Конструкция, свойства, правильный подбор автошин

Камерные и бескамерные - что лучше? 

Камерные шины, как правило, поставляются в комплекте с камерой соответствующего размера и могут монтироваться на диски любой конфигурации (с соблюдением посадочного размера). Маркируются надписью TUBE TYPE на боковине.

     Бескамерные шины маркируются надписью TUBELESS и предназначены для монтажа только на диски для бескамерных шин. При этом борт шины герметично прилегает к поверхности диска и утечки давления не происходит.

     Бескамерные шины имеют ряд серьезных преимуществ перед камерными:

- меньший вес колеса; камера привносит, в зависимости от размера, 1-2 кг. дополнительного веса (а для крупных джиповских колес - 2-3 кг.), поэтому бескамерные шины меньше нагружают элементы подвески и подшипники ступиц автомобиля и положительно влияют на комфорт при езде и динамику разгона; к тому же наличие камеры может стать причиной излишнего дисбаланса, особенно если камера уже ремонтировалась;

- меньший нагрев шины при длительной скоростной езде, вследствие отсутствия трущихся частей; дело в том, что между покрышкой и камерой неизбежно образуется воздушная прослойка, которая становится очагом резкого местного перегрева - причины на первый взгляд непонятных разрушений каркаса шины; это особенно опасно при недостаточном давлении;

- главное достоинство бескамерных шин - это более длительное сохранение давления при проколе, а следовательно большая безопасность; камерная шина при проколе теряет давление почти моментально, т.к. воздух в основном выходит не через отверстие прокола, а через вентильное отверстие в ободе диска; из бескамерной шины воздух выходит только в месте прокола, и если повреждение незначительное (от гвоздя, например), то давление теряется очень медленно; к тому же ремонтировать проколотую бескамерную шину можно не разбортовывая колеса (для этого в любой шиномонтажной мастерской существуют специальные ремонтные комплекты из резиновых жгутов), а в случае с камерной шиной требуется гораздо больше затрат времени, т.к. нужно делать демонтаж покрышки с диска с последующим ремонтом камеры, монтажом и балансировкой.

     Не стоит устанавливать камеру в бескамерную шину, как это делают некоторые водители, рассчитывая, что это добавит шине надежности. В этом случае все преимущества бескамерной шины перед камерной исчезают и результат, скорее всего, будет отрицательным.

     Единственное ощутимое преимущество камерных шин заключается в возможности производить ремонт или монтаж в полевых условиях. В отличие от камерной, бескамерную шину накачать без мощного компрессора не представляется возможным.

     В последние годы практически все современные модели легковых и внедорожных автошин выпускаются в бескамерном исполнении, поскольку шиномонтажный сервис развит достаточно хорошо и провести необходимые работы по замене или ремонту шин не составляет особого труда.

Основное назначение шины - смягчить толчки и удары, передаваемые на подвеску автомобиля, обеспечить надежное сцепление колеса с дорожным покрытием, управляемость, передать на дорогу тяговые и тормозные силы. В значительной степени от шины зависит коэффициент сцепления, проходимость в различных дорожных условиях, расход топлива и шум, создаваемый автомобилем во время движения. Кроме того, шина должна обеспечить заданную грузоподъемность, надежность и долговечность.

Основные части и детали шины: 

Протектор - массивный слой высокопрочной резины, соприкасающийся с дорогой при качении колеса. По наружной поверхности он имеет рельефный рисунок в виде выступов и канавок между ними, так называемую "беговую дорожку". Протектор предохраняет каркас от механических повреждений, от него зависит износостойкость шины и сцепление колеса с дорогой, а также уровень шума и вибраций. Рисунок рельефной части определяет приспособленность шины для работы в различных дорожных условиях.

Плечевая зона - часть протектора, расположенная между беговой дорожкой и боковиной шины. Она увеличивает боковую жесткость шины, воспринимает часть боковых нагрузок, передаваемых беговой дорожкой и улучшает соединение протектора с каркасом. Также форма плечевой части протектора влияет на характеристики проходимости колеса.

      Боковина - часть шины, расположенная между плечевой зоной и бортом, представляющая собой относительно тонкий слой эластичной резины, являющийся продолжением протектора на боковых стенках каркаса и предохраняющий нити синтетического корда от механических повреждений. На боковине нанесены обозначения и маркировки шин.

      Каркас - важнейшая силовая часть шины, обеспечивающая ее прочность, воспринимающая внутреннее давление воздуха и передающая нагрузки от внешних сил, действующих со стороны дороги, на колесо. Каркас состоит из нескольких, наложенных друг на друга слоев обрезиненного корда. В зависимости от конструкции каркаса, размеров, допустимой нагрузки и давления воздуха в шине число слоев корда в каркасе может изменяться от 1 (в легковых шинах) до 16 и более (в грузовых, сельхоз. шинах и пр.).

      Корд - обрезиненный слой ткани, состоящий из частых прочных нитей основы и редких тонких нитей утка, которые обеспечивают хорошее обрезинивание нитей корда, высокую гибкость и прочность. Всю "тяжесть" от воздействия давления и нагрузки принимают на себя нити основы (или основные нити). Они толще уточных и имеют высокую прочность. Нити утка предназначены лишь для удерживания нитей основы на определенном расстоянии друг от друга. Именно нити основы располагаются в шинах в радиальном (поперечном) направлении от борта до борта. Поэтому, собственно, такие шины и называются радиальными. Наиболее часто в каркасе шин применяют полиамидный (NYLON), полиэфирный (POLYESTER) и вискозный (RAYON) корд. Последний является менее перспективным. Чтобы определить материал и количество слоев корда у конкретной шины, нужно посмотреть, что написано после слова "SIDEWALL" ("боковина"). Кроме того, в каркасе может использоваться металлический корд, имеющий нити, свитые из стальной проволоки, толщиной около 0,15 мм. Есть и более дорогие материалы (например кевлар), которые не могут получить массового распространения по причине своей дороговизны.

Качество корда в значительной степени определяет срок службы и эксплуатационные характеристики шины. Нити корда каркаса должны обладать высоким сопротивлением многократным деформациям, разрывной и ударной прочностью, высокой теплостойкостью.

   Брекер - часть шины, состоящая из слоев корда и расположенная между каркасом и протектором шины. Он служит для улучшения связей каркаса с протектором, предотвращает его отслоение под действием внешних и центробежных сил, амортизирует ударные нагрузки и повышает сопротивление каркаса механическим повреждениям. Корд брекера располагается под беговой дорожкой протектора. Обычно брекер имеет четное число слоев, нити которых расположены под противоположным углом. Чаще всего в брекере радиальных шин применяется металлокорд (STEEL), т. к. он практически нерастяжимый и обладает высокой прочностью. Такие свойства необходимы для создания жесткого пояса, позволяющего сделать беговую дорожку практически плоской. При этом значительно увеличивается площадь контакта с дорогой и возрастает боковая устойчивость шины.
    Часто поверх металлобрекера скоростных шин укладывают дополнительно один-два "экранирующих" слоя из текстильного корда, основные нити которого располагаются перпендикулярно нитям каркаса. Они дополнительно опоясывают каркас и предохраняют металлобрекер от механических повреждений. Чтобы понять, из чего состоит брекер (для каждой конкретной шины), нужно обратить внимание, что следует за надписью "TREAD" ("протектор"), которая указывается на боковине шины, но не забыв вычесть каркас, т. к. он тоже проходит под протектором.

       Борт - жесткая часть шины, служащая для ее крепления и герметизации (в случае бескамерной) на ободе колеса. Основой борта является нерастяжимое бортовое кольцо, сплетенное из стальной обрезиненной проволоки. Борт состоит из слоя корда каркаса, завернутого вокруг проволочного кольца, и круглого или профилированного резинового наполнительного шнура. Стальное кольцо придает борту необходимую жесткость и прочность, а наполнительный шнур - монолитность и эластичный переход от жесткого кольца к резине боковины. С наружной стороны борта расположена бортовая лента из прорезиненной ткани, или корда, предохраняющая борт от истирания об обод и повреждения при монтаже и демонтаже.

Основные характеристики автошин, отражающие их эксплуатационные свойства

Сцепные свойства в продольном направлении – способность шины сохранять непрерывный надежный контакт с дорожным полотном при разгоне и торможении.
Курсовая устойчивость – способность шины точно удерживать траекторию движения автомобиля, в особенности на высокой скорости.
Поперечная устойчивость – способность шины сохранять сцепные свойства в поперечном направлении при прохождении поворотов, объезде препятствий и совершении любых других маневров. При недостаточной поперечной устойчивости в повороте могут возникать боковые уводы колес, а значит возникает опасность заноса.
Управляемость – способность шины быстро и четко (с минимальным запаздыванием) реагировать на управление, что позволяет уверенно держать автомобиль под контролем.
Сопротивление аквапланированию – способность шины эффективно отводить воду из под пятна контакта с дорожной поверхностью. 

Эффект аквапланирования (скольжение по воде) возникает в результате того, что при езде по мокрой дороге или по лужам перед шиной образуется своего рода «водяной клин», который задвигается под нее, поэтому на определенной критической скорости канавки протектора перестают справляться с отводом воды, вследствие чего шина всплывает и автомобиль становится неуправляемым. Это опасное явление, как правило, происходит уже на скорости 70-90 км/ч, в зависимости от конфигурации протектора. У каждой шины есть свой порог всплытия, но при скорости свыше 90-100 км/ч происходит неминуемое всплытие любой шины и полная потеря управления автомобилем. Естественно, чем больше износ у шины, тем сложнее справляться с отводом воды из под пятна контакта, а значит выше риск аквапланирования.
Сопротивление качения – важный параметр, которому следует уделять особое внимание в процессе эксплуатации шин. При снижении сопротивления качения уменьшается опасность перегрева шин, снижается расход топлива автомобиля  и увеличивается выбег (расстояние, которое автомобиль с определенной скорости проходит в свободном качении с выключенным двигателем).
Комфортность – способность шины сглаживать удары при езде и в как можно меньшей степени передавать вибрации от швов, стыков и дорожных неровностей на кузов автомобиля, иными словами – это «мягкость» шин при движении. Уровень комфорта автошин в немалой степени определяется из субъективных оценок, т.к. нет четких критериев или единиц измерения этого параметра, а зачастую вывод можно сделать просто путем сравнения нескольких разных шин.
Акустический комфорт – параметр, напрямую связанный со свойством шины создавать характерный шум при движении. Это не столь значимый фактор с точки зрения безопасности вождения, как например сцепные свойства или управляемость, однако излишний шум может вносить дискомфорт на уровне ощущений и вызывать у водителя утомление и снижение внимательности. 

    Уровень шума зависит от размера автошины, ее конструкции, материалов каркаса и резиновой смеси, а самое главное – от рисунка протектора и сезонной применяемости. Во избежание опасности возникновения акустического резонанса на скорости, применяется чередование размеров блоков протектора и их неравномерное расположение по периметру шины. Также методом последовательного деления блоков, шум издаваемый при их ударах о поверхность дороги перемещают в диапазоны частот, менее чувствительные для уха.
Износостойкость шины отражает сопротивляемость ее протектора к истиранию в процессе эксплуатации и напрямую влияет на ее долговечность. Коэффициент износостойкости обозначается в относительных единицах и указывается на боковине колеса, но напрямую в допустимый километраж пробега он не переводятся (т.к. величина пробега определяется условиями эксплуатации).

     Все перечисленные выше характеристики автошин желательно рассматривать в комплексе, применительно к каждой конкретной модели. Хорошей шиной считается та, у которой сбалансированные, «ровные» параметры, т.е. нет явных провалов в какой-то одной из этих характеристик, либо значительного улучшения одних характеристик в ущерб другим. 

Основные правила подбора шин. Взаимозависимость различных характеристик. 

Индексы предельной скорости и нагрузки. Зависимость скоростного и нагрузочного индексов

     Каждая шина имеет свои допуски по величине предельной скорости и нагрузки, что обозначается специальной маркировкой на боковине. Эти допуски зависят от конструктивных особенностей шины (количества слоев корда, их материала) и от состава резиновой смеси (наличия различных синтетических компонентов). Индексы скорости и нагрузки тесно взаимосвязаны и их необходимо рассматривать совместно. Это значит, что каждая конкретная шина выдерживает заданную максимальную нагрузку при заданной максимальной скорости движения. Например, маркировка 91V означает, что шина может выдержать нагрузку в 615 кг при максимальной скорости 240 км/ч.

     Подбирать шины по индексу скорости и нагрузки следует строго в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя автомобиля. Эти данные можно найти в сервисной книжке, а при ее отсутствии – на специальной табличке, расположенной на дверной стойке с водительской стороны, или на торце двери (у автомобилей японского рынка). Также табличка может находиться на лючке бензобака или на крышке бардачка (у европейских автомобилей). Шины, установленные при первичной комплектации, предусмотрены для максимальной загрузки автомобиля.

     Особенно важно соблюдать требования к индексу скорости для «заряженных» автомобилей с мощными моторами, т.к. индекс скорости не столько регламентирует максимально допустимую скорость движения, сколько говорит о способности шины выдерживать большие температурные перегрузки при интенсивном разгоне и торможении. В эти моменты происходит очень сильный перегрев и износ шины.

                                       

Влияние износостойкости на величину пробега. Зависимость износостойкости шин от их сцепных свойств.

     Интенсивность износа очень сильно зависит от условий эксплуатации: внутреннего давления воздуха, нагрузки на шину, качества дорожного покрытия и стиля вождения. Кроме того, повышенный или неравномерный износ автошин может быть связан с неисправностями подвески автомобиля (возможно, неправильными регулировками сход-развала), либо с несоблюдением требуемого давления в шине. Поэтому данных о величине «гарантированного пробега» (в километрах) не публикует никто из производителей шин.

     Если клиенты задают подобные вопросы – невозможно называть какие-либо конкретные цифры. Например, можно говорить об использовании новых шин на протяжении 3-х сезонов со средним пробегом 15-20 тыс. км. за сезон, при условии аккуратного обращения. Для внедорожных шин ресурс несколько больше.

     Долговечность шины определяется ее пробегом до предельного износа – минимальной высоты выступов рисунка протектора в 1,6 мм (для легковых шин). Такое ограничение принято из условий безопасности движения и предохранения каркаса шины от повреждений.

     Износостойкость шины и ее сцепные свойства всегда взаимосвязаны. Причем, улучшение одного параметра приводит к ухудшению другого. Для обеспечения безопасности, производители автошин стремятся улучшать, насколько это возможно, тормозные свойства шин, но это неизбежно оборачивается износом. Поэтому постоянно разрабатываются новые компоненты для резиновой смеси, чтобы обеспечить оптимальное соотношение сцепных свойств и износостойкости. В особенности это затрагивает сегмент низкопрофильных спортивных шин, т.к. для них основное требование - это обеспечение отличных тормозных свойств, а в этом случае износом приходится жертвовать. Интенсивный износ для спортивных шин не является недостатком! Это естественный процесс. К тому же, на высоких скоростях (свыше 150 км/ч) всегда резко увеличивается износ шины (в 2-3 раза).

                                       

Влияние массы колес на комфорт при движении.

     Масса колес (в сборе с дисками!) оказывает заметное влияние на комфорт. Чем легче колесо, тем более плавно автомобиль проходит дорожные неровности. Это связано с соотношением подрессоренных и неподрессоренных масс автомобиля.

     Подрессоренная масса – общая масса элементов автомобиля (двигатель, рама, кузов и т.п.), весовая нагрузка от которых передается на упругие элементы подвески.

     Неподрессоренная масса – общая масса колес со ступицами и элементами подвески. Весовая нагрузка от них не воспринимается подвеской, а передается через шину на опорную поверхность.

     В среднем, для легкового автомобиля это соотношение равняется примерно 15:1. Чем выше это соотношение, тем лучше плавность и комфорт при движении. И наоборот. Вывод: улучшить комфорт можно либо снизив массу колес, либо увеличив массу автомобиля.

     Можно привести такой пример. Известно, что загруженный автомобиль более плавно проходит дорожные неровности. Эффект от снижения массы каждого колеса всего на 1 кг. приблизительно равен эффекту при посадке дополнительного пассажира в салон. Подбирая шины и диски, всегда есть смысл стремиться к наиболее легкому по массе варианту.

                               

Влияние высоты профиля шин на управляемость и комфорт. Жесткость низкопрофильных шин.

      Высота профиля шины напрямую влияет на управляемость и комфорт при движении. Чем ниже профиль, тем хуже комфорт, автомобиль становится «жестче», но при этом существенно улучшается управляемость, быстрота и четкость реакций, поперечная устойчивость при резких маневрах и снижаются крены автомобиля в поворотах. Это больше подходит для тех клиентов, которые предпочитают спортивный стиль вождения.

      У шин с высоким профилем, наоборот, более вялые, замедленные реакции на управление, но уровень комфорта заметно выше, удары и вибрации меньше передаются на кузов. В целом, автомобиль мягче преодолевает дорожные неровности. Такие шины можно рекомендовать для любителей спокойного стиля вождения.

       Для низкопрофильных шин комфорт не самое главное, в этом они конечно уступают. Сильнее ощущаются удары и это неизбежно. Но их основная задача состоит не в этом, они помогают решить другие важнейшие задачи. Отточенная управляемость, отличное удержание в повороте (т.к. меньше подламывается боковина), минимальные боковые уводы при маневрах и перестроениях, гораздо лучшие сцепные свойства при торможении и разгоне (благодаря большей площади пятна контакта с дорожной поверхностью) - вот их главные преимущества. Это сегмент спортивных шин, как правило, с очень высокими скоростными индексам.
     Для каждого автомобиля существует несколько стандартно допущенных размеров колес. Изменение размера дисков и высоты профиля шин всегда приводит к улучшению одних характеристик за счет ухудшения других. Поэтому подбирать колеса нужно исходя из того, что в первую очередь хочет получить для себя покупатель, какие характеристики для него важнее.

     Жесткость низкопрофильных шин - это естественная вещь. Из-за меньшей высоты боковины возрастает опасность повреждения корда шины при ударах. С целью повышения надежности обычно используют более прочные материалы корда и увеличивают толщину борта и боковины, а это приводит к дополнительной жесткости.

 

  Влияние ширины и высоты профиля шин на сцепные свойства проходимость.

     В зависимости от планируемых условий эксплуатации шин, следует выбирать определенное сочетание ширины и высоты профиля. При подборе шин для автомобиля (из ряда стандартно допущенных размеров) можно руководствоваться следующими рекомендациями:

     Для асфальта наилучшие сцепные свойства шины достигаются путем увеличения площади пятна контакта с дорогой, а улучшение управляемости - путем снижения высоты профиля. Поэтому, если клиента не пугает снижение уровня комфорта, есть прямой смысл увеличивать внутренний диаметр (размер диска) и ставить более широкие шины с более низким профилем.

     Для грязи рекомендуется использовать шины с меньшей шириной и большей высотой профиля. В этом случае площадь пятна контакта уменьшается, а удельное давление на единицу площади возрастает, вследствие чего тяговое усилие увеличивается и улучшается проходимость.

     Для льда и укатанного снега из стандартных размеров лучше подбирать более узкий вариант с более высоким профилем, потому что при этом увеличивается удельное давление в пятне контакта, автомобиль легче разгоняется и легче тормозит. Для шипованных шин давление на каждый из шипов в пятне контакта также увеличивается, тормозные свойства улучшаются.

 

Установка стандартных и нестандартных размеров шин.

       Недостатки при установке разных шин на переднюю и заднюю ось.

     Достаточно часто бывают случаи, когда клиент спрашивает нестандартный размер колес, не являющийся допущенными на его автомобиль. Такой подход имеет множество недостатков. Размеры шин всегда следует подбирать исходя из требований завода-изготовителя автомобиля.
      Все динамические характеристики автомобиля и его поведение на дороге рассчитывается изготовителем исходя из стандартно установленных размеров колес. Поэтому использование нестандартных размеров (с завышенным профилем или увеличенной сверх меры шириной) может привести не только к задеванию колесами крыльев, брызговиков или элементов подвески, но и к ухудшению управляемости и увеличению крена в поворотах, что в конечном счете отрицательно скажется на безопасности вождения. Кроме того, установка более крупных размеров шин приводит к увеличению общей массы колеса, снижению разгонной динамики автомобиля (вследствие увеличения внешнего диаметра колеса) и повышенному расходу топлива.
     Увеличения дорожного просвета (если это очень хочет клиент) лучше добиваться путем замены пружин, амортизаторов или других элементов подвески, но не увеличением диаметра шин. Таким образом, нет никаких плюсов в установке нестандартных размеров – одни минусы.
 

Можно ли устанавливать разные шины на переднюю и заднюю ось?

      Каждая шина имеет свои собственные, отличающиеся от прочих, характеристики. И даже внешнее сходство шин не означает, что поведение тоже будет одинаковым. Поэтому если ставить на переднюю ось одни шины, а на заднюю другие, то в результате могут возникнуть непредсказуемые и плохо контролируемые заносы при различных маневрах, похождении поворотов и т.д. И уж тем более, категорически не допускается установка разных размеров шин по осям (т.е. шин с разным внешним диаметром). Из-за различия в поперечной устойчивости это может привести к заметному ухудшению управляемости.

      Исключение составляют те случаи, когда установка шин разных размеров на переднюю и заднюю ось предусмотрена заводом-изготовителем автомобиля, либо рекомендована тюнинговым ателье. Но даже в этом случае, внешний диаметр колеса обязательно сохраняется неизменным.

      Главное правило, которого всегда стоит придерживаться, при изменении размера колес - это обязательное сохранение внешнего диаметра. Если на автомобиль устанавливаются диски большего размера, чем штатные, и шины с меньшей высотой профиля, то в этом случае допускается незначительное снижение общего диаметра колеса.