Почему изнашиваются шины

Почему изнашиваются шины?

В Месопотамии 6 тысяч лет назад изобрели колесо (вероятно). В 1846 году Роберт Томсон надел на него шину. И оно покатилось, пока остаточная глубина протектора не составила 1,6 миллиметра летом или 4 миллиметра зимой. Тогда шина была отправлена в утиль — и (в идеале) на переработку, дабы, случись пожар, не отравляла атмосферу токсичными газами. Эта, в деталях правдивая, а в основе, конечно, выдуманная история наводит на вопрос: «Нельзя ли было отсрочить столь печальный исход для столь легендарной шины? Да и не для нее одной, а для всякой другой тоже?» Этим вопросом задаются не только автолюбители, но и ученые с инженерами.

Итак, почему шины изнашиваются. Все дело в разрушающем воздействии сил трения, а точнее, в тех механизмах, которые его вызывают: адгезия и гистерезис. Они оба обусловлены шероховатостью поверхности (от этого не уйти, как ни шлифуй материалы), но имеют различную природу.

Адгезия — это «слипание» поверхностей разнородных тел. Оно происходит по следующему сценарию. Если просто прислонить поверхности друг к другу, то из-за шероховатости они будут соприкасаться не всей видимой площадью, а лишь выступающими неровностями рельефа — пиками. Но пики тоже не смогут сблизиться полностью из-за сил отталкивания между молекулами разных материалов. Эту преграду можно преодолеть, приложив внешнее давление (например, поставить колесо на дорогу, чтобы оно грузило область контакта своим весом, а потом еще и машину сверху). Тогда на края неровностей придется колоссальное напряжение и, если оно превысит предел текучести (напряжение, при котором в материале происходит необратимая деформация), между кончиками пиков образуются молекулярные мостики. Так возникает сила сухого трения.

При движении тел относительно друг от друга поверхности отлипают. Если молекулярные мостики оказались прочнее, чем связи между частицами одного из веществ, то разрыв происходит внутри этого материала и от него отсоединяется некоторая часть. Именно так происходит износ резины, который называется «адгезивным». При этом адгезивной частью сил трения считают энергию, которая идет на разрыв межмолекулярных связей при отлипании.

Гистерезис имеет механическую природу. При качении колеса шина постоянно деформируется: отчасти от неровностей, которые в нее утыкаются, отчасти из-за того, что на нее давит поверхность дороги. При этом в резине запасается энергия (упругой деформации), чтобы вернуться в прежнее состояние, как делает это, например, сжатая пружинка. Но некоторая часть рассеивается в виде тепла, поэтому шина приходит в себя не полностью и сопротивляется качению. Чтобы преодолеть это сопротивление, колесу приходится сообщать дополнительную энергию. Именно ее и относят к гистерезису. С ним, в свою очередь, связывают усталостный износ шин — разрушение материала после многократных деформаций в одной и той же области.

Читайте так же:

Как вручную установить драйвер принтера Windows 10?

Кто виноват?

Зная механизмы износа, можно понять, какие факторы влияют на то, что шины уходят в утиль раньше отмеренного им срока:

Температура. Повышение температуры приводит к уменьшению энергии разрыва связей при адгезии, вызывает термическое и окислительное разрушение резины.
Скорость. Во-первых, вместе со скоростью растет температура, потому что чаще происходит циклическое соприкосновение одного и того же участка протектора с дорогой и чаще рассеивается тепло, которое образуется при деформации шины. Теплопроводность резины низкая, поэтому оно концентрируется в области контакта с дорогой. Во-вторых, на поворотах скорость вызывает дополнительный износ плеч шины. Дело в том, что центробежная сила прямо пропорциональна расстоянию до оси поворота и квадрату угловой скорости вращения. Как самый удаленный элемент, протектор испытывает значительное воздействие, а основная нагрузка приходится на его плечевые зоны.
Распределение давления внутри: влияет на то, какие участки шины берут на себя основную нагрузку и чаще соприкасаются с поверхностью дороги.
Материалы дороги и протектора. От этого фактора зависит эффективность адгезии.
Рисунок протектора. От насыщенности рисунка протектора зависит пятно контакта шины с дорогой. С одной стороны, чем больше площадь пятна, тем меньше давление в области касания. С другой стороны, больше площадь истирания. Поэтому влияние этого фактора сильно зависит от других условий.
Перегруз. Для каждой категории шин рассчитывается нагрузка, которую она способна выдержать. Если вес больше, то появляется неучтенная энергия деформации резины. При движении она рассеивается в виде тепла: происходит нагрев.

Какие бывают типы износа?

Глобально можно выделить два: естественный и избыточный. Первый обусловлен тем, что, как ни крути, колеса трутся о поверхность дороги и протектор постепенно стирается. Однако этот процесс может значительно ускориться, если нарушена конструкция автомобиля (например, неверные углы установки колес) и на одни области колеса приходится большая нагрузка, чем на другие. Тогда возникает избыточный износ, который делится на подтипы, в зависимости от того, в каких местах шина истирается сильнее.

Что делать?

В частном порядке проще всего решается вопрос с избыточным износом: достаточно визуально определить симптомы, а потом из журналов для автолюбителей или с помощью работы исследователей Технического университета Эйндховена определить источник неполадки.

Естественный износ — вопрос гораздо более тонкий и должен решаться для конкретной машины. Подходящий тип резины сильно зависит от покрытия дороги, сезона, температуры, категории автомобиля и тому подобных переменных. Из общих рекомендаций — профилактика: нужно быть полегче на поворотах и при наборе скорости, следить за конструкцией автомобиля, давлением в шинах, выбирать резину в сезон и с подходящими температурными характеристиками, так как у каждого типа материала есть температура, при которой износ шин будет минимальным.

Читайте так же:

Как узнать владельца по номеру инн?

В общем порядке вопрос решается учеными и инженерами. Можно, например, находить оптимальную конструкцию автомобиля. Так, инженеры из Падерборнского университета рассчитали углы установки колес для задней подвески серийного автомобиля, при которых износ снижается на 56,6 процента при прямолинейном движении. Для этого они строили модель подвески, используя нелинейный закон износа шины (зависимость массы стертой резины от мощности сил трения описывается степенной функцией), и рассматривали ее движение, меняя величину углов.

Можно улучшать конструкцию колеса. К примеру, ученые из Шаньдунского университета науки и технологий оптимизировали борт шины, потому что на него приходится большая статическая нагрузка и, как следствие, часто возникают поломки. Обычно борт состоит из прорезиненной ленты и стальных сердечников. Авторы разработали полностью стальную конструкцию, что на 50 процентов повысило износостойкость и на 40 процентов уменьшило напряжение фон Мизеса (такая рассчитываемая для материала под нагрузкой величина, которая используется для критерия того же фон Мизеса: материал деформируется, когда это напряжение достигает предела текучести (о нем мы говорили в третьем абзаце).

Естественно, нужно работать с резиной для протектора. Иногда на этой почве находятся достаточно экзотические эксперименты. Ученые Цзилиньского университета пытались повысить износостойкость шины, создавая на поверхности образцов ямки по аналогии с теми, что у навозного жука вокруг усов. Однако для протектора ямки оказались не так эффективны, как для навозного жука: износостойкость повысилась всего на 0,98 процента.

Ямки, оставленные на шинах учеными Цзилиньского университета, и ямки вокруг усов навозного жука

Какое давление в шинах Киа Рио 3?

На автомобилях производителя киа рио 3 используются колеса R16 и R15, поэтому давление в них должно поддерживаться на уровне рекомендуемых показателей порядка 2,2 бара. Многими такое значение не выдерживается, поскольку ощущение меньшей вибрации при езде по неровным и некачественным дорогам достигается при показателях в диапазоне от 1,8 до 2,0 бара.

Однако снижение меньше 2,0 бара несет больше негативных последствий и существенно увеличивает потребление топлива. Узнать какое именно рекомендуемое значение можно по соответствующей табличке, где для колес R16 с параметрами 195/55 и также для R15 с характеристиками 185/65 указывается значение 2,2 бара.

ЦЕЛОСТНОСТЬ ШИНЫ

Шина изготавливается из резины, стали и волокон. Сталь и волокна являются конструкционными материалами, резина защищает их от внешних воздействий. Резина, в свою очередь, может быть повреждена химикатами или другими факторами внешней среды

Острые предметы, сильные удары или другие виды ненадлежащего обращения могут приводить к заметным или незаметным повреждениям конструкции
К повреждениям конструкции также может приводить недостаточное давление в шине
Резина может разрушаться под действием высоких температур и солнечного света

Читайте так же:

Когда нужно платить госпошлину за права до экзамена или после?

Зачем поднимают давление на Дастере?

Как гласят отзывы владельцев Рено Дастера, цифру давления в колёсах они держат в приделах 2,2 атмосферы, но при этом они не планируют съезжать с асфальта. Владельцы 2 литровых вариантов Дастера делают следующие: перекачивают шины, и выходит у них 5% экономии бензина и все довольны.

Вариант с 2 литровым мотором весит немного больше чем автомобиль в начальной версии, но повышают уровень в колёсах не и за веса авто, а только в намерениях сэкономить на топливе. Двухлитровый двигатель расходует больше бензина, а значит нужно найти повод для экономии.
В процессе эксплуатации главное одно — чтобы давление в шине и справа и слева было одинаковым, особенно на передней оси. Будьте внимательны «перекошенное» авто вам нечего хорошего не принесёт.

Когда проверять давление

Давление в шинах авто проверяют каждый раз после длительной стоянки автомобиля. При постоянной эксплуатации периодичность составляет один раз в две недели.

Внеплановые замеры делают:

перед дальней поездкой;
в случае внезапной оттепели или заморозков;
через 100 км пробега после любого монтажа/демонтажа покрышек.

В отличие от европейских производителей, Японцы рекомендуют в зависимости от марки авто и условий его эксплуатации регулировать давление, например, перед большей загрузкой авто. Визуальный осмотр выполняется перед каждой поездкой. Если резина спускает, не откладывайте посещение шиномонтажа и обязательно проверяйте плотность воздуха в запасном колесе.

Когда колесо накачали слабо

При недостаточной накачке шины, давление колеса на дорогу происходит неравномерно, качество (пятно) сцепления с дорожным покрытием уменьшается, сама шина подвергается преждевременному износу. Кроме этого, из-за низкого качения, повышается расход топлива.

Пониженное давление в шине легко можно определить по ее деформации, плохой управляемости, автомобиль будет уводить в сторону спущенного колеса. При этом высока вероятность излома каркаса, повреждения кордовых нитей, из-за этого покрышка придёт в негодность. Выражаясь на языке автомобилистов — резину сжует.

Если колесо перекачать

Перекаченная шина становится слишком жесткой. Она легко катится, но как и спущенное колесо, имеет недостаточное пятно сцепления с дорогой, а это чревато аварийными ситуациями. Автомобиль будет излишне скакать, повышая нагрузку на элементы кузова и подвески, а при попадании в яму покрышка может попросту лопнуть.

При сильной загрузке машины, не рекомендуется сильно повышать давление шин, поскольку все вышеперечисленные риски могут лишь усилиться.

Дворники

Как бы далеко не шагнул технический прогресс, но очистителей стекла он так до сих пор и не затронул. Как были они представлены примитивной конструкцией состоящей из пружинящей полоски металла с натянутой резинкой, так такими и остались.

Читайте так же:

Какое масло заливать в двигатель Toyota Prius?

Обидно вдвойне, когда дорогие дворники после относительно непродолжительной эксплуатации не могут эффективно справиться с очисткой стекла, а всего лишь размазывают грязь и царапают его. При этом их работа зачастую сопровождается леденящим душу скрипом.

Место в багажнике

Какой бы не был большой багажник, а места никогда не хватает, даже если он пуст. Почему-то всегда в багажнике автомобиля находится место для всяких ненужных вещей, которые хранятся в нем годами, например, рыболовные снасти. А вот для запаски его просто нет.

Вернее, в целях экономии места, этот столь полезный автоэлемент попросту выкладывают, тем самым создавая себе проблему №1 в случае повреждения колеса, как говорится, из воздуха.

Бампера

В Авто-Википедии понятием «бампер» характеризуется расположенный в передней и задней частях машины защитный элемент в форме бруса.

Так-то оно и так, вернее, на старых моделях автотранспорта оно так и было. Сейчас бампер не выполняет никакой защиты, так как сделан из пластика, и в случае повреждения придется отдать кругленькую сумму за его ремонт. Функция элемента больше декоративная.

Дорожный просвет

Вечная больная тема. Клиренс выпушенных в последние годы автомобилей оставляет желать лучшего. Каждый из автомобилистов во время парковки вблизи бордюра вынужден постоянно пребывать в напряжении. Ведь те, кому хотя бы раз пришлось услышать скрежет бампера о бордюр, наверное, не забудут его никогда.

Ремонтопригодность

Помнится, ранее в любом гаражном кооперативе был свой «супер-мастер» Петрович, которому устранить любую неисправность, начиная банальной регулировкой моновпрыска и заканчивая капремонтом двигателя, было привычным делом.

Однако постоянное совершенствование агрегатов автомобиля вызывает определенные трудности, связанные с их ремонтом.

Непосвященному автомобилисту так и вообще нереально что-либо сделать самостоятельно. Только регулировка непосредственного впрыска чего стоит! А за кузов, в котором жесть, сталь и алюминий соединены воедино – лучше и не вспоминать.

«Старт-стоп»

Хорошо ездить на экономичном автомобиле. Гораздо хуже управлять транспортным средством с кучей абсолютно ненужных дополнительных функций.

Мало кому хочется стать владельцем машины оборудованной «старт-стоп» системой, принцип работы которой заключается в принудительном выключении двигателя в момент простоя, например, на светофоре.

Большинство автомобилей комплектуются этой «полезной» опцией по умолчанию, следовательно, цена этого навязанного дополнения уже включена в стоимость транспортного средства.

Спортивный режим

Вот зачем он нужен? «Формулу-1» что ли устраивать на «убитых в хлам» городских дорогах? Да и к тому же эта опция во включенном состоянии потребляет топлива просто о-го-го. Одним словом – спорт.

Навигатор

Штука конечно полезная. Но, цена на встроенную модель… В каждом смартфоне есть набор бесплатных и постоянно обновляемых карт, а навигационную систему автомобиля необходимо обновлять исключительно в специализированном сервисе, да еще и за деньги.

Читайте так же:

Какие документы нужны для получения справки из психдиспансера?

Возникает вполне уместный вопрос: зачем? Зачем за это платить, если в кармане есть смартфон, который отлично справляется с функцией навигатора, причем бесплатно.

Роботизированная трансмиссия

Была разработана как бюджетная альтернатива гидротрансформаторной автоматической КПП. Однако, этот «робот» получился полностью противоречивым всем существующим принципам робототехники.

Чтобы это понять и ощутить, стоит попытаться вклинится в плотный движущийся поток на автомобиле с «сенсодрайвом» либо «изитроником». Лучше заранее приготовить успокоительное.

Вот такой получился список (скорее всего – неполный) практически бесполезных или устаревших вещей в современном автомобиле.

Остается надеяться, что автопроизводители в курсе всего, описанного выше, и скоро мы увидим автомобили с устраненными недостатками.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Voluptatum excepturi corporis qui doloribus perspiciatis ipsa modi accusantium repellat.

Roger Spears

Kyle McDonald

John Smith

Robert Aguilar

Roger Spears

Kyle McDonald

John Smith

голоса

Рейтинг статьи