Системы управления

Колеса

Движителем называется устройство, осуществляющее взаимодейст­вие транспорт­ного средства с опорной поверхностью. Для автомобилей наиболее широкое примене­ние получил колесный движитель – колеса.

Колесом называется конструкция, состоящая из пневматической шины 1, обода 2, соединительного элемента 3 и ступицы 4.

Шина осуществляет связь автомобиля с дорогой; на обод мон­тируют шину; сту­пица служит для связи колеса с автомобилем; соеди­нительный элемент вос­принимает и передает нагрузки от обода на ступицу.

Обычная камерная шина состоит из камеры, по­крышки и обод­ной ленты (в шинах легковых автомоби­лей ободная лента отсутст­вует).

Камера служит для удержания сжатого воздуха внутри шины и пред­ставляет со­бой тонкостенную резиновую оболочку в виде тора. Для нака­чивания и выпуска воздуха камера снабжена специальным клапаном – вен­тилем. Он позволяет нагнетать воздух внутрь камеры и автоматически пе­рекрывает его выход обратно.

Ободная лента, имеющая вид кольца плоского сечения, предохраняет камеру от трения об обод колеса и борта покрышки. Лента исключает также возможность защем­ления камеры бортами и ободом.

Покрышка восприни­мает давле­ние сжатого воз­духа, находящегося в ка­мере, пре­дохраняет камеру от по­вреждений и обеспе­чивает сцеп­ле­ние колеса с дорогой. По­крышка имеет достаточно слож­ную конст­рукцию и состоит из кар­каса 1, поду­шечного слоя (брекера) 2, протектора 3, боковин 4 и бортов 5.

Каркас, являясь ос­новной частью покрышки, огра­ничивает объем нака­чанной ка­меры; передает уси­лия, дей­ст­вующие со стороны дороги, на обод колеса; соеди­няет все части покрышки в одно целое и придает ее необ­ходимую жесткость при высокой эла­стич­ности и прочно­сти. Каркас состоит из несколь­ких наложенных друг на друга слоев прорезиненного корда и ре­зиновых прослоек.

Подушечный слой (брекер) – резиновый или резино­кордный слой, расположенный между каркасом и протектором. Он состоит обычно из двух и более слоев разреженного корда, обложенного утолщенными слоями резины. Брекерный слой значительно уже каркасного и не закреп­лен на бортовых кольцах. Бре­кер служит для усиления каркаса и улучше­ния связи между каркасом и протектором; смягчает воздействие ударных нагру­зок на каркас и более равномерно распределяет по его поверхности усилия, увеличивая прочность каркаса в зоне беговой части протектора.

Протектором называется толстый слой резины, расположенный в верхней части сечения и контактирующей с поверхностью дороги при ка­чении колеса. Назначение протектора – обеспечивать нужную износостой­кость шины, хорошее сцепление ее с до­рогой; ослаблять воздействие толч­ков и ударов на каркас шины; предохранять каркас и камеру от механиче­ских повреждений и влаги. Протектор состоит из расчлененной части – рельефного рисунка и подканавочного слоя. Рисунок протектора оказывает зна­чительное влияние на сопротивление качению, износ и сцепление шины с дорогой и за­висит от типа и назначения шины.

Боковины – тонкий резиновый слой, покрывающий боковые стенки каркаса и предохраняющий его от влаги и механических повреждений. В большинстве случаев боковины изготовляют как одно целое с протектором из протекторной резины. На боко­винах наносится размер и маркировка шин.

Бортами называют жесткие части покрышки, служащие для крепле­ния ее на ободе колеса. Они образуются из крыльев, обернутых концами слоев корда. Крылья изго­товлены из бортового кольца, выполненного из стальной проволоки, твердого про­фильного ре­зинового шнура (наполни­тельного шнура), обертки и усилительных ленто­чек.

В зависимости от направ­ления нитей корда в каркасе различают диагональные (а) и радиальные (б) шины.

Нити корда в каркасе у радиальных шин на­прав­лены по кратчайшему пути от од­ного борта к другому. При этом, по сравнению с диагональ­ными, радиаль­ные шины имеют более тонкий кар­кас и более толстый брекер.

Радиальные шины характеризуются боль­шей грузоподъемностью (на 15 – 20%), большей радиальной эластичностью (на 30 – 35%), меньшим сопротивлением качению (на 10 – 15%), меньшим нагревом при работе (на 20 – 30° С), лучшим сцеплением с мок­рой и скользкой поверхностью, большим сроком службы (в 1,5 – 2 раза). Однако ради­альные шины имеют большую стоимость, повышенную боковую эластичность и повы­шенную чувствительность боковин к повреждениям (вследствие меньшей их тол­щины).

Бескамерные шины по внешнему виду весьма близки к покрышке камерных шин. Такие шины не имеют камеры и ободной ленты и выпол­няют одновременно функции и покрышки, и камеры. Посадочный диаметр бескамерной шины уменьшен и монтируется она на герметичный обод. Вентиль бескамерных шин монтируется непосредственно на ободе с по­мощью резиновых уплотняющих шайб. Необходимая герметичность в месте соединения бортов шины с ободом колеса обеспечивается уплот­няющим резиновым слоем, увеличенным натягом и специальной конст­рукцией бортов.

Бескамерные шины надежнее и безопаснее камерных (не разрыва­ются при про­коле); во время работы меньше нагреваются; более долго­вечны; проще по конструкции; имеют меньшую массу и момент. При по­тере герметичности обода или самих шин их можно использовать как обычные покрышки.

Таким образом, бескамерные шины являются более совершенными, однако для их изготовления требуется более совершенные технологии и более качественные мате­риалы, что увеличивает их стоимость. Такие шины требуют специальных ободьев, их монтаж и демонтаж вручную сложнее и требует применения специальных приспособле­ний и устройств.

Большое влияние на свойства шины и эксплуатационные качества автомобиля оказывают пропорции поперечного сечения шины.

Основным показате­лем для шин является отно­шение высоты профиля к его ши­рине – Н/В. В зависи­мости от этого отношения разли­чают шины: обычного профиля – тороидные (а), низко- и сверхнизкопро­фильные (б), широкопро­фильные (в), арочные (г) и пневмо­катки (д).

Чем меньше Н/В, тем меньше износ шины, боковой увод, сопротив­ление качению и уровень шума. Кроме того, при одинаковом наружном диаметре шины снижение Н/В дает возможность увеличения диаметра обода и тем самым улучшения условий для раз­мещения в колесе тормоз­ного механизма. К недостаткам уменьшения Н/В можно отне­сти снижение комфортабельности, меньший дорожный просвет, большее усилие на ру­левом колесе, большая стоимость шин.

Размеры и маркировка шин проставлены на их бо­ковинах.

Размер тороидных шин обозначают в виде сочетания размеров B - d, где В – ширина профиля шины, d – внутренний диаметр (посадоч­ный диа­метр обода). В на­стоящее время для отечественных шин принята метриче­ская система обозначения, при­чем в скобках указывается размер в дюймах (по международной системе) – например 170 - 380 (6,70 - 15); радиальные шины имеют буквенный индекс P (R) – например 260R - 508 (9,00Р - 20).

Низко- и сверхнизкопрофильные шины обозначаются сочетанием размеров B/Δ – d, где Δ – отношение H/B, выраженное в процентах. Для та­ких шин широко использу­ется смешан­ное обозначение – например 205/70 R - 13, где 205 – ши­рина профиля шины в миллиметрах, 70 – ин­декс серии (отношение Н/В, выраженное в процентах); 13 - внут­рен­ний диаметр шины в дюймах.

Размеры шин специальных типов отображаются в виде следующих сочетаний: для широкопрофильных – DB - d, где D – наружний диа­метр шины; для арочных шин – DB; для пневмокатков – DBd.

Ободья служат для установки пневматической шины. Конструкция обода опреде­ляется способом монтажа шины на него.

Неразборные однокомпонентные ободья, отличающиеся большой жесткостью, малой массой и простотой изготовления, применяют на всех легковых автомобилях и грузовых автомобилях небольшой грузоподъем­ности, шины которых имеют относи­тельно эластичные борта и небольшие размеры. Плоские разборные ободья применяют для колес большинства грузовых автомобилей.

Соединительный элемент колеса чаще всего выполняется в виде диска, поэтому такие колеса называют дисковыми. Дисковые колеса при­меняют как на легковых, так и на грузовых автомобилях.

Диск запрессовывают в обод и соединяют с ним дуговой или кон­тактной сваркой.

Все большее распространение получают колеса, у которых обод и диск объеди­нены в одной отливке, выполненной под давлением из алюми­ниево-магниевого сплава. Такие колеса имеют меньшую массу и момент инерции; красивый внешний вид, что ис­ключает необходимость примене­ния декоративных колпаков. Однако высокая стои­мость композиционных материалов таких колес и большая трудоемкость их изготовле­ния сдержи­вают их более широкое распространение.

На грузовых автомобилях большой грузоподъемности применяют также бездис­ковые колеса. Спицы, изготовленные заодно со ступицей, за­меняют диск. Ободья таких колес вы­полняются с разъемом в продольной и поперечной плоскостях. При монтаже секторы обода устанавливают в оп­ределенной последовательности в шину, а затем вме­сте с шиной прикреп­ляют к ступице.

По сравнению с дисковыми, бездисковые колеса проще по конструк­ции, имеют меньшую массу (на 10 – 15%), большую долговечность, а также обеспечивают лучшее охлаждение тормозного барабана и шин. С помощью специаль­ной монтажной лопатки они позволяют легко и быстро проводить монтаж и демонтаж шины. Кроме того, они создают возмож­ность установки на ступице ободьев разной ши­рины, что позволяет ис­пользовать на одном и том же автомобиле различные шины. Не­достатком является тех­нологическая сложность и большая трудоемкость изготовле­ния, что приводит к их удо­рожанию.

Ступица служит для установки колеса с помощью подшипников на цапфе пово­ротного кулака управляемого моста или балке ведущего моста с полуосями. Фланцевые ступицы (для дисковых колес) выполняют с вы­ступающим фланцем, к которому крепят диск колеса и тормозной барабан или диск. В качестве подшипников ступицы колеса применяют роликовые конические или шариковые радиально-упорные подшипники.

Дисковые колеса крепятся к фланцу ступицы болтами или гайками. Центрирова­ние и крепление диска одинарных колес легковых автомобилей и грузовых малой гру­зоподъемности осуществляется коническим пояском болтов или гаек, который упира­ется в конические фаски крепежных отвер­стий диска. Бездисковые колеса крепятся к ступице с помощью специаль­ных прижимов и гаек, а их центрирование осуществляется по конической посадочной поверхности ступицы.

Высокие скорости движения современных автомобилей делают не­обходимой ба­лансировку колес, в особенности передних управляемых. Ко­леса грузовых автомобилей балансируют статически, а легковых – дина­мически, размещая балансировочные гру­зики на ободе колеса.

Для создания наименьшего сопротивления движению, замедления изнашивания шин и снижения расхода топлива управляемые колеса должны катиться в вертикальных плоскостях, параллельных оси автомо­биля. С этой целью управляемые колеса устанав­ливают на автомобиль с развалом в вертикальной плоскости и со схождением – в гори­зонтальной.

Угол развала α управляемых колес – угол между плоскостью колеса и вертикаль­ной плоскостью, параллельной продольной оси автомо­биля. Угол развала считается по­ложительным, если верх­няя часть колеса наклонена от автомобиля наружу и отри­ца­тельным – при наклоне внутрь.

Развал необходим для того, чтобы обеспечить пер­пендикулярное расположение колес относительно опорной поверхности при загрузке автомобиля. Он обеспечивается кон­струкцией управляемого моста путем наклона поворот­ной цапфы. У легковых авто­мобилей развал колес регули­руют с помощью предназначен­ных для этой цели деталей подвески (эксцентриковых втулок, прокладок и др.). У грузовых автомобилей развал не регулируется, и его можно восста­новить путем замены или правки соответствующих де­та­лей.

При наличии развала колесо стремится катиться в сто­рону от авто­мобиля по дуге с центром в точке О, что приводит к боковому проскальзы­ванию и износу шин. Для уст­ранения этого отрицательного последствия развала колеса уста­навли­вают со схожде­нием.

Угол схождения δ (на рисунке угол схожде­ния – положи­тельный) определяется разностью расстояний (А - Б), которые замеряют сзади и спереди по краям ободьев на высоте оси ко­лес. Угол схождения управляемых колес как легко­вых, так и грузовых ав­томобилей в эксплуатации регули­руют изменением длины поперечной руле­вой тяги.

Дата добавления: 2014-01-03