Межсезонье, оно такое, чем только не займешься в свободное время, чтобы оно было связано с мотоциклами)
Решили попробовать сделать перевод видео, парень с канала Mikael Sedlacek on Motorcycles подробно разобрал вопрос держака на мотоцикле. В первую очередь самим было интересно работать над переводом. Видео ниже, а текстовая версия (где очень много букв) как всегда под катом:





Перевод, от первого лица автора видеоролика

Итак, есть три стороны этой дискуссии: одна сторона утверждает, что от размера пятна контакта очень сильно зависит, как много сцепления у вас есть. Я имею ввиду, чем больше резины на дороге, тем больше сцепления. Вторая сторона выхватывает учебники по физике и говорит: базовое свойство скольжения или кинетического трения определяется тремя эмпирическими законами. Первый закон Амонтона-Кулона: сила трения прямо пропорциональна приложенной нагрузке Второй закон Амонтона-Кулона: сила трения не зависит от площади соприкосновения поверхностей. А это интересно, потому что это означает что площадь пятна контакта не влияет на доступное сцепление. Давайте убедимся, что это так.

Поэтому я разработал простой тест, чтобы проверить, верна ли эта теория. Я привязал ведро к коробке. Внутрь этой коробки я поместил бутылку с водой, чтобы добавить вес. Самое интересное в этой коробке — это то, что у нее есть контактные пятна разного размера. С этой стороны у нее находится малое пятно контакта, а с этой — большое. Если я поставлю эту коробку на малое пятно контакта, привяжу к нему ведро и добавлю немного веса в него — я смогу заставить эту коробку скользить по столу. И согласно этой теории размер пятна контакта не должен иметь значения. Так что, если я положу коробку на бок с более крупным пятном контакта, она должна скользить с той же скоростью, что и до этого — с меньшим пятном контакта. Давайте попробуем это. Теперь, как вы можете видеть, я должен был подтолкнуть эту коробку, потому что статическое трение обеспечивает больший коэффициент трения, чем кинематическое трение. Итак, давайте попробуем большую сторону и посмотрим, скользит коробка или нет. Если она заскользит сейчас, это означает, что размер пятна контакта не имеет значения для силы трения в этом эксперименте. А что же произойдет, если мы добавим больше веса этой коробки? Хмм

Итак, чем больше силы вы приложите к покрышке тем больше сцепления вы получите. Вы можете это увидеть, взяв колесо вроде этого и пытаясь просто скользить вдоль земли. Вы видите, что колесо скользит очень легко, но если надавить на колесо и попытаться опять скользить – вы видите, становится почти невозможно его сдвинуть. Так что да, действительно, сила трения пропорциональна приложенной нагрузке, и в этом эксперименте сила трения не зависела от площади пятна контакта, но теперь инженер выхватывает свою книгу и говорит: «Подождите минуту, ребята, а как же свойство покрышки работать под нагрузкой?

Чувствительность шины к нагрузке

Это описание того, как шина работает под нагрузкой. В частности, это относится к пневматическим шинам, как например, на вашем мотоцикле или автомобиле. Шина под нагрузкой не ведёт себя так, как предлагает классическая теория трения. Разница в следующем: если посмотреть на классическую формулу трения, то это выглядит так:

F=mu*N F — сила трения
mu — коэффициент трения
N – сила реакции опоры

Разница с классической формулой будет в том, что коэффициент трения является переменным и зависит от нагрузки на шину. И он уменьшается при нагрузке на покрышку. Таким образом, максимальная боковая сила, которую можно развить, увеличивается с увеличением вертикальной нагрузки, но она делает это не пропорционально. Нагрузка растет быстрее чем боковая сила, которую она увеличивает, поэтому рано или поздно наступает момент, когда колесо срывает.

По существу, большая площадь пятна контакта испытывает меньше давления, а меньшая площадь – большее давление. Это означает, что под одинаковой нагрузкой у большого пятна контакта коэффициент сцепления снижается меньше, чем у маленького пятна контакта. Другими словами у большого пятна контакта будет лучше сцепление. Если вам нужно больше деталей – смотрите это видео. Итак, если вы просто поставите большую покрышку на ваш байк у вас тут же станет больше сцепления? Нет. Всё не так просто. Давайте посмотрим что произойдёт, если вы поставите одну и ту же покрышку на обода различного размера.


Случай 1 — Шина по размеру обода

Здесь у нас шина, соответствующая колесу по размеру. Мы видим, что боковая часть покрышки немного искажена, профиль шины не изменился. Красной сплошной линией слева выделен приблизительный размер пятна контакта, который мы получили с помощью этой комбинации покрышки и обода.


Случай 2 — Шина шире обода

Поставив ту же шину на обод, который слишком мал для покрышки, мы видим, что и боковая стенка, и профиль искажены. Результатом является небольшое пятно контакта и, следовательно, потенциально непредсказуемое поведение при нагрузке. Что произойдет, если мы поместим ту же шину на обод, который слишком большой для покрышки?


Случай 3 — Обод шире шины

То же самое, но даже хуже — профиль и боковина сильно искажены, а борта покрышки не сядут как следует. Пятно контакта в этой конфигурации становится очень маленьким, и у вас будет байк, который поведет себя очень непредсказуемо.

Почему байки имеют разные размеры и рисунок покрышек? Давайте рассмотрим другие аспекты, влияющие на сцепление.

Давление в шинах

Давление в шинах оказывает большое влияние на сцепление по нескольким причинам. Прежде всего это влияет на то, насколько шина будет сглаживаться при контакте с асфальтом.


Влияние давления шины на профиль резины

Если вы находитесь в допустимом диапазоне давлений, меньшее давление соответствует большему пятну контакта с более высокими температурами и большим износом. А большее давление соответствует меньшему пятну контакта и более низким температурам и меньшему износу.


Слева — шина с давлением ниже рекомендованного, справа — выше

Если вы выйдете из допустимого диапазона давлений и снизите давление в шинах это приведёт к искажению боковых стенок профиля. Которое, как вы знаете, приводит к уменьшению пятна контакта. Вы также можете перегреть шину так, что слишком высокое давление приведёт к очень маленькому пятну контакта.

Состав

Более мягкие составы резины более податливы и нагреваются быстрее, чем твердые составы шины. Таким образом, более мягкие шины обеспечивают лучшее сцепление, но они менее износостойкие. Вот почему многие производители предлагают сложносоставные шины. С мягкой резиной по краям и твердым составом с металлическим кордом в центре. В MotoGP покрышки имеют разные составы на каждой стороне шины, в зависимости от трека. Резина покрышек имеет свойство затвердевать, когда шина просто лежит в гараже. Это означает, что покрышка не будет такой мягкой, какой она должна быть. Вообще спортивные шины для байков хорошо работают в течение двух лет. В то время как туристические шины хорошо работают примерно 3-4 года. Теперь о том, как читать код сбоку от шины. Это означает, что они для дорог, это код завода, это код размера шины, это код бренда, и вот, наконец, это неделя и год производства.

Температура

Я упомянул, что шины могут сильно перегреваться. Что это означает? Когда температура шин повышается, резина становится более мягкой и, следовательно, будет обеспечивать большее сцепление. Но когда шина превышает свой допустимый температурный предел, она может начать отделяться от каркаса. Таким образом, прогретые шины обеспечивают большее сцепление, но только до определенного предела. Холодные шины значительно уменьшают сцепление, потому что они не взаимодействуют с поверхностью дороги.

Размер

Как вы уж знаете, размер боковины и профиль шины влияют на сцепление. Но как на профиль покрышки влияют ширина, и высота профиля?

Высокий профиль будет обеспечивать большее искривление, а также большую деформацию, а низкий — меньшее искривление, но также меньшую деформацию. У задней шины моего YZ250F пропорция 90. В то время как задняя шина на моей Aprilia имеет соотношение сторон 55. Меньше искажений обычно означает больше сцепления. Однако подвеска мотоцикла не работает идеально на больших углах наклона. Поэтому гоночные байки должны допускать некоторый изгиб покрышки на больших углах наклона, чтобы подвеска работала правильно.

Но слишком много искажений дадут меньше сцепления. Это также означает, что слишком большая шина имеет меньше сцепления, поэтому, даже если вы установите большую шину на обод с правильным размером, вы не получите больше сцепления. Профиль шины также влияет на сцепление.


Виды профиля моторезины — круглый и трехгранный

Есть два основных профиля: круглый и трёхгранный. Шина с круглым профилем имеет почти одинаковые пятна контакта на всех возможных углах. В то время как трёхгранный профиль имеет небольшое пятно контакта в середине шины, но имеет более крупное пятно контакта в наклоне. Трёхгранные шины заставляют байк поворачивать быстрее, а круглые шины — медленнее.

Протектор

Протектор наносится на шины для вытеснения пыли и мусора. На сухом и чистом треке могут использоваться слики без рисунка. Но поскольку во время дождя есть капли воды, они должна удаляться. Итак, если мы используем слики, а идет дождь, будет эффект аквапланирования, так как воде некуда деваться. Вот почему дорожные шины имеют резьбовые рисунки, чтобы обеспечить отвод воды и мусора, и таким образом обеспечить сцепление с поверхность дороги. Внедорожные шины, такие как эти, имеют большие шашки, чтобы закапываться в грязь, и существуют различные типы покрышек для разных условий. В сущности, существуют разные рисунки покрышек для различных мотоциклов и разных условий. Чтобы увеличить сцепление, покрышка должна соответствовать мотоциклу и условиям, в которых вы будете ездить.

Подвеска

Задача подвески заключается в том, чтобы держать шины в контакте с дорогой в любое время. Если шина теряет контакт с дорожным покрытием, вы, конечно, потеряете сцепление. Неправильно настроенная подвеска может заставить шину скакать, а в худшем случае может перегрузить шину, в результате чего уменьшится коэффициент сцепления.

Райдер

Последнее, но не по важности. Если райдер работает корпусом на ускорении и торможении, это будет иметь большое влияние на сцепление. Хороший способ подумать об этом — это круговая диаграмма сцепления. Итак, внутри этого пирога есть четыре разных куска: один кусочек для торможения, один предназначен для открытия газа, один для поворота, а один находится в резерве.


Пирог сцепления. Большая часть держака в повороте затрачена на сам поворот, в то время как на ускорение и торможение остались совсем маленькие «дольки»

Поэтому, когда вы поворачиваете, вы используете большую часть пирога только для поворота, что означает, что если вы примените слишком много тормоза или слишком много газа, вам не хватит сцепления. Есть две интересных концепции о прохождении поворотов: первая это трейл-брэйкинг, вторая — постоянное добавление газа. Трейл брейкинг — это когда вы тормозите после входа в поворот. Это полезно по нескольким причинам:

-во-первых, передняя подвеска сжимается, что меняет геометрию байка, и это облегчает руление;

-во-вторых, поскольку мы увеличиваем нагрузку на шину, мы получаем больше сцепления;

-в-третьих, увеличивается площадь пятна контакта передней покрышки;

Однако, как вы уже знаете — сильно деформированная шина будет обеспечивать меньшее пятно контакта, особенно в повороте, и вы можете перегрузить шину. Правильное применение трейл-брейкинга, это когда гонщик плавно отпускает передний тормоз, находясь в наклоне и обеспечивая максимальное сцепление. После плавного отпускания переднего тормоза гонщик должен начать плавно добавлять газ в оставшейся части поворота. Это приведет к перераспределению веса с передней шины на заднюю. А почему вы хотите перенести нагрузку с переднего колеса назад? Потому что у вас ограниченное количество сцепления на обеих шинах, а задняя покрышка имеет большее пятно контакта, чем передняя. Это означает, что она меньше подвержена перегрузке. Таким образом, вам надо загрузить заднюю шину больше, чем переднюю, когда проходите поворот. Кейт Код в своей книге «Twist of the Wrist» объясняет этот момент очень подробно.

Наконец, руление, а также перемещение веса по байку влияют на то, насколько хорошо подвеска и шины способны демпфировать удары на дороге. Если вы слишком сильно держите руль или слишком сильно сдвигаете корпус во время поворота, это может привести к перегрузке подвески, и вы можете потерять сцепление с дорогой.

Я надеюсь, что вы узнали, как работает сцепление покрышек с дорогой. И теперь вы готовы к горячим дебатам с друзьями. Теперь я приглашаю вас бросить мне вызов по всем концепциям, которые я обсудил сегодня. Сделайте это, пожалуйста, комментируя ниже. Если вам нравится это видео, пожалуйста, ставьте лайк и поделитесь им в социальных сетях, что является лучшим способом поддержать этот канал. Спасибо, ребята, за то, что смотрите и как всегда: Увидимся в следующий раз!