Давление в колесах

 

Давление в колесах

Сцепление с грунтом

Возможности движения по бездорожью колесных автомобилей высокой проходимости, в первую очередь, определяются состоянием опорной поверхности (грунт, песок или снег) и характером взаимодействия колес с этой поверхностью.

При движении автомобиля его ведущие колеса оказывают на опорную поверхность не только вертикальную нагрузку, но и сдвигающее усилие.

Способность опорной поверхности (грунта, песка и др.) противодействовать сдвигу называется сопротивлением сдвига или тяговой реакцией грунта.

От соотношения величины этой реакции и величины сопротивления движению зависит способность автомобиля двигаться в данных условиях.

Если величина тяговой реакции больше сил сопротивления движению, автомобиль двигается, если же меньше, то происходит остановка и полное буксование колес. Разница между силой тяги, развиваемой колесами по сцеплению с грунтом (тяговой реакцией грунта) и силой сопротивления движению, является запасом тяги.

Чем больше этот запас тяги, тем выше проходимость.

Тяговая реакция грунта, находящегося под ведущими колесами, является переменной величиной и зависит от прочностных и других характеристик самого грунта, от величины и характера нагрузки, производимой колесом, конструктивных особенностей колеса, степени его пробуксовки.

Характер нагрузки, производимой на грунт, различен у неподвижного колеса, буксируемого и ведущего.

Если просто опустить колесо на участок слабого, деформируемого грунта и нагрузить его вертикальной силой G , то нагрузка будет действовать в площадке контакта, стремясь вызвать уплотнение грунта вниз и в стороны. Однако основное направление деформации и уплотнения, влияющее на величину тяговой реакции, вертикальное.

Если же это колесо начать буксировать или толкать, приложив горизонтальную силу в центре его вращения, то оно начнет перекатываться, деформируя перед собой грунт и оставляя в нем колею.

В этом случае на грунт, помимо основной, вертикальной нагрузки, действует нагрузка, связанная со свободным качением колеса. Она вызывает деформацию грунта как в вертикальном направлении, так и в горизонтальном, так как имеется некоторый сдвиг грунта перед катящимся колесом. Так воздействует на грунт неведущее колесо автомобиля при его движении.

Если к колесу приложить крутящий момент, к перечисленным двум видам нагрузки, действующим на деформируемый грунт, добавляется тяговая нагрузка, действующая в зоне контакта колеса с грунтом. Эта нагрузка стремится сдвинуть грунт, находящийся под колесом, в сторону, противоположную движению автомобиля. Именно этой нагрузке противодействует тяговая реакция грунта.

Большая часть слабых грунтов не выдерживает нагрузок современных колесных машин, в том числе и автомобилей высокой проходимости. При движении по таким грунтам происходит частичное или полное разрушение его верхнего слоя, пластическая деформация или течение части грунта. Величина разрушения или деформации грунта, т. е. глубина колеи у ведущего колеса больше, чем у ведомого, даже при одинаковой вертикальной нагрузке, так как перечисленные виды нагрузок, производимых колесом на грунт, определенным образом суммируются.

В большинстве случаев движение автомобиля по слабым грунтам происходит с частичной пробуксовкой ведущих колес, т. е. колесо, проскальзывая по грунту, сдвигает его верхний слой в зоне контакта с частичным или полным разрушением.

Если грунт под колесом от действия вертикальной нагрузки не уплотняется, то величина его тяговой реакции существенно снижается. В таких случаях ведущее колесо срезает грунт и углубляется, т. е. буксует. Это явление характерно для сильно накаченной шины, не имеющей зоны плоского контакта с грунтом.

Если грунт под действием вертикальной нагрузки уплотняется колесом, что характерно для шин, работающих с низким внутренним давлением, то величина колеи получается меньшей, а тяговая реакция такого уплотненного грунта существенно возрастает.

Большая часть слабых грунтов лежит на твердом основании (размокший верхний слой, пашня, снежный покров, неглубокие заболоченные участки). Поэтому погружение колес, работающих с пробуксовкой в неуплотняемом грунте, по величине близко к толщине его слабого слоя.

Если грунт, лежащий на твердом основании, поддается уплотнению, глубина колеи может быть существенно меньше толщины слоя слабого грунта. Величина сопротивления движению зависит не только от глубины погружения колес и других элементов ходовой части автомобиля в грунт, а также от его плотности, липкости, пластичности или рассыпчатости.

Глубина погружения колес в грунт зависит, в первую очередь, от соотношения несущей способности грунта (способности грунта воспринимать вертикальную нагрузку) и удельной вертикальной нагрузки под колесами (удельного давления).

Удельное давление колеса представляет собой нагрузку, приходящуюся на каждый квадратный сантиметр площади контакта колеса с грунтом.

Колеса автомобилей высокой проходимости при понижении давления воздуха в шинах оказывают удельное давление на грунт в 5—6 раз меньшее, чем колеса обычных автомобилей, и обладают свойством двигаться с небольшим углублением по песку, плотному сырому снегу, сырой луговине, пашне, осушенному болоту и по некоторым другим слабым грунтам.

При малом погружении колес в грунт автомобили высокой проходимости имеют меньшее сопротивление движению. Кроме того, в общей сумме удельных нагрузок, действующих в контакте колеса, доля удельных вертикальных нагрузок у них снижается, а доля допустимых горизонтальных возрастает, т. е. возрастает удельная касательная сила. Удельная касательная сила — это величина тяговой силы, действующей на каждый квадратный сантиметр площади контакта колеса с грунтом, которая уравновешивается тяговой реакцией грунта.

Величина суммарной тяговой реакции грунта, или тяга, развиваемая колесами автомобиля высокой проходимости, в предельных условиях сцепления определяется для данного грунта величинами площади контакта колес с грунтом, величиной удельной касательной нагрузки, действующей в контакте колес, и интенсивностью пробуксовки колес.

Давление в шинах

Прежде всего, надо понимать, что само по себе количество воздуха в шине не только отвечает за то, как колесо плющится и какое давление на грунт оказывает.

Оно может радикально изменить поведение машины в целом.

Потому что у шины есть не только рабочая поверхность в виде дорожки протектора, но и боковины, отвечающие за взаимосвязь между диском колеса и протектором шины. И отношения, в которых находятся давления шин передней и задней осей между собой, очень сильно могут повлиять на управляемость автомобиля.

Для того чтобы машина ехала прямо и не стремилась все время свернуть с пути, нужно, чтобы передние колеса были накачаны слабее задних. Это вызывает недостаточную поворачиваемость, то есть в повороте автомобиль стремится с ростом скорости перейти на больший радиус. То есть в худшем случае не вписаться в поворот.

Если давление в задних шинах, наоборот, ниже, чем в передних, то машина приобретает так называемую избыточную поворачиваемость – она стремиться как бы занырнуть внутрь поворота.

На дороге важнее курсовая устойчивость, поэтому шины качаем по науке – передние немного слабее задних. Тогда будет проще удерживать автомобиль на прямой.

В пампасах, когда езда становится не скоростной, а «рулильно-проходимой», имеет смысл поступать ровно наоборот. Тем более что чем ниже давление в передних шинах, тем дольше машина реагирует на действия рулем.

Представьте: вы крутите руль, тот передает усилие на передние колеса, они поворачиваются, но за счет того, что в них низкое давление, боковины не сразу тянут за собой протектор, а только через некоторое время. В какой-то момент диск может быть повернутым, а протектор покрышки еще смотреть прямо.

Это чаще проявляется при езде на очень больших, высокопрофильных покрышках. Так что добавить машине поворачиваемости на бездорожье не помешает.

Другая сторона вопроса – риск разбортироваться, который у передних колес всегда выше. Это обстоятельство также диктует пожелание поддерживать в передних колесах давление повыше.

Спускать колеса лучше всего на твердой ровной поверхности — это поможет правильно определить, до какой степени колесо сплющилось.

Лучше выпустить воздух заранее «на сухом», нежели бегать вокруг застрявшей в луже машины, когда не только невозможно понять величину деформации колеса, но и не всегда получается добраться до ниппеля.

Если колесо большого размера, то для экономии времени можно вывернуть ниппель и спускать колесо на звук до того момента, пока оно не засвистит. Обычно это происходит в диапазоне от 1,2 до 0,9 атмосфер.

Далее необходимо водворить ниппель на место и доспустить колесо до требуемого давления, нажимая на клапан.

Обязательно следует проверить давление в колесах с помощью манометра, оно должно быть одинаковым во всех колесах, в противном случае машина будет ехать непредсказуемо.

Чем тяжелее машина, тем сильнее деформация покрышки при прочих равных. Например, при давлении 1,0 атмосферы колесо BF Goodrich M/T 33/12.5 R16, установленное на автомобиле UAZ Hunter, деформируется на 15–20%, а та же покрышка под весом внедорожника Toyota Land Cruiser 105 потеряет 30–40% высоты.

Это обязательно надо учитывать, спуская колеса.

Важным определяющим фактором является визуальная деформация колеса, а не только количество атмосфер.

Также необходимо принять во внимание, что на твердом грунте покрышка проминается сильнее, нежели на мягком.

Например, колесо стоящей на асфальте машины, потерявшее при стравливании половину высоты шины, вернется практически к своей прежней форме, когда вы съедете в напитанный водой чернозем или на болотный ковер.

Отсюда следует, что потеря дорожного просвета будет не так существенна, а для уменьшения давления на очень податливый грунт желательно спускать колеса как можно сильнее.

Зимой еще надо учитывать естественный разогрев шин.

Например, вы спускаете колеса стоящего автомобиля при температуре –15°C. Манометр показывает вам 0,8 атмосферы, но, как только вы начнете движение, покрышка от трения и деформации разогреется сама и нагреет воздух внутри. Как следствие, давление в колесе увеличится до 1,0– 1,1 атмосферы, и требуемые характеристики будут потеряны.

Поэтому зимой после того, как вы спустили колеса а затем некоторое время передвигались, имеет смысл еще раз проверить давление и при необходимости повторить процедуру стравливания.

На твердых грунтах, глине и каменистых участках перебарщивать с высвобождением воздуха не следует, потому как чем сильнее вы спустите колеса, тем больше машина потеряет в клиренсе, что немаловажно особенно при движении по колеям и среди больших камней.

Но стравливать колеса все равно надо даже при езде по высоким колеям, так как благодаря дополнительной деформации шин автомобиль будет лучше противостоять боковому смещению, что позволит вам увереннее двигаться вразрез колее.

К тому же увеличенное пятно контакта даст лучшее, чем на накачанных колесах, сцепление с дорогой. Это позволит внедорожнику продолжать движение, даже если он скребет мостами по высокой межколейке, когда в тех же условиях машина с дорожным давлением в колесах давно остановилась бы и забуксовала.

После того, как вы спустили колеса, поведение машины на дороге изменится.

Возрастет нагрузка на гидроусилитель, машина станет более валкой, и реакция на управляющие действия снизится. Поэтому, если между двумя участками бездорожья предстоит ехать по твердому покрытию, лучше не полениться и подкачать колеса.

При движении по бездорожью повышенное внимание следует уделить выбору траектории. Чем меньше давление в колесе, тем мягче становится боковина и тем труднее ей противостоять механическим повреждениям. Особенно это касается внедорожной резины увеличенной размерности.

Также опасность для боковины спущенного колеса представляют обломанные сучья, корни деревьев и острые камни. Если что-либо из вышеперечисленного окажется зажатым между покрышкой и колеей, пиши пропало — скорее всего колесо будет порвано. При этом отремонтировать его в половине случаев не удается, а если и получается зашить и проклеить порез, то кроме как на запаску оно не годится.

Чем меньше давление в колесах, тем аккуратнее следует ехать.

Старайтесь избегать ударов боковины колеса о колею, поваленные деревья и камни. Жесткий контакт может привести к разбортировке.

Также стоит избегать боковых нагрузок на колеса при лебежении. Но опасность разбортирования все равно присутствует.

Разборт: страшно или нет?

Подавляющее большинство новичков не любит спускать колеса, мотивируя это тем, что, дескать, можно разбортироваться. Да, можно, но это не так страшно, как «разложить» машину из-за невозможности совершать управляющие действия на накачанных колесах.

Вероятность разбортироваться на камерной резине ниже, чем на бескамерной, но есть риск, убив камеру, не собрать колесо выше.

Если вы разбортировали колесо, а именно покрышка слезла с диска только с одной стороны, следует поддомкратить автомобиль таким образом, чтобы пострадавшее колесо свободно вращалось в воздухе, после чего надлежит по возможности удалить грязь и воду из шины, затем вывернуть ниппель и подключить компрессор.

Когда воздух пойдет в скат, нужно прижать покрышку к диску таким образом, чтобы воздух не находил щели.

После этого остается только ждать момента, когда давление в колесе повысится настолько, что оно забортируется само собой.

Если покрышка слезла с диска полностью, ее следует насадить обратно, после чего сжать колесо по кругу веревкой или реп-лентой таким образом, чтобы посадочные места шины с обеих сторон прижались к диску, а затем приступить к упражнениям с компрессором.

О бортировании колеса с помощью паров бензина или эфира я умышленно не рассказываю, так как считаю этот способ вредным для резины, да и просто опасным.

Колесо с камерой может разбортироваться лишь в том случае, если сама камера порвана или провернуло сосок. Лечится такой разборт исключительно заменой камеры на новую.

Чтобы избежать разбортировки, применяют специальные диски с дополнительным ободом bead- lock или дополнительные колесные камеры в специальных корпусах tire- lock. Скажу лишь, что оба устройства являются специфическим внедорожным оборудованием и в повседневной жизни почти не используются.

Следует помнить, что после разбортирования, а также при длительной езде на стравленном колесе балансировка нарушается, и при первом же удобном случае ее необходимо восстановить.

Кстати, если во время бортировки грязь и воду из колеса извлекли неполностью, оно также будет «бить» при движении по шоссе.

Но, несмотря на угрозу разбортирования, потерю времени на стравливание и подкачку, настоятельно рекомендую вам снижать давление в колесах, потому что это самый простой и доступный способ в значительной степени увеличить проходимость вашего автомобиля.

Давление в колесах на разных типах покрытия

Грязь — 1,2 атм.

Для автомобилей типа Тоуоta Land Cruiser 70 или Land Rover Defendеr со штампованными дисками и камерной резиной можно снижать давление в сильной грязи даже до 0.8 атм. Но, в общем, для езды по пересеченной местности с большим количеством грязи поддерживайте давление от 1,2 до 1,5 атм.

Если у вас радиальная бескамерная резина, то снижать давление менее 1,2 атм. не стоит. Наилучшие результаты дает 1,5 атм. Но при таких низких давлениях в шине велик риск разбортировки, особенно при резком наезде на препятствие, в повороте или на крутом склоне. Будьте весьма осторожны. Помните также, что низкие давления требуют и невысоких скоростей — до 60 км/час. В противном случае возможен перегрев и, как следствие, разрыв корда. Наконец последний совет — боковины колес внедорожников обычно укреплены, чтобы избежать разрывов об острые камни и коряги, но все, же не расслабляйтесь и глядите в оба!

Глина твердая, но скользкая

Когда вы имеете дело со скользким глиняным покрытием, которое все-таки можно продавить колесами до твердой подложки, то широкая резина и очень низкое давление вам противопоказаны. Разумно держать в колесах около 1,5 кг/см2. В противном случае вы будете «плавать» на «замыленных» колесах. Узкая, хорошо накаченная резина в состоянии прорезать размякший слой и зацепиться протектором за твердое основание. В подобных условиях может помочь и резина с боковым протектором, вроде Micky Thompson . В целом для глиняного покрытия желательно иметь «грязевую» резину с индексом МТ (Mud Terrain) с разряженным рисунком протектора.

Глина мягкая

Сказанное выше о протекторе, остается в силе и в этом случае. Но вот узкую резину, на мой взгляд, лучше заменить на широкую и мягкую, а давление снизить до 0,6 — 1,0 кг/см2. Узкие колеса будут легко резать мягкий грунт, приводя к посадке автомобиля на днище. Впрочем, на глине всякая резина будет «замыливаться», уменьшая тягу до нуля. Здесь может помочь принудительная пробуксовка колес (весьма энергичная!), при которой происходит самоочищение протектора, и, фрезеруя протектором грунт, машина все-таки двигается вперед.

Камни — 3,0 атм.

Если ваш путь лежит в Северную Карелию или горы Кавказа и ездить придется по совершенно разбитым дорогам с большими камнями, то рекомендуем держать давление 3,0 атм. Повышенное давление будет препятствием для острых камней, и вы сможете избежать частых разрывов и проколов. Вдобавок слегка перекачанное колесо лучше накатывается на крупные препятствия.

Острые камни

Здесь желательно использовать шины с усиленными боковинами, а давление поддерживать на уровне 3, а то и 4 кг/см2. Это необходимо для предотвращения боковых порезов колес. Но даже при таком давлении маленькие острые камни проходят сквозь протектор и, оставаясь незамеченными, дырявят камеру за камерой. Требуется постоянно очищать протектор от застрявших в нем камней. Ширина колес особого значения не имеет.

Камни просто

Однозначные рекомендации в этом случае сложно дать, хотя твердо можно сказать, что на таком покрытии колеса испытывают очень значительные боковые деформации и об этом надо помнить, выбирая давление в колесах. При «высокой» скорости движения (более 15-25 км/ч) опасно сильно снижать давление, так как увеличивается вероятность «пробоя» боковин и «разбортовки» колес. При «черепашьей» скорости низкое давление зачастую может помочь, увеличивая сцепление колеса с камнем, не давая ему «пробуксовывать». Особенно это может помочь на мокрых камнях. Очевидно, что ширина резины здесь играет свою роль, но, как мне кажется, не столь уж существенную.

Песок — 0,8 атм.

Этот вид грунта не столь характерен для российского бездорожья, ибо с ним можно столкнуться разве что на пляже или в песчаном карьере. Правда, судьба может вас занести и в пустыню. Здесь снова уместно позаботиться об увеличении пятна контакта. Давление можно понизить до 0,7 — 0,8 атм. Но позаботьтесь заранее установить в колеса камеры — это избавит вас от частой самопроизвольной разбортировки. Важно после песчаного участка сразу подкачать колеса, доведя давление до нужного уровня. Бывает, приходится довольно часто спускать и снова накачивать колеса. Вот почему мы настоятельно рекомендуем не жадничать, а приобрести хороший манометр и компрессор с большой производительностью. Без этого вам гарантированы долгое сидение в песках и активная работа лопатой.

Снег

МНОГИЕ водители путают понятия «внедорожник» и «вездеход». Любой джип — это КОЛЕСНЫЙ автомобиль повышенной проходимости. Уверенно же чувствовать себя на снегу можно только на ГУСЕНИЧНОЙ технике. Следуйте золотому правилу внедорожного вождения: «Больше ходишь — дальше едешь». Поэтому вылезаем из машины и оцениваем снежный покров. Если глубина плотного слежавшегося снега превышает половину колеса джипа — лучше отказаться от затеи.

Само собой, внедорожник должен быть обут в зимнюю резину. Именно зимнюю и желательно с шипами. Поскольку даже «зубастые» грязевые покрышки способны выполировать в снегу четыре скользкие ямки, в которых колеса будут сидеть столь же надежно, как мячик для гольфа в своей лунке. Чтобы повысить проходимость джипа по снегу, полезно сбросить давление в шинах до 0,8-1 атмосферы.

Источники информации к данному разделу

http://www.apxu.ru/article/kolymaga/vo/dvigenie_po_bezdorogu.htm

http://www.off-road-drive.ru/archive/45/Delo__pshik_

http://www.4×4.aaa13.ru/theory/wheel_pressure.shtml

http://media.club4x4.ru/1603-faq-davlenie-v-shinax.html

http://www.gipermarket4x4.ru/index.php/2010-11-19-18-27-46/292-2010-11-21-20-01-13

http://www.nedoprivodu.net/forum/showthread.php?s=a9a67138607f73e3a9eb79fbcc4b3605&t=1351