Регистрация Войти
Вопрос

Всегда ли более широкая шина обеспечивает лучшее сцепление с дорогой?

Недавно я обсуждал с кем-то ширину шин. Я утверждал, что с более крупными (широкими) шинами у автомобиля будет лучшее сцепление с дорогой. Человек, с которым я это обсуждал, соглашался со мной до определённого момента. Он сказал, что если шины будут слишком широкими для автомобиля, то произойдёт обратное — сцепление с дорогой ухудшится. Он также заявил, что вероятность аквапланирования будет выше.



Я думаю, что это в основном зависит от профиля шины. Мне кажется, что если бы такая же шина на другом автомобиле (подходящем по ширине) обеспечивала хорошее сцепление с дорогой без повышенного риска аквапланирования, то то же самое можно было бы сказать и о более узкой шине. Я бы сказал, что сцепление с дорогой зависит от контакта с ней, а значит, чем шире шина, тем лучше сцепление.



Таким образом, мой вопрос звучит так: обеспечивают ли более широкие шины (на том же автомобиле) лучшее сцепление с дорогой?
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/14766/does-a-wider-tire-always-mean-more-grip-traction
1
+ Читать

35 Комментариев

  1. Насколько я понимаю, чем шире шина, тем лучше сцепление с дорогой до определённого момента. При этом вес транспортного средства остаётся неизменным, но более широкая шина будет иметь более высокий индекс нагрузки (обычно она предназначена для более тяжёлых транспортных средств), чем шина меньшего размера.



    Это означает, что под весом автомобиля шина будет прогибаться и деформироваться, соприкасаясь с поверхностью земли. Чем ниже грузоподъёмность и давление в шине, тем больше прогиб и площадь контакта, а чем выше грузоподъёмность и давление, тем меньше прогиб и площадь контакта.



    Автомобиль может опираться на шину только собственным весом. Таким образом, теоретически, если шина слишком широкая, вы можете потерять сцепление с дорогой, потому что автомобиль не может приложить к шине достаточную силу, чтобы она деформировалась.



    Представьте себе шину в виде цилиндра, который катится по плоской поверхности. Если цилиндр (шина) спущен или на него действует направленная вниз сила, он сплющится и плотно прижмётся к поверхности. Если шина накачана или направленная вниз сила уменьшена, произойдёт обратное. С поверхностью будет соприкасаться только самый край.



    Влияют и другие факторы, такие как состав резиновой смеси, нагрев/давление в шинах, а также дорожное покрытие/температура.

  1. Более широкая шина НЕ увеличивает площадь контакта резины с поверхностью. Это может произойти только в том случае, если одновременно с этим будет снижено давление в шине, что позволит ей сильнее деформироваться при контакте с поверхностью, или если на шину будет приходиться большая масса (вес).
    Форма пятна контакта при использовании более широкой шины изменится: пятно контакта станет шире, но при этом пропорционально уменьшится в ширину. Это простая физика.

  1. Ваш друг, возможно, также имеет в виду, что шина слишком широкая для колеса. В этом случае обычно плоская поверхность вынуждена изгибаться, чтобы боковые стенки поместились в более узком пространстве.



    Как сказал Полстер, здесь играет роль множество переменных, но основная идея заключается в том, что большее пятно контакта при том же составе резиновой смеси, той же нагрузке и погодных условиях обеспечит лучшее боковое сцепление.

  1. Более широкая шина не обеспечивает лучшего сцепления с дорогой из-за своей ширины. Площадь поверхности не влияет на трение. Трение рассчитывается исходя из силы контакта (в данном случае веса) и коэффициента трения. Для более широких шин используется другой состав, поэтому боковины могут выдерживать вес автомобиля.
    Более широкая шина повышает вероятность аквапланирования. При использовании более широких шин давление меньше, и преодолеть поверхностное натяжение воды сложнее.
    Вот ссылка с подробным описанием шины и коэффициента её трения.
    http://www.physlink.com/Education/AskExperts/ae200.cfm
  1. @RoryAlsop Будем надеяться, что они не удалят эту ветку, и весь мир увидит вашу чушь
  1. Я предложил перенести весь этот шум в чат и удалить его отсюда.
  1. чувак — последний комментарий, потому что сейчас ты просто грубишь: определись, что ты имеешь в виду под «более широкой шиной» и «большим радиусом». Это две совершенно разные вещи. Если ты хочешь и дальше ошибаться, пожалуйста, делай это беззлобно. А я с радостью буду ставить дизлайки под постами, которые, по моему мнению, неверны. Я заканчиваю эту странную тираду. Пока.
  1. @matthias — опять же, это видео не подтверждает ваши доводы. Думаю, вам стоит изучить некоторые основы. Извините за прямоту, но проблема здесь только в вашем непонимании, а не в базовой физике. Вы сами возражаете против базовых принципов физики и инженерии, так что поищите что-нибудь авторитетное, что могло бы это опровергнуть. Тогда мы сможем поговорить.

  1. Более широкие шины обеспечивают лучшее сцепление с сухим дорожным покрытием до определённого момента. Если шина слишком широкая, она не будет нагреваться настолько, чтобы обеспечить хорошее сцепление. Кроме того, более широкие шины сильнее подвержены аквапланированию.



    Вот почему мотоциклетные шины практически не подвержены аквапланированию. Я без проблем ехал на своём мотоцикле под проливным дождём со скоростью 120 км/ч с почти лысой задней шиной. Это старый мотоцикл с задней шиной шириной 100 мм, у нового мотоцикла с задней шиной шириной 200 мм могут возникнуть проблемы.

  1. Что ж, вы оба правы. В целом, чем шире шина, тем больше площадь её контакта с поверхностью, а значит, она может обеспечить лучшее сцепление. Однако, как и сказал ваш друг, рисунок/глубина протектора во многом определяют поведение шины в неблагоприятных погодных условиях.



    Возьмём, к примеру, гоночную шину шириной 325 мм. Согласно вашей логике, эта шина обеспечит отличное сцепление с дорогой. И это было бы правдой, если бы шина не использовалась на мокрой дороге. У автомобиля не было бы сцепления, необходимого для безопасной эксплуатации.



    Возьмите ту же шину диаметром 325 мм и поставьте её на снег. Вы можете столкнуться с потерей сцепления. На самом деле более узкая шина будет лучше работать на снегу, чем широкая. Причина этого (как я полагаю ... без эмпирических доказательств) в том, что на квадратный дюйм приходится больший вес из-за меньшей площади контакта. Кроме того, она лучше врезается в снег, а не скользит по его поверхности.



    Здесь есть и другие факторы. Если шина рассчитана на более длительный срок службы (например, изготовлена из более твёрдой резины), она может не обеспечивать такое же сцепление с дорогой, как шина той же ширины, но из более мягкого материала. Рисунок протектора сам по себе влияет на сцепление с дорогой. Высота боковин, гибкость шины и степень накачивания также имеют значение.



    Ещё один момент, который следует учитывать: сможете ли вы установить шину под своим автомобилем из-за её физических размеров? Здесь тоже есть компромиссное решение. Ещё один компромиссный момент — стоимость: чем шире шина, тем дороже она будет (при прочих равных условиях).



    К сожалению, при выборе шин для бездорожья необходимо учитывать множество переменных, поэтому нельзя сделать обобщённое заявление, основываясь на одном факторе, в данном случае — на ширине. Чтобы подобрать шины, которые лучше всего подойдут для ваших целей, нужно провести исследование, учитывающее все факторы.
  1. @RoryAlsop, перейдите по ссылке youtube.com/watch?v=Bgz0qF3CuNA& и смотрите с 1 минуты 55 секунд. Там есть диаграммы шин разной ширины, но одинакового радиуса. И в заключении говорится, что ... "это не значит, что более широкая шина обязательно обеспечит большее пятно контакта"
  1. @RoryAlsop поищите на Quora ответ на вопрос «Увеличивает ли увеличение ширины шин площадь контакта с дорожным покрытием при прочих равных условиях? Пожалуйста, обоснуйте свой ответ с помощью физических или инженерных принципов, а не просто скажите: «...так и есть, или это очевидно».» Там есть большая ветка с интересными ответами.
  1. @matthias — нет, посмотрите на их радиус. Вы пытаетесь сравнивать яблоки с апельсинами. На этой диаграмме показана увеличенная ширина и уменьшенный радиус. Вы совершенно не уловили суть. Более широкая шина, очевидно, имеет более широкое пятно контакта. Шина с меньшим радиусом имеет меньшее пятно контакта. Возможно, вы путаете ширину пятна контакта с радиусом шины?
  1. Графический ответ от производителя шин Continental: чем шире шина, тем больше площадь контакта с поверхностью, но тем короче пятно контакта. qph.fs.quoracdn.net/main-qimg-d26f4d6ac8fc8a28664441b5733357‌​61. NB. Я взял это из поста на Quora на эту тему. Ссылка слишком длинная, чтобы её публиковать
  1. @RoryAlsop, во-первых, в худшем случае это не сравнение «яблок с апельсинами», а, возможно, сравнение «маленького яблока» с «большим яблоком». Во-вторых, сами производители шин Continental утверждают, что увеличение ширины не обязательно приводит к увеличению площади контакта. Автор вопроса прав в том, что давление на квадратный дюйм в зоне контакта обязательно должно быть равно давлению внутри шины. Это закон физики. Он упустил из виду, что дополнительное давление, создаваемое жёсткостью шины, может привести к изменению уровня силы, которую нужно будет вычесть.
  1. @RoryAlsop, ваше утверждение явно ложно («чем шире шина, тем больше резины изнашивается»). В интернете есть множество постов с диаграммами, объясняющими почему. Вам, ребята, стоит отменить свои отрицательные оценки этого поста :(
  1. @NickC Я, честно говоря, не понимаю, почему этот ответ получил так мало голосов. Дело в том, что увеличение ширины шины не обязательно приводит к увеличению площади контакта.
  1. Да, чем шире шина, тем больше резины соприкасается с поверхностью (при прочих равных условиях)
  1. А? Чем шире шина, тем шире и, следовательно, больше площадь контакта с поверхностью. Как она может быть одновременно и шире, и уже? Длина пятна контакта зависит от радиуса и давления в шине, а ширина — от ширины шины. Изменение ширины шины не повлияет на длину пятна контакта, но изменит его ширину.
  1. @3Dave, ты явно не инженер. Иначе ты бы не совершал таких ужасных ошибок. Если бы ты был инженером, то знал бы, что ширина шины не влияет на площадь контакта шины с поверхностью, а меняет форму пятна контакта. На размер пятна контакта (при прочих равных условиях) влияет давление в шине. Ты бы также знал, что при бесконечной ширине шины потребовалось бы бесконечное давление в фунтах на квадратный дюйм, то есть контакт с любой поверхностью был бы практически нулевым, а значит, твоя аналогия неверна. Вы называете себя инженером, как сантехник называет себя водопроводчиком?
  1. Я не ссылаюсь на свой авторитет, но опираюсь на свой опыт инженера и водителя, как и все остальные. Да, на эту тему существует масса эмпирических данных, и да, статья по ссылке неверна. Я подтверждаю свои слова.
  1. @3Dave, ну, может быть, ты слишком эмоционально на это реагируешь. Я не говорил, что более широкая шина не обеспечивает лучшего сцепления. Это очевидно. Я комментирую твою оценку того, почему она обеспечивает лучшее сцепление. На этот счёт существует более чем достаточно эмпирических данных. Вы получаете незначительное увеличение поперечного сцепления, просто увеличивая площадь поверхности. В интернете можно найти множество объяснений от инженеров, если люди готовы их читать. В любом случае твоя характеристика неверна, а апелляция к собственному авторитету выглядит забавно. У многих из нас были гоночные автомобили... поэтому мы интересуемся подобными вещами
  1. Протектор шины может помочь, но более широкой шине всё равно придётся отталкивать воду дальше. Велосипедная шина ещё более устойчива к аквапланированию, поэтому протектор на велосипедной шине не нужен. Кроме того, скорость аквапланирования выше той, на которой обычно ездят на велосипедах.
  1. То есть, по сути, более тонкая шина может «прорезать» воду, как нож, в то время как более широкая шина задерживает воду под собой? Разве профиль шины не компенсирует большую часть этого эффекта?
  1. На самом деле, если вы хотите продолжить обсуждение, нам стоит перенести его в The Pistop, чат Mech's. В своём сообщении вы не учитываете множество различных факторов. Я бы с удовольствием обсудил их с вами, если у вас есть время.
  1. Это значит, что если я уменьшу нагрузку на шины на 50 %, то потеряю менее 50 % сцепления. Таким образом, увеличение площади контакта шин за счёт установки второго комплекта теоретически не повлияет на доступное мне сцепление, но на практике оно увеличится.
  1. @3Dave что ж, статья не совсем неверна. Общая идея верна: поскольку трение зависит от удельного давления и нормальной силы, то при увеличении площади вы уменьшаете силу на квадратный дюйм, поэтому сцепление не должно меняться. На самом деле при увеличении площади удельное давление снижается, поэтому сцепление «немного» увеличивается. Это называется «чувствительностью шины к нагрузке». Комментарий «Меньшее сцепление просто потому, что у него меньшая площадь контакта» кажется логичным, но он неверен! «Большая площадь = лучшая способность выдерживать нагрев и износ, поэтому более мягкий состав = лучшее сцепление» — вот правильный ответ.
  1. Эта статья содержит фактические ошибки. Шины большего размера не обязательно имеют более мягкую резину. Более мягкая резина обеспечивает лучшее сцепление с дорогой, но увеличение площади контакта шины с дорожным покрытием также улучшает сцепление. Представьте себе бесконечно широкую шину и попытайтесь сдвинуть её в сторону по дорожному покрытию. Она не сдвинется с места, и дело не в весе. Более узкая шина будет оказывать меньшее сопротивление просто потому, что у неё меньше площадь контакта.
  1. На рыхлых поверхностях, таких как грязь, песок или снег, поверхность может просесть, если сила сдвига между шиной и материалом поверхности станет слишком большой. Распределение этой силы сдвига по более широкой площади контакта снижает вероятность проседания поверхности. Увеличение площади контакта также снижает давление на поверхность, вызванное весом транспортного средства, а значит, оно не будет так сильно проседать и ему не придётся «вспахивать» столько материала при движении.
  1. Кулоновская модель трения применима только к идеальным гладким поверхностям. Теоретически коэффициент трения не зависит от площади контакта и нагрузки. На практике это не так. Теоретически коэффициент трения остаётся постоянным и не зависит от нормальной силы (нагрузки). На практике коэффициент трения в накачанной шине уменьшается с увеличением нагрузки. Максимальная сила трения не пропорциональна нагрузке. Максимальное усилие трения фактически пропорционально нагрузке, возведённой в степень 0,8 или около того.
  1. @Dr.Funk — Также помните, что если бы у снегохода не было шипов на гусеницах, он бы разбрасывал снег перед собой, что привело бы к налипанию снега и потере сцепления с поверхностью. В этом и заключается проблема использования широких шин на снегу. Снегоход с шипами едет по поверхности снега, потому что продолжает отталкиваться от неё.
  1. @Dr.Funk — Можете ли вы предоставить доказательства того, что вы говорите?
  1. Снегоход проедет там, где мотоцикл с цепями на колёсах не проедет. Почему? Потому что у него гораздо, гораздо большая площадь контакта с поверхностью.
  1. @Dr.Funk — я бы с вами не согласился, главным образом потому, что у снегохода есть шипы. Это всё равно что надеть цепи на шины. Без шипов снегоход просто будет стоять и крутиться.
  1. Узкая шина лучше справляется со снегом только в том случае, если она может прорезать его до асфальта. Если это невозможно, то более широкая шина будет лучше справляться с задачей. Вот почему снегоход лучше мотоцикла того же веса и мощности на снегу.
Вы уже ответили на этот вопрос