Обод автомобильного колеса
На легковых автомобилях обычно используются обода с глубоким противоскользящим бортом.На ободе имеются держатели для бортов шины. Обод приваривается или приклепывается к штампованному диску, который крепится к фланцу ступицы шпильками и гайками. Коническая форма внутренней стороны гаек обеспечивает надежную посадку диска на ступицу и правильное центрирование.
Конструкция колес и шин
В целом, колеса автомобиля делятся на три категории в зависимости от их функции — ведущие колеса, управляемые колеса и несущие колеса. Ведущие колеса обеспечивают вращение и контакт с дорогой, благодаря чему автомобиль движется. Однако в процессе движения автомобиль должен менять направление и маневрировать, и за это отвечают управляемые колеса.
Грузовые автомобили предназначены для перевозки грузов, и для того, чтобы снизить нагрузку на ведущие и управляемые колеса, в конструкцию шасси были добавлены опорные колеса. Они не приводят автомобиль в движение, не участвуют в маневрировании автомобиля, их функция — принять часть груза ‘на борт’.
Легковые автомобили используют 4 колеса, грузовики могут иметь до 12, а специальные автомобили — до 24 колес. Стоит отметить, что колеса грузовых автомобилей обычно делятся на категории: одно — ведущее, одно — рулевое, остальные — опорные.
Когда речь идет о легковых автомобилях, типы используемых автомобильных колес могут делиться по назначению или комбинироваться. Например, на заднеприводных моделях колеса, установленные на задней оси, являются ведущими, а колеса на передней оси — рулевыми. В переднеприводных версиях, напротив, передняя ось является ведущей и управляемой, в то время как задняя ось просто поддерживает автомобиль.
Особенности конструкции и различия
Автомобильные колеса различаются по принадлежности к транспортному средству, типу шин, конструкции и технологии изготовления. По технологии изготовления такие колеса могут быть стальными сварными (состоящими из прокатного обода и штампованного диска), литыми и коваными.
Процесс изготовления литых колес включает в себя заливку расплавленного металла (обычно алюминиевого или магниевого сплава) в форму, его охлаждение, а затем раскатку посадочной поверхности и сверление отверстий в полученной отливке. К недостаткам литых колес относятся слишком толстые стенки, возможность образования скрытых пор и полостей, недостаточная прочность (они деформируются или даже раскалываются при ударе) и отсутствие возможности восстановления.
При ковке (или объемной штамповке) из заготовки выковывается так называемая ‘заготовка’. ковки, которые затем обрабатываются на токарном станке. Этот процесс сложен и дорог, но кованые колеса прочнее и легче. Например, 13-дюймовый кованый диск весит 4,9 кг по сравнению с 6,0 кг для литого диска, а толщина его стенок составляет всего 3,0 мм по сравнению с 5,5 мм для литого диска. В то же время, кованый диск лучше ‘поглощает’ удары. Именно поэтому кованые диски предпочтительнее на российских дорогах, несмотря на их высокую цену.
Главное преимущество легкосплавных дисков перед обычными стальными — меньший вес. Снижение массы узла ‘колесо-шина’ приводит к уменьшению неподрессоренной инерционной массы и улучшению условий работы подвески, так как колесо ‘послушно’ поддается возвратному действию пружины, амортизатора и быстрее восстанавливает утраченный контакт с дорогой. Это улучшает комфорт вождения и повышает безопасность на высоких скоростях.
ЛЕГКОСПЛАВНЫЕ ДИСКИ
Сплавы на основе алюминия являются наиболее часто используемым материалом для колес. Более дорогие магниевые сплавы используются реже.
Литые колеса изготавливаются путем заливки расплавленного металла в форму и обточки посадочных поверхностей и сверления отверстий после охлаждения колеса. Литые колеса менее стабильны, чем кованые, и имеют более толстые стенки. Кроме того, в процессе изготовления могут образовываться скрытые поры и полости.
Кованые колеса Высококачественные колеса выковываются путем штамповки, а затем обрабатываются на специальных токарных станках (обрабатывающих центрах). Кованые колеса дороже, но прочнее и легче литых.
Основным преимуществом легкосплавных колес перед стальными, помимо меньшего веса, является точность изготовления (их биение не превышает 0,15 мм, в отличие от 1,5-1,8 мм у стальных колес). Особенности технологии производства легкосплавных дисков позволяют получать широкий спектр форм, которые подчеркивают внешний вид автомобиля (фото. 2, 3).
Конструкция колес и свойства алюминиевых сплавов способствовали появлению колес с большим диаметром обода (17-22 дюйма) и мощных тормозов.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОЛЕСА
Максимально допустимая статическая нагрузка должна составлять не менее 1/4 от максимально допустимой полной массы автомобиля (в кгс), указанной в документах на автомобиль или свидетельстве о регистрации.
Основные размеры колес в основном определяются нагрузкой, которую они несут, и размерами тормозов. В зарубежных каталогах размер ‘c’ обозначается как ET; ‘d’ — DIA; ‘e’ — PCD.
Определяющими размерами колеса являются ширина обода и монтажный диаметр, обычно выраженные в дюймах. В обозначение колеса также входит буква, указывающая на форму профиля обода. Например, в обозначении 5.5Ji15 первая цифра означает ширину обода, буква J — форму профиля обода (встречаются также профили E, L, K), а последняя цифра — монтажный диаметр колеса, который соответствует тому же размеру шины.
Диаметр поверхности — это диаметр поверхности обода (в дюймах), на которой установлена шина, например, 12; 13; 14; 15; 16 и т.д. Этот размер должен точно соответствовать диаметру монтируемой шины.
Монтажная ширина — это расстояние (в дюймах) между внутренними поверхностями бортов обода, например, 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5 и т.д. Легкосплавные диски выпускаются диаметром от 12 до 22 дюймов и шириной обода от 4 до 10 дюймов.
Фланец обода — это расстояние (в мм) от плоскости крепления колеса (прилегающей к ступице) до плоскости, проходящей через центр обода. Этот размер определяется путем проведения базовой плоскости через центр обода колеса и измерения расстояния от нее до монтажной плоскости. Если плоскости совпадают, свес равен нулю. Если плоскость крепления выступает из плоскости симметрии, то свес положительный. Если плоскость сближения не выступает в плоскость симметрии, то свес отрицательный. В большинстве случаев допустимо отклонение в ±5 мм, но некоторые производители дисков рекомендуют отклонение в ±10 мм. Следует отметить, что изменение смещения влияет на кинематику подвески, характеристики управляемости, срок службы подшипников и устойчивость автомобиля. Уменьшение смещения относительно заявленного производителем значения приводит к увеличению ширины колеи и большему выходу колес из поворотов. Если используются очень широкие диски, то чрезмерно выступающие шины будут сильнее задевать автомобиль. Кроме того, снижается уровень безопасности.
Диаметр центров крепежных отверстий (указан в мм) должен точно соответствовать диаметру окружности, на которой расположены центры крепежных отверстий (резьбовых) или штифтов втулки. Обычно этот размер указывается двумя цифрами: количество отверстий указывается перед номинальным диаметром, например, 4×114.3 (четыре отверстия на окружности 114,3 мм). Поскольку производители автомобилей не договорились о стандартизации диаметров крепежных отверстий, существует ряд довольно похожих размеров: 4×98 и 4×100; 4×112 и 4×114.3; 5×98 и 5×100; 5×108 и 5×110; 5×112 и 5×114.3; 5×120 и 5×120.7 и так далее. Не рекомендуется оценивать этот размер ‘на глаз’. Неправильная оценка приведет к биению даже правильно отбалансированного колеса и повреждению резьбовых соединений. Для измерения этого размера можно использовать штангенциркуль, но лучше всего получить данные у продавца-консультанта.
Диаметр центрального отверстия (указан в миллиметрах) должен соответствовать диаметру центрирующей проушины на ступице автомобиля. Схождение колес лучше всего обеспечивается, когда диаметр центрального отверстия диска совпадает с диаметром цилиндра, выступающего из ступицы. Если диаметр центрального отверстия диска больше диаметра цилиндра ступицы, используются пластиковые адаптеры для центровки колес (иногда поставляются с алюминиевыми дисками). Адаптеры маркируются номером, соответствующим диаметру отверстия диска и диаметру полуоси, например, 67.1-56.6; 67.1-59.1. Не допускается центровка колеса с помощью болтов или гаек, поставляемых вместе с диском, поскольку их основная функция — прижать диск к ступице автомобильного колеса и зафиксировать колесо в конечном положении.
Выступы обода (молотки) служат для дополнительной фиксации бескамерной шины на ободе колеса. Они обозначаются символом ‘H’ или ‘H2’, что означает наличие одного или двух кольцевых выступов на ободе с определенным профилем. Обода с рисунком ‘H2’ обычно используются для шин с усиленной боковой поддержкой (Run Flat).
Шины
Функция пневматической шины — Поглощать и смягчать толчки и удары, воспринимаемые дорогой, обеспечивать адекватное сцепление с дорогой, снижать дорожный шум и ограничивать разрушение дороги транспортным средством.
Шины классифицируются в зависимости от применению, форме, размерам, герметизации и конструкции. По области применения шины делятся на легковые и грузовые. Первые, за исключением легковых и грузовых автомобилей.
Для классификации шин по профилю используются два соотношения: отношение высоты профиля шины к ее ширине и отношение ширины обода колеса к ширине профиля шины.
— Шины с нормальным профилем — первый коэффициент выше 0,89, второй 0,65-0,76
-широкопрофильные шины — первый коэффициент 0,6-0,9, второй 0,76-0,86.
низкопрофильные — первый индекс 0,70-0,88, второй 0,69-0,76
сверхнизкопрофильные — первый индекс выше 0,70, второй 0,69-0,76
каркас шины — основной каркас шины, обеспечивающий ее прочность. Протектор состоит из 12 слоев кордов, изготовленных из высокоэффективной стойкой резины (хлопок, вискоза, нейлон).
брекер — Брекер представляет собой тканевый слой резины, который скрепляет шину с протектором.
Протектор — служит для защиты протектора от повреждений и изготовлен из упругой резины с вкладками.
Шины — со стальными сердечниками в каждом, повышают долговечность шины.
Радиальные шины обозначаются этой маркировкой, например, 205/70 R14.
Рисунки протектора
Рисунок протектора
Расположение спиц — это расположение спиц, ступицы и обода. На 26-дюймовых колесах наиболее распространена схема ‘три скрещенные спицы’. — Каждая спица пересекается с тремя другими спицами того же фланца. Конечно, наиболее распространенное расположение спиц не обязательно является наилучшим, скорее это своего рода ‘золотая середина’. Наименьший вес имеет набор спиц с радиальным расположением (ноль крестов), а оптимальная жесткость колеса и стабильность размеров достигается при четырехкрестовом расположении (обратите внимание, что радиальное расположение спиц создает большую нагрузку на спицы и особенно на фланец ступицы). Замена спицы означает частичную или полную переборку колеса путем удаления спиц и установки их на новое место. Имеет смысл выбрать предпочтительный вариант в зависимости от того, как вы ездите на велосипеде. Существуют также экзотические варианты расположения спиц, но они не дают никаких существенных преимуществ, кроме эстетических.
Центральным элементом колеса является втулка, которая вращается вокруг фиксированной оси на двух подшипниках. Ступица часто состоит из разъемных шарикоподшипников (без сепараторов), а иногда и из подшипников с уплотнениями (промышленные подшипники, ‘шайбы’). Ступица крепится к ободу с помощью спиц (лопастей, диска). Ступица может включать в себя тормозной барабан или иметь крепления для тормозного диска. Втулка также может включать планетарную систему переключения передач или зубчатую передачу (или кассету зубчатых колес), обычно с механизмом свободного хода (‘щеколдой’).
Шина, внутренняя труба, колпак
Поперечное сечение шины с ободом:
1 — обод; 2 — ребро; 3 — тормозная поверхность; 4 — корд; 5 — внутренняя трубка; 6 — шина; 7 — протектор.
Характеристики велосипедных шин сильно различаются в зависимости от назначения велосипеда. Чаще всего велосипедные шины накачиваются воздухом, что позволяет регулировать жесткость шины. Такие шины обычно состоят из внутренней трубки, в которой находится воздух, и каркаса шины. Такие шины называются клинчерными.
Шина называется clincher. Протектор шины — это .
Основными различиями между шинами являются размерность и рисунок протектора [3] . Размерность определяется двумя числами, обозначающими диаметр и ширину шины. Существует несколько стандартов, определяющих размеры шин.
Рисунок протектора выбирается в зависимости от типа поверхности, по которой будет осуществляться движение [3] . Для твердых поверхностей выбирают узкие шины без выраженного рисунка протектора — ‘слики’. На мягком грунте используются более широкие шины с высоким рисунком протектора — ‘слики’. В целом, чем более выражен протектор, тем лучше сцепление колеса с дорогой, но тем больше сопротивление качению. Существует промежуточный вариант — так называемые ‘полуслики’. В них точки сцепления расположены только по краям шины, поэтому при движении по ровной твердой поверхности они не касаются дороги.
Для зимнего вождения предлагаются шипованные шины. Различают шипованные двухрядные и четырехрядные шины. Последние дороже, но лучше работают на льду, поэтому четырехрядные шипы иногда используются только на переднем колесе, а двухрядные — на заднем.
На дорожных велосипедах используются узкие (18-27 мм) шины высокого давления. Рабочее давление в клинчерных шинах дорожных велосипедов обычно составляет 8 атм.
Конструкция колес транспортного средства: назначение и требования
Конструкция колес и шин транспортного средства должна быть пригодна для безопасной езды. Шины движущегося транспортного средства должны преодолевать трение качения. Трение качения, которое они должны преодолевать, составляет примерно одну десятую от соответствующего трения скольжения.
Колесо сидит на ступице с помощью подшипников качения, которые еще больше снижают трение качения. Гораздо более переменным сопротивлением является сопротивление качению, которое зависит не только от шины, но и от типа дорожного покрытия.
В современных автомобилях хороший контакт с дорожным покрытием необходим для того, чтобы специально настроенные системы подвески были максимально эффективными. Шины выполняют эту функцию, при этом безопасность и комфорт вождения имеют первостепенное значение. Колесо должно:
- поддерживать автомобиль и поглощать удары;
- передавать движение, ускорение, торможение и боковые силы;
- отводить тепло, в случае бескамерных шин — выделяемое шинами;
- обеспечивать плотное прилегание к ободу.
В свою очередь, шина автомобиля, движущегося с любой скоростью и в любых погодных условиях, должна
- выдерживать вес автомобиля
- обеспечивать хорошее сцепление с дорогой
- передавать усилия при движении, ускорении, торможении и рулевом управлении
- улучшать ездовые характеристики и комфорт за счет поглощения ударов при движении
- обладать достаточной прочностью, поддерживать надлежащее давление воздуха и быть устойчивыми к возможным повреждениям
- иметь высокую стойкость к истиранию.
Структура колеса
Автомобильное колесо состоит из обода и шины. Для того чтобы понять, как устроено автомобильное колесо, необходимо знать, какие типы ободов существуют и в чем их различия.
Применение
Теперь вы знаете, как устроено автомобильное колесо и из чего оно состоит, это поможет правильно подобрать и использовать шины, обеспечит комфорт вождения и продлит срок службы шин. Своевременное техническое обслуживание ходовой части автомобиля и проверка минимально допустимой глубины протектора обеспечит безопасность вождения.
Правильная накачка шин автомобиля продлит срок их службы и снизит расход топлива. Колеса — это то, что связывает нас с миром на дороге, и от их надежности зависит не только ваша жизнь, но и жизнь окружающих вас людей.
Помните о важности периодической проверки шин и пожелайте себе удачи на дороге. Подпишитесь на рассылку и поделитесь в комментариях, какими критериями вы руководствуетесь при выборе новых шин и как после этого меняется поведение вашего автомобиля в различных условиях вождения.
