коэффициент сцепления от чего зависит

Понятие о коэффициенте сцепления, факторы, влияющие на коэффициент сцепления

Коэффициент сцепления-отношение результирующей реакции,возникающей в опорной плоскости касания колеса с поверхностью,к соответствующему значению нормальной нагрузки, действующей на колесо.Коэффициент поперечного сцепления является частью коэффициента сцепления, соответствующей движению колеса под углом к плоскости вращения колеса, а коэффициент продольного сцепления-частью коэффициента сцепления, соответствующей движению колеса в плоскости его вращения.

Коэффициент сцепления можно вычислить по формуле

Где Т-горизонтальная реакция, кН;Q-нагрузка, кН.

Рис. 4.11. Принципиальная схема сил при измерении коэффициента сцепления: Т — горизонтальная реакция; Q — нагрузка; v — скорость измерения; ω— угловая скорость вращения измерительного колеса (равна нулю при пол­ностью заблокированном колесе); R — радиус измерительного колеса

Факторы, влияюшие на сцепные качества покрытий

Большим количеством исследований установлено, что ко­эффициент сцепления зависит от ряда факторов, важнейшими из которых являются: скорость движения; величина нагруз­ки на колесо, его размеры; размер, конструкция, материал, внутреннее давление пневматической шины и протектор с его изменяющейся жесткостью, гистерезисом и рисунком; усло­вия контакта шины с покрытием; тип и состояние дорожного покрытия; износ покрытия и шины; материал и методы строи­тельства; климатические условия и т.п.

С увеличением скорости движения сцепление между коле­сом автомобиля и дорогой снижается.

Однако наибольшее влияние на коэффициент сцепления оказывает комплексное действие повышения влажности до­рожного покрытия и скорости движения, что приводит к уве­личению длины тормозного пути и нарушению устойчивости автомобиля.

В процессе эксплуатации дороги происходит износ покры­тия, особенно интенсивный в пределах полос наката. Степень износа, а следовательно, и условия сцепления колес автомо­биля с дорожным покрытием зависят от срока службы покры­тия и интенсивности движения. Неравномерное изменение условий сцепления в поперечном профиле дороги может привести к заносу автомобиля и дорожно-транспортному происшествию.

Аналогичное явление можно наблюдать и в случае неоднородных условий сцепления в продольном профиле. При ин­тенсивном встречном движении и частых обгонах даже опытный водитель допускает превышение безопасной скорости, так как он не всегда в состоянии сосредоточить внимание на со­стоянии дорожного покрытия (грязное, мокрое, обледенелое),

Безопасность движения зависит также от степени надеж­ности сцепления колес автомобиля с дорогой на участках го­ризонтальных и вертикальных выпуклых кривых, в пределах которых на автомобиль действует центробежная сила, стремящаясяв первом случае сдвинуть его в наружную сторону закругления, а во втором — оторвать от поверхности дороги (уменьшение нагрузки на колесо). В связи с ухудше­нием условий сцепления и управляемости автомобилем безо­пасное движение на подобных участках возможно лишь с ограниченными скоростями.

На сцепные качества покрытий существенно влияет нали­чие грязи и влаги на отдельных участках. При экстренном торможении создается аварийная ситуация, так как длина тор­мозного пути на загрязненном или замасленном покрытии при малой величине коэффициента сцепления значительно боль­ше, чем на чистом сухом покрытии дороги.

Низкие сцепные качества покрытий наблюдаются в мес­тах выхода вяжущего (битума) на поверхность дороги, на участках, проходящих через лесные массивы (в период лис­топада), в местах частого увлажнения покрытий вследствие вечерних и утренних туманов (низины, поймы рек, озер, болот) и т.п. Большое количество дорожно-транспортных происше­ствий происходит при недостаточно высоком сопротивлении скольжению дорожных покрытий, особенно на пересечениях автомобильных дорог в одном уровне. Величина коэффициен­та сцепления в таких местах снижается вследствие полиров­ки выступающих поверхностей каменных частиц дорожного покрытия в результате интенсивного движения автомобилей, а также применения для борьбы с гололедом песка, хлористого кальция или натрия. Поэтому к сцепным качествам покры­тий на указанных участках следует предъявлять повышен­ные требования, применяя для устройства покрытий камен­ный материал с повышенным сопротивлением истиранию.

Как правило, отдельные участки дороги имеют либо разные типы покрытий, либо однородные покрытия, но с различными поверхностными обработками. Незначительные изменения в составе асфальтобетона, каменном материале или органи­ческом вяжущем, различная технология производства работ влияют на коэффициент сцепления. Величина сопротивления скольжению также зависит от неодинаковой температуры по­верхности покрытия на смежных участках, расположенных в залесенной и открытой местностях. Поэтому впроцессе оценки сцепных качеств того или иного маршрута необходимо учитывать возможные изменения сопротивления скольжению и производить измерения на всех характерных участ­ках с учетом изменений в поперечном профиле.

Таким образом, безопасность движения в значительной степени обусловлена условиями взаимодействия колес авто­мобиля с дорогой, а оценивать эти условия необходимо в пер­вую очередь на наиболее опасных, скользких участках доро­ги, в местах возможного возникновения дорожно-транспорт­ных происшествий. При этом потенциально опасные участки дорог следует систематически выявлять и принимать меры по повышению шероховатости покрытий или ограничению скорости движения автомобилей.

Следовательно,для предупреждения дорожно-транспорт­ных происшествий, вызываемых недостаточным сцеплением шины с покрытием, необходимо регулярно проверять состояние покрытия, а на отдельных, особо опасных участках и в местах, где наиболее часто бывают ДТП, — оценивать скользкость до­рог. Кроме того, следует изучать места концентрации дорожно-транспортных происшествий, составлять линейные графики происшествий и состояния сцепных качеств дорожного по­крытия вдоль всего маршрута.

Источник

Разрушаем мифы о сцеплении с дорогой

Добрый день, дамы и господа.Нашел очень интересную статью о сцеплении с дорогой и с чем это едят.Сам в этом чайник, потому и написана статья не мной…

Сцепление шины с дорогой не зависит от площади пятна контакта?

В прошлом выпуске я написал о размерах шин, терминологии и некоторых заблуждениях, связанных с шинами. Обсудим теперь, что есть что в размерах шины, и перейдем к следующей порции заблуждений.

Ширина профиля. Площадь пятна контакта

Шина под действием силы тяжести автомобиля деформируется, образуя так называемое пятно контакта. Пример из жизни: если сидящий в автобусе ребенок прислонится носом к окну, то папа с мамой с улицы увидят смешной «пятак» на кончике носа :). Это и есть пятно контакта. Аналогичная картина и с шиной, которая прижимается к дороге.

Среди автолюбителей принято считать, что чем шире шина, тем больше площадь пятна контакта шины с дорогой и тем лучше сцепление с дорогой. И, якобы, тем короче тормозной путь, тем лучше маневренность и управляемость машины. А еще иногда думают, что если машина тормозит не прямо, а боком, то тормозной путь будет короче, потому что шире пятно контакта. Это не так.

Сразу приведу доказательства из физики.

Здесь S – тормозной путь, v – скорость движения машины, µ — коэффициент трения шины о дорогу, g – ускорение свободного падения.

Как видно, тормозной путь не зависит от ширины профиля шины и площади пятна контакта шины с дорогой. В этой формуле есть единственный «представитель» от шины – это коэффициент трения, который зависит от природы соприкасающихся тел. В данном случае – от типа дорожного покрытия и от химического состава резиновой смеси протектора шины. Соответственно, и сцепление шины с дорогой зависит от состава резиновой смеси протектора. Поговорим.

Почему же пятно контакта не влияет на силу сцепления?

Очень просто. С одной стороны, чем больше его площадь, тем большим числом «щупальцев» шина цепляется за дорогу. Этот факт лежит на поверхности, и люди охотно думают, что сцепление пропорционально ширине шины. Но есть и другая сторона медали, о которой многие забывают: от размера пятна контакта напрямую зависит вес шины, приходящийся на единицу площади, то есть давление, которое она оказывает своим весом на дорогу. Чем больше площадь контакта, тем меньше давление шины на дорогу. Прошу вас не путать давление шины на дорогу с давлением воздуха в шине 🙂

Предположим, рыбаку нужно перейти замерзший пруд с тонким льдом. Какие лыжи нужно надеть? Беговые – с шириной около 5 см, или охотничьи – с шириной порядка 30 см? Конечно, охотничьи. Потому что они шире, на них будет меньше давление на лед и ниже вероятность провалиться.

По этой причине, кстати, зимние шины всегда уже летних – чтобы увеличить давление на дорогу и лучше «вгрызаться» в снежно-ледяную корку.

В итоге, если мы увеличиваем площадь пятна контакта (т.е. вместо 205-й шины ставим 255), то мы уменьшаем давление на дорогу. Получается, во сколько раз мы увеличиваем площадь сцепления с дорогой, ровно во столько же раз мы уменьшаем давление на дорогу. Баш на баш – и сцепление не меняется.

Влияет ли на сцепление рисунок протектора?

Как кстати не влияет на сцепление и рисунок протектора. Если вы обратите внимание на гоночные слики, в той же Формуле 1, то они вообще «лысые» и не имеют какого-либо рисунка. Рисунок на летних шинах нужен только для того, чтобы отводить воду из пятна контакта. На сцепление влияет не рисунок, а тип протектора: грязевой, зимний, дождевой, летний. На летних шинах вы увязнете в грязи и снегу, а на грязевых «тракторных» не проедете быстро по извилистой дороге. Но это принципиально разный тип протектора, с разным предназначением.

Возьмите три разных шины Nokian Hakkappeliitta: 4,5 и 7. Рисунок у всех разный, но суть одна, все модели хорошие. Можно также взять топовые зимние шины от разных производителей Nokian, Michelin, Gislaved, Goodyear. У всех рисунки протектора разные, но характеристики схожи. Потому что у всех одинаковое предназначение и зимний тип протектора, имеющий грунтозацепы и ламели, а главное — состав резины. А вот у россиян, не помню точно производителя, есть шина — по рисунку протектора точная копия Goodyear Ultragrip 500. И разница между ними, как между небом и землей, как вы понимаете. Как рисунок не копируй, а без качественного состава резины никуда. И сцепление шины с дорогой зависит не от того, какой рисунок на шине — в ёлочку, полосочку или клеточку, а от состава резиновой смеси.

То есть зимними или летними шины делает тип протектора, а рисунок — единственное, что может «пощупать» покупатель при покупке и что может повлиять на эмоциональное восприятие шины. Конечно, есть любители запаха резины, который стоит в шинных магазинах, но это уже отдельный разговор 🙂

Что говорят о сцеплении законы физики?

Если снова прибегнуть к помощи формул, то сила трения сцепления (она же сила трения покоя) в отсутствии адгезии (эффекта приклеивания соприкасающихся поверхностей) определяется законом Кулона:

где µ — коэффициент сцепления, N — вес тела (шины, в данном случае), m — масса тела (шины), g — ускорение свободного падения.

Как вы понимаете, дорожные шины не приклеиваются к асфальту, поэтому это как раз наш случай. Как видите, площадь пятна контакта в силу трения покоя вклада не вносит, как и в длину тормозного пути.

Чтобы было понятнее, куда же делась площадь, можно закон Кулона 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:

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 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 (3). Поставляя сюда выражение для давления, получим:

Тогда площадь мы успешно сокращаем и приходим к закону Кулона (2) и силе сцепления, не зависящей от площади пятна контакта.

Шина катится за счет трения качения или… покоя?

Кстати, скажу еще об одном частом заблуждении. Трение бывает разным: трения покоя, качения, скольжения. И часто люди думают, что шина катится за счет трения качения. Не буду углубляться в эти вопросы, напишу кратко. Шина катится за счет трения покоя. То есть во время качения пятно контакта шины с дорогой покоится относительно дороги.

Удивлены? А вы обратите внимание на ноги, обувь идущего человека. Как только человек делает шаг, его ступня останавливается, и он перемещает вес с нее на вторую ногу и делает еще один шаг. Выходит, верхняя часть тела человека движется в то время как одна нога покоится. Аналогично ведет себя шина, только она делает много-много маленьких шажочков, перекатываясь с одного элемента шины на другой, и каждый из них в момент переката покоится относительно дороги. Соответственно, во время качения между шиной и дорогой действует сила трения покоя.

Если же пятно контакта начинает двигаться относительно дороги, то это означает скольжение шины, и здесь трение покоя переходит в трение скольжения.

А трение качения — совершенно иной вид трения, возникающий из-за деформации шины и направленный всегда в сторону против направления качения. Чем больше деформация шины, тем выше трение качения. Поскольку спущенная шина деформируется больше накачанной, то напрашивается простой вывод: следите за давлением в шинах и поддерживайте его, согласно указаниям в руководстве пользователя автомобиля. То есть трение качения — паразитный вид трения, от которого, кстати, зависит расход топлива. Если силу трения покоя шины с дорогой конструкторы пытаются увеличить, то силу трения качения всегда пытаются уменьшить.

Выходит, сцепление шины с дорогой — сила трения покоя, и она не зависит от ширины шины и площади пятна контакта.

В чем практический смысл?

А применить в жизни написанное выше очень просто. Сцепление шины с дорогой — основа безопасного вождения, чем оно выше, тем безопаснее вы можете вести машину. Это ни для кого не секрет. Некоторые водители прохладно относятся к тому, какие шины стоят на их машинах, и думаю, что это неважно. Важно! Чуть ли не самое важное, что есть в машине. Но среди тех водителей, которые ценят безопасность, сцепление с дорогой и шины, встречаются те, которые думают, что они улучшат сцепление, если поставят на свой авто более широкие шины. Или еще часто думают, что можно повысить сцепление, установив шины с более «навороченным» рисунком протектора. Как вы уже поняли, это вещи не связанные.

Конечно, широкие шины важны, ведь для чего-то из производят и устанавливают на машины. А для чего нужны широкие шины — мы обсудим в следующей статье или на курсе MBA для водителя: Мастерство Вождения Автомобиля», но тормозные свойства машины от них не улучшатся.

Кстати, еще задумайтесь над таким фактом: если было все так просто и широкие шины тормозили бы лучше узких, то производител шин могли бы легко решить проблему зимы — делали бы широченными зимние шины, и все дела! Однако этого не происходит и, более того, происходит обратное: зимние шины, как правило, уже летних…

Итак, чтобы улучшить сцепление шин с дорогой, нужно установить шины, сделанные из резины более высокого качества. Проблема в том, что при покупке шины мы не можем оценить качество состава резины и почти на 100% оцениваем шину визуально — по дизайну протектора, а также по ширине и высоте профиля. На это многие и покупаются…

Как же правильно выбрать шины? К сожалению, четкого ответа на этот вопрос нет. Есть общие соображения, их три.

ориентируйтесь на тесты шин в автомобильных журналах. Это не панацея, но по крайней мере даст вам общее представление о хороших и не очень шинах.
выбирайте шины известных производителей. Идея не решит сразу все вопросы, но шины, скажем, Michelin всегда будут лучше отечественной Камы или корейской Kumho.
выбирайте шины премиум-сегмента или, иначе, с высоким индексом максимальной скорости. У каждого производителя есть шины разного класса, с составом разного качества и с различной силой сцепления с дорогой. Например, у Michelin в линейке есть Economy, Pilot Exalto и Pilot Sport, это, соответственно, шины со средним сцеплением, хорошим и очень хорошим. И по разной цене. Вот и решайте.

Вы также можете заметить, что хорошие дорогие шины часто бывают шире средненьких эконом-класса, а также с более низким профилем. Это не значит, что ширина напрямую влияет на «держак», но ширина профиля важнее для хорошей шины, чем для шины без претензии на скорость. Об этом и о том, для чего нужны низкопрофильные шины — в следующих статьях.

А пока промежуточный вывод: сцепление шины с дорогой не зависит от ширины шины, площади пятна контакта, дизайна протектора, а зависит от состава резиновой смеси протектора.

Источник

От чего зависит сцепление шин с дорогой? Часть 2

Или от чего зависит коэффициент сцепления?

В прошлой статье я вкратце описал, от чего зависит сцепление шины с дорогой с точки зрения физики. Все известные мнеспециальные справочники и научные труды описывают силу сцепления шин с дорогой известной формулой Амонтона-Кулона: F = µmg, и она отлично подтверждается практикой, несмотря на свою простоту. В итоге, мы имеем единственный параметр, входящий в эту формулу и имеющий отношение к шине – коэффициент сцепления. И за внешней простотой формулы Амонтона-Кулона скрывается достаточно сложный процесс, поскольку коэффициент сцепления не является постоянным и явно зависит от ряда других параметров:

Вот и поговорим о них в этой и следующих статьях.

Влияние качества дорожного покрытия на коэффициент сцепления

Это самый очевидный параметр, влияющий на сцепление шины с дорогой, и не нуждается в долгом обсуждении. Даже ребенку известно, что лед скользкий, а асфальт – нет. Приведу классический набор коэффициентов сцепления шины с разными дорожными покрытиями:

Значения примерны, могут отличаться в зависимости от справочника и, кроме того, были актуальны еще лет 20-30 назад. По некоторым данным, современные шины могут обеспечивать сцепление с сухим асфальтом с коэффициентом 1,0-1,1. Так что, вполне возможно, табличка устарела, но я все же рекомендую вам ориентироваться на нее – целее будете

Практические рекомендации

1. Помните, что состояние дорожного покрытия очень и очень сильно влияет на сцепление шин с дорогой. Тормозной путь на льду зимой может превышать тормозной путь на асфальте летом до 10 раз. Даже летом в дождь тормозной путь может увеличиться в 2 раза по сравнению с тормозным путем на сухом асфальте. Поэтому всегда думайте о том, по какому покрытию едете, и выбирайте соответствующие дистанцию до автомобиля-лидера и скорость перед поворотом.

Влияние типа протектора на коэффициент сцепления

Состав резины протектора

Как я уже писал выше, в зависимости от предназначения шины, она имеет тот или иной тип протектора: летний, дождевой, зимний, грязевой и т.п. На фото ниже изображены зимняя и летняя шины. Обращаю ваше внимание на то, что важен не рисунок протектора сам по себе (в ёлочку, в полосочку, в клеточку, в линеечку), а его тип. Конечно, рисунок у них разный, но не он принципиально отличает шины друг от друга, а разный тип протектора. У летней шины гладкие края, есть непрерывные продольные водоотводящие канавки, отсутствуют ламели, а глубина канавок заметно меньше, чем у зимней шины, хотя это и не видно из рисунка. У зимней же шины, наоборот, грубые острые края, котрые помогают разрушить снежно-ледяную корку и «зубами» зацепиться за снежную массу. Аналогичные и более ярко выраженные «зубы» есть у грязевых шин, позволяющие лучше зацепляться за рыхлые поверхности. Сам протектор зимней шины испещрён множеством прорезей – ламелей, канавки более глубокие, чем у летней шины. А самое главное отличие зимней и летней шин в том, что у летней резина жесткая – для асфальта, а у зимней – мягкая – для снега и морозов.

мягкий состав => хорошее сцепление на морозе и плохое в жару

жесткий состав => хорошее сцепление с теплым асфальтом и плохое на морозе

Практические рекомендации

2. Всегда учитывайте качество шин, которые установлены на вашем авто. Помните, что зимние шины никогда не будут держать асфальтированную дорогу так же хорошо, как летние, в силу особенностей состава резины. Причем летний асфальт зимние шины держат еще хуже, чем зимний. А летние шины эконом-класса всегда будут уступать в качестве сцепления с дорогой дорогим шинам премиум-класса. Учитывайте это и выбирайте стиль вождения в соответствии с возможностями вашего автомобиля и ваших шин.

3. Не экономьте на шинах, шины – единственное связующее звено автомобиля с дорогой и залог вашей безопасности. Используйте летом летние шины, не нужно ездить на зимних. Избегайте всесезонных шин, они не дают хорошего сцепления ни ни летом, ни зимой. Не стоит экономить и покупать дешевые шины эконом-класса. Лучше переплатить за хороший комплект шин и тем самым сэкономить на кузовном ремонте, а то и на лечении…

Влияние рисунка протектора

Что касается именно рисунка, он больше нужен для эстетического восприятия шины, и даже сами производители шин говорят, что рисунок – маркетинговый инструмент. Вы же не можете, глядя на стенд с шинами в магазине, определить состав их резины? Не можете. А отличить один рисунок от другого – очень даже. Вот на том и стоят…

Если вы когда-нибудь обращали внимание на гоночные шины, в частности, на болидах Формулы 1, наверняка замечали, что у гоночных шин вообще нет рисунка. Протектор есть, а рисунка нет. И это гоночный тип протектора для сухого асфальта.

Но на шинах для дождя уже есть рисунок, там протектор дождевого типа, и рисунок сделан так, чтобы максимально эффективно отводить воду из пятна контакта, чтобы вода не препятствовала контакту шины с асфальтом. При этом и состав резины особый, специально для влажного асфальта, и именно он задает сцепление. Таким образом, канавки в дождевом протекторе не могут повлиять на сцепление как таковое, они лишь не дают потеряться контакту шины с дорогой, а сцепление при наличии контакта обеспечивает состав резины.

Эта логика выглядит следующим образом:

дождевой тип протектора => эффективное удаление воды из пятна контакта => обеспечение лучшего контакта шины с дорогой => меньшая потеря первоначальных сцепных свойств => обеспечение сцепления за счет состава резины

дождевой тип протектора => улучшение сцепления с мокрой дорогой из-за рисунка «в ёлочку»

Практические рекомендации

4. Помните, что если у вас шины с модным, современным и навороченным рисунком протектора, это не дает принципиальных преимуществ в дождь или снег и не дает никаких преимуществ на сухом асфальте или льду. Возможно, ваш модный рисунок «нарисован» на высококачественном протекторе дорогих шин, тогда у вас действительно хорошее сцепление с дорогой в силу хорошего состава резины. Но и это не дает вам повода лихачить, поскольку даже самые хорошие шины не могут обойти законы физики.

5. Не стоит также при выборе шин гнаться за красивым рисунком протектора. По рисунку вы не сможете определить качество шины, все определяется составом резиновой смеси, который не виден глазом. Выбирайте шины премиум-сегмента ведущих производителей, ориентируйтесь на независимые шинные тесты и исследования.

Влияние износа протектора

Еще определенное влияние на сцепление шины с дорогой оказывает степень износа протектора. Есть такое народное заблуждение: лысые, то есть сильно изношенные шины плохо держат дорогу, особенно мокрую, потому что нет рисунка. Конечно, в случае с дождем это отчасти так и есть. Гладкие шины – те же гоночные слики буквально всплывают на водяной пленке (явление аквапланирования), а дождевые канавки в протекторе, как я писал выше, помогают отводить воду и избежать этого.

Но не только поэтому лысые шины хуже держат дорогу, а в случае сухого асфальта – вообще не поэтому. Просто состав резины протектора, который и отвечает за сцепление с дорогой, находится в поверхностном слое шины, глубже которого – уже другая резина, играющая другую роль. И когда шина изнашивается «долыса», этой цепкой резины просто не остается, а резина, находящаяся под протектором не может обеспечить должного сцепления, поскольку не предназначена для этого. Таким образом, износ протектора по сути означает не истирание рисунка, а исчезновение состава резины, который обеспечивает хорошее сцепление с дорогой.

Есть еще мнение, что наполовину изношенная шина имеет лучшее сцепление с дорогой, чем новая, но это больше актуально в поворотах, и об этом – в одном из следующих разделов.

Так что наибольшее влияние на сцепление шины с дорогой оказывает именно состав резины протектора. И широкая низкопрофильная спортивная шина обеспечивает лучшее сцепление, чем эко-шина с узким и высоким протектором, не потому что она широкая или с большим диаметром и не потому что у нее новый асимметричный рисунок протектора, а потому что имеет протектор спортивного предназначения с соответствующим составом резины.

В итоге, неправильная логика:

лысая шина => отсутствие рисунка протектора => ухудшение сцепления

лысая шина => отсутствие резинового слоя с составом, обеспечивающим хорошее сцепление => ухудшение сцепления

Практические рекомендации

6. Не стоит бояться езды на шинах с частичным износом протектора, от этого они держат дорогу только лучше. Но вождение на полностью изношенных «лысых» шинах становится опасным, особенно, на мокрой дороге. Следите за износом и вовремя меняйте шины на новые.

Влияние температуры шины на коэффициент сцепления

Деформация любого тела приводит к его нагреву. Шина в процессе езды деформируется, особенно при разгонах, торможениях и поворотах, и, как следствие, нагревается. При прямолинейном и равномерном движении она тоже деформируется, но в большей степени из-за вертикальных колебаний вследствие дорожных неровностей. Поэтому температура шины, скажем, через час после начала поездки, значительно отличается от ее температуры до поездки, и еще более значительно, если на машине «отжигали» – много и интенсивно тормозили, ускорялись и с ветерком «вваливали» в повороты.

Коэффициент сцепления шины с дорогой зависит от температуры шины, причем его максимуму соответствует некая оптимальная температура. То есть на холодной шине коэффициент имеет какое-то значение, при нагреве увеличивается, а при перегреве шины снова уменьшается. Оптимальная температура для разных шин разная, для летних дорожных шин она находится в интервале 60-90 градусов, для гоночных шин – выше и может превышать 100 градусов.

В обычном дорожном вождении важно не перегреть шину, а в автогонках актуально избежать не только перегрева, но и недогрева. Недогрев в гонке означает недостаточно большой коэффициент сцепления, а значит, недостаточно большую скорость пилотирования. Перегрев опасен не только временным ухудшением сцепления с дорогой, но и повышенным износом протектора шины, а значит, преждевременным уменьшением сцепления, но для изношенной шины уже навсегда.

Практические рекомендации

7. Если вы – любитель динамичной езды, отправились в поездку, а на улице не стоит палящий зной, не стоит сразу динамично разгоняться и тормозить и «закладывать» в повороты. Дайте некоторое время шинам, чтобы они прогрелись до рабочей температуры и достигли максимального сцепления с дорогой.

8. Если же вы выезжаете на гоночный трек, помните, что от гоночной езды обычные дорожные шины могут перегреться и резко ухудшить свои свойства либо временно, пока перегретые, либо уже постоянно, если вы вовремя не отследите их перегрев и они быстро износятся.

Влияние ширины профиля шины на ее нагрев

Так вот как раз на температурную стабильность и устойчивость к перегреву и износу влияет ширина шины. Чем шире шина, тем выше ее теплоемкость и лучше обдув воздухом, тем самым она лучше отводит тепло, меньше нагревается и изнашивается. Следовательно, широкая шина имеет меньший риск уменьшения коэффициента сцепления в течение активной езды по дороге или гонки и дольше сохраняет первоначальные сцепные свойства. Хотя при одинаковом составе широкая шина изначально имеет тот же коэффициент сцепления, что и узкая шина, но она дольше его сохраняет. Так что для любителей активного «отжига» широкая шина должна быть предпочтительнее узкой.

Однако для увлекающихся гоночной ездой водителей важно найти золотую середину. Ведь увеличив ширину резины сверх меры, в результате можно не достичь оптимальной температуры. Излишне широкая шина будет охлаждаться слишком сильно, и есть риск, что, как ни старайся, выше 60 градусов мы шину не нагреем, а значит, получим меньший коэффициент сцепления, чем если бы поставили более узкую шину, и прогрели бы ее до нужной температуры.

Так что при увеличении ширины профиля шины имеет место следующая логика:

широкая шина => меньше перегрев и износ => долгое сохранение первоначальных сцепных свойств при повышенных нагрузках

широкая шина => больше площадь пятна контакта => больше сила сцепления с дорогой

Таким образом, ширина шины прямо не влияет на сцепление шины с дорогой, но влияет косвенно. Повторюсь, при одинаковом составе резины широкая шина изначально имеет тот же коэффициент сцепления, что и узкая шина, но дольше его сохраняет за счет меньшего риска перегрева и меньшего износа.

Практические рекомендации

9. Если вы любите динамичную езду и, что особенно важно, выезжаете на гоночный трек, используйте соответствующие шины – с широким и низким профилем, желательно из премиум-сегмента и от зарекомендовавших себя производителей. Для трека лучше всего использовать специализированные шины – полуслики или слики.

10. Помните также, что слишком широкие шины конкретно на вашем автомобиле могут не прогреваться до рабочей температуры вследствие интенсивного охлаждения, и тогда вы не сможете выйти на максимальный коэффициент сцепления и полностью использовать потенциал вашей машины. Во всем нужна мера – в том числе и в установке шин оптимальной ширины.

Влияние давления воздуха в шине на ее нагрев

Еще один фактор, влияющий на нагрев шины – давление воздуха, до которого она накачана. Как я уже писал, шина нагревается от деформации. Чем больше деформация, тем больше нагрев. А чем больше давление воздуха в шине, тем она жестче и тем меньше деформация и тем меньше нагрев. Справедливо и обратное: низкое давление приводит к быстрому нагреву и, возможно, перегреву. Поэтому в инструкции к любой машине можно наряду с рекомендуемым давлением в шинах увидеть рекомендацию перекачать шины при езде с большим грузом или с большой скоростью.

Так что спущенные шины ухудшают ездовые характеристики из-за большей деформации шины. Но эта деформация плоха как сама по себе (это увеличивает увод, об этом – ниже), так и вследствие повышенного нагрева шины.

пониженное давление в шине => большая мягкость шины => большая деформация шины => увеличенный нагрев => повышенный риск временного снижения коэффициента сцепления и преждевременного износа

Не стоит путать температуру протектора шины и температуру воздуха в шине. Из закона Менделеева-Клапейрона

где Р – давление воздуха, V – объем воздуха, R – универсальная газовая постоянная, Т – температура воздуха,

похолодание на улице => снижение температуры воздуха в шине => снижение давления воздуха в шине => необходимость подкачать шины

Но этот факт никак не противоречит тому, что перед поездкой с большой скоростью, в том числе и по гоночному треку, следует перекачать шины во избежание их перегрева. Ведь шины перегреваются от повышенной деформации вследствие недостатка давления воздуха. А к переизбытку давления приводит нагрев воздуха в самой шине.

Практические рекомендации

11. Регулярно (1 раз в 1-2 недели) делайте плановую проверку давления в шинах с помощью манометра. В случае резкой смены температуры на улице делайте внеплановую проверку давления в шинах. Если проверка показала несоответствие давления рекомендованному заводом-изготовителем АВТОМОБИЛЯ, обеспечьте нужное давление – подкачайте спущенные или подспустите перекачанные шины.

12. Перед поездкой с большой скоростью и/или с большим грузом или на гоночном треке увеличьте давление в шинах примерно на 20%. Не забудьте по окончании поездки выпустить лишний воздух.

13. Помните, что давление воздуха в шинах следует проверять на холодных шинах – не менее, чем через 2 часа по окончании поездки. Если же машина проехала больше, чем 1 км пути, воздух в шинах нагревается, и манометр покажет завышенное давление.

Коэффициент сцепления шин с дорогой. Итоги

В этой статье я рассмотрел влияние на коэффициент сцепления шин с дорогой следующих параметров:

1. С дорожным покрытием все просто: шины хорошо держатся за асфальт и плохо за лед. Тормозной путь на этих покрытиях может отличаться даже в 10 раз.

2. Что касается самой шины, то наибольший вклад в сцепление вносит состав резины протектора. Рисунок протектора не влияет на сцепление на сухом асфальте, а на мокром влияет косвенно – выдавливает воду из пятна контакта и не дает шине всплыть на водяном клине, но само сцепление обеспечивает состав резины. Внешний вид рисунка протектора – эстетический момент, по нему вы не сможете на глаз определить качество сцепления шины с дорогой. Поэтому и лысая изношенная шина плоха не отсутствием рисунка, а отсутствием резины протектора.

3. Коэффициент сцепления зависит от температуры шины и достигает максимума при ее разогреве до рабочей температуры в 60-90 градусов. Широкий профиль шины страхует ее от перегрева и обеспечивает меньший износ и температурную стабильность за счет лучшего охлаждения воздухом. Поэтому спортивные шины для асфальтовой езды делаются широкими.

Источник

• ← что такое золотой венец
• что такое парные согласные которые нужно проверять →