ШИНЫ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

Влияние шин на динамические свойства И топливную экономичность

Динамичность автомобиля объединяет тяговые и тормозные свойства и характеризует его способность пе­ревозить грузы и пассажиров с максимально возможной средней скоростью. Измерителями тяговых свойств авто­мобиля служат: максимальная тяговая сила на первой и высшей ступенях в коробке передач; максимальная ско­рость движения автомобиля; максимальное значение динамического фактора, определяющее то предельное со­противление дороги, которое может быть преодолено дан­ным автомобилем при равномерном движении на первой передаче; ускорения автомобиля на первой и высшей сту­пенях в коробке передач; время и путь разгона.

В качестве измерителей тормозных свойств приняты: тормозной путь при торможении автомобиля с максималь­ной эффективностью; остановочный путь, учитывающий расстояние, проходимое автомобилем за время реакции водителя, и время срабатывания тормозного привода; ве­личина замедления автомобиля.

Тяговая сила на ведущих колесах автомобиля затра­чивается на преодоление сил сопротивления движению — сил сопротивления качению, сопротивления подъему, со­противления воздуха и сопротивления разгону.

По мере уменьшения высоты рисунка протектора в процессе его износа одновременно происходит изменение двух главных факторов: уменьшается радиус качения ко­леса и снижается величина сопротивления качению. Из­менение этих факторов влечет за собой изменение всех сил сопротивления движению и тяговой силы на ведущих колесах автомобиля.

По мере износа рисунка протектора шин максималь­ное значение тяговой силы на ведущих колесах возраста­ет. Несколько возрастает и значение максимальной ско­рости движения, повышается значение динамического фактора.

При эксплуатации в условиях города автомобили дви­жутся равномерно очень непродолжительное время (15—25%), вдвое больше они движутся ускоренно, а ос­тальное время накатом и в режиме торможения.

Расчеты и исследования показывают, что по мере из­носа рисунка протектора значения максимальных ускоре­ний автомобиля повышаются, а время и путь разгона уменьшаются.

Влияние шин на тормозные свойства весьма велико и особенно ощутимо на мокрых и скользких дорогах. Тор­мозные свойства одного и того же автомобиля на одних шинах могут быть недостаточными, а на других вполне соответствующими необходимым требованиям, обеспечи­вающим эффективность торможения.

Тормозные свойства автомобиля в основном зависят от сцепных качеств шин. Коэффициент сцепления зави­сит от многих факторов и, в первую очередь, от типа по­крытия и состояния дороги, конструкции и материалов шины, давления воздуха, нагрузки на колесо, скорости движения, температуры нагрева и режима торможения. Сцепление колес с сухой, твердой дорогой практически не зависит от степени износа рисунка протектора, но имеет решающее значение на мокрых и особенно покрытых сло­ем воды или грязи дорогах, когда величина силы трения в плоскости контакта шины с дорогой резко снижается. По мере увеличения износа рисунка протектора умень­шается глубина и объем дренажных канавок между вы­ступами рисунка протектора, вследствие чего резко ухуд­шается отвод воды из зоны контакта и сцепление шин с дорогой резко падает.

Путь торможения увеличивается с ростом скорости движения и уменьшением сцепления.

Исключительно велико влияние шин на топливную экономичность автомобиля. Затраты на топливо для оте­чественных автомобилей составляют 10—15% от общих эксплуатационных затрат. Оценка топливной экономич­ности автомобиля, эксплуатируемого на различных ши­нах, производится по величине сопротивления качению.

Величина сопротивления качению — одна из важней­ших характеристик автомобильных шин, обусловливаю­щих совершенство их конструкции и качество.

При нагружении автомобильного колеса нормальной нагрузкой просходит упругая деформация шины, сопро­вождаемая затратой энергии. Энергия при деформации шины, катящейся по твердой опорной поверхности, затра­чивается на трение в материалах шины и в плоскости контакта и на изменение формы профиля шипы. Энергия, затраченная на трение, переходит в тепло и рассеивает­ся. Энергия, затраченная на изменение формы профиля шины, накапливается в виде потенциальной энергии уп­ругой деформации.

Опытами установлено, что основная часть энергии при качении колеса с шиной по твердой дороге затрачи­вается на внутреннее механическое и молекулярное тре­ние в материалах шины, т. е. на гистерезис. Эти потери и обусловливают величину сопротивления качению, а сле­довательно, и расход топлива.

Сопротивление качению шин и расход топлива авто­мобилем возрастают по мере увеличения нормальной на­грузки, снижения внутреннего давления воздуха и уве­личения скорости движения автомобиля.

По мере возрастания износа рисунка протектора шин сопротивление их качению уменьшается. У шин с пол­ностью изношенным рисунком протектора это уменьше­ние достигает по сравнению с новой шиной 20—25%. Уменьшение сопротивления качению шин на 1 % эквива­лентно снижению расхода топлива автомобилем на 0,25—0,35%. Следовательно, снижение сопротивления качению шин по мере их износа влечет за собой снижение расхода топлива автомобилей при его эксплуатации на изношенных шинах. Опыты показали, что уменьшение расхода топлива автомобилем по мере износа рисун­ка протектора шин от нуля до максимума составляет 7-10%.

На сопротивление качению шин и расход топлива ав­томобилем влияет температура нагрева шины. Изменение температуры шины в эксплуатационных условиях может вызвать изменение сопротивления качению до 1,5 раза. Прогрев шин на 5—6° С обусловливает уменьшение рас­хода топлива на величину порядка 1 %.

Увеличение расхода топлива автомобилем может быть вызвано неправильной установкой колес (увели­ченные углы схода и развала) и повышенным дисбалан­сом шин.

У однотипных современных шин, но изготовленных различными заводами, различие в величине сопротивле - 42 ния качению может быть довольно большим. При этом различие в расходе топлива одним и тем же автомобилем может достигать 10% и более.

Сопротивление качению шин с радиальным распо­ложением нитей корда в каркасе меньше, чем у диаго­нальных шин того же размера.