Прогревание протектора шин — это одна из главных процедур в автогонках. Техники оборачивают колеса в специальные термочехлы или подсоединяют к ним электронагреватели. Зачем они повышают температуру протектора? Можно ли на обычной машине поступать так же?
Какая температура у шин
С помощью инфракрасной камеры, которой вооружены некоторые премиальные автомобили, можно увидеть наиболее горячие части автомобилей, среди которых всегда выделяются шины. Во время движения они заметно нагреваются, и если в холода дотронуться до покрышек рукой, то можно ощутить разницу с остальными деталями кузова.
Спортивные шины для гонок Формулы-1 проектируются исходя из рабочей температуры в 70-90 градусов тепла. Резина достигает этого порога во время циклов «разгон-торможение». Состав резины подобран таким образом, чтобы обеспечивать максимальные сцепные свойства при этих температурах. Поэтому, чтобы не проиграть старт, техники и греют покрышки в специальных чехлах.
Обычная гражданская резина рассчитана для работы при более низких температурах. Если установить колесо на стенд в лаборатории и начинать раскручивать до скорости в 160 км/ч без обдува воздуха, то температура резины уже через 10 минут достигнет 120 градусов. Столь высокое выделение энергии зависит от многократных циклов сжатия материала колеса, и чем меньше давление в покрышке, тем выше ее температура при движении. Температура шины зависит от ее размера, внешней среды, нагрузки, приходящейся на колесо, давления воздуха и скорости качения колеса. Влияют также конструкция шины, рисунок протектора и степень его износа и тепловые характеристики шинных материалов, пористость и пр.
В реальных условиях при движении по асфальтовым дорогам летом шины быстро охлаждаются за счет обдува. В целом, удается стабилизировать температуру на уровне 30-40 градусов. При резких торможениях она вновь повышается, но через некоторое время опять возвращается к норме.
При зимних условиях эксплуатации шины также нагреваются от трения с асфальтом, однако их охлаждение усиливается за счет более низкой температуры окружающего воздуха. При движении автомобиля в спокойном режиме температура шины достигает примерно 10-15 градусов и растет, если водитель допускает частые циклы разгона и торможения. Примерно для этих значений и рассчитывается функциональность резинового состава протектора у летних и зимних покрышек.
Как прогревать шины?
Если нагрянули холода, то резине потребуется время, чтобы достигнуть рабочей температуры. В первые минуты после старта температура ее поверхности на несколько десятков градусов меньше, чем требуется для эффективного сцепления с асфальтом. Поэтому даже зимние колеса могут легко заскользить в гололед. Поэтому в первые минуты лучше избегать высоких скоростей, в особенности на льду или на укатанном снегу.
Шины обычно прогреваются равномерным движением по дороге. Дополнительных нагрузок в виде активного торможения не требуется, потому как они могут негативно сказаться на состоянии других технических систем, таких как двигатель, трансмиссия или стойки подвески.
В морозы около −10 примерно через 10 минут движения полностью прогревается силовой агрегат и амортизаторы, а шины достигают 5 градусов тепла. Можно увеличивать темп.
В нормальных условиях работы основная часть тепла отводится от шины в атмосферный воздух, и лишь около 15% — теплоотдачей в сухое дорожное покрытие. Именно поэтому автомобили на скоростных автострадах греют не только себя, но и дорогу, проделывая во льду колею и заставляя таять снег.
Дрифтить — шинам вредить
Температура оказывает большое влияние на сопротивление качению и на срок службы шины. Если водитель увлекается спортивным вождением или дрифтом, то шины служат недолго.
Повышение температуры приводит к уменьшению прочности резины и корда. При повышении температуры от нуля до 100 градусов прочность капронового корда снижается примерно на 20%, а прочность резины и связь ее с кордом падает в 2 раза.
Температура считается опасной, когда при ней происходит процесс вулканизации и девулканизации резины, т. е. резкое изменение механических качеств резины и корда. Как правило, это диапазон от 100 до 120 градусов. Критическим порогом для гражданских шин является температура в 120 градусов, поскольку при ней может произойти быстрое разрушение шины.
Уменьшение прочности резины и корда при повышении температуры приводит к отслоению протектора, расслоению и разрыву каркаса в местах с наибольшей температурой. Именно такая температура достигается во время дрифта.
