возникает вследствие приложенной сверху силы, то есть cилы тяжести самой шины и автомобиля. Чем шире шина, тем шире пятно контакта, что, казалось бы, должно увеличить площадь пятна. С другой стороны, чем шире шина, тем меньшее давление она оказывает на дорогу и тем меньше деформируется. В итоге, при увеличении ширины профиля шины мы имеем ту же площадь пятна контакта, но более вытянутую по ширине и узкую его форму.

В одном из серьезных научных трудов, который попался мне на глаза за последнее время (Автомобильные шины, диски и ободья, Евзович В.Е., Райбман П.Г.), авторы привели результат эксперимента с тремя шинами, две из которых были одной и той же модели, но разного диаметра ширины:

205/55 R16 с площадью отпечатка 173*143 мм = 247,39 см2

225/45 R17 с площадью отпечатка 185*134 мм = 247,90 см2

Как видим, у более широкой шины пятно более вытянутое и узкое, чем у более узкой шины. При этом в квадратных сантиметрах площадь пятна контакта практически одна и та же.

То есть, да, при одном и том же давлении у широкой шины пятно контакта по площади больше, чем у узкой. Но насколько? В данном примере на десятые доли процента, а вообще – максимум на несколько процентов. Теоретически, мы можем поставить на машину вместо шин с шириной профиля 195 мм шины с профилем, скажем, 245 мм. Но на практике это недопустимо по требованиям завода-изготовителя автомобиля. В любом случае, как я писал выше, площадь пятна контакта непосредственно не влияет на силу сцепления, поэтому ни эти доли процента, ни большее увеличение площади (например, за счет снижения давления в шине) погоды нам не сделают.

увеличиваем ширину профиля шины => увеличиваем ширину пятна контакта и одновременно уменьшаем давление шины на дорогу и деформацию шины в зоне контакта => уменьшаем длину пятна контакта => изменяется форма пятна контакта, но не меняется его итоговая площадь (меняется незначительно)

А увеличить площадь пятна контакта можно либо уменьшив давление воздуха в шине, либо увеличив нагрузку на шину сверху.

Сила сцепления шины с дорогой. Итоги

Итак, ширина шины напрямую не влияет на ее сцепление с дорогой по двум причинам:

а) площадь пятна контакта не влияет на сцепление

б) ширина шины не влияет на площадь пятна контакта

Я бы сказал, сила трения имеет «двойную защиту» от ширины шины :)))

Однако ширина шины все же косвенно влияет на силу сцепления, и независимость площади пятна контакта от ширины никак не мешает этому влиянию. Обо всем этом – ниже.

В итоге, сцепление шины с дорогой зависит от:

1) веса, приходящегося на шину, от развесовки автомобиля и динамического перераспределения веса, а значит, и от конструктивных его особенностей – высоты центра тяжести, колесной базы, колеи, подвески, жесткости кузова. Обсуждение этих моментов – отдельная тема и выходит за рамки этой серии статей.

2) коэффициента сцепления (трения покоя). А он, в свою очередь, много от чего зависит, но не от площади пятна контакта! ? Вот параметры, влияющие на величину коэффициента сцепления шины с дорогой, известные мне из университетского курса физики, специальной литературы и из водительского и инструкторского опыта:

Обо всем этом я подробно напишу в следующих статьях. Кроме того, все эти вопросы мы подробно обсуждаем на курсе безопасного вождения «МВА для водителя: Мастерство Вождения Автомбиля». Конкретно в следующей статье — о влиянии дорожного покрытия, типа протектора шины, рисунка протектора и степени его износа на коэффициент сцепления, а также о зависимости коэффициента сцепления от температуры шины.

• 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/pyatno-kontakta-shiny-s-dorogoy-eto