Купівля шин це мінне поле. Ще хвилину тому ви шукали зчеплення, а тепер тонете в індексах вантажопідйомності, рейтингах UTQG та специфікаціях радіальної конструкції. Від цього можна збожеволіти і залишити старі шини до тих пір, поки не з’явиться індикатор зносу протектора. Але якщо ви хочете перестати ворожити та почати розуміти, потрібно заглянути під капот. Або, точніше, під протектор.
Ми розберемо анатомію шини. Без зайвої води. Тільки те, як вона влаштована, що насправді означають ці заплутані цифри на боковині і чому тиск у шинах важливіший, ніж ви думаєте. Ви навчитеся помічати перегрів до того, як він призведе до вибуху шини, та діагностувати нерівномірне зношування як професіонал. Давайте розберемося у конструкції.
Архітектура гуми
Шини – це не просто повітряні кулі. Це інженерні композити, розроблені для витримування величезних навантажень. Шина є складним «сендвічом» з матеріалів, кожен з яких виконує свою конкретну функцію. Помиліться в конструкції – отримайте відмову.
В основі лежить “бортове кільце”. Це сталевий дротяний каркас, який фіксує шину на обід колеса. Воно має бути досить міцним, щоб чинити опір високому тиску всередині, але при цьому досить гнучким для правильної установки. Якщо бортове кільце вийде з ладу, вам доведеться йти додому пішки.
Над бортовим кільцем знаходиться боковина. Це гнучка оболонка шини. Вона поглинає удари від бордюрів та ям. Саме тут мешкає весь технічний жаргон. Боковина має бути міцною, але еластичною. Занадто жорстка – отримайте жорстку їзду. Занадто м’яка – шина перегріється.
Протектор – це частина, що контактує з дорогою. Він виготовлений із зносостійкої гумової суміші, призначеної для відведення води та забезпечення зчеплення. Малюнок протектора розрахований так, щоб відводити воду та запобігати акваплануванню. Глибокі канавки забезпечують краще зчеплення на мокрій дорозі, але можуть погіршити керованість на сухій. Це компроміс.
Під протектором знаходяться кордні шари. Це шари тканини, зазвичай нейлонової або поліестерової, покриті гумою. Вони надають шині форму та міцність. У радіальних шинах кордні шари проходять перпендикулярно до напрямку руху. Це знижує деформацію боковини та генерує менше тепла. Радіальні шини є стандартом не так.
По центру проходить поясочний шар. Сталеві пояси посилюють область протектора. Вони забезпечують стабільність шини на високих швидкостях та захищають від проколів. Без цих поясів шина б здувалась і зношувалась нерівномірно. Саме пояси надають радіальним шинам їхньої довговічності.
Потім йде корд. Це загальна конструкція, яка утримує всі разом. Це баланс міцності та гнучкості. Корд визначає, як шина справляється з бічними навантаженнями при поворотах та гальмуванні. Слабкий корд призводить до поганої керованості та збільшеного зносу.
Нарешті, внутрішній шар. Це шар, який утримує повітря. Він виготовлений із бутилової гуми, яка практично непроникна для повітря. Він зберігає тиск упродовж місяців. Якщо цей шар вийде з ладу, ви отримаєте повільний витік, який зводить з розуму.
Шина – це система. Кожен компонент взаємодіє коїться з іншими. Змініть щось одне і весь профіль продуктивності зрушить.
Розшифровка маркування на боковині
Боковина – це джерело даних. Вона виглядає як набір безглуздих символів, доки ви не навчитеся її читати. Ці маркування точно кажуть вам, що є шина і
Скелет і шкіра гумової камери
Подивіться на розріз шини і ви побачите не просто гуму. Ви бачите інженерний сендвіч зі сталі, тканини та хімічних сполук, призначений для того, щоб утримувати ваш повнопривідний автомобіль на дорозі. Все починається знизу з бортового пучка. Це петля із високоміцних сталевих тросів, покритих гумовою сумішшю та наповнювачем для борту. Це якір. Без нього шина не могла б щільно сісти на обід колеса. Вона витримує грубу силу верстатів для монтажу шин та відцентрову потужність високошвидкісного обертання, не злітаючи з диска.
Над ним знаходиться корд. Тут знаходяться шари корду. Це шари тканини, зазвичай із поліестерових ниток. У стандартній радіальній шині ці нитки йдуть перпендикулярно до протектора. Вони покриті гумою для герметизації повітря та зчеплення з іншою структурою. Ви можете чути, як люди говорять про рейтинг шарів (ply rating) для позначення міцності. Більшість легкових автомобілів використовують два шари корду. А що щодо комерційного реактивного лайнера? Шини для таких літаків вимагають 30 і більше верств, щоб витримати вагу Boeing 747. Не намагайтеся купити такий комплект для свого Honda Civic.
Сталеві корди та верхні шари
Сучасні шини покладаються на конструкцію сталекордної радіальної для області протектора. Ці корди причина того, що ваша шина не розвалюється на шматки при попаданні в яму. Вони забезпечують стійкість до проколів та утримують пляму контакту плоским щодо дороги для максимального зчеплення.
Деякі висококласні шини додають верхні шари (cap plies). Це додаткові шари поліестерової тканини. Ви не знайдете їх на кожній шині, переважно вони зустрічаються на моделях з високою швидкістю. Чому? Тому що на швидкості 150 миль на годину компоненти прагнуть розлетітися. Верхні шари утримують усе на місці.
Боковина — це бічний хребет. Вона утримує повітря всередині та захищає шари корду. Вона також визначає ступінь гнучкості шини. Більш жорстка боковина означає кращу керованість, але жорсткішу їзду.
«Зелена» шина та ефект вафельниці
Перш ніж все це стане готовою до дороги шиною, вона збирається у складальній машині. Компоненти розміщуються в правильних місцях, але ще не скріплені щільно. Тут немає малюнка протектора. Немає маркування. Просто пухка збірка матеріалів.
Це називається “зелена” шина (green tire).
Наступний етап – суворе тепло. “Зелена” шина потрапляє у вулканізаційну машину. Уявіть собі вафельницю. Форма натискає на гуму, вирізуючи канавки протектора та дрібний текст на боковині. Тепло запускає вулканізацію. Хімічні речовини у гумі утворюють поперечні зв’язки, назавжди поєднуючи всі компоненти разом. Після швидкої перевірки шина готова.
Розшифровка чисел на боковині
Ви вибрали шину. Що тепер означає цей рядок цифр та літер? Це не випадковість. Це код.
Тип шини
Перша буква задає контекст.
* P : Легковий автомобіль.
* LT : Легка вантажівка. Підвищена міцність.
* T : Тимчасова запаска.
Ширина шини
Наступне число, наприклад 235, — ширина в міліметрах. Вона вимірюється від однієї боковини до іншої. Зверніть увагу, що це означає, що шина встановлена на призначений для неї розмір диска. Якщо встановити широку шину на вузький диск, вимірювання зміниться.
Співвідношення сторін (Профіль)
Це відсоток висоти. Якщо ви бачите 75, висота боковини становить 75% від ширини.
* Математика: .75 x 235 мм = 176,25 мм (або близько 6,94 дюйми).
Найменше співвідношення сторін означає більш короткі боковини. Чому ентузіасти воліють низькопрофільні шини? Бічна стійкість. Коли ви різко повертаєте, автомобіль крениться. Шина чинить опір. Коротша і жорсткіша боковина пручається цьому вигину. Це забезпечує гостріший відгук керма. Спортивні шини майже завжди мають менше співвідношення сторін, аніж звичайні шини для щоденної їзди.
Конструкція шини
Літера R означає Radial (Радіальна). Це стандарт. Нитки йдуть перпендикулярно до напрямку руху.
Старіші шини використовували D (діагональні) або B (діагональні з кордом). Вони тканина йшла під кутом. Вони важчі та виділяють більше тепла. Радіальні шини швидше працюють при нижчій температурі.
Примітка про кількість шарів зазвичай стосується області боковини і протектора окремо.
Діаметр диска
Останнє число – це діаметр колеса у дюймах. Якщо там написано 16, вона підходить лише для 16-дюймового колеса. Жодні вмовляння не змусять її стати на 15-дюймовий диск.
Що важливіше: ширина чи співвідношення сторін?
Під час створення комплекту вам доводиться вибирати. Чи хочете ви широкий, плоский вигляд з низьким профілем? Чи високу боковину для комфорту та поглинання ударів?
Ширші шини забезпечують більшу площу контакту. Більше зчеплення. Але вони також збільшують опір коченню. Вони зношуються швидше. І в дощ ширша шина схильніша до аквапланування, якщо малюнок протектора розроблений погано.
Низьке співвідношення сторін має агресивний вигляд. Вони краще керуються. Але кожна яма відчувається як камінь у вашому взутті. Компроміс реальний.
Де слід провести кордон? Це залежить від вашого стилю водіння. Якщо ви ганяєте треком, вибирайте низький профіль. Якщо ви їздите на роботу поганими дорогами, вибирайте високий. Цифри не брешуть, але вони не розповідають усю історію. Важливим є склад гуми. Важливою є форма протектора. Найголовніше – те, як ви їздите.
Решта – просто геометрія.
Ви стоїте у магазині шин чи дивіться на боковину. Цифри нічого не означають, якщо ви не знаєте коду. Система оцінки якості шин (UTQG) призначена для стандартизації трьох конкретних показників для легкових автомобілів. База даних підтримується Національною адміністрацією безпеки руху на шосе США (NHTSA). Ви можете перевірити конкретні рейтинги там, але сама боковина вказує на вихідні дані.
Що насправді означає UTQG
Рейтинг UTQG поділяється на три окремі категорії. Жоден із них не є ідеальним предиктором реальності, але вони пропонують базис для порівняння.
Зношування протектора
Це число – відносний захід, а не абсолютна гарантія. Уряд тестує ці шини на контрольованій трасі. Чим вище число, тим довше протектор повинен служити за цих конкретних лабораторних умов. Ніхто не їздить державними випробувальними трасами. Ваші дороги гірші. Ваші швидкості змінюються. Текстура поверхні змінюється. Тому число неточне як точний предиктор пробігу. Воно як відносний індикатор. Шина з рейтингом зношування протектора 400 майже напевно прослужить довше, ніж шина з рейтингом 200. Просто не сприймайте це як гарантію пробігу.
Зчеплення
Шкала тут: AA, A, B чи C. AA – найвищий бал. Цей рейтинг вимірює здатність до гальмування по прямій на мокрому бетоні та асфальті. Він не вимірює зчеплення у поворотах. Він не вимірює керованість. Він вимірює гальмівний шлях. Моделі Firestone Wilderness AT та Radial ATX II, які зазнавали громадського засудження, мають рейтинг зчеплення B. Це середина дорожньої таблиці для показників гальмування мокрою дорогою.
Температура
Шкала: A, B чи C. Це вимірює розсіювання тепла. Чи може конструкція шини ефективно відводити тепло? Рейтинг застосовується тільки до правильно накачаної шини, що несе не більше за своє номінальне навантаження. Недокачування змінює рівняння. Перевантаження також. Надмірна швидкість генерує тепло. Занадто багато тепла прискорює знос. Це також може призвести до катастрофічної відмови. Ті ж моделі Firestone, які згадані вище, мають рейтинг температури C. Це найнижчий клас. Це означає, що вони гірше справляються із накопиченням тепла порівняно з варіантами з вищим рейтингом.
Опис служби: навантаження та швидкість
Опис служби — це буквено-цифровий код, який слідує за розміром шини. Він показує фізичні межі гуми.
Рейтинги навантаження
Індекс навантаження – це число. Воно корелює з максимальною вагою, яку може витримати шина. Більше число означає більшу вантажопідйомність. Індекс навантаження “105” дорівнює 2039 фунтів (924,87 кг). Ви не побачите вагу в фунтах, надрукований безпосередньо поряд з індексом. Окрема нотатка на боковині вказує рейтинг навантаження за певного тиску в шині. Завжди перевіряйте тиск. Шина, навантажена понад її індекс, перегріється і вийде з ладу.
Рейтинг швидкості
Літера, яка йде за індексом навантаження, — це рейтинг швидкості. Він вказує максимальну швидкість, яку шина може підтримувати за свого номінального навантаження. Рейтинг S допускає швидкості до 112 миль на годину (180,246 км/год). Існує повна таблиця цих рейтингів. Їзда швидше, ніж дозволяє буква, компрометує структурну цілісність шини. Боковини можуть надто сильно гнутися. Внутрішнє тепло різко зросте. Дотримуйтесь рейтингу для передбачуваного використання транспортного засобу.
Розрахунок діаметра шини
Знання показників дозволяє розрахувати загальний діаметр. Це важливо для точності спідометра, передавальних чисел та дорожнього просвіту. Вам потрібна ширина шини та співвідношення сторін.
Спочатку помножте ширину співвідношення сторін, щоб отримати висоту боковини.
Висота шини = 235 x 75 відсотків = 176,25 мм (6,94 дюйма)
Потім додайте подвоєну висоту боковини до діаметра обода. Діаметр обода – це розмір колеса.
2 x 6,94 дюйми + 15 дюймів = 28,9 дюйми (733,8 мм)
Це ненавантажений діаметр. Це статичне число. Покладіть вагу на шину і діаметр зменшиться. Боковини стискаються. Фактичний діаметр кочення менший, ніж передбачає розрахунок.
Розшифровка етикеток зчеплення
У галузі використовують терміни, які означають те, що ви думаєте. Деякі з них – маркетинговий шум. Деякі – регульовані стандарти. Позначення MS, M+S, M/S або M&S є конкретною заявою. Воно означає “Бруд і сніг” (Mud and Snow). Це означає, що шина відповідає принципам Асоціації виробників шин (RMA) для цієї категорії. Це геометрична сертифікація, а чи не гарантія продуктивності.
Щоб отримати позначення «Бруд та сніг», протектор повинен відповідати суворим розмірним вимогам. Бюлетень RMA для легкових та легких вантажних шин описує геометрію.
- Кишеньки та прорізи : Нові шини повинні мати кілька кишень або прорізів як мінімум на одному краї протектора. Ці особливості повинні відповідати певним розмірам на основі вимірів форми. Вони повинні простягатися до центру протектора щонайменше на 1/2 дюйми від краю плями контакту. Це вимірюється перпендикулярно до центральної лінії протектора. Мінімальна поперечна ширина цих прорізів становить 1/16 дюймів. Краї цих кишень повинні мати кут від 35 до 90 градусів щодо напрямку руху.
- Пустоти : Загальна площа порожнеч контактної поверхні протектора повинна становити не менше 25 відсотків на основі розмірів форми.
Простіше кажучи, шина повинна мати ряд суттєвих канавок, що починаються від краю і йдуть усередину. Як мінімум чверть площі поверхні має бути відкритим простором. Це дозволяє гумі вгризатися більш м’які поверхні. Це не означає, що шина добре працюватиме в глибокому порошку. Це просто означає, що вона відповідає геометричному порогу для того, щоб називатися «всесезонною шиною для бруду та снігу».
Випробування на використання в умовах сильного снігопаду
На папері геометра виглядає досить просто. Наявність більшого обсягу порожнього простору в протекторі дозволяє гумі глибше вгризатися у сніговий покрив, що теоретично покращує зчеплення. Проте аналіз лише технічних характеристик не дозволяє визначити, чи впорається шина зі справжньою хуртовиною. На базовому етапі проектування передбачено обов’язкове тестування.
Щоб заповнити розрив між теорією та реальністю, Асоціація виробників шин (Rubber Manufacturers Association) та вся шинна промисловість загалом затвердили суворий стандарт. Він називається “Severe Snow Use” (Використання в умовах сильного снігопаду). Ви побачите його у вигляді спеціального значка – гірської вершини зі сніжинкою всередині, розміщеного безпосередньо поруч із маркуванням M/S (бруд/сніг).
Для проходження цього тесту недостатньо просто мати зигзагоподібний рисунок протектора. Виробники повинні довести, що шини відповідають тесту на зчеплення зі снігом ASTM F-1805. Еталонним зразком є еталонна шинна шина ASTM E-1136. Правило бінарно: шина повинна досягти індексу зчеплення, що дорівнює або перевищує 110. Якщо результат нижче, шина не проходить тест. Її не можна продавати як відповідну умовам сильного снігопаду.
Йдеться вже не лише про геометрію. Шина має перевершувати еталонний зразок на реальному снігу. Вона має демонструвати чудове зчеплення при еквівалентних відсотках навантаження. Вимога M/S зберігається, але планка продуктивності значно підвищується.
Аквапланування
Стояча вода – це тихий вбивця зчеплення. Коли автомобіль в’їжджає до калюжі, шина відштовхує воду. Якщо вода не може піти досить швидко, під протектором накопичується тиск. Гума відривається від асфальту. Шина починає пливти на плівці води.
Зникає тертя. Зникає контроль над кермом. Автомобіль перетворюється на сани.
Інженери борються із цим явищем, підвищуючи стійкість до аквапланування. Основною зброєю є глибокі канавки, що йдуть паралельно до напрямку руху. Ці канали є шляхами відведення води. Вони відводять рідину від плями контакту швидше, ніж автомобіль може проїхати ним. Це просте завдання фізики, яке вирішується за допомогою конструкції гуми.
Як шини підтримують автомобіль
Це суперечить інтуїції. Автомобіль важить тисячі фунтів. Шини утримують можливо 30 фунтів на квадратний дюйм (psi) повітря. Як ця невелика кількість може підняти таку важку масу?
Подивіться на шини вашого автомобіля. Вони не є ідеальними колами. Притискаючись до дороги, вони сплющуються. Ця плоска ділянка називається плямою контакту.
Якби ви могли побачити простір під своїм автомобілем, ви побачили б чотири прямокутники. Виміряйте їх. Складіть загальну площу. Помножте цю площу на тиск у шинах. Результат приблизно дорівнює вазі транспортного засобу.
«Якщо ви додасте більше ваги або зменшите тиск, то вам знадобиться ще більше квадратних дюймів площі плями контакту, тому плоска ділянка стає більшою».
Тиск визначає розмір цього сліду. Завантажте автомобіль пасажирами та вантажем. Пляма контакту розширюється. Знизьте тиск. Пляма знову збільшується, жертвуючи керованістю для площі поверхні. Це постійний компроміс між тиском накачування, вагою та зчепленням.
Подивіться на різницю між здоровою шиною та тією, яку не доглядали. Перекачана або перевантажена шина не кругла. Вона сплющена. При обертанні пляма контакту завжди змушена відновлювати свою форму щодо дороги. Гума в нижній частині постійно згинається назовні. Вигин гуми вимагає зусиль. Чим сильніше вам доводиться згинати її, тим більше роботи повинен виконувати двигун.
Гума не є абсолютно пружною. Вона не повертає всю енергію, витрачену її деформацію. Частина цієї сили перетворюється на тепло за рахунок тертя та внутрішніх деформацій. Сталеві корди також гнучкі. Оскільки шина з низьким тиском має згинатися сильніше, вона генерує більше тепла. Саме тому відбуваються вибухи шин.
Що таке коефіцієнти опору коченню (CRF)?
Виробники публікують коефіцієнт опору коченню (CRF) своїх шин. Не плутайте це з коефіцієнтом зчеплення. CRF вимірює опір коченню. Він показує, яка сила необхідна підтримки руху шини. Формула проста: Сила дорівнює CRF, помноженому на вагу, що припадає на шину.
Ось які типові значення характерні для різних типів коліс:
- Легкова шина з низьким опором коченню: 0,006 – 0,01
- Звичайна легкова шина: 0,015
- Вантажна шина: 0,006 – 0,01
- Колесо поїзда: 0,001
Давайте зробимо розрахунки. Уявіть автомобіль вагою 4000 фунтів. Його шини мають CRF 0,015. Помножте 4000 на 0,015. Ви отримаєте 60 фунтів сили, необхідні для штовхання автомобіля вперед. І це лише для подолання опору коченню.
Потужність дорівнює силі, помноженій на швидкість. Отже, енергетичні витрати змінюються залежно від швидкості. На швидкості 75 миль на годину ці шини споживають 12 кінських сил. На швидкості 55 миль на годину цей показник знижується до 8,8 кінських сил. Ця енергія не зникає. Вона перетворюється на тепло. Більшість цього тепла залишається в шині. Невелика частина деформує поверхню дороги.
Три змінні визначають, скільки тепла накопичується:
- Вага, що припадає на шину.
- Швидкість руху.
- CRF, який різко зростає під час падіння тиску.
Водіння по піску змінює рівняння. Земля поглинає більше тепла, значно підвищуючи CRF. Але на асфальті удар приймає він шина.
Проблеми з шинами
Тепло – це тихий вбивця шин. Воно руйнує матеріали. Воно послаблює конструкцію. І все починається із тиску.
Недостатній тиск робить із вашою гумою неприємні речі. Воно змушує зовнішні краї приймати він основне навантаження. Ви швидко помітите такий характер зношування. Це також погіршує показник витрати палива (миль на галон). Усередині каркаса накопичується тепло, що є прямою дорогою до виходу шини з ладу. Перевіряйте тиск манометром щомісяця. Не гадайте.
Перевипуск так само погано, просто по-іншому. І тут удар приймає він центр протектора. Тиск у шині ніколи не повинен перевищувати максимального значення, вказаного на боковині. Виробники часто рекомендують тиск нижче максимального з значної причини. Це забезпечує м’якшу їзду. Проте вищий тиск покращує паливну економічність. Ви жертвуєте комфортом заради запасу ходу.
Неправильний розвал-сходження – це тихий вбивця. Воно викликає нерівномірне зношування або внутрішньої, або зовнішньої сторони. Протектор може бути грубим. Злегка порваним. Майже розірваним. Якщо вашу машину тягне в один бік, негайно перевірте розвал-сходження.
Навколо шини існує більше термінології, ніж довкола простої камери. Подумайте про каркас з радіальних кордів. Подумайте про два сусідні ребра протектора і малюнки. Інші матеріали також відіграють свою роль. Наступного разу, коли ви купуватимете шини, враховуйте ці фактори. Вони мають значення на дорозі.
Розуміння конструкції шин та специфікацій
Шина – це композитний матеріал. Сталь. Поліестер. Гума. Це не один матеріал. Дрібний шрифт на боковині – це не прикраса. Це дані.
- Тип шини
- Ширіна
- Співвідношення сторін (профіль)
- Конструкція
- Діаметр диска
- Єдина система оцінки якості шин (UTQG)
- Серійний опис
Цей код каже вам, що ви купуєте. Читайте його.
Пояснення поширених проблем із шинами
Люди псують шини передбачуваним чином. Недостатній тиск. Перевипуск. Неправильний розвал-сходження. Це “велика трійка”. Вони скорочують термін служби. Вони коштують дорого. Виправляйте їх на ранній стадії.
«Гідропланування виникає, коли вода не встигає швидко відводитися з-під шини.»
Гідропланування відбувається на стоячій воді. Шина відривається від землі. Вона опиняється на шарі води. Зчеплення падає майже до нуля. Машина виходить із-під контролю. Швидко.
Скільки служать шини?
Car and Driver рекомендує замінювати шини через шість-десять років після покупки. Вік має значення. Навіть якщо протектор виглядає новим. Гума деградує. Утворюються тріщини. Не чекайте, доки протектор стане лисим. Перевірте код дати DOT.
Гідропланування залежить від швидкості. Це також проблема глибини протектора. Дрібний протектор не може відводити воду. Тримайте канавки глибокими.
Поради щодо догляду за шинами
- Перевіряйте тиск щомісяця.
- Змінюйте шини місцями кожні 5 000–7 500 миль.
- Робіть розвал-сходження після попадання в глибоку яму.
- Замінюйте шини, якщо на боковинах видно здуття.
- Контролюйте глибину протектора за допомогою монети (четвертки). Голова Лінкольна має бути закрита.
Ваші шини — ваш єдиний зіткнення з дорогою. Ставтеся до них з повагою. Вони не кажуть. Вони просто зношуються.
