Дошиповка облысевших зимних шин: бессмысленно и опасно. Или нет?
Услуга по дошиповке шин становится тем востребованнее, чем дороже становятся зимние шины и чем меньше снега выпадает зимой в некоторых регионах России. Наличие такой услуги – это, конечно, хорошо. А вот насколько хороша сама услуга? Стоит ли ей пользоваться, а если стоит, то как именно? Разбираемся с вопросом вместе.
Шип заводской, шип ремонтный
Руки чешутся сразу выдать спойлер: всё нормально, дошиповка – это обычно хорошо. Но ведь никто после этих слов дальше ничего читать не будет. И я расстроюсь. А ещё расстроится редактор, а это ещё хуже. Поэтому спойлера не будет, а будет интрига: ни в коем случае не делайте дошиповку! Все эти шипы повылетают, а шина развалится. Вот, так уже лучше.
Но не совсем правильно. Но ведь мнение такое существует? Существует. И отчасти оно справедливо, потому что старые методы шиповки были отвратительными, а новыми методами умеют пользоваться не все.
Наверное, при слове «дошиповка» у многих в голове рисуется картина, на которой грязные мужички ковыряют свёрлами старую «снежинку» и вставляют в неё новые заводские (то есть стоковые, такие же, как и были с завода) шипы. Приблизительно так оно раньше и выглядело. Специальных ремонтных шипов в природе не существовало, поэтому брали обычный заводской шип, сверло и, сделав глухое отверстие рядом со штатным местом установки шипа, вставляли в это отверстие новый шип. Который там обычно надолго не задерживался.
Частично положение должно было спасти специальное пустотелое сверло, но такие пустяки мало кого интересовали. Сверили обычными свёрлами, которые очень быстро тупились о материал шины. Но мужички были упорными, поэтому локальный перегрев был вещью нормальной. Как и слишком глубокие отверстия. А если добавить, что и сами шипы вылетали быстро, то вывод напрашивается сам собой: такая дошиповка нам не нужна.
Ситуация значительно изменилась с тех пор, как для дошиповки стали использовать не заводские, а ремонтные шипы. Они существенно отличаются от штатных заводских: во-первых, у них увеличенное донышко, во-вторых, у них есть пластиковая втулка на теле шипа, в-третьих, они бывают разного размера. Всё это позволяет ставить такой шип на штатное место — туда, где стоял заводской. Выглядит эта процедура просто и безо всякого сверления: ремонтный шип специальным инструментом устанавливается вместо выпавшего шипа, причём именно увеличенное донышко не даёт ему потом вылететь из места старого заводского элемента. Во время обкатки дошипованной шины пластиковая втулка деформируется и заполняет собой то пространство, которое было разбито старым шипом. В итоге новый шип не люфтит и теоретически не вылетает. И если для заводской ошиповки норма выпадения шипов за сезон может превышать и 10%, то доля вылетевших ремонтных шипов не должна быть больше 1-2%. Таким образом, ремонтные шипы – это даже надёжнее заводских. Но только в том случае, если дошиповывали шину правильно.
Дошиповывать или нет?
Важный вопрос: в каких случаях есть смысл связываться с дошиповкой, а когда этого делать не стоит? Тут есть несколько определяющих факторов.
Одно из главных условий успешной дошиповки – это остаточная высота протектора. Тут, конечно, стоит почитать рекомендации производителей ремонтных шипов, поэтому ориентируемся на них и находим цифру 7 мм. Если остаток протектора меньше, то лучше не шиповать. Правда, ремонтные шипы бывают разных размеров, но если увлечься заталкиванием шипа в изношенную шину, можно повредить подпротекторный слой. То есть продырявить его. В этом случае шина будет «травить» в гнезде шипа (если она бескамерная).
Кстати, то же самое будет, если пытаться дошиповать слишком старую шину. Установка шипа – процесс «травмоопасный», и если состав шины утратил эластичность, гнёзда шипов начнут пропускать воздух. Такую шину будет уже проще выкинуть.
Правда, и с определением остаточной высоты протектора, и с определением возраста шины есть некоторые сложности.
Семь миллиметров – цифра точная. Но шина не всегда изнашивается равномерно. У водителей с низкой социальной ответственностью шины могут быть перекачанными или недокачанными. В первом случае, как вы знаете, быстрее изнашивается центральная часть протектора, во втором – его края. А ещё бывает, что кое-кто не хочет проверять углы установки развала и схождения. Износ шин в этом случае тоже неравномерный. Так что делать, если с одной стороны протектора осталось на 4 мм, а а с другой – на 7? По-хорошему, выбрасывать шину и разбираться с автомобилем. Но теоретически можно и дошиповать ту часть, износ которой пока позволяет это сделать. Лучше пусть хотя бы часть шипов будет, чем вообще ничего.
С возрастом тоже не всё однозначно. Рекомендуемый возраст, подходящий для дошиповки, – не старше четырёх лет с года выпуска (а не с установки на машину, что немаловажно). Однако бывает, что шины неплохо сохраняются и в более серьёзном возрасте. Поэтому в первую очередь нужно оценивать состояние. Случается, можно отлично дошиповать и семилетнюю шину.
Часто о дошиповке задумываются лишь в том случае, когда шина становится похожей на лысину Иосифа Пригожина. Это в корне неправильный подход. Шина перестаёт нормально работать не только в случае потери шипов. Изношенный шип и шип, который мотается в гнезде, тоже уже не работают. И их надо менять.
Ну и, само собой, не стоит шиповать фрикционные шины, которые не рассчитаны на установку шипов. Я не думал, что об этом надо говорить, но на одном форуме встретил вполне живую тему «Как шиповать липучку?». Видимо, для этих же людей в инструкции к микроволновке пишут о том, что в неё нельзя засовывать котят.
А что, если сам?
Самый интересный вопрос: а можно ли дошиповать шину самостоятельно? Теоретически – вполне. В продаже сейчас в наличии очень много ремонтных шипов, так что выбор есть. Главное – выбрать нормальные (бренды советовать не будем – гуглите сами). И шипы должны быть именно ремонтными – с втулкой и широким донышком. Есть ещё, правда, шипы, которые ввинчиваются в шину. Их обычно продают на всяких совсем не европейских сайтах в комплекте с отвёрткой для их вкручивания. На практике машины на таких шинах в шиномонтажках не видели. Видимо, они сразу уезжают в состоянии металлолома на авторазборку. В общем, такие шипы ставить не советуют.
Второй вопрос: чем вставлять новые шипы. Теоретически в продаже есть всякие «дошипуны» – приспособы для дошиповки. Устройство похоже на те, что используют профессионалы: три лапки, которые раздвигают бортики отверстия, и центральная часть, которая вставляет шип. Но устройство это механическое, работает без компрессора, и перешиповать им колесо полностью сможет только упоротый трудоголик. А для того, чтобы вставить пять-шесть шипов, оно дороговато (стоит несколько тысяч, хотя вставить один шип в шиномонтаже стоит 15-20 рублей). Есть и те, кто делает такие приспособы своими руками, но это не наша тема. Проще съездить в мастерскую.
Ещё один вопрос касается тюнинга шин. Звучит, наверное, немного смешно, но дошиповку можно оценивать и так: не ремонт, а тюнинг (хотя мы знаем, что у любого тюнинга ноги растут из большого ремонта). Так как ремонтные шипы сидят на своём месте намного лучше заводских, встречаются желающие перешиповать ещё вполне хорошую шину. Занятие не вредное (хотя и полезным его назвать язык тоже не поворачивается), так что предупреждаю сразу: выдернуть хороший шип из хорошей шины очень и очень трудно. Особенно если он вклеен (на некоторых шинах бывает и такое). Конечно, если шип болтается, как молочный зуб, воевать с ним не придётся. А вот если сидит крепко… В общем, подумайте, справитесь ли с этим своими руками. Работа сложная, нудная, да и шипов слишком много.
Если пришло время
Шиповку желательно осматривать перед каждым сезоном. Есть вылетевшие шипы, есть стёртые пины шипов или они изношены полностью, а возраст и состояние позволяет дошиповать? Дошиповывайте. Ничего плохого в этом нет. Те времена, когда это казалось кустарщиной и нищебродством, закончились. Сейчас это вполне эффективный способ продлить шинам жизнь. И самый главный страх («я вот сейчас денег отдам, дошипую, а все шипы повылетают») тоже устарел: ремонтные шипы вылетают намного реже заводских.
Кроме того, во время осмотра шины волей-неволей придётся оценить то, как она изнашивается. Может быть, пора подумать о посещении стенда развала/схождения или о том, что за давлением в шинах нужно следить получше. Лишнее внимание машине никогда не повредит.
И ещё немного интересной информации. Если ремонтные шипы такие замечательные, почему бы ими не шиповать шину сразу на заводе? Ответ простой: это очень дорого. В среднем один заводской шип стоит рубль-два, а ремонтный – около восьми. И в среднем одна шина получится дороже как минимум рублей на 700. А оно нам надо? Конечно же, нет. Кроме того, производители не дают гарантию на шипы. Могут дать на порезы или проколы (да не жалко, отремонтируем!), а вот на шипы – нет, ибо сколько они продержатся в шине, зависит в первую очередь от того, как и где ездить. Если шипованные шины после покупки не обкатать, а сразу вжарить на них по голому асфальту, лишиться шипов можно удивительно быстро. Впрочем, таких водителей вопросы дошиповки не волнуют вовсе.
Как правильно хранить резину: с дисками и без (важная инструкция)
Два раза в год автомобилисты в России меняют шины на автомобилях. Чаще всего машины «переобувают» на зимнюю резину в конце октября, когда максимальная дневная температура не превышает пяти градусов по Цельсию и держится на такой отметке не менее недели. При такой погоде ночные температуры стабильно уходят в минус, а с утра возможно образование гололеда. На летнюю резину водители в центральном регионе обычно переходят в середине апреля, когда установится устойчивая плюсовая температура.
Сама процедура замены резины вряд ли вызовет сложности даже у начинающих автомобилистов — для это достаточно приехать в специализированный шиномонтаж. Гораздо больше проблем вызывает вопрос хранения шин. Ведь неправильное складирование покрышек может привезти к порче и быстрому износу даже хорошей и дорогой резины. Чтобы этого не случилось, водителю следует соблюдать ряд правил хранения, которые актуальны как для летних, так и для зимних шин.
Где правильно хранить резину
Хранить шины необходимо на ровной поверхности в темном помещении, не пропускающем прямых солнечных лучей, который представляют для резины серьезную опасность, поскольку ультрафиолет является причиной возникновения трещин и снижения эластичности резины. Также нельзя оставлять шины в помещениях с повышенной влажностью и вблизи с химическими препаратами, которые также не лучшим образом влияют на свойства покрышек. Кроме этого, не стоит складировать резину рядом с отопительными приборами — минимальное расстояние между ними должно составлять один метр.
Оптимальным температурным режимом для хранения шин считается диапазон от +10°C до +25°C при влажности в пределах 50–60%. Помещение должно быть сухим и хорошо проветриваться. Поэтому большинство автовладельцев предпочитают хранить шины в гаражах или на застекленных балконах. Впрочем, второй способ вряд ли стоит считать оптимальным. Температурный режим на балконе часто не соблюдается, на шины может падать свет, а конденсат на лоджии является частым гостем. В таком случае шины можно накрыть защитным чехлом из синтетической ткани. Впрочем, также не стоит забывать, что покрышки будут занимать на балконе много места.
Складское хранение
Автомобилист может сдать шины и колеса на сезонное складское хранение, где будут соблюдаться все правила. В Москве такую услугу оказывают многие шинные и сервисные центры. Более того, большинство из них готовы приехать и забрать шины на консервацию сами. При этом не стоит забывать составить с компанией, предоставляющей услуги, необходимый договор. Цены на хранение шин в Москве стартуют примерно от 3000 руб. за сезон.
Как подготовить резину к хранению
Перед отправкой на хранение шины и диски рекомендуют вымыть, очистить от камешков и тщательно просушить. После этого стоит проверить наличие порезов или прочих повреждений, для того, чтобы быть уверенным в использовании этих покрышек в следующем сезоне. Не лишним будет пометить мелом позицию, на которой стояла шина. Такие метки помогут впоследствии установить покрышки на свои места или, наоборот, чередовать передние колеса с задними для равномерного износа протектора. Также резину можно покрыть специальным раствором на основе силикона, который поможет предотвратить их преждевременное старение. Такая услуга доступна в большинстве шиномонтажей.
Где не стоит оставлять резину
Настоятельно не рекомендуется оставлять покрышки в общественных местах, например коридорах. лестничных клетках или чердаках. Во-первых, такой метод хранения противоречит правилам пожарной безопасности. Кроме этого, складирование шин в этих местах вряд ли понравится соседям и, скорее всего, приведет к конфликтной ситуации. Также не стоит оставлять покрышки непосредственно в квартире. Нужно помнить, что резина во время хранения выделяет ядовитый фенол и неприятный характерный запах.
Как правильно хранить резину без дисков?
Считается, что летняя резина более жесткая, поэтому вполне допустимо хранить ее без дисков. Такие шину советуют хранить вертикально. Колеса можно ставить вплотную друг к другу, но без сдавливания. Для этого отлично подойдут поддоны, стеллажи (в таком случае колеса не укатятся) или стол. Если такой возможности нет, резину можно просто поставить у стены.
При этом шины без дисков не стоит хранить штабелями или подвешивать на специальные крюки. Такие методы хранения вполне могут привести к деформации даже хорошей и дорогой резины
Как правильно хранить резину с дисками
При правильном хранении резины с дисками полностью исключается возможность попадания влаги и частиц пыли на внутреннюю сторону шины. Такие шины, напротив, разрешается хранить штабелями без риска их деформации. Однако через некоторое время (например, раз в два месяца) колеса, которые лежат друг на друге, стоит менять местами. Кроме этого резину с металлическими дисками ради экономии места можно подвешивать на специальные крюки. При этом настоятельно не рекомендуется оставлять шины с дисками в вертикальном положении во избежание возможной деформации.
Можно ли хранить резину в мешках
В специализированных магазинах можно встретить в продаже специальные мешки для хранения резины. Такие чехлы из нетканого материала стоят недешево, но зато надежно защищают шины от влаги и ультрафиолета. Впрочем, большинство водителей привыкли обходится обычными полиэтиленовыми пакетами при консервации резины. Однако мало кто знает, что такая практика может негативно сказаться на самих шинах. Дело в том, что внутри герметичной упаковки образовывается конденсат, который со временем способствует разрушению резины. Кроме этого, он может привести к коррозии, если шины хранятся вместе с металлическими дисками. Наконец, обычные пакеты чаще всего не могут защитить резину от солнечного света.
Шины узкая/широкая, мифы и реальность.
Дорогие читатели! предлагаю вашему вниманию статью, которую я нахожу весьма занятной и правдоподобной.
==========================================
Дорогие друзья! Два года назад я написал статью «Сцепление шин с дорогой не зависит от площади пятна контакта?», и она вызвала бурную реакцию аудитории. Статья до сих пор находится в блоге, и на ее странице много комментариев, вопросов, споров, рассуждений. Кто-то, прочитав, поблагодарил меня за развенчивание мифов и простое, доступное объяснение физики процесса. Кто-то, наоборот, раскритиковал за излишнюю упрощенность и ограниченность моих рассуждений и аргументов.
За два года, что прошли с момента написания этой статьи, я поучаствовал во многих дискуссиях на эту тему, познакомился с новой литературой, пообщался с другими физиками (сам я – тоже физик по специальности), гонщиками и кое-что переосмыслил. Суть моих размышлений не поменялась, они стали более систематизированы и поменялись формулировки. Вот их я и изложу ниже. Поехали.
Сила трения покоя: закон Амонтона-Кулона
Снова вернусь к школьной физике. Напомню, школьная физика и классическая механика достаточно точно описывают повседневные явления. Пока речь не заходит об очень маленьких масштабах или релятивистких скоростях, классическая механика отлично работает. Более того, в какие бы научные труды о сцеплении шин с дорогой я не заглядывал, я видел в них много страшных зубодробящих формул, интегралов, рядов, но в конце концов все сводилось к одной простой школьной формуле, которая называется законом Амонтона-Кулона:
где µ — коэффициент сцепления, N – сила, прижимающие одно тело к другому (в данном случае, вес шины плюс вес части автомобиля, приходящейся на эту шину), m — масса тела (шины и части автомобиля, приходящейся на эту шину), g — ускорение свободного падения.
То есть сила трения пропорциональна силе, прижимающей одно тело к другому, и коэффициенту трения. В самом простом случае эта сила — вес и представляет собой силу тяжести, то есть произведение массы тела на ускорение свободного падения. И тогда сила трения покоя пропорциональна коэффициенту трения, массе тела и ускорению свободного падения.
Сила трения покоя – она же сила сцепления
Автомобиль движется благодаря силе трения покоя в области контакта шины с дорожным полотном, а не силе трения качения, как иногда думают. Сила трения качения – следствие деформации шины. Она наоборот тормозит движение автомобиля. А пятно контакта шины с дорогой покоится относительно дороги в случае качения шины. Конечно, во время качения в пятне контакта всегда присутствуют элементы протектора, проскальзывающие относительно дороги, но в случае равномерного прямолинейного движения автомобиля в первом приближении их можно не учитывать и считать силу трения силой трения покоя или еще ее называют силой сцепления шины с дорогой, а коэффициент трения покоя – коэффициентом сцепления. При торможении большая часть элементов протектора может скользить вдоль дорожного полотна. В этом случае вращение колеса (и следовательно автомобиль) тормозится силой трения скольжения. Стоит отметить, что обычно сила трения скольжения меньше силы трения покоя.
Перераспределение веса авто между шинами и сцепление с дорогой
Теперь разберем, что есть что в формуле Амонтона-Кулона. Ускорение свободного падения постоянно, его из обсуждения исключаем. Масса в целом тоже постоянна. Конечно, вес автомобиля распределен между 4 шинами, и при изменении скорости и/или траектории движения распределение веса может существенно меняться: какие-то шины разгружаются, а какие-то нагружаются дополнительно.
Перераспределение веса автомобиля между шинами тоже косвенно влияет на их сцепление с дорогой. Скажем, при торможении вес машины частично смещается с задней оси на переднюю, следовательно, сила прижатия задних шин к дороге уменьшается и поэтому сила их сцепления с дорогой ухудшается. Это повышает вероятность заноса автомобиля, но на тормозной путь не влияет, потому что сила сцепления передних колес с дорогой увеличивается из-за перераспределенной нагрузки. Если на одних и тех же шинах будут тормозить Porsche 911 и Porsche Cayenne, у последнего вследствие большей высоты смещение веса с задних шин на передние будет в большей степени, и Cayenne больше рискует попасть в занос. Но тормозной путь от этого меньше не станет. То, что Cayenne тяжелее – тоже не влияет, об этом читайте статью «Тормозной путь не зависит от массы авто?». Поворачивать Cayenne будет конечно же хуже 911-го и на меньших скоростях – как раз из-за более высокого центра тяжести и большего смещения веса и больших кренов.
Кроме того, на перераспределение веса влияет манера вождения. При аккуратном вождении, когда водитель избегает резких поворотов, перестроений, ускорений и торможений (читай, чем меньше нажата педаль тормоза или чем на меньший угол поворачивается руль), запас сцепления шин с дорогой максимален, то есть шины находятся «максимально далеко» от перехода в состояние полного скольжения и, как следствие, управление автомобилем максимально безопасно. Во-вторых, одно и то же перемещение педалей или руля можно совершить по-разному: быстро, резко или по нарастающей, прогрессивно. Резкое нажатие на педаль или поворот руля приведет к соответствующему резкому перераспределению веса с одних шин на другие, и это чревато их срывом в скольжение и сходом с траектории движения. Постепенное же воздействие на органы управления приводит к столь же плавному перераспределению веса, что позволяет шинам цепляться за дорогу без риска скольжения и потери управляемости или устойчивости автомобиля. Убедиться в этом на практике вы можете на курсах контраварийной подготовки водителей, например, при выполнения упражнения «экстренный объезд препятствия».
1. Если вы хотите водить машину по дорогам общего пользования безопасно, а по гоночному треку быстро, перемещайте органы управления (руль, педали газа и тормоза) плавно и постепенно.
Теперь поговорим о том, что в самой шине влияет на ее сцепление.
Коэффициент сцепления шины с дорогой
Остается последний параметр в формуле силы трения Амонтона-Кулона – коэффициент сцепления µ, который, в первую очередь, зависит от природы соприкасающихся поверхностей. Самый показательный пример – сцепление резины с асфальтом куда лучше, чем той же резины со снегом и тем более льдом, несмотря на разные механизмы трения между шиной и этими тремя покрытиями. А при одном и том же дорожном покрытии коэффициент сцепления будет зависеть уже от состава резины и конструкции протектора. Например, на зимних шинах автомобиль куда лучше держит скользкую дорогу, чем на летних. И главное отличие зимних и летних шин – именно разный состав резины и конструкция протектора.
А если вы когда-нибудь смотрели по телевизору Формулу 1, наверняка слышали о разных типах шин и разных составах: «мягкий состав, сверхмягкий состав, жесткий состав». Именно это и оказывает ключевое влияние на коэффициент сцепления, даже в Формуле 1.
Так что же, все? Больше ничего не влияет? И что, этот коэффициент сцепления постоянен? Влияет, и как раз потому, что коэффициент сцепления не является постоянным и зависит от некоторых факторов. Но для начала расскажу о пресловутой площади пятна контакта.
Влияет ли площадь пятна контакта на сцепление шины с дорогой?
На всякий случай напомню, что такое пятно контакта. При контакте с плоским дорожным покрытием ВСЯ шина деформируется, сминаясь и становясь плоской в зоне контакта. Эту зону и называют пятном контакта. Пятно контакта имеет площадь, примерно равную размеру ладони. Обыватели часто думают, что чем больше площадь пятна контакта, тем лучше сцепление шины с дорогой. И еще многие думают, что чем шире шина, тем больше площадь пятна контакта. А следовательно, думают, что чем шире шина, тем лучше ее сцепление с дорогой. Ниже я расскажу обо всем этом по порядку.
Как видно из формулы Амонтона-Кулона, площадь пятна контакта в силу трения не входит. Почему? Ведь, казалось бы, чем больше площадь, тем больше элементов шины участвует в зацеплении и тем больше сила трения. С одной стороны – да, а с другой – чем больше площадь соприкосновения, тем меньше давление шины на дорогу. Выходит баш на баш, и площадь не играет никакой роли. Теперь объясню то же самое на языке физики.
Чтобы было понятнее, куда же делась площадь, можно формулу Амонтона-Кулона (1) переписать иначе, с учетом площади пятна контакта и отразить влияние пятна на давление. Все просто: давление тела на опору или, в нашем случае, шины на асфальт равно весу тела (шины), деленному на площадь контакта:
P = N/S = mg/S (2)
где P — давление шины на дорогу, N = mg — все тот же вес шины.
Тогда отсюда можно выразить вес через давление:
Теперь, если подставить эту формулу в закон Амонтона-Кулона, получим:
Или, выражаясь человеческим языком, сила сцепления шины с дорогой пропорциональна коэффициенту сцепления, давлению шины на дорогу и площади пятна контакта. Это именно то, как воспринимает силу сцепления большинство людей. Но здесь зарыта собака – в том, что давление напрямую зависит от площади пятна контакта и обратно пропорционально ему. Об этом нам говорит формула (2). Подставляя сюда выражение для давления, получим:
Тогда площадь мы успешно сокращаем и приходим к закону Амонтона-Кулона (1) и силе сцепления, не зависящей от площади пятна контакта.
Влияние адгезии на коэффициент сцепления
Многие интуитивно полагают, что механизм трения резины объясняется адгезией — её приклеиванием к дорожному покрытию: чем больше площадь соприкосновения, тем больше приклеивание и тем больше сцепление. При этом приклеивание, вроде бы, не очень зависит от прижимающей силы. Действительно, тот же скотч липнет к гладким чистым поверхностям без всякого усилия, обеспечивая великолепное сцепление. Ключевое слово тут – гладкие чистые поверхности. Если поверхность шероховатая и грязная, как асфальт, то скотч будет держать гораздо хуже. На этом эффекте основан принцип защиты поверхностей в городской среде от наклеивания объявлений. И скотч, и объявления не держатся на неровных поверхностях потому, что реальная площадь контакта гораздо меньше площади самого скотча или бумаги. Если материал текучий и его контакт с неровной поверхностью сохраняется достаточно долго, то склеивание будет возможно. Обычная резина – материал мягкий, но не текучий, а времена ее контакта с дорожным полотном довольно малы. В результате, вкладом прилипания в формирование коэффициента трения можно пренебречь. Для желающих разобраться в вопросе самостоятельно, я могу порекомендовать ознакомиться с теориями Гринвуда-Вильямсона и Джонсона-Кендалла-Робертса и последующим развитием теории механики контактного взаимодействия.
Что же касается езды по гоночному треку на спортивных и гоночных шинах, там эффект прилипания шины к поверхности трека может быть более заметным. Отчасти это связано со специфическим составом резины протектора и отчасти – с более высокой температурой, до которой прогреваются шины при гоночной езде. Этот эффект и объясняет, почему коэффициент сцепления гоночных шин может быть заметно больше 1 (у шин в Формуле 1 – около 1,8).
И вот как такой коэффициент сцепления сказывается на практике:
Влияние аэродинамической прижимной силы на силу сцепления
Не стоит путать эффект прилипания шин к поверхности трека с эффектом аэродинамической прижимной силы, благодаря которой пилоты Формулы 1 при торможениях, ускорениях и поворотах могут испытывать перегрузки, в несколько раз превышающие величину ускорения свободного падения. А болиды, соответственно, иметь в несколько раз большую динамику торможения и скорость прохождения поворотов, чем обычные дорожные машины. То есть в повороте боковое ускорение величиной 4g (где g – ускорение свободного падения) болиды развивают не за счет прилипания шины и коэффициента сцепления, якобы, в 4 раза большего, чем у дорожных шин, а за счет большой прижимной силы, которая создается антикрыльями на большой скорости и в несколько раз превышает силу тяжести болида.
Увеличенное пятно контакта – спущенные шины
Из практики, площадь пятна контакта можно увеличить, уменьшив давление в шинах. Если спустить шины до 1 атмосферы, то при норме в 2 атмосферы это вдвое меньшее давление и вдвое большая площадь пятна контакта. Так что же, ездовые характеристики машины улучшатся в 2 раза? Конечно же нет и, более того, они ухудшатся. Хотя… тормозной путь уменьшится, но не из-за увеличившегося пятна контакта, а из-за увеличившейся силы трения качения вследствие более мягкой шины и большей ее деформации. А ускорение не станет лучше и будет только хуже – все из-за той же силы трения качения. Ну а в поворотах… машина будет вести себя, как будто водитель сильно пьян 🙂 В общем, не делайте этого – не спускайте шины без необходимости, и, кстати, об этой необходимости…
Увеличение площади пятна контакта за счет спускания шин реально может помочь, если нужно проехать через какие-то рыхлые, зыбучие места. За счет большей площади контакта с поверхностью уменьшится давление шин на поверхность, а значит, и риск провалиться или увязнуть.
Увеличим ширину шин в 10 раз и спасем мир от ДТП?
Обратный пример, узкие шины мотоцикла не делают его более медленным, чем машина, и, более того, он заметно быстрее ее. Быстрее он по другим причинам, но значительно меньшая ширина шины негативного влияния точно не оказывает.
И еще идея – а давайте увеличим ширину шины в 10 раз и тем самым увеличим сцепление в 10 раз, и раз и навсегда решим все проблемы зимней езды, а на асфальте машина вообще будет останавливаться, как вкопанная! И всем всегда будет хватать тормозного пути! Что, вам не нравится эта идея? Правильно, если б все было так просто, это бы давно уже сделали…
В итоге:
увеличение площади пятна контакта => увеличение количества элементов шины, участвующих в зацеплении, и одновременно уменьшение давления шины на дорогу => оба эффекта компенсируют друг друга в равной степени => сцепление шины с дорогой не меняется
Влияет ли ширина шины на площадь пятна контакта?
Более того, увеличив ширину шины, хоть в 10 раз, мы не увеличим площадь пятна контакта, а лишь изменим его форму. Пока вы не закидали меня тухлыми помидорами после этой фразы, я попробую успеть доказать ее :)))
Вспомним, что такое давление – это сила (в нашем случае – сила тяжести, прижимная сила), приходящаяся на единицу площади. Об этом нам говорит формула (2), продублирую ее:
P = N/S = mg/S (2)
где m – масса тела (шины и части машины, приходящейся на эту шину), а S – площадь соприкосновения тел, то есть, в нашем случае площадь пятна контакта.
Отсюда площадь пятна контакта равна
То есть площадь пятна контакта шины с дорогой тем больше, чем больше вес машины, приходящийся на эту шину, и чем хуже она накачана. И, конечно, на площадь влияет и жесткость боковин шины. Чем жестче боковины, тем меньше деформируется шина и тем меньше деформируется шина при уменьшении давления воздуха в ней. Хороший пример – современные шины с усиленными боковинами Run Flat, которые даже будучи полностью спущенными могут довезти автомобиль до места назначения, не особо проседая. От ширины шины площадь пятна контакта при одном и том же давлении и одной и той же нагрузке не зависит (в первом приближении).
Ширина шины влияет на форму пятна контакта
Прекрасно! А куда же делась ширина шины? Очень просто, и тут опять работает принцип «баш на баш». Пятно контакта – следствие деформации шины, которая, в свою очередь, возникает вследствие приложенной сверху силы, то есть cилы тяжести самой шины и автомобиля. Чем шире шина, тем шире пятно контакта, что, казалось бы, должно увеличить площадь пятна. С другой стороны, чем шире шина, тем меньшее давление она оказывает на дорогу и тем меньше деформируется. В итоге, при увеличении ширины профиля шины мы имеем ту же площадь пятна контакта, но более вытянутую по ширине и узкую его форму.
В одном из серьезных научных трудов, который попался мне на глаза за последнее время (Автомобильные шины, диски и ободья, Евзович В.Е., Райбман П.Г.), авторы привели результат эксперимента с тремя шинами, две из которых были одной и той же модели, но разного диаметра ширины:
205/55 R16 с площадью отпечатка 173*143 мм = 247,39 см2
225/45 R17 с площадью отпечатка 185*134 мм = 247,90 см2
Как видим, у более широкой шины пятно более вытянутое и узкое, чем у более узкой шины. При этом в квадратных сантиметрах площадь пятна контакта практически одна и та же.
То есть, да, при одном и том же давлении у широкой шины пятно контакта по площади больше, чем у узкой. Но насколько? В данном примере на десятые доли процента, а вообще – максимум на несколько процентов. Теоретически, мы можем поставить на машину вместо шин с шириной профиля 195 мм шины с профилем, скажем, 245 мм. Но на практике это недопустимо по требованиям завода-изготовителя автомобиля. В любом случае, как я писал выше, площадь пятна контакта непосредственно не влияет на силу сцепления, поэтому ни эти доли процента, ни большее увеличение площади (например, за счет снижения давления в шине) погоды нам не сделают.
В итоге:
увеличиваем ширину профиля шины => увеличиваем ширину пятна контакта и одновременно уменьшаем давление шины на дорогу и деформацию шины в зоне контакта => уменьшаем длину пятна контакта => изменяется форма пятна контакта, но не меняется его итоговая площадь (меняется незначительно)
А увеличить площадь пятна контакта можно либо уменьшив давление воздуха в шине, либо увеличив нагрузку на шину сверху.
Сила сцепления шины с дорогой. Итоги
Итак, ширина шины напрямую не влияет на ее сцепление с дорогой по двум причинам:
а) площадь пятна контакта не влияет на сцепление
б) ширина шины не влияет на площадь пятна контакта
Я бы сказал, сила трения имеет «двойную защиту» от ширины шины :)))
Однако ширина шины все же косвенно влияет на силу сцепления, и независимость площади пятна контакта от ширины никак не мешает этому влиянию. Обо всем этом – ниже.
В итоге, сцепление шины с дорогой зависит от:
1) веса, приходящегося на шину, от развесовки автомобиля и динамического перераспределения веса, а значит, и от конструктивных его особенностей – высоты центра тяжести, колесной базы, колеи, подвески, жесткости кузова. Обсуждение этих моментов – отдельная тема и выходит за рамки этой серии статей.
2) коэффициента сцепления (трения покоя). А он, в свою очередь, много от чего зависит, но не от площади пятна контакта! 🙂 Вот параметры, влияющие на величину коэффициента сцепления шины с дорогой, известные мне из университетского курса физики, специальной литературы и из водительского и инструкторского опыта:
тип и качество дорожного покрытия
состав резины протектора
температура шины
скорость движения автомобиля
проскальзывание шины
увод шины
=====================================================
взято здесь kaminsky.su/blog/ot-chego…ie-shin-s-dorogoj-chast-1
там еще есть продолжение
Предлагаю обсудить и подискутировать на эту тему.
От себя касательно формы пятна контакта и «лучшести» узких шин зимой:
1. могу предположить что продольное пятно контакта может способствовать лучшей управляемости, но это не связано с лучшим сцеплением. Упрощенный пример: лыжи лучше едут вдоль, а не поперек, и сцепление тут не причем.
2. все эти лучшести просто не реально ощутить при разнице в ширине шины до 30мм.
3. широкие шины можно травить сильнее потому что они меньше плющатся, поэтому и дают большее пятно контакта в сравнении с более узкими шинами того же диаметра(внешнего и внутреннего)
Последнее из личного опыта, 205/70 15 ложилась на диск при 0,5 атм, а 235/70 15 при 0,2х еще не лежит. Правда шины разные, поэтому очень косвенное подтверждение.
Еще нарыл статью Яблонева А. Л., опубликованную в журнале «Горный информационно-аналитический бюллетень»
«РАСЧЕТ ДЕФОРМАЦИИ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО КОЛЕСА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЕГО С ТОРФЯНОЙ ЗАЛЕЖЬЮ»
Нормальной ссылки не нашел, только ссылки на скачивание пдф, кому любопытно найдете.
В ней есть формула для определения величины деформации шины
ƛ=Q/Cp, где ƛ — деформация шины в м, Q — вес действующий на шину в кН, Cp — жесткость шины кН/м
Жесткость определяется по формуле
Cp=Π*Pw*√(D*B), где П=3,14, Pw — давление в шине в кПа, D — диаметр шины в м, B — ширина шины в м.
Q=m*g
посчитал для давления в 2 атм и нагрузки на колесо 250кг
шины 215/75 15 — 9,8мм
шины 235/70 15 — 9,4мм
разница в диаметре 4мм, 235е больше.
От сюда следует, что широкая шина меньше деформируется, а разница столь незначительна что не стоит и заморачиваться при таком разбросе по ширине
