Проблемы с которыми сталкиваются производители покрышек для авто
Каждый элемент, из которого состоит автомобильная шина, несет ответственность за сцепление вашей машины с дорогой, как продольно, так и по бокам, как на мокрой дороге, так и на сухой. Они поддерживают комфорт в автомобиле, обеспечивая низкое сопротивление качению и не создавая излишнего шума. И они, шины, продолжают делать это километр за километром, километр за километром.
Каждая характеристика шины напрямую связана с другой и во время инженерной оптимизации зачастую приходится жертвовать красотой ради сцепления шины, либо сцеплением шины ради износостойкости, и так по всем параметрам.
Сцепление и износостойкость, очевидно, являются зависящей друг от друга парой компонентов: чем мягче протектор, тем лучше он будет выполнять свои захватывающие действия межмолекулярного сцепления, но, увы, чем мягче протектор, тем быстрее они износятся.
Тем не менее, производители шин сделали колоссальную работу по уменьшению этих компромиссов с каждым новым поколением конструкций автомобильной покрышки. В последние годы прекрасным примером по совершенствованию шин является вклад в экономичный расход топлива путем снижения сопротивления качению. В целом, было доказано, что при снижении сопротивления качению на 10 процентов, потребление топлива снижается на 1-2 процента.
Сопротивление качению и гистерезис в авто покрышках
«Что это за магия слов – сопротивление качению» - спросите вы? Сопротивление качению – это сила, которая мешает вашим колесам, КАТИТЬСЯ с той скоростью, которую вы им зададите. То есть представьте себе: работает двигатель, крутит ваши колеса, но на пути у них встречаются разные препятствия, которые гасят задаваемую им скорость. В результате теряется энергия, а следовательно двигателю машины приходится выдавать больше энергии для кручения колес и как следствие потреблять больше топлива. Сопротивление качению неизбежно приводит к деформации шин. Чисто в качестве мысленного эксперимента представьте себе колеса поезда. Ясней ясного, что железнодорожные колеса из стали практически не сопротивляются качению, так как их предназначение заключается лишь плыть по рельсам, не цепляясь за них и не деформируясь. В контраст этому шина обладает гистерезисом. «Опять непонятные слова» - подумаете вы: «Что такое гипертезис?». А мы ответим: Гипертезис – это отставание (по крайней мере, если перевести это слово с греческого языка), то есть явление, при котором шина соприкасаясь с дорогой, деформируется с запаздыванием, а потом с запаздыванием возвращается в первоначальную форму из-за внутреннего трения в своих компонентных материалах. На практике шины с высоким гистерезисом – к примеру с клейким протектором – будут обладать более сильным сопротивлением качению, шины же с низким гистерезисом будут обладать явно меньшим сопротивлением, что будет более экономить ваше топливо. То есть, гипертезис это неотъемлемая часть такого понятия как сопротивление качению. Над уменьшением деформации шин (т.е. гипертезиса) и работают шинные инженеры. Но сделать это, не причинив вред другим характеристикам автомобильной покрышки, ой как не просто.
На одной из выставок в Парижском автосалоне, компания Michelin рекламировала свои новые шины с уменьшенным коэффициентом сопротивления качению. Делала она это следующим образом: они поставили сферическую рампу, которую вы могли видеть на тренировках у скейтеров и роллеров. На одном из концов рампы стояло две машины, прицепленные к крюку. По команде работника Michelin, эти два автомобиля одновременно отцеплялись от крюка и начинали кататься по сферической рампе туда-сюда. Один из этих автомобилей вскорее остановился, а второй еще катался. Первый был обут в обычные шины, а на втором были надеты шины Michelin, которые обладали низким сопротивлением качению.
Быть может вы подумаете: "Так давайте делать шины тверже, снижая их гипертезис, тем самым уменьшая сопротивления качению". В ответ мы вам приведем немного истории: первое поколение шин с низким сопротивлением качению было крайне неудобно для езды и не отличалось хорошим сцеплением с поверхностью дороги. (Мы уже упоминали о межмолекулярном сцеплении, но существует еще один аспект, который также участвует в процессе сцепления – гистерезисное трение.) К тому же жесткие шины не безопасны, а любая кочка, встретившаяся вам по дороге, ощущается в салоне автомобиля как маленькое землетрясение.
Новые достижения в создании резиновой смеси, дизайне каркаса шины и ее конструкции уменьшают такие явление как сопротивления качению, а, следовательно, уменьшают количество потребления топлива автомобилем.
