Чем различаются легкие коммерческие авто от легковых? До этого всего тем, что они оптимизированы для перевозки грузов. Легковушки тоже время от времени грузят, что твоих осликов, но поступают так далековато не все обладатели, и происходит это не так нередко. Это значит, что на шины LCV часто действуют куда огромные перегрузки, а это просит внесения в систему соответственных конфигураций, позволяющих эти перегрузки выдерживать.
Ну а во-2-х, обычно, дневные пробеги коммерческих каров в разы превосходят пробеги легковых машин, если, естественно, данный легковой кар не работает в такси. В итоге вопросец стойкости к износу и ходимости выходит на 1-ый план, ведь система ценностей у личных хозяев легковых каров и операторов LCV имеет очень значительные различия.
Для обладателя пассажирского седана, хэтчбека либо кроссовера на первом плане будут стоять разгонная и тормозная динамика, маневренность, удобство и шумность, и за улучшение этих характеристик клиенты готовы платить, и иногда – очень суровые средства. Обладатели коммерческих тс тоже уделяют свое внимание на эти характеристики, но главными для их являются вопросцы, связанные с экономикой: исходная стоимость и ходимость, другими словами срок эксплуатации.
Понятно, что почти все из этих характеристик находятся в противоречии, и эти противоречия стают в особенности колоритными в случае разработки зимних шин. Судите сами: для обеспечения наибольшего сцепления с покрытием в критериях низких температур состав резиновой консистенции протектора должен быть очень мягеньким. Но чтоб обеспечить лучшую устойчивость к истиранию, а означает, и длинный срок службы, этот состав должен быть твердым! Для понижения расхода горючего (а этот параметр тоже является критически принципиальным для хозяев LCV) требуется уменьшать сопротивление качению, но для этого тоже лучше подступает твердый резиновый компаунд. И выходит таковая картина: улучшили топливную эффективность, заодно повысили ходимость, а вкупе с сиим усугубилось сцепление с покрытием и маневренность. Применили наиболее мягенькую смесь, повысили удобство, снизили шум, повысили маневренность на влажном асфальте и в снежной каше – усугубились эксплуатационные характеристики. Нос вынул – хвост увяз, хвост вынул – нос застрял! В итоге разработка совершенно равновесного изделия преобразуется в неописуемо сложную задачку, требующую вербования всех доступных умственных и технологических ресурсов.
Как шинники решают поставленные перед ними задачки, мы разглядим на примере компании Toyo Tires. Еще в 2011 году она представила коммерческие зимние шины Toyo H09. Эта модель воплотила фактически все доступные на тот момент технологии: состав резины протектора с усовершенствованной устойчивостью к износу и профиль каркаса для равномерного распределения давления контакта гарантировали довольно долгий срок службы, набросок протектора с волновыми ламелями обеспечил высочайшее боковое и продольное сцепление на влажной и заснеженной дороге, а крепкие железные брекеры вкупе с усиленной конструкцией борта минимизировали внутреннее напряжение в каркасе во время движения.
Рассказывая о летней шине Toyo Nanoenergy Van, мы уже отмечали, что актуальный цикл отдельных моделей шин для легкого коммерческого транспорта оказывается еще наиболее длинноватым, чем в случае с шинами для легковых каров. В легковых линейках производители стараются представить преемника любые 5 лет, а вот средний срок жизни модели коммерческой шины составляет лет 10… Так что подмена для модели H09 возникла во полностью ожидаемые сроки.
Работая над новейшей моделью, получившей заглавие Observe Van, конструкторы ставили впереди себя последующие задачки: сделать лучше работу шины на влажном покрытии, а именно, уменьшить тормозной путь, также повысить маневренность и устойчивость, сделать лучше маневренность при движении в снегу, повысить срок службы шины за счет усиления каркаса и увеличения износостойкости протектора. При всем этом сопротивление качению обязано было соответствовать категориям C~E, сцепление на влажном покрытии – группы B (по европейской системе маркировки шин), а уровень шума не был должен превосходить 72 дБ (Децибел — логарифмическая единица уровней, затуханий и усилений). И с этими задачками конструкторы удачно совладали! Ну а сейчас давайте поглядим, за счет чего же им удалось достигнуть данных характеристик.
Начнем с того, что сперва лицезреет хоть какой юзер – с рисунка протектора. На 1-ый взор, набросок весьма похож на набросок протектора новейших летних шин Toyo Nanoenergy VAN, реализации которых начались в весеннюю пору 2020 года. Те же четыре ряда блоков, два ряда центральных, соединенных в двойное центральное ребро с извилистой канавкой, и два ряда широких плечевых блоков. Таковой набросок увеличивает общую твердость, а означает – маневренность и износостойкость. Основным различием зимних Observe Van от летних Nanoenergy Van сделалось наличие огромного количества волнообразных 3D-ламелей, рассекающих и центральные, и плечевые блоки. При внимательном рассмотрении можно отыскать и остальные различия: кромки поперечных канавок, разделяющих блоки протектора, изготовлены ступенчатыми, что улучшает передачу тягового усилия на заснеженном покрытии.
Эффективность работы шины зависит не только лишь от рисунка протектора, да и от ее внутренней конструкции. В этом случае конструктивно зимние Observe Van и летние Nanoenergy Van очень похожи: в обоих вариантах конкретно под протектором находится слой брекера с нитями корда спирального плетения, обеспечивающий однородность черт по всей длине окружности шины. Под ним размещены слои металлокорда с высочайшей прочностью на растяжение, под металлокордом – мультислойный основа из полиэстера высочайшей жесткости. Но главной конструктивной индивидуальностью шин Observe Van стал мощнейший усилитель борта, интегрированный в боковую стену шины. При сопоставлении с шинами Toyo H09 выяснилось, что этот конструктивный элемент способен на 75% понизить внутренние напряжения и амплитуду плотности энергии деформации, что в свою очередь самым значимым образом сказывается на увеличении срока службы шины.
Необходимо отметить, что разработка как рисунка протектора, так и внутренней конструкции Toyo Observe Van выполнялась с внедрением системы компьютерного проектирования и моделирования T-MODE. О том, что представляет собой эта система и какие достоинства она дает, мы уже поведали, при этом довольно тщательно. Желаем только выделить, что одним из её блоков является математическая модель, описывающая взаимодействие шины со снегом и позволяющая в режиме настоящего времени предсказывать поведение шины на снегу, также оценивать силы трения меж снегом и резиной в критериях нагрузок и скоростей, соответственных условиям использования настоящего кара. При всем этом снег – это весьма непростая среда в плане моделирования ее взаимодействия с шиной. Необходимо учитывать массу характеристик, включая размер частиц снега, плотность и содержание воды… Но все эти трудности удалось удачно преодолеть, и сейчас разработка T-MODE дозволяет зрительно оценивать свойства шины, которые тяжело измерить в процессе опыта: к примеру, то, как деформируется шина и как распределяется давление в пятне контакта на скорости выше 100 км/ч. Получить такие данные методом конкретных измерений весьма трудно, даже если употреблять самые современные датчики. Конкретно применение технологии T-MODE позволило достигнуть того, что в сопоставлении с Toyo H09 твердость и способность сопротивляться деформирующим перегрузкам, возникающим при торможении, у Observe Van возросла в области плечевых блоков на 27%, и в области центрального ребра – на 51%.
И, естественно же, достижение поставленных целей потребовало суровой работы по созданию резиновой консистенции с требуемыми параметрами, при этом, как уже было сказано, требовалось достигнуть баланса меж прямо обратными требованиями: наибольшей устойчивостью к истиранию и эластичностью в критериях низких температур. И навряд ли спецы Toyo смогли бы получить требуемое, если б не разработанная к этому времени разработка Nano Balance.
Смысл технологии Nano Balance состоит в работе с резиновой консистенцией на молекулярном, другими словами наноуровне.
Эта работа состоит из нескольких шагов. На первом ведется тщательное исследование заполнителей и полимеров резиновой консистенции на молекулярном уровне. В процессе этого исследования анализируются и проверяются реакции наблюдаемых молекулярных структур резиновой консистенции в разных критериях движения. На втором шаге на базе собранных данных проводится моделирование молекулярной динамики с целью угнетения физического перемещения молекул резины. Такое угнетение понижает теплообразование, а означает, и утраты энергии и понижения сопротивления качению.
Но резиновая смесь поэтому и именуется консистенцией, что в нее кроме каучуковых эластомеров входят почти все остальные вещества и соединения. На последующем шаге способом конечных частей моделируется поведение разных компонент, входящих в состав консистенции. Инженеры достигают минимизации трения меж компонентами и уменьшения зон концентрации напряжения, и уже на основании построенных моделей подбирается количественный и высококачественный состав консистенции.
Ну а оканчивающим шагом работы системы Nano Balance является контроль соединения заполнителей и их хорошей дисперсии в процессе производства резиновой консистенции, при этом этот контроль также делается на молекулярном уровне.
Итог вышел очень впечатляющим. Естественно, все компании хранят состав собственных резиновых консистенций в секрете. Можно только отметить, что компаунд шин Observe Van различается завышенным содержанием диоксида кремния, который серьезно увеличивает механическую крепкость резины. Но возможность увеличения массовой толики диоксида кремния в составе резиновой консистенции серьезно ограничивает одно событие. Химики отлично знают принцип «схожее растворяется в схожем». Итак вот, каучуки и остальные полимеры совсем не похожи по хим свойствам на диоксид кремния, и их соединение можно сопоставить с попыткой смешать масло и воду. В итоге мы получим не гомогенную смесь, а отдельные огромные слипшиеся конгломераты наполнителя и отдельные участки резиновой массы, в каких наполнителя нет. При сжатии-растяжении комки наполнителя будут растрескиваться и разрушаться, на это будет расходоваться лишняя энергия, а означает, будет возрастать и трение качения.
Шина Toyo Observe Van
Чтоб преодолеть эти противоречия, химикам Toyo пришлось ввести в состав консистенции молекулы полимеров, которые они именуют «новейший сверхактивный полимер» и «полимер, отвечающий за свойства на снегу». Определенные хим формулы этих полимеров содержатся в строжайшем секрете, и можно только представить, что 1-ые отвечают за «маскировку» молекул диоксида кремния, которая дозволяет им умеренно распределяться в компаунде и соединяться с молекулами резины, а вот 2-ые отвечают за улучшение сцепления с дорожным покрытием.
По сути и сцепление с дорогой, и трение качения регулируются одним и этим же параметром – коэффициентом утрат, лишь за трение качения отвечает коэффициент утрат при низких частотах деформаций в шине, а за сцепление с дорогой – тот же коэффициент при больших. В итоге разработка Nano Balance дозволила отыскать тот состав, который улучшает значения этих коэффициентов.
Ну а итоговая эффективность новейшей шины определяется совокупой параметров рисунка протектора, внутренней конструкции и состава резиновой консистенции. Мы же можем констатировать, что сравнительные полигонные тесты шин Toyo H09 и Observe Van проявили, что тормозной путь на влажном покрытии у новейших шин уменьшился на 8%, сопротивление качению удалось понизить на 23%, а долговечность каркаса выросла на 84%! В целом, если поглядеть на диаграмму конфигураций разных характеристик, отлично видно, что постоянным остался лишь один параметр – тормозная динамика на снегу, а все другие перетерпели осязаемое улучшение, при этом больший рост мы лицезреем конкретно в сроке службы шины. А это означает, что обладатели коммерческих каров получили конкретно те зимние шины, которые им необходимы: с высочайшей эффективностью на заснеженном и влажном асфальте, с низким сопротивлением качению, позволяющим сберегать горючее, но основное – с огромным сроком службы.
