3.3.2. Весовая перегрузка шин

К перегрузкам шин приводит загрузка автомобиля массой, превышающей его грузоподъемность, неравномерное распределение груза в кузове автомобиля и прицепа, а также снижение внутреннего давления воздуха в одной из шин сдвоенного колеса.

Нужно отметить, что характер повреждений покрышек при повышенной нагрузке соответствует повреждениям при эксплуатации шины с пониженным внутренним давлением воздуха, но износ и повреждения при этом увеличиваются в большей степени. От нормальной нагрузки зависит нормальный прогиб, площадь контакта шины, величина и характер распределения нормальных и касательных напряжений в зоне контакта, а следовательно, и интенсивность износа протектора.

Из представленных на рис. 3.10 данных видно, что с увеличением нормальной нагрузки интенсивность износа протектора как легковых, так грузовых шин линейно возрастает [19]. Экспериментальные данные показывают, что с ростом нормальной нагрузки на грузовые шины 220-508 на 20% не только увеличивается площадь контакта шины с дорогой, но и приблизительно на 10% повышаются нормальные напряжения в продольной плоскости и их распределение по площади контакта становится менее равномерным. С возрастанием нормальной деформации шины повышаются касательные контактные напряжения. Связь между интенсивностью износа протектора в заданных условиях нагружения и нормальной нагрузкой на шину может быть выражена линейным уравнением вида

И=a+bG,

где G - нормальная нагрузка; а и b - коэффициенты, определяемые конструкцией шины и условиями нагружения.

В случае стендовых испытаний легковых и грузовых шин это уравнение принимает вид:

И_л = 9,15 + 0,042С;

И_г = 5,05+0,0152С

Здесь нормальная нагрузка G изменяется от 50 до 150% от стандартной G₀.

Рис. 3.10. Влияние нормальной нагрузки на интенсивность износа протектора легковых и грузовых шин: 1 - шина 6,70-15 мод. И-194; 2 - шина 220-508 мод. ИЯ-112

Из последних уравнений следует, что нормальная нагрузка в большей мере влияет на интенсивность износа протектора легковых шин. Так, например, с увеличением нагрузки на 30% по сравнению со стандартной интенсивность износа протектора у легковых шин возрастает приблизительно на 55, у грузовых на 15%. Такое явление объясняется большей напряженностью контакта легковых шин, чем грузовых, а также существенно большей скоростью их качения, обусловливающей больший нагрев протектора.

Ввиду перегрузки каркаса разрушаются боковые стенки шины, появляются разрывы, имеющие форму прямой линии.

Неравномерное распределение груза вызывает перегрузку шин и ободьев с одной стороны автомобиля, что на высоких скоростях движения при разрушении шин может привести к аварии.

У перегруженных сдвоенных шин боковые стенки в рабочей части соприкасаются, из-за чего возникает дополнительное трение и повышенное теплообразование. Это также способствует преждевременному износу и выходу шин из строя.

Увеличенный прогиб рессор при перегрузках приводит к износу или повреждению шин касанием кузова, особенно при движении по разбитым дорогам.

Перегрузка шин вызывает также дополнительный расход топлива, потери мощности двигателя автомобиля на преодоление сопротивления качению колес.

Признаки весовой перегрузки шин: резкие колебания кузова при движении автомобиля; увеличенная деформация боковых стенок покрышек; несколько затрудненное управление автомобилем.

Некоторые водители считают, что для уменьшения влияния весовой перегрузки шин следует несколько подкачать их. Это мнение ошибочно. Повышение норм внутреннего давления воздуха в сочетании с весовой перегрузкой сокращает срок службы шин.

При перегрузках автомобиля шины деформируются на большую величину, и при этом равнодействующая всех нагрузок, приложенных к сечению бортового кольца со стороны шины, перемещается ближе к его наружной кромке. Это ведет к увеличению деформации бортового кольца и способствует его выворачиванию, что может привести к самопроизвольному размонтированию колеса во время движения.