Сцепления автомобиля с дорогой

Понятная наука: сцепление машины с дорогой

За счет чего автомобиль держит дорогу? Что такое сцепление с дорогой?

Главное требование для любой машины — это ее способность сцепляться с той поверхностью, по которой она едет. Чем сильнее сцепление, тем лучше и тем безопасней машина ведет себя на поворотах.

Чем выше предел сцепления, тем быстрее едет машина. Однако дело не только в характере езды. Высокий предел сцепления при нормальной скорости позволяет удерживать контроль над автомобилем в непредвиденной ситуации.

Многие водители особо не задумываются о сцеплении, пока не столкнутся с ситуацией, когда хорошее сцепление оказывается крайне важным для движения. Вообще, это интересная тема для обсуждения и мы попытаемся рассказать о ней просто, но с научной точки зрения.

Единственное, что связывает машину с дорогой — это шины. Конечно, если только от машины что-нибудь не отвалится и не будет тащится за ней по дороге.

Поэтому шины крайне важны для сцепления, и этому есть две причины. Во-первых, они сами по себе обеспечивают сцепление с дорогой. Во-вторых, от них зависят все остальные части машины, которые влияют на сцепление. Главное, чтобы на шины не была наложена чрезмерная нагрузка.

Необходимо соблюдать баланс. Самые лучшие шины не должны хорошо сцепляться с дорогой, если другие части машины не позволяют им этого сделать. С другой стороны, даже если машина идеально отлажена, она не сможет обеспечить хорошее сцепление с дорогой, если шины не справляются со своей функцией.

ТИПЫ ШИН

Разным машинам нужны разные шины. Разработать универсальные шины для современных дорог очень сложно, потому что они должны будут обеспечить отличное сцепление и с сухой, и с мокрой дорогой, экономить топливо и контролировать выброс CO2, а также не быть слишком шумными.

Для внедорожников и раллийных автомобилей нужны шины с особым рисунком, чтобы обеспечивать сцепление с дорогой с поврежденным покрытием. Для снежной погоды нужны узкие шины с высоким профилем.

Хотя сейчас, наоборот, все стремятся купить широкие шины с низким профилем. Именно поэтому рекомендуют иметь два набора шин: летний и зимний. В гоночных автомобилях используются шины без протектора (если позволяют правила) и без рисунка, чтобы обеспечить максимальную область контакта шины с дорожным полотном и свести к минимуму трение. Однако на мокрой трассе эти шины будут бесполезны и их нужно заменить на шины с рисунком.

СОСТАВ ШИН

Если говорить в общем, то чем мягче резина, тем выше сцепление. Это можно сравнить с макаронами: приготовленные макароны хорошо прилепятся к стене, а вот сырые — нет.

Более мягкая резина быстрее подстраивается к окружающей температуре, но может также быстро перегреться. У драгстеров экстремально мягкие шины, но даже самые мощные из них способны только на четырехсекундный заезд, поэтому для обычных машин это даже не обсуждается.

Шины для обычных дорог должны прослужить на несколько тысяч километров, поэтому резина должна быть жестче. Так как обычный автомобиль не ездит при экстремальных условиях, как гоночный, ему не требуется очень сильное сцепление с дорогой.

ПОДВЕСКА

Правильная настройка пружин и стабилизатора важна не только для комфортной езды, но и для хорошего сцепления. До сих пор многие водители не совсем понимают, что чем мягче подвеска, тем выше сцепление. Мягкое движение и хороший крен в повороте обеспечивают меньшее давление на шины, чем, когда машина практически не наклоняется.

Если это действительно так, почему же подвеска современных автомобилей высокого класса такая жесткая? Дело в том, что если уйти дальше от нерабочего положения машины, то меняется геометрия подвески и ее работа становится менее эффективной.

Следовательно, мы стремимся двигаться как можно меньше, а это приводит к дополнительной нагрузке на шины. Решение — заменить шины на другие. Чем более высокое сцепление обеспечивают шины, тем жестче может быть подвеска.

Есть также нюансы с аэродинамикой, мы обсудим это позже. Крылья машин, участвующих в Формуле 1, наиболее эффективны, когда они расположены под особым углом. Достичь такого угла можно только за счет очень жесткой подвески.

АЭРОДИНАМИКА: ФОРМА КУЗОВА

Раньше было обычным делом, когда у машин был более или менее вертикальный нос и длинный плоский капот. Все бы ничего, ведь скорости были не такие высокие. Однако, когда стали выпускать более мощные машины, то такая форма корпуса стала проблемой.

Воздух поднимался вверх после контакта с носом автомобиля, но после этого практически не касался машины, пока не опускался на лобовое стекло. Над капотом образовывалась большая область с низким давлением, и это было настоящей аэродинамической катастрофой, потому что воздуха, который бы давил на капот и не давал машине приподниматься, было недостаточно.

При высоких скоростях это означает, что шины оказывали очень слабое давление на дорогу. В экстремальных ситуациях, шины не обеспечивали нормального сцепления для поворота. Более низкий нос и капот, расположенный под углом у современных машин были разработаны в первую очередь для экономии топлива, но этот подход помог также решить проблему со сцеплением.

АЭРОДИНАМИКА: КРЫЛЬЯ

В 1960-х, представители мотоспорта совершили большой прорыв в аэродинамике, прикрепив к своим автомобилям крылья. Крылья были разработаны таким образом, что под ними воздух проходил быстрее, чем над ними. Быстродвижущийся воздух менее плотный, чем воздух, который движется медленно, поэтому больше давления оказывается на верх, чем на низ автомобиля. Крылья пришлось убрать.

С тех пор как крылья стали частью шасси, то вся машина тоже немного опустилась. Теперь шины имеют большее сцепление с дорогой, потому что на них можно надавить сильнее, прежде чем они начнут скольжение.

Крылья обеспечивают серьезное аэродинамическое сопротивление, но его недостаточно, чтобы нейтрализовать дополнительное сцепление (при условии хорошей конструкции крыльев). Если с гоночной машины убрать крылья, то она будет в разы быстрее на прямой дороге, но замедлит свое движение на поворотах, от чего серьезно пострадает время прохождения гоночного круга.

Крылья современных автомобилей Формулы 1 имеют очень сложную конструкцию и совершенно непрактичны для использования на дороге. Однако можно нередко увидеть более простые варианты крыльев на мощных машинах и даже на горячих хэтчбеках.

АЭРОДИНАМИКА: ОСНОВАНИЕ КУЗОВА

Следующим шагом в совершенствовании аэродинамики автомобилей Формулы 1 стала переделка основания кузова в одно большое крыло и добавление «юбки», чтобы не выпускать воздух со боковых сторон.

Однако вскоре это было запрещено правилами гонок, так как машины достигали пугающих скоростей. Сегодня нельзя использовать «юбку» и дно автомобиля должно быть плоским.

Тем не менее, плоское дно приносит пользу, потому что оно помогает снизить сопротивление под машиной. Это особенно эффективно, если диффузор располагается в задней части днища. Это усиливает скорость воздуха под машиной, уменьшает давление и придавливает машину.

Влияние всех этих переделок на обычную машину будет минимальным, так как очень сложно сделать плоское днище.

Да, на дороге можно встретить машины с чем-то похожим на диффузор (производители называют эту деталь именно так), но обычно он расположен слишком высоко, чтобы быть хоть сколь нибудь эффективным и стоит он там просто для красоты.

Легковесные машины оказывают меньше давления на шины, чем тяжелые автомобили, поэтому они будут иметь более высокое сцепление при прочих равных условиях.

В идеале хотелось бы, чтобы вес приходился на центр автомобиля. В реальности, вес приходится только на один конец, именно здесь шины работают более интенсивно. В таком случае, нужно настраивать подвеску или выбирать шины с учетом этого факта.

Идеальная ситуация — это, когда двигатель располагается перед задними колесами. Это отлично подходит для суперкаров и некоторых недорогих спортивных автомобилей, но совершенно неприемлемо для обычных машин, потому что тогда не останется места для
пассажиров сзади и для багажа.

ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ

Еще один аспект, связанный с весом машины — это центр тяжести. Мы можем очень понятно объяснить этот научный факт, если возьмем в качестве примера спичечный коробок или даже карандаш.

Проще всего уронить эти предметы, когда они стоят на одном конце (высокий центр тяжести), чем, когда они лежат всей плоскостью на поверхности (низкий центр тяжести).

Чем ниже центр тяжести, тем сложнее перенести вес с одной стороны машины на другую.

Меньший перенос веса означает меньшую нагрузку на внешние шины, что в свою очередь позволяет машине быстрее ездить на поворотах, так как колеса не успевают потерять сцепление.

Гоночные автомобили, созданные на заказ, очень низкие и все в них располагается, как можно ближе к земле именно по этой причине.

Это невозможно сделать в дорожных машинах, но у спортивных моделей все же есть неоспоримое преимущество перед семейными авто и даже перед SUV.

РАСПОЛОЖЕНИЕ КОЛЕС

Расстояние между правыми и левыми колесами, которое называется колеей, очень важно.

Чем оно больше, тем меньше переносится вес автомобиля при движении на повороте. То есть, машина с высоким центром тяжести может переносить значительный вес, если колея достаточно широкая.

Более распространенное название колеи — колесная база, но оно означает расстояние между передними и задними колесами.

Автомобили с длинной базой более устойчивы на динамических поворотах, но менее маневренны при медленном движении. У автомобилей с короткой колесной базой, соответственно, все наоборот.

Большую роль играет взаимосвязь колеи с колесной базой. Автомобиль с короткой базой может иметь характеристики аналогичные машине с длинной базой, если сама машина очень узкая. В идеале, конечно, она должна быть еще и очень низкой.

КУДА УХОДИТ СИЛА

Шины деформируются, когда им передается сила, а точнее крутящий момент. Если речь идет о сцеплении, то решающим является фактор, какие колеса работают, а какие нет.

Переднеприводные автомобили обычно теряют сцепление спереди. Нужно учитывать еще и то, что задние шины уже находятся под напряжением, потому что на них переносится вес двигателя и коробки передач.

Заднеприводные автомобили лучше удерживают баланс, но все же склонны терять
сцепление сзади.

Лучший вариант — это полноприводный автомобиль и не потому что здесь обеспечивается лучшее сцепление, а потому что потеря сцепления менее вероятна.

Да, в полноприводных автомобилях на шины приходится дополнительный вес, но каждая шина принимает на себя только четверть мощности двигателя, а не половину, поэтому давление на шины меньше.

Полный привод идеален для быстрых дорожных автомобилей, раллийных авто и SUV, но не для машин Формулы 1, так как в этом случае придется многим пожертвовать в плане конструкции гоночной машины.

САМОЕ ВАЖНОЕ

Неважно, на какие уловки идет производитель, чтобы обеспечить машине хорошее сцепление, единственным и самым важным фактором остается сам водитель.

Даже если вы небольшой знаток автомобилей, вы можете сохранять высокий уровень сцепления, наблюдая за поведением своей машины, плавно управляя рулем, не включая мощность двигателя на полную без необходимости, выбирая оптимальную скорость на поворотах и внимательно наблюдая за дорогой и условиями езды. Только в этом случае, в любой ситуации вы всегда сможете плавно затормозить без негативных последствий.

Вы не только сами станете более умелым водителем, но и ваша машина будет лучше.

Источник

Лед и снег: как улучшить сцепление колес с дорогой и выбраться из сугроба

От коэффициента сцепления автомобиля с дорогой зависит то, насколько качественно шина будет соприкасаться со скользким покрытием и удерживать на нем саму машину. Это влияет на комфорт вождения и безопасность езды. Существуют разные советы, как сделать резину более цепкой на льду или при езде по снегу. Расскажем о тех, которые реально работают.

Понизить давление в шинах

Старым проверенным способом повышения проходимости на любом должном покрытии является снижения давления в колесах. Это позволяет увеличить сцепную площадь покрышек с дорогой и существенно повысить вероятность вырваться из западни.

Браслеты на колеса

В настоящее время они являются самым популярным решением среди современных автомобилистов. По сути, это разновидность цепи, распиленной на несколько частей. Обычно необходимо на каждое ведущее колесо надеть по 3 – 4 браслета для того, чтобы полностью покинуть дорожную ловушку.

Браслеты можно предварительно установить на автомобиль, если предполагается ехать по скользким или заснеженным дорогам. В таком случае не придется монтировать их по месту, что может оказаться намного сложнее и отнимет больше времени. Чем больше браслетов будет установлено на колесо, тем легче будет ехать в усложненных условиях.

Недорогие браслеты

Важно знать, что браслеты не относятся к разновидности цепей, поэтому в странах Европы, где указаны соответствующие дорожные знаки, требующие именно наличия последних, на браслетах могут попросту не пустить.

Ремни на колеса

Это специальные накладки, являющиеся упрощенной версией цепей, которые имеют меньшую прочность. Такой вариант способен помочь только в не очень затруднительных ситуациях.

Это самое эффективное средство борьбы с бездорожьем, в снежной или ледяной ловушке. Срок эксплуатации таких вспомогательных средств значительно выше, чем могут прослужить ремни и браслеты. Монтаж цепей на браслеты рекомендуется осуществлять до того, как автомобиль застрял.

Цепи бывают двух видов:

С их помощью можно удержать автомобиль на дороге при встречном разъезде на дорогах с уклоном.

Использование специальных средств

Если колесо буксует в снегу, чтобы увеличить площадь, достаточно воспользоваться современными приемами. Речь идет о специальных аэрозольных баллончиках. Они имеют состав, позволяющий улучшить сцепление с ледяным дорожным покрытием, хоть и в течение непродолжительного времени.

Аэрозоль может помочь, но не в самых запущенных случаях

Если автомобиль застрял

Если стало ясно, что автомобиль окончательно застрял в снежном перемете, песчаной ловушке или грязи, то необходимо начать думать, что делать. Мощность двигателя не имеет значения. Если просто пытаться газовать, чтобы выехать, то можно застрять еще сильнее, спалить сцепление, что еще больше усугубит ситуацию.

Существует несколько способов улучшить сцепление и выбраться из сугробов

Иногда водители пытаются вернуть сцепление с дорогой с помощью подкладывания веток, досок, салонных ковриков. В отдельных случаях это дает положительные результаты.

Переместить вес в салоне

Сцепная масса является частью веса, которая приходится на ведущую ось транспортного средства. При увеличении этого показателя значительно улучшается проходимость автомобиля. Об этом приеме знают многие автомобилисты.

Если машина застряла, то достаточно пересадить тяжелых пассажиров на тот ряд сидений, который ближе к ведущей оси. Это значительно повысит силу сцепления с дорогой.

Коврики также помогут выбраться из небольших сугробов

Попросить помощи

Самый простой способ, как улучшить сцепление с дорогой зимой, — попросить у кого-то помощи. Этот способ является эффективным, однако далеко не всегда рядом есть тот, кто сможет подтолкнуть, чтобы колеса зацепились за дорогу, а застрявший автомобиль выехал.

Использование подручных средств

Если автомобиль застрял, то можно воспользоваться разными подручными материалами. Они помогут выбраться из снежной или ледовой западни. Например, это может быть джутовый мешок из-под овощей. Достаточно подложить его под колесо, которое пробуксовывает. Обычно этот метод работает и позволяет нормально продолжить движение.

Дорожные траки

Более специализированным аналогом подручным средствам являются специальные автомобильные траки. Они представляют собой набор пластин из профилированного пластика или металла. Дорожные траки являются простыми в использовании: их достаточно установить под ведущие колеса, которые буксуют в направлении движения транспортного средства.

Траки для профи

Этот метод не поможет, если автомобиль уже застрял. Он подойдет тем, кто хочет себя обезопасить и зимой ездить, как летом. Речь идет об установке шипов. Они могут быть:

Первая категория предназначена для того, чтобы заменить вылетевшие из своих посадочных мест шипы. Съёмные – это категория для любителей, поскольку они напоминают собой саморезы с острыми наконечниками.

Идеальным вариантом для сцепления по гололеду являются шипы

Заключение

В зимнее время коэффициент сцепления автомобиля с дорогой является очень низким. Поэтому не лишним будет воспользоваться вспомогательными средствами, знать о которых должен каждый автолюбитель. Это могут быть:

А какому средству улучшения сцепления с дорогой вы отдаете предпочтение?

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

• ← Сцепление что это такое в машине простыми словами
• Сцепная головка для прицепа легкового автомобиля →