Любая автомобильная шина, несмотря на кажущуюся простоту, это достаточно сложное изделие, которое состоит из множества деталей различающихся по конфигурации и по составу. Во время движения вся энергия, потраченная на качение автошин, преобразуется в тепловую, тем самым, заставляя шину разогреваться. Нормальная температура шины при движении находится в пределах 70-80 С. Максимальная температура в самом горячем месте составляет 120-125 О С, при этом шина начинает разрушаться. Во время повышения температуры заметно снижается сила сопротивления разрушению автошины, ухудшается связь между всеми элементами автошины. Когда прочность связи протектора и брекера совсем недостаточна, то начинается отслоение протектора шины.
При увеличении нагрузки и скорости пропорционально растет частота и степень деформации, а соответственно повышается температура внутренних элементов покрышки. При этом заметно ускоряется разрушение и устаревание всех компонентов, из которых изготовлена шина. Чтобы избежать перегрева шины, необходимо не превышать предельную нагрузку. Норма нагрузки и предельно допустимая скорость указываются в маркировке автопокрышки. Если рассмотреть подробно маркировку автошины, то можно увидеть нечто подобное P240/75R15 90Н. По порядку: Р означает, что указанная автошина предназначена для использования в легковых автомобилях, однако есть покрышки, в которых буква Р в маркировке отсутствует; цифра 240 указывает профильную ширину (мм) автопокрышки. Далее 75 это отношение профильной ширины и его высоты, которое умножено на 100. В маркировке буква R показывает, что рассматриваемая модель несет в себе радиальную конструкцию, то есть малослойный каркас, состоящий из нитей (обрезиненные) и металлический кордный брекер. Цифра 15 как раз определяет диаметр (в дюймах) обода для указанной модели. В маркировке цифра 90 с буквой Н являются характеристикой теоретической работоспособности рассматриваемой автошины.
Цифра 90 это индекс нагрузки, определяющий предельно допустимую степень нагрузки на автошину. Пример: нагрузке в 90 соответствует вес равный 600 кг. В автошинах легковых машин индекс уровня нагрузок обычно составляет 70-95, то есть это соответствует весу от 335 до 690 кг. В других случаях использования автомобилей (спортивные, грузовые) допустимые нормы нагрузки на автошину могут составлять 1,5тон.
Буква Н в маркировке (или R/S/V), называемая обозначением рейтинга скорости, характеризует теоретическую работоспособность автошины. Любая модель перед серийным производством обязательно проходит стендовые испытания, Во время испытаний сама скорость качения автошин постоянно растет до тех пор пока автошина не разрушится..Таким образом определяется скоростной рейтинг автошины. В рассматриваемом ряду R
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.
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.
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;
Читайте также: Xiaomi 1s самокат давление шин
– 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:Нагрев тормозов до 390 градусовСкачать
Основные эксплуатационные характеристики шин
Таблица 7.2
В таблице 7.2 показан пример изменения тормозного пути автомобиля в зависимости от состояния дорожного покрытия, тормозной путь легкового автомобиля с начальной скоростью 80 км/ч увеличился с 28 м — на сухой дороге до 252 м — на обледенелой. А на влажном льду эти показатели вдвое хуже. К этому можно добавить, что слой грязи и пыли на сухой дороге может действовать как смазка, ухудшающая сцепление.
Для шин, эксплуатируемых в зимнее время года, сцепление улучшают за счет правильного выбора конструкции шины, рисунка протектора (в том числе с шипами) и рецептуры (см. параграф 4.7.1).
При качении колеса эластичная шина деформируется, стремясь в зоне контакта принять форму более твердой дорожной поверхности. При этом происходят деформации материалов шины, которые в площади контакта сопровождаются местными проскальзываниями элементов рисунка протектора относительно дороги. Проскальзывание измеряется разностью между скоростью автомобиля и линейной скоростью вращения колеса. Степень проскальзывания заметно влияет на коэффициент сцепления шины с дорогой. Нарис. 7.21 показано изменение коэффициента сцепления в зависимости от степени суммарного продольного и бокового проскальзывания шины и состояния дорожного покрытия. На графике нулевая точка соответствует перекатыванию протектора по дорожному покрытию (как гусеница); уровень проскальзывания 100% соответствует полной блокировке колес
(юзу). Максимальное значение коэффициента сцепления при прочих равных условиях достигается при проскальзывании в диапазоне от до 30 % и зависит от состояния дорожного покрытия. Современные электронные системы ABS и ESB призваны автоматически регулировать режим торможения при оптимальном проскальзывании, обеспечивающий в реальных дорожных условиях использование максимально возможной силы сцепления. При этом ограничиваются непродуктивные более высокие степени проскальзывания и, соответственно, снижается износ рисунка протектора. Однако на гладкой обледенелой поверхности эти системы практически бесполезны.
На влажной и мокрой поверхности коэффициент сцепления существенно снижается с ростом скорости (рис. 7.22) [2]. Сцепление шины с сухой дорогой сравнительно мало зависит от скорости и определяется в первую очередь типом дорожного покрытия и свойствами резины протектора. Сцепление тем выше, чем больше площадь контакта шины с дорогой. Этим объясняется некоторое увеличение коэффициента сцепления на сухой дороге у шины с изношенным рисунком протектора по сравнению с новой (верхний график): в основании рисунка площадь его выступов несколько больше.
На мокрых дорогах сцепление определяется гидродинамическими свойствами пленки воды между шиной и дорогой (рис. средний и нижний графики) и способностью рисунка протектора выдавливать и удалять жидкость из зоны контакта узкими прорезями,впитывающими влагу, и открытыми канавками, служащими для отвода воды
из зоны контакта (см. параграф 4.7.1). При малой скорости движения и тонкой водяной пленке на поверхности мокрой дороги вода почти полностью выдавливается и отводится из плоскости контакта выступов рисунка протектора с полотном дороги (рис. 7.23, а), коэффициент сцепления не намного меньше, чем на сухой дороге (рис. 7.22, начало среднего графика).
С увеличением толщины слоя воды и скорости движения резко растет объем воды, подлежащей вытеснению, удаление ее из зоны контакта затрудняется (рис. 7.23, б). Фирма Michelin назвала количество воды, необходимое для вытеснения при скорости 80 км/ч, — это приблизительно 25 л/с. Не всякая шина способна поглотить такое количество воды! Отвод воды из зоны контакта протектора с дорожным покрытием особенно затруднен у низкопрофильных и широкопрофильных шин, отличающихся относительно широкой беговой дорожкой протектора.
С увеличением водяного слоя и скорости падает коэффициент сцепления. При этом в отличие от сухой дороги с ростом скорости падение тем больше, чем больше износ рисунка протектора, так как сокращается объем углублений рисунка и, соответственно, их способность поглощать и отводить влагу. В примере, приведенном на нижнем графике рис. толщине слоя воды 6 мм и остаточной глубине
рисунка протектора 1,5 мм (немногим меньше допустимого предела 1,6 мм) при скорости около 80 км/ч коэффициент сцепления снижается до 0 и возникает аквапланирование.
По мере повышения скорости перед шиной образуется утолщение водяной пленки — водяной клин, затем объем клина увеличивается, шина не успевает отводить всю воду, клин постепенно задвигается под шину, соприкасается с дорогой лишь часть выступов рисунка по плечам
и на выходе в задней части пятна контакта. С возрастанием скорости этот контакт все больше и больше утрачивается. По достижении критической скорости водяной клин полностью задвигается под шину, колесовсплывает, автомобиль не слушается руля. Возникает катастрофическая ситуация, похожая на танец на льду, поэтому аквапланирование называют также скольжением по воде. Фотографии пятна контакта сделаны снизу через стеклянную плиту, покрытую слоем воды толщиной 5 мм при проезде по ней автомобиля с различными скоростями.
На рис. 7.25 показан пример определения критической скорости по степени скольжения переднеприводного колеса: при 80 км/ч неизношенная шина достигла предельного значения проскальзывания — 15% и полностью утратила контакт с дорогой.
Значения критической скорости современных моделей шин находятся в пределах 92 — 98 км/ч (рис. 7.26). Для шин с изношенным рисунком критическая скорость, примерно, на 30 км/ч меньше.
Влияние глубины рисунка протектора шины на величину критической скорости, при которой возникает аквапланирование при разной толщине водяной пленки, было показано на рис. 7.22.
Величина критической скорости аквапланиро-вания зависит также от внутреннего давления в шине. Скорость вхождения шины в аквапланирование уменьшается при снижении давления, так как при этом снижается удельное давление в пятне контакта шины с дорогой, особенно по центру беговой дорожки Читайте также: Шкода октавия а5 максимальный размер шин
Рис. 7.30. Диаграмма износа рисунка протектора и нормы износа протектора, принятые за рубежом для шин легковых автомобилей; предельно допустимый износ, установленный законодательно, и рекомендуемый для разных дорожных условий: зона А — высота рисунка протектора новых шин;
зона Б износа рисунка протектора. В ней обеспечивается безопасность при движении зимой на зимних шинах по снегу и грязи. Предельное минимальное значение высоты протектора в зоне Б — 4 мм;
зона В износа рисунка протектора. В ней обеспечивается безопасность при прохождении летом мокрых участков дороги, при этом риск акваплани-рования минимален. На границе этой зоны — 3 мм остаточной высоты рисунка — риск аквапланирования, особенно для широкопрофильных шин, возрастает. Кроме того, резко возрастает тормозной путь автомобиля;
зона Г износа рисунка протектора. В ней явления, сопутствующие нижней границе зоны В, — 3 мм еще в большей мере возрастают. Высота рисунка протектора 1,6 мм является минимальным пределом, при котором допускается эксплуатация шин. При такой высоте протектора обеспечивается только остаточная безопасность шины
7.8. Силовая неоднородность. Углы установки колес
Местные утолщения или нарушения симметрии внутренней структуры шины приводят к неравномерности распределения массы в ее окружной и меридиональной плоскостях. В процессе качения колеса центробежные силы неодинаково воздействуют на разные участки шины, что, в свою очередь, приводит к радиальным и боковым биениям. Колесовосьмерит. Чем больше скорость, тем выше неуравновешенная центробежная сила, приводящая к периодическим изменениям радиальной нагрузки на колесо.
Шина как бы стремится статьне совсем круглой в плоскости качения. Эти геометрические метаморфозы не видны на глаз. Резонансное совпадение собственных колебаний шины с колебаниями, вызванными ееутяжеленным местом, при определенной скорости приводит к вибрации, прерывистому гулу, снижает сцепление с дорогой, понижает управляемость автомобилем, безопасность и комфортабельность езды, сокращает срок службы ходовой части, кузова автомобиля и шин, приводит к повышенному пятнистому износу протектора (рис.732, 733).
Процесс устранения эффекта неоднородности называется балансировкой шин. Обычно неоднородность шины контролируется и устраняется заводами-изготовителями в процессе производства. Перед установкой шин на автомобиль и периодически в процессе эксплуатации они должны быть сбалансированы в сборе с и камерой (если шина камерная).
Отклонение углов установки колес от нормы — причина неустойчивого движения автомобиля ( увода,рысканья), неравномерного и преждевременного износа шин(/?ис. 7.34), деталей подвески, а также повышенного расхода топлива.
Нарушение геометрии осей автомобиля и углов установки колес (рис. 7.35) существенно увеличивает сопротивление качению, так как при этом возраста
Рис. 7.33. Несбалансированная шина с повышенным, пятнистым износом рисунка протектора
ют боковые нагрузки на шину и, как следствие этого, увеличивается зона проскальзывания и износа элементов рисунка протектора в контакте с дорогой. Износ принимает неравномерный характер, нарушается геометрическая однородность и сбалансированность колеса, возрастают нагрузки на подшипники и другие элементы подвески колеса. В результате нагрузки на шины возрастают и процесс развивается как снежный ком. С каждым новым циклом расходуется все больше энергии вплоть до выхода шины из эксплуатации из-за преждевременного, обычно одностороннего, износа или даже разрушения.
Шум генерируется в основном в контакте шины с дорогой. В накачанном состоянии шину можно сравнить с туго натянутым барабаном, по которому с силой разной интенсивности бьют неровности и шероховатости дорожного покрытия, генерируя звуки, сливающиеся в шум. Наиболее шумное покрытие — брусчатое. Кроме того, в процессе качения шины порция воздуха как бы захватывается в пространстве между канавками рисунка протектора и дорогой и выдавливается из зоны контакта с характерным свистом. Поскольку рисунок протектора состоит из регулярно повторяющихся с определенным шагом элементов, то при достижении шиной определенной скорости в канавках рисунка может образоваться постоянная звуковая волна и шина начинаетгудеть.
Уровень шума и порог скорости вращения колеса, при котором он возникает, зависит от особенностей дизайна рисунка протектора,
характеристик шины, силовой и статической неоднородности шины, свойств дорожного покрытия. Чтобы снизить шума, элементы рисунка протектора скоростных шин проектируются с переменным по окружности шагом (см. параграф 4.7).
Шины с зимним рисунком, особенно с шипами, наиболее шумные. Применение шин с абразивными гранулами в рисунке протектора вместо шипов (см. параграф 4.7.1, рис. 4.8) существенно снижает шумообразование. По результатам сравнительных испытаний в Ин-статуте дорог и транспорта Швеции шины Green Diamond с мелкими абразивными гранулами корунда, карборунда при езде по дорогам с твердым покрытием создают в 2,5 раза меньше шума, чем шипованные шины.
Различают наружный и внутренний шум в автомобиле. Внешний шум ухудшает окружающую среду, внутренний снижает комфортабельность езды в автомобиле, повышает утомляемость водителя и пассажиров. Существенно и то, и другое.
На рис. 7.36 показаны результаты замера внешнего и внутреннего шума легкового автомобиля на шинах разных конструкций и с раз
ными рисунками протектора. С ростом скорости увеличивается шум, особенно внешний. Диагональные и радиальные шины с одинаковым типом рисунка протекторапродольные ребра имеют близкий уровень шумообразования. Заметно увеличивает шум рисунок из отдельных блоков, особенно внутри автомобиля.
Грузовые шины в зависимости от шумообразования делят на три группы: самые шумные — шины высокой проходимости с широкими канавками, менее шумные — шины с центральными продольными ребрами и поперечными канавками в плечевой зоне, наименее шумные — шины с рисунком протектора в виде продольных ребер.
Износ рисунка протектора заметно увеличивает уровень шума. У шин разных типов максимальное шумообразование достигается при разной степени износа. Давление воздуха в грузовых шинах оказывает неопределенное влияние на шумообразование: у одних с ростом давления увеличивается, у других — снижается.
Уровень шума, генерируемого большинством агрегатов современного автомобиля, нормируется национальными и международными стандартами, требования которых постоянно ужесточаются. На фонетихого автомобиля шум от шин становится заметным в общем балансе других источников, включая двигатель. В первую очередь это касается легковых автомобилей. Поэтому Европейская Экономическая Комиссия (ЕЭК) постепенно вводит в свои правила, регулирующие сертификацию шин, положения, отражающие способность шин к генерации шума при качении по различным типам дорог. Шины, удовлетворяющие требованиям ЕЭК, получают дополнительный знак — буквуS — в конце номера сертификата (см. Приложение 10.5), а в будущем планируется ввести специальный ярлык, отражающий уровень качества шин, включая шумообразование (см. рис. 7.41).
7.10. Ресурс и полный ресурс Под ресурсом шины понимается шины суммарный пробег, в течение ко
торого шина сохраняет свою работоспособность при соблюдении правил эксплуатации. Полный ресурс шины — это ее ресурс с учетом пробега после восстановления протектора. Ресурс шины тем выше, чем выше износостойкость рисунка протектора. Полный ресурс определяется способностью шины к многократному восстановлению протектора. Ресурс шин может значительно сокращаться при нарушении правил их эксплуатации и хранения, применении на транспортных средствах и в условиях, для которых эти шины не предназначены, эксплуатации на неисправных автомобилях. Кроме того, на срок службы шин значительно влияют такие факторы, как:
— скорость и условия вождения. Неровные дороги, резкое ускорение движения, частое торможение создают условия, которые могут значительно снижать срок службы шин (при скорости 120 км/ч шина изнашивается в 2 раза быстрее, чем при скорости 70 км/ч);
— температура окружающей среды. На характеристики износостойкости рисунка протектора шин и вероятность перегрева и разрушения элементов конструкции в немалой степени влияет температура воздуха во время движения;
—недостаточный или избыточный уровень внутреннего давления. При снижении внутреннего давления увеличивается амплитуда деформаций шины и повышается теплообразование, что приводит к ускоренному усталостному разрушению шины. При давлении выше нормы ускоряется износ протектора, особенно по центру беговой дорожки, из-за увеличения давления в контакте; возрастающие при этом напряжения в элементах конструкции увеличивают опасность разрыва каркаса и бреке-ра при наезде на препятствия, особенно на высокой скорости, и могут стать причиной внутренних расслоений;
—удары о бордюры тротуаров, движение по выбоинам на высокой скорости, камни и другие препятствия могут быть причиной по -вреждения шины особенно при перегрузе и нарушении норм внутреннего давления в шине, последствия которых не всегда проявляются сразу (см. 7.3, 7.4).
Соблюдение правил эксплуатации шин и условия их эксплуатации, стиль вождения автомобиля и его техническое состояние, другие факторы, отмеченные выше, оказывают существенное влияние на ресурс шины. На рис. 7.37 представлены европейские статистические данные наблюдения за ходимостью шин легковых автомобилей в зависимости от стиля их вождения. Если при нормальном стиле вождения средний пробег шин составлял около 50 000 км, то жесткий (агрессивный) стиль,
с нарушением указанных выше правил снизил этот пробег вдвое. Напротив, очень спокойный стиль вождения позволил вдвое увеличить пробег. На рис. 7.38 показана зависимость срока службы грузовых шин от условий их эксплуатации.
7.11. Эффективныйресурс. Чем больше эксплуатационные Экономическая нагрузки на шину, чем интен
эффективность шин сивнее она эксплуатируется, тем
меньше ее срок службы. В зависимости от условий перевозок ресурс шин, выраженный в километрах пробега, может различаться в 1,5 раза и больше. Для сравнения эффективности и выбора оптимального
типоразмера грузовой шины применительно к конкретным условиям эксплуатации обычно определяется эффективный ресурс как произведение пробега шины в километрах на массу перевезенного ею груза в тоннах за определенное время в часах: в тонно-километро-часах (ТКЧ); Особенно важен этот комплексный показатель для шин, эксплуатирующихся в тяжелых условиях — в различных карьерах, шахтах, на земляных и других подобных работах. Некоторые заводы-изготовители указываютнормативное значение эффективного ресурса — — на боковине шины.
Повышение грузоподъемности шины достигают совершенствованием ее конструкции, увеличением прочности и габаритов шина, объема содержащегося в ней воздуха. Это обычно сопряжено с увеличением массы шины и, соответственно, с ростом ее стоимости и эксплуатационных расходов (в первую очередь расхода топлива).
Эффективность (экономичность) шины (Э) оценивают суммарными затратами, отнесенными к 1 км ее пробега, по формуле:
Читайте также: Шины rw drive 001
Э = СШ/QL+CT/Q,
где: Сш — сумма стоимости шины и затрат на ее ремонты; Q — грузоподъемность шины;
L — пробег шины до списания (с учетом пробега после ремонта); Ст — стоимость топлива на 1 км пути для компенсации потерь качения в шине.
7.12. Оценка качества шин Рассмотренные в настоящем параграфе эксплуатационные характеристики шины предъявляют к ней противоречивые, порой взаимоисключающие требования, которые условно можно объединить в две основные антагонистичные категории:
— требования безопасности движения, включающие высокие показатели сцепления с дорогой, торможения, устойчивости и управляемости при маневрировании, особенно зимой;
— экономичность и охрана окружающей среды, в том числе низкие сопротивление качению и теплообразование, высокие максимально допустимые скорости и износостойкость, минимальный уровень вредных выделений в окружающую среду.
Вторая группа требований обеспечивается при минимальном поглощении шиной подводимой к ней энергии, а первая группа — наоборот.
Для определения эксплуатационного качества шины в целом используют сумму баллов оценки каждой из ее эксплуатационных характеристик с учетом коэффициентов их значимости. При этом обычно используют 100-балльную систему оценки (таблица 7.3.). Для объ
ективной оценки качества каждой модели шины проводят серию испытаний по каждой из ее эксплуатационных характеристик, представляющие собой весьма трудоемкие и дорогостоящие программы. Заманчиво применение единого комплексного показателя, характеризующего технический уровень шины.
Уникальная чувствительность величины сопротивления качению шины к ее конструктивным особенностям, свойствам использованных материалов, к уровню качества изготовления (однородности и наличия скрытых внутренних дефектов), а также к условиям эксплуатации, делает этот показатель привлекательным для его использования в качестве комплексной оценки и нормирования в будущем технического уровня новой шины. Европейский союз, как заявлено в Директиве и некоторые другие государства рассматривают возможность введения норм на сопротивление качению шин. Кроме того, улучшение международного сотрудничества увеличивает потребность обмена опытом по вопросу о сопротивлении качению шин (неофициальный Документ GRRF-56-24). Сторонники такого подхода ведут исследования с целью усовершенствования или разработки новых методов оценки коэффициента сопротивления качению шин, способных более полно и адекватно отразить многообразие режимов качения и нагружения шины в процессе испытаний и обработки их результатов.
же каждая шинная компания находит свой компромисс между уровнем сопротивления качения шины и другими ее потребительскими и прочностными характеристиками. Шина, превосходящая другие по показателю потерь на качение, может оказаться не лучшей по другим характеристикам и в целом уступать по комплексу эксплуатационных показателей. Из таблицы 7.3, приведенной из американского журналаConsumer Report, который регулярно тестирует шины, популярные на потребительском рынке, можно почерпнуть сведения о характеристиках ряда шин. Как видно из таблицы, в первой пятерке лучших по всему комплексу свойств только шина Michelin (2-е место) имеет отличные результаты по сопротивлению качению. А шины фирмы Sumitomo — тоже великолепные по этому показателю — в целом признаны экспертами журнала худшими из представленных моделей из-за плохих характеристик сцепления на заснеженной дороге и торможения на льду.
Фирма Continental возражает против возможного введения требований Европейского союза по сопротивлению качению. Глава правления фирмы в Ганновере Манфред Веннемер считает, что эксплуатационные характеристики шины должны быть хорошо сбалансированы, а введение норм на сопротивление качению приведет к ухудшению других характеристик. Компания аргументирует свою позицию приведенной иллюстрацией (рис. 7. 39). При торможении со скорости 100 км/ч на мокрой дороге тормозной путь автомобиля на шинах с хо
Таблица 7.3
рошо сбалансированными свойствами составил 72 м. В то же время автомобилю на шинах, конструкция которых сфокусирована на снижении сопротивления качению, потребовалось до полной остановки 80 м, а через 72 метра торможения его скорость еще составляла около 35 км/ч [25].
С другой стороны, достижения фирмы Michelin демонстрируют высокий уровень свойств практически во всем спектре эксплуатационных показателей. Специальная научно-исследовательская программа фирмы Michelin призвана в течение следующих лет снизить по
тери на качение в шинах на 50%, что позволит на 10% сократить расход топлива автомобилем без потери качества по другим параметрам[25].
Возможно, точку в этом споре сможет поставить лаборатория которая получила недавно от правительства штата Калифорния 400 млн долларов на разработку совокупного показателя экономичности
Европейский союз планирует ввести в качестве обязательного сопроводительного документа на шины специальный ярлык, из которого наглядно будет видно, как три потребительских качества — топливная экономичность, сцепление с мокрой дорогой и уровень шума — сочетаются в конкретной модели шины [10]. Проект такого ярлыка показан на рис. 7.40 [20]. Как видно из рисунка, уровень характеристик предполагается оценивать буквами — от А до G и цветом — от зеленого до красного. Обозначение А и зеленый цвет соответствуют лучшим показателям, тогда как G и красный цвет — худшим. Уровень шума предполагается указывать в децибелах и, в скобках, буквами, аналогично двум другим показателям, но без выделения цветом.
Рис. 7.40. Проект ярлыка на шины, предполагаемого к внедрению в странах — членах Европейского союза с октября 2012 года
Анализ современного уровня знаний шинных материалов и технологических процессов их производства показывает, что практически невозможно создание шины, все эксплуатационные показатели и потребительские свойства которой одновременно достигали бы наилучших значений. Кроме того, значения всех трех показателей, указываемых на ярлыке, зависят от многочисленных и подчас трудно учитываемых внешних условий и чувствительны к методам испытаний. Поэтому многие производители шин не поддерживают идею такого ярлыка [20], в то время как другие, напротив, уже сопровождают ими свои шины, рассматривая их как возможность дополнительной рекламы своей продукции. Если соответствующий законопроект будет своевременно одобрен всеми странами — членами ЕС, то уже к концу года ярлык, подобный приведенному на рис. 7.40, станет неотъемлемой частью документации на шины при их продаже и восстановлении
- 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
📹 Видео
Торможение на сухом асфальте: летние и зимние шиныСкачать
Бьет руль при торможении?! Не спешите менять тормозные диски! В нашем случае, причиной было это:Скачать
СПУСТИ ШИНЫ ЛЕТОМ - ЭТО НУЖНО ЗНАТЬ!Скачать
НИКОГДА НЕ СТАЧИВАЕТЕ БУРТИК НА ТОРМОЗНОМ ДИСКЕ АВТОМОБИЛЯ . . ?Скачать
ПОЧЕМУ ГРЕЕТСЯ КОЛЕСО. КАК НАЙТИ ПРИЧИНУ. Перегрев тормозных дисков.Скачать
Вода на Раскаленный тормозной диск - Что будет?Скачать
Варианты давления в шинах, которые нужно знать. Автоспорт на пальцахСкачать
Что означает маркировка на шинах! Значение цифр и букв на резине.Скачать
Как понять, когда протектор износился и шины пора менятьСкачать
У ВАС НЕПРАВИЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ В ШИНАХ! ТОП-7 дорогих ошибок при проверке давления в шинах!Скачать
Полный курс пдд 2024 Вебинар пдд № Основы безопасностиСкачать
Что означает МАРКИРОВКА НА ШИНАХ / Значение всех цифр и букв на резинеСкачать
Температура и давление.Скачать
ПОСЛЕ ЭТОГО РАСХОД БЕНЗИНА СТАНЕТ НАМНОГО МЕНЬШЕСкачать
НИКОГДА НЕ МЕНЯЙТЕ ТОРМОЗНЫЕ ДИСКИ ПОКА НЕ ПОСМОТРИТЕ ЭТО ВИДЕОСкачать
Хранение шин. 3 основных правила.Скачать
Перегрев тормозных дисков // НАГЛЯДНОЕ РЕШЕНИЕ.Скачать
ТИХИЕ ШИНЫ ЭТОГО НЕ ЗНАЮТ БОЛЬШИНСТВО АВТОМОБИЛИСТОВСкачать
