Износ шин: причины и последствия

Говоря об износе шины, автовладельцы чаще всего имеют в виду износ протектора покрышки пневматической шины. Поскольку в покрышке протектор является наружной резиновой частью, имеющей, как правило, рельефный рисунок, и при качении соприкасающейся с дорожным покрытием, протектор обычно и изнашивается гораздо быстрее всех остальных элементов конструкции шины.

Износ шин может быть равномерным или неравномерным. Под неравномерным износом подразумевается такой износ, когда одни участки какого-либо элемента конструкции шины изнашиваются быстрее, чем другие участки этого же конструктивного элемента. Например, в случае перекаченной шины середина беговой дорожки протектора изнашиваются быстрее, чем её края. Наоборот, у недокаченной шины быстрее истираются края беговой дорожки, чем её середина.

Износ протектора покрышки может быть допустимым или недопустимым. Граница между допустимым и недопустимым износом протектора определяется законодательно установленной нормой. Если у легковой летней шины высота выступов рисунка протектора (или глубина канавок) более 1,6 мм (4 мм для зимней шины, эксплуатируемой на заснеженных и ледяных дорогах), тогда такой износ протектора считается допустимым. Для мотоциклетной шины эта норма равна 0,8 мм, грузовой шины это 1,0 мм, для шин пассажирского транспорта, имеется в виду автобусов и троллейбусов, это 2,0 мм. Если остаточная глубина протектора ниже установленной нормы, эксплуатировать шину с таким протектором крайне опасно и законодательно запрещено. Конечно, норма остаточной глубины протектора, например 1,6 мм для летней легковой шины, гарантирует безопасность перемещения автомобиля по сухому или чуточку влажному твердому покрытию. Но для безопасности в более сложных дорожных условиях, летом – это мокрая дорога, производители шин обычно рекомендуют не эксплуатировать летнюю шину до предельно допустимого износа протектора, а менять её на новую уже при остаточной глубине протектора равной 3 мм. Зимние шины теряют свою эффективность на снегу и льду при глубине рисунка протектора менее 4 мм. Поскольку задача своевременного обнаружения критической для безопасной эксплуатации автомобиля степени износа протектора является крайне важной в рисунке протектора изготовитель шины обязан предусмотреть индикаторы износа протектора, которые по существу представляют собой специальные элементы рисунка протектора, помогающие автовладельцу вовремя обнаружить, что протектор покрышки изношен и эксплуатировать такую покрышку далее нельзя. Обычно индикатор износа выглядит как выступ (мостик), высота которого соответствует законодательно установленной норме предельного износа протектора для данной категории шин (рис.1).

Рис.1

Ряд из таких выступов располагается в основных канавках рисунка протектора. Шина должна иметь не менее шести рядов индикаторов износа, равномерно распределенных по окружности протектора. Чтобы облегчить автовладельцу поиск индикаторов износа, в плечевой зоне протектора напротив каждого ряда индикаторов наносятся специальные метки (рис.2). Чаще всего в качестве такой метки используется пиктограмма в виде набора символов TWI (Tread Wear Indicator)

Рис.2. Вообще, если автолюбитель видит наличие неких пиктограмм в плечевой зоне протектора, равномерно распределенных по окружности шины, в количестве не менее шести штук, то, скорее всего, местоположение каждой такой пиктограммы указывает, где в канавках протектора следует искать индикаторы износа.

Комфорт и безопасность в эксплуатации шины улучшают также индикатор износа (Driving Safety Indicator, DSI) и зимний индикатор износа (Winter Safety Indicator, WSI) (рис.3). Индикатор DSI показывает остаточную глубину канавки протектора в миллиметрах (в виде цифр). По мере эксплуатации шины цифры стираются в убывающем порядке. Зимний индикатор, имеющий вид снежинки, извещает о безопасности вождения зимой. После того как снежинки сотрутся, шины не считаются безопасными для эксплуатации в зимних условиях.

Рис.3

Износ шин может быть естественным, а может быть преждевременным.

При естественном износе шина сохраняет свою работоспособность до полного нормативного износа протектора.

Причиной преждевременного износа чаще всего является нарушение правил эксплуатации шин, нарушение правил их хранения, использование шин не по назначению или на неисправных транспортных средствах.

Несоблюдение норм внутреннего давления воздуха в шинах

Шины, используемые на автомобилях, являются пневматическими. Они работоспособны, если воздушная полость в таких шинах заполнена газом или воздухом под давлением. Изготовитель шины предполагает, что шина будет работать при определенном давлении воздуха. Изготовитель автомобиля учитывает это и указывает, какое рабочее давление следует устанавливать в шинах, которыми комплектуется его автомобиль. Значение рабочего давления зависит от условий, в которых эксплуатируется шина, и, прежде всего от нагрузки на неё. Пониженное или повышенное внутреннее давление в шине способствует преждевременному износу не только протектора покрышки, но и других элементов конструкции шины. Пониженное давление ускоряет износ протектора, особенно по краям его беговой дорожки. Для бескамерной шины пониженное давление может стать причиной преждевременного выхода её из эксплуатации из-за потери герметичности шины: чрезвычайно опасно, если это случится во время движения автомобиля. Если шина автомобиля полностью потеряла внутреннее давление, движение автомобиля желательно немедленно прекратить: перемещение автомобиля с такой шиной даже на небольшое расстояние может привести к значительным повреждениям шины, так что дальнейший её ремонт станет невозможным. Повышенное давление ускоряет износ протектора, особенно посередине беговой дорожки. На рис.4 показан характерный график зависимости пробега шины от внутреннего давления воздуха в ней.

Рис.4

При изготовлении шины на её боковины наносятся маркирующие надписи, назначение которых довести до сведения автовладельца основные сведения о шине, о том, как её правильно и безопасно эксплуатировать. Кроме обязательных к нанесению на шину маркирующих надписей, на шинах могут присутствовать факультативные (необязательные) надписи.

К числу обязательных маркировок относится надпись, содержащая сведения об ограничении внутреннего давления в холодной шине. Превышать указанное в маркировке максимально допустимое в холодной шине давление запрещено. Пример такой надписи показан на рис.5. В этом примере давление в шине ограничено значением 320 кра (килопаскалей), что соответствует давлению в 3,2

Рис.5

Чрезмерная нагрузка на шины

К обязательным надписям, присутствующим в маркировке шины, относится индекс несущей способности шины, который в обиходе называют индексом грузоподъемности, нагрузочным индексом или просто индексом нагрузки. Нагрузочный индекс представляет собой числовой код. Каждому значению кода соответствует максимально допустимое значение нагрузки на шину, выраженное в килограммах или в фунтах (1 фунт приблизительно равен 0,4536 кг). Нагрузочный индекс обычно расположен рядом с обозначением шины. На рис.6 нагрузочный индекс равен 91

Рис.6

Чтобы узнать какой максимально допустимой нагрузке на данную шину соответствует код 91, необходимо обратиться к специальной таблице, которая всегда есть у персонала сервисных центров, занимающихся обслуживанием автомобилей. В нашем примере коду 91 соответствует нагрузка в 615 кг. Это означает, что четыре шины с такой нагрузочной способностью, установленные на автомобиль, могут выдержать суммарную нагрузку, не превышающую 615х4=2460 кг. Если у автовладельца под рукой нет этой таблицы, то, чтобы определить максимально допустимую нагрузку, на боковине покрышки следует найти надпись (рис.7), в которой явно указана максимально допустимая нагрузка на шину в килограммах.

Рис.7

Шины, которыми комплектуется автомобиль, должны выдерживать нагрузку максимально допустимую для данного автомобиля. Поэтому, если нагрузить автомобиль грузом превышающим грузоподъемность автомобиля, это может привести к перегрузке шин и преждевременному их износу. Следует отметить, что повреждение покрышек из-за перегрузки имеет характер схожий с характером повреждений, возникающих, когда шину эксплуатируют с пониженным давлением в ней, то есть когда давление ниже того, которое требуется для поддержания нормальной работоспособности шины. Изготовитель автомобиля обычно доводит до автовладельца информацию о том, какое следует устанавливать давление в шинах, которыми комплектуется автомобиль, в зависимости от нагрузки. Контроль автолюбителем за соблюдением правильного эксплуатационного давления в шинах это одно из важнейших условий для их длительного срока службы.

Скорость движения автомобиля

Чем быстрее движется автомобиль, тем большее количество деформаций в единицу времени испытывает шина, установленная на нем. В результате температура шины растет, растет скорость износа протектора, снижаются прочностные характеристики шины. При достижении шиной определенной скорости качения дальнейшее её увеличение вызывает резкий рост температуры шины вплоть до некоторого критического значения температуры, когда шина начнет разрушаться. Высокая температура – это злейший враг любой шины. Чем выше значение критической скорости, до которой шина сохраняет свою работоспособность, тем лучше шина подходит для эксплуатации на высокой скорости движения автомобиля. При критической скорости шина может поддержать свою работоспособность всего лишь на очень короткий отрезок времени, в течение которого она выходит из строя. Очевидно, что максимально допустимая скорость эксплуатации шины должна быть меньше критической. Индекс категории скорости (в обиходе его часто называют скоростным индексом или индексом скорости) обязательно присутствует в маркировке любой шины. Обычно его можно увидеть рядом (рис.8) с индексом нагрузки.

Рис.8

Индекс скорости, имеющий вид буквенного символа, характеризует скорость шины, при малейшем превышении которой может начаться её разрушение. В случае маркировки, показанной на рис.6, символ категории скорости V, к которой относится шина, подразумевает, что скорость автомобиля на таких шина не может превышать 240 км/час.

Перечень индексов и соответствующие им скорости можно узнать, например, у персонала сервисных центров, занимающихся обслуживанием автомобилей.

Понятно, что изготовитель автомобиля требует, чтобы шины, устанавливаемые на изготовленный им автомобиль, имели категорию скорости не меньше максимально допустимой скорости автомобиля. Исключением из этого правила являются специализированные шины для запасного колеса и зимние шины, категория скорости которых может быть меньше категории скорости установленной изготовителем автомобиля, но в любом случае индекс скорости зимних шин не должны быть меньше Q (160 км/час). Понятно, что скорость движения автомобиля при этом должна  выбираться с учетом этого обстоятельства. Весьма специфическим условием эксплуатации шин является их применение на автомобилях, максимальная скорость которых превышает 240 км/час. В этом случае маркировка таких шин имеет свои особенности.

В обозначении размера радиальных шин (рис.9), предназначенных для оснащения автомобилей максимальной скоростью свыше 240 км/ч, вместо кода конструкции можно использовать код ZR

Пример: 235/45 ZR 17

Максимальную скорость и индекс нагрузки следует согласовывать с изготовителем шин

Рис.9

В обозначении размера радиальных шин (рис.10), предназначенных для оснащения автомобилей с максимальной скоростью, не превышающей 270 км/ч, можно использовать код ZR, индекс нагрузки и категорию скорости W.

Пример: 235/45 ZR 17 94 W

Рис.10

В обозначении размера радиальных шин, предназначенных для оснащения автомобилей с максимальной скоростью, не превышающей 270 км/ч, можно использовать код ZR, индекс нагрузки и категорию скорости W.

Пример: 235/45 ZR 17 94 W.

В обозначении размера радиальных шин, предназначенных для оснащения автомобилей с максимальной скоростью, не превышающей 300 км/ч, можно использовать код ZR,индекс нагрузки и категорию скорости Y.

Пример: 235/45 ZR 17 97 Y

В обозначении размера радиальных шин, предназначенных для оснащения автомобилей с максимальной скоростью свыше 300 км/ч, вместо кода конструкции можно использовать код ZR и указанные в скобках индекс нагрузки и категорию скорости Y, соответствующих рабочим характеристикам шины до 300 км/ч.

Пример: 235/45 ZR 17 (97Y)

При обозначении максимальных скоростных свойств и максимальной нагрузки шин для автомобилей с максимальной скоростью свыше 300 км/ч необходима консультация с изготовителем шин. Максимальную скорость и индекс нагрузки следует согласовывать с изготовителем шин.

Стиль вождения автомобиля

Существенно влияет на эксплуатационный ресурс шины стиль вождения, которому привержен человек, управляющий транспортным средством. Агрессивный стиль вождения снижает ресурс шины, а спокойный, наоборот, его увеличивает. Шины ведущих колес изнашиваются быстрее, чем ведомых. Именно поэтому изготовители автопроизводители требуют своевременной перестановки колес на автомобиле с целью обеспечить равномерный износ протектора. Протектор шины, которая работает в тормозном режиме, изнашивается быстрее, чем в ведомом режиме. Торможение автомобиля двигателем способствует к меньшему износу протектора. Резкий старт, пробуксовка колес, частые торможения сокращают срок службы шины.

Сложные климатические и дорожные условия для эксплуатации шин

Значительное влияние на износ шин оказывают погодные условия, в которых эксплуатируются шины. Например, летом шины в среднем изнашиваются быстрее, чем зимой. Для легковых шин считается, что они должны сохранять свою работоспособность в диапазоне температур от -45°С до +55°С.

На ресурс шины также влияет профиль дороги и качество дорожного покрытия, на котором эксплуатируются шины. Чем менее гладкая поверхность дороги, тем больше износ протектора и, как следствие, больше вероятность механического повреждения покрышки, больше износ остальных конструктивных элементов шины. Если дорога изобилует спусками и подъемами, тогда приходится чаще тормозить и разгоняться, при этом шины передних и задних чаще испытывают переменную избыточную нагрузку. Частые повороты автомобиля приводят к избыточной нагрузке на шины то справой, то с левой стороны автомобиля. Всё это снижает ходимость шин.

Использование шин в условиях, для которых шины не предназначены

Фактором, способствующим преждевременному износу шин, может стать применение их не по прямому эксплуатационному назначению. Например, если шины, предназначенные для эксплуатации на бездорожье, будут эксплуатироваться на дорогах с хорошим твердым покрытием,  их протектор будет изнашиваться ускоренно из-за высокого удельного давления дорожную поверхность.

Нерегулярное техническое обслуживание и ремонт шин

Нерегулярный осмотр шин, несвоевременное обслуживание и ремонт, нарушение правил монтажа и демонтажа шин, сокращают их эксплуатационный ресурс.

Неквалифицированное выполнение работ по обслуживанию шин, выполнение шиномонтажных работ без специального оборудования и инструментов может стать причиной повреждения шин, вплоть до полной непригодности их к дальнейшей эксплуатации, увеличивает риск возникновения аварийной ситуации на дороге.

Регулировка углов установки колес и балансировка шин

Тщательная регулировка углов установки колес и балансировка шин на заводе-изготовителе автомобиля призвана обеспечить максимально возможный ресурс шин и лучшие эксплуатационные характеристики автомобиля. В процессе последующей эксплуатации автомобиля могут возникнуть как отклонения в углах установки колес, так разбалансировка шин.

Если при движении автомобиля по ровной дороге ощущается вибрация, то причиной тому может быть дисбаланс шины. Другим характерным признаком дисбаланса шины является неравномерный («пятнистый») преждевременный износ её протектора. Дисбаланс шины, возникающий из-за неравномерного распределения массы в ней, может появиться как в процессе производства шины, так и при её эксплуатации. Эксплуатация  шины с некомпенсированным дисбалансом создает периодически действующую ударную нагрузку на неё, ведет к преждевременному износу не только самой шины (особенно протектора), но и сокращает срок службы ходовой части автомобиля.

Отклонение углов установки колес от значений, рекомендованных заводом изготовителем автомобиля, является одной из причин преждевременного и неравномерного износа шин.

Своевременная регулировка углов установки колес и балансировка колес автомобиля продлевает ходимость шин.

Обкатка шин

Новая шина, которая в начальный период эксплуатировалась в щадящем режиме, без резкого трогания с места, резкого торможения, пробуксовки, при пониженной нагрузке и скорости, имеет больший эксплуатационный ресурс. Так, например, соблюдение режима первоначальной обкатки зимних шипованных шин, заметно снижает риск потери шипов противоскольжения при дальнейшей эксплуатации.

Неправильное хранение шин

Неправильное хранение шин сокращает срок их службы, правильное, наоборот, продлевает. Требования, предъявляемые к организации и условиям хранения шин, разнообразны и довольно строгие. Они регламентированы в соответствующих нормативных актах. Практически, обычному автолюбителю сложно самостоятельно организовать хранение шин своего автомобиля так, чтобы требуемые условия правильного хранения шин были полностью соблюдены. Использование услуг организаций, специализирующихся на профессиональном обслуживании и хранении шин, это наилучшая гарантия сохранения эксплуатационного ресурса шин за счет правильного их хранения.