10 популярных шин тестируются на ездовые качества на сухой и мокрой поверхности, а также на сопротивление качению, влияющее на расход топлива.

Сейчас все крутится вокруг эффективности и экономичности. Экономия горючего стала главной темой на повестке дня, и приоритетом для мировых производителей стали разработки новых шин с оптимизированным сопротивлением качению. По этой причине эксперты Auto Zeiting решили расширить программу своих испытаний и добавить фактор сопротивления качению. Шины с низким сопротивлением помогают сэкономить горючее и снизить выбросы углекислого газа, но все же, это не все, что требуется от современных летних шин.

Протестированные шины:

Безопасность превыше экономичности

Безопасность стоит превыше всех других аспектов, и проблема достижения либо оптимального сопротивления, либо максимально короткой тормозной дистанции на мокрой дороге до сих пор стоит перед всеми разработчиками новых шин. Однобокая оптимизация – как в случае с Lassa, Michelin и Goodyear – означает, что шины могу и не получить оценку «Рекомендовано».

То, что компромисс между безопасностью и экономичностью достичь можно, доказывают новые Bridgestone и Pirelli, которые несмотря на сниженное сопротивление качению, демонстрируют хорошие результаты на мокрой поверхности, и кроме того набирают очки за счет выраженной спортивности. Тем не менее, лучшими в тесте стали Continental PremiumContact 2, которые оказались позади остальных в плане экономичности, но зато стали непревзойденными в испытании в тесте на сцепление на мокрой поверхности. Самый большой недостаток – более быстрый износ.

В этой связи интересно и сравнение шин дешевых марок Lassa и Sava. Даже если ни те, ни другие, не могут всерьез конкурировать с более дорогими и качественными шинами, Lassa все же смогли удивить своим низким сопротивлением качению, благодаря которому им удалось заработать очки и, в конце концов, обойти своего непосредственного конкурента.

В тесте на устойчивость к аквапланированию Michelin показали худший результат, чем большинство остальных шин, отлично справились с задачей Continental, ну а лучшими стали Vredestein со своим направленным рисунком протектора. Это ярко выраженный V-образный рисунок, разработанный Giugiaro, позволяет эффективнее рассеивать воду. Разумеется пугающий феномен «всплывания» шин в обычной жизни проявляется сравнительно редко – если дождь идет настолько сильно, что поверхность дороги оказывается под слоем воды – как на тестовом участке – 9 мм, любой водитель уже поедет осторожнее и на меньшей скорости. Так что главной опасностью остаются глубокие лужи.

Что касается теста на эффективность торможения, на сухой поверхности разница между самой короткой (Continental) и самой длинной тормозной дистанцией составила 4.8 метра. На мокром треке разница между Pirelli и Lassa достигла уже 5.7 м. Эти отличия, может быть, и кажутся незначительными, однако, соответствуют остаточной скорости почти до 35 км/ч.

Одним из главных требований, предъявляемым к шинам легковых автомобилей и связанным с топливной экономичностью, является наименьшее значение коэффициента сопротивления качению. Кроме того, шины должны обладать хорошей устойчивостью и управляемостью, не допускать заноса автомобиля при отклонениях колеса от направления движения.

Потеря контакта с поверхностью дороги наступает при наличии на ней значительного слоя воды. В этом случае возникает эффект жидкостного трения, подобного трению в подшипнике, и шина скользит по воде. При помощи соответствующего рисунка протектора можно обеспечить отвод воды в сторону, чтобы в контакте шины с поверхностью дороги не образовывался слой воды, на котором шина теряет управляемость и возникает опасный эффект "аквапланирования".

Шины с изношенным протектором намного опаснее с точки зрения вышеизложенного эффекта, чем новые. Зависимость коэффициента сцепления от скорости автомобиля и толщины слоя воды для новых и изношенных шин показана на рис. 8. При падении коэффициента сцепления ниже 0,05 автомобиль становится неуправляемым.

Рис. 8. Зависимость коэффициента сцепления φ сц от скорости автомобиля v и толщины слоя воды на поверхности дорожного покрытия: а - новая шина; б - изношенная шина без протектора

С точки зрения плавности хода автомобиля и устранения шума в кабине, шина должна поглощать небольшие неровности дороги и не передавать вызываемые ими вибрации на кузов. Это требует прежде всего увеличения податливости боковины шины, но лишь до такой степени, чтобы не допустить потери управляемости автомобиля. Жесткость боковины влияет на боковой увод колеса, возникающий при наличии осевой силы, действующей в плоскости, перпендикулярной оси вращения колеса.

Жесткость боковин шины определяет ее конструкция, и прежде всего способ наложения корда. На рис. 9 изображены различные типы шин: а диагональная с укладкой слоев корда под углом; б радиальная с укладкой слоев корда по радиусу шины с армирующими слоями под протектором; в диагональная улучшенного типа с армирующими слоями под протектором.

Прогресс в области шин направлен на создание все более низкопрофильных шин, имеющих меньшие потери на качение и лучшие показатели устойчивости и управляемости. Профиль шины оценивается процентным отношением его высоты к ширине. На рис. 10 показаны сечения шин серий "80"-"40". Наиболее широко применяется серия "70", а серия "40", например, предназначена уже только для гоночных автомобилей.

Рис. 10. Сечения шин серий "80"-"40"

Поскольку передаточное отношение трансмиссий автомобиля рассчитывают с учетом диаметра колеса, то и при использовании низкопрофильной шины этот диаметр должен быть сохранен неизменным. Для этого шина должна монтироваться на обод большего диаметра. Это имеет свои положительные стороны: например, можно увеличить ширину и диаметр тормозов, что улучшит их охлаждение. Однако масса колеса увеличится, если не применить для его изготовления легкие сплавы.

В предыдущих главах для простоты изложения использовалось допущение, что коэффициент сопротивления качению не зависит от скорости движения. В действительности это не так, поскольку конструкция, технология изготовления или материал шин оказывают влияние на изменение этого коэффициента, особенно при больших скоростях движения. На рис. 11 приведены реальные значения коэффициента сопротивления качению, измеренные у шин итальянской фирмы "Пирелли" серий "80"-"50".

При высоких скоростях отчетливо проявляется преимущество низкопрофильных шин серий "60" и "50". Например, шина HR/60 на скорости 160 км/ч имеет сопротивление качению на 26 % меньше, чем шина SR/80.

Среднее удельное давление в площади контакта у шины с упругой боковиной приблизительно равно давлению воздуха в шине. Поэтому как широкая, так и узкая шины одинаково нагруженного колеса будут иметь равный размер площади контакта с поверхностью дороги. Однако формы поверхности контакта будут различными. На рис. 12 показаны два колеса с шинами различной ширины и их отпечатки. Площадь обоих отпечатков одинакова, но у более широкой шины он растянут по ширине, у менее широкой - по длине. Как изображено на боковой проекции колеса, деформация широкой шины h 0 меньше, чем узкой h u . Это является причиной меньшего погружения колеса в мягкое покрытие и, следовательно, меньшего коэффициента сопротивления качению. Данное правило действует и на твердом покрытии, так как изменяется угол наезда α, образуемый между касательной к окружности колеса и поверхностью дороги в месте контакта ее с колесом. Коэффициент сопротивления качению измеряется при качении колеса по ровному покрытию, имеющему большую жесткость, что моделирует качение эластичного колеса по жесткому покрытию и приблизительно соответствует условиям качения шины по дороге с асфальтовым или бетонным покрытием. В этом случае можно пренебречь влиянием деформации дорожного покрытия, и деформация колеса будет протекать таким образом, как показано на рис. 13. При статическом нагружении деформация симметрична, а равнодействующая сил проходит через центр тяжести отпечатка.

Колесо представляет собой пневматическую пружину с высокопрогрессивной характеристикой. Характеристику этой пружины можно получить путем нагружения колеса и измерения положения его центра тяжести в зависимости от величины нагрузки. При вращении шины каждую элементарную площадку на ее окружности можно считать самостоятельной, предварительно сжатой пружиной. Дополнительное сжатие этих парциальных пружин при контакте с дорогой требует затраты работы, которая увеличивает сопротивление качению шины. При выходе из контакта этих пружин после достижения максимального сжатия в среднем положении энергия, аккумулированная в них, высвобождается, и сила действует в направлении движения, уменьшая сопротивление качению. Для идеальной шины вложенная энергия была бы равна энергии высвобожденной, и колесо катилось бы без потерь.

Однако шина снабжена реальным протектором и, кроме того, в ней имеется внутреннее трение. При деформации протектора, помимо силы, необходимой для сжатия пневматической пружины, требуется сила для придания ускорения парциальной массе. Наличие внутреннего трения вызывает расход еще части энергии на разогрев шины. Следовательно, в первой половине цикла соприкосновения шины с дорогой должно быть развито усилие, достаточное для сжатия пружины, придания ускорения массе протектора и преодоления внутреннего трения. Однако во второй половине цикла вся сила сжатия пружины не высвободится, так как часть ее уйдет на придание обратного ускорения массе и на преодоление внутреннего трения. При вращении колеса на массу протектора воздействует также центробежная сила. Распределение удельных давлений по площади отпечатка будет поэтому неравномерным.

Равнодействующая всех сил расположена в первой половине отпечатка и удалена от оси колеса на расстояние s. За счет этого возникает момент сопротивления sG, который вызывает горизонтальное сопротивление H = G tg φ, где tg φ = s/R = f; G - нагрузка на шину.

В действительности, при передаче окружного усилия с шины на дорогу зависимости гораздо сложнее, но для наглядности объяснения приведенная выше упрощенная модель вполне пригодна. Так как центробежная сила и время сжатия зависят от окружной скорости у, то и сопротивление качению также частично зависит от нее. Эта зависимость выражается уравнением

Р = G (f 0 + cυ n).

Значение f 0 и в особенности показатель степени n, по мнению различных авторов, имеют весьма широкий диапазон. По Э. Эверлингу n = 1; В. Камм считает n = 2, Андро n = 3,7.

Для наших рассуждений о путях снижения сопротивления качению вполне пригодны реально измеренные значения коэффициента сопротивления f (см. рис. 11) и влияние на него давления в шине (рис. 14). Из графиков на рис. 14 видно, что малое давление значительно увеличивает сопротивление качению, особенно при больших скоростях движения.

Как показано на рис. 11, до скорости 60-80 км/ч сопротивление качению несколько падает, но при больших скоростях резко увеличивается. Сверхнизкопрофильная шина серии VR/50 сохраняет небольшую величину сопротивления качению вплоть до скорости 200 км/ч. Таким же свойством обладает и шина HR/60.

Весьма опасным для шин является резонанс протектора, возникающий на высоких скоростях. При достижении определенных оборотов колеса могут начаться колебания элементов слоя протектора на пневматической пружине под влиянием постоянных импульсов сжатия при каждом повороте колеса. На поверхности шины в момент выхода ее из контакта с дорогой появляются статические волны, которые могут распространиться по всей окружности колеса. Резонанс протектора является причиной больших выделений теплоты и поэтому недопустим. При его возникновении в течение нескольких десятков секунд слой протектора может отделиться и, таким образом, возникнет аварийная ситуация.

Резонанс протектора резко повышает сопротивление качению, а рост энергии, потребляемой для преодоления сопротивления, сильно разогревает шину. Границы резонанса можно сдвинуть в сторону больших частот вращения колеса повышением внутреннего давления в шине и уменьшением массы протектора. Максимально допустимая скорость для отдельных типов шин фирмы "Пирелли" ограничивается следующим образом: SR - 180 км/ч; HR - 210 км/ч; VR - более 210 км/ч.

Снижение сопротивления качению у низкопрофильных шин весьма значительно и поэтому способствует повышению топливной экономичности. Фирма "Пирелли" гарантирует, что использование нового типа шин Р8 вызывает уменьшение расхода топлива до 4 %, что соответствует снижению сопротивления качению на 20 %. Одновременно повышается срок службы шин. Шина Р8 относится к серии "65" и пригодна для использования на скоростях до 180 км/ч.

Низкопрофильные шины обладают большей жесткостью боковин, что проявляется в меньшей величине бокового увода. На рис. 15 показано влияние угла бокового увода на коэффициент сопротивления качению. Пунктирная кривая характеризует шины серии "80", сплошная - серии "60".

Одним из главных требований, предъявляемых к шинам, является обеспечение хорошего сцепления с поверхностью дороги. Оно обусловливается шириной профиля шины, рисунком протектора и качеством его материала. Для обеспечения максимального сцепления с поверхностью дороги у гоночных автомобилей применяются шины, изготовленные из особо мягкого материала с гладким протектором без рисунка. Мелкие углубления на поверхности протектора делаются лишь для контроля износа, который у этих шин при малых пробегах достигает значительных размеров. Сопротивление качению у таких гладких шин меньше, чем у тех, которые снабжены протектором с рисунком.

Как видно из вышеизложенного, правильный выбор типа шины и соблюдение установленного внутреннего давления воздуха в них являются важными факторами, влияющими на уменьшение расхода топлива. Поскольку, однако, доля сопротивления качению в сумме общего сопротивления движению автомобиля значительно уменьшается с ростом скорости, то уменьшение этого вида сопротивления движению не означает пропорционального снижения расхода топлива. Так, уменьшение сопротивления качению шин на 10 % вызывает снижение потребления топлива лишь на 2%. Низкопрофильные шины обеспечивают лучшие условия движения, что может приводить к увеличению скорости, при котором экономия топлива, достигнутая снижением сопротивления качению, практически сведется к нулю. В этом случае необходимо принимать в расчет, какое снижение расхода достигается уменьшением сопротивления качению шин и насколько увеличивается этот расход из-за роста скорости движения.

При действии боковой силы коэффициент сопротивления качению шины растет. Боковая сила возникает чаще всего при движении на поворотах. Чтобы не допустить при этом снижения скорости автомобиля, необходимо увеличить мощность двигателя. Боковая сила растет с ростом скорости и соответственно увеличивается сопротивление качению. Поэтому при прохождении поворотов на большой скорости потребление топлива увеличивается.

Поворот можно проезжать и способом плавного скольжения всех колес (так называемый управляемый занос автомобиля), что весьма эффективно, но при этом требуется значительная мощность двигателя. Все колеса автомобиля в таком случае отклонены от направления движения. Умение экономично проезжать поворот на большой скорости заключается в прохождении его с наименьшим буксованием колес.

Не так давно я услышал — про экономичные шины, якобы очень экологичные прогрессивные и способствуют экономии топлива. Действительно ли это так и за счет чего экономим топливо? Нужно отметить что в Европе сейчас довольно продвигаемый тренд на авторынке. Информация интересная читайте дальше…

Такие экономичные варианты действительно есть, и они действительно экономят топливо. Их сейчас выпускают многие производители, но самых внушительных результатов достигли всего три компании — Michelin, Goodyear, Nokian. Именно эти гиганты впервые задумались над этим параметром и начали бороться с качением покрышек.

Что такое сопротивлению качению?

При вращении шина испытывает множество нагрузок, при ударах она деформируется, поглощая существенную часть энергии, которую производит двигатель. Колесо с шиной мягкое, а поэтому катить ее сложнее, чем скажем полностью металлическое, которое не деформируется и не проминается. Но полностью металлическое сделает движение автомобиля очень не комфортным, подвеска «умрет» очень быстро, да и торможение такого автомобиля ухудшится в разы. Поэтому не стоит задачи отказаться от резиновой покрышки, а стоит задача уменьшить качение при движении, то есть сделать жестким, но комфортабельным. Да и полностью в резиновом колесе не удастся победить эту силу — это не возможно.

А для чего вообще побеждать?

Все просто, чем меньше сила — тем меньше нужно мощности двигателю чтобы катить эти колеса, а соответственно уменьшиться потребление в топливе, то есть бензин или дизель. Да и агрегаты можно поставить менее мощные.

Как же производят экономичные покрышки?

Нужно отметить это очень сложная задача. Производители должны не ухудшить, а улучшить характеристики резины (торможение, аквапланирование, и т.д.) и также уменьшить качение резины. Изменяется – высчитывается до миллиметра, выбирается оптимальный диаметр, а также оптимальный состав резиновой смеси, который меньше деформируется. Составы смесей держатся в строжайшем секрете (каждая компания имеет свой уникальный состав), ведь именно в нем 70% улучшения этого параметра.

Как я уже писал такие фирмы как Michelin, Goodyear, Nokian добились максимальных результатов. В составе своих колес эти производители отказались от использования углерода в пользу кремния, это не только уменьшило качение, но и улучшило устойчивость к порезам и проколам.

Сколько можно экономить топлива?

Экономия топлива таких колес может быть существенной до 0.5 — 0.6 литра на 100 км. Посмотрите таблицу.

Как их определить при выборе?

Очень просто – каждый производитель имеет свою аббревиатуру на колесах.

Обычно это графа от A до G, где A – это шины с самым низким сопротивлением, самые экономичные. Не всегда эти аббревиатуры наносятся на корд покрышки, иногда их печатают на наклейках на колесе.

У Michelin – могут применяться аббревиатура ENERGY Saver.

Michelin Energy Saver

Goodyear, применяет свою аббревиатуру – где LRR (низкое качение), ULRR (ультра низкое), ELRR (исключительно низкое). Эти аббревиатуры могут быть нанесены на корд колеса.

Вот такой полезный параметр, который также нужно знать. Другие производителя также стремятся снизить этот параметр и наносят обозначения на резину или наклейки, так что смотрите внимательнее при покупке.

НА этом все, читайте наш АВТОСАЙТ

Давайте поговорим о выборе новой "обувки" для своей машины. Если автомобиль более-менее новый, то главным критерием для покупки обычно становится марка и модель покрышки, которой он был укомплектован на конвейере.

Качество современных автомобильных шин определяют такие параметры, как коэффициент сопротивления качению, управляемость авто на мокром и сухом покрытии, тормозные свойства, показатели аквапланирования новой покрышки и ее стойкость к износу, шумность, пробег, цена, комфорт...

Однако проблема в том, что для разных участников авторынка — автопроизводителей, продавцов шин и водителей, покупающих шины на вторичном рынке — эти параметры имеют разные приоритеты.

Кому что нравится

Не секрет, что каждый автопроизводитель предъявляет к покрышкам, предназначенным для первоначальной комплектации авто свои требования. При этом они отнюдь не являются универсальными — у разных компаний они могут существенно отличаться.

Например, один автопроизводитель выдвигает очень жесткие требования к коэффициенту сопротивления качению, прямо влияющему на экономичность авто, у другого они будут существенно мягче. Одна компания чрезвычайно требовательна к параметрам аквапланирования изношенной шины, а для другой они не критичны. При этом требования, предъявляемые к покрышке для вторичного рынка, также будут другими.

Объясняется это просто: автомобиль, прежде всего, нужно продать, поэтому характеристики всех его компонентов подчинены единой цели. Потребителю нужен автомобиль с низким расходом топлива — вот вам новые экономичные двигатели и шины с пониженным коэффициентом сопротивления качению. Важен комфорт — вот удобный салон, энергоемкая подвеска и малошумные шины. Таким образом, каждый элемент формирует представление об автомобиле как о едином целом.

А на вторичном рынке потребитель руководствуется какими-то своими предпочтениями, часто совершенно отличающимися от представлений автопроизводителей. Например, согласно маркетинговым исследованиям, для конечного потребителя очень важны цена и дизайн покрышки...

Одна во многих лицах

Таким образом, чтобы соответствовать различным требованиям, шины не могут иметь одни и те же параметры, а, следовательно, будут разными. То есть размеры, дизайн и название будут одинаковыми, но конструктивно, хоть и незначительно, шины будут отличаться. Например, иметь разную радиальную или диагональную жесткость, другой наполнитель протектора и, возможно, несколько измененный рисунок протектора. Скажем, немного смещенные блоки, увеличенное количество ламелей...

Однако, по мнению производителей, на ощущениях конечного пользователя эти изменения никак не скажутся. Ведь в любом случае это будут хорошие, качественные покрышки, хотя и с акцентом на какие-то "свои" параметры.

Впрочем, при поставках на конвейер важно выдержать заданные параметры на всем массиве шин. При этом вполне удовлетворительным считается, если у 10% произведенных шин характеристики не будут соответствовать всем требованиям автопроизводителей. Вот эти 10%, (это не брак!) и попадают на вторичный рынок.

В то же время, если вторичный рынок требует большего, то производится дополнительное количество шин, чтобы удовлетворить спрос. Для вторичного рынка производится спецификация максимально приближенная к требованиям рынка.