Виды деформирования шины

Деформация шины при статическом нагружении автомобильного колеса. Из-за податливости шины при приложении к колесу через подшипник нормальной нагрузки (веса неподвижного автомобиля) имеет место радиальная деформация шины, при этом в процессе деформации шины преодолевается упругое сопротивление оболочки шины и воздуха в ней и сопротивление сил внутреннего трения в конструкции шины. На рис. 2 показана зависимость деформации шины от приложенной нагрузки. Верхняя кривая иллюстрирует зависимость усилия G_k (вес автомобиля, приходящийся на одно колесо) от вызванного этим усилием деформации λ. Заметим, что в случае увеличения нагрузки силы упругого сопротивления воздуха и оболочки шины совпадают по направлению и их сумма противодействует внешней нагрузке G_k.

При снятии нагрузки шина восстанавливает первоначальный размер под действием упругих сил воздуха и оболочки шины, а силы внутреннего трения действуют в этом случае против сил упругости.

Кривая зависимости нормального усилия, приложенного к ступице колеса от вызванной этим усилием деформации, при разгружении шины иллюстрируется на рис.2 нижней кривой. Площадь под верхней кривой характеризует работу сил упругости и сил внутреннего трения при нагружении шины, площадь под нижней кривой — работу сил упругости при разгружении. Площадь между кривыми характеризует работу сил внутреннего трения в шине. Вывод, который можно сделать из этого исследования, в первую очередь заключается в том, что при нагружении шины требуется приложить к ее ступице большее усилие, чем прикладывается к этой же шине при разгружении.

Рис.2. Деформация шины при нагружении – разгружении.

При нагружении колеса преодолевается сила упругости и сила внутреннего трения в материале шины. При разгружении сила упругости восстанавливает форму шины, а сила внутреннего трения в материале шины вновь сопротивляется (петля гистерезиса). Таким образом, в процессе нагружения – разгружения шины часть энергии затрачивается на внутреннее трение в шине – шина нагревается.

Окружная деформация шины возникает под действием крутящего момента на колесе М_к, который вызывает деформирование боковин и протектора шины. Вследствие этого обод колеса поворачивается на некоторый угол φ_Т относительно части протектора, находящейся в контакте с поверхностью качения. Соотношение между крутящим моментом М_к и угловой деформацией φ_Т шины характеризует её жесткость в окружном направлении. Эта характеристика шины проявляется в динамике:

Податливая шина снижает динамические нагрузки в трансмиссии при трогании с места и разгоне, а также при работе с переменной нагрузкой на сцепке прицепа. Но она подвержена большему износу в тормозном и ведущем режимах. Жесткость шины в окружном направлении повышается с уменьшением профиля шины (серии), с увеличением давления воздуха в ней и нормальной нагрузки.

Под действием касательной силы Р_к шина деформируется в продольном направлении. При этом каркас шины и её протектор смещаются в направлении качения колеса. Продольную деформацию оценивают смещением с (мм) оси колеса относительно геометрического центра пятна контакта шины. Жесткость в продольном направлении у шины диагональной конструкции выше по сравнению радиальной с шиной примерно в 1,5 раза. Вследствие более высокой податливости и меньших гистерезисных потерь продольные колебания радиальной шины гасятся менее интенсивно, чем диагональной шиной.

Поперечная (боковая) деформация шины возникает под действием боковой силы Y_к и существенно влияет на устойчивость и управляемость автомобиля. Боковая сила Y_к возникает при резком боковом воздействии на автомобиль ветра или при повороте автомобиля (центробежная сила). При боковой деформации диск колеса смещается относительно пятна контакта на некоторую величину h_z. При этом само пятно контакта разворачивается на некоторый угол δ относительно плоскости качения колеса вследствие деформации нижней части шины. Это явление получило название бокового увода колеса. Величина бокового увода оценивается по углу δ бокового увода или по коэффициенту сопротивления боковому уводу k_y:

Коэффициент k_y характеризует свойство шины противостоять боковому уводу. Он зависит от высоты и ширины профиля шины, угла и слоев нитей корда (см. главу 1 раздела 3 «Конструкция и расчет автомобиля»), а также от давления воздуха и нагрузки на колесо.

Для каждого типа (серии) шины регламентированы максимальная боковая сила и соответствующий ей максимальный угол бокового увода без бокового проскальзывания элементов протектора. Максимальный угол бокового увода большинства шин равен 3…5 0 . При дальнейшем увеличении боковой силы наступает боковое скольжение колеса. Опыт эксплуатации показывает, что боковой увод колеса влияет не только на управляемость автомобиля, но и на его топливную экономичность, а также на работу шины в целом.

Угол бокового увода шины обусловлен эффектом совместного действия момента, нагружающего колесо в плоскости, параллельной поверхности качения колеса, и боковой силы Y_к при условии, что в пятне контакта шина имеет сцепление с дорогой. В пределах упругой деформации шина разворачивается относительно пятна контакта на некоторый угол δ, и средняя линия её протектора принимает форму abcd (рис.4).

Деформация шины растет с увеличением приложенного к ней момента и боковой силы Y_к до потери сцепления с дорогой. Первыми начинают проскальзывать элементы протектора, периферийные по отношению к центру зоны контакта, то есть расположенные вблизи линии границы контакта. По мере увеличения момента проскальзывание шины распространяется от краев к центру пятна контакта. При достижении некоторой критической величины момента все элементы протектора начинают проскальзывать с разной интенсивностью.

Рис.4. Угловая деформация шины при резком боковом воздействии на автомобиль.

Угловая жесткость (податливость) оказывает влияние на показатель управляемости автомобилем. Вследствие допустимой (умеренной) угловой деформации шины облегчается поворот колеса во время движения и снижается проскальзывание элементов протектора в пятне его контакта с дорогой. Излишняя податливость шины приводит к запаздыванию поворота колеса относительно управляющего воздействия со стороны водителя. Причем оно тем больше, чем резче проявляется управляющее воздействие.

Деформация резины колеса — почему это происходит и можно ли это «вылечить»?

Иногда можно наблюдать то, как автомобильная покрышка приобрела неестественную для себя форму окружности. Почему это происходит и чем чревато для колеса потеря исходной формы?

Как это выглядит?

Зрелище не очень приятное..и требует срочного принятия мер

Как правило, деформированная покрышка имеет выраженные продавленные зоны на поверхности. Таким образом, колесо становится «квадратным» и несимметричным. Подобное явление часто встречается на низкопрофильных шинах с низкой высотой боковин и относительно слабым кордом, но и «бюджетные» колеса до R15 также не застрахованы от деформации.

Почему это происходит?

Существует несколько основных причин.

# Неправильные условия хранения

При смене сезонных шин, многие игнорируют довольно простые правила консервации резины, в том числе и правильное их расположение. Специалисты советуют складывать покрышки без диска горизонтально, друг на друга. Тогда как колесо в сборе (с диском) нужно ставить вертикально, рядом друг с другом. При это, раз в месяц обязательна перемена положения колес. Если игнорировать эти рекомендации, то на покрышке могут появиться продавленные участки. ( как правильно хранить шины? )

# Долгая стоянка

Колесо также способно изменять свою форму под воздействием продолжительного нахождения автомобиля в статическом положении. На покрышки влияет множество факторов, основные из которых − вес машины и температура воздуха. Большая масса продавливает резину, а горячий воздух ее размягчает. Поэтому, оставив свой автомобиль на улице на продолжительную стоянку (более полумесяца), не стоит удивляться в появлении деформации на шинах.

# Неправильное давление в покрышке

При низком давлении воздуха в колесе, увеличивается пятно контакта с дорогой, в следствие чего возрастает нагрузка на резину, особенно на ее центральную часть. Также, шина становится более мягкой и в поворотах ее боковина сильно гнется. В результате этого, при частой езде с приспущенными колесами, можно обнаружить на них продавленную центральную часть и стирание боковой части ( оптимальное давление в шинах )

Как избежать деформации покрышки?

Чтобы сохранить исходный вид покрышки необходимо следовать простым рекомендациям:

• Грамотно хранить колеса и складывать их . Чтобы предотвратить деформацию, нужно дополнительно следить за температурой воздуха в месте хранения и не допускать повышения свыше +20 градусов. В ином случае резиновый состав начнет нагреваться и станет более податливым, в результате чего любая тяжелая поклажа на шине может продавить ее и деформировать.
• Следить за давлением в колесе и поддерживать значения в соответствии с рекомендуемыми.
• Не использовать зимние колеса летом .(почитайте это ) Мягкий состав покрышки под воздействием высокой температуры воздуха становится еще мягче, что увеличивает риск деформации.
• Не перегревать покрышки резкими ускорениями , маневрами и торможениями.
• Постараться не оставлять долго машину на хранение при открытом воздухе.
• Избегать попадания колеса в большие ямы и вообще аккуратней ездить по разбитым дорогам.

Каталог дефектов шин (содержание)

Дефекты шин, возникающие в процессе эксплуатации, либо вследствие нарушения правил хранения, транспортировки или технологии производства:

Раздел №1 — Повреждения протектора:

• Сквозной пробой протектора с разрушением слоёв брекера и разрывом каркаса
• Сквозной пробой по протектору
• Полный износ рисунка протектора
• Усиленный износ рисунка протектора по краям беговой дорожки
• Усиленный износ рисунка протектора по центру беговой дорожки
• Односторонний износ
• Местный износ протектора (пятнистый износ)
• Выкрошивание резины рисунка протектора
• Продольные (круговые) разрезы, порезы по протектору
• Пилообразный износ рисунка протектора
• Разрушение резины протектора
• Отслоение протектора
• Местное отслоение протектора ошипованной шины
• Трещина по дну канавки
• Некачественный ремонт
• Параллельные слои брекера (или отсутствие детали брекера)
• Просвечивание и выход наружу нитей металлокорда брекера

Раздел №2 — Повреждения боковины:

• Сквозное механическое повреждение в плечевой зоне
• Механическое повреждение (пробой) боковины
• Дефект от застревания камней между сдвоенными шинами на задней оси автотранспортного средства
• Круговое механическое повреждение боковины
• Вздутие по боковине в процессе эксплуатации
• Разрыв резины боковины по месту вздутия
• Отслоение резины боковины от нитей корда каркаса с лучевыми разрывами резины боковины
• Отслоение резины боковины
• Мелкая сетка трещин старения
• Наплывы резины по боковине
• Пузыри в резине боковины
• Вздутие по боковине при монтаже
• Постороннее включение по боковине

Раздел №3 — Повреждения каркаса:

• Расслоение в каркасе вследствие повреждения посторонним предметом
• Излом каркаса
• Расхождение стыка каркаса с просвечиванием нитей корда
• Выпадение нитей первого слоя каркаса

Раздел №4 — Повреждения борта:

• Перетирание материалов бортовой зоны шины в месте соприкосновения с закраиной реборды обода
• Разрушение шины вследствие перегрева (подвулканизованный борт)
• Разрыв бортового кольца и боковины
• Повреждение надбортовой зоны шины
• Расслоение в надбортовой зоне
• Расслоение в надбортовой зоне по месту наплыва резины боковины
• Деформация бортового кольца

Раздел №5 — Разрушения брекера:

• Разрушение брекера с изменением конфигурации профиля покрышки
• Расслоение в плечевой зоне — расслоение по кромке брекера
• Расслоение между слоями брекера

Раздел №6 — Повреждения ездовых камер:

• Механическое повреждение ездовых камер
• Нарушение правил хранения ездовых камер

Зимняя резина деформироывалась, как быть?

Привествую! История такова: поставил на зиму автомобиль в гараж. С ноября по сей день он стял в гараже, покрышки Гиславед, норд фрост 3, 215/55 R16, давление 2,0 атм. Пробег покрышик около тысячи км.

Так вот, счас стал ездить на автомобимиле и езда сопровождается сильной вибрацией, начиная с 90 км/ч. Перестановка задних колёс вперед привела к ещё более худшим результатам.

Мнения расходятся, кто-то считает что нужно поездить и они разомнутся, кто-то считает что нужно ставить летнюю резину, а эти зимнее потом при новой балансировке станут нормальными.

Как быть? Ездить на них ещё или выбрасывать её?

во-первых отбалансировать > Привествую! История такова: поставил на зиму автомобиль в гараж. С ноября по сей день он стял в гараже, покрышки Гиславед, норд фрост 3, 215/55 R16, давление 2,0 атм. Пробег покрышик около тысячи км.
==давление сохранилось?
>
> Так вот, счас стал ездить на автомобимиле и езда сопровождается сильной вибрацией, начиная с 90 км/ч. Перестановка задних колёс вперед привела к ещё более худшим результатам.
==после долгой стоянки колеса нужно обязательно балансировать.
>
> Мнения расходятся, кто-то считает что нужно поездить и они разомнутся,
==да, должны, пары-тройки сотен километров достаточно

кто-то считает что нужно ставить летнюю резину, а эти зимнее потом при новой балансировке станут нормальными.
==лучше-таки покатать зимние немного и проверить на балансировчном станке на предмет вертикальных и боковых биений.

Re:Примерно тоже так думаю. Спасибо! Проседание шин

Вам приходилось ощущать дрожание на руле и дискомфорт на первых километрах движения после того, как автомобиль несколько дней, недель или месяцев стоял без движения? Чуть позже, когда позади останется несколько километров, всё выравнивается, и автомобиль стабилизируется. Такой эффект называется проседанием, он связан с образованием вмятин и уплощений на шинах автомобиля, долгое время стоявшего неподвижно.

Многие грузовые, скоростные, гоночные и другие шины с высокими эксплуатационными характеристиками обладают «памятью», после начала движения они «помнят» положение, в котором стояли на парковке. К сожалению, эта способность может стать проблемой во время резкой смены температуры воздуха, после ночной стоянки на холоде или долгого периода неподвижности, потому что без движения шины проседают.

На ходу шины нагружаются и разгружаются приблизительно по 500 раз за километр. При переменных изгибающих нагрузках выделяется тепло, которое делает их более пластичными. Во время остановки часть шины, стоящая на земле (пятно контакта), расплющивается о поверхность и остывает. Так появляются плоские участки. И пока шины снова не прогреются, вмятины на каждой шине будут давать о себе знать в начале следующей поездки.

Проседание может быть временным (шины прогреются и распрямятся) или, в особо тяжелых случаях, постоянным («память» шины будет серьёзно ухудшать ее ездовые качества). Степень проседнания шины часто зависит от ее размера, внутренней структуры, нагрузки, температуры окружающей среды и времени.

У низкопрофильных шин боковины короткие и, как следствие, менее пластичные, поэтому основную изгибающую нагрузку принимает на себя протектор в широком пятне контакта.

Усиленные и скоростные покрышки не так сильно подвержены проседанию, у них особый состав смеси протектора и усиленная нейлоном жесткая внутренняя конструкция.

Завышенные весовые нагрузки и чересчур низкое давление заставляют шину сильнее прогибаться в месте контакта с поверхностью. Чем сильнее проседание, тем опаснее будут вмятины.

Пониженные температуры делают резиновую смесь жёсткой, усиливая склонность шин к образованию плоских участков.

Чем дольше шина сохраняет неподвижность, тем лучше она «помнит» положение, в котором была всё это время. У автомобилей, стоявших на колёсах несколько месяцев, шины проседают необратимо.

Как уменьшить эффект проседания

Полностью избавиться от проседания шин невозможно, но неприятных последствий можно избежать, если знать, при каких условиях он возникает.

ПОМНИТЕ: Прежде чем снова использовать автомобиль после хранения, нужно обязательно поднять давление в шинах до значения, рекомендованного производителем данного транспортного средства и указанного на табличке или в сервисной книжке.

Проседание шин особенно ощутимо, когда вы начинаете движение на автомобиле, который долгое время хранился неправильно (весь вес машины давил на стоящие на земле колеса). Прежде чем поставить автомобиль на длительное (свыше нескольких недель) хранение, лучше всего прогреть его на ходу, а затем сразу поставить его с вывешенными колёсами на подпорки в месте хранения. Таким образом вы полностью разгружаете шины. Если этого не сделать, спустя несколько месяцев вы рискуете обнаружить автомобиль с полностью испорченными шинами.

Проседание может возникнуть и через несколько дней простоя или даже после ночной стоянки автомобиля в мороз. Но такие деформации исчезают через несколько километров после начала вождения.

В течение дня, когда температура воздуха выше и автомобиль используется чаще, чаще всего шины держат форму. Однако, если вы собираетесь делать проверку ходовой части (вращение колёс, балансировка, диагностика проблем управляемости), перед тем, как заехать на подъёмник, нужно 5 – 10 минут прогревать шины на ходу, чтобы временные деформации не затрудняли процесс поиска неисправностей.

И, наконец, проседание будет проявляться перед каждым заездом в школе вождения или на гоночной трассе. Всякий раз, когда машина возвращается в паддок, ее необходимо приподнять, чтобы избежать образования вмятин на шинах (тогда в следующем заезде поведение машины будет более стабильным). При этом во время осмотра горячей шины на предмет наличия проколов и порезов с ее поверхности убирают весь мусор и посторонние предметы. Если вы понаблюдаете за действиями профессиональных команд во время гонок, то увидите, что после окончания заезда механики сразу снимают колёса (если планируют использовать их в дальнейшем), как только автомобиль заехал в боксы.