Резина мотоцикла и ее влияние на управляемость

Сцепление шин с дорогой. Пятно контакта

Чтобы лучше понимать как едет мотоцикл и как им управлять – не лишним будет понять базовые принципы, касающиеся резины мотоцикла.

Если не обращать внимание на сопротивление воздуха, то можно считать, что любое изменение в направлении или скорости движения мотоцикла определяется силами трения между шинами и дорогой.

Пятно контакта – это место где резина соприкасается с дорожным покрытием

Для удобства описания этих сил обычно используется такое понятие как пятно контакта. Пятно контакта – это, как следует из названия, место, где резина касается асфальта (входит с ним в контакт).

Именно в пятне контакта происходит взаимодействие шины с дорогой. Поверхность асфальта имеет некоторую шероховатость. Поверхность резины, находящаяся в пятне контакта, в силу своей эластичности «заполняет» эту шероховатость, входит в зацепление с асфальтом и образует силу трения.

Что влияет на сцепление резины мотоцикла с дорогой?

Дата производства резины обычно указывается в овале на боковине. Первые две цифры – это неделя производства, вторые – год. Например эта шина сделана на 10ю неделю 2020 года.

Состав резины

Чем мягче резина – тем лучше она «заполняет» неровности асфальта и тем лучшее сцепление образуется в пятне контакта. Обратная сторона медали: чем мягче резина – тем быстрее она изнашивается. Поэтому, шины, которые ставятся на серийные мотоциклы – это всегда компромисс между сцеплением и износостойкостью.

При неправильном хранении со временем резина деградирует и «дубеет». Свойства такой шины значительно хуже, чем у новой. В среднем, свойства резины сильно ухудшаются после 5 лет после ее производства. Такую старую шину следует заменить.

Температура резины

При вращении колеса мотоцикла участки резины, попадая в пятно контакта и выходя из него, постоянно деформируются. Из-за такой периодической деформации эти участки постепенно нагреваются. Чем выше температура резины (и асфальта) в пятне контакта – тем мягче становится резина и, следовательно, тем лучше становится сцепление. Именно поэтому жарким летом на прогретой резине сцепление с дорогой будет намного лучше, чем холодной осенью.

Давление

При снижении давления в шине деформация резины увеличивается, вследствие чего увеличивается нагрев (и износ) шины. Это также увеличивает сцепление с дорогой. Однако при перегреве шины ее сцепные свойства резко ухудшаются. Для движения по дорогам рекомендуется давление, предусмотренное производителем мотоцикла.

Загрязнение покрытия

Износ покрышки можно отследить по индикатору износа (TWI – tread wear indicator). Индикатор износа – это небольшоц выступ в протекторе (обычно напротив треугольничка с надписью TWI на боковине). Когда износ покрышки достигает индикатора износа – резину пора менять.

Грязь, попадающая в пятно контакта, действует как смазка. Тем самым сцепление с дорогой резко ухудшается. Протектор, используемый на дорожных шинах, призван удалять загрязнения из пятна контакта. Если протектор изношен – он не справляется со своей функцией, не отводит грязь и сцепление ухудшается еще сильнее.

Качество сцепления резины с покрытием характеризуется величиной, называемой коэффициент сцепления µ.

Факторы, влияющие на коэффициент сцепления:

Положительные факторы

Отрицательные факторы

Мягкий состав резины

Оптимальная температура резины и дорожного покрытия

Оптимальное давление в шинах

Чистое, ровное, сухое дорожное покрытие

Твердый состав резины

Старые, «задубевшие» покрышки

Шины с дефектами

Низкая температура дорожного покрытия

Непрогретые или напротив, перегретые шины

Слишком низкое или слишком высокое давление в шинах

Изношенный протектор покрышек

Грязное или влажное дорожное покрытие

Дефекты дорожного покрытия

Силы в пятне контакта. Вес, приходящийся на колесо

Шина с изношенным протектором не может отводить загрязнения из пятна контакта, в результате чего “держак” неизбежно пропадает.

Сделаем волевое усилие и вспомним школьный курс физики. Максимальная сила трения F, которую способно развить колесо в пятне контакта определяется как произведение коэффициента сцепления на силу реакции опоры N (дорожного покрытия).

Сила реакции опоры напрямую зависит от нагрузки, веса, с которой колесо давит на покрытие.

Вес на колесе – это сила, с которой колесо действует на дорожное покрытие через пятно контакта.

Вес, приходящийся на колесо, имеет свойство постоянно изменяться при движении мотоцикла. Так, например, при разгоне вес на переднем колесе уменьшается, а на заднем – напротив, увеличивается. При торможении же – наоборот, вес на переднем колесе растет, а на заднем – снижается.

Чем больше вес на колесе – тем сильнее резина в пятне контакта «вдавливается» в асфальт. При этом максимальная сила трения растет. Это означает, что колесо может развить бо́льшую силу тяги. Также это значит, что колесо сложнее сорвать в пробуксовку.

Чем больше вес на колесе – тем сложнее сорвать его в пробуксовку и тем большую силу тяги оно может развить.

Сила трения, образующаяся в пятне контакта, может быть использована для ускорения мотоцикла[1] в какую-либо сторону.

Именно силы трения в пятнах контакта позволяют мотоциклу менять траекторию движения. Поэтому подавляющее большинство техник вождения, по большому счету, направлены на грамотное использование этих сил.

[1] Ускорением в данном случае называется любое изменение скорости. Под ускорением может пониматься разгон, торможение, поворот и их комбинация.