Почему изнашиваются шины, что влияет на износ и как его замедлить?

Главная Автоблог Эксплуатация автомобилей

2020-11-23

Поделиться

Поговорим о том, как происходит износ шин, почему он может происходить иначе, чем мы ожидаем, и какие компоненты могут менять износостойкость резины.

В среднем раз в пять-шесть лет или через 50-60 тысяч километров пробега автовладельцам приходится менять комплект летних и зимних шин, так как протектор на старых шинах стирается до минимально допустимой по ПДД глубины (п. 31.4.5). Но иногда глубина протектора уменьшается до критических показателей всего за год-два, причем происходит это неравномерно, что рождает у водителя негативные эмоции по отношению к производителю шин из-за якобы низкого качества продукции. На деле в большинстве случаев шины оказываются не виноваты в быстром и неравномерном износе — причиной тому являются другие факторы, в числе которых может быть как автомобиль, так и сам автомобилист.

1. Как резиновая смесь влияет на износ шин?

Перед тем, как искать причины аномального износа шин, расскажем еще раз о составе резиновой смеси — это поможет понять, почему одни шины изнашиваются быстро, другие медленно. Её рецептура, кстати, меняется от одной модели шин к другой и от производителя к производителю. Смена соотношения компонентов значительно меняет свойства шин. За каждым рецептом смеси стоит долгая работа химиков, сотни и тысячи часов испытаний прототипов шин.

Итак, основной компонент резиновой смеси — каучук, доля которого в составе может достигать 50%. Долгое время основой смеси был натуральный каучук, добываемый из каучуковых деревьев. Несмотря на прогресс он используется до сих пор, хотя и в куда меньших количествах. Некоторые производители не просто закупают готовый каучук, но и создают собственные каучуковые плантации.

Почему изнашиваются шины, что влияет на износ и как его замедлить?
Некоторые вещи с годами не меняются: XXI век, а сок каучуковых деревьев собирают так же, как и сотни лет назад.

Ученые смогли создать нескольких видов искусственного каучука, опираясь на химическую формулу природного оригинала, в результате чего появился изопреновый, бутадиеновый и бутадиен-стирольный каучуки. Два последних ввиду лучшей износостойкости в сравнении с природным каучуком широко применяются при производстве беговой дорожки шин (части шины, касающейся дороги).

После химической обработки и затвердевания сок дерева гевея, называемый латексом, превращается в каучуковые бруски, которые отправляются на шинный завод. Кстати, тот же латекс в жидком виде используется в производстве, например, медицинских изделий, вроде перчаток. Натуральный затвердевший каучук не подходит для создания из него шины. Чтобы превратить его в резину, материал подвергают вулканизации — смешивают с углеродом и серой и нагревают до 120-130 °C, в результате чего молекулы каучука соединяются в прочную пространственную сетку, делающую материал тверже и эластичнее. Сера является вулканизирующим агентом, то есть под действием высокой температуры она запускает процесс соединения молекул каучука. Но, как и в случае с любым коктейлем, главное не перестараться: обычно доля углерода в шине составляет около 25%. Если углерода будет слишком много, шина станет твердой, сцепление с дорогой ухудшится, а резина по мере эксплуатации будет не стираться, а крошиться. А вот при нехватке углерода шина станет слишком мягкой, а протектор будет буквально таять на глазах.

Сочетание различных видов синтетического каучука выполняет роль функциональных эластомеров. Эластомеры значительно влияют на сцепление шины с мокрой дорогой и уменьшают трение качения.

Чтобы улучшить сцепление с асфальтом, не делая шину слишком мягкой и не снижая ее ресурс, в резиновую смесь добавляют еще один компонент — диоксид кремния (в некоторых случаях им полностью заменяют углерод). Увеличение доли этого вещества уменьшает трение качения, что напрямую влияет на топливную экономичность.

Почему изнашиваются шины, что влияет на износ и как его замедлить?
Знакомьтесь, диоксид кремния — нетоксичный белый порошок без запаха и вкуса. Его добавление в состав резины — самый простой ответ на вопрос «Как улучшить сцепление шины с мокрой дорогой?».

10-15% в резиновой смеси приходится на смягчающие масла на основе рапса и смолы — это еще один способ регулировать мягкость шин, не меняя долю углерода и, следовательно, не снижая износостойкости.

Наконец, до 10% состава — особые материалы, являющиеся коммерческой тайной каждого производителя шин. Несмотря на их незначительную долю в резиновой смеси, даже несколько процентов секретных добавок могут сильно менять износостойкость шин, их мягкость и качество сцепления с дорогой. В немалой степени именно особые добавки, неведомые небольшим производителям самых дешевых шин, делают шины известных брендов такими эффективными.

2. Какие причины естественного износа?

Открываем Америку: по мере эксплуатации шины ее протектор изнашивается — в норме равномерно по всей площади. Это естественный износ, любое отклонение от нормы говорит о том, что с автомобилем что-то не так. Об этом мы поговорим далее. А пока расскажем о факторах, влияющих на естественный износ.

Почему изнашиваются шины, что влияет на износ и как его замедлить?
Стирание шины не всегда приводит к ухудшению ее свойств. Конечно, чем выше протектор, тем глубже водоотводные каналы и тем лучше машина держится на мокрой дороге. И хотя бороться с истиранием протектора невозможно, но возможно увеличить число водоотводных каналов по мере эксплуатации шины. Для этого делают дополнительные скрытые каналы, которые открываются, когда протектор сотрется на несколько миллиметров.

Ресурс шин рассчитывается производителем исходя из нормальных условий эксплуатации, то есть езды по хорошему асфальту на стандартных для городского режима скоростях при характерных для сезона температурах. Никого не должно удивлять, что за одно лето оставшиеся на колесах зимние шины почему-то потеряли несколько миллиметров протектора и почти все шипы: под действием высокой плюсовой температуры мягкая зимняя резина стирается об асфальт с повышенной скоростью. И даже передвигаясь на авто в очень неспешном режиме, вы сможете увеличить ходимость шин максимум на 20-30%.

Существуют факторы, влекущие естественный износ шин, повлиять на которые водитель не в состоянии.

В первую очередь на срок службы шин влияет скоростной режим. Мы говорим не об экстремальном вождении с дрифтом и пробуксовками, а об обычной езде на разных скоростях. Как было сказано, ресурс шин рассчитывается исходя из допустимых для города скоростей. Если вы передвигаетесь в основном по городу между домом, работой и магазином, то один комплект шин прослужит ровно столько, сколько обещает производитель, а то и дольше. Но если автомобиль преимущественно ездит по загородным автомагистралям на скоростях свыше 100 км/ч, ходимость шин снижается. Сила трения и нагрев шин при движении разрушают резину в ускоренном темпе, и с этим ничего нельзя поделать — таковы бессердечные законы физики.

Еще на износ заметно влияет окружающая температура: шины и так разогреваются при езде по асфальту, но в идеальных условиях резина охлаждается, отдавая тепло асфальту. А если на улице лето и ярко светящее солнце нагревает черный асфальт? Тогда шина попадает в куда более тяжелые условия — мало того, что резина нагревается от трения, так еще вместо охлаждения от асфальта забирает от него дополнительное тепло. В итоге при езде в жаркое время шины могут нагреваться до 60 °C. Размягченная под действием температуры резина начинает стираться об асфальт критически быстро, отчего ресурс шины падает вдвое.

Третий серьезный фактор, влияющий на ходимость шин, — агрессивность поверхности дороги. Для повышения износостойкости и абразивных свойств покрытия, в асфальт часто добавляют щебень. При езде по такой дороге шины истираются гораздо быстрее, чем на новом асфальте без щебня. Сделать с этим опять же ничего нельзя — можно лишь не превышать скорость и избегать резких маневров и торможений.

3. Какие причины преждевременного износа?

Помимо описанных выше факторов, вызывающих нормальный износ шин, существуют причины, по которым протектор может стираться слишком быстро либо неравномерно. Если вы заметили изменение в управляемости машины — ее ведет на прямой или чувствуется вибрация, — тщательно осмотрите все колеса. Также при сезонной смене шин проверьте протектор снятого комплекта. Чаще всего вам хватит просто внешнего осмотра, но для верности можно взять линейку и приложить ее ребром к поверхности шины, проверяя износа от центра к краям шины. В результате вы можете обнаружить…

Равномерный износ по центру

Почему изнашиваются шины, что влияет на износ и как его замедлить?
Причина равномерного износа шин по центру - избыточное давление в шинах.

Сопротивление качению колеса напрямую влияет на экономичность движения. Чем выше сопротивление, тем больше топлива автомобиль потребляет, что становится особенно заметно в поездках на большие расстояние. Это сопротивление складывается из трения шины об асфальт, сопротивления воздуха и деформации шины. Деформация шины неизбежна и, более того, необходима — с помощью деформации (продавливания под массой авто) колеса образуется пятно контакта шины с поверхностью, без которого ни о каком сцеплении с дорогой и речи бы не шло.

На деформацию шины приходится до 80% всей силы сопротивления качению колеса. То есть, уменьшая деформацию, можно снизить сопротивление и немного уменьшить потребление топлива. Уменьшить деформацию можно повышением давления в шине, при избытке которого колесо практически не будет проминаться под массой автомобиля. Иногда так делают дальнобойщики, перекачивающие колеса фур сверх нормы, чтобы сэкономить топливо.

Но экономия 0,2-0,4 литра на 100 км пробега за счет повышения давления в шине оборачивается проблемами. Во-первых, значительно страдает устойчивость машины, ведь из-за снижения деформации уменьшается пятно контакта шины с асфальтом, заметно увеличивается тормозной путь, а в поворотах, особенно на мокрой дороге, автомобиль может занести. Во-вторых, такая шина хуже преодолевает острые камни и выбоины в асфальте — резко растет шанс пробить колесо. Но даже если вам повезет и авто с перекачанными колесами не вылетит с дороги, протектор шины «съестся» буквально за сезон активной езды. Из-за высокого давления пятно контакта с дорогой приходится на центр шины, тогда как края остаются незадействованными. На меньшее пятно действует большее давление, поэтому проектор на перекачанном колесе равномерно стирается по центру, причем часто стирается до состояния абсолютно гладкой поверхности.

Равномерный износ по обоим краям

Почему изнашиваются шины, что влияет на износ и как его замедлить?
Причина равномерного износа шин по обоим краям - недостаточное давление в шинах или перегрузка автомобиля.

Автомобиль должен служить вам, а не вы автомобилю, но служба эта должна полагаться на взаимоуважение: вы не превышаете разрешенную максимальную массу авто, а машина без поломок везет вас и ваши грузы. Если багажник вмещает 12 мешков штукатурки, а на заднее сидение встают шлакоблоки и машина едет, это не значит, что запас ее выносливости по документам сильно занижен, — от такой нагрузки страдают все элементы подвески, кузов и, конечно, шины.

Шины с нормальным давлением при перегрузке авто деформируются сильнее, словно приспущенные. А повышенная деформация приводит, как было уже сказано, к стиранию протектора — но на этот раз в плечевых зонах протектора, то есть по краям: центр шины проминается внутрь колеса, а основная нагрузка ложится на боковые части. Повысите давление, чтобы компенсировать деформацию, — можете лишиться шины при проезде выбоины. Пониженное давление или превышение нагрузки, помимо этого, приводит к увеличению расхода топлива.

Такой износ хоть и выглядит не настолько драматично, но значительно ухудшает устойчивость авто в поворотах.

Равномерный износ по внутреннему или внешнему краю

Почему изнашиваются шины, что влияет на износ и как его замедлить?
Причина равномерного износа шин по внутреннему или внешнему краю - нарушен сход-развал, требуют замены стойки стабилизатора/сайлентблоки.

Немало автомобилистов пренебрегают процедурой настройки развала-схождения колес. Хорошо, если механик в сервисе сможет уговорить вас на установку сход-развала после работ на подвеске. Но проверять положение колес друг относительно друга не помешает не только после покупки новых дисков и шин, но и просто для профилактики, ведь ходовая часть автомобиля со временем изнашивается, положение колес нарушается, а в итоге страдает управляемость и особенно протектор шин.

На всякий случай напомним, что развал колеса — это его положение относительно вертикали. Когда верхние точки колес направлены в стороны от автомобиля, это называется положительным развалом. Когда верхние точки смотрят внутрь корпуса машины, это отрицательный развал. При отклонении развала от нормальных значений меняется нагрузка на шину — она распределяется либо на ее внешнюю часть (положительный развал), либо на внутреннюю (отрицательный развал). Соответственно, протектор начинает стираться не равномерно по всей площади, а лишь по краям шины. При проблемах с расхождение колес износ протектора становится еще более ярко выраженным.

Неравномерный износ пятнами

Почему изнашиваются шины, что влияет на износ и как его замедлить?
Причина неравномерного износа шин пятнами - движение юзом, неисправность подвески, дисбаланс колеса, неправильное хранение шин.

Если вы любите быструю езду с резкими торможениям, а на автомобиле нет ABS (или вы ее отключаете), то пятна износа протектора на шине станут постоянным спутником вашей машины — при полной блокировке вместо трения качения между шиной и асфальтом возникает трение скольжения, которое катастрофически быстро стирает резину. Всего один ночной дрифт со свистом колес оставит на шинах хорошо различимые протертости. О комфортной езде и качественном торможении с такими колесами можно будет забыть.

Гораздо хуже, если ваш автомобиль оснащен современными средствами защиты от блокировки и пробуксовки колес, а на одной или даже нескольких шинах всё равно явно различимы пятна износа. В этом случае с большой вероятностью замены требует ступичный подшипник — в определенном положении колесо вращается с чуть большим усилием (проще говоря, заедает), что создает повышенное трение с дорогой и влечет ускоренное стирание протектора только в одной точке.

Если вы недавно попадали в большую выбоину или не заметили «лежачего полицейского», возможно, нарушилась балансировка колеса. Проверьте его на шиномонтаже. Возможно, будет достаточно заново провести балансировку, но в некоторых случаях потребуется ремонт диска (если он штампованный) или его замена (если диск литой).

В редких случаях причиной появления отдельных пятен на протекторе становится неправильное хранение шин. Признайтесь, ваши шины дожидаются следующего сезона, будучи сложенными плашмя одна на другую в стопку из четырех шин? Производители постоянно напоминают о том, что шины без дисков нужно хранить в вертикальном положении, в идеале на специальных стойках, но автомобилисты и даже сервисы по старой памяти продолжают складывать шины друг на друга. Спустя месяцы такого хранения шина деформируется, так как мягкие боковины просто не выдерживают давления. Искривление шины приводит к вибрации колеса и неравномерному износу.

4. Как замедлить износ шин?

Естественный износ шин замедлить можно, но слишком дорогой ценой. Производители шин могли бы выпускать комплекты, способные пройти и 100-150 тысяч километров, но сцепные качества таких шин не выдерживали бы никакой критики — усиленная высоким содержанием углерода резина может стираться очень медленно, но из-за жесткости она будет не в состоянии «цепляться» за асфальт и сохранять пятно контакта при маневрах. Повторимся, создание рецептуры шинной резины — это поиск идеального баланса между долговечностью и «цепкостью» шин.

Неестественный износ шин также можно замедлить, и это гораздо проще. Учитывая стоимость автомобильных шин высокого класса, рекомендуем относиться к ним с долей внимательности и заботы. Следите не только за износом протектора, но и за состоянием подвески, готовьтесь чаще менять шины, если любите гонки, а между сезонами ищите возможность хранить шины правильным образом.

Главная Автоблог Эксплуатация автомобилей

2020-11-23

Поделиться