С точки зрения устойчивости и управляемости автомобиля, главным его элементом являются шины. Именно они находятся в контакте с дорогой и обеспечивают силы, необходимые для поворотов, удержания на траектории, торможения и разгона. Дополнительными функциями стали комфорт движения и топливная экономичность. Износ и необходимость периодической замены покрышек также относятся к области автомобильной экономики, детали эти недёшевы в силу своей технологичности и требований по безопасности.
Перечень задач, предъявляемых к автомобильной шине
С появлением первых пневматиков на колёсах главной функцией считалось смягчение толчков от неровностей дороги. Сейчас с этой задачей неплохо справляются подвески, а в отношении шин выдвигаются иные требования:
- протектор должен обеспечивать максимальный уровень сцепления с любым дорожным покрытием;
- шина должна иметь минимальный коэффициент трения качения без излишнего повышения давления, что снизит комфорт;
- покрышки гражданских автомобилей обязаны обладать широкой универсальностью, это в спортивных дисциплинах возможно менять резину перед каждым участком дороги;
- цена шины не должна быть запредельно высокой, поэтому при выборе материалов и технологий конструкторам не приходится чрезмерно увлекаться передовыми научными достижениями;
- важным требованием становится износостойкость протектора, шина может отлично держать дорогу, но это нельзя делать за счёт быстрого расхода резины;
- для максимальной безопасности колесо не имеет права разбортовываться в поворотах, взрываться от ударов о неровности или легко прокалываться на острых камнях, что особенно важно для внедорожников.
Универсальных шин не существует, даже если об этом иногда заявляется в рекламных материалах. Существуют правила сезонности, а также преимущественного характера эксплуатации по асфальту, бетону, гравию или грунту. Отсюда важно знать, чем конкретно обеспечиваются те или иные свойства автомобильной резины.
Из чего состоит шина
В конструкции покрышки выделяют следующие составные части, выполненные в едином монолите:
- зона протектора, где резина изнашивается в первую очередь, и где нанесён её рисунок, определяющий назначение шины;
- брекер, размещённый под протектором и определяющий сохранение его геометрии под давлением, а также воспринимающий нагрузки от мелких неровностей;
- стальной корд (иногда текстильный), формирующий силовой каркас шины;
- боковины, обрезиненная часть корда;
- посадочные борты, придающие герметичность в бескамерном варианте и содержащие стальные кольца для стабилизации посадки на диск.
Без такого усложнения структуры покрышки достижение нужных свойств невозможно, можно сказать, что важен каждый из перечисленных элементов, а не только состав резиновой смеси и рисунок в зоне контакта с дорогой.
Радиальные, диагональные и металлокордные
Силовые свойства определяются материалом и расположением нитей корда. Постепенно выработался единый подход к конструированию – дорожная резина, в том числе работающая на высоких скоростях, должна иметь радиальное плетение металлических нитей, так обеспечивается минимальный боковой увод колёс при сохранении комфортного поглощения неровностей. А резина для машин, эксплуатирующихся в более тяжёлых условиях и на меньших скоростях, требует высокой прочности с сохранением некоторой гибкости профиля, отсюда применение несколько устаревшего диагонального плетения и текстильного капронового корда. Причём многослойного, прочность нужна действительно высокая.
Боковина шин диагонального типа плохо противостоит боковым уводам, то есть отклонениям плоскости вращения от траектории в поворотах, зато за счёт перекрещивания нитей корда прекрасно противостоит повреждениям от ударов.
Рисунок и материал протектора
Сцепление с дорогой и долговременная стойкость определяются рисунком и составом резиновой смеси. Более твёрдая резина обладает долговечностью, но менее уверенно держит дорогу. Мягкие шины склонны к перегреву и быстрому износу, но лучше цепляются за дорогу при том же внутреннем давлении. Компромисс ищется для любых конкретных условия, особенно для сезонных шин. Зимние всегда мягче, поскольку любая смесь меняет свои свойства от температуры.
Без рисунка протектора обойтись могут только шоссейные автогонщики. Но и они в условиях дождя используют шины с канавками для отвода воды. В гражданском применении протектор нужен для работы по загрязнённой поверхности, скользким покрытиям. У внедорожников он превращается в набор крупных грунтозацепов, а у зимней резины – в мелкие ламели с острыми кромками.
Каркас и борт шины
При подаче воздуха под давлением шина распрямляется, принимает заданную форму и остаётся в таком положении с дальнейшим ростом давления воздуха. Для такой фиксации использован армирующий корд, расположенный под резиновым слоем боковин. Заканчиваются боковины бортами, на которые наносится герметизирующий слой мягкой резины, поскольку практически все шины изготовлены в бескамерном варианте. Частью корда можно считать брекер, формирующий геометрию протектора, он тоже представляет собой металлическое плетение.
Разновидности шин по назначению
Основные категории покрышек распределяются по сезонности применения, конструкции автомобилей и характеристикам дорог:
- Зимние шины изготовлены из мягкой смеси и обладают особым рисунком протектора, где гибкие ламели способны поворачиваться, оказывая дополнительное удельное давление на лёд острыми краями. Их ошибочно именуют «липучками», хотя ни к чему они не прилипают, работает совершенно иной эффект. Максимальным сцеплением со льдом обладают шипованные покрышки. Гражданский шип способен утапливаться в тело протектора для уменьшения износа твёрдого сплава, а также дорожного покрытия.
- Всесезонная резина таковой может считаться только если кто-то согласен ездить на шинах, одинаково плохо ведущих себя на любом покрытии. На самом деле такой универсальности не существует.
- Летняя шина отличается более насыщенным резиной рисунком протектора, твёрдой износостойкой смесью и приемлемым поведением на мокрой дороге. Автовладельцы не могут заменять колёса перед каждым дождём, поэтому компромисс присутствует. Резина отличается минимальным уровнем шума на больших скоростях.
- Внедорожная и экстремальная резина – это массивные покрышки, поглощающие тяжёлые удары и имеющие развитый рисунок протектора. Боковины гибкие и очень прочные. Конструкция допускает движение при сильно пониженном давлении, что добавляет проходимости. На асфальте с такими колёсами можно двигаться только на небольшой скорости, мирясь с повышенным износом протектора и большой шумностью.
Существуют и специальные типы шин, без протектора (слики) для гоночных автомобилей, грузовые покрышки для спецтехники и особые баллоны низкого давления для вездеходов. Это мелкосерийные и узко специализированные изделия.
От чего зависит износ шин
Характер износа будет указывать на вызвавшие его причины. В основном это связано со злоупотреблением спортивной ездой и нарушениями в работе и геометрии подвески. Неравномерное распределение высоты протектора в поперечном направлении также связывается с неверно выбранным давлением.
Для уменьшения износа необходимо:
- стараться избегать резких разгонов, торможений и прохождения поворотов на предельной скорости;
- следить за установленной величиной давления;
- избегать перегрева, вызванного движением на высоких скоростях;
- следить за сохранностью положенных углов установки колёс на обеих осях;
- поддерживать в исправности амортизаторы и прочие элементы подвески;
- вовремя обслуживать тормозные механизмы и ступичные подшипники.
Основаниями для замены шин служат появление индикаторов износа, величины остаточного протектора ниже законодательной нормы, а также разрушения каркаса и брекера. Экономия, когда такие колёса пытаются отремонтировать, недопустима, это крайне небезопасно.
