Установка более широкой резины на авто
Можно ли ставить резину шире?
И видим, что на диск шириной 6 дюймов можно поставить шины шириной от 175 до 205, при этом оптимально 185-195. 70 — Вторая цифра означает высоту профиля. Ее тоже можно варьировать — ограничена лишь размерами колесных арок. Если поставить больше, чем надо, колеса могут задевать арки в поворотах.
Можно ли на диск поставить резину шире?
Покрышки меньшего диаметра, чем обода, установить можно. Так даже можно будет эксплуатировать автомобиль, но недолго. Ресурс шин значительно ухудшается, они станут более подвержены проколам или порезам при езде по неровной дороге.
Что будет если поставить резину шире чем нужно?
Чем шире шина, тем больше площадь её контакта с дорогой, что улучшает курсовую устойчивость и сцепление с асфальтом, столь нужное для мощных автомобилей. Оптимальная ширина покрышек подбирается инженерами исходя из характеристик двигателя, массы, колёсной базы и колеи машины.
Можно ли поставить более широкую резину?
Более широкая шина
При сохранении штатного размера колесного диска увеличиваем ширину профиля шины с сохранением процентного отношения высоты к ширине. … Поэтому увеличение ширины профиля шины допустимо в большинстве случаев на величину до 24 мм.
Какую резину поставить на 15 диски?
Для дисков с диаметром 15 дюймов также хорошо подойдут шины размером от 125 до 225. Обратите внимание: чем шире диски, тем лучше будет эксплуатироваться резина с таким радиусом. Для 16-ти дюймовых дисков подойдет резина больших размеров: от 195 до 245.
Можно ли поставить на 16 диски резину на 15?
Никак нельзя. При чём физически нельзя. Внутренний диаметр у резины на 25 мм больше, чем посадочное место на диске.
Можно ли менять ширину резины?
Если соблюдать рекомендованные размерности, можно менять ширину резины практически без изменения поведения и безопасности авто. … Заужение ширины шины сверх установленной производителем авто нормы, потребует замены дисков на узкие варианты.
Можно ли ставить диски меньшей ширины?
Допустимо брать диски с отклонением в ширине обода не более 1 дюйма, если это диск диаметром до 14 дюймов. Для дисков с монтажным диаметром от 15 и выше дюймов максимальное отклонение составляет 1,5 дюйма.
Что будет если поставить колеса большего диаметра?
Следует учитывать, что диски увеличенного диаметра весят больше, и их установка приводит к росту неподрессорной массы автомобиля. Также чем тяжелее колесо, тем сложнее его вращать силовому агрегату. Соответственно, растет расход топлива и ухудшается динамика.
Что будет если поставить колеса меньшего диаметра?
Вырастет возможность зацепиться днищем за бордюр или препятствие на дороге. Уменьшится ресурс колеса, причем существенно. Шины создаются под определенный вес автомобиля и его скоростные характеристики. Колеса меньшего размера могут изнашиваться в 2 раза быстрее, покрышки придется покупать чаще.
Какие шины можно поставить на 17 диски?
Ширина диска должна совпадать с шириной шин. Профиль шин. Последний, но не по значению критерий. На транспортное средство с радиальностью 17 допускается установка автопокрышек с высотой профиля от 40 до 45 мм.
Можно ли поставить шины?
В Правилах дорожного движения ничего не сказано о запрете на установку разных шин на переднюю и заднюю ось транспортного средства. Естественно, речь идет о попарной установке одинаковой резины на машину — пара покрышек на передние колеса и пара на заднюю ось. В этом случае на авто можно ездить без ограничений.
Какую резину выбрать на зиму широкую или узкую?
Зимой использование узких шин позволяет увеличить давление на единицу площади дорожного покрытия, что хорошо при езде по грязи и рыхлому снегу. По скользкой поверхности (лёд, водяная плёнка) лучше ездить на широкой резине, которая увеличивает силу трения пропорционально увеличению площади контакта.
Какие диски нужны для шины 195 65 15?
Получите 6 дюймов — обод именно такой ширины нужен для шины 195/65R15. Затем определите диаметр диска. Подавляющее большинство современных автомобилей бегает на 13-, 14-, 15- и 16-дюймовых дисках.
Можно ли заменить 195 на 205?
Почему нельзя устанавливать колеса диаметром больше заводских
О том, как правильно выбрать диски и шины для своего автомобиля, мы уже говорили. При этом многие в стремлении к собственным целям выбирают колеса как большего размера, однако нормальная повседневная эксплуатация диктует свои условия: их следует держать в заводских параметрах. Почему же не стоит устанавливать колеса больше заводских?
Сначала определимся с тем, что означает фраза «больше заводских». Дело в том, что практически для всех автомобилей производители предлагают несколько вариантов размерности колесных дисков и шин: каждый из этих вариантов одобрен производителем, поскольку прошел испытания и означает не только физическую возможность установить колеса на автомобиль, но и оптимальность эксплуатационных параметров. Таким образом, если вы купили автомобиль с дисками диаметром 15 дюймов, но в другой комплектации производитель предлагает 17-дюймовые колеса, вы можете самостоятельно установить такие и на свою машину, не опасаясь негативных последствий. Однако перед установкой обязательно стоит проверить допустимые размеры колес для вашего автомобиля в руководстве по эксплуатации, чтобы убедиться в технической возможности и правильно выбрать размерность дисков и шин.
Говоря же «больше заводских», мы имеем в виду прежде всего колеса, размер которых превышает параметры, рекомендованные производителем. Именно такие «эксперименты» влияют на эксплуатационные характеристики. Однако даже если действовать в пределах дозволенного производителем, физику не обманешь, и установка 17-дюймовых колес вместо 15-дюймовых, разумеется, тоже не пройдет незамеченной – многое из того, что будет перечислено ниже, будет справедливым и в этом случае.
Также определимся с тем, что колесо – это готовый к установке элемент в сборе, состоящий из шины и колесного диска. И «увеличение» в этом смысле – понятие многозначное: ведь увеличение диаметра диска вовсе не обязательно означает увеличение диаметра колеса. Разберемся по порядку.
Прежде всего диски большего диаметра, как правило, имеют больший вес – а следовательно, растет неподрессоренная масса. Более тяжелое колесо сложнее раскрутить двигателю – то есть, расход топлива станет выше, а динамика – хуже. Кроме того, увеличение неподрессоренной массы сказывается и на ресурсе подвески – она рассчитана на определенную нагрузку, ограниченную штатными колесами.
Увеличению диаметра диска обычно сопутствует и рост его ширины, а также изменение вылета (глубины посадки диска в колесной арке). Это меняет параметры работы ступичных подшипников, увеличивая нагрузку на них, и ощутимо сокращает их ресурс. В зависимости от степени отклонения параметров от штатных подшипники могут прослужить на 20-30% меньше, а могут и «сыпаться» буквально каждые несколько тысяч километров.
Ну а теперь перейдем от дисков к шинам – ведь увеличение диаметра диска меняет и параметры устанавливаемых шин.
Правило о росте веса с увеличением размера справедливо и для шин: как правило, шины большего посадочного диаметра имеют большую массу, которая добавляется к массе колеса в сборе и итоговой неподрессоренной массе.
Второй недостаток связан с тем, что в подавляющем большинстве случаев увеличение диаметра диска происходит за счет уменьшения профиля шины: то есть, чтобы новые большие диски влезли в арку, на них нужно надеть более низкопрофильную резину. Ну а уменьшение профиля – это ухудшение плавности хода и общего комфорта автомобиля. Кроме того, более «тонкая» шина хуже гасит ударные нагрузки и больше передает их дальше – на диск и подвеску. Таким образом, езда на низкопрофильных шинах по неидеальным дорогам означает снижение ресурса подвески и дисков и соответствующее увеличение эксплуатационных затрат, в том числе и на шины, риск повредить которые растет с уменьшением профиля.
Да, еще один косвенный, но все же недостаток – это финансовая сторона вопроса. Больше денег придется отдать не только за новые диски, но и за резину для них, и за шиномонтаж, и за потенциальный ремонт низкопрофильной шины.
Ну а еще в числе неприятных последствий можно упомянуть изменение точности показаний спидометра: изначально спидометры обычно настраивают на легкое завышение показаний относительно реальной скорости, и с постепенным ростом диаметра колеса он сначала станет точнее, а затем будет «врать» все сильнее. Кроме того, с увеличением ширины шины растет ее склонность к аквапланированию.
Конечно, увеличение диаметра колеса не означает сплошных недостатков, есть в нем и положительные стороны. К примеру, колеса большего диаметра означают увеличение дорожного просвета, а также увеличение максимальной скорости – ведь за один оборот колесо большего диаметра проходит больший путь. Рост ширины резины означает увеличение пятна контакта с дорогой и, соответственно, сцепления с ней – это улучшает управляемость автомобиля и скорость прохождения поворотов.
Одним из главных недостатков нестандартно больших колес является то, что они банально запрещены законом. Технический регламент Таможенного союза в части шин и дисков, допускаемых к установке, прост и непреклонен: разрешены лишь те, что «соответствуют рекомендациям эксплуатационной документации изготовителей транспортных средств».
Кроме того, следует помнить и то, что тем же техрегламентом запрещены так называемые «разварки» – диски увеличенной ширины, сваренные из нескольких «штамповок». Во-первых, они банально небезопасны, так как имеют незаводскую конструкцию, а во-вторых, техрегламент не допускает «наличие трещин на дисках и ободьях колес, следов их устранения сваркой».
Широкие или узкие шины: что выбрать?
Автомобилисты часто спорят, какие шины лучше: широкие или узкие. Ведь от ширины зависит управляемость и курсовая устойчивость автомобиля, сцепные свойства покрышки.
Широкие низкие автопокрышки смотрятся эффектно и отличаются практичностью. Узкие показывают стабильное поведение на мокрой дороге и преимущественно используются зимой.
Но как узнать, резина узкая или широкая? Для этого необходимо обратить внимание на маркировку, которая наносится на боковую часть покрышки.
Стандартная маркировка выглядит ‘195/65 R 14 91V’ и расшифровывается так:
Ширина шины – расстояние между боковыми частями покрышки от края до края. При этом давление в покрышке должно быть оптимальным.
Для обеспечения безопасного и комфортного вождения ширина профиля не должна превышать ширину обода на 30%. Это необходимо учитывать, если вы решили поставить резину шире, чем рекомендовано производителем.
Можно ли поставить шины шире, если это не предусмотрено производителем? В этом случае нет. Устанавливают только рекомендованные модели / размеры резины. В инструкции по эксплуатации автомобиля указаны максимальные и минимальные значения. Самая большая цифра – это максимально допустимая ширина, а самая маленькая – минимально допустимая ширина.
На что способна повлиять ширина покрышки:
Узкие и широкие шины: отличия
От ширины покрышки зависит уровень комфорта, безопасность, управляемость автомобилем, а также его внешний вид.
Широкие покрышки увеличивают сопротивление качению, что приводит к большему расходу топлива. Если говорить о том, какие шины лучше шире или уже в плане эстетики. То тут выигрывает широкая резина. Она смотрится презентабельно, сразу меняет восприятие автомобиля.
Отличия кроются и в стоимости. Узкие покрышки стоят дешевле. Они популярнее. Узкая высокопрофильная резина выпускается в большом количестве, что и снижает ценник. А вот низкопрофильные широкие покрышки подойдут не для каждого автомобиля.
Плюсы и минусы широкой резины
Для быстрой загородной езды по трассе широкая резина будет предпочтительнее. Но при такой эксплуатации увеличивается риск аквапланирования.
На что обратить внимание:
Плюсы и минусы узких покрышек
На зиму следует выбирать узкую резину, которая показывает стабильные тягово-сцепные свойства по сравнению с широкими покрышками. Такие шины обеспечивают высокое поверхностное давление на дорогу, устойчиво проходят снежную колею, справляются с отводом воды и объемных масс талого снега.
Узкие покрышки подходят и для тех, кто часто ездит за город, не увлекается скоростной ездой. Для малометражных автомобилей также предпочтительнее этот вид резины.
На что обратить внимание:
Подведем итог
Если вы затрудняетесь с выбором, опытные специалисты всегда помогут правильно подобрать модель покрышек для вашего автомобиля.
26. Что будет если… поставить колеса нестандартного размера
В период наступления зимы вопрос выбора резины выходит на первый план. Ни для кого не секрет, что зимние шины дороже летних и к процессу их выбора надо подходить более основательно. Чтоб размеры и рисунок протектора соответствовали, да и высота была не менее 6 мм. То есть – для холодной поры года желательно особенно следовать параметрам, предписанным заводом-изготовителем.
Эти истины известны многим автомобилистам, но далеко не все их соблюдают.
Для начала, как обычно, поразмышляем – что движет людьми отойти от заводских норм и стандартов? Вне зависимости от поры года.
Первое и самое распространенное – быть не как все, выделяться в потоке. К примеру, купили вы себе вожделенные диски большего диаметра, а вместе с ними и низкопрофильную резину. Автомобиль моментально приобрел спортивный внешний вид, но это чисто эстетическая сторона. О практической поговорим дальше.
Второй вариант – нехватка денег. В итоге, купленные (или подаренные кем-то) задешево б.у. варианты того что было, из серии: “едет, и хорошо”.
И третий вариант – у человека свой взгляд на то, какие колеса будут лучше для его “железного коня”.
А теперь давайте рассмотрим, какие могут быть последствия от таких решений.
Самый безобидный вариант — колеса нестандартного размера вызовут погрешности спидометра и одометра. Причем речь идет не просто о колесных дисках, а именно о колесе в сборе (диске с установленной на него шиной). Общая закономерность такова: чем больше внешний диаметр колеса, тем выше максимальная скорость автомобиля и ниже его разгонная динамика — и наоборот.
Очевидно, что за один оборот большое колесо проходит более длинный путь, чем колесо меньшего диаметра. Но при этом оно обладает значительной инерцией, и двигателю сложнее его проворачивать.
Бытует мнение, что для езды по снегу и грязи надо выбирать резину поуже, а для асфальта – пошире. Если автолюбитель переходит на использование шин другого размера – например, более широкого, — то в случае с летними шинами автомобиль получает небольшое преимущество в управляемости и курсовой устойчивости.
Что же касается зимних шин, то улучшения характеристик при изменении размера шин при движении по асфальту нет вообще, а при движении по льду и снегу они незначительны. Хотя в некоторых случаях правильным подбором колес можно действительно добиться лучшей устойчивости автомобиля, повышения управляемости и даже снижения расхода бензина.
Иногда на одну и ту же машину (с разными по мощности двигателями) завод-производитель рекомендует шины разного типоразмера. Существуют специальные каталоги, в них четко определены все виды покрышек с точными размерами, подходящие для конкретной модели авто.
Эту информацию можно найти и на двери со стороны водителя (изнутри). На специальной табличке помещена информация о размерах шин, рекомендуемых производителем, разрешенные критерии нагрузки и скорости, а также оптимальное давление в шинах. Этим данным вполне можно доверять и смело следовать предложенным рекомендациям.
Широкая резина
Если вы решили установить более широкие шины, то убедитесь, что при поворачивании колес и при полной загрузке автомобиля они не будут задевать за части подвески и колесные арки.
Но не стоит забывать о том, что установка дисков и шин нестандартного размера может в большой степени повлиять на износ некоторых узлов подвески и рулевого управления. Так, например, диски с вылетом большим, чем тот, на который рассчитан автомобиль, могут достаточно быстро вывести из строя подшипники ступиц передних колес.
Рассмотрим вариант установки колес большего диаметра. Что часто привлекает водителей — применение таких колес позволит повысить клиренс автомобиля и несколько сэкономить на топливе, поскольку большое колесо за один оборот проходит чуть большее расстояние.
Но в этом случае также возможны нюансы. Например, если машина имеет небольшую мощность двигателя, то ей потребуется большая нагрузка, чтобы раскрутить колесо большого диаметра, а значит, возрастает расход бензина.
Очевидно, что, если будут установлены автошины меньшего диаметра, то клиренс автомобиля значительно сократится. Следствием этого может стать регулярное цепляние днищем за бордюры или любые препятствия на трассе. Помимо этого, колесо меньшего размера будет служить меньше.
оскольку при создании автомобиля его разработчики уделяют внимание и диаметру шин, они имеют определенные стандарты, присущие именно данной марке, учитываются скоростные показатели и масса автомобиля. Естественно, что колеса меньшего размера должны будут выдерживать тот же вес, но их ресурс не рассчитан на это, поэтому автошины быстро выйдут из строя.
В итоге, принимая во внимание все эти моменты, необходимо понимать, что только четкое следование руководству по эксплуатации автомобиля и установка рекомендуемых по размеру и другим показателям колес помогут не только уверенно чувствовать себя на дороге, но и значительно продлить срок эксплуатации самих колес и вашего транспортного средства.
Шины узкая/широкая, мифы и реальность.
Дорогие читатели! предлагаю вашему вниманию статью, которую я нахожу весьма занятной и правдоподобной.
==========================================
Дорогие друзья! Два года назад я написал статью «Сцепление шин с дорогой не зависит от площади пятна контакта?», и она вызвала бурную реакцию аудитории. Статья до сих пор находится в блоге, и на ее странице много комментариев, вопросов, споров, рассуждений. Кто-то, прочитав, поблагодарил меня за развенчивание мифов и простое, доступное объяснение физики процесса. Кто-то, наоборот, раскритиковал за излишнюю упрощенность и ограниченность моих рассуждений и аргументов.
За два года, что прошли с момента написания этой статьи, я поучаствовал во многих дискуссиях на эту тему, познакомился с новой литературой, пообщался с другими физиками (сам я – тоже физик по специальности), гонщиками и кое-что переосмыслил. Суть моих размышлений не поменялась, они стали более систематизированы и поменялись формулировки. Вот их я и изложу ниже. Поехали.
Сила трения покоя: закон Амонтона-Кулона
Снова вернусь к школьной физике. Напомню, школьная физика и классическая механика достаточно точно описывают повседневные явления. Пока речь не заходит об очень маленьких масштабах или релятивистких скоростях, классическая механика отлично работает. Более того, в какие бы научные труды о сцеплении шин с дорогой я не заглядывал, я видел в них много страшных зубодробящих формул, интегралов, рядов, но в конце концов все сводилось к одной простой школьной формуле, которая называется законом Амонтона-Кулона:
где µ — коэффициент сцепления, N – сила, прижимающие одно тело к другому (в данном случае, вес шины плюс вес части автомобиля, приходящейся на эту шину), m — масса тела (шины и части автомобиля, приходящейся на эту шину), g — ускорение свободного падения.
То есть сила трения пропорциональна силе, прижимающей одно тело к другому, и коэффициенту трения. В самом простом случае эта сила — вес и представляет собой силу тяжести, то есть произведение массы тела на ускорение свободного падения. И тогда сила трения покоя пропорциональна коэффициенту трения, массе тела и ускорению свободного падения.
Сила трения покоя – она же сила сцепления
Автомобиль движется благодаря силе трения покоя в области контакта шины с дорожным полотном, а не силе трения качения, как иногда думают. Сила трения качения – следствие деформации шины. Она наоборот тормозит движение автомобиля. А пятно контакта шины с дорогой покоится относительно дороги в случае качения шины. Конечно, во время качения в пятне контакта всегда присутствуют элементы протектора, проскальзывающие относительно дороги, но в случае равномерного прямолинейного движения автомобиля в первом приближении их можно не учитывать и считать силу трения силой трения покоя или еще ее называют силой сцепления шины с дорогой, а коэффициент трения покоя – коэффициентом сцепления. При торможении большая часть элементов протектора может скользить вдоль дорожного полотна. В этом случае вращение колеса (и следовательно автомобиль) тормозится силой трения скольжения. Стоит отметить, что обычно сила трения скольжения меньше силы трения покоя.
Перераспределение веса авто между шинами и сцепление с дорогой
Теперь разберем, что есть что в формуле Амонтона-Кулона. Ускорение свободного падения постоянно, его из обсуждения исключаем. Масса в целом тоже постоянна. Конечно, вес автомобиля распределен между 4 шинами, и при изменении скорости и/или траектории движения распределение веса может существенно меняться: какие-то шины разгружаются, а какие-то нагружаются дополнительно.
Перераспределение веса автомобиля между шинами тоже косвенно влияет на их сцепление с дорогой. Скажем, при торможении вес машины частично смещается с задней оси на переднюю, следовательно, сила прижатия задних шин к дороге уменьшается и поэтому сила их сцепления с дорогой ухудшается. Это повышает вероятность заноса автомобиля, но на тормозной путь не влияет, потому что сила сцепления передних колес с дорогой увеличивается из-за перераспределенной нагрузки. Если на одних и тех же шинах будут тормозить Porsche 911 и Porsche Cayenne, у последнего вследствие большей высоты смещение веса с задних шин на передние будет в большей степени, и Cayenne больше рискует попасть в занос. Но тормозной путь от этого меньше не станет. То, что Cayenne тяжелее – тоже не влияет, об этом читайте статью «Тормозной путь не зависит от массы авто?». Поворачивать Cayenne будет конечно же хуже 911-го и на меньших скоростях – как раз из-за более высокого центра тяжести и большего смещения веса и больших кренов.
Кроме того, на перераспределение веса влияет манера вождения. При аккуратном вождении, когда водитель избегает резких поворотов, перестроений, ускорений и торможений (читай, чем меньше нажата педаль тормоза или чем на меньший угол поворачивается руль), запас сцепления шин с дорогой максимален, то есть шины находятся «максимально далеко» от перехода в состояние полного скольжения и, как следствие, управление автомобилем максимально безопасно. Во-вторых, одно и то же перемещение педалей или руля можно совершить по-разному: быстро, резко или по нарастающей, прогрессивно. Резкое нажатие на педаль или поворот руля приведет к соответствующему резкому перераспределению веса с одних шин на другие, и это чревато их срывом в скольжение и сходом с траектории движения. Постепенное же воздействие на органы управления приводит к столь же плавному перераспределению веса, что позволяет шинам цепляться за дорогу без риска скольжения и потери управляемости или устойчивости автомобиля. Убедиться в этом на практике вы можете на курсах контраварийной подготовки водителей, например, при выполнения упражнения «экстренный объезд препятствия».
1. Если вы хотите водить машину по дорогам общего пользования безопасно, а по гоночному треку быстро, перемещайте органы управления (руль, педали газа и тормоза) плавно и постепенно.
Теперь поговорим о том, что в самой шине влияет на ее сцепление.
Коэффициент сцепления шины с дорогой
Остается последний параметр в формуле силы трения Амонтона-Кулона – коэффициент сцепления µ, который, в первую очередь, зависит от природы соприкасающихся поверхностей. Самый показательный пример – сцепление резины с асфальтом куда лучше, чем той же резины со снегом и тем более льдом, несмотря на разные механизмы трения между шиной и этими тремя покрытиями. А при одном и том же дорожном покрытии коэффициент сцепления будет зависеть уже от состава резины и конструкции протектора. Например, на зимних шинах автомобиль куда лучше держит скользкую дорогу, чем на летних. И главное отличие зимних и летних шин – именно разный состав резины и конструкция протектора.
А если вы когда-нибудь смотрели по телевизору Формулу 1, наверняка слышали о разных типах шин и разных составах: «мягкий состав, сверхмягкий состав, жесткий состав». Именно это и оказывает ключевое влияние на коэффициент сцепления, даже в Формуле 1.
Так что же, все? Больше ничего не влияет? И что, этот коэффициент сцепления постоянен? Влияет, и как раз потому, что коэффициент сцепления не является постоянным и зависит от некоторых факторов. Но для начала расскажу о пресловутой площади пятна контакта.
Влияет ли площадь пятна контакта на сцепление шины с дорогой?
На всякий случай напомню, что такое пятно контакта. При контакте с плоским дорожным покрытием ВСЯ шина деформируется, сминаясь и становясь плоской в зоне контакта. Эту зону и называют пятном контакта. Пятно контакта имеет площадь, примерно равную размеру ладони. Обыватели часто думают, что чем больше площадь пятна контакта, тем лучше сцепление шины с дорогой. И еще многие думают, что чем шире шина, тем больше площадь пятна контакта. А следовательно, думают, что чем шире шина, тем лучше ее сцепление с дорогой. Ниже я расскажу обо всем этом по порядку.
Как видно из формулы Амонтона-Кулона, площадь пятна контакта в силу трения не входит. Почему? Ведь, казалось бы, чем больше площадь, тем больше элементов шины участвует в зацеплении и тем больше сила трения. С одной стороны – да, а с другой – чем больше площадь соприкосновения, тем меньше давление шины на дорогу. Выходит баш на баш, и площадь не играет никакой роли. Теперь объясню то же самое на языке физики.
Чтобы было понятнее, куда же делась площадь, можно формулу Амонтона-Кулона (1) переписать иначе, с учетом площади пятна контакта и отразить влияние пятна на давление. Все просто: давление тела на опору или, в нашем случае, шины на асфальт равно весу тела (шины), деленному на площадь контакта:
P = N/S = mg/S (2)
где P — давление шины на дорогу, N = mg — все тот же вес шины.
Тогда отсюда можно выразить вес через давление:
Теперь, если подставить эту формулу в закон Амонтона-Кулона, получим:
Или, выражаясь человеческим языком, сила сцепления шины с дорогой пропорциональна коэффициенту сцепления, давлению шины на дорогу и площади пятна контакта. Это именно то, как воспринимает силу сцепления большинство людей. Но здесь зарыта собака – в том, что давление напрямую зависит от площади пятна контакта и обратно пропорционально ему. Об этом нам говорит формула (2). Подставляя сюда выражение для давления, получим:
Тогда площадь мы успешно сокращаем и приходим к закону Амонтона-Кулона (1) и силе сцепления, не зависящей от площади пятна контакта.
Влияние адгезии на коэффициент сцепления
Многие интуитивно полагают, что механизм трения резины объясняется адгезией — её приклеиванием к дорожному покрытию: чем больше площадь соприкосновения, тем больше приклеивание и тем больше сцепление. При этом приклеивание, вроде бы, не очень зависит от прижимающей силы. Действительно, тот же скотч липнет к гладким чистым поверхностям без всякого усилия, обеспечивая великолепное сцепление. Ключевое слово тут – гладкие чистые поверхности. Если поверхность шероховатая и грязная, как асфальт, то скотч будет держать гораздо хуже. На этом эффекте основан принцип защиты поверхностей в городской среде от наклеивания объявлений. И скотч, и объявления не держатся на неровных поверхностях потому, что реальная площадь контакта гораздо меньше площади самого скотча или бумаги. Если материал текучий и его контакт с неровной поверхностью сохраняется достаточно долго, то склеивание будет возможно. Обычная резина – материал мягкий, но не текучий, а времена ее контакта с дорожным полотном довольно малы. В результате, вкладом прилипания в формирование коэффициента трения можно пренебречь. Для желающих разобраться в вопросе самостоятельно, я могу порекомендовать ознакомиться с теориями Гринвуда-Вильямсона и Джонсона-Кендалла-Робертса и последующим развитием теории механики контактного взаимодействия.
Что же касается езды по гоночному треку на спортивных и гоночных шинах, там эффект прилипания шины к поверхности трека может быть более заметным. Отчасти это связано со специфическим составом резины протектора и отчасти – с более высокой температурой, до которой прогреваются шины при гоночной езде. Этот эффект и объясняет, почему коэффициент сцепления гоночных шин может быть заметно больше 1 (у шин в Формуле 1 – около 1,8).
И вот как такой коэффициент сцепления сказывается на практике:
Влияние аэродинамической прижимной силы на силу сцепления
Не стоит путать эффект прилипания шин к поверхности трека с эффектом аэродинамической прижимной силы, благодаря которой пилоты Формулы 1 при торможениях, ускорениях и поворотах могут испытывать перегрузки, в несколько раз превышающие величину ускорения свободного падения. А болиды, соответственно, иметь в несколько раз большую динамику торможения и скорость прохождения поворотов, чем обычные дорожные машины. То есть в повороте боковое ускорение величиной 4g (где g – ускорение свободного падения) болиды развивают не за счет прилипания шины и коэффициента сцепления, якобы, в 4 раза большего, чем у дорожных шин, а за счет большой прижимной силы, которая создается антикрыльями на большой скорости и в несколько раз превышает силу тяжести болида.
Увеличенное пятно контакта – спущенные шины
Из практики, площадь пятна контакта можно увеличить, уменьшив давление в шинах. Если спустить шины до 1 атмосферы, то при норме в 2 атмосферы это вдвое меньшее давление и вдвое большая площадь пятна контакта. Так что же, ездовые характеристики машины улучшатся в 2 раза? Конечно же нет и, более того, они ухудшатся. Хотя… тормозной путь уменьшится, но не из-за увеличившегося пятна контакта, а из-за увеличившейся силы трения качения вследствие более мягкой шины и большей ее деформации. А ускорение не станет лучше и будет только хуже – все из-за той же силы трения качения. Ну а в поворотах… машина будет вести себя, как будто водитель сильно пьян 🙂 В общем, не делайте этого – не спускайте шины без необходимости, и, кстати, об этой необходимости…
Увеличение площади пятна контакта за счет спускания шин реально может помочь, если нужно проехать через какие-то рыхлые, зыбучие места. За счет большей площади контакта с поверхностью уменьшится давление шин на поверхность, а значит, и риск провалиться или увязнуть.
Увеличим ширину шин в 10 раз и спасем мир от ДТП?
Обратный пример, узкие шины мотоцикла не делают его более медленным, чем машина, и, более того, он заметно быстрее ее. Быстрее он по другим причинам, но значительно меньшая ширина шины негативного влияния точно не оказывает.
И еще идея – а давайте увеличим ширину шины в 10 раз и тем самым увеличим сцепление в 10 раз, и раз и навсегда решим все проблемы зимней езды, а на асфальте машина вообще будет останавливаться, как вкопанная! И всем всегда будет хватать тормозного пути! Что, вам не нравится эта идея? Правильно, если б все было так просто, это бы давно уже сделали…
В итоге:
увеличение площади пятна контакта => увеличение количества элементов шины, участвующих в зацеплении, и одновременно уменьшение давления шины на дорогу => оба эффекта компенсируют друг друга в равной степени => сцепление шины с дорогой не меняется
Влияет ли ширина шины на площадь пятна контакта?
Более того, увеличив ширину шины, хоть в 10 раз, мы не увеличим площадь пятна контакта, а лишь изменим его форму. Пока вы не закидали меня тухлыми помидорами после этой фразы, я попробую успеть доказать ее :)))
Вспомним, что такое давление – это сила (в нашем случае – сила тяжести, прижимная сила), приходящаяся на единицу площади. Об этом нам говорит формула (2), продублирую ее:
P = N/S = mg/S (2)
где m – масса тела (шины и части машины, приходящейся на эту шину), а S – площадь соприкосновения тел, то есть, в нашем случае площадь пятна контакта.
Отсюда площадь пятна контакта равна
То есть площадь пятна контакта шины с дорогой тем больше, чем больше вес машины, приходящийся на эту шину, и чем хуже она накачана. И, конечно, на площадь влияет и жесткость боковин шины. Чем жестче боковины, тем меньше деформируется шина и тем меньше деформируется шина при уменьшении давления воздуха в ней. Хороший пример – современные шины с усиленными боковинами Run Flat, которые даже будучи полностью спущенными могут довезти автомобиль до места назначения, не особо проседая. От ширины шины площадь пятна контакта при одном и том же давлении и одной и той же нагрузке не зависит (в первом приближении).
Ширина шины влияет на форму пятна контакта
Прекрасно! А куда же делась ширина шины? Очень просто, и тут опять работает принцип «баш на баш». Пятно контакта – следствие деформации шины, которая, в свою очередь, возникает вследствие приложенной сверху силы, то есть cилы тяжести самой шины и автомобиля. Чем шире шина, тем шире пятно контакта, что, казалось бы, должно увеличить площадь пятна. С другой стороны, чем шире шина, тем меньшее давление она оказывает на дорогу и тем меньше деформируется. В итоге, при увеличении ширины профиля шины мы имеем ту же площадь пятна контакта, но более вытянутую по ширине и узкую его форму.
В одном из серьезных научных трудов, который попался мне на глаза за последнее время (Автомобильные шины, диски и ободья, Евзович В.Е., Райбман П.Г.), авторы привели результат эксперимента с тремя шинами, две из которых были одной и той же модели, но разного диаметра ширины:
205/55 R16 с площадью отпечатка 173*143 мм = 247,39 см2
225/45 R17 с площадью отпечатка 185*134 мм = 247,90 см2
Как видим, у более широкой шины пятно более вытянутое и узкое, чем у более узкой шины. При этом в квадратных сантиметрах площадь пятна контакта практически одна и та же.
То есть, да, при одном и том же давлении у широкой шины пятно контакта по площади больше, чем у узкой. Но насколько? В данном примере на десятые доли процента, а вообще – максимум на несколько процентов. Теоретически, мы можем поставить на машину вместо шин с шириной профиля 195 мм шины с профилем, скажем, 245 мм. Но на практике это недопустимо по требованиям завода-изготовителя автомобиля. В любом случае, как я писал выше, площадь пятна контакта непосредственно не влияет на силу сцепления, поэтому ни эти доли процента, ни большее увеличение площади (например, за счет снижения давления в шине) погоды нам не сделают.
В итоге:
увеличиваем ширину профиля шины => увеличиваем ширину пятна контакта и одновременно уменьшаем давление шины на дорогу и деформацию шины в зоне контакта => уменьшаем длину пятна контакта => изменяется форма пятна контакта, но не меняется его итоговая площадь (меняется незначительно)
А увеличить площадь пятна контакта можно либо уменьшив давление воздуха в шине, либо увеличив нагрузку на шину сверху.
Сила сцепления шины с дорогой. Итоги
Итак, ширина шины напрямую не влияет на ее сцепление с дорогой по двум причинам:
а) площадь пятна контакта не влияет на сцепление
б) ширина шины не влияет на площадь пятна контакта
Я бы сказал, сила трения имеет «двойную защиту» от ширины шины :)))
Однако ширина шины все же косвенно влияет на силу сцепления, и независимость площади пятна контакта от ширины никак не мешает этому влиянию. Обо всем этом – ниже.
В итоге, сцепление шины с дорогой зависит от:
1) веса, приходящегося на шину, от развесовки автомобиля и динамического перераспределения веса, а значит, и от конструктивных его особенностей – высоты центра тяжести, колесной базы, колеи, подвески, жесткости кузова. Обсуждение этих моментов – отдельная тема и выходит за рамки этой серии статей.
2) коэффициента сцепления (трения покоя). А он, в свою очередь, много от чего зависит, но не от площади пятна контакта! 🙂 Вот параметры, влияющие на величину коэффициента сцепления шины с дорогой, известные мне из университетского курса физики, специальной литературы и из водительского и инструкторского опыта:
тип и качество дорожного покрытия
состав резины протектора
температура шины
скорость движения автомобиля
проскальзывание шины
увод шины
=====================================================
взято здесь kaminsky.su/blog/ot-chego…ie-shin-s-dorogoj-chast-1
там еще есть продолжение
Предлагаю обсудить и подискутировать на эту тему.
От себя касательно формы пятна контакта и «лучшести» узких шин зимой:
1. могу предположить что продольное пятно контакта может способствовать лучшей управляемости, но это не связано с лучшим сцеплением. Упрощенный пример: лыжи лучше едут вдоль, а не поперек, и сцепление тут не причем.
2. все эти лучшести просто не реально ощутить при разнице в ширине шины до 30мм.
3. широкие шины можно травить сильнее потому что они меньше плющатся, поэтому и дают большее пятно контакта в сравнении с более узкими шинами того же диаметра(внешнего и внутреннего)
Последнее из личного опыта, 205/70 15 ложилась на диск при 0,5 атм, а 235/70 15 при 0,2х еще не лежит. Правда шины разные, поэтому очень косвенное подтверждение.
Еще нарыл статью Яблонева А. Л., опубликованную в журнале «Горный информационно-аналитический бюллетень»
«РАСЧЕТ ДЕФОРМАЦИИ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО КОЛЕСА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЕГО С ТОРФЯНОЙ ЗАЛЕЖЬЮ»
Нормальной ссылки не нашел, только ссылки на скачивание пдф, кому любопытно найдете.
В ней есть формула для определения величины деформации шины
ƛ=Q/Cp, где ƛ — деформация шины в м, Q — вес действующий на шину в кН, Cp — жесткость шины кН/м
Жесткость определяется по формуле
Cp=Π*Pw*√(D*B), где П=3,14, Pw — давление в шине в кПа, D — диаметр шины в м, B — ширина шины в м.
Q=m*g
посчитал для давления в 2 атм и нагрузки на колесо 250кг
шины 215/75 15 — 9,8мм
шины 235/70 15 — 9,4мм
разница в диаметре 4мм, 235е больше.
От сюда следует, что широкая шина меньше деформируется, а разница столь незначительна что не стоит и заморачиваться при таком разбросе по ширине