Применение шипов противоскольжения

Шипы противоскольжения применяют для улучшения сцепления шин со скользким покрытием зимой (на участках раскатанного снега и в гололедицу).
Устанавливают шипы обычно на зимние (реже всесезонные) шины, желательно, предназначенные для ошиповки, т.е. имеющие отдельные крупные нерассеченные шашки. Иногда такие шашки на шине специальным образом промаркированы, или в них уже на заводе выполнены отверстия под установку шипов.
Лучше всего использовать шины с заводской ошиповкой. И обязательно вовремя менять их на соответствующие сезону. На сухом твердом покрытии шипы преждевременно изнашиваются или выпадают, разбалтываясь в своих гнездах. Страдает и покрытие дороги, поэтому в некоторых странах Центральной Европы применение шипованных шин на автомобилях запрещено.

Конструкции шипов

Рис. 1. Конструкция шипов противоскольжения: а - шип с впаянным стержнем; б - шип о запрессованным стержнем; в - работоспособный шип в изношенном состоянии; г - неработоспособный шип с выпавшим из гнезда остатком стержня; 1 - стержень; 2 - припой; 3 - корпус шипа.

Шипы разных фирм могут иметь разную конструкцию. Как правило, основой шипа служит стержень из твердого сплава, закрепленный в корпусе из мягкой стали (рис. 1, а, б). Изнашиваясь вместе с резиной протектора, корпус постепенно "выпускает" стержень (в, г), позволяя шипу долго сохранять эффективность. Различают шипы с впаянным или запрессованным в корпус стержнем, при этом первые долговечнее вторых почти вдвое (30 тыс. км пробега против 10-15 тыс. км). Отсутствие гальванического (черного) покрытия стержня шипа, либо признаки коррозии на нем - резонные основания для отказа от покупки комплекта шипов или ошипованной ими шины: это явный брак.

Рис. 3. Форма корпуса шипа: а - однофланцевый; б - двухфланцееый; L - длина шипа; D - диаметр нижнего фланца.

Различают однофланцевые (рис. 3, а) и двухфланцевые (рис. 3,б) шипы. Однофланцевые шипы лучше держатся в шине за счет меньшего нагрева при движении, поэтому они рекомендованы для более скоростных автомобилей. Двухфланцевые шипы более универсальны. Шипы с большим фланцем (9 мм) рекомендованы также для более тяжелых и быстрых машин.

Рис. 2. Трубчатые титановые шипы ТТ (а) и их установка в шину (б).

В 1998 г. в России были разработаны и запатентованы трубчатые титановые шипы ТТ (рис. 2). Внешне они похожи на традиционные двухфланцевые, но имеют ряд конструктивных особенностей.

Стальной корпус шипа ТТ для снижения массы выполнен трубчатым. В нем на конической посадке закреплена трубчатая же вставка из титанового сплава. Соответственно, с дорожным покрытием шип ТТ контактирует не привычным штырьком, а кольцевой поверхностью. Поэтому площадь пятна контакта этого шипа с дорогой в 3-4 раза больше, чем у традиционного, и сам контакт получается надежнее. Зато удельное давление, а значит, и разрушающее воздействие на дорожное покрытие ниже.
Кроме того, по сравнению с привычными нам отечественными шипами масса новинки почти вдвое меньше: 1,3 против 2-2,5 г. Отличается и размерность - ТТ на полмиллиметра короче фланцевого аналога. Связано это с особенностью установки нового шипа. Он должен выступать над поверхностью протектора на 1±0,2 мм, в то время как традиционный - на 1,5±0,2 мм.
По сравнению с шинами, ошипованными традиционными шипами, шины, ошипованные шипами ТТ, обеспечивают лучшее сцепление на льду. Поведение автомобиля отличается высокой стабильностью буквально с первых метров движения. Тормозные свойства на скользком покрытии улучшаются примерно на 5 %, поперечные сцепные свойства повышаются на 7-8 %, а уровень шума практически не меняется. Кроме того, при торможении "на юз" шипы ТТ не "складываются" и не выдираются из шашек протектора. Из недостатков шипов ТТ следует отметить некоторое увеличение (на 2-3 %) тормозного пути на асфальте и повышение (примерно на 1-2 %) расхода топлива автомобилем при скорости 90 км/ч.

Маркировка шипов
Разные производители маркируют шипы по-разному, но чаще всего в маркировке шипов кодируются четыре основных параметра. Пример - обозначение шипов финской фирмы "Комета". Код Р8-1-140 означает следующее: Р - шип для шин легковых автомобилей; 8 (9) - диаметр нижнего фланца; 1 (2) - количество фланцев; 140(110-175)-длина шипа в десятых долях мм.
Один из показателей работы шипа зимней шины - так называемая сила прокола шипа. Это усилие, которое необходимо приложить к стержню шипа, чтобы он вместо установочных 1,5 мм выступал над поверхностью протектора на 0,5 мм - оптимальную высоту для работы в реальных условиях деформации шины под нагрузкой. Было установлено, что сила прокола отдельного шипа не должна превышать 15 кгс (147 Н). Для легкового автомобиля с нагрузкой на колесо до 500 кгс (4905 Н) сила прокола не должна быть больше 12 кгс (117,7 Н) а при большей нагрузке - 14 кгс (135,3 Н). Сила прокола шипа средних и легких грузовиков не должна превышать 21 кгс (206 Н), для тяжелых грузовиков и автобусов - 35 кгс (343,3 Н).

Установка шипов

Рис. 4. Примеры расположения шипов на протекторе и количество дорожек, оставляемых на льду при торможении: а - прямолинейное движение; б - движение с заносом.

Количество шипов зависит от рисунка протектора и размера шины. "Шашка", в которую предполагается устанавливать шип, должна быть не менее 10-12 мм в длину/ширину. В неподходящих по размеру, неглубоких (например, у шин с незимним рисунком протектора и сильно изношенных) или разрезанных ламелями шашках шипы держаться не будут. Эксперименты и тесты показали, что на шину размерности 175/70R13 оптимально устанавливать около 110-120 шипов в три ряда по каждому краю протектора (рис. 4). Шипы, образующие меньше пяти рядов либо расположенные менее чем в 3 мм от края протектора, неэффективны.
Если отверстия в шашках протектора под установку шипов выполнены на заводе, такую шину желательно ошиповать сразу же, не дожидаясь, пока набившиеся песок и грязь разобьют отверстия и сделают их непригодными. Частичная (неполная) ошиповка тоже не годится, поскольку в этом случае на каждый шип будет приходиться большая "выдирающая" нагрузка, да и сцепные свойства этой шины будут недостаточными. Кроме того, не полностью ошипованное колесо наверняка утратит первоначальную балансировку, а полностью - нет.
Устанавливать шипы лучше в специализированных мастерских. Если такой возможности нет, для сверления отверстий лучше использовать высокооборотную дрель (15-20 тыс. мин-1.) или сверлильный станок, а также работать спиральным сверлом с небольшим шагом. Неподходящие сверло и скорость резания повреждают края отверстия и вызывают появление микротрещин, из-за которых шип неплотно держится в гнезде (см.табл.).
Для шипов типа Р8 и Р9 диаметр отверстия в протекторе шины должен быть 3,5 мм, а глубина - обеспечивать первоначальное выступание шипа над протектором в пределах 1,0-1,5 мм. Шип, выступающий больше, долго в шине не удержится, а меньше - утратит эффективность. Остаточная толщина слоя протектора между нижним фланцем шипа и брекером должна быть не менее 2 мм. Таким образом, длина применяемых шипов зависит от толщины протектора шины.
Лучше ошиповывать все четыре колеса. При демонтаже или перестановке шипованного колеса, если даже рисунок протектора шины не направленный, следует запомнить и сохранить направление его вращения, чтобы шипы не разбалтывались в своих гнездах. Новые шипованные колеса нужно правильно обкатать - на небольшой скорости (до 60 км/ч), не совершая резких маневров и торможений в течение примерно 200 км, а затем - не превышая максимальной скорости 130-140 км/ч.

Особенности вождения автомобиля на шипованных шинах
Езда на шипованных шинах имеет заметные особенности. На ходу автомобиль делается заметно более шумным, ухудшается его топливная экономичность. В снежно-грязевой каше или в глубоком рыхлом снегу эффективность шипов невелика, а на твердом сухом или влажном асфальте шипованные шины даже проигрывают обычным: из-за снижения площади пятна контакта шины с дорогой тормозной путь автомобиля увеличивается на 5-10%. Хотя 70-процентное сокращение тормозного пути на льду - их несомненное преимущество.
Стоит ли рекомендовать автомобилистам сезонную смену "обуви" автомобиля? Скорее да, чем нет. К этому пришли даже законодательные органы некоторых северных стран, где эксплуатация автомобилей зимой на не соответствующих зимнему сезону шинах просто запрещена.

Причины отсутствия эффекта противоскольжения у шипованных шин и возможные причины дефектов

Поворот или выпадение шипа:	Утапливание стержня шипа:	Выпадение, износ или скол шипа :	Ослабление посадки шипа:	Другие причины:
шип запрессован слишком высоко, малая глубина отверстия шероховатость и заусенцы на стенках отверстия большой диаметр отверстия под шип шип установлен на краю протектора попадание воды и песка в отверстие резкое торможение и троганье разрыв кромок отверстия пневмо-пистолетом экстремальные условия эксплуатации	большая глубина отверстия наличие заусенцев на фланце шипа перегрузка автомобиля, несоответствие типа шипа типу автомобиля разрыв резины в зоне фланца шипа надрезы и разрывы дна отверстия при сверлении	летняя эксплуатация шин хрупкость материала стержня технологический брак шипа, отсутствие стержня, дефекты сборки шипа	коррозионное разрушение шипа износ стенок отверстия большой диаметр отверстия под шип попадание воды и песка перегрев (прижог) стенок отверстия при сверлении разрыв кромок отверстия пневмопистолетом	слишком высокое давление в шинах ошиповка шин по центру недостаточное количество шипов несоответствие типа шипа массе автомобиля, сила прокола недостаточна