УАЗБУКА, почти все об автомобилях УАЗАвтомобили УАЗ: Клуб УАЗоводов, Фотогалерея, Форум УАЗ, библиотека, каталог УАЗ
Автовентури
УАЗБУКА, почти все об автомобилях УАЗ
Поиск Яндексом
[ Диски и шины для УАЗа ] 

Как увеличить пробег шин. Советы автолюбителям.

   Тарновский В. Н. и др. 21 Как увеличить пробег шин. Советы автолюбителям/В. Н. Тарновский, В. А. Гудков, О. Б. Третьяков. — М.: Транспорт, 1993. — ПО с: ил., табл. ISBN 5-277-01708-9 Какие шины устанавливают на легковых автомобилях, как подобрать шины к тому или иному автомобилю, какие факторы влияют на износ протектора шин, как отремонтировать шину, качественно выполнить техническое обслуживание и продлить срок службы шины — все это вы найдете в данной книге. Книга рассчитана на автолюбителей.

    С момента изобретения пневматической шины, без которой немыслимо само существование современного автомобиля, минуло свыше 140 лет. Сначала эта шина предназначалась не для автомобиля, а для лошадных экипажей, на которых она заменила массивные литые резиновые шины (так называемые грузоленты или гусматики), и лишь через многие годы после своего появления пневматическая шина нашла свое практическое применение на автомобилях.

ПРЕДИСЛОВИЕ
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ШИНАХ ДЛЯ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ             
1.1. Конструкция автомобильных шин.
1.2. Обозначение и маркировка автомобильных шин.
1.3. Конструкция колес легковых автомобилей.
1.4. Технические характеристики шин.
Глава 2. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН
2.1. Взаимодействие шины с дорогой.
2.2. Потери энергии на качение шин.
2.3. Сцепные свойства шин.
2.4. Грузоподъемность и амортизационные свойства шин.
2.5. Долговечность, износостойкость и дисбаланс шин.
Глава 3. ФАКТОРЫ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПОВЫШЕННЫЙ ИЗНОС ШИН
3.1. Виды износа и разрушения шин.
3.2. Несоблюдение норм внутреннего давления воздуха в шинах и их перегрузка.
3.3. Неумелое вождение автомобиля.
3.4. Нерегулярное техническое обслуживание и ремонт шин.
3.5. Нарушение правил демонтажа и монтажа шин.
3.6. Дисбаланс колес.
3.7. Неисправности ходовой части и рулевого управления автомобиля.
Глава 4. ОСНОВНЫЕ РЕЗЕРВЫ ПОВЫШЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН.
4.1. Правильный выбор и комплектование автомобилей шинами.
4.2. Рациональный режим движения автомобиля.
4.3. Выполнение правил монтажа и демонтажа шин.
4.4. Техническое обслуживание и хранение шин.

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

    С момента изобретения пневматической шины, без которой немыслимо само существование современного автомобиля, минуло свыше 140 лет. Сначала эта шина предназначалась не для автомобиля, а для лошадных экипажей, на которых она заменила массивные литые резиновые шины (так называемые грузоленты или гусматики), и лишь через многие годы после своего появления пневматическая шина нашла свое практическое применение на автомобилях.

    По назначению автомобильные шины делятся на шины для легковых и шины для грузовых автомобилей. И для тех, и для других автомобилей используют шины диагональной и радиальной конструкций с камерами и без камер, одно- и многослойные (по числу слоев корда) и т.д.

    Производители шин постоянно работают над усовершенствованием конструкции шин, используя современные материалы, уменьшая содержание резины в каркасе, повышая прочность корда, снижая слойность каркаса, создавая шины с малой высотой и большой шириной профиля для повышения устойчивости автомобиля и его грузоподъемности.

    Усовершенствование шин направлено также на увеличение срока их службы, допускаемых нагрузок, на упрощение технологии их производства, на повышение безопасности движения автомобилей, улучшение их устойчивости и управляемости.

    До недавнего времени наибольшее внимание уделялось улучшению конструкции диагональных шин. За последние 20 лет масса таких шин уменьшилась на 20...30 %, грузоподъемность повысилась на 15...20 %, срок службы увеличился на 30...40 %. В настоящее время усилия производителей шин направлены на развитие и совершенствование конструкций радиальных бескамерных однослойных шин из металлокорда, предназначенных для монтажа на полууглубленные ободья с низкими закраинами, как наиболее перспективных. Большое внимание уделяется разработкам бескордных шин, изготовляемых из однородной резино-волокнистой массы методом шприцевания или литьем под давлением. Технические решения по созданию бескордных шин значительно упростят технологию их производства. Таковы основные направления в производстве шин.

    А как обстоят дела в эксплуатации шин? Многочисленные наблюдения показали, что в этой области имеются значительные проблемы, и главная из этих проблем - это отсутствие необходимых знаний у большинства водителей автомобилей. Именно из-за незнаний водители несвоевременно выявляют мелкие дефекты шин, перегружают автомобили сверх установленной грузоподъемности, не соблюдают нормы внутреннего давления в шинах, несвоевременно проводят техническое обслуживание шин. Отсутствие же квалифицированных специалистов по техническому обслуживанию шин приводит к некачественному их обслуживанию и ремонту, что значительно уменьшает срок службы шин и повышает расходы на эксплуатацию автомобиля.

    В целях улучшения качества эксплуатации шин в 1991 г. был организован научно-технический центр "Шинсервис", основной задачей которого является создание многочисленных производственно-сервисных предприятий по шинам, максимально приближенных к потребителям. Сервисное обслуживание будет охватывать полный диапазон нужд потребителей. В функции "Шинсервиса" входят: организация поставок новых шин, восстановление изношенных шин, техническое обслуживание новых и восстановленных шин, балансировка колес, сбор шин, вышедших из эксплуатации. Кроме того, в функции предприятий "Шинсервиса" входят такие услуги, как местный ремонт камер и покрышек, регулировка технических параметров автомобилей, влияющих на работу шин, рекомендации по выбору шин с учетом специфики эксплуатации, использование резерва, заключенного в подканавочном слое протектора, путем углубления канавок.

    Информация, получаемая в результате сервисного обслуживания шин о причинах отказа их в работе, позволит четче планировать сроки проведения их технического обслуживания и ремонта, а изменения, вносимые в конструкцию и материалы шин, позволят соответственно вносить необходимые изменения в технологию их обслуживания и ремонта. Так, в единой системе "Шинсервис" будут объединены усилия производителей шин, шиноремонтников и потребителей шин - автомобилистов. И все усилия "Шинсервиса" будут направлены на значительное увеличение пробега шин и, следовательно, на сокращение расходов по приобретению новых шин, так как затраты на своевременно восстановленные шины заменой протектора на 1 км пробега в 2 раза меньше, чем затраты на приобретение новых шин. Подтверждением этого служит опыт по сервисному обслуживанию шин Омского шинного завода и фирмы Michelin "Мишлен" (Франция), установленных на 40 автомобилях КамАЗ Владимирского производственного объединения грузового автомобильного транспорта. Автомобили работали на междугородных перевозках и на вывозе гравия из карьеров. В результате постоянного наблюдения за нормами давления воздуха в шинах, своевременно и качественно проводимого технического обслуживания и ремонта пробеги шин были увеличены в 2...3 раза. Кроме того, после дополнительного углубления канавок протектора пробеги шин были увеличены еще на 20...50 тысяч километров.

1.1. Конструкция автомобильных шин

   Большинство автомобильных шин состоит из резинокордной оболочки - покрышки, воздухонепроницаемой замкнутой тороидальной камеры и ободной ленты. В рабочем состоянии камера наполнена воздухом под определенным давлением. У бескамерных шин вместо камеры на внутренней стороне покрышки нанесен специальный герметизирующий слой. Амортизирующая способность автомобильной шины определяется давлением воздуха в шине и эластичностью покрышки.

   Конструкция и материал элементов шины не всегда одинаковы у шин различных типов. Так, шины легковых автомобилей по конструкции отдельных элементов, габаритным размерам и качеству применяемых материалов отличаются от шин грузовых автомобилей. Они имеют более эластичный каркас, меньшую высоту и большую расчлененность рисунка протектора, меньший наружный и посадочный диаметры. Однако шины легковых автомобилей ввиду большей допускаемой относительной деформации, большего числа нагружений на единицу пройденного пути и больших скоростей движения имеют по сравнению с шинами грузовых автомобилей меньший срок службы. Шины легковых автомобилей предназначены в основном для работы на дорогах высших категорий.

Шина имеет сложную конфигурацию и состоит из нескольких конструктивных элементов (рис.1.1).

Камерная шина
Рис.1.1. Камерная шина:
1 - бортовая лента; 2 - боковина; 3 - слои корда; 4 - брекер; 5 - протектор; 6 - беговая дорожка; 7 - каркас; 8 - пятка; 9 - борт покрышки; 10 - носок; 11 - проволочное кольцо; 12 - крепительные ленты крыла.

Каркас 7, являясь основной силовой частью покрышки, ограничивает объем накачанной камеры и воспринимает нагрузки, действующие на шину.

    Основной нагрузкой на шину является собственная масса автомобиля и масса перевозимого груза или пассажиров. Каркас должен обладать значительной прочностью, а также определенной эластичностью. Он состоит из нескольких наложенных друг на друга слоев прорезиненного корда и резиновых прослоек -сквиджей. Прочность шины определяется прочностью каркаса и главным образом зависит от прочности корда, так как модуль упругости его на несколько порядков больше модуля упругости резины.

   Нити смежных слоев корда перекрещиваются между собой под определенным углом и образуют ткань, состоящую из основы и утка. Каждая нить изолирована от соседних и в то же время связана с ними резиной. Резина предохраняет кордные нити от влаги, перетирания и способствует равномерному распределению нагрузок между ними.

   Форма каркаса и число слоев корда 3 в нем определяются расчетом исходя из заданного давления воздуха, нагрузки, типа и назначения шины. Кордные нити несут основную нагрузку во время работы шины, обеспечивая последней прочность, эластичность, износостойкость и сохранение заданной формы. Кордная нить в покрышке работает главным образом на растяжение и многократный изгиб. Эти напряжения возникают, как правило, в результате давления воздуха и действия центробежных сил, которые создают в корде растягивающие напряжения. Значительное влияние на работу каркаса оказывают толщина корда, его плотность, теплостойкость и другие физико-механические свойства. Под действием, приложенных к колесу сил, шина деформируется только на определенном участке окружности - рабочей зоне, расположенной в области контакта шины с дорогой и равной приблизительно одной трети длины окружности как, для легковых, так и для грузовых автомобилей.

    Брекер 4 диагональной шины представляет собой резинокордный слой, расположенный между каркасом и протектором. Он состоит из двух и более слоев разреженного корда, перемежающихся утолщенными слоями резины. Утолщенные слои резины обеспечивают возможность перемещения нитей корда брекера в процессе работы шины.

   Конструкция брекера зависит от типа и назначения покрышки. Брекер нужен для усиления каркаса и улучшения связи между каркасом и протектором, которая должна быть максимально возможной. Необходимая связь достигается правильным подбором материала брекера. Брекерные резины должны обеспечивать плавный переход жесткости от каркаса к протектору, что оказывает серьезное влияние на интенсивность износа протектора шины.

   Брекер смягчает действие ударных нагрузок на каркас шины, способствует более равномерному распределению их по поверхности покрышки, воспринимает многократные деформации на растяжение, сжатие и сдвиг, что однако приводит к значительному теплообразованию в связи с недостаточной теплопроводностью резины. Поэтому брекерный слой, как правило, имеет более высокую температуру (до плюс 120°С) по сравнению с другими элементами покрышки.

   Протектор 5 представляет собой толстую профилированную резину, расположенную на внешней стороне покрышки и входящую в непосредственный контакт с дорогой при качении колеса. Протектор обеспечивает необходимый эксплуатационный ресурс шины, надлежащее сцепление с дорогой, смягчает воздействие толчков и ударов на каркас шины, уменьшает колебания (в первую очередь, крутильные) в трансмиссии автомобиля, а также предохраняет каркас от механических повреждений. В процессе качения колеса элементы протектора работают на двустороннее сжатие и сдвиг, а также на растяжение. Эти деформации по абсолютному значению больше, чем у каркаса и брекера.

    Протектор состоит из рельефного рисунка и подканавочного слоя, который обычно составляет 20...30 % от толщины протектора. Слишком тонкий подканавочный слой способствует растрескиванию протектора, повышению деформации нитей корда первого слоя каркаса, уменьшению прочности каркаса при действии сосредоточенной нагрузки. Излишне толстый слой ухудшает условия охлаждения шины, приводит к перегреву и расслоению покрышки. Протектор имеет неодинаковую толщину у шин различных конструкций и назначения. Чем толще протектор, тем больше пробег шин до его полного истирания, тем лучше он защищает каркас от внешних воздействий. Однако толстый протек­тор делает шину тяжелее, приводит к ее перегреву и расслоению, увеличивает момент инерции колеса и его сопротивление качению. Толстый протектор вызывает повышенное теплообразование при больших скоростях движения, когда появляются дополнительные деформации протектора в результате значительного увеличения инерционных сил. Толщина протектора у шин легковых автомобилей колеблется от 7 до 12 мм, у шин грузовых автомобилей - от 14 до 22 мм.

Разновидность рельефного рисунка протектора зависит от типа и назначения шины.

   Автомобильные шины изготовляют с различными рисунками протектора. Рисунок с продольными канавками имеет достаточно высокое сцепление шины с дорогой в боковом направлении и недостаточное сцепление на мокрых и скользких дорогах в продольном направлении. Рисунок протектора с поперечными канавками имеет противоположные показатели, поэтому широкое применение получили рисунки протектора, которые имеют продольно-поперечные канавки.

   Шины при движении автомобиля, особенно на дорогах с усовершенствованным покрытием, не должны издавать шум. Бесшумность шин достигается выбором определенного рисунка протектора и применением принципа переменного шага элементов рисунка по длине окружности колеса.

   Рисунок протектора оказывает большое влияние на коэффициент сопротивления качению колеса, износ шины и сцепление ее с дорогой. Обеспечение высокой износостойкости и необходимого по условиям безопасности движения и экономичности сцепления шины с дорогой - главная задача рисунка протектора. Протекторная резина должна обладать высокими физико-механическими качествами, быть прочной, эластичной, хорошо сопротивляться истиранию, надрезам, надрывам и многократным деформациям, а также быть стойкой к старению.

Перечисленные качества протекторной резины обеспечиваются соответствующим выбором состава и технологией переработки резиновой смеси.

   Боковиной 2 считается резиновый слой, покрывающий стенки каркаса и предохраняющий его от механических повреждений и влаги. Боковины должны быть достаточно эластичными и, следовательно, достаточно тонкими, чтобы длительное время выдерживать многократные изгибы и мало влиять на жесткость каркаса. Их изготавливают как одно целое с протектором и из протекторных резиновых смесей, хотя для них, согласно условиям работы, можно применять и более дешевые смеси.

   Жесткая часть шины, служащая для крепления ее на ободе колеса, носит название борта. Крыло покрышки состоит из бортового кольца 11, выполненного из стальной проволоки, твердого профильного резинового жгута (филлера), обертки бортового кольца и усилительных ленточек. Металлическое кольцо необходимо для придания борту необходимой прочности, а резиновый жгут способствует оформлению борта и его монолитности. Бортовое кольцо и резиновый жгут обматывают прорезиненной оберткой. Форма бортового кольца влияет на правильность и надежность установки в целом покрышки на ободе колеса. Число металлических проволок в бортовом кольце и их диаметр определяют расчетом.

    Камера представляет собой кольцевую трубу, сделанную из воздухонепроницаемой эластичной резины. Она имеет вентиль, который служит для накачивания, удержания и стравливания воздуха. Размер камеры должен строго соответствовать размеру и форме покрышки. Толщина стенки по попе­речному сечению камеры обычно неодинакова. Она больше у беговой дорожки по сравнению с приободной частью. Камера не могла бы сама выдержать внутреннее давление, не будь она ограничена покрышкой. При качении колеса в зоне контакта шины с дорогой камера испытывает знакопеременную деформацию и работает в тяжелых температурных условиях. Резина для камер должна быть воздухонепроницаема, эластична, прочна, хорошо сопротивляться проколам и разрывам, быть стойкой к тепловому старению, не менять свои размеры и физико-механические свойства в широком диапазоне температур окружающего воздуха.

1.2. Обозначение и маркировка автомобильных шин.

   Каждая шина имеет обозначение, характеризующее ее габаритные размеры и тип. Размеры и маркировку большинства шин указывают на боко­вине покрышек и обозначают сочетанием двух параметров: ширины профиля(например, 200 мм) и посадочного диаметра (508 мм). Размеры специальных шин обозначают в виде сочетаний наружного диаметра, ширины профиля и посадочного диаметра. В обозначении радиальных шин после второго числа ставят букву R, например 200-508R. На изделиях зарубежных фирм можно встретить обозначение в дюймах и смешанное (в дюймах и миллиметрах). В первом случае оба числа условно обозначают размеры шин в дюймах, например, 7,50-20; 5,20-13, во втором случае первое число указывает ширину профиля шины в миллиметрах, а второе - диаметр обода колеса в дюймах, например, 260-20.

На каждой шине при изготовлении наносят товарный знак предприятия-изготовителя шин .

На каждой камере и ободной ленте при изготовлении наносят:
товарный знак предприятия-изготовителя, размер камеры, месяц и год изготовления, штамп отдела технического контроля.

   На боковине или плечевой зоне каждой шины, восстановленной наложением нового протектора, наносят:
заводской номер шины;
наименование или товарный знак предприятия, производившего восстановление автомобильной шины;
дату восстановления (год, месяц);
штамп отдела технического контроля шиноремонтного предприятия;
балансировочную метку (у шин, проходивших балансировку).

    На каждой восстановленной шине при утрате маркировки вновь наносят обозначение шины, модель, норму слойности или индекс грузоподъемности.
Например:

Маркировка легковой шины 165/80R13 МИ-166 Steel Radial 82S Tubeless 168Я502311:
где 165/80R13 - обозначение (размер) шины (165 - ширина профиля шины, мм; 80 - индекс серии; R - отличительный индекс радиальной шины; 13 - посадочный диаметр шины в дюймах);
МИ-166 - модель шины (МИ - условное обозначение разработчика шины: М - Московский шинный завод; И - НИИ шинной промышленности; 166 - порядковый номер разработки);
Steel - обозначение металлокорда в брекере;
Radial - радиальная шина;
82 - индекс грузоподъемности;
S - индекс максимально допустимой скорости, в данном случае 180 км/ч;
Tubeless - бескамерная шина (камерная обозначается Tube type);
168Я502311 - заводской номер шины (168 - дата изготовления: 16 - порядковый номер недели с начала года, 8 - последняя цифра года изготовления - 1978; Я - индекс предприятия-изготовителя шины - Ярославский шинный завод;
502311 - порядковый номер шины).

Более подробно р маркировке шин - на отдельной странице.

Маркировка шины постоянного давления грузового автомобиля 260R508 (9.00R20) И-Н142Б НС-12 ГОСТ 5513-86 НКХ1771395:
где 260R508 (9.00R20) - обозначение размера шины [260 (9,00) - обозначение ширины профиля шины в миллиметрах и в дюймах (в скобках), 508 (20) - обозначение посадочного диаметра обода в миллиметрах и в дюймах (в скобках); R - условное обозначение радиальной конструкции шины];
И-Н142Б - обозначение модели шины (И-Н - обозначение разработчика шины, здесь - НИИ шинной промышленности;
142 - порядковый номер разработки; Б - вариант 142-й разработки);
НС-12 - норма cлойности шины (условное обозначение прочности каркаса данной шины, определяющее ее соответствие максимально допустимой нагрузке);
ГОСТ 5513-86 - обозначение стандарта, по которому изготовляется шина;
НКХ1771395 - условное обозначение заводского номера (НК - индекс предприятия-изготовителя шин, здесь - Нижнекамский шинный завод; XI - месяц изготовления шины - ноябрь, 77 - две последние цифры год изготовления шины;
т.е. 1977, 1395 - порядковый номер шины).

     Размеры широкопрофильных, арочных шин и пневмокатков даются только в миллиметрах. Широкопрофильные шины и пневмокатки обозначаются тремя цифрами. Первая цифра означает наружный диаметр шины, вторая - ширину ее профиля, третья - диаметр обода. Между первыми двумя цифрами ставится знак умножения, между второй и третьей - тире, например, 1600x600-635. Арочные шины обозначаются двумя цифрами, соединенными знаком умножения; первая цифра характеризует наружный диаметр шины, вторая - ширину профиля шины.

На боковину шин с направленным рисунком протектора наносят стрелку, указывающую на правление вращения колеса. Буква М, наносимая краской, указывает на морозостойкость шины, а желтое кольцо - на то, что она предназначена для эксплуатации в тропическом климате. У шин легковых автомобилей точка может отмечаться красным кружком, треугольником или квадратом.

При монтаже шины это место устанавливают у отверстия в диске колеса для вентиля камеры.

1.3. Конструкция колес легковых автомобилей.

   Колесо является неотъемлемой частью автомобиля, поэтому конструкция его должна тесно согласовываться с конструкцией ходовой части автомобиля и отвечать тем требованиям, которые дик­туются условиями его эксплуатации. В связи с этим для легковых, грузовых, специализированных автомобилей и автобусов применяют колеса различных конструкций и размеров. Колеса принято подразделять по их принадлежности тому или иному типу подвижного состава, по типу применяемых шин, конструкции диска и обода, технологии изготовления колеса.

    Всякое колесо, как правило, состоит из двух ос­новных частей: диска 1 с ободом 2 (рис. 1.2) и шины. По принадлежности к типу автомобиля колеса подразделяются на три группы: для легковых автомобилей, для грузовых, включая автобусы, и для автомобилей специального назначения.

Колесо легкового автомобиля ГАЗ-24
Рис.1.2. Колесо легкового автомобиля ГАЗ-24 "Волга":
а — конструкция колеса; б и в — профили посадочных полок для бескамерных шин; г — симметричный профиль обода; 1 — ребра жесткости; 2 — обод; 3 — диск; 4 — профилированная часть диска.

    Для легковых автомобилей применяют преимущественно колеса с глубокими неразъемными ободьями (см. рис. 1.2). Диск к ободу крепится сваркой или реже заклепками. Чтобы обеспечить прочность, диску придается особая конфигурация, повышающая его жесткость. Ободья для колес легковых автомобилей изготавливают в основном с наклонными (коническими) полками. Наклон полок принимают равным 5°.

     Для легковых автомобилей наибольшее распространение получили колеса с диаметром посадочных полок обода 15, 14 и 13 дюймов с шириной профиля обода 4...7 дюймов. Диски колес легковых автомобилей имеют сложную конфигурацию и изготавливаются методом штамповки из листа, что придает ему необходимую жесткость.

    Колеса принято обозначать основными размерами (в дюймах или миллиметрах) обода, а именно: шириной и диаметром посадочных полок. После первой цифры или группы цифр ставится буква латинского или русского алфавита, характеризующая комплекс размеров, определяющих профиль бортовой закраины обода (А, Б и т.д.).

Более подробно о конструкции автомобильных дисков и обозначении параметров - на отдельной странце.

1.4. Технические характеристики шин.

    Шины характеризуются по назначению, способу герметизации, типу, конструкции и рисунку протектора. Как было сказано ранее, в зависимости от назначения различают шины для легковых и грузовых автомобилей. Шины легковых автомобилей применяют на легковых автомобилях, малотоннажных грузовиках, микроавтобусах и прицепах к ним. По способу герметизации шины делят на камерные и бескамерные. По конструкции (по построению каркаса) различают диагональные и радиальные шины (рис. 1.3). По конфигурации профиля поперечного сечения (в зависимости от отношения высоты профиля к его ширине) - шины обычного профиля, широко-, низко- и сверхнизкопрофильные.

 Покрышки (шины) диагональной и радиальной конструкции
Рис. 1.3. Покрышки диагональной (а) и радиальной (б) конструкции (разрез):
1 - протектор; 2 - слой брокера; 3 - слой каркаса; 4 - резиновая прослойка каркаса; 5 - бортовая часть.

    В зависимости от эксплуатационного назначения автомобильные шины имеют следующие типы дорожных рисунков протектора (рис. 1.4):
  • дорожный рисунок (рис. 1.4, а) — шашки или ребра, расчлененные канавками. Шины с дорожным рисунком протектора предназначены для эксплуатации преимущественно на дорогах с усовершенствованным покрытием; направленный рисунок (рис. 1.4, б) — несимметричный относительно радиальной плоскости колеса.
  • шину с направленным рисунком применяют для эксплуатации в условиях бездорожья и на мягких грунтах; рисунок протектора повышенной проходимости (рис. 1.4, в) — высокие грунтозацепы, разделенные выемками. Шины с таким рисунком протектора служат для эксплуатации в условиях бездорожья и на мягких грунтах; карьерный рисунок (рис. 1.4, г) — массивные выступы различной конфигурации, разделенные канавками;
  • зимний рисунок протектора (рис. 1.4, д) — это рисунок, где выступы имеют острые кромки. Шины с таким рисунком предназначены для эксплуатации на заснеженных и обледенелых дорогах и могут быть оснащены шипами противоскольжения;
  • универсальный рисунок (рис. 1.4, е), шашки или ребра в центральной зоне беговой дорожки и грунтозацепы по ее краям. Шины с таким рисунком протектора предназначены для эксплуатации на дорогах с усовершенствованным облегченным покрытием.

Дорожный рисунок протектора шины
Рис. 1.4, а Дорожный рисунок протектора.

Направленный рисунок протектора шины повышенной проходимости
Рис. 1.4, б Направленный рисунок протектора повышенной проходимости.

Рисунок протектора шины повышенной проходимости
Рис. 1.4, в Рисунок протектора повышенной проходимости.

Зимний рисунок протектора шины
Рис. 1.4, д Зимний рисунок протектора повышенной проходимости.

Универсальный рисунок протектора шины
Рис. 1.4, е Универсальный рисунок протектора.

Классификация шин по назначению имеет важное значение, так как определяет основные требования к конструкции шины.

   Камерная шина имеет сложную конфигурацию и состоит из многих конструктивных элементов: каркаса, брекера, протектора, боковины, бортов и камеры с отношением высоты профиля к его ширине более 0,80 (см. рис. 1.1).

   У диагональных шин нити корда каркаса и брекера перекрещиваются в смежных слоях, а угол наклона нитей посередине беговой дорожки в каркасе и брекере 45...60°.

   Бескамерная шина по внешнему виду почти ничем не отличается от стандартной автомобильной шины (рис. 1.5). Отличием от стандартных шин являются герметизирующий 1 (воздухонепроницаемый) слой по внутренней поверхности шины и уплотнительный слой 2 по наружной поверхности бортов.

Бескамерная шина (разрез)
Рис. 1.5. Бескамерная шина (разрез):
1 - покрышка; 2 - герметизирующий слой; 3 - обод; 4 - вентиль.

    Бескамерные шины имеют несколько меньший посадочный диаметр относительно посадочного диаметра обода, специальную форму и конструкцию борта, обеспечивающую более плотную посадку шины на обод колеса при наличии давления воздуха внутри шины. За рубежом выпускают бескамерные шины с самозаклеивающимся внутренним слоем и радиальными ребрами на боковинах для охлаждения шины.

    Корд для бескамерных шин изготавливают в основном из вискозы, капрона и нейлона. Бескамерные шины имеют герметичные ободья. Вентиль 3 с уплотнительными резиновыми шайбами крепится непосредственно в ободе колеса. Особенностью бескамерных шин является то, что каркас их постоянно находится под действием сжатого воздуха, который во время эксплуатации просачивается через герметизирующий слой шины. В этих случаях воздух в каркасе шины создает между отдельными элементами ее напряжения и вызывает расслоение. Поэтому для исключения этого вредного явления в бескамерных шинах предусмотрены специальные дренажные отверстия, через которые воздух, проникающий в каркас, отводится наружу.

    Основным преимуществом бескамерных шин является повышенная безопасность движения автомобиля на высоких скоростях по сравнению с камерными шинами. Бескамерная шина состоит из одной монолитной части, поэтому воздух из полости может выходить наружу только через отверстие прокола, а внутреннее давление при этом снижается медленно, так что водитель имеет возможность двигаться с поврежденной шиной до места ремонта. Следует отметить лучший отвод тепла непосредственно через металлический обод бескамерной шины, отсутствие трения между покрышкой и камерой и вследствие этого — более низкий температурный режим работающей шины.

    Бескамерные шины характеризуются также большей устойчивостью внутреннего давления воздуха, которая объясняется тем, что воздух с большим трудом просачивается через нерастянутый воздухонепроницаемый слой бескамерной шины, чем, через растянутые стенки камеры. Бескамерные шины при эксплуатации меньше подвергаются демонтажу и монтажу, так как мелкие повреждения можно ремонтировать, не снимая шины с обода.

    Бескамерные шины, взаимозаменяемые с камерными покрышками, могут монтироваться на стандартных глубоких ободьях, если они герметичны, т. е. не имеют вмятин и повреждений.

    Гарантийные нормы пробега бескамерных шин те же, что и камерных, однако опыт эксплуатации бескамерных шин показывает, что долговечность их на 20 % выше долговечности камерных шин, что объясняется лучшим температурным режимом работы шин и постоянством внутреннего давления в них воздуха. Однако для их производства необходимы высококачественные материалы, но они менее технологичны. Эксплуатация бескамерных шин требует высокой технической культуры.

    Радиальные шины с металлокордом выпускаются трех типов: с металлокордом в каркасе и брекере, с нейлоновым кордом в каркасе и металлокордом в брекере, с меридиональным расположением нитей стального или нейлонового корда в каркасе и металлокордом в брекере (рис. 1.6).

Шина типа R с брокером из металлокорда
Рис. 1.6. Шина типа R с брокером из металлокорда:
1 - каркас; 2 - слои брекера.

    Шины с металлокордом имеют более широкий раствор бортов, чем у обычных шин. Концы слоев корда завернуты попарно около одного или двух бортовых колец, навитых из одинаковой проволоки. На внутренней стороне каркаса в зоне беговой дорожки шины с металлокордом имеют привулканизированный слой резины. Он служит для предохранения камеры от проколов и более равномерного распределения напряжений в теле шины и в зоне беговой дорожки.

   Металлокорд, обладая высокой теплопроводностью и теплостойкостью, способствует уменьшению напряжений и более равномерному распределению температуры в теле покрышки. Срок службы шин с металлокордом больше при эксплуатации их в различных дорожных условиях примерно в 2 раза, чем у обычных шин, эксплуатируемых в аналогичных условиях.

    Нейлоновый корд в каркасе и металлокорд в брекере позволяют увеличить прочность шины в зоне беговой дорожки, снизить температуру в наиболее напряженных точках шины, защитить ее каркас от повреждений, воспрепятствовать распространению трещин в протекторе.

    Меридиональное расположение нитей корда каркаса увеличивает эластичность шины, повышает сцепление шины с дорогой, значительно уменьшает потери на качение колеса. Металлокорд брекера повышает прочность каркаса в окружном направлении, улучшает температурный режим работы шины. Такие шины успешно работают на дорогах с усовершенствованным покрытием и в условиях бездорожья при больших скоростях движения.

    Морозостойкие шины предназначены для применения в районах с температурой ниже минус 45 °С. Работа автомобилей в этих районах на обычных неморозостойких шинах не разрешается действующими правилами эксплуатации шин . Морозостойкие шины изготавливают из резин, сохраняющих достаточную прочность и эластичность при низких температурах и обеспечивающих нормальный срок службы шин в указанных районах.

   Шины для тропического климата отличаются тем, что они изготовлены из теплостойкой резины, хорошо сохраняющей прочность и эластичность при высоких скоростях и высоких температурах окружающего воздуха, характерных для стран с тропическим климатом. Эти шины имеют каркас из капронового либо высокопрочного или сверхпрочного вискозного корда.

   Шины с металлическими шипами служат для повышения устойчивости и управляемости легковых и грузовых автомобилей и автобусов на скользких обледенелых дорогах и на льду. Диагональные и радиальные шины могут оснащаться шипами в протекторе. Применение этих шин снижает тормозной путь автомобиля в 2...3 раза, улучшает разгон в 1,5 раза и резко повышает устойчивость автомобиля против заносов.

   Низко- и сверхнизкопрофильные шины выпускаются для легковых, грузовых автомобилей и автобусов. Они имеют пониженную высоту профиля (для низкопрофильных Н/В = 0,7-0,88; для сверхнизкопрофильных Н/В‹0,1 где H — высота профиля; В — ширина профиля), что повышает устойчивость и управляемость автомобиля, обладают большей грузоподъемностью и проходимостью.

2.1. Взаимодействие шины с дорогой.

   При движении автомобиля шина работает в очень сложных и тяжелых условиях. В процессе качения на шину действуют различные по значению и направлению силы. К внутреннему давлению воздуха и действию массы автомобиля на шину в неподвижном состоянии при качении колеса добавляются динамические силы, а также силы, связанные с перераспределением массы автомобиля между колесами. Силы изменяют свое значение, а в ряде случаев и направление в зависимости от скорости движения и состояния дорожного покрытия, температуры окружающего воздуха, уклонов, характера поворотов дороги и т.п.

Действие сил на неподвижное колесо.
Рис. 2.1. Действие сил на неподвижное колесо.

    Под действием сил при качении колеса шина в различных зонах непрерывно деформируется, т.е. отдельные ее части изгибаются, сжимаются, растягиваются. При продолжительном движении шина нагревается, в результате чего повышается внутреннее давление воздуха в шине и снижается прочность ее деталей, особенно резиновых.

    Действующие на колесо автомобиля силы и моменты вызывают со стороны дороги реактивные силы, которые в общем случае расположены в трех взаимно перпендикулярных направлениях и приложены к колесу в месте его контакта с основанием дороги. Эти реактивные силы получили название вертикальной, тангенциальной и боковой. Неподвижное колесо подвержено действию одной вертикальной силы G от веса автомобиля, приложенной к оси колеса и равной ей по значению реактивной силе Z со стороны дороги. Вертикальная сила G, приложенная к оси колеса, и ее реакция Z со стороны дороги расположены в одной вертикальной плоскости, проходящей через ось колеса.

    В случае ведомого колеса (рис. 2.2) толкающая сила Р от автомобиля через подшипник передается на ось колеса и вызывает со стороны дороги тан­генциальную реакцию X, которая приложена к поверхности колеса в зоне его контакта с дорогой и имеет противоположное толкающей силе Р направление.

Силы, действующие на ведомое колесо.
2.2. Силы, действующие на ведомое колесо.
V - скорость движения

    Качение ведомого колеса по опорной поверхности приводит к нарушению симметрии в области контакта колеса и дороги относительно вертикали, проходящей через центр колеса, и вызывает смещение реакции Z относительно этой вертикали вперед по ходу движения колеса на определенную величину а, называемую коэффициентом трения и измеряемую в единицах длины. Вертикальная реакция Z, как и при неподвижном колесе, численно равна нагрузке.

   Работа ведущего колеса отличается от работы ведомого колеса тем, что к ведущему колесу прикладывается не толкающая сила, а крутящий момент Мк (рис. 2.3, а). Этот момент должен уравновесить суммарное сопротивление Рсопр всех противодействующих движению сил (ветра, уклона дороги, трения, инерционных). В результате в контакте колеса с дорогой возникает реакция Rх=Рсопр, направленная в сторону движения.

   Кроме функции ведомого и ведущего, колесо может выполнять тормозящую функцию. Работу тормозящего колеса можно сравнить с работой ведущего. Разница состоит в том, что тормозной момент, а значит, и тангенциальная реакция дороги имеют противоположное направление и определяются интенсивностью торможения (рис. 2.3, б). Коэффициент сцепления между колесом и покрытием дороги в большинстве случаев значительно меньше единицы, и, следовательно, тангенциальная сила, как правило, значительно меньше вертикальной.

Силы, действующие на ведущее (а) колесо.Силы, действующие на тормозящее (b) колесо.
Рис. 2.3. Силы, действующие на ведущее (а) и тормозящее (b) колесо.

   Кроме перечисленных сил, колесо часто подвергается действию боковых сил и моментов, являющихся следствием действия на шасси автомобиля опрокидывающих поперечных сил, например центробежной силы на повороте или составляющей массы, обусловленной наклоном дороги. На выпуклом или вогнутом профиле дороги, а также при движении по дороге, имеющей неровности, колеса также могут испытывать действие боковых сил (рис. 2.4), которые при условии их равенства на левых и правых колесах по величине и противоположности по направлению будут гаситься на оси, не передаваясь на сам автомобиль. Действие на колесо боковой силы ограничено сцеплением колеса с дорогой. При движении автомобиля по выпуклому или вогнутому профилю дороги или особенно по дороге с неровностями боковые силы могут достигать весьма значительной величины.

    Таким образом, весь комплекс внешних нагрузок, действующих на колесо со стороны дороги, может быть представлен тремя взаимно перпендикулярными силами:
  • вертикальной реакцией Z, значение которой обусловливается суммарной массой перевозимого груза и автомобиля. Эта нагрузка всегда действует на колесо независимо от того, движется оно или нет, работает в качестве ведомого, ведущего или тормозящего. Значение же этой нагрузки при движении может изменяться в зависимости от ускорения (замедления), продольного и поперечного профиля дороги, ее извилистости, неровностей дорожного полотна и скорости движения;
  • тангенциальной реакцией, расположенной в плоскости колеса (на рис. 2.4 не показанной) и являющейся следствием приложения к нему внешнего момента (крутящего или тормозного), толкающей силы, аэродинамического сопротивления, силы трения качения. Значение этой реакции достигает наибольшей величины обычно при торможении, однако, как правило, она ограничена коэффициентом сцепления колеса с покрытием дороги, который в большинстве случаев меньше единицы и, следовательно, даже наибольшее значение тангенциальной реакции, как правило, меньше вертикальной реакции;
  • боковой реакцией У, которая расположена в плоскости, перпендикулярной плоскости колеса. Подобно тангенциальной эта реакция также ограничена силой сцепления колеса с дорогой, и, следовательно, ее максимальное значение не может быть больше вертикальной силы, за исключением случаев движения по неровной дороге, глубокой колее. В этих условиях боковая реакция может значительно превосходить силу сцепления колеса с дорогой.

Действие сил на колеса во время движения по неровному основанию.
Рис. 2.4. Действие сил на колеса во время движения по неровному основанию.

    Особого интереса заслуживают качение наклоненного колеса и боковой увод шины. При движении автомобиля на повороте профиль эластичной шины деформируется в боковом направлении под действием центробежной силы, направленной перпендикулярно плоскости колеса (рис. 2.5). Вследствие боковой деформации шины колесо катится не в плоскости I—I, а с некоторым уводом.

Деформация шин при повороте автомобиля и соответствующее искажение пятна контакта шины с дорогой из-за увода колеса (вид А).
Рис. 2.5. Деформация шин при повороте автомобиля и соответствующее искажение пятна контакта шины с дорогой из-за увода колеса (вид А).

   Способность шины к боковой деформации оказывает большое влияние на эксплуатационные свойства автомобиля, особенно на его устойчивость и управляемость. Поэтому параметры, определяющие увод колеса, являются важной характеристикой шины.

    Увод колеса оценивается углом d, который принято называть углом бокового увода. Приложенные к колесу силы вызывают боковую деформацию шины в результате изгиба протектора в боковом направлении. При качении колеса с уводом шина имеет сложную деформацию, которая несимметрична относительно ее вертикальной плоскости симметрии.

    Для каждой шины имеются определенная максимальная боковая сила и соответствующий ей определенный максимальный угол увода, при котором еще отсутствует большое проскальзывание элементов протектора в боковом направлении. Максимальный такой угол для большинства отечественных шин легковых автомобилей 3...5°.

Одним из часто встречающихся случаев качения колеса является случай движения его с наклоном к дороге. Действительно, на автомобиле колеса могут иметь наклон к дороге из-за применения независимой подвески, наклона дороги и других факторов.

    Наклон колеса к дороге оказывает существенное влияние на работу шины и траекторию движения. При качении наклонного колеса в плоскости вращения со стороны дороги на него действуют также боковая сила и крутящий момент. Последний стремится повернуть колесо в сторону его наклона. Наклон колеса к дороге приводит к появлению боковой деформации шины, в результате которой центр контакта колеса с дорогой смещается в сторону наклона колеса. У наклонного колеса протектор шины изнашивается быстро и неравномерно, особенно в плечевой зоне со стороны наклона колеса. Таким образом, наклон колеса к дороге значительно уменьшает срок службы шины.

   Наклон колеса к дороге изменяет угол увода. При движении автомобиля на повороте, когда при поперечном наклоне кузова колесо наклоняется в сторону боковой силы, увод колеса увеличивается. Такое явление наблюдается у передних управляемых колес легковых автомобилей, имеющих независимую подвеску. Уменьшение склонности шин к боковому уводу и уменьшение наклона колеса к дороге положительно сказывается на. продлении срока службы шин.

2.2. Потери энергии на качение шин.

   Пневматическая шина благодаря наличию в ней сжатого воздуха и упругих свойств резины способна поглощать огромное количество энергии. Если шину, накачанную до определенного давления, нагрузить внешней силой, например вертикальной, а затем разгрузить, то можно заметить, что при разгрузке шины не вся энергия возвратится, так как часть ее, расходуемая на механическое трение в материалах шины и трение в контакте, составляет необратимые потери.

   При качении колеса происходит потеря энергии на ее деформацию. Так как энергия, возвращающаяся при разгрузке шины, меньше энергии, затраченной на ее деформирование, то для поддержания равномерного качения колеса необходимо постоянно пополнять потери энергии извне, что и осуществляется приложением к оси колеса либо толкающей силы, либо крутящего момента.

   Кроме сопротивлении, возникающих в результате потерь, связанных с деформацией шины, движущееся колесо испытывает сопротивление, обусловленное трением в подшипниках, а также сопротивление воздуха. Эти сопротивления, хотя и незначительны, однако тоже принадлежат к категории необратимых потерь. Если колесо движется по грунтовой дороге, то, кроме потерь, перечисленных выше, будут и потери на пластическую деформацию грунта (механическое трение между отдельными его частицами).

   Потери на качение оценивают также силой сопротивления качению или мощностью потерь на него. Сопротивление качению колеса зависит от многих факторов. В значительной степени влияние на него оказывают конструкция и материалы шины, скорость движения, внешние нагрузки и дорожные условия. Потери на сопротивление качению ведомого колеса при движении по дорогам с твердым покрытием состоят из потерь на разного рода трения в шине. На эти потери затрачивается значительная доля мощности двигателя. Энергия, поглощаемая шиной, приводит к значительному повышению ее температуры.

   Сопротивление качению в сильной степени зависит от скорости качения. В реальных условиях эксплуатации сопротивление качению может возрастать более чем в 2 раза. На рис. 2.6 показаны результаты испытания, когда шина имела нормальную нагрузку 375 кгс и соответствующее ей давление воздуха 1,9 кг/см2. Испытания проводились на барабанном стенде при установившемся тепловом состоянии шины. На рис. 2.6 видны три явно выраженные зоны нарастания силы сопротивления качению. При очень малых скоростях движения (в начале зоны I) потери мощности на качение минимальны. Эти потери обусловлены сжатием резины в зоне контакта шины с дорогой.

Зависимость силы сопротивления качению Рк шины 6,45-13R модели М-130А с металлокордным брекером от скорости V.
Рис. 2.6. Зависимость силы сопротивления качению Рк шины 6,45-13R модели М-130А с металлокордным брекером от скорости V.

   В зоне II с увеличением скорости происходит нарастание потерь, и все больше начинают сказываться силы инерции движения колеса. Начиная с определенного значения скорости, деформация элементов шины значительно возрастает, что характеризует процессы качения в зоне III.

   Увеличение давления воздуха в шине приводит к снижению потерь на качение шины по твердому покрытию во всем диапазоне изменения скорости, уменьшению радиальной деформации и повышению ее жесткости, что уменьшает тепловые потери. Надо помнить, что в процессе качения по мере нагрева шины давление воздуха в ней повышается, а сопротивление качению уменьшается. Разогрев холодной шины до установившейся рабочей температуры приводит к снижению коэффициента сопротивления качению примерно на 20 %. Зависимость сопротивления качению от давления воздуха является важной характеристикой шины.

   Повышение нагрузки на колесо при постоянном давлении воздуха в шине увеличивает силу сопротивления качению. Однако при изменении нагрузки с 80 до 110 % от номинальной коэффициент сопротивления качению практически остается постоянным. Рост нагрузки на 20 % сверх максимально допустимой повышает коэффициент сопротивления качению примерно на 4 %.

  Сопротивление качению колеса несколько повышается с увеличением приложенного к колесу крутящего и тормозного моментов. Однако интенсивность нарастания потерь при тормозном моменте больше, чем при ведущем.

Для различных типов дорожных покрытий коэффициент сопротивления качению колеблется в следующих пределах:

    Дорога с асфальтовым покрытием:
  • в хорошем состоянии ...................................................................................... 0,015...0,018
  • в удовлетворительном состоянии.................................................................. 0,018...0,020
    Дорога с гравийным покрытием в хорошем состоянии ............................. 0,020...0,025
    Грунтовая дорога:
  • сухая, укатанная .............................................................................................. 0,025...0,035
  • после дождя .................................................................................................... 0,050...0,150
  • в распутицу ..................................................................................................... 0,10.....0,25
    Песок:
  • сухой ............................................................................................................... 0,100...0,300
  • сырой .............................................................................................................. 0,060...0,150
    Обледенелая дорога и лед ............................................................................ 0,015...0,03
    Укатанная снежная дорога ........................................................................... 0,03.....0,05

   На дорогах с твердым покрытием сопротивление качению колеса во многом зависит от размеров и характера неровностей дороги. Сопротивление движению в таких условиях уменьшается с увеличением диаметра колеса.

   При движении по мягкой грунтовой дороге сопротивление качению зависит от степени деформации шины и грунта. Деформация обычной шины на этих грунтах примерно на 30...50 % меньше, чем на твердом покрытии. Для каждого размера шины и условий движения имеется определенное давление воздуха, обеспечивающее минимальное сопротивление движению.

2.3. Сцепные свойства шины.

    Способность нормально нагруженного колеса воспринимать или передавать касательные силы при взаимодействии с дорогой является одним из важнейших его качеств, способствующих движению автомобиля. Хорошее сцепление колеса с дорогой повышает управляемость, устойчивость, тормозные свойства, т.е. безопасность движения. Недостаточное сцепление, как показывает статистика, является причиной 5...10 % дорожно-транспортных происшествий при движении по сухим дорогам и до 25...40 % - по мокрым. Это качество колеса и дороги принято оценивать коэффициентом сцепления Ф — отношением максимальной касательной реакции Rx max в зоне контакта к нормальной реакции или нагрузке G, действующей на колесо, т. е. Ф=Rx max/G.

   Различают три коэффициента сцепления: при качении колеса в плоскости вращения без буксования или юза (скольжения); при буксовании или юзе в плоскости вращения колеса; при боковом скольжении колеса.

   Повышение коэффициента сцепления может быть достигнуто в ущерб другим качествам шины. Пример тому - стремление повысить сцепление с мокрой дорогой расчленением рисунка протектора, что снижает прочность элементов протектора.

    С учетом климатических и дорожных условий в ряде стран установлены минимальные значения коэффициента сцепления в пределах 0,4...0,6. Коэффициент сцепления зависит от конструкции шины, внутреннего давления, нагрузки и других условий работы, но в большей степени от дорожных условий. Диапазон изменения этого коэффициента в зависимости от конструкции шины различен для разных дорожных условий. При движении по твердым, ровным, сухим дорогам коэффициенты сцепления шин с различными конструктивными элементами близки, и их абсолютные значения зависят в основном от вида и состояния дорожного покрытия, свойств протекторных резин. Рисунок протектора в этих условиях оказывает наибольшее влияние на сцепление. Увеличение насыщенности рисунка протектора обычно повышает сцепление. Влияние рисунка протектора весьма велико при качении шины по гладким покрытиям. Расчленение протектора улучшает сцепление шины с мокрым покрытием благодаря лучшему вытеснению воды с площади контакта, а также благодаря повы­шению давления. Ускорению выхода воды с площади контакта способствуют расширение канавок, спрямление их, уменьшение ширины выступов. Сцепление улучшается при более вытянутых выступах рисунка протектора, а наименьший коэффициент сцепления наблюдается при квадратных и круглых выступах. Щелевидные канавки не имеют больших проходных сечений, но создают значительные давления на краях и как бы вытирают дорогу. При удалении влаги возникают условия сухого и полусухого трения, что резко повышает коэффициент сцепления. При снижении высоты выступов рисунка протектора удаление воды из зоны контакта замедляется из-за уменьшения проходных сечений канавок и соответственно ухудшается сцепление шины с дорогой.

   Значительное влияние на сцепление шин с мокрой дорогой оказывает также тип рисунка протектора. При продольной ориентации рисунка аквапланирование* наступает при меньшей скорости и при меньшей толщине водяного клина, чем в случае поперечной ориентации рисунка протектора.

   Большое значение, особенно на больших скоростях, имеет толщина слоя воды на поверхности покрытия. При скорости свыше 100...120 км/ч и толщине слоя воды 2,5...3,8 мм даже неизношенный протектор с выступами полной высоты не обеспечивает отвода воды с площади контакта с дорогой (коэффициент сцепления меньше 0,1).

   При движении по мягким грунтам сцепление шины зависит от поверхностного трения о грунт, сопротивления срезу грунта, защемленного во впадинах рисунка, и от глубины колеи. Большое значение для сцепления шины с дорогой имеют конструктивные параметры рисунка протектора, когда грунт неоднороден и когда в верхней части расположен более мягкий слой, а в нижней - сравнительно твердый грунт.

   При движении по мягким вязким грунтам сцепление в большей мере зависит от самоочищаемости рисунка протектора, что может оцениваться скоростью вращения колеса, при которой из впадин рисунка грунт выбрасывается центробежной силой. На самоочищаемость влияют факторы, относящиеся к свойствам грунта и параметрам шины.

   Распространенным в последнее время способом повышения сцепления шины зимой является применение металлических шипов. Однако на очищаемых от снега и льда дорогах эксплуатация шин с шипами нецелесообразна, здесь преимущество имеют шины с зимним рисунком протектора.
*Аквапланирование - Возникновение между шиной движущегося автомобиля и дорогой водяного клина, резко снижающего сцепление колеса с дорогой.

2.4. Грузоподъемность и амортизационные свойства шин.

    Грузоподъемность автомобиля должна соответствовать грузоподъемности его ходовой части, одним из важнейших элементов которой является шина. Под действием приложенной к колесу нормальной нагрузки шина деформируется. Это происходит при незначительном повышении (1...21) внутреннего давления воздуха в шине, так как объем воздуха при деформации шины практически не изменяется. Но, несмотря на столь незначительное повышение внутреннего давления воздуха в шине, работа сжатия воздуха при ее деформации довольно значительна и составляет при номинальных нагрузке и давлении примерна 60 % полной работы деформации. Остальные 40 % затрачиваются на деформацию материала шины, из которых примерно треть приходится на деформацию протектора.

С увеличением нормальной нагрузки при заданном внутреннем давлении уменьшается значение силы сжатия воздуха.

   Под действием нагрузки сокращается расстояние от оси колеса до дороги из-за уменьшения высоты и увеличения ширины профиля шины. Значение, на которое изменилась высота профиля шины под нагрузкой при опоре на плоскость, принято называть нормальной деформацией, а деформацию в любой точке протектора в направлении радиуса колеса - радиальной деформацией в данной точке шины.

   Нормальная деформация зависит от размеров и конструкции шины, материала, из которого она изготовлена, ширины обода, твердости покрытия дороги, давления воздуха в шине, нормальной нагрузки, значений окружного и бокового усилий, приложенных к колесу. Она характеризует степень нагруженности шины, ее грузоподъемность и долговечность.

   Определяется грузоподъемность также конструктивными параметрами шины, главным образом габаритными размерами, внутренним давлением, количеством слоев и типом корда в каркасе, профилем. Повышение грузоподъемности (но в ограниченных пределах) достигается увеличением внутреннего давления в шине, при котором уменьшается ее прогиб. Однако при повышении давления требуется увеличивать слойность шины, что влечет за собой нежелательные явления.

2.5. Долговечность, износостойкость и дисбаланс шин.

   Долговечность автомобильной шины определяется пробегом ее до предельного износа выступов рисунка протектора — минимальной высоты выступов в 1,6 мм для шин легковых автомобилей и в 1,0 мм для шин грузовых автомобилей. Такое ограничение принято из условий безопасности движения и предохранения каркаса шины от повреждений в случае износа подканавочного слоя. Долговечность шины зависит от внутреннего давления воздуха в шине, массовой нагрузки на шину, состояния дороги и условий движения автомобиля.

   Износостойкость протектора определяется интенсивностью износа протектора, т.е. износом, отнесенным к единице пробега (обычно 1 тыс. км), при определенных дорожных и климатических условиях и режимах движения (нагрузке, скорости, ускорении). Интенсивность износа Y обычно выражается отношением уменьшения высоты h (в мм) выступов рисунка протектора за пробег к этому пробегу
Y=h/S, где S - пробег, тыс.км.

   Износостойкость протектора зависит от тех же факторов, что и долговечность шины.

   Неуравновешенность и биение колес увеличивают вибрацию и затрудняют управление автомобилем, снижают срок службы шин, амортизаторов, рулевого управления, увеличивают расходы на техническое обслуживание, ухудшают безопасность движения. Влияние неуравновешенности и биения колес увеличивается с ростом скорости движения автомобиля. Шина оказывает существенное влияние на суммарный дисбаланс автомобиля, так как она наиболее удалена от центра вращения, имеет большую массу и сложную конструкцию.

    К основным факторам, влияющим на дисбаланс и биение покрышки, относятся: неравномерность износа протектора по толщине и неоднородность распределения материала по окружности шины.

   Исследования, проведенные в НАМИ, показывают, что наиболее неприятные последствия дисбаланса и биения колес с шинами в сборе - колебания колес, кабины, рамы и других частей автомобиля. Эти колебания, достигая предельного значения, становятся неприятными для водителя, снижают комфортабельность, устойчивость, управляемость автомобилей, увеличивают износ шин.

    Предельно допустимые дисбаланс и биение колес и шин представлены ниже:
  • Статический дисбаланс ступицы в сборе с тормозным барабаном переднего колеса, кгxсм .... 0,250
  • Биение окружности шпилек, мм .............................................................................................. 9,25
  • Радиальное биение посадочной поверхности обода, мм ............................................................. 1,2
  • Боковое биение закраин обода, мм ............................................................................................ 1,0
  • Статический дисбаланс колеса без шины, кгxсм....................................................................... 0,250
  • Радиальное биение шины, мм ..................................................................................................... 1,0
  • Боковое " " , мм ......................................................................................................................... 1,0
  • Статический дисбаланс шины, кгxсм ........................................................................................ 0,850
  • Статический дисбаланс колеса в сборе с шиной, кгxсм ......до балансировки:...............................1,75**;1,9**;
                                                                                                        после балансировки:......................................... 0,26***; 0,26***

** До указанных значений не балансируются, свыше - балансируются, но не более чем 2...3 грузиками.
*** Для легковых автомобилей внутреннего рынка принят дисбаланс колеса в сборе с шиной до балансировки не более 3,6 кг x см.

3.1. Виды износа и разрушения шин

   Задача предупреждения преждевременного износа и разрушения шин весьма сложна и связана с умением определять их виды, безошибочно выявлять причину, вызвавшую каждое конкретное разрушение шины.

   Все шины, вышедшие из эксплуатации, разделяют на две категории: с нормальным и с преждевременным износом (или разрушением шины). Нормальным износом или разрушением новых и первично восстановленных шин считают естественный износ, наступивший при выполнении шиной эксплуатационной нормы пробега и не исключающий ее восстановления. Нормальным износом или разрушением повторно восстановленной шины считается износ, наступивший по выполнении ею эксплуатационной нормы пробега независимо от пригодности или непригодности этой шины к последующему восстановлению. Шины с износом и разрушением, не отвечающие указанному критерию, относятся ко 2-й категории (преждевременно изношенные).

  Шины с износом 1-й категории разделяются на две группы: пригодные для восстановления, куда относятся новые и ранее восстановленные шины, и непригодные для восстановления, куда относятся только шины, восстановленные более 1 раза.

   Шины с износом 2-й категории разделяются также на 2 группы: с износом (разрушением) эксплуатационного характера и с производственным дефектом. Износ (или разрушения) производственного характера разделен, в свою очередь, тоже на две группы: дефекты изготовления и дефекты восстановления.

   Детальное изучение видов износа и разрушений шин обеспечит полноценный анализ причин преждевременного отказа их в работе и проведение мероприятий, повышающих использование ресурса шин. Правильная эксплуатация шин и систематический уход за ними являются основными условиями увеличения их срока службы. По данным НИИШПа и НИИАТа, около половины покрышек отказывают в работе преждевременно из-за нарушения правил эксплуатации. Рассмотрим основные причины, влияющие на уменьшение срока службы шин.

3.2. Несоблюдение норм внутреннего давления воздуха в шинах и их перегрузка.

    Пневматические шины сконструированы для работы при определенном давлении воздуха. Следует учитывать, что материалы, из которых изготовлена шина, не являются абсолютно герметичными, поэтому воздух постепенно просачивается через стенки камеры, особенно в летнее время, и давление воздуха снижается. Кроме того, причиной недостаточного давления воздуха может быть повреждение камеры или шины (бескамерной), неплотности золотника вентиля и деталей крепления его к ободу (для бескамерных шин), несвоевременная проверка давления воздуха. Нельзя судить о внутреннем давлении в шине "на глаз" или по звуку при ударе по покрышке, так как при этом можно ошибиться на 20...30 %.

   Шины с пониженным внутренним давлением имеют повышенные деформации во всех направлениях и, следовательно, при качении их протектор более склонен к проскальзыванию относительно дорожной поверхности, в результате чего шины сильно разрываются. При этом теряется их эластичность, а прочность резко падает. В результате этого снижается срок службы шин.

    Результатом работы с пониженным давлением воздуха в шине может явиться проворачивание покрышки на ободе, вызывающее отрыв вентиля камеры или разрушение ее в зоне крепления вентиля. При пониженном давлении увеличивается сопротивление качению колес, и вследствие этого значительно растет расход топлива. Случайное значительное снижение давления воздуха в шине может быть своевременно обнаружено по увеличенной деформации шины, по уводу автомобиля в сторону шины с пониженным давлением и ухудшению управляемости. При этом шины быстро перегружаются и изнашиваются. При пониженном давлении воздуха уменьшается жесткость шины и повышается внутреннее трение в боковинах покрышки, что приводит к кольцевому излому каркаса.

   Кольцевой излом - это повреждение покрышки, при котором нити внутренних слоев корда отстают от резины, перетираются и рвутся по всей окружности боковых стенок. Покрышка с кольцевым изломом каркаса не поддается ремонту. Внешним признаком кольцевого излома является темная полоса на внутренней поверхности шины, идущая по всей окружности. Эта полоса свидетельствует о начавшемся разрушении нитей корда. Категорически запрещается движение автомобиля на полностью спущенных шинах даже на расстояние нескольких десятков метров, так как это вызывает тяжелые повреждения покрышек и камер, которые не поддаются ремонту.

    Увеличенное давление воздуха также приводит к снижению срока службы шин, но не так резко, как при пониженном давлении. При повышенном давлении воздуха вырастают напряжения в каркасе. При этом ускоряется разрушение корда, увеличивается давление при взаимодействии шины с дорогой, ведущее к интенсивному износу средней части протектора. Амортизирующие свойства шины уменьшаются, и она подвергается большим ударным нагрузкам. Удар колеса о сосредоточенное препятствие (камень, бревно и др.) приводит к крестообразному разрыву каркаса шины, который восстановить не представляется возможным.

    При нормальном давлении воздуха в шине износ протектора по его ширине распределяется равномерно. С повышением внутреннего давления воздуха на 30 % интенсивность износа снижается на 25 %. При этом наблюдается увеличение износа середины беговой дорожки шины по отношению к ее краям на 20 %. Обратная картина наблюдается при уменьшении внутреннего давления воздуха. Уменьшение давления на 30 % повышает интенсивность износа шин на 20 %. В этом случае износ протектора посередине беговой дорожки уменьшается по отношению к ее краям на 15 %. Неравномерный и, в частности, ступенчатый износ шин ускоряет износ деталей и агрегатов всего автомобиля.

   К перегрузкам шин в основном приводит загрузка автомобиля массой, превышающей его грузоподъемность и неравномерное распределение груза в кузове автомобиля.

   Характер повреждений покрышек при повышенной нагрузке соответствует повреждениям при эксплуатации шины с пониженным внутренним давлением воздуха, но износ и повреждения при этом увеличиваются в большей степени. От нормальной нагрузки зависят нормальный прогиб, площадь контакта шины, значение и характер распределения напряжений в зоне контакта, а следовательно, и интенсивность износа протектора.

   В результате перегрузки каркаса разрушаются боковые стенки шин, появляются разрывы, имеющие форму прямой линии. Перегрузка шин вызывает также дополнительный расход топлива, потери мощности двигателя автомобиля на преодоление сопротивления качению колес.

   Признаки перегрузки шин: резкие колебания кузова при движении автомобиля, увеличенная деформация боковых стенок покрышек, несколько затрудненное управление автомобилем.

   Некоторые водители считают, что для уменьшения влияния перегрузки шин следует несколько подкачать их. Это мнение ошибочно. Повышение норм внутреннего давления воздуха в сочетании с перегрузкой сокращает срок службы шин.

   При перегрузках автомобиля шины деформируются на большее значение, и при этом равнодействующая всех сил, приложенных к сечению бортового кольца со стороны шины, перемещается ближе к его наружной кромке. Это способствует увеличению деформации бортового кольца и его выворачиванию, что может привести к самопроизвольному размонтированию колеса во время движения.

3.3. Неумелое вождение автомобиля

   Неумелое или небрежное вождение автомобиля, являющееся причиной преждевременного износа шин, проявляется главным образом в резком торможении вплоть до юза и трогании с места с пробуксовкой, в наезде на встречающиеся на дорогах препятствия, в прижатии к бордюрному камню при подъезде к тротуарам и т.п.

   При резком торможении выступы рисунка протектора шины проскальзывают на дороге, что повышает износ протектора. Трение протектора покрышки о дорогу при движении на полностью заторможенных колесах автомобиля, т.е. юзом, резко повышается, что увеличивает нагрев протектора и быстрее разрушает его. Чем больше скорость движения, с которой начинается торможение, и чем резче оно выполняется, тем сильнее изнашиваются шины. На дороге с асфальтобетонным покрытием при этом остается отчетливо видимый след, состоящий из мелких частиц резины протектора.

   При длительном торможении юзом происходит сначала повышенный местный износ протектора шины "пятнами", а затем начинают разрушаться брекер и каркас. Частое и резкое торможение приводит к повышенному износу протектора по окружности колеса и быстрому разрушению каркаса. Кроме сильного износа протектора, резкое торможение создает повышенное напряжение в нитях каркаса и бортовой части покрышки. При резком торможении возникают большие силы, которые приводят иногда к отрыву протектора от каркаса. При резком трогании с места и буксовании колес протектор изнашивается так же, как при резком торможении.

   При невнимательной езде шины часто повреждаются различными металлическими предметами, встречающимися на дорогах. Неаккуратный подъезд к тротуару, переезд через выступающие железнодорожные или трамвайные пути могут вызвать защемление шины между ободом и препятствием, в результате чего возможны разрывы боковых стенок каркаса покрышки, резкое истирание боковин и другие повреждения.

   При движении автомобиля на повороте возникает центробежная сила, приложенная перпендикулярно плоскости вращения колес. Боковые стенки, бортовая часть и протектор покрышки в этом случае испытывают большие дополнительные напряжения. На крутых поворотах и при повышенной скорости движения реакция дороги, противодействующая центробежной силе, особенно велика и стремится сорвать шину с обода колеса, оторвать протектор от каркаса. Эта реакция увеличивает истирание протектора.

   В результате неосторожной езды между сдвоенными шинами могут застревать камни и другие предметы, которые врезаются в боковые стенки покрышек, разрушают резину и каркас покрышки.

   При высокой скорости движения автомобиля и, следовательно, сильной деформации возрастает динамическая нагрузка на шину, т.е. увеличиваются трение о дорогу, ударная нагрузка, деформация материала и резко повышается температура в шине, особенно при повышенной температуре окружающего воздуха.

   Высокая скорость движения может привести не только к увеличенному истиранию протектора, но и к ослаблению связи между слоями резины и ткани покрышки с возможным их расслоением, и к отставанию заплат на отремонтированных участках покрышки и камеры.

3.4. Нерегулярное техническое обслуживание и ремонт шин

   Несистематическое техническое обслуживание и несвоевременный ремонт являются основными причинами преждевременного разрушения и износа шин. Невыполнение установленного объема технического обслуживания шин на постах ежедневного, первого и второго технических обслуживании автомобилей приводит к тому, что застревающие снаружи в протекторе посторонние предметы (гвозди, острые камни, кусочки стекла и металла) своевременно не обнаруживаются и не удаляются, отчего проникают в глубь протектора, затем в каркас и способствуют постепенному их разрушению.

   Мелкие механические повреждения покрышки - порезы, ссадины на протекторе или боковинах, а тем более мелкие порезы, проколы, разрывы каркаса, если их не устранить своевременно, приводят к тяжелым повреждениям, требующим ремонта увеличенного объема. Это объясняется тем, что при качении шины по дороге в небольшие порезы, проколы и разрывы резины и ткани каркаса набиваются пыль, песчинки, камешки и другие мелкие частицы, а также попадают влага, нефтепродукты. Песчинки и камешки при деформации катящейся шины начинают быстро перетирать резину и ткань покрышки, увеличивая размер повреждения. Влага уменьшает прочность нитей корда каркаса и вызывает их разрушение, а нефтепродукты - разрушение резины.

   Высокая температура шины при качении еще больше ускоряет процесс разрушения материала покрышки в местах ее повреждения. В результате небольшое отверстие от пореза или прокола постепенно разрастается, вызывая отслоение протектора или боковины. Частичный разрыв каркаса превращается в сквозной и приводит к расслоению каркаса и порче камеры. Небольшое механическое повреждение, своевременно не отремонтированное, может вызвать по мере его увеличения неожиданный разрыв шины в пути и стать причиной дорожно-транспортного происшествия. Несвоевременный ремонт больших механических и других повреждений еще больше увеличивает объем ремонта и способствует разрушению шин.

   Особо серьезной причиной преждевременного разрушения новых и восстановленных шин является несвоевременное их снятие с автомобиля для сдачи соответственно на первое и повторное восстановление. Если шина не прошла повторного восстановления, значит ресурс ее долговечности использован не полностью.

   Работа на новых или восстановленных шинах с оставшейся глубиной канавки рисунка протектора по центру беговой дорожки не менее 1 мм у легковых автомобилей и автобусов, а тем более на шинах с полностью изношенным рисунком, помимо резкого снижения коэффициента сцепления шины с дорогой и, следовательно, безопасности движения автомобилей, создает благоприятные условия для дальнейшего интенсивного разрушения брекера и каркаса (пробоев и разрывов). В таких случаях в связи с уменьшением общей толщины протектора, снижением его амортизирующих и защитных свойств повышаются склонность каркаса в зоне беговой дорожки к пробоям и разрывам от ударных сосредоточенных сил, действующих на шины при качении по дороге.

По данным НИИШПа, пробои и разрывы каркаса происходят в шинах с изношенным в основном на 80...90 % рисунком протектора.

   Наличие на шинах пробоев и разрывов каркаса снижает срок службы новых и восстановленных шин, делает их часто непригодными для сдачи соответственно на первое и повторное восстановление.

   Средние пробеги восстановленных шин 2 класса (со сквозными повреждениями) ниже средних пробегов восстановленных шин 1 класса примерно на 22 % (данные НИИШПа). Если допускать работу шины с обнажившимся брекером или каркасом на беговой поверхности, то покрышка быстро приходит в негодность, так как нити каркаса сильно изнашиваются при трении о дорогу.

   Обнажение нитей в других местах покрышки вызывает быстрое разрушение ткани каркаса под действием влаги, механических повреждений и других причин.

   Работа с манжетами, наложенными на сквозной поврежденный участок с внутренней стороны шины без вулканизации, допускается только временно как аварийная мера в пути или для покрышек, не годных к ремонту. Работа покрышки с вложенной в нее манжетой приводит к увеличению повреждений и постепенному перетиранию манжетой нитей каркаса.

 Работа на шинах с камерами, отремонтированными без вулканизации, приводит к быстрому отставанию заплат.

3.5. Нарушение правил демонтажа и монтажа шин

    Эксплуатация автомобилей показывает, что повреждение 10...15 % бортов покрышек, 10...20 % камер и повреждение колес происходят в результате неправильного демонтажа и монтажа шин. Причинами, способствующими снижению срока службы шин и колес при монтаже и демонтаже, являются: некомплектность шин и колес по размерам, монтаж шин на ржавые и поврежденные ободья, несоблюдение правил и приемов работы при выполнении монтажно-демонтажных операций; применение неисправного и нестандартного монтажного инструмента, несоблюдение чистоты.

    При увеличенных размерах камеры происходят образование складок на ее поверхности и перетирание стенок во время эксплуатации, а при уменьшенных размерах стенки камеры значительно растягиваются и более подвержены разрыву при проколах и перегрузке. Уменьшенные размеры ободной ленты вызывают оголение части обода, и камера подвергается вредному действию продуктов коррозии обода. Кроме того, при этом разрушаются кромки ободной ленты и камера выдавливается в зоне вентильного отверстия, в результате чего стенки ее тоже разрушаются. Применение ободных лент большего диаметра по сравнению с посадочным диаметром покрышки влечет за собой образование складок, которые при эксплуатации колеса перетирают камеру. Несоответствие шины размерам колеса нарушает ее конфигурацию, в результате чего срок службы ее сокращается.

   Значительное число повреждений бортовой части покрышек происходит при монтаже на загрязненные, ржавые и неисправные ободья. Трудоемкость монтажа-демонтажа в значительной степени зависит от состояния колес: качества окраски, степени коррозии контактирующих поверхностей, состояния деталей крепления, а также от степени "прикипания" посадочных поверхностей к бортам шины. Поврежденные ободья вызывают перетирание и различные повреждения бортов покрышек. Неровности, задиры и заусенцы на глубоких ободьях влекут за собой разрывы и порезы камер.

   Неправильные приемы при демонтажно-монтажных работах приводят к затрате значительных усилий и механическим повреждениям деталей шин и колес.

   Применение неисправного или нестандартного монтажного инструмента при монтаже и демонтаже шин зачастую вызывает порезы и разрывы посадочных бортов и герметизирующего слоя шин, камер и ободных лент, механические повреждения закраин, посадочных полок ободьев и дисков колес.

   Одной из причин сокращения срока службы шин является несоблюдение чистоты при монтажно-демонтажных работах. Песок, грязь, мелкие предметы, попадая внутрь покрышек, приводят к разрушению камер и повреждению отдельных нитей корда внутреннего слоя каркаса покрышек в результате повышенного трения соприкасающихся поверхностей.

3.6. Дисбаланс колес

    При вращении колеса с большой скоростью на­личие даже незначительного дисбаланса вызывает резко выраженную динамическую неуравновешенность колеса относительно его оси. При этом появляются вибрация и биение колеса в радиальном или боковом направлениях. Особенно вредное влияние оказывает дисбаланс передних колес легковых автомобилей, ухудшая управляемость автомобиля.

    Явления, вызываемые дисбалансом, увеличивают износ шин, а также деталей ходовой части автомобилей, ухудшают комфортабельность езды, увеличивают шум при движении. Наличие дисбаланса создает периодически действующую на шину ударную нагрузку при качении колеса по дороге, что вызывает перенапряжение каркаса покрышки и повышает износ протектора. Большой дисбаланс создается у покрышек после ремонта местных повреждений с наложением манжет или пластырей. Пробег несбалансированных отремонтированных шин легковых автомобилей, по данным НИИАТа, уменьшается примерно на 25 % по сравнению с пробегами отбалансированных отремонтированных шин. Вредные последствия дисбаланса колес возрастают с увеличением скорости движения автомобилей, нагрузки, температуры воздуха и ухудшением дорожных условий.

    В зависимости от расположения и функции колес (правые, левые, передние, задние, ведущие и ведомые) шины имеют неодинаковую нагрузку, поэтому неравномерно изнашиваются. Выпуклый профиль дороги вызывает перегрузку правых колес автомобиля, что создает соответствующий неравномерный износ шин.

   Тяговое усилие увеличивает нагрузку и износ шин на ведущих колесах автомобиля по сравнению с шинами ведомых колес. Если не переставлять ко­леса на автомобиле, то неравномерный износ рисунка протектора шин может составлять в среднем 16...18 %. Однако частая перестановка колес (при каждом техническом обслуживании автомобиля) может привести к увеличению удельного износа протектора шин на 17...25 % в сравнении с только одноразовой перестановкой.

   В зарубежной литературе отмечается существенное влияние предварительной обкатки шин на износ. Если новым шинам в начале их эксплуатации (на первых 1000...1500 км) дать меньшую нагрузку (50...75 %), а затем постепенно ее увеличить, то общий пробег обкатанных таким образом шин повышается на 10...15 %.

    Существенной причиной преждевременного износа шин является использование их не по прямому назначению. Так, шины с рисунком протектора повышенной проходимости при эксплуатации в основном на дорогах с твердым покрытием изнашиваются преждевременно в результате повышенного давления на дорогу, Кроме того, рисунок протектора повышенной проходимости имеет пониженное сцепление на твердых покрытиях, что приводит к скольжению шин на увлажненных и обледенелых покрытиях и может стать причиной заноса и аварии автомобиля.

3.7. Неисправности ходовой части и рулевого управления автомобиля

   Наиболее часто причиной быстрого износа автомобильных шин может явиться неправильная установка передних колес. Неправильное схождение и развал колес вызывают усиленный износ шин из-за дополнительного проскальзывания элементов протектора шин передних колес в месте их контакта с дорогой.

   При отклонении от нормы развала передних колес происходит односторонний повышенный износ протектора, а при нарушении нормального схождения - повышенный износ краев протектора. Причиной одностороннего износа при неправильном развале колес является сосредоточение наибольших давлений в крайней зоне протектора. Повышенный износ краев протектора при отклонении схождения от нормы является следствием того, что направление вращения колеса не совпадает в этом случае с направлением движения автомобиля. В связи с этим проскальзывание краев протектора периодически существенно повышается.

   К быстрому местному износу протектора приводит большая выработка тормозного барабана автомобиля. Возникающая при этом обычно овальность барабана вызывает неравномерное торможение колеса, в результате чего протектор истирается интенсивно только на отдельных участках по окружности.

   Перегрев тормозных барабанов при затянутых тормозах вызывает дополнительный нагрев шин. При неправильной регулировке тормозов или неисправности их привода может происходить слишком резкое затормаживание, вызывающее юз колес. При этом износ протектора шины значительно возрастает. Максимальная сила торможения возникает не при полном скольжении, т.е. юзе колес, а при качении их с некоторым проскальзыванием. По опытным данным, максимальная сила торможения шин по асфальтобетонному покрытию получается при 20...25 %-ном проскальзывании колеса.

    По многочисленным данным известно, что шины ведущих колес больше изнашиваются, чем шины колес, не нагруженных тяговым усилием (обычно передних). Кроме того, характер износа передних и задних, правых и левых колес автомобиля различен, так как они работают в разных условиях. В связи с этим для равномерного износа шин и увеличения амортизационного пробега проводится периодическая перестановка колес.

   Большой люфт в рулевом управлении и погнутость деталей рулевых тяг, ослабление рессор и наличие резко выступающих деталей рессор и кузова, прогиб или перекос передней оси, течи масла, провисание крыльев из-за поломки или прогиба кронштейнов, не параллельность мостов - все это приводит к увеличенному износу или механическим повреждениям протектора и боковых стенок покрышки.

   Изношенные или ослабленные подшипники передних колес и втулки поворотных цапф, согнутые рулевые тяги или не отрегулированное рулевое управление вызывают неравномерное пятнистое истирание протектора. Погнутые или перекошенные (не параллельные) оси вызывают интенсивное истирание протектора шины. Ослабление рессоры способствует оседанию и трению кузова о протектор с механическим повреждением его. Недостаточная затяжка гаек крепления дисков колес к ступицам автомобиля влечет за собой "виляние" колес и, как следствие этого, повышенный неравномерный износ шин.

   При течи масла через сальники полуосей из картера заднего моста шины подвергаются воздействию масла, которое разрушает резину.

4.1. Правильный выбор и комплектование автомобилей шинами

    Шины в зависимости от условий работы должны обладать определенными эксплуатационными качествами. Для работы автомобилей в трудных дорожных условиях и по бездорожью желательны шины, обладающие высокой проходимостью и надежностью. В южных районах, а также в средней полосе нужно применять шины с высокой теплостойкостью, а в северных районах — с высокой морозостойкостью.

    Под рациональным выбором шин для автомобилей подразумевается выбор таких типов, размеров и моделей шин, которые обладали бы в конкретных условиях эксплуатации совокупностью наиболее высоких качеств. Выбор шин по размерам, моделям, норме елейности (индексу грузоподъемности), типу рисунка протектора и согласование их с каждой конкретной моделью автомобиля, выпускаемого автомобильной промышленностью, осуществляются в соответствии с ОСТ 38.03.214-80 "Порядок согласования применения шин из ассортимента, выпускаемого шинной промышленностью".

    При выборе шин определяют тип конструкции. Для обычных дорожно-климатических условий эксплуатации выбирают шины обычных конструкций - камерные или бескамерные, диагональные или радиальные массового выпуска. В зависимости от преобладания тех или иных типов дорожных покрытий выбирают рисунок протектора шин обычной конструкции.

   Для работы автомобилей на дорогах с твердым покрытием выбирают шины с дорожным рисунком протектора. Для работы на грунтовых дорогах и дорогах с твердым покрытием примерно в равном соотношении применяют шины с универсальным рисунком протектора. При эксплуатации в сложных дорожных условиях выбирают шины с рисунком протектора повышенной проходимости.

   При выборе шин учитывают их габаритные размеры, грузоподъемность и допускаемые скорости движения, которые определяют по данным технических характеристик шин.

   Грузоподъемность шины оценивают по наибольшей допустимой нагрузке на нее. Критерий грузоподъемности является основным условием правильного выбора размера шин, обеспечивающим эксплуатацию их без перегрузки. Для определения необходимого размера шин сначала выясняют наибольшую нагрузку (в кгс) на колесо автомобиля, а затем соответственно ей по государственному стандарту или техническим условиям подбирают размер шин, чтобы наибольшая допустимая нагрузка на шину была равна или превышала на 10...20 % допустимую нагрузку на колесо автомобиля. Выбор шин с некоторым запасом допустимой нагрузки обеспечивает большую их долговечность в эксплуатации. Наряду с нагрузкой на колесо при выборе размера шин учитывают скорости движения автомобиля, которые не должны превышать допустимые скорости для шин.

   На автомобиль устанавливают шины (в том числе запасную) одного размера, модели, конструкции (радиальной, диагональной, камерной, бескамерной и др.) с одинаковым рисунком протектора.

    При частичной замене шин, отказавших в работе, рекомендуется доукомплектовывать автомобиль шинами того же размера и модели, что на данном автомобиле, так как шины одного и того же размера, но разных моделей, могут быть разных конструкций, иметь неодинаковые тип рисунка протектора, радиус качения, сцепные качества и другие эксплуатационные характеристики.

   Применение импортных шин и установка их на автомобилях индивидуальных владельцев должны учитывать режимы эксплуатации автомобилей.

    Шины, восстановленные по 1-му классу, применяются без ограничений на всех осях легковых автомобилей. Определение класса восстановления производится в соответствии с правилами эксплуатации шин (см. табл. 5.2).

    Для обеспечения безопасности движения не рекомендуется устанавливать шины с отремонтированными местными повреждениями на колеса передних осей автомобилей. Для улучшения сцепных качеств шин и повышения безопасности движения автомобилей на заснеженных и обледенелых дорогах могут применяться шины с шипами противоскольжения. Рекомендации по ошиповке шин при эксплуатации подвижного состава автомобильного транспорта с применением ошипованных шин изложены в Инструкции по применению шипов противоскольжения, изданной в 1974 г. Шины с шипами противоскольжения устанавливают на все колеса автомобиля.

   Перестановка ошипованных шин по технической необходимости выполняется без перемены направления вращения колес.

   Автомобили, предназначенные для эксплуатации в районах Крайнего Севера и приравненных к ним (при температурах ниже минус 45 °С), следует укомплектовывать шинами с маркировкой "Север", т. е. в северном исполнении.

   При эксплуатации автомобилей в основном на мягких грунтах и по бездорожью они должны комплектоваться шинами с рисунком протектора повышенной проходимости. Не рекомендуется длительное применение этих шин на дорогах с твердым покрытием.

Запрещается: установка на одну ось одновременно шин диагональной и радиальной конструкции, а также шин с различными рисунками протектора; установка шин, восстановленных по 2-му классу, на передние оси легковых автомобилей.

    Шины, установленные на автомобиль, закрепляются за ним, что фиксируется в карточках учета работы шины и подтверждается подписью водителя. Передача шин с одного автомобиля на другой выполняется только с разрешения технического руководителя АТП с соответствующей записью в карточке учета работы шин.

4.2. Рациональный режим движения автомобиля

   Одним из факторов, существенно влияющих на износ протектора, а следовательно, и на срок службы шины, является режим движения автомобиля. Основной характеристикой режима движения транспортных средств является скорость движения, реализуемая в конкретных условиях и времени.

   Щадящий режим движения имеет место при загородных поездках по хорошим дорогам и в хороших климатических условиях, с малым числом задержек и небольшой интенсивностью движения транспортных средств. Напряженным он является в крупных населенных пунктах с большим числом перекрестков, задержек, ограничений и, значит, торможений, троганий и разгонов, равно как и в сельской местности с плохими дорогами.

  На скорость движения автомобиля оказывают влияние многие факторы, которые целесообразно представить следующими категориями в такой последовательности: водитель, дорога и окружающая среда.

   Водители автомобилей непосредственно управляют движением транспортных средств и от них в основном зависят надежность и безопасность движения. Вождение автомобиля связано с большими нервными и физическими напряжениями, обусловленными непрерывно меняющейся дорожной обстановкой, интенсивностью движения, наличием перекрестков, светофоров и т.д.

   Разница в квалификации водителей, в способности к восприятию и оценке ими условий движения частично возмещается выбором каждым из них приемлемой для него скорости движения. Автомобиль, управляемый опытным водителем, движется плавно, равномерно и на достаточно высокой скорости, обеспечивая быстроту доставки грузов и пассажиров и относительно малый износ шин. Неумелое и небрежное вождение автомобиля часто является причиной преждевременного износа шин и проявляется в основном в резком торможении и троганий с места; в наезде на препятствия, встречающиеся на дорогах, в неосторожном переезде через них. Исследования показали, что при эксплуатации однотипных автомобилей на одном и том же маршруте разница в пробегах шин составила 40...50 %. Такое большое различие в пробеге шин объясняется квалификацией водителей. Эти исследования подтверждают зависимость пробега шин от опытности водителя и его умения правильно управлять автомобилем, выбирая целесообразные скорости в соответствии с дорожными и другими условиями.

   Скорость движения конкретного автомобиля существенно зависит от типа и состояния дороги. В городских условиях она дополнительно зависит от интенсивности движения, методов и средств регулирования уличного движения, числа перекрестков и ситуаций на них, а также от других помех движению, характерных для городов. Введение различных методов координированного движения, позволяющих с большей вероятностью преодолевать регулируемые перекрестки на зеленый свет светофора без остановок, повышает как скорость движения, так и пробег шин. Опытные водители, как правило, не увеличивают скорость перед перекрестками, а наоборот, уменьшают ее, дабы избежать резких торможений и плавно трогаются при разрешающем сигнале светофора. Это приводит не только к увеличению пробега шин, но и к серьезной экономии топлива. Представьте себе, что под педалью управления подачей топлива находится куриное яйцо и плавным нажатием на педаль вы его должны переместить, но не раздавить. При изменениях продольного профиля дороги на спусках, если это не связано с безопасностью движения, целесообразно двигаться накатом. Движение накатом, когда не действуют ни крутящие, ни тормозные моменты на колеса, позволяет уменьшить проскальзывание шины в пятне контакта с дорогой и увеличить ее пробег.

   На поворотах при отсутствии виражей (односкатного поперечного профиля) скорость движения автомобиля необходимо снижать. На гравийных и особенно щебеночных покрытиях даже при обработке поверхности дороги вяжущими материалами в результате абразивного износа пробег шин существенно снижается. Для уменьшения износа на таких дорогах скорости движения должны быть меньшими по сравнению со скоростями на дорогах с асфальто-, цементобетонными покрытиями и на грунтовых дорогах.

    На пробег шин накладывает существенный отпечаток окружающая среда (географическое положение, климат, время года, погода). Так, зимой скорость движения автомобилей и температура окружающей среды ниже, чем летом, т.е. износ меньше и, следовательно, пробег шин больше. В период весенней и осенней распутицы грунтовые дороги становятся или труднопроезжаемыми или непроезжими вообще. В этих случаях в результате частого буксования пробег шин сокращается.

4.3. Выполнение правил монтажа и демонтажа шин

    Монтажные и демонтажные работы по шинам необходимо выполнять в шиномонтажном отделении с применением специального оборудования, приспособлений и инструмента .

   Монтажу подлежат только исправные, чистые, сухие, соответствующие по размерам и типам шины, камеры, ободные ленты, ободья и их элементы. Шины, камеры и ободные ленты, хранившиеся при температуре ниже нуля, перед монтажом должны быть выдержаны при комнатной температуре в течение 3...4 ч. Перед монтажом шины осматривают снаружи и внутри, пользуясь борторасширителем или другими приспособлениями. Камеры проверяют на герметичность в резервуарах с водой. Герметичность вентилей с ввернутыми золотниками проверяют мыльной водой, которую наносят на отверстие вентиля. Новые шины должны быть укомплектованы новыми камерами и ободными лентами. То же рекомендуется и для шин, восстановленных методом наложения протектора.

   Ободья и их элементы не допускают к монтажу, если на них обнаружены деформация, трещины, острые кромки и заусенцы, ржавчина в местах контакта с шиной, разработанные крепежные отверстия. Поверхность ободьев, обращенных к шине, должна быть очищена от ржавчины и покрашена лаком для металла. Новые ободья рекомендуется проверять на осевое (торцевое) и радиальное биение. Для легковых автомобилей осевое и радиальное биение обода с диском в сборе на участках профиля, прилегающих к шине, не должно превышать 1,2 мм.

  • При каждом ТО-2 шины, а также после каждого ее демонтажа необходимо балансировать колеса.
  • Выполняется это со снятием колес с автомобиля или непосредственно на автомобиле с использованием при этом стационарных или передвижных балансировочных станков в условиях станции технического обслуживания.
  • При выполнении монтажно-демонтажных работ по шинам необходимо соблюдать правила по технике безопасности, предусмотренные технологическими картами шиномонтажных работ и технического обслуживания автомобильных шин.
  • Запрещается демонтаж шин, в которых давление воздуха выше атмосферного; применение кувалд и подобных предметов при монтажно-демонтажных работах, могущих деформировать детали колес.
  • Перед монтажом шины на обод необходимо припудрить ее тальком внутри, а камеру - снаружи.
  • Для предохранения золотников от загрязнения и повреждения все вентили должны быть снабжены металлическими или резиновыми колпаками.
  • Монтажно-демонтажные работы в пути выполняют инструментом, имеющимся в установленном наборе водителя.
  • Запрещается заменять золотники различного рода заглушками.
  • Чтобы предохранить камеры от повреждения, необходимо исключить возможность попадания внутрь шины песка и грязи.

4.4. Техническое обслуживание и хранение шин

   Техническое обслуживание шин выполняется при каждом ТО-1 и ТО-2 автомобиля с использованием специального оборудования. При ТО-1 автомобиля одновременно выполняют работы по шинам и ободьям. Эти работы включают следующее: осмотр шин для определения их пригодности к дальнейшей эксплуатации; устранение застрявших посторонних предметов в протекторе, боковине; отправку в ремонт шин, имеющих механические повреждения; проверку исправности вентилей, золотников, наличие колпачков; определение пригодности шин по износу протектора и подбор их по осям автомобиля; осмотр ободьев для определения дальнейшей пригодности к эксплуатации; проверку крепления колес и их элементов; замер внутреннего давления в полностью остывших шинах ручным манометром, показания которого сверены с показаниями контрольного манометра; устранение обнаруженных недостатков по шинам и ободьям.

   При ТО-2 автомобиля одновременно выполняют работы по шинам и ободьям в объеме ТО-1 и, кроме того, проверяют схождение и развал колес, например, по данным, указанным в табл.4, и их балансировку. Колеса на одной оси и по осям автомобиля рекомендуется переставлять при выявлении в этом технической необходимости, которую определяет технический руководитель автопредприятия. Основанием для перестановки шин могут служить: выявленный неравномерный или интенсивный износ рисунка протектора; необходимость подбора шин по осям; необходимость установки на переднюю ось более надежных шин. При выявлении интенсивного или неравномерного износа рисунка протектора следует установить причины его появления и немедленно принять меры к ликвидации этих причин независимо от сроков проведения технического обслуживания автомобиля. Одновременно определяется возможность дальнейшей эксплуатации этих шин.

Таблица 4.

Автомобили Схождение, мм Развал Наклон шкворня
поперечный продольный
ВАЗ-2108, -2109 0 ±1 0°±30' Не регламентируется 1°30'±30'
ГАЗ-3102 0,7...1,3 0°±30' То же 4°30'...6°

    Чтобы предупредить преждевременный отказ шин в работе и обеспечить безопасность движения в период между ТО-1 и ТО-2 автомобиля, наблюдение за состоянием шин и колес ведет водитель, а также механик контрольно-пропускного пункта. Запрещается выпуск на линию автомобилей, если обнаружено следующее: на автомобиле установлены шины не рекомендуемых размеров и конструкций; на одну ось автомобиля установлены шины диагональной и радиальной конструкции, а также шины с различными типами рисунка протектора; давление воздуха в шинах не соответствует установленным нормам или невозможно замерить давление из-за наличия заглушек или неисправности вентиля; протектор имеет износ более предельно допустимого; имеются не отремонтированные местные повреждения шин (пробои, порезы, сквозные и несквозные, местные расслоения протектора); выявлены застрявшие в боковине протектора инородные предметы; отсутствуют колпаки на вентилях шин; на легковом автомобиле установлены бескамерные радиальные шины с накладными декоративными боковинами. При обнаружении каких-либо недостатков в шинах автомобиль возвращают на место для принятия мер по их ликвидации.

    Шины с предельным износом рисунка протектора снимают и направляют на восстановление. Предельным износом рисунка протектора считается такой износ, когда остаточная высота выступов рисунка протектора имеет минимально допустимое значение на площади, ширина которой равна половине ширины беговой дорожки протектора, а длина равна 1/6 длины окружности шины по середине беговой дорожки протектора или при неравномерном износе на площади такой же величины. Минимально допустимая остаточная высота рисунка протектора, при которой шина легкового автомобиля должна сниматься с эксплуатации 1,6 мм. Остаточную высоту рисунка протектора замеряют в местах наибольшего износа.

    Не реже 1 раза в неделю необходимо проверять внутреннее давление во всех шинах на автомобилях, выходящих на линию. Внутреннее давление воздуха в шинах должно соответствовать нормам, приведенным инструкции по эксплуатации. При подготовке автомобилей к переходу на зимнюю или летнюю эксплуатацию проводят полный объем работ по ТО-2. Особое внимание обращают на правильный подбор шин по осям, на своевременное снятие шин для ремонта, восстановления и списания.

   На автотранспортных предприятиях для обеспечения наиболее полного использования ресурса шин необходимо обеспечить хранение, комплектацию, монтажно-демонтажные работы в соответствии с правилами по эксплуатации автомобильных шин.

   Места стоянки автомобилей должны быть очищены от грязи, не допускается загрязнение стоянки нефтепродуктами, химикатами и другими веществами, разрушающими резину. Должна быть исключена возможность примерзания шин к грунту из-за скопления воды около них. При использовании крытых стоянок автомобили не должны находиться ближе 1 м от отопительной системы. Стоянка автомобилей на одном месте с полной нагрузкой допускается не более 2 суток, ненагруженных — не более 10 суток. При необходимости более продолжительной стоянки автомобилей следует разгружать шины при помощи подставок или передвигать автомобиль.

   Стоянка автомобилей на шинах с регулируемым давлением в нагруженном состоянии под нормальным внутренним давлением в шинах без вывешивания колес на подставках допускается в течение 3 месяцев, внутреннее давление в шинах при этом проверяют через каждые 4...5 дней. Запрещается стоянка автомобилей на шинах, у которых внутреннее давление ниже установленной нормы.

   Для максимального использования ресурса шин водитель обязан строго соблюдать правила эксплуатации и ухода за шинами, следить за внутренним давлением воздуха в шинах. При получении нового автомобиля, полной или частичной смене шин на автомобиле водитель обязан: проверить шины, установленные на автомобиль, в том числе запасную или полученные для замены; при частичной замене шин подобрать их по осям; проверить давление в шинах и при необходимости довести его до нормы. При установке запасной шины на ходовое колесо необходимо проверить ее соответствие стоящим на этой оси шинам, записать показания спидометра для учета пробега запасной шины, при необходимости довести давление в запасной шине до нормы.

   Не реже 1 раза в месяц необходимо сверять показания ручного манометра с показаниями стационарного манометра.

    Перед выездом на линию водитель обязан: осмотреть шины для проверки их технического состояния; проверить давление воздуха в шинах (при утечке воздуха из шины довести давление до нормы); проверить крепление ободьев и колес. Не реже 1 раза в неделю он должен проверять внутреннее давление в шинах ручным манометром.

     На линии водитель обязан: трогать автомобиль с места плавно во избежание пробуксовки колес; при уводе автомобиля в сторону немедленно остановить его и проверить давление воздуха в шинах (запрещается движение с пониженным давлением воздуха в шинах постоянного давления даже на небольшое расстояние, так как это приводит к разрушению шин, но допускается кратковременное снижение давления воздуха в шинах с регулируемым давлением на труднопроходимых участках пути); следить за состоянием дороги, в труднопроходимых местах снижать скорость движения; не допускать резкого торможения при подъездах к месту остановки около светофоров, шлагбаумов; избегать резких ударов колес об острые металлические выступающие предметы; не подъезжать вплотную к краю тротуара или другим предметам, чтобы не повредить боковину, протектор и каркас шины; не допускать длительной пробуксовки колес при застревании автомобиля; на стоянках осматривать шины для определения возможности их дальнейшей эксплуатации; при явной утечке воздуха из шины замерить давление и при необходимости довести его до нормы; не допускать перегрузки автомобиля сверх установленной грузоподъемности.

    Ежедневно после возвращения с линии водитель обязан: осмотреть шины, ободья, вентили, удалить посторонние предметы из протектора и боковины; снять шины, подлежащие ремонту, восстановлению, списанию в утиль по механическим повреждениям, предельному износу протектора; при неравномерном износе протектора выяснить и устранить причину его появления.

    При эксплуатации радиальных шин необходимо учитывать их конструктивные особенности. Радиальные шины по сравнению с диагональными имеют более эластичные боковые стенки, в результате чего даже при установленном для них повышенном давлении они имеют радиальную деформацию на 10...15 % больше, чем у диагональных шин.

    Движение при незначительно сниженном против нормы давлении в радиальных шинах ухудшает устойчивость и управляемость автомобиля, приводит к ускоренному разрушению боковин, каркаса и бортов шин.

    Если на автомобиле установлены ошипованные шины, водитель обязан предварительно обкатать их на пробеге 0,8..1,0 тыс. км. При обкатке ошипованных шин необходимо избегать резкого трогания с места и резкого торможения. Скорость движения в период обкатки не должна превышать 70 км/ч для легковых автомобилей. При эксплуатации автомобилей с ошипованными шинами на любых дорогах не рекомендуется превышать скорость более 110 км/ч.

    Приемы вождения автомобиля на ошипованных шинах в условиях гололеда те же, что и на обычных шинах летом на мокрой дороге. Тормозной путь автомобиля на ошипованных шинах в условиях гололеда значительно сокращается по сравнению с тормозным путем на неошипованных шинах в тех же условиях, поэтому водителю на этом автомобиле необходимо быть особенно внимательным, при торможении, чтобы избежать наезда сзади идущего автомобиля.

    При отказе в работе 10...15 % шипов допускается дополнительная ошиповка шин. После отказа в работе более 50 % шипов оставшиеся шипы должны быть удалены и шины могут быть использованы в летнее время до предельно допустимого износа рисунка протектора, после чего они могут быть направлены на восстановление наложением нового протектора.

    При хранении шин допускается колебание температуры воздуха и относительной влажности в значительных пределах: температуры от минус 30 до плюс 35 °С и относительной влажности от 50 до 80 %. Температуру и относительную влажность на складах регулируют проветриванием помещений.

    Новые, восстановленные, бывшие в эксплуатации, но пригодные к дальнейшему использованию, а также подготовленные к сдаче на восстановление шины хранят в вертикальном положении на стеллажах или на ровном полу.

   Допускается хранение шин на открытом воздухе сроком до 1 месяца в вертикальном положении под навесом или укрытых материалом, защищающим их от внешних воздействий.

   При длительном хранении шины следует поворачивать, меняя зону опоры через каждые 3 мес. Камеры хранят в слегка накачанном воздухом состоянии на кронштейнах с полукруглыми поверхностями. Не допускается хранение шин, камер и ободных лент в одном помещении с горючими, смазочными и химическими веществами.

наверх



Дизайн © 1999-2017 Уазбука. О сайте

info@uazbuka.ru


Клуб УАЗоводов Фотогалерея УАЗБУКИ Форум УАЗБУКи Руководства, справочные материалы об УАЗ Каталог деталей УАЗ