Отдавна е известно в целия свят, че температурата на гумите е силно зависима от налягането в гумите. Поради това повечето механици и инженери използват налягането в гумите, за да регулират температурата на гумите.
Изглежда, че ако на практика различното налягане в гумите наистина води до различно нагряване на гумите, тогава защо да повдигате този въпрос? Но, първо, защо в „големия моторен спорт“, за да се повиши температурата на гумите, налягането се намалява, но в картинга се смята, че за да се повиши температурата на гумите, налягането трябва да се увеличи?
Има нарушение и на четирите закона на логиката (за тези, които не са запознати с научния метод и законите на логиката, препоръчвам да се запознаете, тъй като в интернет има достатъчно информация за това). Как могат напълно противоположни действия да доведат до същия резултат? И второ, по някаква причина на практика тези действия често не дават желания резултат. И вместо да загреем гумите, ние получаваме тяхното охлаждане, а когато се опитваме да намалим температурата на гумите чрез промяна на налягането в гумите, получаваме обратната картина – гумите прегряват още повече.
Нека го разберем!
Ако на практика теорията не дава желания резултат, тогава теорията е или грешна, или непълна (което по същество е едно и също нещо). Нека да разберем стъпка по стъпка. Първо, ако следвате законите на физиката и научния метод, трябва да дефинирате понятията. Ако използвате грешни термини, можете да получите грешни отговори. Няма да се задълбочаваме, ще използваме Wikipedia за удобство и простота.
Температурата (от лат. temperatura – правилно смесване, нормално състояние) е физическа величина, която характеризира термодинамична система и количествено изразява интуитивната концепция за различни степени на нагряване на телата.
Налягането е физическа величина, числено равна на силата, действаща на единица площ от повърхност, перпендикулярна на тази повърхност.
Както се вижда от определенията, това са напълно различни понятия, които не могат да си влияят по никакъв начин. За да се появи термодинамична система, е необходим още един параметър – обем. Тогава можем да получим адиабатни, изохорни, изотермични и други процеси. И едва тогава има смисъл да се направи тази система … двигател с вътрешно горене или всяка друга, базирана на термодинамични цикли. Да, но вече имаме бърз двигател (о, това е мечта на състезател…), трябват ни бързи гуми. По принцип не можем рязко да повишим или понижим температурата на гумите чрез промяна на налягането. Директното нагряване на гумите се влияе от напълно различни фактори. Налягането в гумите може да бъде само един от компонентите, който действа върху други компоненти. Да ги потърсим.
И така, какво тогава влияе върху налягането в пневматичните гуми?
Това засяга основно два параметъра:
1. Твърдост на гумите. Колкото по-високо е налягането, толкова по-твърда става самата гума. Колкото по-твърда е гумата, толкова по-малко се деформира при същото натоварване.
2. Форма на гумата. Гумата е еластична, изработена от каркас и гума. Колкото по-голямо е налягането, толкова повече се разширява гумата. Профилът се променя както в страничните стени, така и в контактната част.
Точно тук си струва да се търси причината за различното нагряване на гумите при различно налягане.
Какво причинява нагряване на гумата?
Според законите на физиката можем да приемем, че кинетичната енергия се превръща в топлинна енергия. На първо място, гумата се нагрява поради вътрешни деформации. Гумата е еластична и когато колата се движи по права линия, гумата създава съпротивление при търкаляне, което води до деформация на гумата, загрява и забавя автомобила. При движение по права линия гумата генерира топлина. Тоест, колкото по-ниско е налягането в гумата, толкова по-голямо е съпротивлението при търкаляне, толкова повече гумата генерира топлина.
Тоест вече открихме една закономерност – Колкото по-ниско е налягането в гумата, толкова повече гумата генерира топлина, когато колата се движи по права линия.
Но като цяло при правите състезателни гуми се охлаждат, а не затоплят, тъй като работната температура на състезателната гума е 80-100 ° C, а температурата на пътя и въздуха рядко надвишава 50 ° C. С оглед на това, едва ли е възможно да се затопли състезателна гума поради деформацията на гумата от съпротивление при търкаляне дори до работна температура чрез намаляване на налягането, освен ако, разбира се, не се изпуска напълно до нула.
Но може би е възможно да се намали охлаждането му по права линия. Продължа напред. Къде се извършва основното отделяне на топлина? Разбира се на свой ред!
Красива снимка, нали? Вътрешната деформация на гумата при завой води до лудо генериране на топлина. И изглежда, че сама по себе си тази картина би била достатъчна, за да се направи недвусмислено заключение – колкото по-ниско е налягането в гумата, толкова повече се деформира гумата, толкова повече се нагрява!
Но не всичко е толкова просто. Не забравяйте, че снимката показва гума за картинг. А именно, на първо място, нашата руска картинг общност вярва, че колкото по-високо е налягането в гумите, толкова повече се нагрява гумата. Не бързайте, сега ще обясня всичко, добре, или почти всичко …
Деформирането на гумата при завой е не само съпротивление при търкаляне, но и „странично натоварване“. И ако колата също забавя или ускорява, тогава „надлъжните сили“. И както „страничните“, така и „надлъжните“ натоварвания се създават от контактното петно на гумите с пътя. Ключовата връзка в този случай не е налягането в гумата, а сцеплението на гумата с пътя.
Именно силата на сцепление на гумата с пътя води до появата на деформация на гумата и генериране на вътрешна топлина. Колкото по-голяма е силата на сцепление на гумата с пътя, толкова по-голямо е разсейването на топлината, при равни други условия.
И така, как може да се подобри сцеплението на гумите, за да се увеличи топлината на гумите? Защо точно да увеличите нагряването на гумата, а не да го намалите? Да, защото живеем в Русия и пиша за нашите състезатели и инженери.
А в Русия гумите за картинг страдат предимно от прегряване, а не от прегряване. Вторият параграф в началото на статията ще ни помогне.
Налягането в гумите влияе върху профила на контактното петно. И колкото по-голямо е контактното петно, толкова по-голямо е сцеплението на гумата. Всяка гума има оптимално налягане, при което гумата има максимална контактна площ. Изглежда, че има прост отговор на всички въпроси. Но ако всичко беше толкова просто, вероятно нямаше да има толкова много проблеми с намирането на любов на състезания.
Всеки би оказвал еднакъв натиск и карал по същия начин… Но животът не е толкова прост и отговорите на въпросите не са толкова еднозначни. Понякога, за да се постигне резултат в екстремните условия на картинг пистата в Ростов, работното налягане в гумите се удвоява до 1,6 атм. при обичайните 0,8 атм. и дава резултата. Значи има други фактори, които влияят на загряването на гумите? Или може би максималната площ на контактния пластир не дава максимална сила на сцепление? Или може би силата на сцепление на гумата изобщо не зависи от площта на контактното петно? Ще продължим да търсим отговори на всички тези въпроси в следващите статии.
