4.1.13. Шумы качения шин

Шумы качения, воспринимаемые человеческим ухом, – это колебания, исходящие от источника звука и по воздуху достигающие уха.

Здесь интересны шумы, возникающие за счет определенных особенностей, а также эффекты при качении шин (источник шума).

Причина возникновения шума в большей части зависит от сочетания шин и дорожного покрытия.

Структура поверхности и материал дорожного полотна также сильно влияют на шум качения. Уровень шума на мокрой дороге, например, намного выше, чем на сухой.

Профилирование рисунка протектора сильно влияет на уровень шума. Шины с поперечными канавками под углом 90° более шумные, чем шины с диагональными канавками.

Малые блоки протектора нестабильны. Из-за их сильной деформации при качении шин сотрясается воздух. Создаются воздушные колебания. которые приводят к шуму.

Более широкие шины шумнее. Для отвода воды они должны иметь больше канавок. При качении из-за этих канавок вытесняется воздух, за счет чего также возникают колебания воздуха.

Прочие эффекты, влияющие на шумность.

«Колебание шины» является основной причиной шумов качения. Они возникают из-за возбуждения воздушных столбов в канавках протектора.

«Пульсация воздуха» – это сжатие и расширение воздуха при наезде площади контакта шины на дорожное полотно, при котором деформируется блоки протектора.

Шумность в основном определяется шинами и дорожным покрытием.

Качества дорожного покрытия, влияющие на шумность, – это неровность (шероховатость), структура и материал.

Параметрами воздействия шины, кроме прочего, являются ширина шины и диска. Более широкая шина из-за большей площади контакта с дорожным покрытием создает больше шума, так как выдавливается больший объем воздуха и большая «масса» возбуждается в колебания, чем при меньшем размере.

Более широкие диск также увеличивает площадь контакта шины. Таким образом, влияние на шумность такое же, как и при широкой шине. Кроме этого более широкие диски негативно сказываются на демпфирующих свойствах шины.

Шумы качения шин слышны в автомобилях, у которых двигатель установлен в передней части, лучше на задних сиденьях, так как аэродинамические шумы и звук двигателя в этом месте салона мешают меньше.

Износ протектора в виде дорожки пилообразной формы – это ступенчатый износ отдельных блоков протектора что может привести к повышенной шумности. Износ пилообразной формы происходит из-за неравномерной деформации блоков протектора на поверхности контакта шины с дорожным покрытием. Такой вид износа чаще проявляется на неведущих колесах, чем на ведущих.

Новые шины более склонны к износу протектора пилообразной формы, так как высокие блоки протектора более эластичны. С уменьшением глубины рисунка протектора жесткость блоков протектора повышается, склонность к такому типу износа снижается.

A – Блоки протектора новой шины; блоки протектора, если смотреть в направлении качения стрелка 1, одинаковы по высоте спереди и сзади.

B – Износ протектора в виде дорожки пилообразной формы; блоки протектора, если смотреть в направлении качения стрелка 1, спереди выше, чем сзади стрелка 2.

C – Блоки профиля, вид в направлении качения стрелка 1, имеют сильный износ в передней части «зуба» стрелка 3.

При сильно выраженном износе протектора в виде дорожки пилообразной формы может стать заметной усилившаяся шумность шин.

Рис. 4.11. Вид износа пилообразной формы

Сильный износ протектора в виде дорожки пилообразной формы происходит при слишком большом схождении неправильном давлении воздуха в шинах с большими блоками протектора шинах, установленных на колесах не приводной оси экстремальном прохождении виражей.

При обнаружении износа протектора в виде дорожки пилообразной формы следует поменять направление качения шины. Если обнаруживается усиленный износ протектора в виде дорожки пилообразной формы и повышенная шумность, необходимо переставить колеса крест-накрест. Это уменьшит износ.

На автомобилях с передним приводом эффективность этого подхода будет еще заметней благодаря большему истиранию шин на передней оси.

Шумы качения непосредственно после перестановки колес будут чуть сильнее, однако после пробега 500–1000 км будет вновь достигнут нормальный уровень шумности.

При повышенном износе протектора в виде дорожки пилообразной формы на шинах задней оси – преимущественно при переднем приводе – следует переставить задние колеса вперед. При усиленном пилообразном износе по внешним кромкам на одной оси обе шины следует перевернуть на диске. После этого левое колесо следует монтировать на правой стороне, а правое колесо на левой.

Рис. 4.12. Пятна износа на протекторе из-за торможения с заблокированными колесами

Данный вид износа является следствием сильного торможения с заблокированными колесами, при котором на площади контакта шины с дорожным покрытием стирается резина протектора (рис. 4.12).

При скольжении шин по дорожному полотну вырабатывается тепло трения, которое снижает сопротивление истиранию материала протектора.

Даже самые износостойкие резиновые смеси протекторов не исключают пятна износа, которые могут образоваться при экстремальном торможении.

И даже тормозные системы, оснащенные ABS, не исключают кратковременной блокировки и тем самым небольшого износа.

Степень такого истирания существенно зависит от скорости движения, дорожного покрытия и нагрузки на колесо. Для наглядности приведены следующие примеры.

При торможении автомобиля с заблокированными передними колесами на сухом дорожном покрытии до полной остановки износ резины на площади контакта, равной почтовой открытке, составит:

– с 57 км/ч = 23,8 м тормозного пути до 2,0 мм;

– с 75 км/ч = 41,8 м тормозного пути до 3,3 мм;

– с 92 км/ч = 71,6 м тормозного пути до 4,8 мм.

Шины с подобными повреждениями непригодны для дальнейшей эксплуатации и должны быть заменены.

Причины неплавности хода различные. Неплавность хода может появиться в том числе из-за износа шин. В процессе эксплуатации шины не всегда изнашиваются равномерно по всей поверхности протектора. Из-за этого уже появляется небольшой дисбаланс, который мешает спокойному качению ранее идеально отбалансированного колеса.

Такой дисбаланс еще не чувствуется на руле, однако имеет место. Он усиливает износ шины и сокращает тем самым срок службы.

ПРИМЕЧАНИЕ Чтобы на протяжении всего срока службы шины обеспечить оптимальную безопасность, оптимальный плавный ход и равномерный износ, рекомендуется балансировать диски с шинами не менее двух раз в течение срока службы шин.