При движении автомобиля шина работает в очень сложных условиях. В процессе качения на шину действуют различные по величине и направлению нагрузки: внутреннее давление воздуха, силы динамические, а также силы, вызванные весом автомобиля и перераспределением его между колесами.
Силы, действующие на шину, изменяются по величине, а иногда и направлению в зависимости от скорости движения, состояния дорожного покрытия, температуры окружающего воздуха, уклона, характера поворота дороги и т. д. При качении колеса автомобильная шина в различных зонах непрерывно изменяет свою форму, причем отдельные ее части изгибаются, сжимаются и растягиваются. При продолжительном движении шина нагревается, что приводит к повышению внутреннего давления воздуха в ней и снижению прочности отдельных ее элементов, особенно резиновых. Под действием многократно действующих сил и повышенной температуры материал шины постепенно «утомляется», т. е. теряет свою прочность, протектор изнашивается.
По данным НИИ шинной промышленности, около половины покрышек в АТП преждевременно выходят из строя вследствие нарушения правил эксплуатации и ТО шин. К основным причинам неисправностей шин относятся: отклонение величины внутреннего давления воздуха в шине от нормального, перегрузка шин, нарушение правил вождения автомобиля, неисправности автомобиля, неправильный подбор шин для конкретных условий эксплуатации, нарушение правил ТО шин.
Практика показывает, что эксплуатационные дефекты шин (неравномерный износ, разрушения, повреждения и т. п.), которые преждевременно выводят шины из строя, чаще всего возникают вследствие несоблюдения установленных норм и низкого контроля за давлением воздуха в шинах. Повышенное против нормы давление воздуха в шине вызывает неравномерный и повышенный износ протектора покрышки (средних беговых дорожек); вызывает перенапряжения нитей корда, вследствие чего наступает разрыв каркаса. В сдвоенных колесах шина, у которой внутреннее давление воздуха завышено, испытывает большие весовые нагрузки, поскольку ее наружный диаметр больше. Это вызывает неравномерный износ протектора соседней разгруженной шины; снижается комфортабельность езды; такие шины хуже амортизируют удары, снижая долговечность деталей подвесок и мостов автомобилей. Шина больше подвержена различным порезам, разрывам нитей корда при наезде на препятствия. По данным многолетних наблюдений установлено, что повышение давления воздуха в шинах на 10—20 % снижает их пробег на 5—10 %.
Рисунок 7 – Влияние внутреннего давления воздуха на пробег шины
1 – нормальная нагрузка на шину; 2 – нормальный пробег шины; 3 – пробег шины при ненормированных нагрузках
Рисунок 8 – Пробег шины в зависимости от нагрузки
Значительное влияние на пробег шины оказывает пониженное против нормы давление воздуха в ней (рисунок 7). У протектора при этом интенсивно изнашиваются крайние беговые дорожки, повреждается каркас покрышки. Начавшееся разрушение каркаса сопровождается появлением темного кольца вдоль боковых стенок внутри покрышки и на стенках камеры. Затем нити корда отслаиваются от резины, перетираются и рвутся. Происходит кольцевой излом каркаса. Шина с таким дефектом не подлежит восстановлению. Недостаточное давление воздуха в шине может также вызвать и расслоение каркаса, отслоение протектора и боковин покрышки. Перечисленные дефекты, а также повышенный износ протектора при пониженном давлении воздуха в шине возникают вследствие изменения профиля шины во время движения, повышения напряжений в ее материале, теплообразования. Наибольший вред пониженное давление наносит шинам ведущих колес. Каркасы обеих сдвоенных покрышек разрушаются за счет соприкосновения и трения их боковин. Крайне вредна даже кратковременная эксплуатация шин с пониженным внутренним давлением. Это можно объяснить тем, что начавшийся процесс разрушения каркаса практически никак не проявляется внешне. Со временем же он приведет к преждевременному износу и выходу покрышек из строя. Пониженное давление воздуха в шинах вызывает перерасход топлива.