Каталог грузовых шин

Шипы против гололеда

Вадим ПОПОВ

 

Несмотря на применение всесезонных и зимних шин, шипы противоскольжения по-прежнему широко применяются как на легковом, так и на грузовом транспорте. У их неослабевающей популярности есть целый ряд причин.

 

От повозок до автомобилей


Необходимость в шипах противоскольжения возникла давно, когда еще не существовало пневматических шин, а были только лошадиные повозки. Чтобы в распутицу или на ледяной дороге гужевой транспорт мог двигаться, в ободы колес вставляли шипы и разнообразные металлические штыри. С появлением автомобилей на какое-то время потребность в шипах пропала. Однако она снова возникла, когда автомобили стали двигаться с относительно большой скоростью в любые сезоны и появилась необходимость безопасно преодолевать снеговые и ледяные заносы.

 

Как рассказали нам специалисты питерской компании «Теком», в тридцатых годах прошлого века на шинах спортивных мотоциклов и автомобилей появились шипы, похожие на современные, используемые по своему прямому назначению – для увеличения сцепления колес со льдом. Шипы крепились гайками или винтами, прошивая покрышку насквозь. В пятидесятых годах в скандинавских странах стали появляться цельнометаллические шипы, запрессовывавшиеся в протектор беговой дорожки шины. В 1959 году в Финляндии была разработана конструкция шипа, состоящего из двух частей: изготовленного из стали корпуса и твердосплавной цилиндрической вставки. Именно такая конструкция используется и по сей день.

 


 

Вылетом шипа принято называть высоту его выступа над поверхностью протектора в ошипованной шине.

 


 

В процессе эксплуатации выяснился интересный факт: износ твердого сплава стал корреспондироваться с износом собственно резины покрышки, то есть скорость износа резины покрышки и скорость износа твердосплавной вставки оказались близки. Таким образом,  толщина резинового покрытия и «вылет» твердосплавной вставки со временем уменьшаются на примерно одну и ту же величину. Благодаря этому эффекту, на протяжении довольно долгого времени шип торчит и выполняет свою функцию, а не стачивается до уровня покрышки. И это натолкнуло производителей на мысль, что такая композиция – стальной корпус с твердосплавной вставкой – поможет решать проблему передвижения в зимний период.

 

Уже с пятидесятых - шестидесятых годов прошлого века эту технологию стали широко использовать и в Западной Европе, и естественно, в Скандинавии. Более того, в Западной Европе ее сразу взяли на вооружение, построили заводы и первый испытательный стенд шипов противоскольжения возник во Франции. Там же была создана установка для определения износостойкости шипов, и вскоре во Франции, Италии, Норвегии, Швеции шипы противоскольжения получили широчайшее распространение.

 

Конструкция шипа

Корпус шипа может быть сделан из конструкционных сталей, легких сплавов на основе алюминия, пластмасс или других материалов. В последние годы для корпуса часто используются алюминий или алюминиевые сплавы, поскольку они легче стали, а чем меньше масса шипа, тем меньше износ дороги. Кроме того, нет необходимости покрывать алюминий защитно-декоративными покрытиями, потому что он не ржавеет. Но в российских условиях, когда дорогу поливают калийными, натриевыми и другими солями, нередко создается и щелочная реакция. Поэтому алюминий не всегда хорош, поскольку он корродирует в щелочной среде и износ алюминиевого корпуса может быть очень быстрым и агрессивным.

 

В отверстие корпуса шипа вставляется конусообразная твердосплавная вставка. Во всем мире этот элемент изготавливается по одному принципу. Это классическая технология порошковой металлургии, когда замешивается смесь карбида вольфрама с различными присадками и в качестве связки могут использовать кобальт, никель, железо. Затем вся эта смесь перемешивается, прессуется, спекается, после чего из нее на пресс-автоматах изготавливается вставка.

 

Корпус шипа может быть как штампованным, так и точеным. 97 % корпусов шипов для легковых шин изготовлены либо методами объемной штамповки, либо методами обработки давлением (прокатки). Грузовые и раллийные шипы в большинстве до сих пор изготавливаются методами точения, и пока их перевод на методы обработки давлением неэффективен, потому что агрегаты для этого очень дороги. И по сей день дешевле изготавливать такие шипы на револьверных и токарных станках, чем специально делать для них особые пресс-автоматы.


Дороги и фланцы

С течением времени обнаружилось, что шипы противоскольжения изнашивают дорожное покрытие. Причем чем больший «вылет» имеют шипы, тем быстрее изнашивается дорога. Именно тогда, на рубеже семидесятых годов начали проводить исследования с целью выяснить, как продолжать использовать шипы, и вместе с тем уменьшить их разрушительное действие на поверхность дороги. Движение шло в двух направлениях: с одной стороны укреплялась собственно дорога, менялся состав дорожного покрытия, а с другой – менялась конструкция шипов. Уже начиная с конца 20 века, производители пришли к определенной оптимизированной конструкции, которая была разработана в двух вариантах.

 

Первый вариант предназначен для стран, где ледяное и снеговое покрытие держится достаточно длительный срок. Это скандинавские страны и Канада. Там стали использовать так называемые многофланцевые шипы, которые очень хорошо держатся в протекторе резины, агрессивно работают и позволяют удержать машину на дороге даже при очень неблагоприятных ледяных и снежных условиях.

 

В странах с более теплым климатом, где такое происходит реже, например, в Южной Франции, Австрии, Италии пришли к выводу, что лучше использовать обычные заклепки, в которые установлены твердосплавные вставки, то есть, то, что сегодня принято называть однофланцевыми шипами. И эта конструкция, разработанная в середине прошлого века, применяется и сегодня.



Фланцы это по сути своей выступы на твердосплавной вставке шипа противоскольжения. Их цель – увеличивать прочность фиксации шипа в протекторе, передавать на резину протектора все возникающие усилия, предохранять твердосплавную вставку от излома и защищать шип от коррозии, создавая преграду поступающей извне влаге.


 

Таким образом, шипы принципиально делятся на две категории – однофланцевые и многофланцевые.

Однофланцевый шип это пустотелая заклепка, в которую впрессована твердосплавная вставка, представляющая собой небольшой конус.

 

 

Многофланцевый шип это шип, на котором помимо стержня и заклепки, на этом стержне есть один, два или три фланца.

 

 

Многофланцевые шипы лучше держатся в шине, то есть усилие выдергивания этого шипа из протектора резины выше, чем усилие однофланцевого. Кроме того, если у шипа есть фланцы, ему труднее отклониться от контакта с дорогой и он вынужден войти в лед, и работать, поэтому многофланцевые шипы эффективнее.

 

Методика выбора в этом вопросе проста. Если требуется, чтобы шип хорошо держался в резине, работал агрессивно и не выпадал при резких виражах, то нужны многофланцевые шипы. А в более мягких условиях, например при внезапном кратковременном похолодании, для обычной наледи достаточно однофланцевых шипов. Но цена в России определяет если не все, то многое, и она в пользу более дешевых однофланцевых шипов.

 

В скандинавских шинах из-за тяжелых зимних условий, в принципе не используются однофланцевые шипы. Интересно, что, по словам экспертов, скандинавы начали изготавливать однофланцевые шипы, только после того как на этом настояли российские потребители. В скандинавских странах в зимнее время шипуется от 80 % до 99 % шин легковых автомобилей. В странах Западной Европы предпочитают индивидуальный подход. Там допускают применение шипов в снежных районах в холодное время года, это касается Австрии, Германии, Франции, Италии. В ряде стран сегодня шипы просто запрещены, поскольку там полагают, что при коротком зимнем периоде нет необходимости «переобувать» шины и устанавливать эти сложные конструкции, которые изнашивают дорогу. Кроме того, по мнению ученых, частицы дорожного покрытия, которые вырываются шипами, превращаются во вредную для дыхания пыль, от которой страдают, прежде всего, больные астмой.

 

- Для ряда стран и правительств проблема износа дорог гораздо важнее проблемы аварийности. У нас на этом способе, который изнашивает дороги, все же остановились потому что просто посчитали количество аварий, связанных с неблагоприятными условиями, оплату ущерба по этим авариям, и пришли к выводу что все же дешевле усилить пассивную безопасность автомобиля, чем выплачивать многочисленные страховки, связанные с этими авариями, – говорит главный инженер компании «НАКИ» Анатолий Покровский.

 

Дискуссия о том, можно или нельзя применять шипы в южных странах идет до сих пор. Сегодня покрытия дорог настолько износостойки, что шипы в общем-то никак не влияют на износ дороги. Более того, есть работы, показывающие, что ошипованная шина изнашивает дорогу в гораздо меньшей степени, чем так называемые фрикционные шины – то есть зимние нешипуемые шины. Сегодня очень много выпускается шин с зимним рисунком и с зимней химией протектора, которые обладают очень высокой вязкостью при низкой температуре и позволяют повысить коэффициент сцепления. Предполагается, что они будут хорошо вести себя на ледяных заснеженных дорогах при низких температурах. Но исследования показали, что они серьезнейшим образом уступают шипованным шинам. И до сегодняшнего дня значимой альтернативы шипованной шине не найдено. Попытки отказаться от использования шипов предпринимались с пятидесятых годов прошлого века, однако к значимым результатам не привели. Наиболее эффективным с точки зрения безопасности, экономики и минимального износа дорог все-таки оказались шипы противоскольжения.

 

В семидесятых годах прошлого века во Франции была разработана эмпирическая формула, определяющая износ дороги в зависимости от геометрии шипа. Была установлена зависимость между диаметром фланца шипа, «вылетом» этого шипа, диаметром корпуса, количеством фланцев и прочими характеристиками и износом дороги. Выведены закономерности, которые позволяют сделать шип, который удовлетворял бы всем требованиям: и не слишком изнашивал дорогу, и защищал автолюбителя.

 

Установлено, что износ дороги в кубе соотносится с диаметром фланца шипа, с его массой, с высотой вылета, с количеством шипов. И это позволило выработать компромиссное решение, позволяющее и сберечь покрытие современных дорог, и многократно уменьшить вероятность столкновений, заносов, увеличить тяговое усилие, управляемость и т.д. то есть все характеристики автомобиля. Эта логика до сих пор применяется там, где используются шипы.

 

Грузовая техника изначально обеспечивалась шипами, но очень грубыми и тяжелыми, которые действительно позволяли грузовику подниматься вверх по достаточно крутому склону. С шипованием грузовых шин возникают свои сложности. Одно дело иметь два комплекта резины для легкового автомобиля, и совершенно другое дело – для грузовика. Во-первых, грузовик ходит по трассе постоянно, у него очень высокий пробег в течение сезона, и не исключено что придется менять шины в течение одного сезона несколько раз. Во-вторых, у грузового транспорта большая окружность шины и большее количество шипов, что сказывается на стоимости. И, тем не менее, ошиповка грузовой шины, скажем, в скандинавских странах, давно уже вошла в систему. Для грузовых шин используются гораздо более мощные шипы – они и больше размером, и тяжелее по весу, и вставка у них толще. При этом зачастую вставка впаяна, а не впрессована в шип.

 

- В нашей стране за последние пятнадцать лет можно наметить тенденцию увеличения спроса на грузовые шипы, но она слабая. Лет восемь назад наша фирма проводила испытание на предприятии одного из отечественных автопроизводителей. Мы ошиповали транспорт средними французскими шипами и один из автомобильных журналов проводил испытания. Результаты были потрясающими. Выросло многократно и тяговое усилие, и стойкость против бокового заноса, и управляемость. Тем не менее, применение грузовых шипов достаточно ограничено и по нашей фирме не превышает один-два процента от всего количества реализуемых шипов. Как правило, так оснащаются грузовики, которые работают в условиях крайнего севера, на лесозаготовках, на нефтяных промыслах или грузовики, маршруты которых проходят через скандинавские страны, – рассказывает Анатолий Покровский.

 

Документы, импорт и цена вопроса

До недавнего времени производство и продажу шипов противоскольжения в России регулировал единственный нормативный документ. Он действовал длительное время и носил название – «Руководящий документ Центрального научно-исследовательского автомобильного и автомоторного института (НАМИ) «Шипы противоскольжения. Общие технические требования и методы испытаний» индекс РД37001691-96. Но в 2007 году был принят ГОСТ Р 52747-2007  «Автомобильные и транспортные средства. Шипы противоскольжения. Общетехнические условия». В нем более развернуто описаны виды шипов, правила их испытаний, условия их установки и т.д.  На сегодня этот ГОСТ является единственным регламентирующим документом, определяющим использование шипов противоскольжения на территории России.

 

Время использования шипов, в отличие от скандинавских стран, где каждый год определяется дата, начиная с которой надо обязательно переходить на зимние шины, в России не регламентируется. Аналогичный закон действует и в США. В нашей стране подобное правило долгое время было предметом дискуссии, но на настоящий момент так и не принято.

 

По мнению Анатолия Покровского, статистику по импорту шипов достаточно сложно понять, как и любую статистику по импорту. И если отбросить кризисные 2008-2009 годы, то это порядка 1 млрд. шипов. Что же касается российского производства, то оно не превышает 50-100 млн. штук. В семидесятые и восьмидесятые годы СССР экспортировал шипы противоскольжения в ту же Финляндию. Однако сегодня шипы на российском рынке это сплошной импорт и причина этого только одна – сложности в экономике, потому что импортные шипы банально дешевле и качественнее. Конкурировать с импортными шипами по качеству позволяют себе только единичные российские фирмы, которые выпускают шипы на очень хорошем уровне.

 

Наибольшее распространение после кризиса 1998 года получили однофланцевые шипы, потому что они дешевле. Многофланцевые шипы эффективнее, но они на 20-40 % дороже однофланцевых, что ограничивает их применение. Хотя, по мнению профессионалов, основные производители российских шин («Сибур», «Нижнекамскшина») последние годы используют двухфланцевые шипы. В прошлом году средняя цена за 1 тыс. штук однофланцевых шипов составляла 17 евро, а за 1 тыс. штук многофланцевых шипов – 22 евро.

 

Плюсы и минусы технологии

По мнению экспертов, шипы противоскольжения позволяют уменьшить тормозной путь в 2-2,5 раза, улучшить на 30-40 % разгонную динамику, увеличить скорость прохождения поворота на 45-70 %, и сделать контролируемым возникающий при этом занос.

 

- Шипы противоскольжения дают водителю очень важную вещь – уверенность в себе. Установка ошипованной шины не то чтобы полностью, но как бы квазиневилирует манеру вождения автомобиля зимой и летом: вам не надо резко менять манеру вождения. То есть шипы позволяют зимой ездить примерно так же как и летом, с уменьшением абсолютной скорости, скажем, до 100 километров в час. Конечно, нельзя ездить с очень высокой скоростью, конечно надо себя ограничивать в резких поворотах, виражах, перестроениях. Но, тем не менее, манера вождения остается прежней, то есть машина ведет себя достаточно уверенно на неблагоприятном дорожном покрытии, то есть таком, когда дорожное полотно вроде бы и посыпали, и полили противогололедными смесями, и вдруг там вам встретилось два квадратных метра наледи. Поверьте, для аварийной ситуации этого более чем достаточно. Так вот, шипы нивелируют эту ситуацию – вы проедете этот участок, не заметив его. Преимущество шипованной резины в том, что вам не надо думать о том, что нельзя резко тормозить, резко газовать, нельзя резко входить в поворот и прочих многих «нельзя», о которых надо думать, если у вас шипов нет, – уверен Анатолий Покровский.

 

Но не стоит считать, что у шипов противоскольжения нет недостатков. Их несколько. Прежде всего, это дополнительный шум – установка шипов увеличивает уровень шума от езды автомобиля, создавая своеобразное «цоканье». Второй недостаток – необходимость ограничения максимальной скорости движения. Третий – необходимость иметь второй комплект резины, который надо хранить и менять шины в зависимости от сезона. И, наконец, следует помнить, что ошипованная резина десять лет не проживет, а всего лишь 3-4 сезона, в лучшем случае ее надо будет менять через пять сезонов.

 

Обкатываем с умом

Российские производители сегодня в основном используют двуфланцевые шипы как наиболее подходящие для русской зимы, а на свободном рынке пользуются популярностью однофланцевые шипы, как наиболее дешевые. Как правило, шипы размещают в плечевых зонах протектора с таким расчетом, чтобы в зоне пятна контакта шины с дорогой одновременно находилось от 8 до 12 шипов. После установки шипа он еще двигается, еще ищет свое место посадки, и естественно, что ему нужно время чтобы «устояться». Поэтому после установки шипа желательно продержать шину от одного дня до трех, чтобы снялись напряжения, которые возникли после установки шипа. Следует помнить, что шина это упругое тело, которое очень хорошо релаксирует все напряжения и деформации. Профессионалы считают, что в идеале шине достаточно просто постоять неделю, чтобы шип занял свое место.

 

В процессе обкатки, при контакте с дорогой шипы опять-таки должны занять наиболее удобное, оптимальное для них положение. Обкатку желательно проводить на невысоких скоростях, не выше 90 км в час, без резких виражей, без резких стартов и торможений.

 

- Первые 700-1000 километров нужно ездить избегая, по возможности, резкого трогания с места, интенсивных разгонов и торможений, а также не увлекаясь высокими скоростями на поворотах. Другими словами во время обкатки необходимо стремиться избавить шипы от повышенных касательных нагрузок, – считают специалисты питерской компании «Теком».

 

Скорость движения на шипованных шинах зимой, по мнению скандинавских специалистов не должна превышать 110 км в час. Нередко шипы выпадают при торможении на юз. Следует помнить, что вся сила удержания шипа в шине не превышает 20 кг, и это очень немного. А если добавить изгибной момент, то это совсем мало – рукой можно выдернуть, поэтому ездить на шипованной резине надо аккуратно и относиться к шипам серьезно.

 

Следует отметить, то ошипованные шины следует ставить на все колеса машины чтобы их поведение было одинаковым и предсказуемым. Шипы только на шинах одной оси могут создать аварийную ситуацию, даже если машина имеет полный привод. Кроме того, недостаточное давление в ошипованных шинах может приводить к быстрому износу или выпадению шипов. При перестановке ошипованные шины должны сохранять направление вращения, поэтому менять их местами можно лишь «вдоль борта». При летнем хранении необходимо помечать направление вращения шин.

 

Как же правильно подобрать и установить шипы? Теоретически любой шинопроизводитель на стадии конструкторской проработки  протектора (его рисунка, состава резины) сам определяет какой именно шип подойдет под эту конкретную шину, причем учитываются не только модель, но и диаметр шины. На практике, как рассказывают эксперты, не редкость, когда фирмы, которые шипуют резину и продают ее, покупают шины самых разных производителей, но с готовыми отверстиями под шипы. И тот, кто их устанавливает, сам для себя решает, что ему важнее – извлечь максимальную прибыль, или же сделать так, чтобы шипы держались долго, и поэтому покупатель пришел снова. У каждой из таких компаний свои задачи, и каждая из них решает их так, как считает нужным. Существуют и специальные компьютерные программы позволяющие оптимизировать подбор, расположение и установку шипа. Но следует помнить, что никто лучше производителя шин не знает какой именно шип в этой шине будет держаться надлежащим образом, поэтому перед установкой шипов самым верным решением будет консультация у производителя.

Однофланцевый грузовой шип Однофланцевый грузовой шип

Двуфланцевый шип Шип стальной усиленный многофланцевый для грузовых, легкогрузовых и 4x4 автошин