Про гуму. Частина 1. [ОНОВЛЕНА x8]

1. Літня гума.
2. Зимова гума.
3. UPDATE [2018 рік]:
4. UPDATE:
5. Про скандинавські країни, погоду і ожеледь.

Наша сеть партнеров Banwar

Літня гума.

Ширина гуми і зчеплення з дорогою.

Поставлю просте запитання: «На що впливає ширина гуми?». Зчеплення з дорогою? Чим ширше колесо тим краще зчеплення з дорогою? Впевнені?

Звернемося до вікіпедії. Сила тертя спокою дорівнює добутку ваги (вимірюється в ньютонах) на коефіцієнт тертя. (Формула відображає суть процесу зчеплення з дорогою в максимально спрощеному вигляді, в реальності це матеріал для цілої дисертації)

, Де F - сила тертя, k - коефіцієнт тертя, N - вага об'єкта.

Коефіцієнт сили тертя відображає співвідношення ваги і сили тертя. Значення наведені в таблиці:

Для гуми і сухого асфальту значення приблизно дорівнює одиниці, тобто зчеплення з дорогою дорівнює вазі автомобіля.

Уже помітили, що немає ні слова про розмір гуми або площа плями контакту? Так навіщо ж потрібна широка гума?

Найголовніше, що потрібно пам'ятати про гумі - вона забезпечує зчеплення c дорогою тільки при правильній температурі. Чим ширше гума, тим повільніше вона прогрівається, розсіює більше тепла і отже буде довше не перегріватися при інтенсивних навантаженнях. У зв'язку з тим, що в дорожніх умовах створити інтенсивні навантаження для гуми протягом тривалого часу без порушення ПДР неможливо, то ставлять широку гуму тільки на потужні автомобілі водії яких можуть дозволити собі порушувати ПДР 😉

Як доказ відсутності явної залежності між шириною гуми і зчепленням з дорогою розглянемо, що нам пропонують інженери BMW M GmBH:

Модель Маса Потужність Ширина гуми Змін. маси Змін. потужності Змін. ширини M Coupe (2010) 1495 340 265 0 0 0 BMW M5 (1998) 1795 400 265 + 20% + 18% 0 BMW M3 (2007) 1655 420 265 + 11% + 24% 0 BMW M4 одна тисяча п'ятсот сімдесят два 431 275 + 5% + 27% + 4% BMW M5 (2005) 1830 507 285 + 22% + 49% + 8% BMW M5 (2013) 1945 560 295 + 30% + 65% + 11% BMW X6M 2380 555 315 + 59% +63 % + 19%

Ширина гуми корелює з масою більше ніж з потужністю, отже її зростання покликаний усунути саме перегрів і прискорений знос, що б на кожну одиницю площі колеса припадала менше навантаження. Однак в будь-якому випадку зміна ширини явно не може компенсувати зростання потужності і маси, тому вплив ширини гуми на її зчіпні властивості навіть для спортивних автомобілів невелика.

Гума в професійному дрег-рейсингу Top Fuel (8000 к.с. і маса в 1 тонну). Відносно мала ширина і максимальна довжина робочої поверхні.

Ще один аргумент на користь відсутності зв'язку між шириною і зчепленням наведено на форумі: https://www.physicsforums.com/ . Користувач з ніком xxChrisxx пише про те, що в професійному драг-рейсингу (Top Fuel, потужності близько 8000 к.с.) використовуються відносно вузькі покришки, однак для запобігання перегріву ці покришки володіють великим радіусом діаметром (спасибі користувачеві Автокадабри dolgonosic ), Що збільшує довжину робочої поверхні і сприяє рівномірному розподілу тепла.

Все той же користувач автокадабри dolgonosic (Спасибі йому за довгі години, убиті на роздуми!) Так само підняв питання: «Навіщо використовують гуму різної ширини на передній і задній осях автомобіля?».

В першу чергу це відноситься до заднеприводним легкових автомобілів, але так само цим грішать і повнопривідні BMW M серії - X5M, X6M.

Навантаження на передні шини буде більше, так як вони не тільки беруть участь в гальмуванні, але і в маневруванні, проте вони зроблені вужчими.

100% по осі x - відповідає рівності поздовжньої і вертикальної навантаження на колесо. Коли даний показник перевищує 100, на сухому асфальті починається знесення / занос. У зв'язку з цим, через тертя різко зростає виділення тепла. Можна провести аналогію зі зчепленням - воно сильно нагрівається до тих пір поки відпущено в повному обсязі і диски обертаються відносно один одного. Як тільки до дисків прикладається максимальне зусилля - сила тертя перевищує крутний момент, диски припиняють прослизати і нагріватися.

За результатами мозкового шутрма була складена наступна умовна діаграма залежності нагріву від співвідношення вертикальної і поздовжньої (горизонтальної) навантаження на колесо.

При використанні ABS, traction control і систем стабілізації, що запобігають знос / занос / прослизання, поздовжні навантаження не будуть перевищувати вагу припадає на колесо (з урахуванням впливу коеффціента зчеплення) і тепловиділення буде знаходиться на прийнятному рівні. Зниження або збільшення ширини коліс в таких умовах не призведе до помітної зміни зчеплення з дорогою / гальмівного шляху / динаміки розгону.

Однак в екстремальних умовах: відключені помічники, входження в поворот на швидкостях понад 100 км / год, блокування коліс і тд., Широка гума буде ефективніше перешкоджати перегріву і забезпечить краще зчеплення з дорогою.

Теоретично широкі передні колеса повинні забезпечити більший «запас міцності» і трохи кращі показники, але інженери BMW не використовують равношірокіе колеса.

Але тут на допомогу нашій логіці приходять хлопці з Porsche: в автомобілях Porsche Cayenne гума на всіх осях має однаковий розмір!

Можна зробити висновок, що використання різноширокій гуми обумовлено особливостями конструкції автомобіля, і, можливо, дозволяє спростити / здешевити передню підвіску за рахунок незначної втрати керованості / збільшення гальмівного шляху. Так само, можливо, що втрати в зчіпних властивостях через перегрів компенсуються поліпшенням керованості за рахунок скорочення неподресоренную мас.

У будь-якому випадку, застосування різних підходів на протиборчих моделях (BMW X6M і Porsche Cayenne Turbo S) говорить про те, що ширина гуми не чинить істотного впливу на ходові якості дорожніх автомобілів.

Широку гуму можна порівняти з аеродинамічними обважуваннями. Ці елементи асоціюються у покупців з автоспортом і високими швидкостями, що робить автомобіль більш привабливим з точки зору «візуального спорту». Однак у повсякденному житті (і навіть на треку) помітити переваги широкої гуми або аеродинамічних обважень - нетривіальне завдання з якою можуть впоратися тільки хлопці з дуже великим вмістом заліза в тестикулах.

З шириною розібралися, але залишився ще один важливий момент - профіль шини.

Профіль гуми і керованість / комфорт / надійність.

Порівняння коліс різного діаметра з різними профілем гуми. [Джерело: Авторевю ]

Профіль шини - це відношення її висоти до ширини. Значення профілю вказується в процентах.

Якщо значення нижче 50%, то така гума є ультранізкопрофільной, але в народі її називають просто низкопрофильной, хоча за визначенням низькопрофільна гума - це гума, чия висота менше ширини, тобто з профілем менше 100%.

Серед недоліків ультранізкопрофільной гуми часто згадують низький комфорт через підвищеної жорсткості і низьку надійність.

Почнемо з низькою міцності та надійності. Чим менше висота гуми, тим більше її жорсткість навіть за умови, що корд аналогічний вищим аналогам. Отже, ймовірність пошкодити таку покришку буде нижче. При висоті профілю менше 80-85 мм (розмірність 235/35 або 265/30) отримати грижу можна тільки при дуже сильному ударі, який, швидше за все, зашкодить диск і підвіску.

Але при наїзді на бордюр або яму з гострими краями на тонкій гумі ризик розбортуватися колесо або пошкодити диск дійсно вище.

Низький комфорт. Ультранізкопрофільние покришки будуть жорсткіше. Авторевю так само встановило, що колеса з великим діаметром трохи важче навіть при збереженні ширини. А чим більше маса колеса, тим нижче плавність ходу.

Якщо у низкопрофильной гуми стільки недоліків навіщо ж її встановлюють на преміальні і дорогі автомобілі? В першу чергу більш жорсткий борт менше деформується на високій швидкості, отже менше нагрівається і знижує ризик руйнування покришки на швидкостях понад 200-250 км / ч. Жорсткий борт так само поліпшує керованість. Крім того при фіксованому загальному діаметрі колеса, низький профіль дозволяє встановити диски більшого діаметру з якими можна використовувати гальмівні диски більшого діаметру.

Але з ростом якості доріг і підвищенням потужності автомобілів недоліки низкопрофильной гуми відходять на другий план. Коли в останній раз ви бачили на дорозі комфортабельний седан преміум класу з 15-ми дисками і гумою з 65-м профілем? Ось і я таких не бачив. Сьогодні комфорт забезпечує в першу чергу підвіска, а вплив від зміни гуми перестанеш помічати вже через пару днів.

Керованість. Так само як і з комфортом, вплив висоти профілю на керованість мінімально. За даними виробника, у BMW X5 заводські розміри гуми складають 255/50 R19, таку гуму ніяк не можна назвати ультранізкопрофільной, але при цьому нерівності дороги відчуваються дуже сильно, а крен - як на легковому автомобілі.

Що дійсно впливає на керованість, так це маса колеса. Жорстку, але важку гуму RunFlat не встановлюють на /// M серію BMW.

Зимова гума.

Якщо лінь читати то можна перейти прямо до ВИВОДУ .

Для початку визначимося з основними типами зимової гуми. Приклади наведені праворуч. Арктична нешипована шина відрізняється від європейського варіанту агресивнішим (тракторним) і глибоким протектором, що б його не забивав сніг. У європейській покришки більше дрібних ламелек і більш округла форма поперечного перерізу.

Якщо всерівно залишилися сумніви щодо конкретної моделі, то визначити тип можна і за індексом швидкості. У скандинавських варіантів індекс швидкості нижче: «Q», «R», «T» або «H» (160, 170, 190 або 210 км / ч). А у європейських липучок індекс коливається від «H» до «W» (210 - 270 км / ч).

Літня гума проти гуми-липучки для європейської зими.

Наочний доказ марності всесезонних покришок.

Отже, перше питання: а чи потрібна зимова гума?

Порівняння літньої і зимової нешипованной гуми, а так само всесезонной гуми представлено на двох відео.

Якщо коротко, то при опадах при температурах від +7 градусів і нижче нешипованная гума ваш абсолютний бро.

На мокрій дорозі при температурі +6 гальмівний шлях 80-0 км / год знижується з 42,5 до 35,5 метрів. При гальмуванні на літній гумі машина буде їхати зі швидкістю 30 км / год на тій позначці, де вона зупинилася б на зимовій гумі.

Порівняння літньої і зимової гуми на сухому асфальті.

На снігу ситуація передбачувана.

Але якщо опади не передбачаються а температура впала нижче +7 то не варто поспішати перевзуватися: на сухому асфальті зимова гума сильно програє річної

З іншого боку один з моїх друзів, купивши нову машину в березні на літній гумі, майже без проблем відкатав на ній до тепла. Якщо є голова на плечах, і дуже треба - то можна. Тільки ймовірність потрапити в відео-добірки з реєстраторів в такому випадку зростає 😉

І до речі, забудьте словосполучення «всесезонна гума». По суті це трохи змінена літня гума, яка нічим не допоможе в лід або сильний сніг. Вона розроблена для південних регіонів, в яких за всю зиму сніг випадає всього кілька разів і лежить не більше декількох днів. Пруф на відео праворуч. Крім того, Положення щодо допуску ТЗ до експлуатації в ПДД РФ чітко описують, що є зимовою гумою: «... зимових шин, призначених для експлуатації на обледенілому або засніженому дорожньому покритті, маркованих знаком у вигляді гірської вершини з трьома піками і сніжинки всередині неї, а також маркованих знаками« M + S », «M & S», «MS» ... «.

Таким чином, всесезонна гума, незважаючи на наявність напису M + S (mud + snow, мокрий сніг), не є зимовою, так як на ній відсутня «знак у вигляді гірської вершини з трьома піками і сніжинки всередині неї». При цьому, за новим регламентом всі автомобілі в зимовий період (грудень-лютий) повинні бути взуті в зимову гуму.

Нешипована гума: європейська липучка або арктичний варіант?

Звернемося до результатів тесту від "Авторевю" .

У тесті брали участь, як арктичні покришки, такі як Nokian Hakkapeliitta R2, так і покришки для європейської зими, на кшталт Michelin X-Ice 3.

На снігу при -14 і сухому асфальті при +9 градусах тип нешипованной гуми не має ніякого значення, на льоду або мокрому асфальті і різниця становить 10% і більше. Але примітно, що у всіх случах «арктична» Hakkapeliitta R2 краще європейської X-Ice 3.

Підсумок: Різниця характеристик у хороших арктичних і європейських нешипованних шин невелика і коливається в діапазоні від 0-10%. Характеристики залежать від конкретної моделі, а не від типу покришки.

Шипи або липучка?

Саме час відповісти на головне питання: шипи чи липучка. І славні хлопці з «Авторевю» вже зробили це в своїх оглядах: шипи , липучка (Номери 18 і 19 за 2013 рік відповідно).

Звід результатів тестування шиповану і нешипованной гуми від Авторевю.

У тестах використовується один і той же легковий автомобіль Audi, однакові майданчики і погодні умови. Результати звели разом хлопці з авто @ mail .

У 2-х тестах виграла липучка, в 1 тесті нічия, на льоду краще спрацювали шипи. Якщо звернути увагу на абсолютні результати, то видно що хороша липучка буде краще поганих шипів! Навіть на льоду! Нешипована гума явно не збирається програвати. Але це ще не все.

Виявляється на льоду ситуація залежить від температури, що з'ясували випробувачі з «За кермом».

В ожеледь врятують тільки шипи?

Липучки проти шипів - гальмівний шлях на голому льоду. джерело: http://www.zr.ru/

Несподіваний відповідь на це питання приніс тест зимової гуми в «За кермом» в 2009 році. Як виявилося, нешипованная гума гальмує на голому льоду краще шиповану при температурах нижче -13 градусів! Пояснення феномену знайшлося. Шиповані покришки розробляються таким чином, що б шипи при русі по асфальту топиться в глиб колеса, для зниження шуму і поліпшення зчеплення з дорогою, а так само зниження зносу дорожнього полотна. Висоту самих шипів виробники так само скорочують рік від року заради збереження доріг. При температурах нижче мінус 13 градусів лід стає досить твердим, шипи перестають чіплятися і утапліваются в гуму. При температурі вище мінус 10 на голому льоду шипи вгризаються в лід або руйнують його і зчеплення з дорогою поліпшується. Липучки в таких умовах ковзають, як лижі, так як тонкий шар води між льодом і колесом виступає в ролі мастила.

UPDATE [2018 рік]:

ЗАГАЛЬНИЙ ПІДСУМОК: шипована гума працює краще липучки тільки на льоду при температурах від 0 до -10 градусів. У всіх інших умовах, включаючи лід при більш низьких температурах, нешипованная гума краще або не поступається.

Нешипована гума для арктичної і європейської зими принципово не відрізняється у всіх тестах. Розглядати треба кожну окрему модель.

Вся сучасна гума відомих марок гідно поводиться на будь-яких покриттях. Важливо зрозуміти в яких умовах буде експулатіроваться гума і вибрати відповідний тип. Закінчу цитатою з статті «за кермом» :

Вибираючи шини, враховуйте клімат вашого регіону: суворі сніжні зими, проморожені дороги - краще нешиповані колеса; м'які зими, часті відлиги, що змінюються ожеледицею, - краще шипи.

Спеціально для тих, хто не читав всю статтю підкреслю - помилок і помилок в цитаті немає, результат вийшов несподіваний, але від того не менш вірний 😉

UPDATE:

Після розміщення укороченого варіанту статті на Пікабіа в коментарях до неї багато відписувати:

• тести брешуть, умови не відповідають реальності / все проплачено;
• липучка не працює в сніг - забивається протектор;
• липучка - для теплих регіонів, шипи - для холодних. У Скандинавії все на шипах, а там холодно, багато снігу і льоду.

І багато інших забавних тверджень. Тому я вирішив трохи доповнити статтю:

Порівняння шиповану і нешипованной гуми на снігу. [Джерело: Авторевю. ]

Фото зі змагань по зимовому автослалому з особистого архіву. Липучка прекрасно спрацювала навіть в таких умовах.

Про скандинавські країни, погоду і ожеледь.

Найпоширеніша омана: «липучка - для теплих регіонів, шипи - для холодних.» Вагомим аргументом виступає той факт, що в скандинавських країнах (Фінляндія, Норвегія, Швеція) використовують в основному її.

В уявленні більшості людей, клімат в скандинавських країнах суворий і чимось нагадує Сибір, тому створюється логічний ланцюжок: холодно -> використовуй шипи, яка в корені відрізняється від результатів тестів.

Запитаємо у Яндекса, який же клімат в скандинавських країнах?

Скандинавські країни оточені морем.

Виявляється, температури і вологість взимку на Скандинавському півострові навіть вище, ніж у вологому і дощовому Санкт-Петербурзі! Це наслідок того, що він оточений морем, соответсвенно клімат там м'якше, ніж на континенті на тих же широтах.

Як утворюється ожеледь?

Для того що б утворилася ожеледь необхідно застигання води. Сніг може стати причиною ожеледі тільки якщо спочатку розлучається.

При дуже низьких температурах сніг більше схожий на пісок - він крейда і жорсткий, не прилипає до поверхонь, а з дороги його здуває проїжджаючий транспорт.

Отже, для утворення ожеледі потрібна нульова температура вдень і негативна вночі. Що ми і спостерігаємо на кліматичних даних столиці Норвегії.

Саме при температурі -10 ... 0С шипи ефективні. При температурах нижче -15 ... 20С поведінку шиповану і нешипованной гуми на льоду однаково.

За даними Вікіпедії середньорічне число днів з ожеледицею в деяких містах Росії наступне: Архангельськ - 6, Мурманськ - 1, Санкт-Петербург - 5, Москва - 6, Воронеж - 17, Ростов-на-Дону - 10, Астрахань - 6, Самара - 15, Казань — 7, Екатеринбург — 5, Сыктывкар — 12, Оренбург — 9, Омск — 6, Ханты-Мансийск — 5, Томск — 2, Иркутск — 0, Якутск — 0, Петропавловск-Камчатский — 2, Хабаровск — 0, Владивосток — 1 .

Видно чітка залежність - чим ближче середня температура до 0, тим частіше ожеледь. У сибірських містах, таких як Якутськ, ожеледь взагалі рідкісне явища.

Висновок: Дуже цікава ситуація. Шиповані покришки потрібні саме південним регіонам, адже саме там часті відлиги і опади призводять до ожеледиці. Тести показали, що шипи працюють саме в «Скандинавському» діапазоні температур: -10 ... 0.

У холодних регіонах - навпаки, шипована гума не має переваг.

Для тих кому хочеться ще знань, відео і формул ->: Про гуму. Частина 2.