Устройство автомобилей
Ободья, ступицы и соединители колес
Обод колеса
Обод служит для установки пневматической шины. По профилю обод может быть глубоким неразборным (рис. 1), который применяется на легковых автомобилях, и плоским, разборным (рис. 2), который устанавливается на большинстве грузовых автомобилей средней грузоподъемности (например, марок ЗиЛ, ГАЗ и т. п.).
Для облегчения монтажа и демонтажа шины в средней части глубокого обода выполняется выемка В. По обеим сторонам обода расположены конические посадочные полки, на которые монтируют борта шин. Наклоны посадочных полок на угол примерно 5˚ обеспечивает плотную посадку шины на ободе.
Обод для бескамерной шины должен иметь на своих посадочных полках специальные кольцевые выступы 4 (рис. 1) тороидальной формы («хэмпы»), предотвращающие самопроизвольное соскальзывание бортов шины (саморазбортовку) в случае критической ситуации во время движения.
Среди разборных ободьев наиболее распространен обод с конической посадочной полкой (рис. 2). Этот обод характеризуется сравнительной простотой монтажа и демонтажа шин грузовых автомобилей, которые имеют большие массы, размеры и жесткость. Бортовое кольцо 1 имеет коническую посадочную полку, которая прижимается к борту шины. Пружинное распорное кольцо 2 устанавливается между ободом и бортовым кольцом, фиксируя последнее.
Шины широкопрофильные, арочные и с регулируемым давлением имеют разборные ободья с распорными кольцами. Распорное кольцо устанавливается по центру плоского обода и обеспечивает надежное зажатие бортов шины между ним и закраинами обода, что исключает проворачивание шины на ободе при снижении давления в ней.
Ступица колеса
Ступица конструктивно объединена с мостом автомобиля, но традиционно считается элементом колеса. Она служит для установки колеса на балке моста и обеспечения его вращения. Ступица устанавливается на мосту посредством конических роликовых или шариковых (на некоторых легковых автомобилях) подшипников. К ней также крепятся тормозные барабаны и фланцы полуосей ведущих мостов грузовых автомобилей.
Ступица передних колес, показанная на рисунке 3, установлена в поворотном кулаке 10 на двух конических роликовых подшипниках 1. Наружные кольца (обоймы) подшипников запрессованы в ступицу, а внутренние установлены в цапфу 5. Регулировочная гайка 3 через шайбу 4 обеспечивает нормативный зазор в подшипниках. Подшипники смазываются при сборке, а для защиты их от пыли и грязи с внутренней стороны в ступицу запрессовывается уплотнительная манжета, а с наружной стороны устанавливается защитный колпак 2.
Ступица передних колес переднеприводного легкового автомобиля установлена в поворотном кулаке на двухрядном шариковом подшипнике закрытого типа. Подшипник фиксируется в поворотном кулаке стопорными кольцами.
Ступица с помощью внутренних шлицов соединена с хвостовиком корпуса наружного шарнира привода передних колес и крепится на нем гайкой, которая закрывается пластмассовым колпаком.
К ступице крепится направляющими штифтами тормозной диск. Штифты центрируют относительно ступицы колесо, которое крепится к ней сферическими болтами. Этими же болтами к ступице крепится тормозной диск.
Ступица задних колес у заднеприводных легковых автомобилей обычно отсутствует. Ее заменяет фланец полуоси, которая устанавливается на подшипниках в балке моста.
Соединитель колеса
Соединитель колеса обычно выполняется в виде диска. Такие колеса называются дисковыми. Стальной штампованный диск 1 (рис. 1) для увеличения жесткости выполняется выгнутым с выемками В или отверстиями Б. Вырезы и отверстия облегчают колесо и улучшают охлаждение тормозных механизмов. Отверстия А для крепления колеса имеют сферические фаски. Крепление производится с помощью сферических болтов или сферических гаек.
Бездисковые колеса имеют соединитель, изготовленный совместно со ступицей. Они могут быть разъемными в продольной и поперечной плоскостях. Бездисковое колесо (рис. 4) с разъемом в поперечной плоскости состоит из трех секторов 1, которые соединены в единое кольцо с помощью специальных вырезов (скосов), выполненных на торцах секторов 1. При монтаже секторы колеса устанавливаются в определенной последовательности в лежащую шину, а затем вместе с шиной прикрепляются к ступице 2 специальными прижимами 3, шпильками 4 и гайками 5. Такие колеса устанавливаются на грузовые автомобили и автобусы.
По технологии изготовления колеса легковых автомобилей могут быть обычными стальными сварными (из прокатного обода и штампованного диска), литыми и кованными.
Литые колеса изготовляют из сплава алюминия с кремнием путем обтачивания посадочных поверхностей отливок и сверления в них отверстий. Основное преимущество литых колес – их небольшая масса. Малая масса колеса положительно влияет на плавность хода автомобиля и облегчает его обслуживание. Кроме того, применение литых колес позволяет эффективнее охлаждать колесные тормозные механизмы.
Недостатками литых колес являются чрезмерно толстые стенки, возможность появления скрытых пор и раковин, недостаточная прочность при ударной нагрузке и сложность восстановления при повреждении.
Кованые колеса выполняют методом ковки с последующей обработкой. При ковке (или объемной штамповке) из заготовки выковывают поковку, которая затем обрабатывается на токарном станке. Такая технология сложна и дорога, однако кованые диски прочнее и легче литых. Например, 13-дюймовое кованое колесо весит примерно 4,5 кг, а литое колесо такого же размера – почти 6 кг. При этом толщина стенок у кованого колеса составляет 3 мм, а у литого – 5,5 мм. Немаловажным преимуществом кованых колес является большая стойкость к ударным нагрузкам.
Основные размеры обода колес : посадочный диаметр под покрышку и ширина. Например, обычное дисковое колесо для автомобиля ВАЗ-2109 обозначается как 114J-330 (в миллиметрах) или 4 1/2J-13 (в дюймах). Первые цифры обозначают ширину обода, буква J – форму профиля обода, а последние цифры – монтажный диаметр колеса.
Легкосплавные литые или кованые диски обычно имеют дюймовое обозначение. Например, колесо автомобиля ВАЗ-2110 обозначается 5 1/2J13Н2, где дополнительная маркировка Н2 означает наличие на ободе «хэмпов» определенного профиля.
Так как колеса и шины изготовляются со значительными допусками, колесо в сборе может обладать значительной неуравновешенностью (дисбалансом), приводящей к осевому и радиальному биению при вращении колеса. В результате возрастает вибрация, сокращается срок службы шин, амортизаторов, рулевого управления, снижается комфортность езды и т. п.
Для устранения неуравновешенности колес их подвергают балансировке на специальных балансировочных стендах, закрепляя в определенных местах балансировочные грузики. Особенно это актуально для автомобилей, передвигающихся с большими скоростями, поскольку инерционные нагрузки дисбаланса возрастают в квадратичной зависимости от частоты вращения колес.
Устройство автомобилей
Колеса автомобилей
Общие сведения о колесах
Колесо – одно из величайших изобретений человека. В природе ни одно живое существо не снабжено подобным движителем – кто-то бегает на ногах, кто-то плавает при помощи плавников и хвоста, кто-то летает, ползает, использует реактивную энергию, в общем – животные и даже некоторые растения передвигаются по поверхности и недрам нашей планеты, 
в ее атмосфере и водной среде при помощи самых разнообразных средств перемещения, но колесами не пользуется никто.
А ведь во многих случаях колесо – незаменимый движитель, способный быстро и экономично перемещать по земной поверхности тела любой массы и формы. По этой причине можно считать колесный движитель уникальным продуктом человеческого гения. И этот движитель в качестве средства передвижения по суше используется автомобилями.
Конечно же, колеса современных автомобилей существенно отличаются от тех примитивных катков и деревянных кругов, которые использовались человеком в качестве движителя древних повозок и колесниц. Конструкция автомобильного колеса в результате «технической эволюции» претерпела значительные изменения, поскольку на этот элемент автомобиля возлагаются важные функции, влекущие за собой строгие требования.
Требования, предъявляемые к колесам
Колеса обеспечивают связь автомобиля с дорогой, воспринимая всю массу автомобиля с пассажирами и грузом, а также динамические нагрузки, передаваемые на раму или кузов автомобиля. Они обеспечивают поступательное движение автомобиля и изменение направления его движения, а обладая эластичной шиной, они смягчают толчки и удары, возникающие при движении.
От характера взаимодействия колес с дорогой зависят тяговые и тормозные свойства автомобиля, плавность хода, экономичность, проходимость, устойчивость, управляемость, и, конечно же, комфорт и безопасность самого перемещения.
К автомобильным колесам предъявляются следующие требования:
К основным элементам автомобильного колеса относятся шины, ободья, соединительные элементы и ступицы. Все эти составные части могут быть выполнены в широком диапазоне конструктивных особенностей в зависимости от назначения автомобиля, условий его эксплуатации и других требований.
Типы автомобильных колес
Автомобильное колесо состоит из следующих элементов (рис. 1): шины, ободьев 3, 10, соединительных частей с деталями крепления и ступицы. Соединительной частью может быть диск 4, неразборно присоединенный к ободу (дисковое колесо) или спицы, представляющие собой часть ступицы (бездисковое колесо или спицевое колесо).
Ступица обеспечивает установку колеса на балке моста на подшипниках. Если ступица отсутствует, колесо устанавливается на фланце полуоси, которая, в свою очередь, устанавливается на подшипниках в балке моста.
Автомобильные колеса классифицируются по двум основным показателям – назначению и конструкции.
По назначению различают ведущие, управляемые, комбинированные и поддерживающие колеса.
Ведущие колеса преобразуют подводимый к ним крутящий момент в тяговую силу, а свое вращение – в поступательное движение автомобиля.
Управляемые колеса изменяют направление движения автомобиля, оставаясь ведомыми, т. е. они не воспринимают крутящий момент от трансмиссии автомобиля и служат лишь для маневрирования.
Поддерживающие колеса также являются ведомыми и служат для восприятия осевой нагрузки и толкающей силы от рамы или кузова автомобиля, преобразуя ее в свое вращательное движение. Поддерживающие колеса часто выполняют на специальной подъемной оси грузовых автомобилей или полуприцепов, и при движении автомобиля без груза они вместе с осью поднимаются к раме автомобиля, чтобы уменьшить сопротивление качению. Колеса задних осей автомобильных прицепов тоже в большинстве случаев являются поддерживающими.
Комбинированные автомобильные колеса являются одновременно и ведущими и управляемыми. К такому типу колес, например, относятся передние колеса переднеприводных легковых автомобилей.
По конструкции колеса бывают дисковые, бездисковые и спицевые.
В дисковых колесах стальной штампованный диск приваривается к ободу, а в литых колесах из легких сплавов (алюминиевых, магниевых) диск отливается совместно с ободом.
Бездисковые колеса имеют соединитель, изготовленный совместно со ступицей. Бездисковые колеса имеют ряд существенных преимуществ перед дисковыми – они проще по конструкции, имеют меньшую массу (на 10…15%), большую долговечность, более низкую стоимость, удобнее при монтаже и демонтаже, обеспечивают лучше охлаждение тормозных механизмов.
Кроме того, они дают возможность устанавливать на одной и той же ступице ободья разной ширины, что позволяет использовать различные шины на одном и том же автомобиле. Бездисковые колеса устанавливаются, например, на автомобилях марки «КамАЗ».
В спицевом колесе в качестве соединителя используют спицы. Спицевые колеса применялись на первенцах автомобилестроения, в конструкции колес современных автомобилей спицы встречаются крайне редко, главным образом – на спортивных автомобилях, обеспечивая меньшую массу колеса и лучшее охлаждение тормозных механизмов.
В настоящее время в массовом производстве спицевые колеса для автомобилей практически не применяются из-за недостаточной надежности соединительных элементов – спиц, которые, к тому же, нуждаются в постоянном обслуживании. Их чаще можно увидеть в колесах велосипедов и мотоциклов, где весу колеса уделяется большое внимание.
Грузовые шины — виды, устройство, классификация. Как выбрать?
Практически весь грузовой колёсный транспорт эксплуатируется на пневматических покрышках. По дорогам страны ежедневно колесят сотни тысяч самосвалов, рефрижераторов, автобусов и других представителей крупной техники. При этом, грузовые шины испытывают колоссальные нагрузки не только от массы самого ТС и перевозимых тяжестей, но и от условий эксплуатации (шоссе, бездорожье, карьер и прочее). Поэтому резина классифицируется на несколько видов. Иногда транспорт не «глушится», трудясь круглые сутки в 3 смены. Чтобы выдержать суровый темп эксплуатации, к покрышкам предъявляется целый ряд требований, среди которых главные: прочность, износостойкость и безопасность.
Классификация грузовых шин по типу техники
Вся жизнедеятельность человека сопровождается: транспортными перевозками, строительством, добычей ископаемых, освоением территорий и другое. Естественно, что техника используется разная, так как задачи отличаются по своему роду. Например, пассажирский автобус не будет перевозить продукты, а строительный самосвал не поедет работать в топи Ямала. Поэтому, грузовые шины производятся для разных категорий техники.
Вот её краткий перечень:
Автобусы, самосвалы, автопоезда, бензовозы и прицепы, в большей степени эксплуатируются по дорогам общего пользования, т.е., по ровному асфальту. Карьерные грузовики, лесовозы, экскаваторы и погрузчики могут быть задействованы на пересечённой местности, где для шин требуется вездеходный протектор. Для строительной техники, которая передвигается по агрессивной поверхности, выпускают особенно прочные покрышки.
Классификация по условиям эксплуатации
С учётом разных эксплуатационных условий и технических характеристик транспорта, шины для грузовых автомобилей разделяются на 6 типов:
Классификация по условиям эксплуатации, позволяет владельцу техники выбрать максимально подходящую грузовую шину.
Виды рисунка протектора
Рисунок протектора – это важный элемент покрышки, от свойств которого зависят ходовые характеристики машины. Как и на легковых колёсах, рисунок грузовых «скатов» делится на 4 вида:
Разный рисунок протектора способен наделить один и тот же автомобиль различными ходовыми свойствами, где: тяга, проходимость и расход топлива будут сильно розниться.
Осевое деление грузовых шин
Грузовой автомобиль – это большое транспортное средство, которое передвигается по дорогам общего пользования и является угрозой для других участников движения. Чтобы обеспечить машине качественные ходовые характеристики, инженерами было разработано несколько видов покрышек для установки на разные оси. Таким образом, грузовые шины подразделяются на 4 группы:
Ведущие покрышки устанавливаются на мосты тягача. Протектор обеспечивает качественное сцепление с дорогой благодаря крупным блокам беговой части. С ними машина эффективно набирает скорость, а тормозной путь не продолжительный, так как блоки продуктивно поглощают инерцию. Ведущая резина обозначается литерой «D».
Рулевые шины устанавливаются на переднюю ось. Как правило это покрышки с симметричным рисунком протектора из радиальных рёбер жёсткости и каналов, обеспечивающих качественную курсовую устойчивость и чувствительный отклик на команды рулевого колеса. Обозначаются литерой «F».
Ведомые (для прицепов) – это резина довольно схожа с рулевыми покрышками по рисунку протектора. Дальнобойщики называют такие колёса «бананы». Имеют высокую грузоподъёмность и низкое сопротивление качению. Обозначаются литерой «Т».
Универсальные шины – могут быть установлены на любую ось автомобиля, как рулевую, так и ведущую. Обладают повышенной износостойкостью и жёсткостью конструкции. Как правило, рисунок протектора здесь асимметричный и грубый. Обозначаются литерой «Z».
Виды конструкций
Для грузовиков выпускаются шины 2-х конструкций: диагональные и радиальные. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки.
Диагональная покрышка собирается из нескольких слоёв корда, укладываемых в перехлёст, т.е., крест-накрест. Это устаревшая технология, но для грузовых покрышек ещё применяется. Такие колёса относительно дешёвые, но при этом довольно прочные.
Очень часто, диагональные покрышки ставят частники на самосвалы, для работы в черте города, что для предпринимателя рентабельно.
Радиальные шины состоят из замкнутых нитей корда. Брекер (широкий подпротекторный пояс) из стальных волокон диаметром 0,15 – 0,30 мм укладывается в 2-3 прорезиненных слоя. Такие колёса достаточно прочные и долговечные. Но есть покрышки с исключительно капроновым и текстильным каркасом, без металла.
Диагональные шины охотно приобретают компании для магистральных автопоездов и междугородных автобусов.
Типоразмеры
Типоразмеры грузовых шин обозначаются 3 способами: европейским, западным и российским, которые выглядят так:
Сведения о размерах традиционно наносятся на боковой профиль колеса. В последнем случае, маркировка применяется к диагональным шинам.
Индексы нагрузки и скорости
Производитель наносит на покрышки индексы максимальной скорости и нагрузки. Для первого значения используются латинские буквы: E – 70, F – 80, G – 90, и J – 100 км/час. При отсутствии индекса скорости по умолчанию принимается максимум 110 км/час.
Индекс нагрузки маркируется цифрами от 0 до 279. Показатели в кг или тоннах определяются по специальной таблице. Так, индекс 146 =3т, 164 = 5т, 180 = 8 т, и т.д. Если цифры проставлены через слэш, например, 146/146, то это параметр для спаренной ошиновки.
Правила эксплуатации и хранения
Чтобы колёса прослужили как можно дольше, требуется их правильно эксплуатировать и хранить. Во время использования шин, рекомендуется:
Плановое обслуживание покрышек поможет продлить им ресурс до 100 тыс., км. При остаточной глубине протектора 1 мм (грузовики), 2 мм (прицепы) и 1,6 мм (автобусы) – шины необходимо заменить или отреставрировать. Для последнего существуют технологии наварки и нарезки протектора. В первом случае на колесо устанавливают новую протекторную ленту при помощи вулканизации, а во втором – углубляют каналы регрувером (специальный инструмент). Некоторые шины восстанавливаются по 3-4 раза, а их общий пробег достигает 450 тыс. км.
Хранение – это ещё один пункт, который способен продлить ресурс покрышкам. Резину можно складировать в стопки или держать вертикально. В помещение должно быть сухо, без проникновения прямых солнечных лучей. Нельзя складировать шины рядом с машинными маслами и источниками химических паров (растворители, краски, кислота для АКБ).
Существует несколько разновидностей грузовых шин, предназначенных для эксплуатации на автобусах, самосвалах, тягачах и прицепах. Покрышки классифицируются по условиям применения: шоссе, просёлок и бездорожье. Владелец легко подберёт колёса, учитывая характеристики эксплуатации. При должном хранении, регулярном уходе и своевременном восстановлении – резина способна пробежать рекордные 450 тыс. км.
Грузовые шины, классификация
Грузовые шины в процессе эксплуатации принимают на себя повышенную нагрузку и часто вынуждены служить в экстремальных условиях. При выборе резины для грузовиков важно внимательно подходить к процессу, знать главные критерии и классификацию специальных покрышек, а также понимать их отличия от шин для легковых автомобилей.
Отличие грузовых шин от легковых
Выделяется несколько параметров, по которым шины для грузовых автомобилей отличаются от резины для легковых машин. К основным стоит отнести:
Это лишь небольшой список отличий, характерных для грузовых шин, но они в полной мере передают особенности таких изделий и повышенные требования к составу резины, из которой они изготовлены.
Признаки, по которым классифицируют грузовую резину
При выборе изделия необходимо учитывать ряд признаков, используемых для классификации таких шин. Ниже рассмотрим основные моменты.
Тип грузового транспортного средства
Резина для грузовиков условно делится по типу автомобиля. Шины бывают:
Грузовые шины для рулевой оси
Резина имеет маркировку S(Steer) и специальный рисунок, обеспечивающий прямолинейное движение, отличается мягкостью и небольшим количеством элементов протектора для снижения шума. Устанавливается на рулевое ось и принимает на себя большую часть нагрузки.
Такие покрышки часто называют управляемыми, ведь они реагируют на команды и должны обеспечивать комфортность движения. На зимней резине предусмотрено множество ламелей, улучшающих тормозные параметры на льду или снегу.
Шины для ведущей оси
Имеют маркировку D(Drive). Берут на себя большие нагрузки, поэтому в составе шин имеются компоненты для улучшения износостойкости. Дополнительно усиливается боковая часть для повышения грузоподъемности.
При изготовлении делается упор на легкость старта и снижение тормозного пути. Протектор шины выделяется более крупными ламелями в большом количестве, имеющими углубление разной формы. Такая особенность обеспечивает устойчивость и вездеходность.
Универсальные грузовые шины
Обозначаются буквой U(Universal), встречаются редко и могут устанавливаться на ведущую, рулевую или иные оси. Многие предпочитают купить грузовые шины такого типа для экономии, чтобы избежать финансовых расходов на приобретение двух и более комплектов резины.
Таким же методом решается вопрос с запасными колесами. Но характеристики универсальной резины хуже, снижается уровень комфорта и безопасности. Тем не менее, такие шины часто ставятся на автобусы для перевозки пассажиров.
По типу эксплуатации
При выборе резины для грузовых автомобилей необходимо учитывать особенности эксплуатации, а именно возможность применения шин в конкретных условиях. Условно изделия делятся на несколько категорий (по типу транспорта):
По рисунку протектора
При выборе грузовых шин на 22.5 дюйма или иного размера необходимо учитывать особенности протектора. От этого параметра зависят эксплуатационные параметры изделия и условия, в которых может применяться шина. Условно рисунок может быть следующих видов:
Диагональные и радиальные грузовые шины
При выборе покрышек для грузовых автомобилей необходимо обращать внимание на конструктивные особенности каркаса. С этой позиции выделяется два типа конструкции:
Диагональные шин более популярны, благодаря стойкости к повреждениям, меньшей цене, возможности установки на спецтехнику. Такие покрышки не используются на легковых автомобилях. Из минусов — большая жесткость., неравномерность износа и меньший комфорт в процессе эксплуатации.
Типоразмер
При выборе покрышки для грузовика нужно смотреть не только на цену, но и на размер изделия. Этот параметр указывается на боковой части с помощью стандартных обозначений. По ним легко определить диаметр, высоту / ширину профиля, назначение и другие особенности шины.
Для примера рассмотрим классический для грузовых машин размер —385/70 R22.5. По этой записи можно сделать вывод, что шина имеет 22,5 дюйма диаметр, ширину профиля в 385 мм и высоту — 70 мм. Символ R обозначает радиальность конструкции.
Дополнительно к этим цифрам указывается посадочный параметр в дюймах и индекс нагрузки. Последний указываются в виде двух цифр, к примеру, 140/142 применительно для спаренных осей. Также указывается буква с индексом скорости. Подробнее на этом вопросе мы остановимся ниже.
Диагональные шины не имеют специальной маркировки или между шириной / высотой профильной части ставится знак тире. Что касается полнопрофильной резины, ее легко распознать по надписи «00». Это свидетельствует о 100-процентном отношении высоты к ширине.
Индексы нагрузки и скорости
При покупке грузовых шин обратите внимание на индекс нагрузки. По этому показателю можно определить верхний порог веса, устанавливаемый заводом-изготовителем для резины. Его нужно сопоставлять с паспортными данными грузоподъемности транспорта и допустимого веса на колесо оси. Для определения правильного индекса можно использовать таблицы. В них доступно только два поля — само значение и вес, который для него характерен.
Применительно к грузовым машинам нужно знать, что колеса могут иметь две шины. В таком случае нужно выбирать покрышки с возможностью такого применения. Распознать подходящую модель можно по указанию двух цифр индекса нагрузки, указанных через слеш (как в рассмотренном выше примере).
Если на грузовике имеется ось со спаренными колесами, нагрузка считается для шести, а не четырех шин. В таблицах чаще всего приведены данные для индексов от 50 (соответствует 190 кг) до 169 (5,8 тонн).
Для нашего примера «140/142» можно говорить, что покрышки выдерживают вес при одном колесе 2,5 тонны, а при двух — 2,65. Как видно, допустимая нагрузка при использовании спаренной версии увеличивается не в два раза, как думают многие, а всего на 5-7%.
Индекс скорости — параметр, который отображает максимальную скорость, заявленную производителем для выбранной резины. Он обозначается в виде латинской буквы.
Как правило, на грузовиках устанавливаются шины типа «М», что ограничивает скорость до 130 км/ч. Возможны и другие варианты: L(до 120 км/ч), N(до 140 км/ч). При эксплуатации важно не только не превышать максимальный параметр, но и придерживаться скорости на 10-20% меньше разрешенной.
Итоги
Выбор резины для грузовиков требует особого внимания и учета ряда особенностей, указанных в статье. При этом примите ко вниманию, что цена грузовых шин зависит от многих аспектов: производителя, размера, состава резина, типа и т. д. Что касается ресурса, он зависит не только от качества шин, но и соблюдении правил хранения и эксплуатации.