Обычная радиальная низкопрофильная покрышка от легковых автомобилей в ее самом тонком месте имеет толщину около 5 мм, а на наиболее современных шинах эта толщина еще меньше. Даже если говорить о грузовых транспортных средствах, то у них эта толщина в редких случаях превышает 10 мм. Так вот на такой тонкий слой оказывает давление большой вес самого авто и того, что в нем находится. Во время резких торможений и при резких разгонах все усилия от мотора и трансмиссии передаются к протектору через диск колеса, который крепко «держится» за дорожное полотно, причем держится именно через тонкую боковину.
Если речь идет о нормальных условиях эксплуатации, то покрышка свои обязанности выполняет как нельзя лучше: требуемую ей надежность обеспечивает давление закачиваемого воздуха (для легковых машин давление должно составлять 2,1-2,3 бар.) и оптимальная прочность, заложенная при изготовлении. Но все же, когда не поддерживать давление на должном уровне и если покрышки часто ударяются о бордюрные камни тротуаров, то могут возникать разрывы во время езды, появление вздутий или же обнажение металлических нитей корда, причем это еще не полный список возможных неприятностей, появляющихся при неправильной эксплуатации шин. Устойчивая и привычная езда машины по дороге внезапно может изменяться из-за выхода из-под контроля шин, что стало возможным из-за целого ряда стечения обстоятельств. Приведем наиболее характерные случаи. Транспортное средство движется дорогой на высокой скорости, но дорога покрыта слоем воды, к примеру, во время дождя. В определенный момент резина способна терять контакт с дорожным покрытием и «всплывать». В среде автомобилистов подобное явление принято называть аквапланированием. Такое обычно случается, когда покрышка не в состоянии выдавливать в стороны из-под себя воду. Надо отметить, что чем толще является такой слой воды, чем меньше остаточная высота и расчлененность рисунка протектора, чем меньше давление в шинах, тем медленнее следует ехать, чтобы не наступило аквапланирование. Проведенные исследования показывают, что на мокрых дорогах, покрышка может гонять вал воды перед собой и в нем давление может доходить до 2 бар, а высота может составлять от 1 до 3 см. Если шина легкового автомобиля имеет ширину протектора около 15 см, то то усилие, с которым между дорогой и шиной вдавливается водяной клапан может достигать 30 или 40 кг. Если покрышки изношены, а на дороге имеется водяная пленка толщиной до 1 мм, то эффект аквапланирования может возникать уже при скоростях около 100 км/ч. Обязательно надо отметить, что даже экстренное торможение не в состоянии мгновенно прекратить данное явление, к тому же в таких ситуациях водителю будет уже не до торможения, учитывая, что его машину будет сильно крутить по дороге. Если речь идет о заднеприводном авто, то у него, как правило, аквапланирование сначала происходит с колесами передней оси. Если водитель достаточно опытный, то он может вычислить момент, который этому предшествует: упругости не ощущается (реакция дороги), рулевое колесо становится слишком «мягким». В таких ситуациях можно не увеличивать скорость, но как только на дороге встретится более глубокая лужа, сразу возникнет аквапланирование. Что касается переднеприводных машин (будем считать, что они оборудованы такими же шинами, что и заднеприводной автомобиль, рассматриваемый выше), то у них, как правило, аквапланирование сначала появляется на задних колесах. Учитывая, что колеса передней оси «вытягивают» машину, являясь ведущими, то водитель может сразу и не заметить аквапланирования и сможет увеличивать скорость без особых последствий. Но стоит при этом хоть немного притормозить авто (хватит даже простого сбрасывания газа), как транспортное средство сразу же, развернет на дороге.
Чтобы предотвращать аквапланирование, хотя любые покрышки в некоторых условиях имеют такой режим, изготовители разрабатывают резину с значительным расчленением рисунка на протекторе, с изменением поперечной профильности протектора и с направленностью вращения. Все это позволяет получить положительный эффект, впрочем такие шины на обычных дорогах имеют плохие эксплуатационные характеристики: тормозной путь, темп износа, расход горючего. Также необходимо предостеречь всех тех автомобилистов, что из-за халатности или по ошибке устанавливает покрышки с направленным рисунком не так как рекомендуется, то есть против направления движения. В такой ситуации по канавкам протектора, вода начнет принудительно попадать на пятно контакта, а не наоборот отводится оттуда, как положено, ведь эти канавки при контакте с дорожным покрытием являются дренажными и водоотводными.
На сухом дорожном покрытии, если в покрышке понижено давление, то на высоких скоростях езды шина может входить в режим сильной скорости качения. Зачастую хватает всего несколько минут подобной езды, для того, чтобы покрышка разорвалась на части. Те процессы, которые происходят в шинах, считаются очень сложными, если говорить очень упрощенно, то объяснить их можно так: при вхождении резины в контакт с дорожным полотном, ей свойственно деформироваться. Этот процесс происходит до середины пятна контакта и расходует определенную часть мощности силового агрегата. Когда покрышка проходит центр пятна контакта, то она начинает деформироваться на дорогу, отталкиваясь от нее, при этом большая часть той энергии, которая была потрачена, возвращается обратно, ну а остальная часть тратится на трение в шине, причем здесь действует принцип, что чем ниже в шине давление, тем более ощутимыми являются потери – чем меньше накат транспортного средства, тем больше расходуется горючего. Если передвигаться на таких скоростях, на которые покрышка не рассчитана, она просто не успеет раздеформироваться на дорожное полотно – это происходит в свободное пространство. А так как покрышка считается упругим элементом, то появляются колебания и они усиливаются с каждым последующим элементом протектора, который выходит из пятна контакта. Полностью вся оболочка покрышки входит в резонанс из-за чего на ней возникают стоячие волны. Температура покрышки повышается очень быстро до 100 и более градусов, в результате прочность резины ослабевает, а вместе с этим и ее связь с кордом и в конечном итоге шина разрушается. Что касается скоростных свойств покрышки, то они заложены в ее конструкции. Эксперты утверждают, что к каждой модели автомобиля следует подбирать определенные покрышки, учитывая все характеристики, в том числе и скоростной режим. Но если в покрышке давление воздуха ниже нормы, то максимально допустимая скорость наступает при меньшей скорости по сравнению с той, которая указана для этой конкретной шины. Для обеспечения высокой безопасности езды, для легковых транспортных средств рекомендуется повышать давление воздуха на 0,3 бар по сравнению с принятыми нормативами, особенно если предстоит длительная поездка на высоких скоростях.
На безопасность перемещения машины и на ее управляемость огромное влияние оказывают процессы, которые напрямую связаны с появлением бокового увода, проще говоря, отклонения транспортного средства от того направления езды, которое задают колеса передней оси. В большинстве случаев боковой увод становится следствием чрезмерно высокой эластичности покрышек при снижении действия боковой силы и давления на автомобиль, к примеру, это касается сильного бокового ветра на путепроводах, перекрестках, в местах разрыва лессовых насаждений и т.п.
Покрышка деформируется относительно начального положения пятна контакта в поперечном сечении и, хотя при этом положение колес передней оси не меняется, транспортное средство все равно уводит в сторону. Обычно это становится большой неожиданностью для водителя.
При повышенной эластичности покрышек колес передней оси по сравнению с задними колесами, вероятность бокового увода машины значительно увеличивается. Учитывая это механики не советуют обувать переднюю ось автомобиля радиальными покрышками, а на заднюю устанавливать диагональные. По той самой причине нельзя недокачивать передние шины, это намного опаснее, чем недокачивание задних шин. На высоких скоростях, пусть даже дорога будет сухой, пятно контакта покрышки в задней части может характеризоваться проскальзыванием некоторых элементов протектора по отношению к дорожному покрытию. Это приводит к ухудшению устойчивости транспортного средства и увеличению темпа износа протектора. На высоких скоростях на сухом дорожном покрытии, машина имеет ухудшенную устойчивость. На высоких скоростях, пусть даже дорога будет полностью сухой, пятно задней части контакта очень плохо держит дорогу. Транспортное средство попадает в полосу, где начинается дождь, из-за этого под покрышку проникает водяной клин. В таком случае дорогу держит пятно контакта только в центральной части. Обычно начало дождя сопровождается сильными порывами ветра и когда покрышки недокачаны, уже существует огромная вероятность сноса машины, ну а если транспортное средство еще и передвигается очень интенсивно, тогда все это способно иметь печальные последствия. Надо знать, что мокрые дороги имеют плохой коэффициент сцепления с покрышками, он ниже на 25% по сравнению с сухим асфальтовым покрытием, ну а в самом начале дождя, в первые минуты вообще снижается на 50%, так как на сцепление огромное влияние оказывает пыль, смоченная водой.
