Давление в шине

Давление в шине — это физическая величина, характеризующая силу, с которой сжатый воздух (или иной газ, например, азот) воздействует на внутреннюю поверхность пневматической шины. Давление является одним из ключевых эксплуатационных параметров автомобиля, напрямую влияющим на безопасность движения, управляемость, износ протектора, расход топлива и комфорт. Измеряется, как правило, в атмосферах (атм), барах (бар) или килопаскалях (кПа); в англоязычных странах распространена единица «фунт-сила на квадратный дюйм» (psi).

Физические основы и принцип работы

Внутри герметичной шины, установленной на обод колеса, создаётся замкнутый объём, заполненный газом под давлением, превышающим атмосферное. Этот газ воспринимает нагрузку от массы автомобиля, передавая её через боковины и протектор на дорожное покрытие. Давление в шине определяет площадь пятна контакта — участка протектора, непосредственно соприкасающегося с дорогой. Чем выше давление, тем меньше площадь пятна контакта и наоборот.

Согласно закону Бойля — Мариотта, при постоянной температуре произведение давления газа на его объём остаётся постоянным. Однако в условиях эксплуатации температура в шине меняется из-за трения качения и нагрева тормозных механизмов, что приводит к изменению давления. Рекомендуется измерять давление на «холодной» шине (после не менее чем 2–3 часов стоянки или пробега не более 1–2 км на низкой скорости), чтобы получить наиболее точные показатели.

Единицы измерения и стандарты

В технической документации и на практике используются следующие единицы:

Бар (bar) — наиболее распространённая в Европе и России единица, приблизительно равная 1 атмосфере (1 бар ≈ 0,987 атм). Для легковых автомобилей типичное давление составляет 2,0–2,5 бар.
Килопаскаль (кПа) — единица системы СИ. 1 бар = 100 кПа. В инструкциях по эксплуатации часто указывают давление в кПа (например, 220 кПа).
Атмосфера техническая (атм) — устаревшая, но всё ещё встречающаяся единица, равная 1 кгс/см². Практически совпадает с баром.
PSI (фунт-сила на квадратный дюйм) — используется в США и некоторых других странах. 1 бар ≈ 14,5 psi.

Рекомендуемые значения давления для конкретной модели автомобиля указываются:

в инструкции по эксплуатации;
на наклейке (стикере) в проёме водительской двери, на крышке лючка бензобака или на стойке кузова;
в технических характеристиках на сайтах производителей.

Влияние давления на эксплуатационные свойства

Безопасность и управляемость

Пониженное давление (менее 80–85% от рекомендованного) приводит к увеличению пятна контакта, повышенному нагреву шины, ухудшению боковой устойчивости при поворотах и увеличению тормозного пути. Возрастает риск аквапланирования на мокрой дороге. При длительной езде на спущенном колесе возможен разрыв каркаса шины.
Повышенное давление (более 110–115% от рекомендованного) уменьшает пятно контакта, что ухудшает сцепление с дорогой, особенно на скользком покрытии. Шина становится жёстче, что приводит к потере комфорта и повышенной нагрузке на подвеску. Увеличивается риск повреждения шины при наезде на препятствие (ямы, бордюры).

Износ протектора

При недостаточном давлении изнашиваются преимущественно края (плечевые зоны) протектора.
При избыточном давлении изнашивается центральная часть протектора.
Равномерный износ по всей ширине протектора свидетельствует о правильном давлении.

Расход топлива

Повышенное давление снижает сопротивление качению, что может незначительно уменьшить расход топлива (на 0,1–0,3 л/100 км). Однако чрезмерное давление сводит на нет этот эффект из-за ухудшения управляемости и необходимости частых корректировок курса. Пониженное давление, напротив, увеличивает сопротивление качению, что ведёт к перерасходу топлива (до 3–5% при снижении на 0,5 бар).

Давление в шинах и азот

В ряде случаев (спорт, грузоперевозки, авиация) шины накачивают не воздухом, а азотом (N₂). Азот является инертным газом, молекулы которого крупнее молекул кислорода, что снижает скорость естественной утечки через микропоры резины. Кроме того, азот менее подвержен изменению давления при нагреве, чем воздух (содержащий водяной пар). Однако для обычного легкового автомобиля разница в эксплуатационных свойствах между воздухом и азотом незначительна, и большинство производителей шин не дают обязательных рекомендаций по использованию азота.

Давление в шинах грузовых автомобилей и спецтехники

Для грузовых автомобилей, автобусов и строительной техники давление в шинах значительно выше и может достигать 6–10 бар и более. Контроль давления в таких транспортных средствах критически важен из-за высокой нагрузки на ось. Часто используются системы централизованной подкачки шин (CTIS), позволяющие водителю изменять давление на ходу для адаптации к дорожным условиям (например, снижать давление на песке или снегу для увеличения проходимости).

Интересные факты

Первые пневматические шины, изобретённые Джоном Бойдом Данлопом в 1887 году, изначально не имели клапанов для подкачки — воздух нагнетался через отверстие, которое затем затыкалось пробкой.
В 1970-х годах компания Michelin внедрила систему Run-Flat, позволяющую продолжать движение на спущенной шине с пониженным давлением в течение нескольких десятков километров.
В автомобилях премиум-класса и многих современных моделях устанавливаются датчики давления в шинах (TPMS — Tire Pressure Monitoring System), которые в реальном времени передают данные на приборную панель. В США с 2008 года установка TPMS обязательна для всех новых легковых автомобилей.

Источники

ГОСТ Р 52899-2007 «Шины пневматические для легковых автомобилей. Технические условия».
Инструкции по эксплуатации автомобилей (раздел «Колёса и шины»).
«Автомобильные шины: конструкция, эксплуатация, ремонт» — учебное пособие, под ред. В. И. Кнорозова.
Материалы конференций по безопасности дорожного движения (НИИАТ, МАДИ).
Данные производителей шин (Michelin, Bridgestone, Continental, Pirelli, Nokian Tyres).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →