Износ шин автомобиля.
Износ шин происходит как в естественном порядке, так и при воздействии на шину перегрузок при несоблюдении правил их эксплуатации.
При естественном износе шина вырабатывает свой нормативный ресурс, при перегрузках – нет.
1. Износ шин автомобиля вследствие естественных причин.
3 вида износа: усталостный износ, износ посредством скатывания и абразивный износ.
1.1. Усталостный износ.
При усталостном износе разрушение поверхностного слоя резины происходит после многократных деформаций его выступами истирающей поверхности. Так как поверхности шины и дороги всегда шероховаты, то контакт между ними происходит в отдельных пятнах касания. Пятна касания носят название фрикционных связей. При процессе трения существуют следующие виды нарушений фрикционных связей:
а) микрорезание или царапание, которое проявляется при наличии острых выступов на истирающей поверхности и больших контактных давлениях, когда легко достигается предел прочности эластичного материала. Отделение материала происходит в результате однократного воздействия;
б) упругое оттеснение, при котором материал обтекает движущийся выступ, а затем восстанавливает свою первоначальную форму. Число циклов до разрушения очень велико. Это наиболее типичный случай при истирании резины;
в) адгезионный отрыв, обуславливающий молекулярную составляющую силы трения на поверхности соприкосновения. Адгезия всегда присутствует при любом виде взаимодействия, но она невелика по сравнению с объемной прочностью материала;
г) когезионный отрыв, или схватывание поверхностей, сопровождающееся глубинным вырыванием материала.
Усталостный износ относится к наименее интенсивному в сравнении с износом посредством скатывания и абразивным износом.
1.2. Износ посредством скатывания.
Наблюдается у мягких резин, особенно при повышенных нагрузках и длительном скольжении в одном направлении, вызывающих перегрев резины. При таком износе появляются трещины и раздиры, переходящие в гребни и впадины. Происходит такое явление в результате действия сил трения, когда напряжения сдвига превышают прочность резины. Относится к высокоинтенсивному износу.
1.3. Абразивный износ.
Присутствует при усталостном износе, но его интенсивность значительно выше на дорогах с щебеночным покрытием в сравнении с дорогами из асфальтобетона. Щебеночное покрытие значительно увеличивает срез поверхности протектора, появление царапин и разрывов резины. Относится к высокоинтенсивному износу.
2. Износ шин автомобиля при несоблюдении правил их эксплуатации.
2.1. Внутренне давление в шинах.
Его нормативные значения приведены в руководствах по эксплуатации конкретных марок грузовых и легковых автомобилей. Давление ниже нормы характеризуется увеличенной деформацией шины, ее перегревом и в конечном итоге ускоренным ее износом (каркаса, боковин и протектора).
При движении на шинах с давлением ниже нормы происходят следующие явления:
а) ухудшение управляемости автомобиля вследствие повышенного сопротивления качению автомобиля;
б) снижение устойчивости автомобиля вследствие изменения угла наклона колеса;
в) риск заноса автомобиля на поворотах;
г) риск повреждения колесного диска при попадании в яму;
д) риск разрыва каркаса шины;
е) повышенный износ ступичных подшипников;
ж) имеет место повышенный расход топлива. Значения в процентах роста расхода топлива в зависимости от снижения давления приведены в статье снижение расхода топлива.
При движении на шинах с давлением выше нормы ухудшается управляемость автомобиля за счет снижения площади контакта с дорожным покрытием, идет интенсивный износ средней части протектора, увеличивается тормозной путь и склонность к заносу. Накаченная сверх нормы шина более жестко реагирует на малейшие неровности дорожного покрытия, передавая удары подвеске. Это обуславливает более быстрый износ деталей подвески и рулевого управления автомобилей.
При наличии у субъекта транспортной деятельности (юридического лица и индивидуального предпринимателя) разномарочного автопарка целесообразно на шиномонтажном участке, на участках ТО-1 и ТО-2 вывесить таблицу норм внутреннего давления в шинах всех эксплуатируемых автомобилей.
Замер внутреннего давления производится в полностью остывших шинах манометром, показания которого должны быть сверены с показаниями контрольного манометра.
Давление в шине должно отклоняться от нормы не более 0,1 кг/см2 для легковых и ± 0,2 кг/см2 грузовых автомобилей, автобусов и троллейбусов.
2.2. Влияние крутящего и тормозного моментов.
Тяговая и тормозная нагрузки на колесо являются одной из главных причин, вызывающих ускоренный износ шин. Доказано, что при частых разгонах и торможениях износ шин повышается в два-три раза. Значительно влияет на износ шин применение автомобильных прицепов, приводящих к увеличению тяговой нагрузки на ведущие колеса автомобиля. Особенно велик износ шин при торможении с блокировкой колес (с юзом, сильным нагревом и темным следом от протектора). Такой же износ и при резком трогании автомобиля с места с пробуксовкой колес.
2.3. Схождение управляемых колес.
Под схождением колес подразумевается такая их установка в горизонтальной плоскости, при которой расстояние между шинами или дисками колес, замеренное телескопической линейкой на уровне оси колеса, спереди меньше, чем сзади. Это значение устанавливается для каждой конкретной модели и находится в пределах 0,5 — 3,5 мм (приведены в руководствах по эксплуатации). Назначение схождения — компенсировать возникающий в результате наличия положительного развала увод колёс, что существенно снижает износ шин. При схождении, превышающим нормативные значения более чем в два раза, полный износ шин происходит буквально за несколько десятков километров.
Развал— угол между вертикалью и плоскостью вращения колеса при взгляде на автомобиль спереди. Развал считается отрицательным, если колёса наклонены верхней стороной внутрь, и положительным, если верхней стороной наружу. Значения развала влияют на равномерность износа протектора передних шин — неправильно выставленный развал приводит к повышенному износу внутренней или наружной стороны протектора шины. Углы развала должны быть одинаковыми слева и справа во избежание увода автомобиля при движении. Оба угла (развал и схождение) взаимосвязаны и регулируются исключительно в связке.
2.4. Дисбаланс колес.
Колесный узел для определения роли дисбаланса представляется тремя группами деталей: шины, колеса и ступицы с тормозным барабаном. На дисбаланс колесного узла оказывает влияние шина (55-75 % от общего дисбаланса, так как она наиболее удалена от центра вращения и имеет большую массу), колесо (10-25%) и ступица с тормозным барабаном (10-30%). Вызываемые дисбалансом вибрации колес приводят к ускоренному износу как шин, так и деталей подвески. А также затрудняется управление автомобилем.
Колесо с шиной в сборе балансируется на балансировочных стендах. При динамической балансировке обеспечивается принудительная и необходимая частота вращения вала стенда с закрепленным на нем колесом. Измерительный блок стенда показывает величину неуравновешенной массы в граммах и ее положение.
При статической балансировке колеса (при отсоединенном приводе) проверяется уравновешенность колеса: если колесо статически уравновешено, оно остается неподвижным при любом положении на валу; если неуравновешено, то колесо поворачивается на валу так, что самое тяжелое место оказывается внизу.
Балансировка грузиками ведется в двух плоскостях колеса. При динамической балансировке – во внешней плоскости, при статической – во внутренней.
2.5. Влияние нагрузки на автомобиль и скорости движения.
Увеличение нагрузки на шину сверх номинальной происходит при общей перегрузке автомобиля и при неправильном распределении груза по платформе. Перегрузка шины вызывает ее преждевременный износ, а при длительной перегрузке – ускоренный тепловой износ с возможным разрушением шины.
Скорость движения автомобиля влияет на износ шин через увеличение температуры нагрева шины, при котором ухудшаются упруго – прочностные свойства резины протектора и уменьшается сопротивляемость резины истиранию. А высокая скорость перегруженного автомобиля вообще недопустима.
В маркировке легковых и грузовых шин (на боковине) присутствуют индексы нагрузки на шины и скорости.
Индекс скорости обозначает максимально допустимый скоростной режим, при котором данные шины могут эксплуатироваться. Индекс скорости обозначается латинскими буквами от A до Z (по возрастанию скорости). Вот некоторые примеры: индекс G – допустимая скорость до 90 км/час, индекс J – до 100 км/час, индекс K — до 110 км/час, индекс L — до 120 км/час и т.д.
Индекс несущей способности нагрузки автомобильных шин обозначает максимальный вес (в килограммах), при котором сохраняется размер и геометрия пятна контакта, а шина сохраняет все свои характеристики. При выборе шин следует учитывать, что при резком изменении дорожных обстоятельств нагрузка на шины может значительно увеличиться.
Примеры маркировки легковых и грузовых шин с данными об индексах нагрузки и скорости приведены в этой статье.
2.6. Износ шин автомобиля из — за дорожных условий и температуры нагрева шины.
Состояние опорной поверхности дороги оказывает большее влияние на коэффициент трения, чем тип рисунка протектора. Влияние дорожного покрытия на износ шин: на дорогах I и II категорий (асфальтобетон, цементобетон) пробег шин на 20-25 % выше, чем на дорогах III и IV категорий (щебеночные, гравийные). Большое влияние на износ шин оказывает поперечный и продольный уклоны дорожного полотна.
Высокая температура окружающего воздуха приводит к уменьшению прочности корда шины и ухудшению связи между каркасом и протектором шины.
