Шина является одним из самых дорогостоящих элементов автомобиля. В связи с этим вопросы увеличения срока эксплуатации (ресурса) шин в настоящее время встают достаточно остро. При движении автомобиля шина работает в крайне тяжёлых условиях. В процессе качения на шину действуют различные по значению и направлению силы. К внутреннему давлению воздуха и действию массы автомобиля (осевая нагрузка) на шину в неподвижном состоянии при качении колеса добавляются динамические, а также силы, связанные с перераспределением массы автомобиля между колёсами. Силы изменяют своё значение, а в ряде случаев и направление, в зависимости от скорости движения и состояния дорожного покрытия, температуры окружающего воздуха, уклонов, характера поворотов дороги и т.п. Таким образом, комплекс нагрузок, действующих на колесо от дороги, приводит к постепенному разрушению элементов шины. Что же мешает шинам служить дольше? Основные причины сводятся к следующему: несоблюдение норм внутреннего давления воздуха в шинах и их перегрузка; неумелое вождение автомобиля; нерегулярное техническое обслуживание и ремонт шин; нарушение правил монтажа и демонтажа шин; дисбаланс колес; неисправности ходовой части и рулевого управления автомобиля.
Шина создана для работы при определенном давлении воздуха. Следует учитывать, что материалы, из которых изготовлена шина, не являются абсолютно герметичными, поэтому воздух постепенно просачивается через стенки камеры, особенно в летнее время, и давление воздуха снижается. Кроме того, причиной недостаточного давления воздуха может быть повреждение камеры или шины, неплотности золотника вентиля и деталей крепления его к ободу, несвоевременная проверка давления воздуха. Нельзя судить о внутреннем давлении в шине "на глаз" или по звуку при ударе по покрышке, так как при этом можно ошибиться на 20-30%.
Шины с пониженным внутренним давлением имеют повышенные деформации во всех направлениях и, следовательно, при качении их протектор более склонен к проскальзыванию относительно дорожной поверхности, в результате чего шины сильно нагреваются. При этом теряется их эластичность, а прочность резко падает, равно как и срок службы шин. Результатом работы с пониженным давлением воздуха в шине может явиться проворачивание покрышки на ободе, вызывающее отрыв вентиля камеры или разрушение ее в зоне крепления вентиля. При пониженном давлении увеличивается сопротивление качению колес и, вследствие этого, значительно растет расход топлива. Случайное значительное снижение давления воздуха в шине может быть своевременно обнаружено по увеличенной деформации шины, по уводу автомобиля в сторону шины с пониженным давлением и ухудшению управляемости автомобиля. Увеличенное давление воздуха также приводит к уменьшению срока службы шин, но не так резко, как при пониженном давлении. С повышением внутреннего давления воздуха на 30% наблюдается увеличение износа середины беговой дорожки шины по отношению к ее краям на 20%.
К перегрузкам шин в основном приводит загрузка автомобилей массой, превышающей его грузоподъемность, и неравномерное распределение нагрузки. Характер повреждений покрышек при повышенной нагрузке соответствует повреждениям при эксплуатации шины с пониженным внутренним давлением воздуха, но износ и повреждения при этом увеличиваются. В результате перегрузки каркаса разрушаются боковые стенки шин, появляются разрывы, имеющие форму прямой линии. Перегрузка шин вызывает повышенный износ протектора и расход топлива, потери мощности двигателя автомобиля на преодоление сопротивления качению колес. Установлено, что с увеличением нормальной нагрузки на 30%, сравнительно с нормативной, интенсивность износа протектора возрастает у легковых шин на 60%, а у грузовых и автобусных на 30-35%.
Признаками перегрузки шин являются: резкие колебания кузова при движении автомобиля, увеличенная деформация боковых стенок покрышек, несколько затрудненное управление автомобилем. Некоторые водители считают, что для уменьшения влияния перегрузки шин следует несколько подкачать их. Это мнение ошибочно. Повышение норм внутреннего давления воздуха в сочетании с перегрузкой еще в большей степени сокращает срок службы шин.
Неумелое или небрежное вождение автомобиля (резкое торможение вплоть до юза, трогание с пробуксовкой, наезд на препятствия, встречающиеся на дорогах, прижимание к бордюрному камню при подъезде к тротуарам и т.п.) также является причиной преждевременного износа шин. При резком торможении выступы рисунка протектора шины проскальзывают по дороге, что повышает износ протектора. Трение протектора о дорогу при движении на полностью заторможенных колесах, т.е. юзом, резко повышается, что увеличивает нагрев протектора и быстрее разрушает его. Чем больше скорость движения, с которой начинается торможение, и чем резче оно выполняется, тем сильнее изнашиваются шины. На дороге с асфальтобетонным покрытием при этом остается отчетливо видимый след, состоящий из мелких частиц резины протектора. Увеличение крутящего момента в 1,5 раза примерно во столько же раз повышает интенсивность износа у всех видов шин. При качении автомобильного колеса в тормозном режиме интенсивность износа выше, чем в соответствующем ведущем режиме, на 25 % у легковых и на 15 % у грузовых и автобусных шин.
При длительном торможении юзом происходит сначала повышенный местный износ протектора шины "пятнами", а затем начинают разрушаться брекер и каркас. Частое и резкое торможение приводит к повышенному износу протектора по окружности колеса и быстрому разрушению каркаса. Кроме сильного износа протектора, резкое торможение создает повышенное напряжение в нитях каркаса и бортовой части покрышки. Резкое торможение приводит к отрыву протектора от каркаса. При резком трогании с места и буксовании колес протектор изнашивается так же, как при резком торможении.
При невнимательной езде шины часто повреждаются различными металлическими предметами, встречающимися на дорогах. Неаккуратный подъезд к тротуару, переезд через выступающие железнодорожные или трамвайные пути могут вызвать защемление шины между ободом и препятствием, в результате чего возможны разрывы боковых стенок каркаса покрышки, резкое истирание боковин и другие повреждения. При движении автомобиля на повороте возникает центробежная сила. Боковые стенки, бортовая часть и протектор покрышки в этом случае испытывают большие дополнительные напряжения. На крутых поворотах и при повышенной скорости движения возникают дополнительные силы, стремящиеся сорвать шину с обода колеса, оторвать протектор от каркаса. В этом случае увеличивается истирание протектора. Так, увеличение углов увода в 2 раза повышает интенсивность износа легковых шин в 7 раз, а грузовых в 6 раз. При высокой скорости движения автомобиля возрастают динамические нагрузки на шину, увеличивается трение о дорогу, ударная нагрузка, деформация материала и резко повышается температура в шине. Высокая скорость движения приводит не только к увеличению истирания протектора, но и ослаблению связи между слоями резины и ткани покрышки с возможным их расслоением. Увеличение скорости качения колеса в 1,5 раза по сравнению со средней в определенных условиях эксплуатации приводит к увеличению интенсивности износа протектора легковых шин на 20%, а грузовых на 50 %.
Несистематическое техническое обслуживание и несвоевременный ремонт являются основными причинами преждевременного разрушения шин. Даже небольшое механическое повреждение, своевременно не устраненное, может вызвать разрыв шины в пути и стать причиной серьезных дорожно-транспортных происшествий. Особо значимой причиной преждевременного выхода из строя новых и восстановленных шин является несвоевременное их снятие с автомобиля для сдачи на первое и повторное восстановление. Если шина не прошла повторного восстановления, значит ее ресурс, использован не полностью. Эксплуатация автомобилей показывает, что повреждение 10...15% бортов покрышек, 10...20% камер, а также повреждение колес происходят в результате неправильного монтажа и демонтажа шин. Причинами, способствующими снижению срока службы шин и колес при монтаже и демонтаже, являются некомплектность шин и колес по размерам, монтаж шин на ржавые и поврежденные ободья, несоблюдение правил и приемов работы при выполнении монтажно-демонтажных операций; применение неисправного и нестандартного монтажного инструмента, несоблюдение чистоты.
При увеличенных размерах камеры происходят образования складок на ее поверхности и перетирание стенок во время эксплуатации, а при уменьшенных размерах стенки камеры значительно растягиваются и в большей степени подвержены разрыву при проколах и перегрузке. Несоответствие шины размерам колеса нарушает ее конфигурацию и уменьшает срок службы. При вращении колеса с большой скоростью, наличие даже незначительного дисбаланса вызывает резко выраженную динамическую неуравновешенность колеса относительно его оси. Это вызывает вибрации и биение колеса в радиальном или боковом направлении. Особенно вредное влияние оказывает дисбаланс передних колес легковых автомобилей. Дисбаланс увеличивает износ шин, а также деталей ходовой части автомобилей, ухудшает комфортабельность езды, увеличивает шум при движении. Существенной причиной преждевременного износа шин является использование их не по прямому назначению. Так, шины с рисунком протектора повышенной проходимости при эксплуатации в основном на дорогах с твердым покрытием изнашиваются преждевременно в результате повышенного давления на дорогу. Кроме того, рисунок протектора повышенной проходимости имеет пониженное сцепление на твердых покрытиях, что может стать причиной аварии.
Наиболее часто причиной быстрого износа шин может явиться неправильная установка передних колес, нарушение схождения и развала их. Итак, мы перечислили основные причины, вызывающие уменьшение ходимости шин. Каким же образом продлить срок их службы? Прежде всего, необходимо тщательно следить за техническим состоянием шин, выявлять возможные причины повышенного износа и устранять их. Так, односторонний износ протектора происходит по причине неправильного развала колес при езде с большой скоростью, если изогнулась ось. Косой износ протектора может происходить и вследствие отклонения от нормы схождения передних колес. При обнаружении неравномерного износа шин необходимо провести регулировку колес и люфта рулевого управления, равно как заменить неисправные детали на новые. Неисправность амортизаторов и подвески приводит к волнообразному износу. Деформированные обода колес, изношенные подшипники и неотбалансированные колеса вызывают боковую качку и неравномерный износ по окружности колеса.
Шины в зависимости от условий работы должны обладать вполне определенными эксплуатационными качествами, соответствующими этим условиям. Так для работы автомобилей в тяжелых дорожных условиях и по бездорожью желательны шины, обладающие высокой проходимостью и надежностью. В южных районах, а также в средней полосе нужно применять шины с высокой теплостойкостью, а в северных районах с высокой морозостойкостью. Под рациональным выбором шин для автомобилей подразумевается выбор таких типов, размеров и моделей шин, которые обладали бы в конкретных условиях эксплуатации большей ходимостью. Выбор шин по размерам, моделям, норме слойности, типу рисунка протектора и согласование их с каждой конкретной моделью автомобиля, выпускаемого автомобильной промышленностью, осуществляются в соответствии с существующими нормативами (например, ОСТ 38.03.214-80 "Порядок согласования применения шин из ассортимента, выпускаемого шинной промышленностью"). При выборе шин большое значение имеет тип конструкции. Для обычных дорожно-климатических условий применяются шины обычных конструкций камерные или бескамерные, диагональные или радиальные массового выпуска. В зависимости от преобладания тех или иных типов дорожных покрытий выбирают соответствующий рисунок протектора. Так, при работе автомобилей на дорогах с твердым покрытием, применяют шины с дорожным рисунком протектора, на грунтовых дорогах и дорогах с твердым покрытием (примерно в равном соотношении) используют шины с универсальным рисунком, а при эксплуатации шин в сложных дорожных условиях выбирают шины с рисунком протектора повышенной проходимости.
При подборе шин учитывают габаритные размеры, их грузоподъемность и допускаемые скорости движения. Грузоподъемность шины оценивают по наибольшей допустимой нагрузке на нее. Критерий грузоподъемности является основным условием правильного выбора шин, обеспечивающим эксплуатацию их без перегрузки. Для определения необходимого размера шин сначала выясняют наибольшую нагрузку на колесо автомобиля, а затем соответственно ей по стандарту или техническим условиям подбирают размер шин, чтобы наибольшая допустимая нагрузка на шину была равна или превышала на 10...20% допустимую нагрузку на колесо автомобиля. Выбор шин с некоторым запасом допустимой нагрузки обеспечивает большую их долговечность в эксплуатации.
Наряду с нагрузкой на колесо при выборе размера шин учитывают скорости движения автомобиля, которые не должны превышать допустимые скорости для выбранных шин. На автомобиль устанавливают шины одного размера, модели, конструкции (радиальной, диагональной, бескамерной, камерной) с одинаковым рисунком протектора. При частичной замене шин, отказавших в работе, рекомендуется доукомплектовывать автомобиль шинами того же размера и модели, что и на автомобиле, так как шины одного и того же размера, но разных моделей могут быть разных конструкций, иметь неодинаковые тип рисунка протектора, радиус качения, сцепные качества и другие эксплуатационные характеристики.
При использовании импортных шин необходимо учитывать режимы эксплуатации автомобилей. Для обеспечения безопасности движения не рекомендуется устанавливать шины с отремонтированными местными повреждениями на колеса передних осей автомобилей. Для улучшения сцепных качеств шин и повышения безопасности движения автомобилей на заснеженных и обледенелых дорогах могут применяться шины с шипами противоскольжения. Перестановка ошипованных шин по технической необходимости выполняется без перемены направления вращения колес. Автомобили, предназначенные для эксплуатации в районах Крайнего Севера и приравненных к ним (при температурах ниже минус 45 градусов Цельсия), следует укомплектовывать шинами северного исполнения с маркировкой "СЕВЕР".
При эксплуатации автомобилей в основном на мягких грунтах и по бездорожью они должны комплектоваться шинами с рисунком протектора повышенной проходимости. Не рекомендуется длительное применение таких шин на дорогах с твердым покрытием. Запрещается установка на одну ось одновременно шин с диагональной и радиальной конструкцией, а также шин с различным рисунком протектора. Автомобилем управляют водители, поэтому от них во многом зависит срок службы шин. Вождение автомобиля связано с большими нервными и физическими напряжениями. Это обусловлено непрерывно меняющейся дорожной обстановкой, интенсивностью движения, наличием перекрестков, светофоров и т. д. Разница в квалификации водителей, в способности к восприятию и оценке ими условий движения частично возмещается выбором каждого из них приемлемой для него скорости движения. Автомобиль, управляемый опытным водителем, движется плавно, равномерно и на достаточно высокой скорости, обеспечивая относительно малый износ шин. Скорость движения конкретного автомобиля существенно зависит от типа и состояния дороги. В городских условиях она дополнительно зависит от интенсивности движения, методов и средств регулирования уличного движения, числа перекрестков и ситуаций на них, а также от других помех движению, характерных для городов. Введение различных методов координированного движения, позволяющих с большой вероятностью преодолевать регулируемые перекрестки на зеленый свет светофора без остановок, повышает как скорость движения, так и пробег шин. Опытные водители, как правило, не увеличивают скорость перед перекрестком, а, наоборот, уменьшают ее, дабы избежать резких торможений и плавно трогаются при разрешающем сигнале светофора. Это приводит не только к увеличению пробега шин, но и к серьезной экономии топлива.
При изменении продольного профиля дороги на спусках, если это не связано с безопасностью движения, целесообразно двигаться накатом. На поворотах при отсутствии виражей, скорость движения следует снижать. На гравийных и особенно щебеночных покрытиях, даже при обработке поверхности дороги вяжущими материалами, под воздействием абразивного износа пробег шин существенно снижается. Для уменьшения износа шин на таких дорогах, скорости движения должны быть меньшими по сравнению со скоростями на дорогах с асфальтовым и цементобетонным покрытием и на грунтовых дорогах.
Монтажные и демонтажные работы по шинам необходимо выполнять с применением специального оборудования, приспособлений и инструмента. Монтажу подлежат только исправные, чистые, сухие, соответствующие по размерам и типам шины, камеры, ободья и их элементы. Шины и камеры, хранившиеся при температурах ниже нуля, перед монтажом должны быть выдержаны при комнатной температуре 3 4 ч. Перед монтажом шины осматривают снаружи и внутри. Камеры проверяются на герметичность в резервуарах с водой. Ободья и их элементы не монтируются, если на них обнаружены деформации, трещины, острые кромки и заусенцы, ржавчина в местах контакта с шиной, разработанные крепежные отверстия. Поверхность ободьев, обращенных к шине, должна быть очищена от ржавчины и покрашена лаком для металла. Новые ободья рекомендуется проверять на осевое (торцевое) и радиальное биение, которое не должно превышать одного двух мм. Перед монтажом шины на обод необходимо припудрить ее тальком изнутри, а камеру снаружи. Для предохранения золотников от загрязнения и повреждения все вентили должны быть снабжены металлическими и резиновыми колпаками.
Монтажно-демонтажные работы в пути выполняют только инструментом, имеющимся в установленном наборе водителя. Чтобы предохранить камеры от повреждения, необходимо исключить возможность попадания внутрь шины песка и грязи. Колеса на одной оси и по осям автомобиля рекомендуется переставлять при выявлении в этом технической необходимости. Основанием для перестановки шин могут служить: выявленный неравномерный или интенсивный износ рисунка протектора; необходимость подбора шин по осям; необходимость установки на переднюю ось более надежных шин.
При выявлении интенсивного или неравномерного износа рисунка протектора следует установить причины его появления и немедленно принять меры к ликвидации этих причин. Одновременно определяется возможность дальнейшей эксплуатации этих шин. При эксплуатации радиальных шин необходимо учитывать их конструктивные особенности. Радиальные шины по сравнению с диагональными имеют более эластичные боковые стенки, поэтому даже при установленном для них повышенном давлении они имеют радиальную деформацию на 10 15 % больше, чем у диагональных шин. Движение при незначительно сниженном против нормы давлении в радиальных шинах ухудшает устойчивость и управляемость автомобиля, приводит к ускоренному разрушению боковин каркаса и бортов шин. В связи с этим необходимо регулярно замерять давление в шинах и поддерживать его нормативные значения.
Шины с предельным износом протектора снимают и направляют на восстановление. Предельным износом рисунка протектора считается такой износ, когда остаточная высота выступов рисунка протектора имеет минимально допустимое значение (1,6 мм у легковых, 1 мм у грузовых и 2 мм у автобусов). Хранить шины необходимо в темном помещении с температурой воздуха в пределах от -5 до +25 градусов Цельсия и относительной влажности от 50 до 80%. Температуру и относительную влажность регулируют проветриванием помещения.
При постановке автомобилей на отстой в осенне-зимний период желательно колеса вывешивать, а если такой возможности нет, то периодически (через 3 4 недели) проверять давление воздуха в шинах и перекатывать автомобиль. При строгом соблюдении приведенных рекомендаций по эксплуатации и обслуживанию срок службы автомобильных шин может быть существенно увеличен.
