Как устроены автомобильные колеса с плоским и глубоким ободом
Колесо — вращающийся элемент автомобиля, воспринимающий нагрузку от массы автомобиля и передающий крутящий момент. Колесо расположено между шиной и ступицей. Автомобильное колесо состоит из двух основных частей — обода и диска.
Различают дисковые и бездисковые колеса.
1. Дисковые колеса получили наибольшее распространение.
Дисковое колесо состоит из обода, диска и шины.
Обод — часть колеса, на которую монтируется и опирается шина. Диск — часть колеса, являющаяся соединительным элементом между ступицей и ободом.
Обод соединяется с диском при помощи сварки, болтами или заклепками.
Ободья бывают глубокими и плоскими.
Глубокие ободья имеют уступы для бортов покрышки и применяются на легковых автомобилях.
Плоские ободья применяют на грузовых автомобилях, их делают разборными для облегчения монтажа шины.
Разборные ободья бывают трех типов.
1ый тип — с разрезным бортовым кольцом. В этом случае роль второго борта обода играет это самое разрезное бортовое кольцо. Оно же выполняет функцию замочного кольца.
2ой тип – с неразрезным бортовым кольцом, которое надевается на обод и удерживается на нем разрезным замочным кольцом.
3ий тип – с неразрезным бортовым кольцом. В этом случае одна часть обода крепится к диску болтами. Применяется на автомобилях повышенной проходимости с системой регулирования давления в шинах.
2. Бездисковые колеса.
На некоторых автомобилях большой грузоподъемности используются бездисковые колеса, состоящие из цельнолитых ступиц колес со спицами, на конусные торцы которых устанавливаются и крепятся с помощью прижимов и болтов плоские разборные ободья.
3. Автомобильные колеса выпускаются трех типов:
3.1. По ГОСТ Р 53824-2010 «Автомобильные транспортные средства. Колеса неразборные.
Настоящий стандарт распространяется на стальные колеса для пневматических шин:
— на неразборные колеса с глубокими ободьями с коническими посадочными полками 5° и формой бортовых закраин В, J, K, L для автотранспортных средств категорий M1, G, N1 и О1. Определение категорий — в соответствии с ГОСТ Р 52051 (приведены в этой статье ). Здесь М1 — АТС для перевозки пассажиров, имеющие не более 8 мест для сиденья, кроме места водителя (легковые автомобили) и т.д.
— на неразборные колеса с глубокими (с условной шириной профиля ≤9,75) и с глубокими широкими (с условной шириной профиля ≥10,5) ободьями с коническими посадочными полками 15° для колес с бескамерными шинами постоянного давления, предназначенные для АТС категорий М2, М3, N2, N3, О2, О3 и О4. Определение категорий по ссылке выше;
— на колеса с разборным ободом в части методов испытаний колес, предназначенные для АТС категорий М2, М3, N2, N3, О2, О3 и О4.
4. Колеса обозначают основными размерами ободьев – шириной профиля и номинальным диаметром обода (в миллиметрах или дюймах).
Примеры обозначения колес для легковых автомобилей:
127J х 330 или 5J x 13;
114К х 355 или 4½К х 14;
152L x 380 или 6L x 15;
114В х 305 или 4,5В х 12.
Примеры обозначения колес для грузовых автомобилей:
140–508 или 5,5–20;
152–508 или 6,0–20;
178–508 или 7,0–20;
206–508 или 8,0–20;
Примеры обозначения колес для бескамерных шин грузовых автомобилей:
где первые цифры 127, 114, 140, 152, 178 и 206 обозначают номинальную ширину профиля обода в мм, а 5;4½; 6; 4,5; 5,5; 6,0; 7,0; 8,0; 8,25; 9,00 – в дюймах;
вторые цифры – 330; 355; 380; 305; 508 – обозначают номинальный посадочный диаметр обода в миллиметрах, а 12; 13; 14; 15; 20 и 22,5 – в дюймах; буквы J,К,L,В – обозначают тип бортовых закраин для колес легковых автомобилей;
Примеры обозначения колес для шин с регулируемым давлением:
465–228; 515–254, где первые цифры 465, 515 обозначают номинальный посадочный диаметр в миллиметрах, вторые цифры – номинальную ширину профиля обода в миллиметрах.
5. Изготовление колес.
По технологии изготовления колесные диски делятся на три типа: штампованные, литые и кованые.
Наиболее распространенным вариантом являются штампованные стальные диски. Их преимущество — относительно невысокая стоимость и возможность восстановления после повреждения. Недостатки — большая масса и низкая коррозионная стойкость.
Применение легких сплавов на основе алюминия, магния и титана позволяет уменьшить вес неподрессоренных деталей машины, что приводит к снижению износа деталей подвески и повышению плавности хода. Легкосплавные диски изготавливаются литьем и ковкой.
6. Подбор дисков на автомобиль должен соответствовать рекомендациям завода – изготовителя. Размеры колес указываются в руководствах по эксплуатации конкретных марок автомобилей. При самостоятельном подборе колес учитываются вылет диска, диаметр и ширина обода, диаметр расположения крепежных отверстий и их количество, диаметр центрального отверстия под ступицу.
Автомобильное колесо состоит из металлической части (обода, диска) и элластичной части – шины.
Различают дисковые и бездисковые колеса.
1. Дисковое колесо состоит из обода, диска и шины.
Обод — часть колеса, на которую монтируется и опирается шина. Диск — часть колеса, являющаяся соединительным элементом между ступицей и ободом.
Обод соединяется с диском при помощи сварного соединения.
Ободья дисковых колес бывают глубокими и плоскими.
Глубокие ободья имеют уступы для бортов покрышки и применяются на легковых автомобилях.
Плоские ободья применяют на грузовых автомобилях, их делают разборными для облегчения монтажа шины.
Разборные ободья бывают трех типов.
1ый тип — с разрезным бортовым кольцом. В этом случае роль второго борта обода играет это самое разрезное бортовое кольцо. Оно же выполняет функцию замочного кольца.
2ой тип – с неразрезным бортовым кольцом, которое надевается на обод и удерживается на нем разрезным замочным кольцом.
3ий тип – с неразрезным бортовым кольцом. В этом случае одна часть обода крепится к диску болтами. Применяется на автомобилях повышенной проходимости с системой регулирования давления в шинах.
Дисковые колеса крепят к фланцу ступицы автомобиля с помощью шпилек и гаек.
2. Бездисковые колеса.
3. Изготовление дисков колес (для легковых и грузовых автомобилей).
По технологии изготовления диски делятся на три типа: штампованные, литые и кованые. .
Наиболее распространенным вариантом являются штампованные стальные диски.
Штампованные диски в силу своей простоты имеют ряд преимуществ: относительно невысокую стоимость, прочность, возможность восстановления после повреждения. Но есть и существенные недостатки — большая масса и низкая коррозионная стойкость, непритязательный дизайн, не слишком качественная балансировка.
Литые колесные диски изготавливаются методом литья из легких сплавов на основе алюминия и магния. Такой диск — это одна большая деталь, которая на 30-40% легче стального диска. Конструкция диска обеспечивает высокую прочность и отличную балансировку, диск имеет привлекательный внешний вид.
Но у литых дисков есть и один существенный недостаток — это хрупкость. При высокой прочности и жесткости литой диск может просто расколоться от удара, восстановление в этом случае невозможно.
Кованые колесные диски — это дальнейшее развитие идеи литых дисков. Они также изготавливаются из легких сплавов алюминия и магния, но по методу объемной горячей штамповки (ковки). На первом этапе небольшую цилиндрическую болванку (слитки, из которых делают колеса, имеют форму цилиндрических столбов различного диаметра, которые нарезают на болванки нужной длины) на первом прессе осаживают, превращая в диск. Затем этот диск проходит несколько прессов, имеющих различное усилие, постепенно превращаясь в окончательную заготовку. На определенном этапе, еще в заготовке, прошивается центральное отверстие. Перед каждым прессованием заготовка и рабочие штампы нагреваются до температуры в несколько сотен градусов. Сами прессы, несмотря на большую мощь (до 20 тыс. тонн), производят горячую штамповку медленно и плавно. Нагрев и малая скорость деформирования исключают возможность возникновения нежелательных разрывов и трещин в теле заготовки. Полученная заготовка закаливается и проходит процедуру искусственного старения. Первая процедура добавит колесу прочности, а вторая необходима для снятия напряжения, возникающего в процессе деформации. Старение производится в специальной печи при высокой температуре в течение 12 часов. Затем, после многочисленных проверок и выборочного контроля качества заготовки, она проходит механическую обработку на токарных и фрезерных станках, в результате превращаясь в готовое изделие. При пластическом деформировании за счет измельчения кристаллической сетки и ликвидации внутренних микродефектов металл упрочняется. Благодаря такой технологии с формированием у металла волокнистой структуры прочность колеса получается выше, чем у стальных колес, в 2,5 раза, а пластичность ниже всего на 20-30%. Можно делать стенки на 20% меньшей толщины по сравнению с литыми. Опять же, ковка исключает появление в металле скрытых литьевых раковин, полостей и трещин. В результате вес такого колеса на 15-20% ниже литого и на 40-50% стального штампованного. Недостаток – высокая себестоимость изготовления.
Колеса автомобилей дисковые и состоят из диска и обода
Амортизатор заполняют смесью: 50% трансформаторного масла и 50% турбинного масла 22, или амортизаторной жидкостью АЖ-12Т.
Колеса автомобилей дисковые и состоят из диска и обода. На колесах грузовых автомобилей применяется плоский обод, а на колесах легковых — глубокий (рис. 138).
Плоский обод колеса грузового автомобиля имеет два бортовых кольца, из которых одно съемное (рис. 138, а), а второе выштамповано заодно с диском. Съемное бортовое кольцо неразрезное и закреплено на ободе разрезным съемным замочным кольцом (ЗИЛ-130).
Рис. 138. Диски колес: а—с плоским ободом; б —с глубоким ободом
У автомобиля ГАЗ-53А колесо имеет уширенный обод с коническими полками н съемное разрезное бортовое кольцо, одновременно выполняющее функции замочного кольца. На легковых автомобилях обод колеса неразборный (рис. 138, б). Кроме двух бортов, посередине имеется углубление, используемое для монтажа покрышки иа обод. На дисках колес выполнены конические отверстия, которыми колесо устанавливают на шпильки. Гайки колес также имеют конус. Совпадением конусов гаек с конусными отверстиями на дисках обеспечивается точная установка колес (рис. 139).
У грузовых автомобилей на заднюю ось с каждой стороны устанавливают по два колеса. Внутренние колеса закреплены на шпильках колпачковыми гайками с внутренней и наружной резьбой, а наружные колеса — гайками с конусом. Для предотвращения самоотвертывания гаек при ускорении и торможении автомобиля на грузовых автомобилях гайки левой стороны имеют левую резьбу, а гайки правой стороны — правую.
Шины автомобиля поглощают небольшие толчки и смягчают удары при наезде на небольшие неровности дороги. Смягчение ударов и поглощение мелких толчков осуществляется за счет сжатого воздуха в шинах и их упругости.
Автомобильная пневматическая шина (рис. 140) состоит из покрышки, камеры и ободной ленты. Основной и наиболее сложной частью шины является покрышка, которая защищает камеру от повреждения и обеспечивает хорошее сцепление колеса с дорогой. Основными материалами, идущими на изготовление покрышки, являются резина и специальная ткань (корд), изготовленная из очень прочных продольных нитей (основы) и разреженных поперечных нитей (утка).
Рис. 140. Пневматическая шина / Рис 141. Устройство покрышка
Покрышки (рис. 141) состоят из каркаса, беговой дорожки (протектора), боковой и бортовой частей. Каркас изготовлен из нескольких слоев ткани (корд) с резиновыми прослойками между ними. В диагональных покрышках нити корда расположены под углом друг к другу. Вдоль окружности по беговой части проложен протекторный слой из прочной износостойкой резины. Для хорошего сцепления шин с дорогой по поверхности протектора сделаны углубления, образующие протекторный рисунок. Форма рисунка определяется условиями работы автомобиля. Для хороших дорог применяют шины с мелким дорожным рисунком, а для плохих дорог и бездорожья с крупным направленным рисунком.
При установке колеса, шина которого имеет направленный рисунок протектора, необходимо следить, чтобы стрелка на боковине покрышки соответствовала направлению вращения колеса. Этим достигается лучшее зацепление с дорогой и уменьшение износа покрышки. Между каркасом и протекторным слоем размещен подушечный слой, состоящий из разреженного корда и эластичной прочной резины. Подушечный слон служит для обеспечения хорошей связи каркаса с протектором.
В бортах каркаса заделаны сердечники (изготовленные из проволочного тросового кольца и резиновой ткани), образующие крыло. Крыло покрышки не допускает растягивания бортов. По бокам' покрышки нанесен слой резины, защищающий каркас от повреждения и попадания влаги. В покрышках типа Р и PC нити корда расположены по кратчайшему расстоянию между бортами, это расположение называется радиальным. При таком расположении нити в смежных слоях не перекрещиваются, нагрузка от внутреннего давления на нити уменьшается вдвое по сравнению с обычными шинами, уменьшается также их нагрев. Для увеличения прочности шин типа Р и PC подушечный слой изготовляют из 3—б слоев малорастяжимого металлического или вискозного корда, нити которого расположены почти вдоль окружности.
Дисковые колеса автомобиля состоят из стального штампованного диска 2 и приваренного или приклепанного к нему обода 1. Для уменьшения веса диски делаются не сплошными, а с отверстиями. Диск колеса крепится к ступице, а его обод служит для установки шины.
Рис. Колеса: а — колесо с глубоким неразборным ободом; б — колесо с плоским разборным ободом; 1 — обод; 2 — диск; 3 — съемное бортовое кольцо; 4 — замочное кольцо; 5 — канавка; 6 — несъемное бортовое кольцо; 7 — отверстие для вентиля камеры
Наиболее распространены ободы колес двух типов: глубокие неразборные и плоские разборные. Глубокие неразборные ободы применяются для колес легковых автомобилей, плоские разборные ободы — для грузовых. У разборных ободов одно бортовое кольцо 3 делается съемным, что необходимо для монтажа шин. Это кольцо свободно надевается на обод 1 и крепится замочным кольцом 4, заправленным в канавку 5 на ободе.
Ободы колес некоторых грузовых автомобилей имеют оба бортовые кольца съемные. Обод такого колеса вместо бортового кольца 6 имеет с одной стороны небольшой буртик, который удерживает съемное бортовое кольцо. Другое бортовое кольцо крепится, как обычно, замочным кольцом.
Диски колес крепятся к шпилькам ступиц гайками с конусной фаской. Вследствие совпадения конусных фасок гаек с конусными отверстиями дисков достигается томная установка колес на ступице. Чтобы при движении автомобиля гайки крепления колес самопроизвольно не отвертывались, гайки правых колес имеют правую резьбу, гайки левых колес — левую. Гайки с левой резьбой отмечаются специальной проточкой на гранях.
Если на задние оси автомобиля устанавливается по два колеса с каждой стороны, то внутреннее колесо крепится колпачковыми гайками, имеющими внутреннюю и наружную резьбу, а наружное колесо надевается на колпачковую гайку и затягивается гайкой с конусной фаской.
На ободе диска колеса монтируется шина, которая служит для смягчения и частичного поглощения толчков и ударов при движении автомобиля по неровной дороге. Она состоит из камеры 1 и покрышки. В камеру накачивается воздух, а покрышка удерживает камеру на ободе 22 колеса, защищает ее от повреждений и обеспечивает хорошее сцепление колес автомобиля с дорогой.
Рис. Шина: 1 — камера; 2 — каркас покрышки; 3 — соединительная прослойка; 4 — протектор; 5 — боковина; 6 — диск колеса; 7 — замочное кольцо; 8 — вентиль камеры; 9 — съемное бортовое кольцо обода; 10 — колпачок вентиля; 11 — золотник; 12 — резиновый уплотнитель; 13 — клапан; 14 — шпилька; 15 — пружина; 16 — опорная скоба; 17 — корпус; 18 — гайка; 19 — шайба; 20 — фланец корпуса вентиля; 21 — борт покрышки; 22 — обод; 23 — ободная лента; 24 — сердечник
Камера представляет собой замкнутую кольцевую трубу, изготовленную из резины, с вентилем 8 для наполнения камеры воздухом. Вентиль представляет собой клапан, пропускающий воздух только в одном направлении. Состоит вентиль из металлического корпуса 17, золотника 11, клапана 13, пружины 15 и колпачка 10. Корпус вентиля представляет собой прямую или изогнутую латунную трубку, внутри которой нарезана резьба.
Внутрь корпуса на резьбе ввернут золотник. Золотник имеет клапан с резиновым уплотнителем 12. При помощи спиральной пружины клапан 13 плотно закрывает внутренний канал золотника и предотвращает выход воздуха из камеры. При накачивании камеры клапан перемещается вниз, сжимает пружину и пропускает воздух в камеру. Для облегчения накачивания камеры золотник рекомендуется немного вывернуть, чтобы ослабить затяжку пружины клапана. Корпус вентиля при помощи имеющегося в нижней части фланца 20 крепится гайкой 18 с шайбой 19 к камере. Помимо вентилей с металлическим корпусом, применяются также вентили, корпус которых изготовлен из резины и имеет внутри металлическую трубку.
Покрышка состоит из каркаса 2, бортов 21 с сердечником 24, соединительной прослойки 3 и протектора 4 с боковинами 5. Каркас покрышки изготовляется из нескольких слоев прочной прорезиненной ткани (корда), между которыми расположены слои резины. Каркас является основанием покрышки; чем больше слоев корда, тем большую жесткость имеет это основание, а значит, покрышка может выдержать большую нагрузку.
Борта 21 присоединены к каркасу и служат для установки покрышки на ободе колеса. Сердечник 24 борта представляет собой кольца, состоящие из пучков тонкой стальной проволоки, обернутых прорезиненной тканью. Сердечник предохраняет борта от растягивания при монтаже и демонтаже шины и предотвращает соскакивание ее с обода.
Рис. Правильная установка шины с направленным рисунком протектора
Правильная установка шин способствует самоочищению рисунка протектора от грязи и снега и улучшает сцепление шин с грунтом.
Соединительная прослойка 3 соединяет протектор с каркасом и в то же время является подушкой, поглощающей удары, воспринимаемые протектором покрышки.
Для защиты камеры от истирания об обод колеса на грузовых автомобилях между камерой и ободом колеса устанавливается резиновая ободиая лента 23.
На покрышках ставятся размер шины, маркировка завода-изготовителя, дата выпуска и порядковый номер покрышки. Размер шин обозначается в дюймах, а для новых типов шин — в миллиметрах. Размер шины обычно указывается двумя числами, например 6,50—16. Первое число (с десятичной дробью или с двумя нулями) обозначает ширину А профиля в дюймах, а второе (через тире) — внутренний диаметр Б шины также в дюймах, равный диаметру обода.
Рис. Размеры шины: А — ширина профиля; Б — внутренний диаметр; В — наружный диаметр
Специальные шины используются для повышения проходимости автомобилей по бездорожью. К ним относятся шины арочного типа, а также эластичные шины большого профиля, конструкция которых допускает работу с внутренним давлением воздуха в них до 0,5 кг/см2.
Шины арочного типа устанавливаются на специальные колеса.
Таблица. Краткая характеристика шин
| Показатели шины | Марка автомобиля | ||||||||
| ГАЗ-69, ГАЗ-69А | ГАЗ-63 | ГАЗ-51А | ЗАЛ-157К, ЗИЛ-157 | ЗИЛ-151 | ЗИЛ-164А, ЗИЛ-164, ЗИЛ-150 | Урал-375 | КрАЗ-214 | КрАЗ-219 | |
| Обозначе-ние | 6,5-15 | 10-18 (9,75-18) | 7,5-20 | 12-18 | 8,25-20 | 9,0-20 | 14-20 | 15-20 | 12-20 |
| Количество слоев корда | 6 | 12 | 8 | 10 | 10 | 10 | 10 | 18 | 14 |
| Внутреннее давление воздуха в шинах , кг/см2 | |||||||||
| передних колес | 2 | 3 | 3 | В передних и задних колесах пере-менное — от 3,5 до 0,5; нормаль-ное давление на твердом грунте — 3-3,5 | 4 | 3,5 | В передних и задних колесах пере-менное — от 3,2 до 0,5; нормаль-ное давление на твердом грунте — 3,2 | 2,8 | 5 |
| задних колес | 2,2 | 4 | 3,5 | 3 | 4,2 | 3,2 | 5,5 | ||
Колесо, на которое монтируется шина арочного типа, состоит из внутреннего и наружного дисков 7 обода 8 и четырех прижимных колец: двух внутренних 3 и 9 и двух наружных 2 и 10. Наружные кольца съемные, а внутренние приварены к ободу колеса.
Рис. Колесо с арочной шиной: а — общий вид колеса; б — крепление обода с шиной; 1 — шина; 2 и 10 — наружные прижимные кольца; 3 и 9 — внутренние кольца; 4 — шпилька; 5 — вентиль; 6 — болт крепления колеса к ступице; 7 — диск колеса; 8 — обод колеса
Сборка колеса осуществляется при помощи шпилек 4. Плотность посадки шины обеспечивается натягиванием бортов шины на конические полки внутренних прижимных колец при завертывании гаек шпилек, т.е. зажимом бортов покрышки между внутренними и наружными кольцами. Воздух в полость шины накачивается через вентиль 5, который устанавливается в отверстии обода и уплотняется резиновой шайбой.
Низкое давление воздуха в арочных шинах обеспечивает увеличенную опорную поверхность шины с грунтом и, следовательно, снижает удельное давление шины на грунт, что повышает проходимость автомобиля. Этому способствует также хорошо развитый рисунок протектора шин с большими груитозацепами.
Эластичные шины отличаются от обычных шин тем, что их каркас выполнен менее жестким: ои имеет меньше слоев корда. Такие шины допускают непродолжительное движение автомобиля с внутренним давлением воздуха 0,5 кг/см2. Автомобили, оборудованные эластичными шинами, снабжаются специальной системой регулирования давления воздуха в шинах, которая дает возможность в зависимости от дорожных условий снижать или повышать давление в шинах на ходу автомобиля.
Управление подкачкой и выпуском воздуха из шин осуществляется из кабины водитёля с помощью специального крана управления давлением и блока шинных кранов; создаваемое давление контролируется по манометру.
Подводится воздух к шине через цапфу 10 поворотного кулака, канал 1, головку 2 подвода воздуха, штуцер 3, трубку 5, запорный кран 6 воздухопровода и вентиль 7.
Рис. Подвод воздуха к шинам колес автомобиля ЗИЛ-157К: 1 — канал подвода воздуха, 2 — головка подвода воздуха; 3 — штуцер головки; 4 — крышка ступицы колеса; 5 — трубка подвода воздуха; 6 — запорный кран; 7 — вентиль; 8 — распорное кольцо; 9 — шланг подвода воздуха к цапфе; 10 — цапфа
Чтобы шина не соскакивала с обода колеса во время движения автомобиля при пониженном давлении воздуха в ней, на ободах колес между бортовыми кольцами устанавливается распорное кольцо 8. Борта покрышки при монтаже зажимаются между бортовыми и распорным кольцами, в результате чего покрышка прочно удерживается на ободе колеса. Воздух для подкачки шин подается компрессором пневматической системы тормозов.
На некоторых легковых и грузовых автомобилях применяются бескамерные шины. Эти шины не имеют камеры и монтируются на специальный обод 4, на котором укреплен вентиль 2 для накачки воздуха. Установленная на обод и накачанная воздухом шина бортами 5 плотно прижимается к бортам обода колеса, что препятствует выходу воздуха из шины.
Рис. Бескамерная шина: 1 — герметизирующий слой; 2 — вентиль; 3 — резиновые втулки; 4 — обод колеса; 5 — борт
С внутренней стороны шина, а также ее борта покрыты герметизирующим слоем 1, изготовленным из самозатягивающейся резины. Вследствие такого устройства бескамерные шины продолжительное время удерживают воздух при проколах и даже при пулевых повреждениях.
Читайте также: