1. Влияние давления воздуха и нагрузки

Несоблюдение норм давления воздуха очень часто служит одной из главных причин преждевременного и неравномерного износа шин. Правилами эксплуатации для легковых шин допускается отклонение давления воздуха от нормы на ±0,1 кгс/см2. Постепенное падение давления воздуха в шинах — естественное следствие утечки воздуха, а также возможной недостаточной герметичности вентиля и золотника. Поэтому давление воздуха рекомендуется периодически контролировать не реже 1 раз в 5 дней. Причем замеры давления воздуха нужно вести только на «холодных» шинах, т. е. перед началом движения, так как после езды шины нагреваются и давление в них повышается. Поэтому увеличенное значение давления воздуха в шинах особенно после продолжительной езды не говорит об отклонении его от нормы.

Снижение давления воздуха резко ухудшает работу шины: увеличивается радиальный прогиб шины и искажается форма ее профиля, увеличивается деформация каркаса и температура нагрева, снижается прочность шинных материалов, что, в свою очередь, приводит к уменьшению числа циклов нагружений. При снижении давления воздуха резко увеличивается неравномерность распределения нормальных и касательных сил в плоскости контакта шины с дорогой, возрастает работа трения и увеличивается интенсивность износа. Помимо повышенного износа протектора в целом, снижение давления воздуха часто ведет к неравномерному его износу.

Эффект снижения ходимости шин из-за снижения давления воздуха различен для различных шин и их положения на автомобиле. Очень чувствительны к снижению давления воздуха радиальные шины. Эффект увеличения их ходимости за счет конструктивных преимуществ может быть сведен на нет из-за несоблюдения норм давления воздуха.

Влияние снижения давления воздуха и превышения нагрузки на уменьшение ходимости шин по износу рисунка протектора показано на рис. 16. По мере снижения давления воздуха интенсивность понижения ходимости шин возрастает. Если понижение давления воздуха на 10% ведет к снижению ходимости на 10—15%, то снижение давления воздуха на 50% снижает ходимость шин почти в 4 раза.

Снижение давления воздуха вызывает не только снижение ходимости шин, но и увеличивает опасность выхода их из строя и по другим дефектам. Вследствие более напряженной работы шины и увеличения нагрева понижается прочность связей между отдельными элементами. Это может привести к расслоению каркаса и отслоению протектора. Внешним признаком разрушения каркаса служит появление потемнений на внутренней поверхности боковых стенок покрышки, затем следует отделение нитей от резины и разрыв их.

Вредное воздействие езды с пониженным давлением воздуха сказывается не сразу, а обнаруживается лишь спустя определенное время, иногда лишь при демонтаже шин.

Помимо ухудшения работы самой шины, езда с пониженным давлением воздуха существенно сказывается и на работе автомобиля. Снижение давления воздуха в шинах увеличивает сопротивление качению и ухудшает топливную экономичность автомобиля. Изменяется характеристика бокового увода шин, вследствие чего ухудшается управляемость и устойчивость автомобиля. Снижаются также скоростные свойства автомобиля и ухудшается тормозная динамика.

Эксплуатация шин с повышенным давлением воздуха происходит значительно реже, а износ шин от повышенного давления воздуха меньше, чем от пониженного. Увеличение давления воздуха сверх номинального приводит к уменьшению площади контакта шины с дорогой и к увеличению давления и касательных сил в средней части площади контакта. Кроме того, резко увеличиваются напряжения нитей корда в каркасе, что может послужить причиной разрыва каркаса, особенно при наезде колеса на твердое препятствие. Небольшое повышение давления воздуха в шинах способствует снижению сопротивления качению и температуры ее нагрева. Поэтому при быстрой езде на хороших дорогах допускается некоторое увеличение давления в шинах.

Повышенное давление воздуха делает шину более жесткой в радиальном направлении, амортизационные способности ее ухудшаются, поэтому сильнее ощущаются толчки от неровностей дороги, комфортабельность езды снижается.

Увеличение нагрузки на шину сверх номинальной наблюдается при общей перегрузке автомобиля и неправильном распределении груза в кузове. При движении автомобиля шины постоянно подвергаются перегрузкам вследствие перераспределения нагрузки и колебания колес и кузова.

Явление увеличения износа при увеличении нагрузки сходно по своему характеру с явлением увеличения износа от снижения давления воздуха (см. рис. 2. Несмотря на то что площадь контакта шины с дорогой увеличивается при ее перегрузке (что служит положительным фактором), возрастает величина и неравномерность распределения нормальных и касательных сил в плоскости контакта, а также величина работы трения. Это особенно сказывается на плечевых зонах шины. При увеличении нагрузки напряжения нитей корда в каркасе значительно выше, чем при снижении давления воздуха, температура нагрева растет быстрее. Прежде всего могут начать разрушаться боковые стенки шины — появляются разрывы. У перегруженной шины чаще возникают и разрывы каркаса в зоне протектора от ударов и повреждений при наезде на дорожные препятствия; может также появиться расслоение каркаса, отслоение протектора и боковин.

2. Влияние скорости и дорожных условий

Скорость движения автомобиля влияет на износ шины главным образом из-за увеличения температуры ее нагрева, в результате чего ухудшаются упруго-прочностные свойства резины протектора и уменьшается сопротивляемость резины истиранию.

Увеличение износа шин по Мере роста скорости пб-разному сказывается на ведомых и ведущих колесах. При прямолинейном движении по мере увеличения скорости износ шин задних колес становится существенно выше износа шин передних колес, что является следствием увеличения тяговой силы на ведущих колесах. Обычно принимают срок службы шин при скорости 60 км/ч за 100%.

Влияние состояния дорожного покрытия на износ шин характеризуется следующими показателями. На равнинных дорогах с усовершенствованным капитальным покрытием (дороги I и II категорий с асфальтобетонным или цементнобетонным покрытием) срок службы шин по износу рисунка протектора принимается равным 100%- На щебеночных и гравийных дорогах (дороги III и IV категорий) срок службы шин на 20—25% ниже.

Большое влияние на износ шин оказывает поперечный и продольный уклоны дорожной поверхности, а также извилистый и волнистый характер дорог. Так, срок службы шин на горных дорогах на 15—20% ниже, чем на дорогах в равнинной местности.

В процессе эксплуатации большое значение имеет температура окружающего воздуха, которая сильно влияет на температуру нагрева шины и скорость ее охлаждения. С возрастанием температуры шины ухудшается прочность шинных материалов. Чем дольше продолжительность воздействия высоких температур, тем быстрее ухудшаются свойства шинных материалов. Высокая температура приводит к уменьшению прочности корда и ухудшению связи между протектором и каркасом шины, С увеличением скорости движения прочность связи протектора с каркасом снижается еще значительней.

3. Мастерство вождения автомобиля

Влияние приемов вождения автомобиля на срок службы шин весьма существенно. В зависимости от квалификации водителя срок службы шин может измениться в несколько раз. К числу основных факторов, снижающих срок службы шин и зависящих непосредственно от водителя, относятся следующие: резкое торможение, особенно торможение с блокировкой колес; резкое трогание с места, особенно трогание с пробуксовкой колес; движение с большой скоростью на поворотах и резкие обгоны; наезды на препятствия и небрежное маневрирование.

Первые три фактора связаны с резким увеличением касательных сил, действующих на колесо. Действие на колесо тормозного и крутящего моментов, а также боковой силы на поворотах увеличивает зону скольжения в плоскости контакта шины с дорогой. Во всех этих случаях увеличивается зона скольжения в задней части плоскости контакта шины с дорогой и уменьшается зона сцепления в передней части контакта. Чем больше величина тормозной, тяговой или боковой сил, тем большая часть плоскости контакта «захватывается» зоной скольжения и тем меньше становится зона сцепления. В таких случаях иногда достаточно незначительного внешнего воздействия или изменения дорожной ситуации, чтобы автомобиль занесло. При этом резко увеличивается работа трения в плоскости контакта шины с дорогой и возрастает износ рисунка протектора.

Опытным путем установлено, что износ рисунка протектора в зависимости от касательной нагрузки любого направления (от крутящего и тормозного моментов, боковой силы) находится в степенной зависимости с показателем степени между квадратом и кубом. При торможении автомобиля с полной блокировкой колес на дорожном покрытии остается характерный темный след от протектора шины. Износ шин при таком торможении катастрофически велик. Такой процесс торможения усугубляется еще и тем, что резко возрастает температура нагрева в зоне контакта. Механическая прочность резины снижается и возникает более интенсивный вид износа — износ посредством скатывания, при котором отделяемая посредством трения резина протектора скатывается в валки.

Продолжительное и частое торможение таким методом приводит к тому, что шина изнашивается очень быстро и неравномерно — пятнами. Очень важным моментом является необходимость одновременного срабатывания тормозов всех колес. В противном случае вся сила торможения распределяется только на блокированные колеса.

Опытные данные показывают, что если принять интенсивность износа шин при непрерывном движении автомобиля со скоростью 80 км/ч за 100%, то при движении такого же автомобиля с той же скоростью, но с остановками через каждые 8 км, интенсивность износа возрастает в 2,5 раза. При движении в городе в часы пик, когда резко снижаются средние технические скорости и резко увеличивается количесто разгонов и торможений, износ шин повышается в 3 раза.

Резкое трогание автомобиля с места с пробуксовкой колес вызывает тот же эффект быстрого износа шин., что и при торможении. Особенно сильным становится воздей-стие тяговой силы на износ шин при трогании автомобиля на подъеме.

При движении автомобиля на поворотах боковая сила, действующая на колеса автомобиля, увеличивается за счет действия центробежной силы. Так как центробежная сила увеличивается пропорционально квадрату скорости, то износ шин при движении на поворотах увеличивается пропорционально четвертой степени скорости движения автомобиля. Исследования, проведенные за рубежом, показали, что отклонение автомобиля с базой 2743 мм на Г от прямолинейного движения при скорости 100 км/ч вызывает образование центробежной силы, равной половине веса автомобиля.

Быстрое направление автомобиля с одной стороны движения на другую при обгонах вызывает такое же действие, что и поворот автомобиля. При резких поворотах, особенно на больших скоростях, слышится характерный скрип, указывающий на интенсивное поперечное скольжение в контакте шин.

Действие больших боковых сил — одна из главных причин преждевременного выхода шин из строя по износу протектора. Поэтому совершенно необходимо значительно снижать скорость движения автомобиля при прохождении поворотов.

Несоблюдение перечисленных рекомендаций по методам вождения приводит к тому, что за один день езды на автомобиле можно износить шины эквивалентно нескольким тысячам километров пробега.

Помимо ускоренного износа рисунка протектора действие крутящего и тормозного моментов, а также боковых сил по своим значениям, близким к пределу по сцеплению, пробуксовка, занос на поворотах), может привести к преждевременному выходу шин из строя из-за отслоения протектора, расслоения каркаса. Шина может сместиться с обода и провернуться на ободе, вследствие чего произойдет отрыв вентиля.