Что такое ось колеса
Колесная пара — состоит из оси, соединенной с колесным центром и зубчатыми колесами тяговой передачи, которые вращаются как единое целое. На колесные центры закреплены бандажи, которые на локомотивах сменные, а на вагонах, как правило колеса цельнолитые. Такая конструкция позволяет выдерживать пробег в несколько сотен тысяч километров при условии своевременной замены бандажей, профилактике зубчатой тяги и нужного типа рельс.
Меню страницы:
Прохождение кривых большого радиуса (порядка 500 м или более) выполняется из-за разницы диаметров колес вдоль окружностей колеса, которая возникает, когда колесная пара смещается по всей траектории. Это различие характеризуется тем, что плоскость колес (профиль колеса) является не цилиндрической, а конической формы: диаметр обода колеса снаружи меньше, чем изнутри, что с учетом профиля поверхности рельса позволяет колесной паре смещаться от центра рельса к внешней стороне поворота. Это позволяет переключаясь на разные колеса во время движения поезда. Движение колесной пары по на стрелочных переводах, где радиус дуги гораздо меньше, осуществляется за счет наличия гребней на колесах. Поверхность рельса и гребня внешнего колеса контролируется силами, возникающими в результате движения колесной пары и контакта внутренней боковой поверхности рельса. При движении состава по прямой гребни колёс выполняют стабилизирующую функцию для поддержки прямолинейного направления движения.
Во время движения поезда между колесом и рельсом наблюдаются микродеформации, за счет того что металл не является сверх плотным. Это создает постоянное нарастание силы скрепления колеса и рельса, во время увеличения скорости и увеличения сил трения. Существуют системы из пары колёс, позволяющих вращаться с разными относительными скоростями. Такие колеса не являются колесными парами и применяются исключительно в мало скоростных подвижных составах.
Современные автомобили имеют всё более сложные и качественные шасси, которые должны соответствовать как требованиям по комфортабельности и спортивности, так и, в особой степени, требованиям безопасности движения.
Ходовая часть является связующим звеном между автомобилем и дорожным полотном. Как силы, действующие на опорную поверхность колеса и силы тяги, так и возникающие при прохождении поворотов силы бокового увода передаются ходовой частью на дорогу через колёса автомобиля.
Ходовая часть подвергается воздействию множества сил и моментов. Увеличивающаяся мощность автомобилей, а также возросшие требования к их комфортабельности и безопасности ведут к постоянному росту требований к ходовой части.
По мере усложнения конструктивного исполнения кинематики ходовой части с течением времени трудоёмкость регулировки постоянно увеличивалась, а допуски при регулировке постоянно уменьшались.
Для проверки и, при необходимости, регулировки кинематики ходовой части необходимо проверить или отрегулировать ходовую часть на специальных измерительных стендах. При этом необходимо учитывать, что регулировать ходовую часть следует только после проведённого ремонта, или возникновения проблем в этой ходовой части.
К ходовой части автомобиля относятся:
Точка опоры колеса — это расположенная в средней плоскости колеса точка пересечения перпендикуляра, проходящего через ось вращения колеса, с плоскостью дорожного полотна.
Средняя плоскость колеса проходит перпендикулярно оси вращения колеса по центру шины колеса.
Колёсная база — это расстояние между центрами колёс передней и задней оси.
Ширина колеи — это расстояние между серединами шин колёс каждой оси.
В случае независимой подвески колёс с поперечными или диагональными рычагами при сжатии и отбое упругих элементов подвески ширина колеи меняется.
Геометрическая ось движения представляет собой биссектрису суммарного угла схождения колёс задней оси.
Задняя ось является осью, определяющей курсовое направление автомобиля. Поэтому все измерения для колёс передней оси, а также некоторых вспомогательных систем водителя выполняются относительно геометрической оси движения. В оптимальном состоянии геометрическая ось движения лежит в продольной средней плоскости автомобиля.
Продольная средняя плоскость автомобиля представляет собой рассекающую автомобиль неподвижную плоскость, перпендикулярную дорожному полотну и проходящую через середину колеи передних и задних колёс (плоскость X-Z).
Угол тяги представляет собой угол между продольной средней плоскостью автомобиля (2) и геометрической осью движения (1). Он образуется из геометрической оси движения, бокового смещения и перекоса задней подвески. Если биссектриса угла направлена влево вперёд, то угол тяги называется положительным. Если она направлена вправо вперёд, то угол называется отрицательным.
Положение прямолинейного движения. Это положение колёс является вспомогательным положением, при котором индивидуальные углы схождения колёс относительно продольной средней плоскости у обоих передних колёс одинаковые. В этом положении осуществляется измерение углов установки колёс задней оси.
Оптимальный угол тяги. Индивидуальный угол схождения колёс задней оси представляет собой угол между продольной средней плоскостью автомобиля и секущей средней плоскости отдельного колеса.
Угол тяги положительный (положительное схождение), когда передняя часть колеса обращена в сторону продольной средней плоскости автомобиля. Угол тяги отрицательный (отрицательное схождение), когда передняя часть колеса обращена в сторону от продольной средней плоскости автомобиля.
Суммарное схождение получают путём сложения индивидуальных углов схождения левого и правого колёс одной оси, причём необходимо учитывать знаки значений индивидуальных углов схождения.
Индивидуальный угол схождения колёс передней оси представляет собой угол между геометрической осью движения и секущей средней плоскости отдельного колеса.
Отрицательное схождение. Он положительный (положительное схождение), когда передняя часть колеса обращена в сторону геометрической оси движения. Он отрицательный (отрицательное схождение), когда передняя часть колеса обращена в сторону от геометрической оси движения.
Развал — это угол между средней плоскостью колеса и вертикалью к точке пересечения средней плоскости колеса с опорной поверхностью. Различают положительный и отрицательный развал:
Поперечный наклон оси поворота — это наклон оси поворота (b) относительно перпендикуляра (a) (в плоскости, параллельной продольной средней плоскости автомобиля) к дорожному полотну. Благодаря поперечному наклону оси поворота при повороте управляемых колёс кузов автомобиля приподнимается, вследствие чего возникают силы, стремящиеся вернуть колесо в прямолинейное положение.
Различают положительное (+), отрицательное (–) и нулевое плечо обкатки. Плечо обкатки определяется развалом, поперечным наклоном оси поворота и вылетом колёсного диска.
Плечо обкатки — это расстояние между точкой опоры колеса и точкой пересечения продолжения оси поворота колеса (называемой также осью поворота) с опорной поверхностью колеса.
Плечо обкатки — динамическая стабилизация автомобиля. При отрицательном плече обкатки колесо с большим коэффициентом сцепления сильнее отклоняется внутрь — колесо самостоятельно стремится повернуться в сторону, противоположную развороту, — водитель должен просто удерживать рулевое колесо. При нулевом плече обкатки предупреждается передача посторонних сил на рулевое управление при подтормаживании тормозов с одной стороны автомобиля и при повреждении шины.
Продольный наклон оси поворота (кастер). Продольный наклон оси поворота — это наклон оси поворота в направлении продольной оси автомобиля относительно вертикали к плоскости дорожного полотна.
Различают положительный и отрицательный угол продольного наклона оси поворота:
Обратное схождение в повороте представляет собой разницу углов поворота колеса, движущегося по внешнему радиусу поворота (меньший угол) и колеса, движущегося по внутреннему радиусу поворота (больший угол).
Обратное схождение в повороте задаётся рулевой трапецией. Таким образом оно даёт представление о принципе работы рулевой трапеции при соответствующем повороте управляемых колёс — влево или вправо.
Передняя подвеска, рычаги рулевых тяг и рулевой механизм с рулевыми тягами в совокупности образуют рулевую трапецию. С помощью рулевой трапеции обеспечиваются разные углы поворота управляемых колёс, необходимые для движения в поворотах. Поворотный кулак и рычаги рулевой тяги расположены относительно друг друга не под углом 90°. Из этого вытекают неравные расстояния перемещения концов обоих рычагов рулевой тяги при повороте управляемых колёс. Это приводит к повороту управляемых колёс на разные углы.
Максимальный угол поворота — это угол средней плоскости колеса, движущегося по внутреннему радиусу поворота (B), и колеса, движущегося по внешнему радиусу поворота (A) относительно продольной средней плоскости автомобиля при повороте рулевого колеса влево-вправо до упора.
Максимальные углы поворота в обе стороны должны быть одинаковыми. Это обеспечивает одинаковые диаметры разворота.
Угол бокового увода колеса — это угол, образуемый плоскостью колеса к направлению движения (направлению движения колеса). Угол бокового увода возникает в том случае, когда на катящийся автомобиль действуют посторонние боковые силы, такие, как сила ветра и центробежная сила. При этом колёса меняют направление своего движения и движутся под определённым углом к прежнему направлению движения.
Если угол бокового увода передних и задних колёс одинаков, автомобиль обладает нейтральной поворачиваемостью. Если угол бокового увода передних колёс больше, возникает недостаточная поворачиваемость. Если угол бокового увода больше у задних колёс, возникает избыточная поворачиваемость.
Угол бокового увода зависит от нагрузки на колесо, посторонней силы, конструкции шины, профиля шины, давления воздуха в шине и силы трения сцепления.
Угол смещения колеса представляет собой угол между линией, соединяющей точки опоры колёс, и линией, проходящей под углом 90° к геометрической оси движения. Различают положительный и отрицательный угол смещения колеса:
Разница колёсной базы — это угол между соединительными линиями точек опоры передних и задних колёс. Различают положительный и отрицательный угол:
Боковое смещение — это угол между линией, соединяющей точки опоры переднего левого (правого) и заднего левого (правого) колёс и геометрической осью движения. Боковое смещение позволяет сделать вывод о возможных повреждениях кузова.
Разница ширины колеи представляет собой угол между линией, соединяющей точки опоры левого переднего и левого заднего колёс и линией, соединяющей точки опоры правого переднего и правого заднего колёс. Разница ширины колеи определяется как положительная, когда ширина колеи задних колёс больше ширины колеи передних колёс.
Смещение оси считается положительным, когда задняя ось, соотнесённая с геометрической осью движения, смещена относительно передней оси вправо. Смещение оси позволяет сделать вывод о возможных повреждениях кузова.
Вылет колёсного диска влияет на ширину колеи и плечо обкатки. Различают три варианта вылета колёсного диска:
Расчётное положение
При разработке автомобиля вначале определяется расчётное положение. Это положение описывается системой осей координат X-Y-Z.
При этом оси Z и X проходят через центр передней подвески, ось Y в большинстве случаев проходит точно через центры передних колёс. Расчётное положение соответствует положению автомобиля при номинальной установочной высоте расположения кузова.
Все номинальные значения, указанные производителем автомобиля, относятся к расчётному положению.
Таким образом, при определении и сравнении данных в процессе проверки углов установки колёс всегда учитывается расчётное положение — это касается и описываемых далее терминов и обозначений для ходовой части.
Установочная высота
Установочная высота, или высота уровня оказывает решающее влияние на результаты проверки углов
установки колёс. На неё влияет загрузка, степень заправки топливного бака или других ёмкостей с жидкостью,
а также перепад температур, вследствие чего могут изменяться такие параметры ходовой части, как развал,
схождение и угол продольного наклона оси поворота управляемых колёс.
Для тех, кто хочет понять, что означают Углы Установки Колес (Развал/Схождение) и досконально разобраться в вопросе, в этой статье есть ответы на все вопросы.
Схождение (TOE) характеризует ориентацию колес относительно продольной оси автомобиля. Положение каждого колеса может быть определено отдельно от других, и тогда говорят об индивидуальном схождении. Оно представляет собой угол между плоскостью вращения колеса и осью автомобиля при его наблюдении сверху. Суммарное схождение (или просто схождение) колес одной оси. как и следует из названия, представляет собой сумму индивидуальных углов. Если плоскости вращения колес пересекаются впереди автомобиля, схождение положительное (toe-in), если сзади — отрицательное (toe-out). В последнем случае можно говорить о расхождении колес.
В регулировочных данных иногда схождение приводится не только в виде угловой, но и линейной величины. Это связано с тем. что о схождении колес также судят по разности расстояний между закраинами ободьев, замеренных на уровне их центров сзади и спереди оси.
Версия, надо сказать, не лишена изящества, но не выдерживает критики. Хотя бы потому, что предполагает однозначную взаимосвязь между развалом и схождением. Следуя предлагаемой логике, колеса, имеющие отрицательный угол развала, обязательно должны устанавливаться с расхождением, а если угол развала нулевой, то и схождения быть не должно. В действительности это совсем не так.
Развал – параметр, который отвечает за ориентацию колеса относительно дорожного покрытия. Мы помним, что в идеале они должны быть перпендикулярны друг другу, т.е. развала быть не должно. Тем не менее у большинства дорожных автомобилей он есть. В чем фишка?
Иногда пытаются толковать положительный развал как дополнительную меру, направленную на уменьшение плеча обкатки. Когда у нас дойдет дело до знакомства с этим важным параметром подвески управляемых колес, станет понятно, что такой способ воздействия далеко не самый удачный. Он сопряжен с одновременным изменением ширины колеи и включенного угла наклона оси поворота колеса, что чревато нежелательными последствиями. Существуют более прямые и менее болезненные варианты изменения плеча обкатки. К тому же его минимизация не всегда является целью разработчиков подвески.
Рассмотренные нами развал и схождение – параметры, которые определяются для всех четырех колес автомобиля. Далее речь пойдет об угловых характеристиках, которые имеют отношение только к управляемым колесам и определяют пространственную ориентацию оси их поворота.
Известно, что положение оси поворота управляемого колеса автомобиля определяется двумя углами: продольным и поперечным. А почему бы не сделать ось поворота строго вертикальной? В отличие от случаев с развалом и схождением ответ на этот вопрос более однозначный. Здесь разные источники практически единодушны, по крайней мере в отношении продольного угла наклона – кастера.
Справедливо отмечают, что главная функция кастера – скоростная (или динамическая) стабилизация управляемых колес автомобиля. Стабилизацией в данном случае называют способность управляемых колес сопротивляться отклонению от нейтрального (соответствующего прямолинейному движению) положения и автоматически возвращаться к нему после прекращения действия внешних сил, вызвавших отклонение. На движущееся автомобильное колесо постоянно действуют возмущающие силы, стремящиеся вывести его из нейтрального положения. Они могут быть следствием проезда неровностей дороги, неуравновешенности колес и т.д. Поскольку величина и направление возмущений постоянно меняются, их воздействие носит случайный колебательный характер. Не будь механизма стабилизации, парировать колебания пришлось бы водителю, что превратило бы управление автомобилем в мучение и наверняка увеличило износ шин. При грамотно выполненной стабилизации автомобиль устойчиво движется по прямой с минимальным вмешательством водителя и даже с отпущенным рулевым колесом.
Оси- это те узлы грузового транспортного средства, которым приходится выдерживать всю сложность условий работы грузового автомобиля. Возрастающая мощность двигателей и средняя скорость движения грузовых автомобилей неизбежно сказываются на работе подвески - появляется опасность того, что некоторые узлы могут не выдержать повышенных нагрузок и выйти из строя. Однако, специалисты утверждают, что в настоящее время неисправности в осях наблюдаются довольно редко.
Потенциальные покупатели особое внимание обращают на оси подержанных грузовых автомобилей. Ни для кого не секрет, что это довольно уязвимый и дорогостоящий в плане ремонта узел. Если к вышесказанному (мощным двигателям и относительно высокой скорости движения) добавить предельно допустимые (иногда даже превышаемые) нагрузки на оси, движение по неровным дорогам - получится "эффективный рецепт" по уничтожению подвески.
У каждой оси тягача или полуприцепа - свои "беды": передняя подвеска тягача страдает, в основном, от "переутомления" движущихся частей рулевого механизма. На переднюю ось тягача приходится довольно большая нагрузка (фактическая - 4-5 тонн, максимально допустимая - 7-8 тонн). С другой стороны, эта нагрузка довольно постоянная. Колебания в нагрузке на переднюю ось тягача происходят за счёт изменений в количестве содержимого топливных баков. Между тем нагрузка на ведущую ось зависит от нагрузки на седло, которая напрямую связана с весом груза. Именно ведущая ось больше всего страдает от перевеса, иногда достигающего 11-13 тонн (в зависимости от комплектации автомобиля). Кроме того, этот сложный в конструктивном отношении узел подвергается и другим испытаниям: от грубых манипуляций мощностью двигателя может сломаться редуктор и устройство для блокировки дифференциала. Вайдас Швабаускас, руководитель автосервиса "Skuba", говорит, что вероятность неисправностей не зависит от марки или модели грузового автомобиля -
Неисправности в ведущей оси трудно установить даже профессионалу: на плохое состояние редуктора указывают посторонние звуки, однако, В. Швабаускас говорит, что в наше время их можно устранить с помощью специальной жидкости, заливаемой в редуктор (при условии, если это единственный недостаток). Между тем возможные ремонтные работы требуют значительных затрат, так как ремонт редуктора новых грузовых автомобилей практически невозможен. Например, если неисправности появляются в сателлитах редуктора, то, как правило, приходится покупать новый редуктор, а он стоит примерно 3 - 5 тыс. евро. Однако, специалисты отмечают, что редуктор - это надёжный и довольно долговечный узел, поэтому неисправности редуктора встречаются сравнительно редко.
на износ редуктора указывают хлопья в редукторном масле, которые удалить с помощью обыкновенной замены масла невозможно.
К сожалению, определить неисправности осей методом внешнего осмотра практически невозможно. В некоторых случаях на состояние подвески могут указывать шины: неравномерный продольный износ шин может означать проблемы с геометрией подвески, а неравномерный износ по периметру шин может указывать на износ амортизаторов. В. Швабаускас отметил, что очень часто владельцы подержанных грузовых автомобилей выставляют их на продажу с шинами, как он выразился, "собранными по разным углам", поэтому вряд ли по ним можно судить о техническом состоянии конкретного автомобиля. Так или иначе, но любые недостатки в подвеске можно определить только с помощью специального оборудования.
Самые большие нагрузки приходятся на оси прицепов. По словам. А Йокубаускаса, от перегрузок оси прицепов иногда даже лопаются - это практически единственный случай, когда поломку оси можно определить визуально. Другие возможные проблемы могут возникнуть, когда нужно менять осевые подшипники вместе со втулками. Как правило, при замене втулок повреждается нарезка, её реставрировать очень сложно. В таких случаях приходится менять всю ось.
Безусловно, интенсивная эксплуатация грузового автомобиля оказывает влияние на техническое состояние других систем, в частности, на тормозную систему и подшипники колёс. По словам А. Йокубаускаса, опытные водители знают, что о выходящих из строя подшипниках можно судить по постороннему шуму, который они издают. Как правило, проверка состояния подшипников проводится на специальных стендах. Руководитель автосервиса напомнил, что подшипники не выходят из строя внезапно. Для того, чтобы заметить и устранить любую неисправность, нужно своевременно выполнять техосмотр. В противном случае подшипники разрушатся и выведут из строя не только ступицу колеса, но и всю ведущую ось.
Эксперты утверждают, что в настоящее время плохое техническое состояние осей становится всё более редким явлением. По словам А. Йокубаускаса, этот прогресс достигается за счёт использования современных электронных систем, предохраняющих отдельные узлы грузовых автомобилей от перегрузок. В частности,
электронные системы используются в контроле над работой редуктора и механизма блокировки дифференциала. Электронные системы работают так, что они просто не допускают поломок этих механизмов.
"Возможно, водителей раздражают горящие на приборной панели сигнальные лампочки. Однако, они не загораются без причины. Электронные системы заставляют водителей и владельцев грузовых автомобилей содержать транспортные средства в надлежащем состоянии", - говорит А. Йокубаускас.
Электроника электроникой, но человеческого участия в профилактических проверках грузовых автомобилей никто не отменял. В Швабаускас уверен, что техническое состояние транспортного средства и срок его службы напрямую зависит от того, как к этому относится его владелец. Если владелец будет соблюдать правила эксплуатации и вовремя проводить техобслуживание, то автомобиль будет служить ему верой и правдой. По мнению В. Швабаускаса, большинство неисправностей является результатом небрежного отношения к автомобилю и, к сожалению, всё ещё распространённого мнения, что "если в автомобиль можно погрузить одну тонну, то почему бы не погрузить три?". В таких случаях производитель вряд ли виноват.
Читайте также: