Устройство автомобильного колеса

Устройство шин и колес легковых автомобилей

Категория:

Автомобильные шины

Устройство шин и колес легковых автомобилей

К современным шинам, работающим на высоких скоростях движения, предъявляют ряд требований по обеспечению надежной и безопасной работы автомобиля, его высокой комфортабельности и экономичности. Шины должны длительное время надежно работать в различных условиях эксплуатации, обеспечивать высокие сцепные качества с опорной поверхностью, а также хорошую устойчивость и управляемость автомобиля. Комфортабельность езды обусловливается оптимальными жестко-стными параметрами и амортизационной способностью шин, а также бесшумностью при качении. Экономичность шин определяется сопротивлением качению, долговечностью, грузоподъемностью, массой и стоимостью изготовления.

Степень совершенства конструкции шины оценивают довольно большим числом ее параметров и характеристик.

ГОСТ 17697—72 определяет упругие свойства шины— коэффициенты нормальной, боковой, крутильной и угловой жесткости, коэффициенты тангенциальной эластичности и сопротивления боковому уводу. К статическим характеристикам шины относят ряд параметров, характеризующих ее геометрические и весовые данные.

Важнейшие характеристики шин-—показатели коэффициентов сцепления и сопротивления качению. Немаловажное значение имеют характер распределения нормальных и касательных напряжений в плоскости контакта шины с дорогой, величина дисбаланса и степень неоднородности шин. Существует еще ряд характеристик, отражающих те или иные свойства шины: величина критической скорости, показатели температурного состояния шины и ее износостойкости и др.

Однако шины высокого качества полностью проявят заложенные в них работоспособность и свойства лишь при правильной эксплуатации, для чего необходимо знание специфики их работы.

По конструктивному исполнению каркаса шины различают диагональные и радиальные. Все шины легковых автомобилей в зависимости от отношения высоты профиля Я к ширине профиля В (рис. 1) разделяются на две группы: низкопрофильные с Н : В ^ 0,88 и сверхнизко-профильные с 0,82. Радиальные шины второй группы дополнительно представлены серией 70 с Н ^ 0,70 и серией 60 с Н : В ^ 0,60.

1. Шины с диагональным расположением нитей корда в каркасе

Современная шина представляет собой резинокорд-ную оболочку довольно сложной конструкции. Камерная шина легковых автомобилей состоит из покрышки и камеры. Бескамерная шина состоит из одной покрышки. Укоренилось понятие шины, тождественное с понятием покрышка, поэтому при описании рабочих процессов и конструктивных особенностей, связанных с автомобильным колесом, как правило, применяют термин «шина».

Покрышка имеет следующие основные части: каркас, подушечный слой, протектор, боковины и борта.

Рис. 1. Обозначение размеров шины

Рис. 2. Покрышка с диагональным расположением нитей корда в каркасе: 1 — протектор; 2 — слой каркаса; 3 — слои брекера; а — угол наклона нитей корда

Каркас — основная часть покрышки, составляющая е силовую основу. Он воспринимает усилия от давления воздуха при накачивании и передает нагрузки, действующие на ШИНУ с0 СТ0Р0НЫ дороги, на колесо. Каркас состоит из нескольких, наложенных друг на друга, слоев прорезиненного корда и резиновых прослоек. Материалами кордных нитей служат хлопок, вискоза, капрон, нейлон, стальная проволока, стекловолокно и др.

В покрышках с диагональным расположением нитей корда в каркасе (называемых также просто диагональными или обычными шинами) нити корда в слоях каркаса (рис. 2) идут от борта к борту по диагонали, т. е. находятся в плоскости, которая составляет определенный угол а с поперечной (меридиональной) плоскостью, проходящей через ось вращения колеса.

Нити смежных слоев каркаса диагональной покрышки перекрещиваются друг с другом, образуя ромбическую сетку. Изменение формы профиля шины при накачивании ее воздухом происходит в основном при небольшом давлении воздуха (~0,5 кгс/см2). Дальнейшее повышение давления незначительно сказывается на изменении конфигурации профиля. Это объясняется тем, что вначале нагрузка от внутреннего давления воздуха воспринимается резиной каркаса, что влечет за собой существенные деформации. В получившейся под действием внутреннего давления воздуха равновесной конфигурации каркаса вся нагрузка воспринимается нитями корда.

Форма профиля накачанной шины зависит от длины нити корда в покрышке от борта к борту, от угла между нитями корда и ширины обода.

Брекер покрышки представляет собой резиновые или резино-кордные слои, расположенные между каркасом и протектором. Брекер нужен для усиления каркаса и улучшения связи между каркасом и протектором. Он смягчает воздействие ударных нагрузок на каркас покрышки и более равномерно распределяет по его поверхности действующие со стороны дороги усилия.

Протектором называют толстый слой резины, расположенный с внешней стороны по беговой части покрышки. Назначение протектора состоит в том, чтобы обеспечивать покрышке износостойкость, хорошее сцепление с дорогой, ослаблять воздействие ударных нагрузок на каркас, снижать колебания, предохранять каркас и камеру от механических повреждений. Протектор имеет рельефный рисунок, глубина и форма которого обусловливаются многими конструктивными и эксплуатационными факторами. От рисунка протектора зависит сцепление шины с дорогой, сопротивление истиранию и сопротивление качению, отвод влаги из плоскости контакта и отвод тепла от каркаса, бесшумность при движении автомобиля, давление на каркас и дорогу.

Боковинами называют резиновый слой, покрывающий боковые стенки каркаса и предохраняющий его от влаги и механических повреждений. На боковинах наносят размер покрышки, ее номер, дату изготовления и другие обозначения. Бортами называют жесткие части покрышки, служащие для крепления ее на ободе колеса.

Диагональные камерные шины самые распространенные. Их конструкция хорошо отработана, они достаточно надежные и обеспечивают высокие эксплуатационные свойства автомобиля.

Основной недостаток камерной шины — она не обеспечивает безопасной езды, особенно на высоких скоростях, при проколах и повреждениях, когда резко снижается давление воздуха. Быстрое и внезапное падение давление воздуха в шине приводит к резкому ухудшению характеристик ее работы, в том числе уменьшению радиуса качения и сопротивления боковому уводу, в результате чего автомобиль изменяет направление движения.

Рис. 3. Бескамерная шина: 1 — борт; 2 — протектор; 3 — брекер; 4 — каркас; 5 — герметизирующий слой; 6 — вентиль; 7 — обод

Бескамерная шина в отличие от обычной покрышки имеет на внутренней поверхности герметизирующий слдй (рис. 3), уплотнительные бортовые ленты, несколько меньший посадочный диаметр, специальную форму и конструкцию борта, обеспечивающие более плотную посадку шины на обод колеса. Бескамерные шины монтируют на специальные герметические колеса. Вентиль крепится герметично непосредственно в ободе колеса. Бескамерная шина более безопасна при повреждениях, что особенно важно при высоких скоростях движения. В результате повреждения давление воздуха в камерной шине резко падает и возникает опасная ситуация. В бескамерной шине при проколе воздух может выходить только через небольшое образовавшееся отверстие, которое стягивается герметизирующим слоем, вследствие чего происходит постепенное и медленное снижение давления воздуха.

Бескамерные шины меньше греются при эксплуатации. Однако из-за увеличенного натяга бортов на полках обода более сложен демонтаж шин и поэтому рекомендуется применять специальное оборудование. Для надежного монтажа шин на обод необходима определенная скорость накачки, что затрудняет использование ручного насоса.

К колесам бескамерных шин предъявляются более высокие требования, чем к камерным. Колеса бескамерных шин должны иметь лучшую герметичность и большую жесткость, а закраины — лучше противостоять воздействию внешних сил.

2. Шины с радиальным расположением нитей корда в каркасе (шины Р)

Основное отличие покрышек с радиальным расположением нитей корда в каркасе (радиальные шины, называемые водителями также «мягкими») от диагональных состоит в конструкции слоев каркаса (рис. 4). Нити корда в слоях каркаса в радиальных покрышках идут от борта к борту по радиусу профиля, т. е. располагаются в поперечной (меридиональной) плоскости, проходящей через ось вращения. Поэтому кордные нити соседних слоев не перекрещиваются, как в диагональных покрышках, а число слоев в каркасе может быть четным и и нечетным. Такое расположение нитей улучшает условия их работы. Число каркасных слоев в радиальных покрышках значительно меньше, чем в диагональных, кроме того, радиальные покрышки имеют очень жесткий брекерный пояс, состоящий из нескольких слоев, нити в которых расположены под углом 70—85° к поперечной (меридиональной) плоскости сечения.

Брекерный пояс ограничивает возможность каркаса увеличивать свой наружный диаметр при накачивании шины воздухом и тем самым воспринимает на себя нагрузку. В зависимости от диаметра и ширины брекерного пояса изменяется конфигурация профиля шины и отношение между величиной нагрузки, воспринимаемой поясом и каркасом.

Такое сочетание конструкции каркаса и брекера, когда радиально расположенные нити корда в каркасе являются как бы

диагоналями ромбов, образованных нитями корда бре-кера, делает коронную часть шины (в зоне беговой поверхности) как бы нерастяжимой гибкой лентой. Это означает, что при качении она ведет себя подобно тракторной гусенице. При этом смещение элементов протектора относительно опорной поверхности существенно Меньше, чем у шин диагональной конструкции. Особенно это сказывается на выходе элементов протектора из зоны контакта при передаче колесом тяговой, тррмозной и боковой сил. Следовательно, трение в контакте радиальных шин меньше, а износостойкость выше.

Боковины радиальных шин имеют более толстый слой качественной резины, который необходим для улучшения связи радиально расположенных нитей каркаса в окружном направлении и предохранения их от механических повреждений. Бортовая часть радиальных покрышек работает в более тяжелых условиях, чем у обычных шин, поэтому бортовые кольца делают более прочными, а борта более жесткими.

Рис. 4. Покрышка с радиаль 1 — протектор; 2 — слои каркаса; 3 — слои брекера

3. Камеры и вентили

Камера представляет собой кольцевую трубу, изготовленную из высокоэластичной резины с низкой газопроницаемостью и снабженную вентилем. Поскольку резина камеры не является абсолютно непроницаемой, то воздух , находящийся под давлением, постепенно проникает (диффундирует) через ее стенки наружу, в результате чего давление воздуха понижается.

Размеры камеры несколько меньше внутренней полости покрышки, поэтому растягивание камеры при накачивании ее воздухом препятствует образованию складок.

Вентиль камер представляет собой воздушный клапан, служащий для пропуска воздуха внутрь камеры при накачивании и предотвращения выхода его наружу.

Для камер легковых шин применяют в основном ре-зинометаллические вентили (рис. 5). Вентиль состоит из резинового основания и металлического корпуса. Резиновым основанием вентиль привулканизируется к камере. В корпус вентиля ввертывается золотник Сп В5-33 или Сп В5-20. Герметичность вентиля определяется плотностью прилегания резиновой конусной манжеты золотника к соответствующей конусной поверхности в золотниковой камере корпуса.

Рис. 5. Вентиль ЛК с обрезиненным корпусом для камер легковых шин: а — вентиль в сборе; б — золотник Сп В5-20; в — золотник Сп B5-33; 1 — резиновое основание; 2 — корпус вентиля; 3 — золотник; 4 — колпачок-ключик; 5 —резиновая манжета; 6 — чашечка

Для предохранения золотника от попадания влаги и грязи на вентиль навертывают колпачок-ключик (Сп В8), служащий также для ввертывания и вывертывания золотника из вентиля.

Для подачи воздуха в камеру необходимо нажать на верхний конец стержня золотника, что обеспечивается устройством в головке шланга насоса. Сжатый воздух, поступающий из насоса, отжимает вниз чашечку и поступает в камеру.

4. Колеса

Колеса легковых автомобилей однотипны по конструкции и представляют собой неразъемное соединение обода с диском. В средней части обода имеется кольцевое углубление, повышающее жесткость обода и облегчающее монтаж и демонтаж шин. Колеса предназначены для эксплуатации на дорогах с усовершенствованным покрытием и при высоких скоростях движения, поэтому биение колес ограничивается 1,2 мм, а биение ширины профиля ±1,5 мм. При монтаже шин их борта устанавливают на конические полки обода. Для камерных и бескамерных шин наклон конических посадочных полок обода составляет 5°±Г. Величина натяга бортов камерных шин на конических полках обода составляет 0,75— I 0 мм на диаметр, а величина натяга бортов бескамерных шин 1,2— 1,5мм.

Рис. 6. Колесо легкового автомобиля (а) и профиль полки обода (б) для бескамерной шины: 1 — обод; 2 — диск; 3 — ребра жесткости; 4 — выступ для крепления декоративного колпака; 5 — выступ-хамп

Для повышения надежности закрепления борта бескамерной шины на конической полке обода делают специальный кольцевой выступ-хамп (рис. 6), который способствует удержанию борта шины от срыва с полки обода при воздействии на колесо больших боковых сил.

Крепежные отверстия дисков колес легковых автомобилей имеют конические фаски (60°). Они нужны для центровки и предотвращения самоотвертывания крепежных гаек.

Колеса обозначают основными размерами (в миллиметрах или дюймах) обода — шириной между закраинами внутри обода и диаметром посадочных полок (ГОСТ 10408-74). После первого размера ставится буква латинского или русского алфавита, характеризующая комплекс размеров бортовой закраины обода. Например, колеса автомобилей ВАЗ-2101 имеют обозначение 114-330.

Если колесо обозначено одной группой цифр, то они определяют первый размер, т. е. его ширину по посадочным полкам.

5. Маркировка и обозначение шин

Размеры шин принято обозначать двумя числами, первое из которых указывает ширину профиля В, а второе — посадочный диаметр d шины. В соответствии с ГОСТ 20993-75 диагональные низкопрофильные шины имеют дюймовое обозначение, диагональные и радиальные сверхнизкопрофильные шины имеют смешанное обозначение — в дюймах и миллиметрах. На боковинах покрышки наносится сокращенное обозначение завода-изготовителя (Вл. — Волжский,’ В — Воронежский, Е — Ереванский, Л — Ленинградский, М — Московский, Я — Ярославский и др.), дата выпуска шины (месяц и год выпуска), а также серийный номер.

Шины с радиальным расположением нитей корда в каркасе обозначаются буквой R, например 165R13. На шинах могут быть и другие дополнительные маркировки или обозначения, например: «бескамерная»; для шин, предназначенных для ошиповки, буква Ш; балансировочная метка (светлый кружок), обозначающая самую легкую часть покрышки.

В зависимости от скорости движения автомобиля шины подразделяются на скоростные категории с соответствующей маркировкой.

Заводы-изготовители гарантируют пробег шин в пределах норм, указанных в ГОСТе или технических условиях, на шины легковых автомобилей в течение 5 лет с момента их изготовления до восстановительного ремонта, включая в этот срок и время складского хранения. По ГОСТ 4754-74 для диагональных шин гарантийный пробег составляет 33 тыс. км, для шин размером 6,15—13— 27 тыс. км, для шин размером 5,20—13—24 тыс. км.

Для радиальных шин гарантийный пробег равен 40 тыс. км, а для шин с зимним рисунком протектора нормы гарантийного пробега снижаются на 10%.

Указанные гарантии завод обеспечивает при условии, что эксплуатация и хранение шин соответствуют «Правилам эксплуатации автомобильных шин», утвержденным Министерством нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР.

Читать далее: Эксплуатация шин

Категория: - Автомобильные шины

stroy-technics.ru

Устройство автомобиля в схемах - Колеса

Колеса

Автомобильное колесо: 1 - шина; 2 - обод; 3 - соединитель; 4 - ступица

Пневматическая шина сглаживает дорожные неровности и вместе с подвеской, смягчая и поглощая толчки и удары от неровности дороги, обеспечивает плавность хода автомобиля, а также надежное сцепление его колес с поверхностью дороги.

Ступица обеспечивает установку колеса на мосту на подшипниках и создает возможность колесу вращаться. При отсутствии ступицы вращающейся посадочной частью колеса является фланец полуоси, размещенной в балке моста на подшипниках.

На автомобилях применяют различные типы колес

Типы колес

Ведущие колеса преобразуют крутящий момент, подводимый от двигателя через трансмиссию, в тяговую силу, а свое вращение — в поступательное движение автомобиля.

Управляемые и поддерживающие колеса являются ведомыми; они воспринимают толкающую силу от рамы или кузова и преобразуют поступательное движение автомобиля в их качение.

Комбинированные колеса выполняют функции ведущих и управляемых одновременно.

Дисковые колеса из стального листа в качестве соединителя ступицы и обода колеса имеют стальной штампованный диск, приваренный к ободу. В литых колесах из легких сплавов (алюминиевых, магниевых) диск отливается совместно с ободом колеса. Дисковые колеса применяют на легковых и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности.

Бездисковые колеса имеют соединитель, изготовленный совместно со ступицей; их выполняют в продольной и поперечной плоскостях.

Спицевые колеса в качестве соединителя обода и ступицы имеют проволочные спицы.

Типы, размеры и маркировка шин

На автомобилях применяют шины различных типов, предназначенные для эксплуатации при температуре окружающей среды от -45 до +55 °С.

Типы шин

Размеры и маркировка шины проставлены на ее боковой поверхности. Основными размерами шины являются ширина В и высота Н профиля, посадочный d и наружный D диаметры. Размер диагональных шин обозначается двумя числами — в виде сочетания размеров B—d. Для выпускаемых отечественных шин принята дюймовая система обозначения, т. е. размеры даются в дюймах (например, 6,95—16).

Основные размеры шин:В и Н— ширина и высота профиля; d и D — посадочный и наружный диаметры

Размер радиальных шин обозначается тремя числами и буквой R (например, 175/70/J13, где 175 — ширина профиля шины В, мм; 70 — отношение высоты Н к ширине профиля В, %; R — условное обозначение радиальной шины; 13 — посадочный диаметр d, дюймы). Кроме размеров в маркировке шины указывают завод-изготовитель, модель шины, ее порядковый номер и другие данные. На шины при необходимости наносят дополнительные обозначения.

Камерные и бескамерные шины

Камерная шина состоит из покрышки 10, камеры 9 и ободной ленты 2 (в шинах легковых автомобилей ободная лента отсутствует).

Камерная (а) и бескамерная (б) шины:1 и 12 — вентили; 2 —лента; 3— сердечник; 4— борт; 5— боковина; 6— каркас; 7 — подушечный слой; 8 — протектор; 9 — камера; 10 — покрышка; 11 — воздухонепроницаемый слой

Покрышка шины воспринимает давление сжатого воздуха, находящегося в камере, предохраняет камеру от повреждений и обеспечивает сцепление колеса с дорогой. Покрышки изготовляют из резины и специальной ткани — корда. Резина, используемая для производства покрышек состоит из каучука (натурального или синтетического), к которому добавляют серу, сажу, смолу, мел, переработанную старую резину и другие примеси и наполнители. Покрышка состоит из протектора 8, подушечного слоя (брекера) 7, каркаса 6, боковин 5 и бортов 4 с сердечниками 3. Каркас является основой покрышки. Он соединяет все ее части в одно целое и придает покрышке необходимую жесткость, обладая высокой эластичностью и прочностью. Каркас выполнен из нескольких слоев корда толщиной 1 ... 1,5 мм.

Корд представляет собой специальную ткань, состоящую в основном из продольных нитей диаметром 0,6...0,8 мм с очень редкими поперечными нитями. В зависимости от типа и назначения шины корд может быть хлопчатобумажным, вискозным, капроновым, перлоновым, нейлоновым и металлическим.

Протектор обеспечивает сцепление шины с дорогой и предохраняет каркас от повреждения. Его изготовляют из прочной, твердой, износостойкой резины. В нем различают расчлененную часть (рисунок) и подканавочный слой. Ширина протектора составляет 0,7...0,8 ширины профиля шины, а толщина — 10...20 мм у шин легковых и 15... 30 мм у шин грузовых автомобилей. Рисунок протектора зависит от типа и назначения шины.

Подушечный слой (брекер) связывает протектор с каркасом и предохраняет каркас от толчков и ударов, воспринимаемых протектором от неровностей дороги (у шин легковых автомобилей подушечный слой иногда отсутствует). Он обычно состоит из нескольких слоев корда (толщина подушечного слоя 3... 7 мм). Подушечный слой работает в наиболее напряженных темпе ратурных условиях по сравнению с другими элементами шины (до 110... 120°С).

Боковины предохраняют каркас от повреждений и действия влаги. Их обычно изготовляют из протекторной резины толщиной 1,5...3,5мм.

Борта надежно укрепляют покрышку на ободе. Снаружи борта имеют один-два слоя прорезиненной ленты, предохраняющей их от истирания об обод и от повреждений при монтаже и демонтаже шины. Внутрь бортов заделаны стальные проволочные сердечники, которые увеличивают прочность бортов, предохраняют их от растягивания и предотвращают соскакивание шины с обода колеса. Шина с поврежденным сердечником непригодна для эксплуатации.

Камера удерживает сжатый воздух внутри шины. Это эластичная резиновая оболочка в виде замкнутой трубы. Для плотной посадки (без складок) внутри шины размеры камеры несколько меньше, чем внутренняя полость покрышки. Толщина стенки камеры обычно составляет 1,5 ...2,5 мм для шин легковых автомобилей и 2,5... 5 мм для грузовых автомобилей и автобусов. На наружной поверхности камеры имеются радиальные риски, которые способствуют отводу наружу воздуха, остающегося между камерой и покрышкой после монтажа шины. Камеры изготовляют из высокопрочной резины.

Для накачивания и выпуска воздуха камера имеет специальный клапан — вентиль. Он позволяет нагнетать воздух внутрь камеры и автоматически закрывает его выход из камеры.

Ободная лента, устанавливаемая между ободом колеса и камерой шины, предохраняет камеру от повреждений и трения об обод колеса и борта покрышки. Лента исключает также возможность защемления камеры между бортами покрышки и ободом. Она выполнена из резиновой профилированной ленты и имеет форму кольца, внутренний диаметр которого несколько больше диаметра обода колеса.

Бескамерная шина по устройству близка к покрышке камерной шины и по внешнему виду почти не отличается от нее. Особенностью бескамерной шины является отсутствие камеры и наличие на ее внутренней поверхности герметизирующего воздухонепроницаемого резинового слоя 11 толщиной 1,5... 3 мм, который удерживает сжатый воздух внутри шины. На бортах шины, кроме того, имеется уплотняющий резиновый слой, обеспечивающий необходимую герметичность в местax соединения бортов и обода колеса. Материал каркаса шины также характеризуется высокой воздухонепроницаемостью, так как для него используют вискозный, капроновый или нейлоновый корд. Бескамерные шины по сравнению с камерными повышают безопасность движения, легко ремонтируются, во время работы меньше нагреваются, более долговечны, проще по конструкции, имеют меньшую массу.

Рисунок протектора шины

Рисунки протектора шин (а...д) и шипы противоскольжения (е):1 — сердечник; 2 — корпус

Большое влияние на движение автомобиля оказывает рисунок протектора шины.

Дорожный рисунок протектора (рис. а) имеют шины, предназначенные для работы на дорогах с твердым покрытием. Он обычно представляет собой продольные зигзагообразные ребра и канавки. Рисунок такого типа придает протектору высокую износостойкость, обеспечивает бесшумность работы шины и достаточную сопротивляемость заносу.

Кроме того, легковые шины могут иметь дорожный направленный рисунок протектора и дорожный асимметричный рисунок.

Шины с направленным рисунком протектора лучше отводят воду и грязь из места контакта их с дорогой, чем шины с обычным дорожным рисунком. Эти шины создают меньше шума. Однако рисунок запасного колеса при его установке совпадает по направлению вращения только с рисунком колес одной стороны автомобиля. Временная установка его против указанного направления вращения допустима только при условии движения с меньшей скоростью.

Шины с асимметричным рисунком протектора хорошо работают в различных условиях эксплуатации. Так, наружная сторона этих шин лучше работает на твердой дороге при положительной температуре, а внутренняя — в зимних условиях при пониженной температуре.

Универсальный рисунок протектора (рис. б) используют для шин автомобилей, эксплуатируемых на дорогах смешанного типа (с твердым покрытием и грунтовых). Протектор с таким рисунком имеет мелкую насечку в центральной части и более крупную — в боковой. При движении по плохим дорогам боковые выступы входят в зацепление с грунтом, в результате чего улучшается проходимость. Однако при таком рисунке повышается изнашивание протектора во время движения по сухим твердым дорогам. Рисунок обеспечивает хорошее сцепление на грунтовых дорогах, а также на мокрых, грязных и заснеженных дорогах с твердым покрытием.

Универсальный рисунок протектора также называется всесезонным, а шины с универсальным рисунком — всесезонными. Рисунок повышенной проходимости (рис. в) имеют шины, предназначенные для эксплуатации в тяжелых дорожных условиях и в условиях бездорожья. Он характеризуется высокими грунтозацепами. Протектор с таким рисунком обеспечивает хорошее сцепление с грунтом и хорошее самоочищение колес от грязи и снега между грунтозацепами. При движении по дорогам с твердым покрытием ускоряется изнашивание шин с этим рисунком протекгора, возрастает шум, ухудшаются плавность хода и устойчивость автомобиля.

Карьерный рисунок протектора (рис. г) имеют шины, предназначенные для работы в карьерах, на лесозаготовках и т. п. Этот рисунок аналогичен рисунку повышенной проходимости, но имеет более широкие выступы и более узкие канавки. Выступы выполняются массивными, широкими в основании и суживающимися кверху. Карьерный рисунок протектора обеспечивает высокое сопротивление шины механическим повреждениям и изнашиванию.

Зимний рисунок протектора (рис. д) предназначен для шин, эксплуатируемых на заснеженных и обледенелых дорогах. Он состоит из отдельных резиновых блоков угловатой формы, расчлененных надрезами, и достаточно широких и глубоких канавок. Площадь выступов зимнего рисунка составляет 60...70 % площади беговой дорожки протектора. Протектор с зимним рисунком обладает хорошей самоочищаемостью и интенсивным отводом влаги и грязи из зоны контакта. При движении по сухим дорогам с твердым покрытием, особенно в летнее время, шины с зимним рисунком протектора ускоренно изнашиваются, имеют значительное сопротивление качению и большую шумность. Эти шины допускают движение с максимальной скоростью на 15...35% ниже, чем обычные шины.

Зимний рисунок протектора обеспечивает возможность установки шипов противоскольжения для повышения безопасности движения на обледенелых и укатанных заснеженных дорогах. С этой целью в протекторе шины делают гнезда для шипов. Ошипованные шины повышают сцепление колес на скользких и обледенелых дорогах, на 40... 50 % сокращают тормозной путь, значительно повышают безопасность криволинейного движения и сопротивление заносу. Ошипованные шины следует применять на всех колесах автомобиля, частичная установка их приводит к нарушению безопасности движения. Давление в шинах с шипами на 0,02 МПа выше, чем в обычных шинах.

Шипы противоскольжения (рис. е) применяют на современных пневматических шинах. Шип состоит из корпуса 2 и сердечника 1. Сердечник делают из твердого сплава, обладающего высокой износостойкостью и вязкостью, корпус — обычно из сплава стали и свинца. Его оцинковывают, хромируют для защиты от коррозии. Иногда корпус шипа изготовляют пластмассовым. Диаметр шипа зависит от его назначения: для шин легковых автомобилей применяют шипы диаметром 8...9 мм.

Длина шипа в зависимости от толщины протектора шин составляет 10 мм и более.

Число шипов, устанавливаемых в шине, зависит от массы легкового автомобиля, мощности двигателя и условий эксплуатации.

В месте контакта шины с дорогой должно быть 8... 12 шипов. Наибольшая эффективность достигается, если длина выступающей части шипов составляет 1... 1,5 мм для шин легковых автомобилей.

Профиль шин

Широкопрофильные шины с двумя (а) и одной (б) беговыми дорожками

Применяемые на автомобилях шины могут иметь различную форму (профиль) поперечного сечения.

Шины обычного профиля (тороидные) выполняют камерными и бескамерными. Их профиль близок к окружности. Отношение высоты Я профиля шины к его ширине В составляет 0,9... 1,0. Эти шины распространены в наибольшей мере. Их устанавливают на легковых и грузовых автомобилях, автобусах, прицепах и полуприцепах, эксплуатируемых преимущественно на благоустроенных дорогах.

Широкопрофилъные шины (рис. а, б) имеют профиль овальной формы, отношение Н/В =0,6...0,9. Такие шины также могут быть камерными и бескамерными. Они работают как с постоянным, так и с переменным давлением воздуха. Выполняют их с одной или двумя выпуклыми беговыми дорожками. Нормальное внутреннее давление воздуха для широкопрофильных шин примерно в 1,5 раза ниже, чем для обычных.

Широкопрофильные шины с регулируемым давлением и одной беговой дорожкой применяют на автомобилях для повышения их проходимости, а с постоянным давлением и двумя беговыми дорожками — на автомобилях ограниченной проходимости для замены обычных шин сдвоенных задних колес. При этом достигаются снижение расхода материалов на 10...20% и уменьшение массы колес на 10... 15 %. По сравнению с обычными шинами 4 широкопрофильные имеют повышенную грузоподъемность и пониженное сопротивление качению. Они улучшают управляемость, устойчивость и повышают проходимость автомобиля, а также уменьшают расход топлива. Недостатком широкопрофильных шин является необходимость использования на одном автомобиле шин двух типов (обычных и широкопрофильных) и соответственно двух запасных колес (для переднего и заднего мостов) в тех случаях, когда они устанавливаются на сдвоенные задние колеса вместо обычных шин.

Низкопрофильные шины имеют Н/В =0,7...0,88, а сверхнизкопрофильные — не более 0,7. Те и другие шины повышают устойчивость и управляемость автомобиля. Они предназначены главным образом для легковых автомобилей и автобусов.

Специальные шины:а — арочные; б — пневмокаток; в — с регулируемым давлением

Арочные шины (рис. а) получили свое название от формы профиля — арки переменной кривизны с низкими мощными бортами {Н/В =0,35...0,5). Каркас шин прочный, тонкослойный, обладает малым сопротивлением изгибу. Арочные шины выполняют бескамерными. Внутреннее давление воздуха составляет 0,05... 0,15 МПа. Ширина профиля арочных шин в 2,5... 3,5 раза больше, чем у обычных, а радиальная деформация выше в 2 раза. Протектор арочной шины имеет рисунок повышенной проходимости с мощными расчлененными грунтозацепами эвольвентной формы почти на всю ширину профиля шины. Высота грунтозацепов составляет 35 ...40 мм, а шаг между ними — 100... 250 мм. В средней части рисунка протектора по окружности шины находится специальный пояс, состоящий из одного или двух рядов расчлененных грунтозацепов и предназначенный для уменьшения изнашивания протектора шины при движении по дороге с твердым покрытием. Широкий профиль с высокими грунтозацепами, эластичность шины и низкое давление воздуха обеспечивают большую площадь контакта протектора с опорной поверхностью, малое удельное давление, небольшое сопротивление качению и возможность реализации большой тяговой силы на мягких грунтах. При качении по мягкому грунту арочные шины интенсивно уплотняют его в направлении к центру контакта шин с опорной поверхностью. Вследствие этого значительно повышается проходимость автомобиля в условиях бездорожья (по размокшим грунтам, заснеженным дорогам и т. п.). Арочные шины используют как сезонное средство повышения проходимости автомобилей. Их устанавливают вместо обычных шин — сдвоенных задних колес на специальном ободе. По сравнению с обычными шинами арочные имеют более высокую стоимость, повышенный износ протектора на дорогах с твердым покрытием и более сложные монтаж и демонтаж.

Пневмокатки (рис. б) представляют собой высокоэластичные оболочки бочкообразной формы. Ширина П-образного профиля составляет 1 ...2 наружных диаметра пневмокатка, а отношение Н/В= 0,25...0,4. Протектор снабжен невысокими, редко расположенными грунтозацепами, которые наряду с основным своим назначением повышают прочность пневмокатка и обеспечивают сохранность (устойчивость) его формы. Эластичность пневмокатков в 3...4раза выше, чем у обычных шин, и в 1,5...2 раза выше, чем у арочных. Пневмокатки изготовляют бескамерными. Внутреннее давление воздуха в них 0,01 ...0,05 МПа. Высокая эластичность и малое внутреннее давление воздуха обеспечивают пневмокаткам очень низкое давление на грунт, хорошую приспособляемость к дорожным условиям и высокую сопротивляемость к проколам и повреждениям. В случае прокола воздух из пневмокатка выходит очень медленно из-за незначительного внутреннего давления. Однако по этой же причине пневмокатки при достаточно больших размерах имеют относительно малую грузоподъемность. Значительная ширина и малая грузоподъемность ограничивают применение пневмокатков на автомобилях. Кроме того, на ровных дорогах с твердым покрытием пневмокатки имеют относительно низкий срок службы.

Пневмокатки предназначены для автомобилей, работающих в особо тяжелых условиях. Их монтируют на ободьях специальной конструкции. Автомобили с пневмокатками могут двигаться по снежной целине, сыпучим пескам, заболоченной местности и т, п.

Диагональные и радиальные шины

Диагональная (а) и радиальная (б) шины:1 — подушечный слой; 2 — каркас

Конструкции каркаса диагональной и радиальной шин различны. В каркасе 2 (рис. а) диагональной шины нити корда расположены под углом 50...52й к оси колеса и перекрещиваются в смежных слоях. Нити корда подушечного слоя 1 также расположены под некоторым углом к оси колеса. Каркас диагональной шины менее подвержен повреждению от ударов, порезов и т. п.

Радиальная шина (рис. б) отличается от диагональной расположением нитей корда в каркасе, формой профиля, слойностью, особенностями подушечного слоя, бортовой части и протектора, качеством применяемых материалов.

Нити корда шины расположены радиально, идут параллельно друг другу от одного борта шины к другому. Число слоев корда вдвое меньше, чем у диагональной шины. Подушечный слой 7 изготовлен из металлического или вискозного корда. Высота профиля шин несколько снижена — Н/В =0,7...0,85. Шины бывают камерными и бескамерными. Радиальные шины по сравнению с диагональными характеризуются большей грузоподъемностью (на 15...20%), большей радиальной эластичностью (на 30...35 %), меньшим сопротивлением качению (на 10 %), меньшим нагревом (на 20...30°С). Они лучше сглаживают микронеровности дороги, улучшают управляемость автомобиля, уменьшают расход топлива и обладают большей износостойкостью. Срок службы шин в 1,5... 2 раза выше, их пробег составляет 75...80 тыс. км. Однако шины имеют высокую стоимость и повышенную боковую эластичность.

Шины с регулируемым давлением

Шины с регулируемым давлением (см. рис. в) могут быть камерными и бескамерными. По сравнению с обычными шинами они имеют увеличенную ширину профиля (на 25...40%), меньшее число слоев корда каркаса (в 1,5...2раза), мягкие резиновые прослойки между его слоями, увеличенную площадь опоры на грунт (в 2...4 раза при снижении давления), меньшее удельное давление на грунт, хорошее сцепление с ним и большую эластичность. Протектор шин также отличается повышенной эластичностью и имеет специальный рисунок с крупными, широко расставленными грунтозацепами, допускающими большие деформации. Высота грунтозацепов 15... 30 мм. Вентиль шин не имеет золотника. Такие шины могут работать с переменным давлением воздуха 0,05...0,35 МПа, значение которого выбирает водитель в соответствии с дорожными условиями. Давление воздуха в шинах регулируют с помощью специального оборудования, которое позволяет не только поддерживать в шинах требуемое давление в зависимости от условий эксплуатации, но и непрерывно подавать воздух в шины при проколах и мелких повреждениях. Шины с регулируемым давлением применяют на автомобилях высокой проходимости для работы на дорогах всех категорий в любых климатических зонах страны при температурах от -60 до +55 °С. При прохождении тяжелых участков пути — заболоченной местности, снежной целины, сыпучих песков — давление воздуха в шинах снижают до минимума, а на дорогах с твердым покрытием доводят до максимального значения. В связи с тем что они работают в более тяжелых условиях и при пониженных давлениях воздуха, срок их службы в 2...2,5 раза меньше, чем у обычных шин. Кроме того, эти шины имеют пониженную грузоподъемность по сравнению с обычными шинами того же размера.

Обод, ступица и соединитель колеса

У колес автомобиля могут быть глубокие неразборные или разборные ободья, служащие для установки пневматической шины. Они имеют специальный профиль, их обычно штампуют или прокатывают из стали, а также отливают совместно с диском из легких сплавов (алюминиевых, магниевых).

Дисковые (а, б) и спицевое (в) колеса легковых автомобилей:1— диск; 2 — обод; 3 — спица; А и Б — отверстия; В — выемка

Глубокий обод 2 (рис. а) выполнен неразборным. В средней части обода сделана выемка В (симметричная или несимметричная), которая облегчает монтаж и демонтаж шины. По обе стороны выемки расположены конические полки, которые заканчиваются бортами. Угол наклона полок обода составляет 5+1 вследствие чего улучшается посадка шины на ободе.

Глубокие ободья отличаются большой жесткостью, малой массой и простотой изготовления. Однако на них можно монтировать шины сравнительно небольших размеров с высокой эластичностью бортовой части. Поэтому глубокие ободья используют только в колесах легковых автомобилей и грузовых автомобилей малой грузоподъемности.

Разборные ободья применяют для колес большинства грузовых автомобилей. Их конструкции весьма разнообразны. Разборный обод с конической посадочной полкой наиболее часто используют для камерных шин грузовых автомобилей. Обод 3 имеет неразрезное съемное бортовое кольцо 1 с конической полкой, которое удерживается на ободе с помощью пружинного разрезного кольца 2. Разборные ободья облегчают монтаж и демонтаж шин, имеющих большие массу, размеры и жесткую бортовую часть. Для шин с регулируемым давлением воздуха, широкопрофильных, арочных, а также некоторых шин грузовых автомобилей большой грузоподъемности применяют разборные ободья с разборными кольцами. Такой обод состоит из двух частей, соединяемых между собой болтами. Разборные ободья обеспечивают надежное крепление шины независимо от внутреннего давления воздуха в ней.

Ступица обеспечивает установку колеса на мосту и дает возможность колесу вращаться. Ступицы делают обычно из стали или ковкого чугуна, монтируют на мосту с помощью конических роликовых подшипников. Кроме колес к ступицам также крепят тормозные барабаны и фланцы полуосей (ведущие мосты грузовых автомобилей).

Ступица переднего колеса автомобиля ВАЗ повышенной проходимости (См. Передняя подвеска автомобиля ВАЗ повышенной проходимости)

Ступица переднего колеса переднеприводного автомобиля ВАЗ (см.Передняя подвеска переднеприводного автомобиля ВАЗ).

Ступица 1 заднего колеса (см. Задняя плдвеска переднеприводного автомобиля ВАЗ).

Соединитель колеса чаще всего выполняется в виде диска. Такие колеса называются дисковыми.

Бездисковые колеса имеют соединительную часть, изготовленную совместно со ступицей. Колеса делают разъемными в продольной или поперечной плоскости.

Конструкция (а) и крепление (б) бездискового колеса:1 — секторы; 2 — ступица; 3 — прижим; 4 — шпилька; 5— гайка

autocxema.ucoz.ru

Колеса и шины автомобиля. Размерность (маркировка) шин и колесных дисков

Если вы захотите узнать, когда было изобретено первое колесо, то точного ответа на этот простой вопрос узнать не получится, потому как дата эта до сих пор неизвестна. В книгах и сети интернет можно лишь встретить различные предположения на этот счет. Однако доподлинно известно, что в четвертом тысячелетии до нашей эры примитивное колесо уже существовало.

Назначение современного автомобильного колеса сводится к преобразованию крутящего момента, передаваемого от двигателя посредством трансмиссии в поступательное движение транспортного средства, в данном случае – автомобиля. Колеса могут быть ведущими, управляемыми и поддерживающими. К тому же, если учитывать переднеприводные автомобили, то управляемые колеса одновременно являются ведущими. Так как колесо обладает некоторой эластичностью, оно частично поглощает мелкие неровности дорожного покрытия.

Устройство колеса автомобиля

Если первые колеса изготавливались из дерева или камня, то современное автомобильное колесо имеет весьма сложное строение, которое должен знать каждый автолюбитель. Колесо легкового автомобиля в том варианте, в котором мы привыкли его видеть, состоит из следующих элементов:

резиновая шина (покрышка);
камера из тонкой резины;
воздушный вентиль;
колесный диск.

На сегодняшний день большинство колес легковых автомобилей не оснащаются устаревшими камерами, и воздух накачивается непосредственно в пространство между шиной и колесным диском. намного практичнее, долговечнее и надежнее камерного варианта.

Строение автомобильной шины

Шина современного колеса в процессе эволюции превратилась в изделие с довольно сложным внутренним строением. Стандартная покрышка состоит из следующих частей:

протектор шины;
каркас (корд);
боковая часть;
борт.

Основой любой шины является прочный каркас или как его еще называют – . Многие ошибочно полагают, что корд это стальная проволока в бортах покрышки. Отчасти это правильное мнение, однако, корд располагается по всей площади шины и крепится в бортах к стальной проволоке. Каркас может изготавливаться также из проволоки или капрона, нейлона и подобных материалов.

Современные автомобильные шины по типу каркаса делятся на . Отличить радиальную покрышку очень просто по наличию буквы «R» в маркировке, например 185/60R14. Кроме того на такой шине можно увидеть и надпись «Radial». Диагональные шины очень редко встречаются в свободной продаже, потому как по многим параметрам уступают современным радиальным экземплярам.

Что касается внутреннего строения, то нити каркаса в диагональной шине расположены соответственно по диагонали, и каждый последующий слой перекрещивается с предыдущим. В радиальной покрышке нити каркаса просто натянуты от одного борта к другому без перекрещивания. Шина с радиальным каркасом более стойка к износу, что соответственно говорит о более долгом сроке эксплуатации до истирания протектора. К тому же, радиальные шины оказывают минимальное сопротивление качению, что весьма положительно сказывается на расходе топлива.

– это верхняя часть шины, которая контактирует с дорожным покрытием и обеспечивает надежное сцепление с ним. Протектор любой покрышки представляет собой слой резины определенной толщины с всевозможными конфигурациями рисунка. Собственно под рисунком подразумевается весьма сложный рельеф, состоящий из канавок, борозд и выступов. Рисунок протектора каждой линейки шин разрабатывается индивидуально с целью обеспечения максимального сцепления с дорожным полотном, в зависимости от условий эксплуатации.

На данный момент существуют автомобильные шины с дорожным, универсальным внедорожным и прочими рисунками протектора. Однако независимо от конфигурации рисунка все шины делятся на летние, зимние и так называемые всесезонные. Протектор зимних шин имеет более глубокий и рельефный рисунок, нежели летних. Кроме того, верхний слой зимней покрышки выполнен из более мягкой резины. Всесезонные покрышки являются своеобразным маркетинговым ходом и по качеству сцепления с дорогой они сопоставимы с летними экземплярами.

Колесный диск

Связующим звеном между покрышкой и ступицей является колесный диск, на который собственно одевается шина. Диск с надетой шиной – это и есть колесо в сборе, которое при помощи болтов или гаек закрепляется на ступице. В настоящее время наиболее распространенными и самыми дешевыми являются металлические штампованные диски. Однако для улучшения внешнего вида автомобиля и для снижения массы колеса, применяются диски, отлитые из сплавов алюминия и так называемые кованые модели.

Размерность (маркировка) шин и дисков

В инструкции по эксплуатации каждого автомобиля имеется информация о размерности шин и дисков. Каждая автомобильная шина непременно имеет маркировку, которую можно увидеть на ее боковой части. В маркировке содержится информация о ширине и высоте профиля, посадочном диаметре и разновидности покрышки.

Например, маркировка 180/60R14 расшифровывается следующим образом:

180 – ширина профиля, измеряется в миллиметрах;
60 – процентное соотношение высоты и ширины профиля, в данном случае высота профиля равняется 60% от его ширины;
R – шина радиальная;
14 – посадочный диаметр шины, измеряется в дюймах (один дюйм равняется 2,54 сантиметрам).

Стоит отметить, что ширина профиля не является жестко регламентируемым размером. Например, в зимнее время целесообразно использовать шины с узким профилем, а в летнее – с более широким. Однако не стоит сильно отступать от рекомендованных значений, потому как вопреки ожиданиям, слишком широкая шина на стандартном колесном диске может ухудшить управляемость.

Колесные диски также имеют маркировку о размерности. Для примера рассмотрим маркировку следующего вида: 5,5J*14 ET49 PCD4*100 D56,6 в которой

5,5J – ширина диска, измеряется в дюймах;
14 – диаметр посадочного места покрышки, измеряется также в дюймах;
ET49 – вылет диска, измеряется в миллиметрах и указывает на расстояние от продольной оси диска до плоскости ступицы. Чем больше значение, тем более глубоко колесо утоплено в арку;
PCD4*100 – диск имеет четыре отверстия для крепления к ступице, расстояние между осями отверстий составляет 100 мм;
D56,6 – диаметр центрального центровочного отверстия в миллиметрах. Данный параметр должен соответствовать указанному в инструкции по эксплуатации или превышать его (потребуются центровочные кольца).

Немного об эксплуатации шин и дисков

Следует помнить, что правильная эксплуатация может намного продлить срок службы как шин, так и колесных дисков. Перед каждой поездкой, независимо от дальности, следует проверять посредством визуального осмотра состояние колес автомобиля. Шины ни в коем случае не должны иметь видимых повреждений и «шишек». Если вы заметили на боковой части шины порез или неестественную выпуклость, то в этом случае следует заменить колесо на запаску и посетить шиномонтажную мастерскую для дефектовки и возможного ремонта поврежденного колеса.

Езда на поврежденных шинах недопустима, потому как такая покрышка с большой вероятностью может просто взорваться на большой скорости. А моментальная потеря давления чревата нежелательными последствиями. Кроме того следует постоянно следить за давлением в шинах, которое должно строго соответствовать рекомендуемому. Как повышенное, так и пониженное давление весьма негативно влияет на ресурс шин и управляемость автомобиля.

_____________________________________________________________________________________________________________________

autoustroistvo.ru