3.3.3. Нарушение правил вождения автомобиля

Неумелое или небрежное вождение автомобиля часто является причиной преждевременного износа шин и проявляется главным образом в резком торможении вплоть до юза и трогании с места с пробуксовкой, в наезде на встречающиеся на дорогах препятствия, в прижатии к бордюрному камню при подъезде к тротуарам и т. п.

При резком торможении выступы рисунка протектора шины проскальзывают на дороге, что является причиной повышенного износа протектора. Трение проскальзывания элементов протектора шины по дороге при торможении вызывается действием противоположно направленных сил сцепления шины с дорогой и силы инерции автомобиля, проложенных к колесам. Под действием этих сил, возникающих на небольшой площади контакта шины с дорогой, происходит более быстрый износ протектора, чем при трении, возникающем при свободном качении шины.

Трение протектора покрышки о дорогу при движении полностью заторможенных колес автомобиля, т. е. юзом, резко повышается, что увеличивает нагрев протектора и быстрее разрушает его. Чем больше скорость движения, при которой начинается торможение, и чем резче оно производится, тем сильнее изнашиваются шины. На дороге с асфальтобетонным покрытием при этом остается отчетливо видимый след, состоящий из мелких частиц резины протектора.

При длительном торможении юзом происходит сначала повышенный местный износ протектора шины "пятнами", а затем начинают разрушаться брекер и каркас. Частое и резкое торможение приводит к повышенному износу протектора по окружности колеса и быстрому разрушению каркаса.

Экспериментальные исследования, выполненные в Волгоградском политехническом институте и НИИШПе [19, 22], показали нелинейный характер зависимости интенсивности износа протектора легковых и грузовых шин от крутящего момента. С увеличением крутящего момента от нуля до средних значений (соответственно 15 и 30 кгс-м) интенсивность износа протектора возрастает приблизительно в 1,5 раза у легковых шин и в 2 раза у грузовых шин (рис. 3.11). Это можно объяснить существенным увеличением продольных касательных напряжений в зоне контакта шины с дорогой, что расширяет участок скольжения протектора относительно дороги и повышает интенсивность его износа. Экспериментально также установлено, что при воздействии на легковую шину 6,00-16 крутящего момента в 20кгс-м продольные напряжения в зоне выхода протектора из контакта в 1,7 раза выше, чем при ведомом режиме качения. Аналогичная картина наблюдается и в случае грузовых шин. Например, продольные контактные напряжения шины 220-508 при подведении крутящего момента в 50кгс-м приблизительно в 2 раза превышают значения продольных касательных напряжений при ведомом режиме качения.

Рис. 3.11. Влияние крутящего (сплошные линии) и тормозного (штриховые) моментов на интенсивность износа протектора легковых (1) и грузовых (2)

Связь между крутящим моментом и интенсивностью износа протектора шины может быть выражена степенным уравнением

И=c+mMⁿ_k,

где М_к - крутящий момент, подводимый к ведущему колесу; с, m и n - коэффициенты и показатель степени, определяемые конструкцией шины и условиями нагружения.

В случае стендовых испытаний это выражение принимает вид:

И_л= 8,0+ 0,01305М^2,1;

И_г= 9,35 + 0,0476М^1,6.

Из этих уравнений следует, что интенсивность износа протектора легковых шин в большей степени зависит от величин крутящего момента, чем грузовых. Это свидетельствует о большой напряженности контакта легковых шин, чем у грузовых. Как показали эксперименты (см. рис. 3.11), влияние тормозного момента на износ шин более заметно, чем крутящего момента. Это объясняется тем, что при одинаковых значениях крутящего и тормозного моментов сила тяги меньше, чем тормозная сила, приблизительно на сумму сил сопротивления качению в ведущем и тормозном режимах.

При большей касательной силе, действующей в контакте шины с дорогой, возникают более высокие продольные касательные напряжения. Поэтому интенсивность износа протектора шин в тормозном режиме качения выше, чем в ведущем режиме.

При средней величине крутящего момента интенсивность износа протектора в тормозном режиме качения больше, чем в ведущем режиме приблизительно на 20-25% у легковых шин и на 12-15% у грузовых.

Связь между тормозным моментом и интенсивностью износа протектора легковых и грузовых шин и в принятых условиях стендовых испытаний может быть выражена следующими соотношениями:

И_л=8,0+0,066М^1,7;_т;

И_г= 9,35+0,0575М^6,1_т.

Кроме сильного износа протектора, резкое торможение создает повышенное напряжение в нитях каркаса и бортовой части покрышки. При резком торможении возникают большие силы, которые приводят иногда к отрыву протектора от каркаса.

При резком трогании с места и буксовании колес протектор изнашивается так же, как при резком торможении.

При невнимательной езде шины часто повреждаются различными металлическими предметами, встречающимися на дорогах. Неаккуратный подъезд к тротуару, переезд через выступающие железнодорожные или трамвайные пути могут вызвать защемление шины между ободом и препятствием, в результате чего возможны разрывы боковых стенок каркаса покрышки, резкое истирание боковин и другие повреждения.

При движении автомобиля на повороте возникает центробежная реакция дороги, приложенная перпендикулярно плоскости вращения колес. Боковые стенки, бортовая часть и протектор покрышки в этом случае испытывают большие дополнительные напряжения. На крутых поворотах и при повышенной скорости движения реакция дороги, противодействующая центробежной силе, особенно велика и стремится сорвать шину с обода колеса, оторвать протектор от каркаса. Эта реакция увеличивает истирание протектора.

В результате неосторожной езды между сдвоенными шинами могут застревать камни и другие предметы, которые врезаются в боковые стенки покрышек и разрушают резину, а затем и каркас покрышек.