Шины

Применение шипов противоскольжения

Шипы противоскольжения применяют для улучшения сцепления шин со скользким покрытием зимой (на участках раскатанного снега и в гололедицу).
Устанавливают шипы обычно на зимние (реже всесезонные) шины, желательно, предназначенные для ошиповки, т.е. имеющие отдельные крупные нерассеченные шашки. Иногда такие шашки на шине специальным образом промаркированы, или в них уже на заводе выполнены отверстия под установку шипов.
Лучше всего использовать шины с заводской ошиповкой. И обязательно вовремя менять их на соответствующие сезону. На сухом твердом покрытии шипы преждевременно изнашиваются или выпадают, разбалтываясь в своих гнездах. Страдает и покрытие дороги, поэтому в некоторых странах Центральной Европы применение шипованных шин на автомобилях запрещено.

Конструкции шипов

Рис. 1. Конструкция шипов противоскольжения:
а - шип с впаянным стержнем;
б - шип о запрессованным стержнем;
в - работоспособный шип в изношенном состоянии;
г - неработоспособный шип с выпавшим из гнезда остатком стержня;
1 - стержень; 2 - припой; 3 - корпус шипа.

Шипы разных фирм могут иметь разную конструкцию. Как правило, основой шипа служит стержень из твердого сплава, закрепленный в корпусе из мягкой стали (рис. 1, а, б). Изнашиваясь вместе с резиной протектора, корпус постепенно "выпускает" стержень (в, г), позволяя шипу долго сохранять эффективность. Различают шипы с впаянным или запрессованным в корпус стержнем, при этом первые долговечнее вторых почти вдвое (30 тыс. км пробега против 10-15 тыс. км). Отсутствие гальванического (черного) покрытия стержня шипа, либо признаки коррозии на нем - резонные основания для отказа от покупки комплекта шипов или ошипованной ими шины: это явный брак.

Рис. 3. Форма корпуса шипа:
а - однофланцевый;
б - двухфланцееый;
L - длина шипа; D - диаметр нижнего фланца.

Различают однофланцевые (рис. 3, а) и двухфланцевые (рис. 3,б) шипы. Однофланцевые шипы лучше держатся в шине за счет меньшего нагрева при движении, поэтому они рекомендованы для более скоростных автомобилей. Двухфланцевые шипы более универсальны. Шипы с большим фланцем (9 мм) рекомендованы также для более тяжелых и быстрых машин.

Рис. 2. Трубчатые титановые шипы ТТ (а)
и их установка в шину (б).

В 1998 г. в России были разработаны и запатентованы трубчатые титановые шипы ТТ (рис. 2). Внешне они похожи на традиционные двухфланцевые, но имеют ряд конструктивных особенностей.

Стальной корпус шипа ТТ для снижения массы выполнен трубчатым. В нем на конической посадке закреплена трубчатая же вставка из титанового сплава. Соответственно, с дорожным покрытием шип ТТ контактирует не привычным штырьком, а кольцевой поверхностью. Поэтому площадь пятна контакта этого шипа с дорогой в 3-4 раза больше, чем у традиционного, и сам контакт получается надежнее. Зато удельное давление, а значит, и разрушающее воздействие на дорожное покрытие ниже.
Кроме того, по сравнению с привычными нам отечественными шипами масса новинки почти вдвое меньше: 1,3 против 2-2,5 г. Отличается и размерность - ТТ на полмиллиметра короче фланцевого аналога. Связано это с особенностью установки нового шипа. Он должен выступать над поверхностью протектора на 1±0,2 мм, в то время как традиционный - на 1,5±0,2 мм.
По сравнению с шинами, ошипованными традиционными шипами, шины, ошипованные шипами ТТ, обеспечивают лучшее сцепление на льду. Поведение автомобиля отличается высокой стабильностью буквально с первых метров движения. Тормозные свойства на скользком покрытии улучшаются примерно на 5 %, поперечные сцепные свойства повышаются на 7-8 %, а уровень шума практически не меняется. Кроме того, при торможении "на юз" шипы ТТ не "складываются" и не выдираются из шашек протектора. Из недостатков шипов ТТ следует отметить некоторое увеличение (на 2-3 %) тормозного пути на асфальте и повышение (примерно на 1-2 %) расхода топлива автомобилем при скорости 90 км/ч.

Маркировка шипов
Разные производители маркируют шипы по-разному, но чаще всего в маркировке шипов кодируются четыре основных параметра. Пример - обозначение шипов финской фирмы "Комета". Код Р8-1-140 означает следующее: Р - шип для шин легковых автомобилей; 8 (9) - диаметр нижнего фланца; 1 (2) - количество фланцев; 140(110-175)-длина шипа в десятых долях мм.
Один из показателей работы шипа зимней шины - так называемая сила прокола шипа. Это усилие, которое необходимо приложить к стержню шипа, чтобы он вместо установочных 1,5 мм выступал над поверхностью протектора на 0,5 мм - оптимальную высоту для работы в реальных условиях деформации шины под нагрузкой. Было установлено, что сила прокола отдельного шипа не должна превышать 15 кгс (147 Н). Для легкового автомобиля с нагрузкой на колесо до 500 кгс (4905 Н) сила прокола не должна быть больше 12 кгс (117,7 Н) а при большей нагрузке - 14 кгс (135,3 Н). Сила прокола шипа средних и легких грузовиков не должна превышать 21 кгс (206 Н), для тяжелых грузовиков и автобусов - 35 кгс (343,3 Н).

Установка шипов

Рис. 4. Примеры расположения шипов на протекторе и количество дорожек,
оставляемых на льду при торможении:
а - прямолинейное движение;
б - движение с заносом.

Количество шипов зависит от рисунка протектора и размера шины. "Шашка", в которую предполагается устанавливать шип, должна быть не менее 10-12 мм в длину/ширину. В неподходящих по размеру, неглубоких (например, у шин с незимним рисунком протектора и сильно изношенных) или разрезанных ламелями шашках шипы держаться не будут. Эксперименты и тесты показали, что на шину размерности 175/70R13 оптимально устанавливать около 110-120 шипов в три ряда по каждому краю протектора (рис. 4). Шипы, образующие меньше пяти рядов либо расположенные менее чем в 3 мм от края протектора, неэффективны.
Если отверстия в шашках протектора под установку шипов выполнены на заводе, такую шину желательно ошиповать сразу же, не дожидаясь, пока набившиеся песок и грязь разобьют отверстия и сделают их непригодными. Частичная (неполная) ошиповка тоже не годится, поскольку в этом случае на каждый шип будет приходиться большая "выдирающая" нагрузка, да и сцепные свойства этой шины будут недостаточными. Кроме того, не полностью ошипованное колесо наверняка утратит первоначальную балансировку, а полностью - нет.
Устанавливать шипы лучше в специализированных мастерских. Если такой возможности нет, для сверления отверстий лучше использовать высокооборотную дрель (15-20 тыс. мин-1.) или сверлильный станок, а также работать спиральным сверлом с небольшим шагом. Неподходящие сверло и скорость резания повреждают края отверстия и вызывают появление микротрещин, из-за которых шип неплотно держится в гнезде (см.табл.).
Для шипов типа Р8 и Р9 диаметр отверстия в протекторе шины должен быть 3,5 мм, а глубина - обеспечивать первоначальное выступание шипа над протектором в пределах 1,0-1,5 мм. Шип, выступающий больше, долго в шине не удержится, а меньше - утратит эффективность. Остаточная толщина слоя протектора между нижним фланцем шипа и брекером должна быть не менее 2 мм. Таким образом, длина применяемых шипов зависит от толщины протектора шины.
Лучше ошиповывать все четыре колеса. При демонтаже или перестановке шипованного колеса, если даже рисунок протектора шины не направленный, следует запомнить и сохранить направление его вращения, чтобы шипы не разбалтывались в своих гнездах. Новые шипованные колеса нужно правильно обкатать - на небольшой скорости (до 60 км/ч), не совершая резких маневров и торможений в течение примерно 200 км, а затем - не превышая максимальной скорости 130-140 км/ч.

Особенности вождения автомобиля на шипованных шинах
Езда на шипованных шинах имеет заметные особенности. На ходу автомобиль делается заметно более шумным, ухудшается его топливная экономичность. В снежно-грязевой каше или в глубоком рыхлом снегу эффективность шипов невелика, а на твердом сухом или влажном асфальте шипованные шины даже проигрывают обычным: из-за снижения площади пятна контакта шины с дорогой тормозной путь автомобиля увеличивается на 5-10%. Хотя 70-процентное сокращение тормозного пути на льду - их несомненное преимущество.
Стоит ли рекомендовать автомобилистам сезонную смену "обуви" автомобиля? Скорее да, чем нет. К этому пришли даже законодательные органы некоторых северных стран, где эксплуатация автомобилей зимой на не соответствующих зимнему сезону шинах просто запрещена.

Причины отсутствия эффекта противоскольжения у шипованных шин и возможные причины дефектов