Зимние шины , также известные как зимние шины , — это шины, предназначенные для использования на снегу и льду . Зимние шины имеют рисунок протектора с большими зазорами, чем у обычных шин, что увеличивает сцепление на снегу и льду. Такие шины, которые прошли специальные испытания на зимнее сцепление, имеют право наносить на боковины символы 3PMSF (Three-Peak Mountain Snow Flake) и/или IMP (Icy Mountain Peak). Шины, предназначенные для зимних условий, оптимизированы для езды при температурах ниже 7 °C (45 °F). Шипованные шины — это тип зимних шин, которые имеют металлические или керамические шипы, которые выступают из шины для увеличения сцепления на плотном снегу или льду. Шипы истирают сухое дорожное покрытие, вызывая пыль и создавая износ на дорожке колеса. [2] Правила, требующие использования зимних шин или разрешающие использование шипов, различаются в зависимости от страны в Азии и Европе, а также от штата или провинции в Северной Америке.
Всесезонные шины имеют зазоры протектора, которые меньше, чем у зимних шин, и больше, чем у обычных шин. Они тише зимних шин на чистых дорогах, но менее эффективны на снегу или льду. [3]
Зимние шины работают на различных поверхностях, включая дорожное покрытие (мокрое или сухое), грязь, лед или снег. Рисунок протектора зимних шин в первую очередь адаптирован для проникновения снега в протектор, где он уплотняется и обеспечивает сопротивление скольжению. [4] Прочность снега, развиваемая уплотнением, зависит от свойств снега, которые зависят от его температуры и содержания воды — более мокрый, теплый снег уплотняется лучше, чем сухой, холодный снег, до точки, когда снег становится настолько мокрым, что смазывает интерфейс шины-дороги. Новый и пушистый снег имеет плотность от 0,1 до 0,3 г/см 3 (от 6 до 20 фунтов/куб. фут). Уплотненный снег может иметь плотность от 0,45 до 0,75 г/см 3 (от 28 до 47 фунтов/куб. фут). [5]
Заснеженные или покрытые льдом дороги демонстрируют более низкое трение торможения и поворотов по сравнению с сухими условиями. Свойства трения на дороге у снега, в частности, зависят от температуры. При температуре ниже −7 °C (20 °F) кристаллы снега тверже и создают большее трение, когда шина проходит по ним, чем в более теплых условиях со снегом или льдом на поверхности дороги. Однако, когда температура поднимается выше −2 °C (28 °F), наличие свободной воды все больше смазывает снег или лед и уменьшает трение шин. Гидрофильные резиновые смеси помогают создавать трение в присутствии воды или льда. [6]
Атрибуты, которые позволяют отличить зимние шины от «всесезонных» и летних шин, включают в себя: [6]
В условиях мокрой пленки на плотном снегу или льду требуются шипы или цепи. [6]
Во многих юрисдикциях Азии, Европы и Северной Америки сезонно разрешается использовать зимние шины с металлическими или керамическими шипами для улучшения сцепления на утрамбованном снегу или льду. Такие шины запрещены в других юрисдикциях или в теплые месяцы из-за повреждений, которые они могут нанести дорожному покрытию. [7] Металлические шипы изготавливаются путем инкапсуляции твердого штифта в более мягкую материальную основу, иногда называемую оболочкой . Штифт часто изготавливается из карбида вольфрама , очень твердой высокоэффективной керамики. Более мягкое основание — это часть, которая закрепляет шип в резине шины. По мере износа шины при использовании, более мягкое основание изнашивается так, что его поверхность оказывается примерно на том же уровне, что и резина, тогда как твердый штифт изнашивается так, что он продолжает выступать из шины. Штифт должен выступать как минимум на 1 миллиметр (0,04 дюйма), чтобы шина функционировала должным образом. [8] Зимние шины не исключают занос на льду и снегу, но они значительно снижают риски. [9]
Шипованная резина изготавливается с формованными отверстиями на резиновом протекторе шины . Обычно на шину приходится от 80 до 100 формованных отверстий для вставки шипов. Вставка выполняется с помощью специального инструмента, который расширяет резиновое отверстие так, чтобы можно было вставить оболочку шипа, а фланец в нижней части оболочки можно было бы хорошо подогнать к нижней части отверстия. Металлические шипы имеют определенную высоту, чтобы соответствовать глубине отверстий, формованных в протекторе шины, на основе глубины протектора. По этой причине металлические шипы можно вставлять только тогда, когда шины не ездили. Правильная вставка шипа приводит к тому, что металлическая оболочка находится вровень с поверхностью протектора шины, имея только выступающую часть штифта. [10]
Уплотненный снег приобретает прочность против скольжения вдоль плоскости сдвига, параллельной контактной поверхности шины с землей. В то же время нижняя часть протекторов шин сжимает снег, на который они опираются, также создавая трение. Процесс уплотнения снега внутри протекторов требует, чтобы он был вытолкнут вовремя, чтобы протектор снова уплотнил снег при следующем вращении. Процесс уплотнения/контакта работает как в направлении движения для движения и торможения, так и в боковом направлении для поворота. [5]
Чем глубже снег, по которому катится шина, тем выше сопротивление, с которым сталкивается шина, поскольку она уплотняет снег, с которым сталкивается, и отбрасывает часть его в обе стороны. В какой-то момент на заданном угле подъема это сопротивление становится больше, чем сопротивление скольжению, достигаемое контактом протектора со снегом, и шины с приводом начинают скользить и вращаться. Более глубокий снег означает, что подъем на холм без вращения ведущих колес становится более трудным. Однако эффект от вспашки/уплотнения помогает торможению в той степени, в которой он создает сопротивление качению. [5]
3PMSF (трехвершинная горная снежинка) показывает на 10% лучшее ускорение на снегу . ASTM International F1805 (формализован в 1999 году) [11]
IMP (Icy Mountain Peak) показывает на 18% лучшее замедление на льду . ASTM International F2493 (формализован в 2021 году) [12]
Во всех префектурах Японии , за исключением самой южной префектуры Окинавы , действуют правила дорожного движения, требующие установки зимних шин или цепей противоскольжения на всех транспортных средствах , когда дорога покрыта льдом или снегом. [14] [15] Кроме того, цепи противоскольжения должны быть установлены на всех транспортных средствах на сельских автомагистралях в регионах со снегом, когда это регулируется дорожными знаками, требующими установки цепей противоскольжения. [16]
Во многих префектурах канавки протектора зимних шин стерты более чем на 50% от их первоначальной глубины, шины должны быть заменены, чтобы соответствовать требованиям законодательства. [14] Водители будут оштрафованы за несоблюдение требований к зимним шинам или цепям противоскольжения, а на основных автомагистралях установлены контрольно-пропускные пункты.
В Японии общенациональные ограничения на использование шипованных шин для легковых автомобилей вступили в силу в апреле 1991 года, а в 1993 году последовали ограничения для коммерческих грузовиков. [17] Шипованные шины по-прежнему разрешены в Японии, но их использование ограничено экологическим законодательством, а эксплуатация транспортного средства, оснащенного шипованными шинами, на сухом асфальте или бетоне является уголовным преступлением. [17]
По состоянию на 2016 год правила, касающиеся зимних шин в Европе, различались в зависимости от страны. Главными аспектами правил были: обязательность использования и разрешение на использование шипованных шин. [18] [19]
Национальная администрация безопасности дорожного движения США (NHTSA) и Министерство транспорта Канады разрешают отображать символ 3PMSF , чтобы указать, что шина превысила отраслевые требования по сравнению с эталонной (не зимней) шиной. [21] [22] По состоянию на 2016 год зимние шины составляли 3,6% рынка США и 35% рынка Канады. [23]
Штаты США и провинции Канады контролируют использование зимних шин. [24] Из них Квебек является единственной юрисдикцией, которая требует использования зимних шин на всей территории. [25] Некоторые могут требовать использования зимних шин или цепей только в определенных районах в зимний период. [26] [27] [28]
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )С 1 декабря по 15 марта ваш автомобиль должен быть оснащен четырьмя зимними шинами, соответствующими установленным стандартам и находящимися в хорошем состоянии.