аспирант Яковлев А.Г.
Камского государственного политехнического института
Анализ факторов влияющих на долговечность шин
Колесо относится к числу ответственных узлов автомобиля, его конструктивное совершенствование как показатель повышения надежности, снижения металлоемкости, потерь на качение и сокращения эксплуатационных затрат оказывает заметное влияние на следующие эксплуатационные свойства автомобиля: безопасность, экономичность, устойчивость, управляемость, комфортабельность.
На сегодняшний день изменения, происходящие в конъюнктуре рынков автомобилей, требуют вывода на рынок обновленного продукта, соответствующего высоким требованиям качества, как показателя с самым высоким приоритетом среди показателей конкурентоспособности. В связи с этим возникает необходимость обеспечения еще на стадии проектирования таких технических характеристик автомобиля, которые гарантировали бы необходимый уровень конкурентоспособности продукции, наиболее полно соответствующей требованиям потребителей.
Шины являются трудоемкой и дорогостоящей продукцией. Одним из основных показателей качества шин является их долговечность, определяемая величиной пробега в эксплуатации до полного износа или разрушения.
Характеристики шин влияют как на конструктивные параметры автомобиля, так и на основные его эксплуатационные свойства. В свою очередь, характеристики шин зависят от их конструкции, технологии изготовления, применяемых материалов, геометрических и весовых параметров.
В процессе работы автомобильное колесо взаимодействует с опорной поверхностью, нагружается внешними силами, моментами и внутренним давлением в шине. Главным условием определяющим износ шин, является наличие трения в плоскости контакта катящегося колеса. На службы автомобильных шин в процессе эксплуатации оказывают большое влияние различные эксплуатационные факторы.
Практика показывает, что несоблюдение установленных норм и низкий контроль за давлением воздуха в шине вызывает преждевременный износ, а в следствии снижение срока службы шин.Соблюдение норм по внутреннему давлению шины имеет определенное значение для обеспечения безопасности движения.
Недостаточный уровень внутреннего давления приводит к перегреву шины.
Эксплуатация автомобиля, на котором установлены шины с внутренним давлением ниже нормы, рекомендованный конструктором или производителем, может стать причиной повреждения шин. Эти повреждения необратимы: они могут вызвать разрушение шины и привести к резкой потере давления. Отрицательные последствия недостаточного внутреннего давления не всегда дают знать о себе сразу и выявиться лишь через некоторое время после того, как вы восстановили внутреннее давление до нормы. Известно, что например снижение на 20% внутреннего давления в шине от номинального снижает ее пробег на 30%.
Поэтому важно наладить хороший действенный контроль за давлением воздуха в шинах на всех стадиях их эксплуатации. Не менее важны в деле рационального использования шин и качество технического обслуживания автомобиля, контроль за состоянием его ходовой части.
Неправильные углы установки передних колес, люфты в рулевом управлении, подшипниках ступиц, повреждения поворотных кулаков, рулевых тяг, прогиб или перекос мостов, дисбаланс колес, овальность рабочей поверхности тормозных барабанов – все эти и другие неисправности автомобиля влияют на срок службы шин.
Наиболее важным является угол схождения.
Несоответствие его оптимальной величине резко сказывается на ресурсе шин. При больших положительных значениях схождения на обеих передних шинах возникает односторонний пилообразный износ по наружным дорожкам протектора .
При недостаточном схождении или расхождении колес односторонний пилообразный износ протектора возникает по внутренним дорожкам. При этом также возрастает расход топлива.
Рисунок 1 – Образование углов развала и поперечного наклона
а – положительный угол развала, б – нулевой угол развала, в –
отрицательный угол развала, 1 – поворотный кулак. 2 – рычаги, 3 –
шаровые опоры, 4 – ось поворота колеса, α – угол развала, β – угол поперечного наклона оси поворота колеса, d – диаметр колеса, х — расстояние от нижней кромки колеса до отвеса
Развал оказывает заметное влияние на темп износа при значительных отклонениях от нормы. На шине возникает гладкий односторонний износ без явных признаков "пилообразности".
Если при этом еще и недостаточное давление воздуха в шинах износ становится экстремальным.
Отклонение развала от нормы, что характерно для автомобилей с неразделенной передней балкой при их длительной эксплуатации, требуют корректировки схождения. Если это не сделать, то появится односторонний износ, как при не отрегулированном угле схождения.
Наиболее часто интенсивный односторонний износ одной шины возникает при неравенстве между собой углов продольного наклона шкворня. При этом на прямолинейном участке дороги автомобиль "тянет" в сторону.
Соотношение углов поворотов заметно влияет на износ передних в случаях, когда автомобиль много движется по закруглениям, например в условиях большого города или на горных дорогах. Характерным признаком соотношения углов поворотов является интенсивный износ одной самой крайней дорожки, что особенно заметно у шин с дорожным рисунком протектора.
Правильно определенные значения углов развала позволяют в повороте более нагруженному наружному колесу поддерживать контакт с дорогой по всей ширине протектора, несмотря на деформацию покрышки. Значит, лучше сцепление с дорогой, следовательно, с большей скоростью можно пройти поворот. Опять же угол развала будет зависеть от типа резины, от давления в колесах, от характера покрытия, по которому предстоит ехать.
Также в процессе эксплуатации меняется взаимное положение мостов - нарушается их параллельность и возникает смещение одного в отношение другого.
Наиболее часто бывает перекос заднего моста. При этом автомобиль
располагается под углом к траектории движения. На задних шинах
возникает односторонний пилообразный износ - по внутренним дорожкам протектора шин одной стороны автомобиля и наружным - другой. Если любой из видов неравномерного износа не устранить на начальном этапе возникновения, то через некоторое время протектор будет изношен волнами по всей поверхности.
Нарушение параметров трапеции вносит серьезные негативные последствия, влияющие как на управляемость и устойчивость автомобиля, так и на работу колеса, вызывая повышенное его скольжение, соответственно более интенсивный износ шин и увеличенный расход топлива. Условия оптимального качения, обеспечивающие минимальные потери на трение в контакте, следовательно, наименьшие износ шин, расход топлива автомобилем при его движении в режиме поворота требуют чтобы плоскость каждого из управляемых колес была наклонена к центру поворота на вполне определенные углы поворота управляемых колес, т.е. управляемые колеса должны поворачиваться в двух
плоскостях, горизонтальной и вертикальной. Причем для каждого из колес эти углы свои.
Знание этих факторов и грамотная эксплуатация автошин помогут улучшить все показатели работы автомобильного транспорта.
| 
