Конспект урока на тему "Колеса и шины"

автомобилей

ободом)

опрос.

(Е. В. Михайловский, К. Б. Серебряков, Е. Я. Тур —

Устройство автомобиля: Учебник для учащихся автотранспортных техникумов,—6-е изд., стереотип.— М.: Машиностроение, 1987.)

дорогой, обеспечивая его движение.
В зависимости от выполняемых функций колеса делятся

на ведущие, управляемые, комбинированные (ведущие и управляемые) и поддерживающие.

преобразуется в силу тяги. Вращение колеса преобразуется в поступательное движение

автомобиля.
В ведомых колесах, воспринимающих толкающее усилие от рамы, поступательное движение автомобиля преобразуется в качение.
Автомобильное колесо состоит из пневматической шины, обода, диска и ступицы.
Колесо состоит из обода и соединительного элемента, с помощью которого оно соединяется со ступицей. Соединительный элемент обычно представляет собой профилированный диск, приваренный к ободу, либо является непосредственной частью обода — бездисковые.

колеса должны обеспечивать надежную посадку шины на ободе и не

снижать срок ее службы;
• конструкция крепления колеса должна обеспечивать его быструю и точную установку на ступице;
• минимальное биение и дисбаланс колеса при вращении на ступице;
• минимальный момент инерции.
В случае применения бескамерных шин к колесу предъявляются дополнительные требования:
• герметичность обода;
• одинаковые посадочные размеры для бескамерной и камерной шин одного и того же размера;
• возможность применения камеры.

эксплуатационному назначению транспортных средств колеса имеют следующую классификацию:
• класс 1

– для внутризаводского транспорта (автопогрузчики, электрокары);
• класс 2 — для автомобилей с полной массой до 2,0 т и для прицепов к ним;
• класс 3 — для грузовых автомобилей с полной массой от 2 до 20 т;
• класс 4 — для грузовых автомобилей с полной массой свыше 20 т;
• класс 5 — для автомобилей повышенной проходимости и прицепов;
• класс 6—7 — для тракторов и сельхозмашин.
Колеса могут быть предназначены для следующих типов шин:
• камерных;
• бескамерных;
• с регулируемым давлением;
• арочных;
• пневмокатков.

обода — с неразъемным и разъемным ободом, с профилированным ободом,

с ободом из фасонных профилей, со штампованным или литым ободом и т. д.;
• по месту соединения диска с ободом — с диском, соединенным с ободом в средней части, то же в замочной части, то же в бортовой части;
• по способу соединения диска с ободом — не регулируемые по вылету диска относительно обода и регулируемые;
• по способу соединения колеса со ступицей — дисковые и бездисковые;
• по числу колес, одновременно устанавливаемых на ступицу, — одинарные или сдвоенные.

— сегментный;
•разъемный двух-, трех-, четырех- и пятиэлементный.

Неразъемный обод состоит

из закраин, полок и ручья. Закраины обода воспринимают усилия, передаваемые бортами шины, ограничивают их перемещение и защищают боковины шины от внешних повреждений.

к середине на 5°. Наклон полок обеспечивает натяг бортов при

накачивании шины после монтажа и соответственно их плотную посадку на полки.
Ручей обода служит для временного размещения части борта шины в процессе ее монтажа (демонтажа) и должен быть достаточно глубоким.
Неразъемные ободья являются наиболее жесткими и технологичными, имеют малую массу. Однако на них возможен и монтаж шин с достаточно эластичными бортами и боковинами, т. е. шины легковых автомобилей и грузовых автомобилей малой грузоподъемности.
Для обеспечения безопасности бескамерных шин применяется специальный безопасный контур полок обода.
Ободья изготовляются из качественных конструкционных сталей, допускающих глубокую вытяжку. В ряде случаев колеса в целом, т. е. обод совместно с диском, изготовляются из легких, преимущественно магниевых или алюминиевых сплавов.

и боковины этих шин настолько жесткие, что не позволяют смонтировать

шину через закраины обода.
Наиболее распространенными являются плоские ободья с одной отъемной закраиной. Они имеют цилиндрический либо с неглубоким ручьем обод с одной закраиной. Шина беспрепятственно надевается на такой обод, после чего устанавливается вторая закраина, так называемое съемное бортовое кольцо, которая фиксируется на ободе.
В двухэлементной конструкции съемная закраина выполнена с косым сквозным разрезом и монтируется в канавку на краю обода за счет ее радиальной упругой деформации.
Трехэлементный обод имеет неразъемную жесткую съемную закраину и разрезное замочное кольцо с конической полкой.
Четырехэлементный обод имеет неразъемную закраину, сплошное посадочное кольцо с конической полкой и разрезное (пружинное) замочное кольцо.
Пятиэлементный обод отличается от четырехэлементного наличием уплотнительной вставки, позволяющей герметизировать обод при монтаже бескамерной шины.

со ступицей. Диску придается чашеобразная форма, которая обеспечивает более высокую

поперечную жесткость. В диске имеются центральное и крепежное отверстия, оси которых параллельны оси вращения колеса, а также ряд дополнительных отверстий разнообразной формы. Центральное отверстие служит для размещения ступицы колеса и центрирования диска на ступице. Дополнительные отверстия в диске используются для его облегчения, вентиляции тормозных механизмов, а также выполняют декоративные функции.
Бездисковые колеса. На тяжелых автомобилях используются барабанные (спицевые) ступицы и бездисковые колеса, которые имеют конический поясок на поверхности обода, обращенный к ступице. Соединительная часть выполнена непосредственно на ступице и имеет коническую поверхность. По этим коническим поверхностям осуществляется центрирование обода относительно ступицы. Крепление этих колес осуществляется прижимами путем затяжки гаек на шпильках.

болтами либо шпильками с гайками. Центрирование и крепление диска одинарных

колес осуществляется конической частью гаек или болтов с правой резьбой и углом конуса 60°, которые упираются в соответствующие фаски крепежных отверстий диска. При сдвоенных колесах внутреннее колесо может притягиваться к фланцу колпачковой гайкой (футоркой) со сферической опорной поверхностью и наружной резьбой, на которую наворачивается основная гайка, крепящая наружное колесо. Резьба крепежных деталей правых колес — правая, левых — левая. Длительное время считалось, что такая дифференциация резьб способствует предотвращению самоотворачивания гаек. Однако практика показала, что это не имеет большого значения.

международным соглашениям, в основу обозначения колес положены характеристики обода в

следующей последовательности:
• ширина обода по посадочным полкам в дюймах;
• буквенное обозначение формы бортовой закраины обода;
• знак «—» для разъемных и «х» для неразъемных ободьев;
• номинальный посадочный диаметр обода;
• буквенное обозначение типа посадочной полки обода;
• для обозначения симметричности обода символ «-S» (иногда).
Так например, обозначение 5Jx13H2 указывает: обод шириной 5 дюймов с закраиной типа J, неразъемный, с посадочным диаметром 13 дюймов, с полкой типа Н с обеих сторон (Н2) (полка коническая с круглым подкатом), несимметричный (отсутствует обозначение S).
Обозначение 5.00R—20—S: симметричный, разъемный обод шириной 5 дюймов с закраиной типа R, с посадочным диаметром 20 дюймов.

после сборки автомобильное колесо оказывается в той или иной степени

неуравновешенным. При величине дисбаланса, превышающей допустимое значение, колесо необходимо балансировать. Балансировка выполняется на специальных стендах путем закрепления на ободе колеса балансировочных грузиков. Балансировке подлежат колеса в сборе с шиной, накачанной воздухом до рекомендуемого давления. Балансировка должна проводиться после каждого монтажа шин, а также периодически в процессе эксплуатации автомобиля.
Балансировочные грузики имеют почти плоскую наружную поверхность, а изнутри профилированы по закраине обода колеса. Они имеют массу от 20 до 400 г. Для изготовления грузиков используют твердые сплавы свинца или литейную сталь. Прижимная пружина служит для закрепления грузика на закраине обода. Конструкция грузика и пружины должны обеспечивать их надежное соединение с колесом.

на ось вращения, которая называется цапфой, или на балке моста.

Ступица имеет фланец для крепления диска или непосредственно обода колеса. К нему же присоединяется барабан или диск тормозного механизма.
Ступицы устанавливаются на конических роликовых или шариковых радиально упорных подшипниках, которые воспринимают как радиальные, так и осевые нагрузки, передаваемые на ступицу от колеса. Конические роликовые подшипники имеют большую несущую способность по сравнению с шариковыми. Это объясняется главным образом тем, что ролики образуют линейную зону контакта с беговыми дорожками колец подшипника, тогда как шарики точечную, меньшей площади.
Регулировкой конических роликовых подшипников ступицы, в отличие от аналогичных роликовых подшипников главной передачи, обеспечивается небольшой осевой зазор. В процессе эксплуатации осевой зазор в подшипниках из-за износа рабочих поверхностей увеличивается, поэтому в ступицах обязательно предусматриваются регулировочные устройства.
На легковых автомобилях широкое распространение получили шариковые радиально-упорные подшипники ступиц колес. Такие подшипники заполняются долговечным смазочным материалом при их сборке, достаточно прочно монтируются в ступицу и не требуют обслуживания и регулировок.

воспринимаемые колесом от дороги, обеспечивать с ней достаточное сцепление, снижать

уровень шума, возникающий при движении автомобиля и уменьшать разрушающее действие автомобиля на дорогу.

качении жесткого колеса по твердой дороге его ось «копирует» профиль

дороги. Удары колеса о неровности дороги полностью передаются колесом подвеске. Иной характер имеет качение колеса по жесткой дороге на пневматической шине. В нижней части и особенно в месте контакта эластичная шина деформируется. При этом небольшие неровности увеличивают деформацию шины и не влияют на положение колеса. Значительные неровности и сильные толчки вызывают не только увеличенную деформацию шины, но и плавное перемещение оси колеса. Такая способность пневматической шины плавно изменять характер воздействия дороги на ось колеса называется ее сглаживающей, или нивелирующей, способностью. Сглаживающая способность обеспечивается упругими свойствами сжатого воздуха, находящегося в шине.

D – наружный диаметр; H – высота профиля

которого она изготовлена, происходит взаимное смешение отдельных ее составных частей

(нитей, слоев каркаса, камеры и т. д.). Возникающая при этом работа сил внутреннего и внешнего трения приводит к выделению теплоты, нагревающей шину. При длительном движении с высокими скоростями нагрев шины может быть значительным, давление воздуха в ней повышается. Нагрев отрицательно сказывается на основных ее свойствах.
Таким образом, давление воздуха в шине влияет на ее упругие, сглаживающие, поглощающие и другие свойства. Обычно номинальное давление в шинах легковых и грузовых автомобилей малой грузоподъемности составляет 0,18—0,27 МПа, а грузовых автомобилей, автобусов и их прицепов — 0,5—0,7 МПа. На автомобилях повышенной и высокой проходимости устанавливаются пневмосистемы, с помощью которых можно в зависимости от дорожных условий дистанционно регулировать давление в шинах от 0,5 до 0,35 МПа.

подвеска, работая последовательно в вертикальном направлении, обеспечивают требуемую частоту собственных

колебаний подрессоренной части конструкции. Помимо этого, влияние шины на комфортабельность автомобиля определяется следующим:
• уровнем шума при прямолинейном и криволинейном движении;
• сопротивлением повороту управляемых колес;
• радиальным и боковым биениями, которые передаются на рулевое управление.

определяется прочностью каркаса шины, способного противостоять действию внутреннего давления и

ударным нагрузкам. Безопасность шины определяется следующими ее свойствами:
• устойчивостью прямолинейного движения;
• способностью двигаться с высокими скоростями без опасности возникновения сильных вибраций и разрушения;
• хорошими сцепными свойствами как в продольном, так и в боковом направлениях, а также на дорогах с мокрым, загрязненным, заснеженным и обледенелым покрытиями.

и эксплуатационными затратами.
4. Удобство компоновки (с позиции размещения колес и

шин на автомобиле они должны иметь минимально допустимые размеры) заключается в следующем:
• уменьшается высота и ширина колесной ниши, что позволяет увеличить объем салона, моторного отсека и багажного отделения легкового автомобиля или улучшить планировку салона автобуса;
• уменьшается высота легкового автомобиля;
• уменьшается высота пола автобуса или положение грузовой платформы грузового автомобиля, что важно для ускорения погрузки и выгрузки;
• уменьшается пространство, занимаемое запасным колесом.
В настоящее время на легковых автомобилях применяются колеса диаметром обода не менее 13" (дюймов), а на грузовых — 18".

камеру от повреждений и обеспечивает сцепление колеса с дорогой.
Покрышка состоит

из протектора, подушечного слоя (брекера), каркаса, боковин и бортов с сердечниками. Каркас является основой покрышки, соединяя все ее части в одно целое. Каркас изготовляется из одного или нескольких слоев специальной прорезиненной кордной ткани (корда) толщиной 1 — 1,5 мм. В зависимости от типа и назначения шины корд может быть хлопчатобумажным, вискозным, капроновым, нейлоновым и металлическим. Число слоев корда в каркасе с учетом их равнопрочности может быть: 2—6 для шин легковых автомобилей; 4—14 для шин грузовых автомобилей и автобусов. Число слоев корда определяет прочность каркаса и допустимую нагрузку на шину.

защищающий его от вредных воздействий окружающей среды и механических повреждений.

Боковины должны быть достаточно тонкими и гибкими, для того чтобы хорошо противостоять циклическому изгибу и оказывать малое влияние на изгибную жесткость каркаса. Толщина боковины 1,5—3,5 мм у обычных шин и до 10 мм у арочных. На нижней поверхности боковины формируется монтажный поясок в виде концентричных резиновых колец, которые позволяют проконтролировать правильность посадки борта шины на полку обода при монтаже. В верхней части боковины имеется защитный поясок в виде также концентричных, но более массивных колец. Они служат для защиты от повреждений при боковых наездах на бордюрный камень и т. п.

каркас от повреждения. Его изготовляют из прочной, твердой, износостойкой резины.

В нем различают расчлененную часть (рисунок) и подканавочный слой, который составляет 20—40 % толщины протектора в целом. Толщина протектора шин легковых автомобилей — 10—15 мм, грузовых и автобусов — 15—30 мм.

собой резиновый или резинокордный слой и служит для усиления каркаса

и улучшения связи каркаса с протектором. Брекер смягчает воздействие на каркас ударных нагрузок и способствует более равномерному распределению по каркасу окружных и поперечных сил, возникающих при взаимодействии колеса с дорогой.
Борта надежно укрепляют покрышку на ободе. Снаружи борта имеют один-два слоя прорезиновой ленты, предохраняющей их от истирания об обод и от повреждений при монтаже и демонтаже шины. Внутри бортов имеются стальные проволочные сердечники, которые увеличивают прочность бортов, предохраняют их от растягивания и предотвращают соскакивания шины с обода колеса. Шина с поврежденным сердечником не пригодна для эксплуатации.

характеристикам.
По назначению различают шины:
• для легковых автомобилей;
• для грузовых автомобилей

и автобусов;
• для автомобилей повышенной и высокой проходимости;
• для специальных машин.

по типу рисунка протектора:
• дорожные (для дорог с усовершенствованным покрытием);
•

универсальные (для дорог с различным покрытием);
• повышенной проходимости;
• карьерные.

бывают:
• летние (со стандартным дорожным рисунком);
• для грязи и снега;
•

для грязи, снега и льда.

Основными параметрами шины являются:
• В — ширина профиля;
• Н — высота профиля;
• d — посадочный диаметр;
• А — посадочная ширина (обода).

350 мм);
• среднегабаритные (200 < В < 350 мм);
• малогабаритные

(В < 200 мм).
Отношение высоты профиля шины к ее ширине (Н/В), выраженное в процентах, определяет серию шины, т. е. серия 70 означает, что Н/В = 0,7. Классификация шин по профилю приведена в табл. 2.

слоев корда в каркасе;
• материал, из которого изготовлен корд каркаса;
•

конструкция брекера — число слоев корда, сплошной по ширине или расчлененный, наличие прокладок между слоями брекера;
• материал, из которого изготовлен корд брекера;
• конструкция протектора — высокий или низкий, тип рисунка протектора;
• способ герметизации — камерная или бескамерная;
• наличие специальных устройств, повышающих безопасность шины при ее разгерметизации.

рекомендуемое внутреннее давление воздуха.
По конструкции шины могут быть диагональные, радиальные

и диагонально опоясанные.

каркаса скрещиваются (проходят по диагонали) и наклонены к линии экватора

в верхней части протектора на 30—38°. В этом случае для уравновешивания сил, действующих в нитях, число слоев в каркасе должно быть четным. При качении шины происходит ее деформация, сопровождаемая изменением формы профиля в различных радиальных сечениях. Поскольку кордные нити имеют высокую жесткость на растяжение, то благодаря податливости связующей их резины углы взаимного расположения нитей в смежных слоях каркаса меняются. При деформации резины из-за присущего ей большого внутреннего трения выделяется теплота, шина нагревается. При этом снижается долговечность шины из-за температурного старения резины и нитей корда и увеличивается сопротивление ее качению вследствие совершаемой внутри шины большой работы сил трения.

плоскостях, проходящих через ось колеса. При этом угол наклона к

линии экватора в верхней части протектора составляет 85—90°. Если в каркасе два или более слоев корда, то близлежащие нити в смежных слоях почти параллельны. Такое расположение нитей улучшает условия их работы, так как уменьшаются деформации сжатия и сдвига резины между нитями и, следовательно, меньше по сравнению с диагональным каркасом работа сил трения и разогрев шин. Поэтому каркас радиальной шины имеет больший срок службы.
Диагонально опоясанные шины представляет собой конструктивный компромисс между диагональными и радиальными шинами. Они имеют диагональный каркас и нерастяжимый брекерный пояс. При этом число слоев корда в каркасе меньше, чем у диагональных шин, а в брекере — меньше чем у радиальных, хотя они имеют подобные конструкции. Диагонально опоясанные шины сочетают в себе свойства диагональной и радиальной шин.

с вентилем для заполнения ее воздухом. Наружный диаметр камеры несколько

меньше внутреннего диаметра шины, внутренний диаметр — больше диаметра обода по ручью. Благодаря этому камеру можно установить в шине без складок и после накачивания ее воздухом она равномерно плотно прижимается к шине и ободу, что предотвращает ее истирание. Камеры изготовляются из прочной эластичной резины с большим содержанием каучука. Маркируются камеры по посадочному диаметру обода и диапазону ширины профиля шин, для которых она предназначена.

в), который либо привулканизирован к камере, либо крепится с помощью

зажима. Основными элементами вентиля являются ключ-колпачок, золотник, уплотнительная манжета на втулке золотника, клапан с направляющим стержнем, корпус, пружина клапана, направляющая чашечка стержня клапана. Устройство золотников всех типов вентилей одинаково. Клапан золотника может открываться нажатием на его стержень. Детали вентиля имеют специальную вентильную резьбу, которая обеспечивает легкое свинчивание деталей вручную и одновременно обладает достаточным сопротивлением самоотворачиванию при работе в условиях вибрации и ударных нагрузок.

обод колеса и борта покрышки. Она выполнена из резиновой профилированной

ленты и имеет форму кольца, внутренний диаметр которого несколько больше диаметра обода колеса. Толщина ленты в средней части составляет 3—10 мм и уменьшается к краям до 1 мм. Ободная лента устанавливается между ободом колеса и камерой шины.
Бескамерные шины. Герметизирующие функции в такой шине выполняет слой резины толщиной 1,5—3,6 мм определенного состава, покрывающий внутри каркас и борта. Обод для такой шины должен быть герметичным. Вентиль герметично закрепляется в отверстии обода. Борта шины плотно прилегают к полкам обода благодаря большему сборочному натягу, а также к его закраинам — под действием внутреннего давления. Носки бортов имеют специальную форму.

меньшим внутренним трением вследствие отсутствия камеры, поэтому испытывают меньшее сопротивление

качению и меньше нагреваются;
• более безопасны в случае прокола, так как застрявший в шине колючий предмет обволакивается герметизирующим слоем, а небольшое сквозное отверстие практически затягивается резиной этого слоя;
• более просты в ремонте при небольших повреждениях, так как в этом случае применяются резиновые пробки и герметизирующие пасты;
• их монтаж менее трудоемок, так как отсутствует камера;
• допускается эксплуатация бескамерных шин с камерой.

европейских производителей шин и ободьев в 1975 г. приняла Правило

ЕЭК ООН, определяющее типовые испытания шин и их дополнительные обозначения, необходимые для проведения этих испытаний.
Согласно принятым международным правилам и Правилу 30 ЕЭК ООН, обозначение шин строится следующим образом:
• ширина профиля шины в дюймах/миллиметрах для диагональных конструкций или только в миллиметрах для радиальных шин;
• через знак «/» серия шины;
• знак «—»;
• посадочный диаметр в дюймах;
• индекс грузоподъемности;
• индекс скорости.

Р — для диагональной;
• 155/70—13 78 S — для радиальной.
Индекс

грузоподъемности — условное целое число, соответствующее максимальной грузоподъемности в килограммах или тоннах.
Базовая скорость — максимальная скорость шины, соответствующая оптимальной нагрузке на нее.
В случае необходимости на шину наносят дополнительные обозначения в виде надписей, например, со следующей информацией:
• тип каркаса шины: RADIAL — радиальный;
• бескамерная шина: TUBELESS;
• материал корда и число его слоев в каркасе: 2 PLIES RAYON — 2 слоя вискозного корда;
• для радиальных шин может быть описан состав брекера: TREAD 4 PLIES (2 PLIES RAYON + 2 PLIES STEEL) — пояс из четырех слоев (2 вискозных слоя + 2 стальных слоя);
• фирма-изготовитель;
• обозначение рисунка протектора:
• обозначение «М & S» — для зимних шин.
 

кронштейнах к лонжеронам рамы под платформой с правой стороны (автомобили

ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, MA3-5335), на жестких кронштейнах (автомобиль КамАЗ-5320) или в специальных держателях за кабиной (автомобили ГАЗ-66, ЗИЛ-131, КамАЗ-5410). На легковых автомобилях запасные колеса крепят, как правило, в багажниках.

рисунке обозначена ступица?
 
3. Какой позицией на рисунке обозначен протектор?
 
4. Какой

позицией на рисунке обозначен борт шины?
 
5. Какой позицией на рисунке обозначен каркас шины?

рисунке обозначены крепёжные отверстия?
9. Какой позицией на рисунке обозначен обод?
 

рисунке обозначен протектор?
13. Какой позицией на рисунке обозначена высота профиля

покрышки?
14. Какой позицией на рисунке обозначен брекер?
15. Какой позицией на рисунке обозначена ширина профиля покрышки?