Уровень шума автомобтльных шин

1.3.  Тест шин по уровню шума 

     Движение  автомобиля по дорожному полотну  не бывает бесшумным, что обусловлено  простейшими законами физики. Несмотря на то, что летние шины по сравнению  с зимними создают меньше шума при соприкосновении колес автомобиля с дорожным покрытием, тем не менее, и они обеспечивают неприятный звуковой фон. Поэтому сегодня наряду с параметрами эффективности сопротивления аквапланированию и торможения на мокрой дороге для потребителей при выборе шин приобретает особенную важность фактор шума. Конечно, уровень шума авторезины во многом определяется еще и от поверхности, по которой осуществляется движение, а также от давления в резине. Если дорожная поверхность неоднородна или уровень давления в шинах меньше рекомендованного, то очевидно, что шум значительно увеличится. Однако, многое зависит и от состава резиновой смеси, рисунка протектора и ширины авторезины. В частности, шины, изготовленные с применением мягких резиновых смесей и обладающие сравнительно небольшим пятном контакта с дорожным полотном, шумят гораздо меньше. Сниженный уровень шума обеспечивает плавность движения и делает управление автомобилем более комфортным для водителя.

       Несмотря на возрастающие потребности  потребителей в уменьшении производимого  авторезиной шума, производители  шин активизируют работу в  этом направлении еще и по  другой причине. Дело в том,  что многие экологические организации  и отдельные государства в  последние годы серьезно озаботились проблемой излишнего шума на автомобильных трассах. Например, Европейская федерация транспорта и защиты окружающей среды (European Federation for Transport and Environment) предложила на рассмотрение чиновникам ЕС вопрос о том, что можно сделать для уменьшения зашумленности от дорожного транспорта. По сведениям этой авторитетной организации, значительная часть шума на дорожных трассах происходит не от двигателя автомобиля, а от резины, которая постоянно контактирует с поверхностью дороги. Уже при скорости свыше 30 км/ч для легковушек и 50 км/ч для грузовых автомобилей шум от шин превосходит шум их двигателей. Учитывая, что в последние годы увеличивается спрос на широкие шины, эта проблема становится все более актуальной. Именно поэтому ожидается, что в новых нормативах Еврокомиссии, которые должны вступить в силу с 1 ноября 2011 года, помимо требований по сцеплению на мокрой поверхности и маркировке шин будут содержаться нормативы по уровню шума. Подобное положение вещей заставляет мировых производителей авторезины разрабатывать новые модели шин с пониженным уровнем шума.

     Как можно снизить уровень шума, издаваемого  шиной при соприкосновении с  дорожным покрытием? На уровень шума влияют такие параметры шины, как  рисунок протектора, конструкция  шипов и ламелей, и особенности  резиновой смеси. При каждом столкновении отдельного блока протектора с дорожным покрытием создаются шумы определенной частоты, и если все блоки имеют  одинаковый размер, то будут создаваться  шумы идентичной частоты, что, в свою очередь, приводит к повышению общего уровня шума. Поэтому многие производители  используют блоки различного размера  в отдельных частях протектора, благодаря  чему шум шин распределяется в  более широком диапазоне частот. Подобные конструктивные особенности авторезины позволяют снизить общий уровень шума.

     Определить  уровень шума и, соответственно,  комфорт вождения помогают специальные  тесты шин. Как правило, они проводятся в совокупности с испытаниями  на торможение по сухой и мокрой поверхности, сопротивление аквапланированию и другими тестами. Измерение производимого шиной шума определяется в децибелах, справа и слева от движущегося автомобиля. При этом также регистрируется скорость движения автомобиля.

     Провели тесты летних шин размерности 205/55 R16 экспертами авторитетного журнала «За рулем». В традиционных испытаниях резины помимо тестов на управляемость автомобиля на сухом и мокром асфальте, курсовую устойчивость на прямой, расход топлива и плавность хода проводились испытания и на уровень шума летних шин. В тестах участвовало одиннадцать летних шин: Pirelli P7, Michelin Energy Saver, Nokian Hakka H, Yokohama C. Drive AC01, Maxxis Victra MA-Z1, Goodyear Excellence, Kumho Ecsta HM, Bridgestone Potenza RE001 Adrenalin, Continental ContiPremiumContact 2, Toyo Proxes CF-1 и Vredestein Sportrac 3.  Эксперты журнала оценивали уровень шума шин, как и другие показатели, по десятибалльной системе.

       Наиболее низкую оценку в тестах  на уровень шума получили южнокорейские  шины Kumho Ecsta HM – только шесть из десяти. Такая низкая оценка связана с тем, что в тестах шины показали очень серьезный общий гул,  вой протектора на скорости до 80 км/ч, правда, практически исчезающий на более высокой скорости. Заняв по уровню шума последнее, одиннадцатое место, летние шины Kumho Ecsta HM, тем не менее, по совокупности всех параметров смогли обойти некоторых конкурентов и занять общее восьмое место.

     Как свидетельствуют проведенные тесты, летние шины, показавшие наилучшие результаты в таких важных характеристиках, как управляемость на мокром и сухом покрытии, сопротивление аквапланированию и курсовой устойчивости, могут отличаться повышенным уровнем шума (Vredestein Sportrac 3). В то время как, авторезина с не самыми лучшими показателями по управляемости и торможению, может заслужить самые высокие оценки по уровню шума (Goodyear Excellence). Это говорит нам о том, что при выборе летней резины необходимо ориентироваться не на одну конкретную характеристику, а на целую совокупность показателей, включающих в себя поведение шины на мокром и сухом дорожном покрытии, курсовую устойчивость, сопротивление аквапланированию, уровень акустического комфорта и плавность хода. 
 
 

2. Изучение  проблемы

 
 

     Рабочая группа Международной Дорожной Федерации  провела исследование и сбор фактов с подготовкой обзора под названием: "Взаимодействие дороги, покрышек и  транспортных средств" по четырем  областям, имеющим отношение к  шумовому загрязнению окружающей среды:

• Автотранспортные средства
• Покрышки
• Автомобильные дороги
• Нефтяная промышленность

     Сегодня проектирование транспортных средств  и их производство достигли того состояния, где дальнейший прогресс достижим только при систематизированном подходе  и координированных действиях в  таких областях как:

• методология
• совместимость результатов измерений шумовых уровней
• политическая оценка

     Для этого специалисты по транспортным средствам, покрышкам и дорожному  проектированию и строительству  должны прийти к некой общей системе, которая станет политическим инструментом с целью совершенствования окружающей среды путем снижения шумовых  эмиссий.

     Определение:

     Эмиссия - выделение, излучение, выбросы отходов, побочных результатов или загрязняющих веществ в окружающую атмосферу. 
 
 

1. Меры, направленные на уменьшение дискомфорта, вызываемого  шумом:

 
 

     а. технологии

• автотранспортных средств
• трейлеров
• покрышек
• поверхности дорожного покрытия
• дорожного проектирования (шумовые барьеры, тоннели, мосты, выемки...)

     б.  политические вопросы

• осуществление глобального и комплексного подхода к проблеме через интернациональные органы (Комиссия Европейского Союза, различные директораты DG, рабочие группы из представителей различных отраслей)
• информативное сотрудничество в рамках международных органов (Международная Дорожная Федерация)
• решения на национальном, региональном, муниципальном уровне

 
 

     Стандартизация  испытаний на треке

     Равнозначная  и достоверная трактовка результатов  испытаний может быть достигнута только в том случае, если все  испытания автомобилей проведены  на одном и том же или на эквивалентных  испытательных треках. Поэтому испытательные  треки должны быть стандартизированы.

     Устранение  дискомфорта, вызываемого транспортным шумом, не может быть достигнуто принимая во внимание только транспортные средства. 
 

2. Долговечность, износостойкость  и дисбаланс шин

 

     Долговечность автомобильной шины определяется пробегом ее до предельного износа выступов рисунка протектора — минимальной  высоты выступов в 1,6 мм для шин легковых автомобилей и в 1,0 мм для шин  грузовых автомобилей. Такое ограничение  принято из условий безопасности движения и предохранения каркаса  шины от повреждений в случае износа подканавочного слоя. Долговечность шины зависит от внутреннего давления воздуха в шине, массовой нагрузки на шину, состояния дороги и условий движения автомобиля.

     Износостойкость протектора определяется интенсивностью износа протектора, т.е. износом, отнесенным к единице пробега (обычно I тыс. км), при определенных дорожных и климатических  условиях и режимах движения (нагрузке, скорости, ускорении). Интенсивность износа Y обычно выражается отношением уменьшения высоты А (в мм) выступов рисунка протектора за пробег к этому пробегу Y = h/S, где S —пробег, тыс.км.

     Износостойкость протектора зависит от тех же факторов, что и долговечность шины. Неуравновешенность и биение колес увеличивают вибрацию и затрудняют управление автомобилем, снижают срок службы шин, амортизаторов, рулевого управления, увеличивают расходы на техническое обслуживание, ухудшают безопасность; движения. Влияние неуравновешенности и биения колес увеличивается с ростом скорости движения автомобиля. Шина оказывает существенное влияние на суммарный дисбаланс автомобиля, так как она наиболее удалена от центра вращения, имеет большую массу и сложную-конструкцию.

     К основным факторам, влияющим на дисбаланс  и биение покрышки, относятся: неравномерность  износа протектора по толщине и неоднородность распределения материала по окружности шины. Исследования, проведенные в НАМИ, показывают, что наиболее неприятные последствия дисбаланса и биения колес с шинами в сборе — колебания колес, кабины, рамы и других частей автомобиля. Эти колебания, достигая предельного значения, становятся неприятными для водителя, снижают комфортабельность, устойчивость, управляемость автомобилей, увеличивают износ шин. 
 

     2.3 Результаты и последствия снижения шума контакта покрышка/дорога: 

     Метод применялся для  ряда поверхностей, включая бетонное, травяное, пористый асфальт и битум.

     Полученные  результаты (с допустимой погрешностью 10%), позволили ранжировать поверхности  дорожного покрытия и оценить  их влияние на распространение шума контакта покрытие/покрышка.

     Для четырех типичных поверхностей ранжирование по коэффициенту поглощения звука выглядит следующим образом: