«Воздушное колесо»
Современные конструкции шин

От чего зависят эксплуатационные качества шины.

В последние десятилетия радиальные шины приобретают все большую популярность. Нити корда в каркасе диагональной шины расположены под углом 45...60° к меридиальной плоскости шины или пересекаются под углом 95...120° в смежных слоях. В каркасе радиальной шины все нити корда расположены параллельно – по радиусу от одного борта до другого. Это обстоятельство играет весьма значительную роль. Достоинствами диагональных шин являются высокая жесткость, прочные боковины и по этой причине высокое сопротивление механическим повреждениям. Некоторые специалисты придерживаются мнения, что конструкция диагональных шин устарела и что они практически не имеют будущего.

Радиальные шины в настоящее время завоевали 95% мирового рынка. Причины такого положения как экономические, так и эксплуатационные. В диагональных шинах больше слоев каркаса, производство которого требует больше материала. Технология их производства сложней. Кроме того, по сравнению с радиальными их рабочие характеристики несколько хуже. Ресурс радиальных шин благодаря повышенной эластичности боковин и жесткому брекеру в 1,5...2 раза больше, лучше управляемость и плавность хода машины. По некоторым оценкам, при замене диагональных шин на радиальные расход топлива машины уменьшается на 3...7%.

Серьезные повреждения радиальных шин могут быть вызваны боковым ударом и эксплуатацией с пониженным давлением воздуха. Удовольствие вряд ли доставит и более высокий уровень шума при движении. Поэтому диагональные шины все же находят применение, тем более что за последние 20 лет они усовершенствованы: масса снижена на 20...30%, грузоподъемность повысилась на 15...20 %, а срок службы увеличился примерно на 30%.

Грузовики из США, попадающие в нашу страну, могут комплектоваться диагонально-опоясанными шинами, которые совмещают функции диагональных и радиальных шин. У них каркас – как у диагональных шин и мощный брекер подобно радиальным.

Не менее остра «конкуренция» между камерными шинами и их бескамерными оппонентами. Камерные шины постепенно сдают свои позиции, несмотря на то, что грузовая бескамерная шина стоит дороже, для нее требуется неразборный глубокий обод, а для обслуживания необходимы сложные монтажно-демонтажные приспособления. Теперь на их долю при комплектации грузовиков приходится 85...90%. Переход на бескамерные шины легко объяснить тем, что у них меньше масса, они лучше балансируются, меньше нагреваются, имеют на 10...20% повышенный ресурс, обеспечивают большую безопасность при проколе, поскольку не выходят сразу из строя и автомобиль может пройти значительное расстояние при наличии множества проникших в шину колющих предметов. Многие повреждения (проколы диаметром до 10 мм) легко можно загерметизировать, не разбирая колесо, т. е. не снимая шину с обода.

Поперечное сечение (профиль) и эксплуатационные свойства

Эксплуатационные качества шин во многом определяются отношением высоты ее профиля Н к ширине B (эту величину еще называют «серия» и часто измеряют в процентах). По этому параметру различают шины обычного профиля – тороидные (H/B ≥ 89%); широкопрофильные (H/B = 60...90%); низкопрофильные (H/B = 70...88%); сверхнизкопрофильные (H/B ≤ 70%); арочные (H/B = 39...50%); пневмокатки (H/B = 25...39%).

Тороидные камерные и бескамерные шины применяют на большинстве грузовых автомобилей. Их профиль близок к окружности, эксплуатационные свойства хорошо известны, а технология производства отлажена.

В последние десятилетия высота профиля массовых шин для грузовиков неуклонно сокращается. В настоящее время в мире выпускают шины для грузовых автомобилей с Н/В от 65 до 100%. Связано это с тем, что проектировщикам автомобилей требуется большее внутреннее пространство колеса, а вместе с ним и шины, что выражается в увеличении диаметра обода. Это необходимо, чтобы разместить более сложную и совершенную подвеску, а также увеличенный в размерах тормозной механизм, что стало следствием роста мощности двигателей и повышения скоростей движения. Целью стремления к низким профилям шин явилось увеличение площади контакта с дорогой – это улучшает тягово-сцепные свойства. Низкопрофильные шины на хорошей дороге обеспечивают лучшую управляемость, меньше изнашиваются, не так сильно шумят, имеют более низкое сопротивление качению. Помимо этого уменьшается погрузочная высота, увеличивается полезный объем грузового отсека, а некоторое снижение центра тяжести транспортного средства повышает его боковую устойчивость.

Не обошли стороной это течение и отечественные заводы. Для грузовых автомобилей серийно выпускают шины с Н/В = 70...80%. Прицепную технику комплектуют даже шинами с Н/В до 65%. Еще дальше пошли зарубежные фирмы, которые для оснащения грузовиков предлагают шины с Н/В = 60%, а для прицепов – 45%. Однако увлекаться низкопрофильными, а тем более сверхнизкопрофильными шинами, которые хороши для очень ровных автобанов или хайвэев, не следует. Они неважно показывают себя на российских дорогах, для них характерны частые повреждения. У нас лучше «ходят» обычные шины. Ну а если очень захотелось низкопрофильную резину, то это должны быть шины с Н/В не ниже 65%.

Как известно, для нашей страны с ее необъятными просторами и, мягко выражаясь, не слишком развитой дорожной сетью большое значение имеет колесный транспорт повышенной проходимости. Как свидетельствует статистика, такой техники не так и мало, особенно если учесть армейский парк.

Шинами с регулируемым давлением комплектуются машины повышенной проходимости. Эти шины могут быть камерными и бескамерными. Они отличаются от обычных шин профилем большей ширины, меньшим числом слоев корда с резиновыми прослойками между слоями и способностью некоторое время работать при пониженном давлении. Рисунок протектора крупный с широко расставленными грунтозацепами, глубина которых 20...30 мм. Достаточно высокая эластичность шины, способствующая самоочищению от грязи и снега, достигается тем, что грунтозацепы расчленены глубокими канавками. Грузоподъемность таких шин на 30...50% меньше, чем обычных тороидальных моделей, при одинаковом наружном диаметре. При движении грузовика по дорогам с ровным твердым покрытием для снижения сопротивления качения и расхода топлива в шинах должно поддерживаться высокое давление – 0,35...0,4 МПа.

Чтобы улучшить проходимость на деформируемых грунтах, давление снижают до 0,05...0,08 МПа, при этом скорость ограничивается 10...12 км/ч. В результате удельное давление на грунт снижается, сопротивление движению и сцепные свойства повышаются. Система регулировки давления воздуха в шинах позволяет продолжить движение в случае прокола, если, конечно, подачи компрессора достаточно для компенсации утечки воздуха.

Представителями моделей повышенной проходимости являются широкопрофильные шины. Их применяют на автомобилях большой грузоподъемности, полноприводных и на прицепах, зачастую вместо сдвоенных шин. Часто они имеют комбинированный рисунок протектора: в средней части дорожный, по краям – с крупными грунтозацепами. Насыщенность протектора (отношение площади ламелей к площади канавок) составляет 0,5...0,55 при высоте рисунка 25...35 мм. Широкопрофильные шины можно использовать в качестве шин с регулируемым давлением. У этих моделей насыщенность протектора находится в пределах 0,35...0,45, а высота рисунка протектора достигает 25...35 мм.

Арочные шины свое название получили от формы профиля, который при одинаковом посадочном диаметре в 2,5...3,5 раза шире профиля обычных шин. Если ими вместо сдвоенных тороидных шин оснастить задний ведущий мост грузового автомобиля, это позволяет значительно увеличить проходимость автомобиля. Арочные шины выпускаются бескамерными. Благодаря особому профилю, эластичной средней части и жестким краям, а также крупным редко расположенным грунтозацепам высотой 35...40 мм арочные шины не выдавливают, а уплотняют грунт в пятне контакта. Их способность работать при пониженном давлении воздуха (0,07...0,25 МПа) со значительными радиальными деформациями создает условия для увеличения площади контакта шины, уменьшения давления и увеличения силы тяги на мягких грунтах.

Чемпионами по проходимости можно считать пневмокатки, которыми оснащают вездеходы, работающие на грунтах с низкой несущей способностью (рыхлый песок, болотистая местность, снег и т. п.). Такие шины с очень низким, близким к атмосферному внутренним давлением (0,01...0,1 МПа) имеют бескамерную конструкцию, малый посадочный диаметр и высокую эластичность. Площадь контакта у них еще больше, чем у арочных шин, а давление на опорную поверхность меньше. На твердой дороге работа автомобиля с пневмокатками нерентабельна по причине их более высокой цены и значительных потерь мощности при движении.

С шипами и без

Мы живем в стране с длинными холодными зимами. Раскатанный снег и гололедица, как бы ни старались коммунальщики, – привычное явление на наших дорогах. Бльшая часть всех ДТП случается именно зимой, поэтому в наших условиях в зимний период обязательно нужно ездить на «зимней» резине.
Зимние шины бывают шипованными и нешипованными. Спор о том, какой из этих типов шин предпочтительней, ведется давно, но окончательного решения пока нет.

Шипованные шины по сравнению с «зимними» нешипованными имеют лучшие тягово-сцепные свойства и меньший тормозной путь на гололедице. Однако они «не работают» на рыхлом снеге и на твердом асфальте, особенно влажном, стоят дороже, сильней разрушают дорожное покрытие, загрязняя атмосферу асфальтовой пылью, которую некоторые медики считают канцерогенной. Кроме того, эти шины более шумные, ухудшают управляемость автомобилем на высокой скорости, а в ряде стран Европы вообще запрещены. Более того, чтобы шипы начали эффективно работать, требуется обкатка новой шины примерно 500 км.

Наиболее часто обладателями шипованных шин становятся пикапы, легкие фургоны, малотоннажные грузовики и реже – автомобили более тяжелых классов, хотя в соседней Финляндии на солидных по массе грузовиках шипы не редкость.

Шипы бывают однофланцевые и многофланцевые (с двумя или тремя фланцами). Однофланцевые проще, зато многофланцевые лучше удерживаются в шине. Кроме того, дополнительные фланцы препятствуют проникновению влаги и грязи в гнездо шипа, способствующих его коррозии и расшатыванию.