На що впливає ширина профіля шини. Вузький або широкий профіль: відмінності сезонних шин, особливості та рекомендації. Які шини краще широкі чи вузькі

Шини вузька/широка, міфи та реальність.

Дорогі читачі! пропоную вашій увазі статтю, яку я знаходжу дуже цікавою та правдоподібною.
==========================================
Любі друзі! Два роки тому я написав статтю «Зчеплення шин із дорогою не залежить від площі плями контакту?», і вона викликала бурхливу реакцію аудиторії. Стаття досі перебуває в блозі, і на її сторінці багато коментарів, питань, суперечок, міркувань. Хтось, прочитавши, подякував мені за розвінчування міфів та просте, доступне пояснення фізики процесу. Хтось, навпаки, розкритикував за надмірну спрощеність та обмеженість моїх міркувань та аргументів.

Серед інших проблем з низькими профілями вони погано працюють у снігу та льоду. Мені було цікаво, чи є спосіб замінити мої колеса та шини, щоб мати можливість надіти звичайні шини на автомобіль. У нього немає дзьоба, як у мого брата. На шині із співвідношенням сторін 65 висота боковини становить 65 відсотків від ширини шини. 60 або 65 – звичайна шина. П'ятдесят і 45 будуть вважатися низькопрофільними і мати більш коротку боковину.

У контрольному списку покупця це трохи нижче за «якість килимового покриття». Але він має наслідки, як ви вчитеся. У більшості випадків вони покращують керування автомобілем. Оскільки низькопрофільні шинимають більш коротку боковину, бічна стінка жорсткіша. Чим жорсткіша вона, тим менше вона згинається і згинається при повороті.

За два роки, що минули з моменту написання цієї статті, я взяв участь у багатьох дискусіях на цю тему, познайомився з новою літературою, поспілкувався з іншими фізиками (сам я – теж фізик за фахом), гонщиками та дещо переосмислив. Суть моїх роздумів не змінилася, вони стали більш систематизовані і змінилися формулювання. Ось їх я викладу нижче. Поїхали.

Низькопрофільні шини дають вам більш важку та галасливу їзду. А тому, що між дорогою та колесом менше боковини, вони призводять до великої кількості зігнутих коліс – дорогих сплавних коліс. На цьому автомобілі вже є найменші колеса та найвищі шини.

Вони повинні бути того ж розміру, що і колеса та шини, які у вас є зараз, але оскільки вони призначені для снігу та льоду, вони дозволять вам значно покращити керування взимку. Взимку бувають випадки, коли більшість водіїв хочуть, щоб вони мали трохи більше тяги, особливо при масштабуванні слизького пагорба або сходження на крижану під'їзну доріжку. Крім і повнопривідних автомобілівє продукти післяпродажного обслуговування, які обіцяють забезпечити додаткове захоплення для випадкового використання.

Сила тертя спокою: закон Амонтона-Кулона
Знову повернуся до шкільної фізики. Нагадаю, шкільна фізика та класична механіка досить точно описують повсякденні явища. Поки не йдеться про дуже маленькі масштаби або релятивісткі швидкості, класична механіка відмінно працює. Більше того, в які б наукові праці про зчеплення шин з дорогою я не заглядав, я бачив у них багато страшних зубодробних формул, інтегралів, рядів, але зрештою все зводилося до однієї простої шкільної формули, яка називається законом Амонтона-Кулона:

Установка цих продуктів проста, але в жодному разі це не просто чи просто. Стоячи на колінах у снігу і працюючи в безпосередній близькості від мокрої, холодної та брудної колісної ніші, не лікувати. Крім того, потрібно трохи м'язів і терпіння, щоб пропустити один із цих продуктів по шині. Всі вони призначені для використання тільки на засніжених і вкритих льодом дорогах, і вони мають обмежений діапазон швидкостей від 25 миль на годину до 30 миль на годину.

Ціни варіюватимуться залежно від торгових точок та розмірів. Найменша відстань, необхідна для досягнення 20 миль на годину, дорівнює кращому зчепленню снігу. Без встановлених пристроїв тяги, ми взяли 73 фути, щоб досягти 20 mph. Для порівняння, спеціальна зимова шина взяла 57 футів, щоб досягти 20 миль на годину.

F = µN = µmg (1)

де µ - коефіцієнт зчеплення, N - сила, що притискають одне тіло до іншого (в даному випадку, вага шини плюс вага частини автомобіля, що припадає на цю шину), m - маса тіла (шини та частини автомобіля, що припадає на цю шину), g - прискорення вільного падіння.

Тобто сила тертя пропорційна силі, яка притискає одне тіло до іншого, та коефіцієнту тертя. У найпростішому випадку ця сила - вага і є силою тяжкості, тобто добутком маси тіла на прискорення вільного падіння. І тоді сила тертя спокою пропорційна коефіцієнту тертя, масі тіла та прискоренню вільного падіння.

Хорошою новиною є те, що всі три продукти пропонують додаткове зчеплення на снігу. Погана новина полягає в тому, що установка може бути жорсткою, особливо коли ви схильні до холоду. Важливо, щоб вони були встановлені в безпечному місцідалеко від трафіку. Кожен із них вимагає, щоб шина періодично оберталася під час установки, щоб правильно розташувати тягові засоби над протектором шини.

Підбір ширини шин відео

Отже, цей процес простіше із помічником. Для більшості водіїв снігоочисників спеціальні зимові шини більш практичні та універсальні для різних зимових умов. Після витрат на навчання у школі та Різдво витрати на підготовку наших автомобілів до канадської зими мають бути у верхній частині нашого списку бажань – ми можемо уникнути. Але з невеликим здоровим глуздом та деякими розумними покупками, щоб наш щоденний водій, готовий до гіршої Старої людини, не мав ламати банк.

Сила тертя спокою – вона ж сила зчеплення
Автомобіль рухається завдяки силі тертя спокою в області контакту шини з дорожнім полотном, а не силі тертя кочення, як іноді гадають. Сила тертя кочення – наслідок деформації шини. Вона навпаки гальмує рух автомобіля. А пляма контакту шини з дорогою лежить щодо дороги у разі кочення шини. Звичайно, під час кочення в плямі контакту завжди присутні елементи протектора, що прослизають щодо дороги, але у разі рівномірного прямолінійного руху автомобіля в першому наближенні їх можна не враховувати і вважати силу тертя силою тертя спокою або ще її називають силою зчеплення шини з дорогою, а коефіцієнт тертя спокою – коефіцієнтом зчеплення. При гальмуванні більшість елементів протектора може ковзати вздовж дорожнього полотна. В цьому випадку обертання колеса (і отже автомобіль) гальмується силою тертя ковзання. Варто зазначити, що зазвичай сила тертя ковзання менша від сили тертя спокою.

Якщо ви їздили канадською дорогою взимку, вам дійсно не потрібно було б переконувати в необхідності зимових шин. Якщо ви хочете отримати статистику, вважайте, що перша зима у Квебеку відповідно до його обов'язкового законодавства про снігову шину показала 18-відсоткове скорочення зіткнень. І всесезонні шинидійсно лише протягом чотирьох сезонів у Каліфорнії чи Флориді, а не в Канаді. Зимові шини не становлять жодних суттєвих додаткових витрат, оскільки кожен кілометр, що приводиться в рух по снігових шинах, означає життя протектора, збережене влітку.

Перерозподіл ваги авто між шинами та зчеплення з дорогою
Тепер розберемо, що є у формулі Амонтона-Кулона. Прискорення вільного падіння постійно, його з обговорення виключаємо. Маса загалом теж постійна. Звичайно, вага автомобіля розподілена між 4 шинами, і при зміні швидкості та/або траєкторії руху розподіл ваги може суттєво змінюватися: якісь шини розвантажуються, а якісь навантажуються додатково.

Коли ви враховуєте преміальні знижки, які пропонують багато автострахових компаній для використання зимових шин, загальна вартість купівлі та використання снігових шин незначна. Якщо шини вашої їзди мають низькопрофільні бічні стінки або розміри великого діаметру, ви можете заощадити кілька доларів, перейшовши на додатковий розмір. Як правило, чим нижча висота вашої боковини, тим дорожче за шину. Якщо у вашого автомобіля 19- або 20-дюймові шини як оригінальне обладнання, ви можете заощадити гроші, вибравши менший обід з вужчою шиною.

Перерозподіл ваги автомобіля між шинами теж опосередковано впливає на їхнє зчеплення з дорогою. Скажімо, при гальмуванні вага машини частково зміщується з задньої осіна передню, отже, сила притискання задніх шин до дороги зменшується і тому їх зчеплення з дорогою погіршується. Це підвищує можливість занесення автомобіля, але на гальмівний шлях не впливає, тому що сила зчеплення передніх коліс з дорогою збільшується через перерозподілене навантаження. Якщо на тих самих шинах будуть гальмувати Porsche 911 і Porsche Cayenne, В останнього внаслідок більшої висоти зміщення ваги з задніх шин на передні буде більшою мірою, і Cayenne більше ризикує потрапити в замет. Але гальмівний шлях від цього меншим не стане. Те, що Cayenne важче - теж не впливає, про це читайте статтю "Гальмівний шлях не залежить від маси авто?". Повертати Cayenne буде звичайно ж гірше 911-го і на менших швидкостях - саме через вищий центр тяжкості і більший зсув ваги і великих кренів.

Роздрібний продавець шин може використовувати калькулятор розміру шини, щоб ви не вибирали розмір, який треться на внутрішньому крилі під час поворотів або змішує різні бортові комп'ютерина вашому автомобілі. При розгляді меншого обода та комбінації шин обов'язково переконайтеся, що гальма вашого автомобіля очистять внутрішню частинунових колісних дисків. Тримайте подалі від зимових колісних дисків, які не мають прямої посадки або центрування. Для багатьох «універсальних пристроїв» для коліс потрібні спеціальні колісні гайки або розпірні пластини або залежно від колісних шпильок для перенесення ваги транспортного засобу.

З іншого боку, на перерозподіл ваги впливає манера водіння. При акуратному керуванні, коли водій уникає різких поворотів, перебудов, прискорень і гальмувань (читай, чим менше натиснута педаль гальма або чим на менший кут повертається кермо), запас зчеплення шин з дорогою максимальний, тобто шини знаходяться максимально далеко від переходу в стан повного ковзання і, як наслідок, керування автомобілем максимально безпечне. По-друге, те саме переміщення педалей або керма можна зробити по-різному: швидко, різко або наростаючою, прогресивно. Різке натискання на педаль або поворот керма призведе до відповідного різкого перерозподілу ваги з одних шин на інші, і це загрожує їх зривом у ковзання і сходом з траєкторії руху. Поступовий вплив на органи управління призводить до настільки ж плавного перерозподілу ваги, що дозволяє шинам чіплятися за дорогу без ризику ковзання і втрати керованості або стійкості автомобіля. Переконатись у цьому на практиці ви можете на курсах контраварійної підготовки водіїв, наприклад, під час виконання вправи «екстренний об'їзд перешкоди».

У разі удару колеса на бордюрі або вибоїні це може призвести до вигнутих штифтів і навіть послабити колісні гайки. Не намагайтеся заощадити, купуючи лише дві зимові шини. З легкою вагою сучасних автомобілів, у поєднанні з більш потужними двигунами, встановлення тільки двох снігів – це запрошення на першу крижану криву. Найнадійніші рітейлери шин відмовляться від установки лише двох зимових шин, і, якщо їх змусять, вони поставлять їх на задню частину переднього приводудля безпеки.

Навіть із сьогоднішніми техніко-завантаженими автомобілями все ще є деякі речі, які ви можете зробити самі, щоб підготуватися до майбутнього сезону. Якщо леза склоочисника автомобіля старше року, отримайте новий комплект. У більшості магазинів автозапчастин є списки за роками, марками та моделями, але візьміть рулетку і перевірте довжину, щоб бути впевненим. Якщо ви не впевнені, як випустити лезо з важеля склоочисника, зжерти посібник користувача або запустити пошук відео у вашій улюбленій пошуковій системі.

1. Якщо ви хочете водити машину по дорогах загального користування безпечно, а по гоночному треку швидко, переміщуйте органи управління (кермо, педалі газу та гальма) плавно та поступово.

Тепер поговоримо про те, що у самій шині впливає її зчеплення.

Коефіцієнт зчеплення шини з дорогою
Залишається останній параметр у формулі сили тертя Амонтона-Кулона – коефіцієнт зчеплення µ, який, в першу чергу, залежить від природи поверхонь, що стикаються. Найпоказовіший приклад – зчеплення гуми з асфальтом значно краще, ніж тієї ж гуми зі снігом і тим більше льодом, незважаючи на різні механізми тертя між шиною та цими трьома покриттями. А при тому самому дорожньому покритті коефіцієнт зчеплення залежатиме вже від складу гуми і конструкції протектора. Наприклад, на зимових шинах автомобіль набагато краще тримає слизьку дорогу, ніж на літніх. І головна відмінність зимових та літніх шин- саме різний склад гуми та конструкція протектора.

Перевірте повітряний фільтрдвигуна. Під час холодного вологого ранку зими двигун із упорскуванням палива може легко затоплюватися паливом, якщо він не може отримати достатньо свіжого повітря у його прийом. Простий спосіб перевірити більшість з них на соло - це включити фари і активувати чотиристоронні мигалки. Це дозволить одночасно висвітлювати більшість зовнішніх вогнів. Щоб перевірити гальмівні та зворотні вогні, використовуйте дзеркало заднього виду, коли ви підходите до великого вікна або магазину.

Скористайтеся сезонним сервісом

Небагато власників автомобілів хочуть змінити моторне маслосвого автомобіля або під ним під ним, щоб перевірити, серед іншого, кермові, підвісні та вихлопні компоненти. Майже кожен відділ обслуговування дилерів, регіональний або національний магазин автобізнесу та незалежний гараж пропонують сезонний огляд, що включає зміну олії, ротацію шини та багатоточковий огляд. Вони дуже важливі, і варте того, щоб дізнатися, в якому стані знаходиться ваш автомобіль. Якщо спеціальний тест не включає тест батареї, а ваш вік перевищує три роки, завершіть тест.

А якщо ви коли-небудь дивилися по телевізору Формулу 1, напевно чули про різних типахшин та різних складах: «м'який склад, надм'який склад, жорсткий склад». Саме це і має ключовий вплив на коефіцієнт зчеплення, навіть у Формулі 1.

То що ж, все? Більше нічого не впливає? І що цей коефіцієнт зчеплення постійний? Впливає і саме тому, що коефіцієнт зчеплення не є постійним і залежить від деяких факторів. Але для початку розповім про горезвісну площу плями контакту.

Які шини краще широкі чи вузькі

Уникайте потрапляння в магазин першого дня великого снігопаду; їх буде перевантажено, виконуючи установки зимових шин. Якщо будь-який самопроголошений «експерт» намагається сказати вам, що все це правильно, блокуйте ваші вуха і повільно відходьте. Автомобіль з заднім приводом, оснащений належними сніговими шинами, в руках хорошого водія так само гарний, як і решта на снігу.

На що впливає ширина профілю?

Крім того, снігові пончики не мають наміру робити самі. Вдягання гарного набору зимових шин на ваш автомобіль є найпростішим і економічним способом зробити його кращим у снігу. Хороший набір всіх сезонів працюватиме, і гарний набір зимових шин ще кращий.

Чи площа плями контакту впливає на зчеплення шини з дорогою?
Про всяк випадок нагадаю, що така пляма контакту. При контакті з плоским дорожнім покриттям ВСЯ шина деформується, змінюючись і стаючи плоскою у зоні контакту. Цю зону і називають плямою контакту. Пляма контакту має площу, приблизно рівну розміру долоні. Обивателі часто думають, що чим більша площа контакту, тим краще зчеплення шини з дорогою. І ще багато хто думає, що чим ширша шина, тим більше площа плями контакту. А отже, думають, що чим ширша шина, тим краще її зчеплення з дорогою. Нижче розповім про все це по порядку.

Не намагайтеся водити цей незвичайний набір низькопрофільних літніх шин у снігу. Ласкаво просимо назад до «Відповіді дня» - нашої щоденної функції «Ялопник», в якій ми беремо найкращі десять відповідей від «Питання дня» попереднього дня і сяємо, щоб похвалитися. Це ви і для вас, читачі Джалопнік.

Багато водіїв не впевнені у зміні шин, чи то найкращі шиниповинні бути встановлені спереду чи ззаду. Чому шини взагалі носять інакше і що це пов'язано з приводом, ви можете дізнатися тут. Ті, хто проводить сезонну шину, змінюються навесні та восени, стикаються з питанням двічі на рік: куди йти з найкращими шинами? Чи є шини з великим профілем на передній чи задній осі? Обидва інститути приходять до висновку, що найкращі шини відносяться до задньої осі.

Як видно з формули Амонтона-Кулона, площа плями контакту через тертя не входить. Чому? Адже, здавалося б, чим більша площа, тим більше елементів шини бере участь у зачепленні і тим більша сила тертя. З одного боку – так, а з іншого – чим більша площа зіткнення, тим менший тиск шини на дорогу. Виходить баш на баш, і площа не відіграє жодної ролі. Тепер поясню те саме на мові фізики.

Шини на приводній осі використовують швидше

Той факт, що всі чотири шини мають однакову глибину протектора, стосується тільки нових автомобілів або автомобілів з повним набором шин. Коли автомобіль переміщається, шини на провідній осі зношуються швидше - у моделях з переднім приводом, передніх колесах та задніх приводних моделях - задніх колесах. На автомобілях з повним приводомпередні шини зношуються швидше, оскільки всі колеса рухаються, але передні кузови більш завантажені при керуванні та гальмуванні.

Довгий час це було емпіричне правило при зміні шин для кріплення найкращих шин на передній осі автомобіля, незалежно від типу приводу. Оскільки шини з нижчим профілем виявляються вигідними для гальмування як на вологих, так і на сухих дорогах, а також мають кращими властивостямиаквапланування.

Щоб було зрозуміліше, куди поділася площа, можна формулу Амонтона-Кулона (1) переписати інакше, з урахуванням площі плями контакту та відобразити вплив плями на тиск. Все просто: тиск тіла на опору або, в нашому випадку, шини на асфальт дорівнює вазі тіла (шини), поділеному на площу контакту:

P = N/S = mg/S (2)
де P - тиск шини на дорогу, N = mg - той самий вага шини.

Зміна шин: найкращі колеса відносяться до задньої частини

Це тому, що натягування найгірших шин на задній стороні може вплинути на стабільність руху. При зміні смуг на мокрих дорогах задня частина може зламатися, і транспортний засібможе почати котитися. Навіть сучасні програми електронної стабілізаціїможуть лише частково компенсувати, якщо глибина протектора ззаду значно нижча, ніж передня. Оскільки поворотні сили задньої осі мають такий вирішальний вплив на стабільність руху, ви завжди повинні пам'ятати при зміні шин: найкращі шини повертаються.

Тоді звідси можна виразити вагу через тиск:

Тепер, якщо підставити цю формулу до закону Амонтона-Кулона, отримаємо:

Або, висловлюючись людською мовою, сила зчеплення шини з дорогою пропорційна коефіцієнту зчеплення, тиску шини на дорогу та площі контактної плями. Це саме те, як сприймає силу зчеплення більшість людей. Але тут заритий собака – у тому, що тиск безпосередньо залежить від площі плями контакту і обернено пропорційно йому. Про це говорить формула (2). Підставляючи сюди вираз для тиску, отримаємо:

Тоді площу ми успішно скорочуємо і приходимо до закону Амонтона-Кулона (1) та силі зчеплення, яка не залежить від площі плями контакту.

Вплив адгезії на коефіцієнт зчеплення
Багато хто інтуїтивно вважає, що механізм тертя гуми пояснюється адгезією - її приклеюванням до дорожнього покриття: чим більше площа дотику, тим більше приклеювання і тим більше зчеплення. При цьому приклеювання, начебто, не дуже залежить від сили, що притискає. Дійсно, той же скотч липне до гладких чистих поверхонь без будь-якого зусилля, забезпечуючи чудове зчеплення. Ключове слово тут – гладкі чисті поверхні. Якщо поверхня шорстка і брудна, як асфальт, то скотч триматиме набагато гірше. На цьому ефекті ґрунтується принцип захисту поверхонь у міському середовищі від наклеювання оголошень. І скотч, і оголошення не тримаються на нерівних поверхнях тому, що реальна площа контакту набагато менша за площу самого скотчу або паперу. Якщо матеріал текучий та його контакт із нерівною поверхнею зберігається досить довго, то склеювання буде можливим. Звичайна гума – матеріал м'який, але не текучий, а час її контакту з дорожнім полотном досить малі. В результаті, вкладом прилипання у формування коефіцієнта тертя можна знехтувати. Для бажаючих розібратися у питанні самостійно, я можу порекомендувати ознайомитися з теоріями Грінвуда-Вільямсона та Джонсона-Кендала-Робертса та подальшим розвитком теорії механіки контактної взаємодії.

Що ж до їзди по гоночному треку на спортивних та гоночних шинах, там ефект прилипання шини до поверхні треку може бути помітнішим. Частково це пов'язано зі специфічним складом гуми протектора та частково – з вищою температурою, до якої прогріваються шини під час гоночної їзди. Цей ефект пояснює, чому коефіцієнт зчеплення гоночних шин може бути помітно більше 1 (у шин у Формулі 1 – близько 1,8).

І ось як такий коефіцієнт зчеплення позначається практично:


Гальмівний шлях гоночного боліда F1 зі швидкості 140 км/год виявився коротшим на 32 метри, ніж звичайного дорожнього автомобіля 48 метрів проти 80, тобто в 1,66 рази коротше. У стільки ж раз коефіцієнт зчеплення гоночної шини в цьому відео більше, ніж у дорожньої.

Вплив аеродинамічної притискної сили на зчеплення
Не варто плутати ефект прилипання шин до поверхні треку з ефектом аеродинамічної притискної сили, завдяки якій пілоти Формули 1 при гальмуваннях, прискореннях і поворотах можуть зазнавати перевантажень, що в кілька разів перевищують величину прискорення вільного падіння. А боліди, відповідно, мають у кілька разів більшу динаміку гальмування та швидкість проходження поворотів, ніж звичайні дорожні машини. Тобто в повороті бічне прискорення величиною 4g (де g – прискорення вільного падіння) боліди розвивають не за рахунок прилипання шини та коефіцієнта зчеплення, нібито в 4 рази більшого, ніж у дорожніх шин, а за рахунок великої притискної сили, яка створюється антикрилами на великої швидкості і в кілька разів перевищує тяжкість боліду.

Збільшена пляма контакту – спущені шини
З практики, площа плями контакту можна збільшити, зменшивши тиск у шинах. Якщо спустити шини до 1 атмосфери, то при нормі в 2 атмосфери це вдвічі менший тиск і вдвічі більша площа контактної плями. Так що ж, їздові характеристики машини покращаться у 2 рази? Звичайно ж, немає і, більше того, вони погіршаться. Хоча… гальмівний шлях зменшиться, але не через пляму контакту, що збільшилася, а через сили тертя кочення, що збільшилася, внаслідок більш м'якої шинита більшої її деформації. А прискорення не стане кращим і буде лише гіршим – все через ту саму силу тертя кочення. Ну а в поворотах… машина поводитиметься, начебто водій сильно п'яний:) Загалом, не робіть цього – не спускайте шини без необхідності, і, до речі, про цю потребу…

Збільшення площі плями контакту за рахунок спускання шин реально може допомогти, якщо потрібно проїхати через якісь пухкі, хиткі місця. За рахунок більшої площі контакту з поверхнею зменшиться тиск шин на поверхню, а отже, і ризик провалитися чи ув'язнути.

Збільшимо ширину шин у 10 разів та врятуємо світ від ДТП?
Зворотній приклад, вузькі шинимотоцикли не роблять його повільнішим, ніж машина, і, більше того, він помітно швидше за неї. Швидше він з інших причин, але значно менша ширина шини негативного впливуточно не чинить.

І ще ідея - а давайте збільшимо ширину шини в 10 разів і тим самим збільшимо зчеплення в 10 разів, і раз і назавжди вирішимо всі проблеми зимової їзди, а на асфальті машина взагалі зупинятиметься, як укопана! І всім завжди вистачатиме гальмівного шляху! Що вам не подобається ця ідея? Правильно, якби все було так просто, це давно вже зробили б…

В підсумку:
збільшення площі плями контакту => збільшення кількості елементів шини, що беруть участь у зачепленні, і одночасно зменшення тиску шини на дорогу => обидва ефекти компенсують один одного рівною мірою => зчеплення шини з дорогою не змінюється

Чи ширина шини впливає на площу плями контакту?
Більше того, збільшивши ширину шини, хоч у 10 разів, ми не збільшимо площу плями контакту, а лише змінимо її форму. Поки ви не закидали мене тухлими помідорами після цієї фрази, спробую встигнути довести її:)))

Згадаймо, що такий тиск – це сила (у нашому випадку – сила тяжкості, притискна сила), що припадає на одиницю площі. Про це нам говорить формула (2), продублюю її:

P = N/S = mg/S (2)
де m – маса тіла (шини та частини машини, що припадає на цю шину), а S – площа зіткнення тіл, тобто в нашому випадку площа плями контакту.

Звідси площа плями контакту дорівнює

Тобто площа плями контакту шини з дорогою тим більша, чим більша вага машини, що припадає на цю шину, і чим гірше вона накачана. І, звичайно, на площу впливає і жорсткість боковин шини. Чим жорсткіша боковини, тим менше деформується шина і тим менше деформується шина при зменшенні тиску повітря в ній. Хороший приклад - сучасні шини з посиленими боковинами Run Flat, які навіть повністю спущеними можуть довезти автомобіль до місця призначення, не особливо просідаючи. Від ширини шини площа плями контакту при одному і тому ж тиску і тому самому навантаженню не залежить (у першому наближенні).

Ширина шини впливає форму плями контакту
Прекрасно! А куди поділася ширина шини? Дуже просто, і знову працює принцип «баш на баш». Пляма контакту – наслідок деформації шини, яка, у свою чергу, виникає внаслідок прикладеної зверху сили, тобто сил тяжкості самої шини та автомобіля. Чим ширша шина, тим ширша пляма контакту, що, здавалося б, має збільшити площу плями. З іншого боку, чим ширша шина, тим менший тиск вона чинить на дорогу і тим менше деформується. В результаті, при збільшенні ширини профілю шини ми маємо ту ж площу плями контакту, але більш витягнуту по ширині і вузьку форму.

В одному з серйозних наукових праць, який попався мені на очі останнім часом ( Автомобільні шини, диски та обіддя, Євзович В.Є., Райбман П.Г.), автори привели результат експерименту з трьома шинами, дві з яких були однієї і тієї ж моделі, але різного діаметра ширини:

205/55 R16 з площею відбитка 173*143 мм = 247,39 см2

225/45 R17 з площею відбитка 185*134 мм = 247,90 см2

Як бачимо, у ширшої шини пляма витягнутіша і вужча, ніж у більш вузької шини. При цьому в квадратних сантиметрах площа плями контакту практично та сама.

Тобто, так, при тому самому тиску у широкої шини пляма контакту по площі більше, ніж у вузькій. Але наскільки? У даному прикладіна десяті частки відсотка, а взагалі – максимум на кілька відсотків. Теоретично, ми можемо поставити на машину замість шин із шириною профілю 195 мм шини з профілем, скажімо, 245 мм. Але на практиці це неприпустимо за вимогами заводу-виробника автомобіля. У будь-якому разі, як я писав вище, площа плями контакту безпосередньо не впливає на силу зчеплення, тому ні ці частки відсотка, ні більше збільшення площі (наприклад, за рахунок зниження тиску в шині) нам не зроблять погоди.

В підсумку:
збільшуємо ширину профілю шини => збільшуємо ширину плями контакту і одночасно зменшуємо тиск шини на дорогу та деформацію шини в зоні контакту => зменшуємо довжину плями контакту => змінюється форма плями контакту, але не змінюється його підсумкова площа (змінюється незначно)

А збільшити площу плями контакту можна або зменшивши тиск повітря в шині, або збільшивши навантаження зверху на шину.

Сила зчеплення шини з дорогою. Підсумки
Отже, ширина шини безпосередньо не впливає на її зчеплення з дорогою з двох причин:

а) площа плями контакту впливає зчеплення

б) ширина шини не впливає на площу плями контакту

Я б сказав, що сила тертя має «подвійний захист» від ширини шини:)))

Однак ширина шини все ж таки побічно впливає на силу зчеплення, і незалежність площі плями контакту від ширини ніяк не заважає цьому впливу. Про все це – нижче.

У результаті зчеплення шини з дорогою залежить від:
1) ваги, що припадає на шину, від розважування автомобіля та динамічного перерозподілу ваги, а отже, і від конструктивних його особливостей – висоти центру ваги, колісної бази, колії, підвіски, жорсткості кузова. Обговорення цих моментів – окрема тема і виходить за межі цієї серії статей.
2) коефіцієнта зчеплення (тертя спокою). А він, у свою чергу, багато чого залежить, але не від площі плями контакту! :) Ось параметри, що впливають на величину коефіцієнта зчеплення шини з дорогою, відомі мені з університетського курсу фізики, спеціальної літератури та з водійського та інструкторського досвіду:
тип та якість дорожнього покриття
склад гуми протектора
температура шини
швидкість руху автомобіля
прослизання шини
відведення шини

=====================================================
взято тут kaminsky.su/blog/ot-chego…ie-shin-s-dorogoj-chast-1
там ще є продовження

Пропоную обговорити та подискутувати на цю тему.
Від себе щодо форми плями контакту та "кращі" вузьких шин взимку:
1. можу припустити, що поздовжня пляма контакту може сприяти кращій керованості, але це не пов'язано з кращим зчепленням. Спрощений приклад: лижі краще їдуть вздовж, а не впоперек, і зчеплення тут не до чого.
2. всі ці найкращості просто не можна відчути при різниці в ширині шини до 30мм.
3. широкі шини можна труїти сильніше тому що вони менше плющаться, тому і дають більшу пляму контакту в порівнянні з більш вузькими шинами того ж діаметра (зовнішнього та внутрішнього)
Останнє з особистого досвіду, 205/70 15 лягала на диск при 0,5 атм, а 235/70 15 при 0,2 ще не лежить. Щоправда, шини різні, тому дуже непряме підтвердження.

Ще нарив статтю Яблонева А. Л., опубліковану в журналі "Гірський інформаційно-аналітичний бюлетень"
"РОЗРАХУНОК ДЕФОРМАЦІЇ ПНЕВМАТИЧНОГО КОЛІСА ПРИ ВЗАЄМОДІЇ ЙОГО З ТОРФЯНОЮ ЗАЛЕЖЖЮ"
Нормального посилання не знайшов, тільки посилання на завантаження пдф, кому цікаво знайдете.
У ній є формула визначення величини деформації шини
ƛ=Q/Cp, де ƛ - деформація шини в м, Q - вага, що діє на шину в кН, Cp - жорсткість шини кН/м
Жорсткість визначається за формулою
Cp=Π*Pw*√(D*B), де П=3,14, Pw - тиск у шині в кПа, D - діаметр шини м, B - ширина шини м.
Q=m*g
порахував для тиску в 2 атм та навантаження на колесо 250кг
шини 215/75 15 - 9,8мм
шини 235/70 15 - 9,4 мм
різниця в діаметрі 4мм, 235е більше.
Від сюди випливає, що широка шина деформується менше, а різниця настільки незначна, що не варто і морочитися при такому розкиді по ширині.

Like 17 Share: Follow this User

Конкретної відповіді немає, ширина підбирається під певні умови експлуатації автомобіля. Вивчивши цю статтю, читач дізнається, на що впливає ширина профілю, в яких випадках варто віддати перевагу широким форматам, а коли вузьким.

Довідка! Ширина профілю автомобільної покришки – це відстань між боковинами шини. Вимірюється цей параметр лише на накачаній до номінального тиску шині. Автомобілісту важливо знати наступне: чим ширший профіль покришки, тим ширший її протектор. Варто враховувати, що ці параметри не повинні відповідати один одному за розміром.

У цьому матеріалі не буде жодної цифри, тому що вибір ширини профілю необхідно починати з ознайомлення з інструкцією з експлуатації автомобіля. Там ви знайдете список допустимих типорозмірів шин, які можна поставити на машину без втрати керованості. Також ви знайдете цю інформацію в отворі водійських дверейабо на лючці бензобака – зазвичай це приклеєна таблиця з переліком допустимих типорозмірів.

Останній варіант можна віднести до «широкої гуми», а перший відповідно до вузької. Не рекомендується встановлювати на машину покришки з непередбаченими розміром виробником, це стосується і ширини профілю. Ігнорування цього правила може призвести до серйозної ДТП. Також рекомендації виробника допоможуть визначитись, які шини краще вліткуширокі чи вузькі.

На що впливає ширина профілю?

Щоб зрозуміти, які шини краще взимкуширокі чи вузьківарто ознайомитися з їх особливостями. Ми вже знаємо, що ширина профілю визначає ширину протектора, тобто площу плями контакту покришки з покриттям. Від останнього параметра залежить показник керованості, довжина гальмівного шляху, ступінь протидії акваплануванню, курсова стійкість і витрата пального. На автомобільному ринку поширені широкі, і є причини:

  • Моделі з широким профілем мають високу курсовою стійкістю, автомобіль тримає дорогу і плавно входить у повороти на великій швидкості. Також до переваг широкопрофільної гуми можна віднести високу прохідністьв умовах засніжених доріг.
  • Є в широкої гумита недоліки, серед яких варто виділити підвищену вагу (на ходову частинудіє високе навантаження), низька стійкість до аквапланування, збільшена витрата пального та більш висока вартість.

На основі недоліків і переваг можна зробити такі висновки: якщо ви більшу частину сезону проводите в місті, не захоплюєтеся бездоріжжям, у вас малолітражка (не більше 2000 куб. см), то варто вибрати шини з вузьким профілем. У міських умовах ви не відчуєте переваг широких покришок, зате повною мірою відчуєте недоліки у вигляді підвищеної витратита високої вартості.

Якщо ж ви часто виїжджаєте на трасу і віддаєте перевагу екстремальній їзді на високих швидкостях, при цьому автомобіль обладнаний потужною силовою установкоюбільше 2000 кубів, можна зробити вибір у бік широкопрофільної гуми. Пам'ятайте про те, що такі моделі «не дружать» з дощовою погодою, в цей час не рекомендується їздити на високій швидкості, оскільки показники керованості сильно занижені, якщо порівнювати із сухою погодою.

Взимку та влітку – що вибрати?

Отже, у вас є максимальна та мінімальна ширина профілю, вказана в посібнику з експлуатації. На основі цих даних підбираємо покришки під конкретний сезон:

  • Ширина шин взимку має бути середньоюТак як цей період супроводжується не тільки снігом, а й дощами. Початок і кінець зими – це потоки води на дорогах та каша. Занадто широкі покришки не впораються з водою через низьку опірність акваплануванню, а надто вузькі не проїдуть через засніжену дорогу.
  • Ширина шин вліткуможе бути невеликий, тому що з усіх погодних явищ на вас чекають лише дощі. Широкі покришки варто вибрати в тому випадку, якщо ви збираєтеся влаштовувати літні вилазки на бездоріжжя, там широкий профіль забезпечує підвищену стійкість.

Підсумки

Для легкових автомобілів, До яких належать і кросовери, вузькі шини будуть оптимальним варіантом. Ми розповіли про зчеплення з покриттям, особливості широко вузького профілю, вам залишилося тільки підібрати відповідну модель під умови вашої області. Не потрібно купувати шини тільки через те, що вони виглядають стильно та незвично через широкий профіль, головне – це безпека.

Поділіться з друзями або збережіть для себе:

Завантаження...