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:У ВАС НЕПРАВИЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ В ШИНАХ! ТОП-7 дорогих ошибок при проверке давления в шинах!Скачать
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.
Читайте также: Образец упд с маркировкой шин
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;
– 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.
Читайте также: Хонда срв 2003 can шина
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:СПУСТИ ШИНЫ ЛЕТОМ - ЭТО НУЖНО ЗНАТЬ!Скачать
Информация о температуре и эффективности шин
В поисках лучшей производительности передовые эксперты автотюнинга склоняются к технологиям анодирования турбокомпрессора и установке дорогостоящих гоночных амортизаторов. Разумеется, эти устройства играют важную роль в сокращении времени прохождения круга и увеличении скорости, но если начинающий водитель действительно захочет стать быстрее, он должен увеличить производительность шин.
В отличие от некоторых установленных модификаций, можно получить максимальную выгоду от хорошего набора липких шин, которые обеспечат отличный контакт при всестороннем понимании ограничений такой резины. Несмотря на сложность использования, они являются важнейшим фактором производительности.
Видео:Варианты давления в шинах, которые нужно знать. Автоспорт на пальцахСкачать
Специальная автопокрышка и ее особенности
В отличие от всесезонной шины, шина DOT R-kit имеет низкий рабочий диапазон; обычно между 160 ˚F до 220 ˚F. Рядом с границами этого диапазона шина не обеспечивает должного сцепления, а некоторые показатели падают более резко, чем другие. Найдите место, в котором шина будет работать в лучшем виде, прежде, чем покрышка начнет перегреваться, — это является ключевым фактором. Пиковый температурный диапазон производительности для шины, как правило, немного уже. Как отмечает ведущий инженер Toyo Дрю Дейтон: «Уличная шина будет намного лучше ездить на пределе и будет благодарной, если водитель превысит лимит. Уличные шины обычно предлагают более слышимую обратную связь, которая поможет водителю услышать, что происходит с шиной, прежде чем он сам почувствует, что что-то произошло с ней». Наличие такого уровня прогресса очень полезно; водитель-любитель, как правило, нелегко реагирует на поломку шины.
Видео:У КАЖДОГО второго ВОДИТЕЛЯ НЕПРАВИЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ В ШИНАХ, и вот почему...Скачать
Спрячьте недостатки вождения
Тем не менее, Дейтон отмечает, что шина DOT-R будет иметь гораздо больший уровень сцепления, чем уличная шина, что поможет замаскировать некоторые недостатки вождения. Поскольку предел намного выше, для водителя, пробивающего шины DOT-R, все может быть не так сложно, как с устройствами для всех времен года. Дейтон говорит: «Зимняя шина спроектирована с использованием специального состава, который остается мягким при температуре замерзания. Это связано с температурой затвердения резиновой смеси». Конечно, это помогает в холодную погоду, но, когда покрышку доводят до предела, она зачастую становится бесполезной уже после дюжины быстрых кругов, и становится похожей на пластилин.
Ориентированная на производительность шина не может использоваться в разных ситуациях и, что ожидаемо, ее лучше всего использовать на треке. «R-компаунд будет становиться все жестче и жестче, когда температура будет ниже. В какой-то момент соединение потеряет достаточную гибкость, и шина может треснуть под нагрузкой или во время движения», — предупреждает Дейтон. Тем не менее, всегда есть оттенки серого на рынке черной резины, и всегда есть то, что обеспечит идеальный компромисс между производительностью и терпимостью к холодной погоде.
Читайте также: Шины yokohama r15 в краснодаре
Видео:Давление в Шинах от R13 до R18Скачать
Измерение температуры в шине
Чтобы понять гоночную шину, водитель должен вытащить комплект контактных термометров и провести некоторые предварительные измерения.
Произведение проб термопарой лучше, чем инфракрасными датчиками, потому что они получают показания температуры от каркаса шины, а не только от поверхности протектора. Вставляя термопарный зонд в шину примерно на 1 мм, пользователь получает более точное представление об общей температуре шины, так как температура поверхности колеблется достаточно быстро.
Во-первых, пользователь должен использовать протектор с внешней стороны, в центре и с внутреннего бока. Внешние измерения берутся примерно от одного дюйма от плеча шины. Оценив износостойкость и температуру протектора в этих трех областях, пользователи получат четкое представление о контактном участке и о том, где используется шина.
В идеальном мире шина почти одинаково распределяется по поверхности дороги. Но из-за поверхностей с неровностями, неправильных настроек подвески, разных углов и скоростей, это становится сложной задачей.
Подобный подход к делу подойдет гоночным профессионалам и гонщикам-любителям, парням высшей лиги в гонках GT3 и так далее. Но есть еще несколько вариантов в нашем распоряжении. «Существуют решения на основе TPMS, которые измеряют давление воздуха и внутреннюю температуру в шинах с помощью инфракрасного термометра, встроенного в систему TPMS. Существуют также системы, которые могут быть привязаны к телеметрии и сбору данных для измерения температуры протектора снаружи», — сообщает Дейтон. Серия инфракрасных датчиков или инфракрасных камер, смонтированных на автомобиле, может измерять температуру поверхности протектора по мере продвижения гонки и давать ребятам, работающим в Ле-Мане, дополнительную йоту долголетия, необходимую для опережения своих соперников.
Видео:Что означает МАРКИРОВКА НА ШИНАХ / Значение всех цифр и букв на резинеСкачать
Использование информации о температуре покрышек
«Температуры шин могут использоваться для анализа настройки выравнивания, давления и общей производительности шины», — отмечает Дейтон. Грамотный пользователь сможет проанализировать эти показатели и определить точную проблему с шиной. Если центр значительно горячее краев, следует попытаться снизить давление в шинах, чтобы уменьшить их раздувание. И наоборот, если края более горячие, чем центр, шина может быть вогнутой и нуждается в еще нескольких фунтах воздуха.
Если внутренний край слишком горячий, возможно, в шине слишком сильный отрицательный развал, а ее внешний край не достаточно соприкасается с асфальтом. Если внешний край слишком горячий, скорее всего, недостаточно отрицательного развала. Если желаемая температура в шинах не достигнута, скорее всего, шина слишком широкая, переполненная или какая-то особая ось не такая мягкая и гибкая, какой должна быть.
Если шина становится слишком горячей, следует обратить внимание на следующие признаки. Тойо Джей Джонс, инструктор и опытный гонщик SCCA, отмечает: «Вы можете прислушаться к шине, пока она едет по тротуару. Если она издает громкий звук, похожий на удар по арбузу, это, вероятно, уже не очень хорошо». В этот момент шина выпуклая по форме из-за повышенного давления и проскакивает по поверхности дороги центром суженного контактного участка.
После того, как гонщики заканчивают серию горячих кругов, они должны выйти из трека и воспользоваться пирометром. Дейтон предлагает: «После сессии, используйте горячие ямы без холодного кружка, если ваш автомобиль это позволяет; это даст возможность получить самые точные показания температуры. Начните с шины, которая выполняла самую большую работу на трассе, обычно это одна из внешних шин. После измерения температуры изучите все показатели горячего давления в том же порядке вокруг транспортного средства и проанализируйте результаты».
При измерениях температуры и давления, водитель имеет общую цель. Возможно, с этой шиной можно проехать круги быстрее, но уличная шина, даже ориентированная на треки, может быстро износиться, если выйти за пределы температурного диапазона. По крайней мере, при таком темпе поведение автомобиля можно оценить благодаря согласованности в шинах, и это, вероятно, будет полезным для энтузиастов, которые хотят получить больше скорости и не устанавливать полюсное положение.
Видео:Что означает маркировка на шинах! Значение цифр и букв на резине.Скачать
Температура и давление: применение на практике
То, чего может захотеть жадный гонщик – полностью чувствовать шины и ее характеристики, когда она ломается, и когда она в лучшем состоянии. Если после тренировочной сессии на большой скорости, водитель может проехать пятнадцать быстрых и последовательных кругов, шины, вероятно, находятся в идеальном температурном режиме. Дейтон говорит: «Как и при любом сборе данных, система температур будет обеспечивать согласованные данные о шинах, которые можно легко сравнить с данными других прогонов».
- 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
Как понять, когда протектор износился и шины пора менятьСкачать
ПОЧЕМУ ПАДАЕТ ТЕМПЕРАТУРА НА СКОРОСТИСкачать
Полный курс пдд 2024 Вебинар пдд № Основы безопасностиСкачать
Когда и при какой температуре менять летнюю резину на зимнюю? Разбираемся во всех нюансах переобувкиСкачать
СВЕРИМ ДАВЛЕНИЕ В ШИНАХ!#автошколадальнобоя#давление#шиныСкачать
Правильное давление в шинах авто. Какое должно быть давление в колесах? Обзор от Avtozvuk.uaСкачать
Слишком шумные шины: 8 основных причинСкачать
Хранение шин. 3 основных правила.Скачать
АвтоОрск / АвтоГаджеты / Почему нельзя ставить колеса больше заводских?Скачать
Почему взрываются грузовые шины при пониженных температурах воздуха?Скачать
Давление в шинах. На что и как влияетСкачать
ТИХИЕ ШИНЫ ЭТОГО НЕ ЗНАЮТ БОЛЬШИНСТВО АВТОМОБИЛИСТОВСкачать
Износ шин - причина в температуре!Скачать
