Благодаря колесам автомобиль имеет возможность передвигаться по дороге. На них подается вращение от двигателя через трансмиссию, а за счет сил трения колеса отталкивается от поверхности, и авто движется.
Автомобильные колеса состоят из двух компонентов – шины и диска. Основным рабочим элементом колеса является шина или по-другому скат, а диск выступает в роли посадочного места для нее, а также обеспечивает крепление колеса к ступицам.
Шины обеспечивают:
- Сцепление с дорожным полотном;
- Сглаживание мелких неровностей дороги;
- Возможность движения по поверхностям с разными характеристиками;
- Управляемость авто.
Также от этих элементов зависит шумность при движении.
Внутреннее устройство
Устройство автомобильной шины – сложное, несмотря на простой внешний вид. В поперечном сечении скат имеет С-образную форму, которая формируется рядом слоев.
Одна из схем шины
Эти слои имеют свое название:
- кордовый каркас;
- брекер;
- протектор.
Дополнительно может использоваться подложка между последними слоями.
Кордовый каркас – основа шины. Основой каркаса выступает корд – прорезиненные слои нитей (из хлопка, вискозы, капрона, стальной проволоки), покрывающих всю площадь каркаса и расположенных определенным образом. Каркас может состоять из одного или нескольких кордовых слоев.
По расположению нитей каркаса шины делятся на диагональные и радиальные. В первом случае используется перекрестное расположение слоев корда. В радиальных шинах нити проходят перпендикулярно направлению вращения колеса. Диагональные шины сейчас практически не выпускаются.
Брекер – еще один слой корда, но он располагается не по всей площади каркаса, а лишь на рабочей поверхности. Помимо этого, в брекере используются более прочные нити, что обеспечивает повышение прочности и устойчивости каркаса к повреждениям. По сути, брекер выступает в качестве армирующей соединительной прослойки между каркасом и протектором. Кордовые нити брекера располагаются исключительно диагонально.
Протектор – внешняя рабочая часть шины. Представляет собой достаточно массивный резиновый слой из высококачественных материалов и с нанесенным узором, формируемым углублениями в резине. Этот узор получил название «беговой дорожки», которой контактирует с дорогой. Протектор не только обеспечивает нужное сцепление с поверхностью, он также выступает и в качестве защитного слоя, предохраняющего каркас от повреждения. Тип рисунка, наносимого на протектор, влияет на сцепные качества шины и подразделяет их на дорожные, универсальные, повышенной проходимости.
Материалы изготовления и их роль
Производится автомобильная резина из нескольких компонентов, которые дополняя друг друга обеспечивают эффективную работу шины. Также смесь в некотором смысле влияет на строение шины. Разберем состав автошины более подробно. Для производства используются следующие компоненты.
- Каучук. Несмотря на разнообразие состава современной резиновой смеси, основу его составляют все же различные каучуки. На данный момент времени используется искусственный каучук, который производится путем синтеза из нефти. Также может использоваться натуральный и синтетический изопреновый каучук. Но последние применяются ограниченно, только чтобы получить определенные характеристики.
- Углерод технический. Чаще его называют «сажа». Является обязательным компонентом шины. Именно благодаря его наличию покрышка приобретает черный цвет. Но, основная польза от этого материала – увеличение прочности изделия.
- Кремневая кислота – аналог технического углерода. Но, полностью его не заменяет, часто используется в «зеленых» шинах так как оказывает меньше влияние на экологию. Применяется ограниченно.
- Сера – используется в качестве вулканизатора.
- Масла и смолы. Влияют на жесткость покрышек, а также регулируют уровень износостойкости.
- Активаторы вулканизации. Обычно применяются стеариновые кислоты или оксид цинка. Они провоцируют вулканизацию каучука, а также обеспечивают образование оксидной полимерной сетки.
Это основные компоненты резиновой смеси. Тут еще нужно учитывать, что каждый производитель имеет свои рецепты, отличающиеся соотношением веществ.
Есть еще и экологические компоненты. Применяются ограниченно в связи с высокой стоимостью. Обычно это кукурузный крахмал, который добавляют в состав протектора. Это позволяет добиться улучшения качения шины.
Внешнее устройство
Если рассматривать устройство автомобильной шины только снаружи, то она состоит из:
- бортов;
- боковин;
- плеч;
- беговой дорожки.
Борта обеспечивают надежную посадку шины на диск. Жесткость этих элементов обеспечивается силовыми кольцами из металлической проволоки, вплавленными в каркас по окружности. Если рассматривать поперечное сечение шины, то борта – это вершины в С-образной форме.
От бортов отходят боковины – боковые части каркаса, покрытые дополнительно защитным слоем резины, предотвращающим повреждение кордового каркаса.
Плечи обеспечивают переход от боковин к беговой дорожке. Помимо этого, при деформации (при наезде на препятствие, вхождении в поворот) плечи принимают участие в обеспечении сцепления с дорогой.
К плечам подходит беговая дорожка, являющаяся основной рабочей поверхностью, поэтому именно она имеет наиболее многослойную структуру.
В поперечном сечении устройство шины такое: имеется два борта, соединенных с двумя боковинами, которые переходят к плечам, а те – подходят к краям одной беговой дорожки, что и формирует С-образную форму.
Рекомендации
Желательно, чтобы все шины, установленные на автомобиль, были не только одного размера и конструкции, но и одной модели и по возможности одного производителя. Несмотря на внешнее сходство некоторых рисунков протектора, каждая модель шин обладает комплексом свойств, присущих только ей. При установке на разные оси автомобиля шин с отличающимся, хотя и очень похожим рисунком (это допускается Правилами дорожного движения), сцепные свойства неизбежно будут отличаться, что может пагубно сказаться на управляемости в критических ситуациях. В случае вынужденной установки не одинаковых шин необходимо по возможности избегать следующих сочетаний: низкопрофильная “резина” впереди и высокопрофильная сзади; на ведущей оси переднеприводного автомобиля установлены шипованные шины, а сзади без шипов; впереди установлены новые шины, а сзади полностью изношенные или наоборот и т.д. Особенно опасны два последних варианта, так как на влажном или обледенелом асфальте сцепление задних шин с дорогой значительно снижается, что может привести к заносу и ДТП. Все шины, даже в пределах одного типа, различаются по химическому составу резины, внутренней конструкции и рисунку протектора. Это связано с тем, что сделать “идеальную” шину, которая бы обеспечивала максимальную реализацию характеристик автомобиля при всех дорожных условиях, невозможно. Поэтому производители выпускают шины: с определенной специализацией, когда наиболее развиты одно (или два) свойства (как правило, в небольшой ущерб другим). Например, шина для комфортного движения по шоссе, обладая низкой шумностью и хорошей плавностью хода, может не обеспечивать хорошую устойчивость и управляемость на высоких скоростях. Или шина имеет повышенный ресурс и обеспечивает снижение расхода топлива (по сравнению с другими моделями) за счет низкого сопротивления качению, но может не обеспечивать хорошей комфортности, устойчивости и управляемости. Как правило, все крупные производители (к сожалению, пока в основном зарубежные) указывают в рекламных проспектах, какими именно наилучшими свойствами обладает данная модель шины. Правда, при этом умалчивают, какими свойствами “пожертвовали”; с усредненными, примерно одинаковыми по величине, свойствами, для обеспечения приемлемой реализации характеристик автомобиля в широком диапазоне дорожных условий. Поэтому перед выбором шин необходимо определить: какие свойства шин, помимо надежного сцепления, вам наиболее важны — “спортивность”, комфортность, экономичность и т.п. условия, в которых будет большее время эксплуатироваться автомобиль; максимальные грузоподъемность и скорость, габаритные размеры шины, которые должны соответствовать автомобилю. При переходе на другую размерность желательно, чтобы не изменился наружный диаметр шины, который можно рассчитать по формуле: D = 25,4d+2sh, где d — посадочный диаметр колеса (дюймы), s — ширина профиля шины (мм), h — серия шины (отношение высоты профиля шины к ее ширине в %). Рекомендуемые варианты замены приведены в табл. 5. Необходимо учитывать, что эксплуатация шин на предельных скоростях и нагрузке значительно снижает их ресурс.
Классификация
Существует несколько критериев, по которым делится автомобильная «резина»:
- Способ герметизации внутреннего пространства;
- Сезонность использования;
- Тип протектора;
- Сфера использования.
Все эти критерии достаточно важны и учитываются при выборе авторезины.
Метод герметизации
По способу герметизации, существующие виды автошин делятся на камерные и бескамерные.
В камерных воздух, обеспечивающий необходимое давление внутри, закачивается в специальный резиновый баллон – камеру. Основным недостатком таких колес является легкость повреждения, поскольку даже незначительный прокол камеры приведет к спусканию колеса. Но с другой стороны, изгибы обода диска при сильных ударных нагрузках не приводит к спусканию. На легковых авто камерный тип сейчас используются очень редко.
В бескамерных воздух закачивается в пространство, образованное внутренней поверхностью шины и диском. Они менее «чувствительны» к проколам и способны выдержать до 7-8 пробитий (при условии, что элемент, проколовший шину, остается в ней). Но даже незначительный изгиб обода приведет к «отслаиванию» борта и колесо стравит воздух.
Сезонность использования
По сезонности использования шины делятся на летние, зимние и всесезонные. Отличия между ними сводятся к материалу изготовления (в летних используется жесткая резина, а зимних – мягкая), форме рисунка и глубине протектора. Всесезонный вариант является промежуточным, и должных сцепных качеств не обеспечивает ни зимой, ни летом. Оптимальный период использования такой резины – ранняя весна и поздняя осень.
Тип протектора
По типу протектора виды автошин бывают дорожными, повышенной проходимости и универсальными. Первые предназначены для эксплуатации по твердой поверхности. Шинам повышенной проходимости характерны глубокий протектор и ярко выраженные грунтозацепы, обеспечивающие отличные ходовые качества авто по пересеченной местности. Универсальные колеса подходят как для движения по дороге, так и по бездорожью, но не сильному, поскольку грунтозацепы в них есть, но они не очень «мощные».
Сфера использования
По сфере использования шины бывают общего назначения и спортивные. Все виды автошин общего назначения обладают определенным соотношением высоты профиля к ширине, что обеспечивает необходимый объем для закачки воздуха.
К спортивной резине относятся низкопрофильные шины, слики и полуслики. Низкопрофильные отличаются небольшой высотой боковин. Но для обеспечения нужного объема для закачки воздуха, конструкторы увеличили ширину шин. В результате площадь контакта беговой дорожки возросла, поэтому низкопрофильные шины отличаются улучшенными сцепными качествами. Предназначены они для езды только по твердой поверхности. Благодаря наличию протектора, допускается их использование на дорогах общего назначения.
Слики – исключительно спортивные шины. Их особенность – полное отсутствие рисунка протектора, что обеспечивает максимальное пятно контакта колеса с дорогой. Они применяются только на сухих твердых покрытиях.
Полуслики отличаются от сликов наличием небольшого протектора, в центральной части беговой дорожки, по краям же на поверхности узора нет. Несмотря на имеющийся протектор, использовать такую резину на дорогах общего назначения нельзя, на них можно ездить только по автотрекам.
Самая частая проблема, связанная с шинами во время эксплуатации авто, — проколы, в результате которых воздух их колеса выходит и дальнейшая его эксплуатация невозможна.
Частично эта проблема решилась с появлением бескамерных шин. Как уже указывалось, они способны выдержать определенное количество проколов.
Технология Flat
Попытки решить эту проблему привели к появлению так называемой «беспрокольной» резины, она же – Run Flat шина.
Существует две технологии Run Flat, применяемых на автомобилях. Первая из них – усиление боковин. Благодаря увеличению жесткости боковин, при стравливании воздуха вес авто начинает на себе удерживать именно боковины. Благодаря этой технологии на колесе без воздуха можно преодолеть до 100 км пути при сравнительно неплохой скорости – до 80 км/ч.
Технология run flat
Вторая технология – использование поддерживающего кольца. Это кольцо, изготовленное из высокопрочного пластика или металла, устанавливается и фиксируется на диске внутри шины. В случае прокола колеса, при стравливании воздуха, колесо начинает опираться на кольцо, что позволяет продолжать движение без возможного повреждения диска. Несмотря на то, что кольцо изготовлено из твердых материалов, шумность при движении повышается не сильно, поскольку между дорогой и кольцом постоянно находится прослойка резины.
Технология Run Flat действительно позволяет решить проблему с проколами. Но в случае с колесами, имеющими усиленные боковины, то они не помогут при сильном порезе боковины. А колеса с поддерживающим кольцом стоят дорого и для обслуживания требуют специализированное оборудование.
Стоит отметить, что Run Flat – это общее обозначение технологии беспрокольных шин. Производители же зачастую используют свое обозначение такой резины, что создает определенную путаницу.
Дополнительные параметры маркировки автошин
- Winter — зимние шины.
- Пиктограмма в виде снежинки – маркируются шины для эксплуатации в суровых зимних условиях.
- Aqua, Rain, Water, Aquatred, Aquacontact, и т. д. (или пиктограмма зонтик)— указывает на то, что шины эффективны на мокрой дороге.
- AS, All Season или A.G.T. (All Grip Traction) – обозначение всесезонных шин
- AW или Any weather – всепогодная
- M+S (Mud+Snow) или M&S – грязь и снег, зимние или всесезонные шины специально спроектированы для улучшения управляемости автомобиля при движении по грязи или снегу (в слякоть, не путайте с зимней эксплуатацией – для этого лучше выбирать шины с маркировкой 3SMPF (подробности – ниже).
В конце маркировки может стоять «Е» — шипованная резина.
- Если на боковине шины отсутствуют вышеописанные обозначения, то эта покрышка предназначена для использования только в летних условиях.
- All-Terrain – обозначение для вездеходных покрышек с универсальными свойствами, предназначенными для внедорожников.
- Max pressure — Максимально допустимое давление, измеряется в кПа.
- Max Load – Максимально допустимая нагрузка на шину, измеряется в кг (или английских фунтах).
- ROTATION с направляющей стрелкой – наносится на шины с направленным рисунком протектора, указывает направление вращения шины.
- FRT = Free Rolling Tire или Свободно Катящееся Шина: эта шина может быть установлена только на ось прицепа или на ось свободного качения и не может быть установлена на рулевую или ведущую ось.
- HCT = Hot Climate Technology или Технология Жаркого Климата: Шина обладающая специфическими характеристиками для работы в странах с жарким климатом.
- DOT – соответствие стандартам США. Департамент транспорта США, требует от производителей шин проводить оценку качества шин [Классификация шин по качеству], за исключением зимних шин. Этот код определяет компанию и фабрику, почву, партию, и дату производства (2 цифры для недели года плюс 2 цифры для года; или 2 цифры для недели года плюс 1 цифра для года для шин, сделанных до 2000г.)
- E в окружности – маркируются покрышки соответствующие требованиям ECE (Economic Commission for Europe). Число указывает страну одобрения.
- Reinforced (или буквы RF в конце типоразмера) – указывают, что покрышка усиленная, используется для автомобилей с повышенной грузоподъемностью, и имеет 6 слоёв. Буква C в типоразмере, обозначает грузовую покрышку, имеющую 8 слоёв.
- XL (Extra Load) – усиленная шина.
- Radial – шина радиальной конструкции. Одно и то же, что и литера R в типоразмере. Steel (steel belted) – значит в конструкции шины, присутствует металлический корд.
- Outside, Side Facing Out – внешняя сторона шины с ассиметричным рисунком протектора. При монтаже надпись Outside должна находиться с наружной стороны машины.
- Inside, Side Facing Inwards – внутренняя сторона шины с ассиметричным рисунком протектора. При монтаже надпись Inside должна находиться с внутренней стороны машины.
- Retread — восстановленная;
- Plies – особенности конструкции шины – Tread area: – состав слоя протектора; Sidewall: – состав слоя боковины.
Tubeless или TL – маркировка бескамерных шин. Отсутствие данной маркировки указывает, что использование этой шины возможно только с камерой. Tube Type, ТТ или MIT SCHLAUCH – шина должна эксплуатироваться только с камерой. Параметры отражающие качество шин, согласно американской системе классификации качества автомобильных покрышек UTOG: Traction А, В или С – коэффициент сцепления с дорожным покрытием или способность шины к торможению. Принимает значения А, В, С. Коэффициент А означает наибольшую величину сцепления в своем классе. Temperature А, В или С — показатель, характеризующий термостойкость шины. Возможные значения А, В и С. Показатель А является лучшим Treadwear 200 – коэффициент износостойкости, определяется по отношению к базовой шине (у нее он равен 100) конкретного производителя. Получается в результате проведения стандартных тестов в США. TWI (tread wear index) или TWID – указывает место расположения индикаторов износа проектора, выступов на дне канавок протектора. Когда протектор стирается до уровня этих индикаторов, то эксплуатация шины считается небезопасной и ее пора заменить. Дата изготовления шины (четыре цифры, заключены в овал или прямоугольник с закруглёнными углами) – первые две цифры обозначают порядковый номер недели в году, следующие две год изготовления. DA (штамп) – указываются незначительные производственные дефекты, не препятствующие нормальной эксплуатации. На шине также указываются: • Товарный знак, наименование изготовителя • Торговая марка (модель шины). • Made in … – название страны производителя покрышки. FB – (Flat Base) – маркировка шин без защиты обода диска. FR – (Flange pRotector) – маркировка шин с защитой обода диска. Green X, Reduces CO2 – обозначения шин с низким сопротивлением качению, указывают на экономию топлива благодаря использованию таких шин. RunFlat, RunOnFlat, HP, SSR, SST – обозначения указывающие, что это шины аварийного хода, предоставляют возможность продолжать движение даже при спускании колеса. RPB (Rim Protection Bar) или MFS – (Maximum Flange Sheild) – защита обода диска от повреждений об бордюры и тротуары.
«Самолечащиеся шины»
Но существует еще одна технология «беспрокольных» шин – «самолечащихся». Она к Run Flat не относится.
Суть этой методики сводится к нанесению на внутреннюю поверхность шины специального вязкого материала. Он в случае прокола полученное отверстие закупоривает и не дает воздуху стравливаться. Эта технология является самой простой и при этом дешевой. Стоимость шин с таким внутренним покрытием практически не отличается от обычной бескамерной резины.
Кстати, на рынке автоаксессуаров сейчас можно встретить специальные составы, которые позволяют из обычных бескамерок сделать «самолечащиеся». И для этого достаточно через вентиль закачать состав внутрь колеса, а в процессе эксплуатации залитый материал равномерно распространяется по внутренней поверхности шины, минус этого способа в том что и вся внутренняя поверхность диска покроется этим составом.
Общие сведения
Шины по исполнению могут быть камерные и бескамерные, а по конструкции радиальные и диагональные. В зависимости от назначения и условий эксплуатации шины подразделяются на: дорожные
(в обиходе называемые летними), предназначены для применения при положительных температурах на шоссейных дорогах. Шины этого типа обеспечивают наилучшее сцепление с сухой и мокрой дорогой, обладают максимальной износостойкостью и наилучшим образом приспособлены для скоростной езды. Для движения по грунтовым дорогам (особенно мокрым) и зимой они малопригодны.
зимние
, используемые на обледенелых и заснеженных дорогах, сцепные качества покрытия которых могут изменяться в зависимости от ситуации, от минимальных (гладкий лед или каша из снега и воды) до небольших (укатанный снег на морозе). Они обладают неплохими дорожными свойствами, несколько уступая летней “резине”. Многие зимние шины позволяют устанавливать шипы противоскольжения или имеют их.
всесезонные
являются компромиссным вариантом между летними и зимними шинами, поэтому уступают по обеспечению сцепления и первым и вторым в соответствующих сезону условиях. Они позволяют круглогодично эксплуатировать автомобиль на одном комплекте шин.
универсальные
обладают свойствами, позволяющими эксплуатировать их как на шоссейных, так и на грунтовых дорогах. Их целесообразно применять для вседорожников, которые совершают примерно равные пробеги по шоссе и дорогам. Четкую границу между ними и всесезонными шинами провести бывает довольно трудно.
повышенной проходимости
рассчитаны для бездорожья и мягких грунтов. Использовать такие шины желательно только при редком движении по шоссе. В противном случае они будут быстрее изнашиваться и создавать высокий уровень шума.