Устройство колеса автомобиля характеристики, площадь и привод колёс

Устройство колеса автомобиля характеристики, площадь и привод колёс

Пожалуй, даже ребенок знает, что такое колесо и в чем его предназначение. Но способность вращаться и передвигать автомобиль относительно земной поверхности — это еще далеко не все, о чем стоит знать водителю собственного железного коня. В этой статье мы выясним, каковы характеристики колеса легкового автомобиля, как они связаны между собой, и какое устройство имеет этот незаменимый элемент любого современного транспорта.

Метрические показатели

Владельцы автомобилей редко задумываются о том, какими параметрами обладает колесо и каково его устройство. Все, что необходимо знать водителю, — это параметры покрышек, которые подойдут к конкретному кованому или литому диску. Тем не менее различные площади и размеры изделия, которые строго связаны между собой, играют исключительную роль в ездовых качествах автомобиля и его управляемости.

Одна из важнейших характеристик — это площадь поверхности, которой покрышка контактирует с землей. Не секрет, что шины и диски могут иметь различную ширину, это дает возможность некоторым образом варьировать данный параметр при покупке шин для своего железного коня.

Оказывается, между площадью и управляемостью легковой машины существует строго определенная связь. Считается, что чем больше поверхность соприкосновения, тем устойчивее становится машина и тем меньше риск отправиться в неуправляемый занос.

Такое положение дел подтолкнуло производителей делать колеса новых машин как можно более широкими и обладающими значительной площадью, что, с одной стороны, отрицательно сказывается на расходе топлива, а с другой, делает машину более проходимой и управляемой даже на высокой скорости.

Расстояние между колесами также играет значительную роль в поведении легкового авто на дороге. Считается, что расстояние между концами оси, будь то машина с задним, передним или полным приводом, должно быть соразмерно с шириной кузова машины. Если между ступицами останется мало места, машина может оказаться слишком валкой. Это приведет к потере устойчивости и риску оказаться в кювете.

Если же между дисками будет слишком «просторно», то маневренность машины оставит желать лучшего, а владельцу, который обитает в мегаполисе с плотными парковками, можно будет только посочувствовать.

По определению, приводом называется система, соединяющая колесо с подвижными элементами двигателя, которые и приводят его во вращение.

В зависимости от модели, комплектации и исполнения, привод может быть передним, задним или же полным. В последнем случае привод может оказаться как полным на постоянной основе, так и подключаемым.

Тип и устройство привода оказывают достаточно сильное влияние на нагрузку ведущей оси. Как показывает практика, ведущая ось подвергается усиленным нагрузкам, благодаря постоянному воздействию со стороны двигателя. В этой же связи на переднем и заднем приводе быстрее изнашиваются покрышки, которые устанавливаются именно с ведущей стороны. Поэтому производители шин рекомендуют периодически менять покрышки местами, чтобы обеспечить их более высокий ресурс и надежность. Впрочем, машин, оснащенных устройствами постоянного полного привода, эта рекомендация не касается.

Основные составляющие

Колесо автомобиля состоит из большого числа различных частей и составляющих. Каждая из таких составляющих имеет собственное название, определение и широко котируется специалистами, которые занимаются разработкой шин, дисков и различных комплектующих тормозной системы и подвески машины.

Основная составляющая колеса, вне зависимости от марки и модели автомобиля, а также типа привода — это диск. Диск представляет собой металлическую часть круглой формы, которая является основой для установки покрышки и в то же время выполняет функции крепления конструкции к ступице.

Диски могут иметь различный тип, размер, устройство и материал изготовления. Особенно важен материал, поскольку именно от его свойств будет зависеть, насколько долго сможет прослужить диск, и насколько устойчив он будет при проезде значительных дефектов дорожного полотна.

Одними из самых недорогих дисков являются диски штампованные: они изготавливаются из обыкновенной стали и проштамповываются на специальном прессовочном устройстве. Такие диски не отличаются привлекательным внешним видом, зато их надежности и долговечности можно только позавидовать. Именно благодаря надежности, владельцы автомобилей с полным приводом отдают предпочтение «штамповкам», поскольку они не боятся преодоления бродов и бездорожья.

Еще одна важнейшая составляющая колеса — это покрышка. Покрышка — это именно тот элемент, который контактирует непосредственно с поверхностью дороги и, таким образом, перенимает на себя львиную долю возлагаемых нагрузок. Шина может иметь различную ширину, высоту, радиус и устройство. От этих данных зависит то, какими параметрами должен обладать приобретенный диск.

Кроме того, шины имеют большое количество предназначений и разновидностей. Так, шоссейные шины предназначаются для достижения высокой устойчивости автомобиля на асфальте и при поездках на высокой скорости. Внедорожные покрышки, напротив, плохо себя ведут на высоких скоростях, зато при поездках по пересеченной местности не дадут увязнуть или забуксовать.

Подводя итоги

Вопреки многочисленным заблуждениям, колесо автомобиля имеет достаточно сложное строение и спроектировано таким образом, чтобы обеспечить минимальный износ механизмов и максимально возможный их ресурс. Если прислушиваться к рекомендациям производителя, то удастся достигнуть желаемого эффекта и освободить себя от нежелательных затрат в будущем.

Читайте также:  Регулировка сцепления нексия — Ремонт своими руками; Автозапчасти для иномарок, ремонт авто

Строение колеса и устройство автомобильной шины. Из чего состоит колесо автомобиля

Из каких элементов состоит конструкция шины

Чтобы разобраться, как устроена шина рассмотрим все ее конструктивные элементы.

  • Каркас. Часто этот элемент называют – корд. Это нити корда, придающие автошине достаточную прочность и жесткость. Существует несколько типов покрышек по типу расположения корда в каркасе.
  • Брекер. Прослойка отделяющая протектор и каркас. Состоит из нескольких слоев корда, между которыми помещают резину. Обеспечивает дополнительную надежность и устойчивость к повреждениям, при этом достаточно гибкий.
  • Протектор. Внешний слой резины на профиле шины. Отличается не только высокой прочностью, но и специальным рисунком, который обеспечивает более надежное сцепление с дорогой.
  • Боковина. Слой резины над боковыми частями каркаса, обязательно имеют брекер.
  • Борт. Позволяет покрышке наиболее эффективно садиться на обод диска.
  • Бортовое кольцо. Специальный элемент борта, который позволяет добиться герметичности при сборке шины и колесного диска.
  • Плечо. Часть протектора, которая размещена сбоку профиля. Зимние шины обычно имеют развитую плечевую часть, что улучшает проходимость на снегу.

Как видите, строение автошины достаточно сложное. Ниже рассмотрим основные элементы более подробно.

Требования, предъявляемые к колесам

К колесам автомобилей и тракторов предъявляются следующие требования:

  • по геометрическим размерам, форме и грузоподъемности колеса должны соответствовать конструкциям шин и условиям их работы;
  • колеса должны иметь минимальные массу и момент инерции при заданных конструкционном исполнении и долговечности;
  • надежность работы и установки колес должна быть обеспечена в течение всего срока службы колесной машины;
  • конструкция колес должна обеспечивать эффективное охлаждение тормозных механизмов;
  • конструкция колес для бескамерных шин должна обеспечивать поддержание герметичности шин и надежную посадку их бортов на полки ободов (предотвращать сползание бортов шины с полок обода, особенно с наружной стороны колеса, в том числе, при понижении давления воздуха в шине);
  • конструкция ободов для шин регулируемого давления должна исключать возможность проворачивания шины на ободе, как при номинальном, так и при минимально-допустимом внутреннем давлении воздуха;
  • конструкция ободов для перспективных шин для ВАТ должна обеспечивать возможность монтажа на них этих шин и, при необходимости, внутреннего ограничителя деформации, а потому должна быть разъемной и герметичной;
  • колеса должны соответствовать международным нормам, предъявляемым к основным геометрическим, посадочным, крепежным размерам и нагрузочным характеристикам в целях обеспечения их взаимозаменяемости;
  • биение колес, допустимый дисбаланс, допуски на размеры и наклон посадочных полок ободов и установочные размеры, необходимые для нормальной работы шин, не должны превышать установленных норм;
  • конструкция колес должна быть приспособлена для выполнения монтажно- демонтажных работ, проводимых при повреждениях шин;
  • окраска колес должна предохранять их от коррозии в течение срока службы колесной машины, а внешний вид – гармонировать с внешним видом колесной машины.

Виды конструкций шины

Одним из важных факторов выбора является наличие камеры или ее отсутствие. Технически камерная и бескамерная резина различаются достаточно сильно.

  • Камерные шины имеют резиновую камеру, которая наполняется воздухом. Такие покрышки немного более простые, это классическая пневматическая шина. Но, есть недостаток, при проколе колесо спускает практически мгновенно.
  • Бескамерная покрышка имеет специальное бортовое кольцо, обеспечивающие герметичность. Также для них требуются специальные диски, подходящие для такой эксплуатации.

Сейчас больше распространены бескамерные шины. Они проще и дешевле в обслуживании, надежность их значительно выше.

Еще разделяют покрышки по конструкции корда. Тут выделяются диагональные и радиальные шины.

  • Диагональная конструкция подразумевает расположение нитей корда под углом к меридиану шины. Обычно угол наклона примерно 50°-55°. Есть еще один нюанс, каждый следующий слой корда, по отношению к предыдущему находится под углом в 100°. Такое размещение корда позволяет добиться высокой прочности в сочетании с высокой эластичностью. Так как нити постоянно смещаются друг относительно друга, это приводит к высокому выделению теплоты. Количество слоев корда всегда четное.
  • Радиальные шины имеют нити расположенные в соответствии с радиусом. Каждая нить располагается от одного борта до другого. Диагональное размещение корда только у брекера. Так как нити не сильно растягиваются, их защищает брекер, они выделяют меньше теплоты, а также служат дольше. Низкий нагрев позволяет делать низкопрофильные покрышки. Такое устройство также позволяет сделать автомобиль более устойчивым на дороге. Основным недостатком является жесткое качение.

Маркируется радиальная резина буквой «R», она находится в индексе типоразмера на боковине. Если этой маркировки нет, перед вами диагональная шина. Но, сейчас практически не производятся диагональные покрышки для легковых автомобилей, так как по эксплуатационным характеристикам они уступают радиальным.

Обозначения колес

Устанавливаемые стандартами различных стран обозначения колес наносятся на одну из сторон диска колеса или обода бездискового колеса и включают:

  • товарный знак предприятия-изготовителя;
  • номер колеса;
  • размеры обода и конструкцию полок;
  • стандарт, которому соответствуют размеры колеса (DIN, ГОСТ);
  • дату изготовления (месяц или неделю и год изготовления).

Размеры ободов дисковых колес включают ширину профиля и посадочный диаметр обода в дюймах или миллиметрах, разделенные знаком «х» для неразборных глубоких ободов (5Jх13) и ободов с крутыми полками (9.00х19,5) и знаком «-» – для разборных полуглубоких (228Г-508) и плоских ободов (10.0-20; 330-533). Буквы между цифрами указывают на различную форму закраин и различное исполнение полок и ручья (информацию можно найти в справочной литературе).

Читайте также:  Лифтинг Нивы своими руками тюнинг передней и задней подвесок

При наличии безопасного контура на полках ободов для легковых автомобилей этот контур указывается в обозначении после размеров обода (например, 5Jх13Н2, где Н2 означает двусторонний подкат). Также указывается вылет колеса (ЕТ) в миллиметрах, например, ЕТ30. Таким образом, полная характеристика дисковых колес для легковых автомобилей имеет вид, приведенный на рисунке 20.

Рисунок 20. Характеристика дискового колеса легкового автомобиля

Расположение ручья глубокого обода колеса (симметричное или асимметричное) видно по колесу и не маркируется.

Соответствие размеров шин легковых автомобилей размерам профиля ободьев колес приведено в таблице 2.

Таблица 2. Соответствие размеров шин размерам профилей ободьев колес

245/70R16
225/55R16 265/70R16
255/65R16

Материалы изготовления и их роль

Производится автомобильная резина из нескольких компонентов, которые дополняя друг друга обеспечивают эффективную работу шины. Также смесь в некотором смысле влияет на строение шины. Разберем состав автошины более подробно. Для производства используются следующие компоненты.

  • Каучук. Несмотря на разнообразие состава современной резиновой смеси, основу его составляют все же различные каучуки. На данный момент времени используется искусственный каучук, который производится путем синтеза из нефти. Также может использоваться натуральный и синтетический изопреновый каучук. Но последние применяются ограниченно, только чтобы получить определенные характеристики.
  • Углерод технический. Чаще его называют «сажа». Является обязательным компонентом шины. Именно благодаря его наличию покрышка приобретает черный цвет. Но, основная польза от этого материала – увеличение прочности изделия.
  • Кремневая кислота – аналог технического углерода. Но, полностью его не заменяет, часто используется в «зеленых» шинах так как оказывает меньше влияние на экологию. Применяется ограниченно.
  • Сера – используется в качестве вулканизатора.
  • Масла и смолы. Влияют на жесткость покрышек, а также регулируют уровень износостойкости.
  • Активаторы вулканизации. Обычно применяются стеариновые кислоты или оксид цинка. Они провоцируют вулканизацию каучука, а также обеспечивают образование оксидной полимерной сетки.

Это основные компоненты резиновой смеси. Тут еще нужно учитывать, что каждый производитель имеет свои рецепты, отличающиеся соотношением веществ.

Есть еще и экологические компоненты. Применяются ограниченно в связи с высокой стоимостью. Обычно это кукурузный крахмал, который добавляют в состав протектора. Это позволяет добиться улучшения качения шины.

Процесс изготовления автомобильных шин

Производство автомобильной шины является многоэтапным процессом. Разберем основные этапы.

  • Проектирование. Сейчас обычно используют компьютерное моделирование.
  • Производство отдельных компонентов. Брекер, корд, борт и прорезиненная лента (заготовка протектора) производятся отдельно.
  • Далее производится сборка. Для этого отдельные компоненты собирают вместе на специальном сборочном барабане.
  • После сборки заготовка вулканизируется.

Последним этапом являются тестирование и маркировка.

Современная автомобильная шина – высокотехнологичная продукция, которая имеет целый ряд технических особенностей. Чтобы правильно выбирать и эксплуатировать покрышки необходимо знать из чего состоит конструкция, а также состав резиновой смеси.

Колеса и шины

Какое назначение автомобильных колес?

Колеса передают нагрузку массы автомобиля на дорогу и осуществляют непосредственное сцепление автомобиля с дорогой.

Как устроено автомобильное колесо?

Автомобильное колесо (рис.161) состоит из металлического диска 5 с глубоким 4 или плоским 9 ободом и эластичной шины, состоящей из покрышки 1, камеры 2 с вентилем 3 и ободной ленты 11. Глубокие ободы (рис.161, а) имеют уступы для удерживания бортов покрышки и применяются на легковых автомобилях. Плоские ободы (рис.161, б) изготавливают с коническими посадочными полками 8, что обеспечивает плотную посадку шины на ободе и предотвращает ее проворачивание. Плоские ободы устанавливают на грузовых автомобилях ГАЗ, ЗИЛ и других. Шина удерживается на плоском ободе с помощью съемного неразрезного кольца 6 и замочного (разрезного) кольца 7. На автомобилях КамАЗ установлены бездисковые колеса (рис 161, в). Такое колесо состоит из плоского обода 10, на котором смонтирована шина, удерживаемая неразрезным кольцом 6 с конической полкой и замочным кольцом 7.

Рис.161. Колеса:
а – с глубоким ободом; б – с плоским ободом; в – бездисковое.

Колесо располагается на конической поверхности ступицы и крепится гайками посредством прижимов. Между ободами сдвоенных задних колес устанавливается проставочное кольцо.

На дисках выполнены конусные отверстия, которыми колесо одевают на шпильки, жестко закрепленные на ступице, и крепят гайками с конусными проточками. Совпадением конусов гаек с конусными отверстиями на дисках обеспечивается точная установка колес. На заднем мосту грузового автомобиля с каждой стороны имеется по два колеса. Внутреннее колесо закреплено на шпильках колпачковыми гайками с внутренней и наружной резьбой, а наружные колеса – гайками с конусом. Гайки левой стороны имеют левую резьбу, правой – правую, что предотвращает их самоотвертывание при ускорениях и торможении автомобиля.

Как устроена покрышка пневматической шины?

Покрышка пневматической шины (рис.162, а) состоит из каркаса 3, являющегося основанием, бортовины 6 с сердечником 1, набранным из стальных проволочных колец, обернутых бортовой лентой, протектора 5, подпротектора 4, называемого подушечным слоем, или брекером, боковин 2. Каркас набирается из нескольких слоев обрезиненного корда, изготовленного из прочных хлопковых, вискозных, капроновых, нейлоновых, металлических обрезиненных нитей, называемых основой, и таких же, но редких нитей, так называемых уток. Промежутки между нитями заполняются резиной. Чем выше грузоподъемность автомобиля, тем большее количество слоев корда в каркасе. Обычно их 4-16, но может быть и больше.

Читайте также:  Коды ошибок KIA; Расшифровка

Рис.162. Пневматические шины:
а – устройство; б – диагональная; в – радиальная; г – шина со съемным протектором; д. е – вентили; ж – обозначение размеров.

Как подразделяются шины?

В зависимости от конструкции каркаса шины подразделяют на диагональные (рис.162, б) и радиальные (рис,162, в) типа Р и РС. Диагональными называются, шины, имеющие каркас с перекрещивающимися нитями корда в смежных слоях. У шин типа Р и РС каркас состоит из ряда параллельных нитей во всех слоях, расположенных в плоскостях поперечных сечений профиля (радиально). Протектор 5 представляет собой толстый слой износоустойчивой резины, которым покрышка соприкасается с дорогой. В зависимости от назначения шины протектор может иметь такие рисунки: дорожный, универсальный повышенной проходимости, карьерный, зимний. Протектор шин РС изготовлен в виде съемных колец 7, что упрощает его замену при износе, а это позволяет увеличить пробег покрышки при трехразовой смене колец до 200 тыс. км. Подпротектор 4 располагается между каркасом и протектором и представляет собой слой мягкой резины с редкими нитями корда. Он надежно соединяет каркас с протектором и поглощает мелкие толчки, воспринятые протектором, предохраняя таким путем каркас от повышенных напряжений и преждевременного износа. Шина типа Р имеет жесткий подпротектор, что уменьшает проскальзывание протектора по поверхности дороги. Бортовина 6 удерживает покрышку на ободе. Боковина 2 состоит из тонкого слоя резины, предохраняющей каркас с боков от стирания и воздействия на него солнечных лучей и атмосферных осадков.

Как устроены камера и вентиль?

Камера представляет собой замкнутую резиновую трубу, в которой имеется металлический или резинометаллический вентиль с обратным клапаном, предназначенный для наполнения камеры воздухом и предотвращения его утечки. Давление воздуха в шине определяется заводом-изготовителем и во время эксплуатации контролируется шинным манометром, имеющимся в комплекте инструмента. Металлический вентиль (рис.162, д) устанавливается на грузовых автомобилях и состоит из латунной трубки 12 с внутренней и наружной резьбой. Внутрь трубки ввертывается обратный клапан, называемый золотником. Золотник состоит из ниппеля 9 с резьбой, резинового клапана 10, пружины 11, одетой на направляющий стерженек. Сверху на трубку накручивается колпачок-ключик 8, предотвращающий утечку воздуха и попадание грязи на золотник.

Корпус вентиля с уплотнительной шайбой 13 вставляется в отверстие камеры 16 и фиксируется в нем гайкой 14 с шайбой 15 (на легковых автомобилях привулканизируется, рис.162, е). Ободная лента корытообразной формы одевается на обод между бортами покрышки грузовых автомобилей с целью предохранения камеры от истирания об обод диска.

Как устроена бескамерная шина, где она применяется?

Бескамерные шины применяются на некоторых легковых автомобилях. В такой шине камера отсутствует, а внутренняя поверхность покрышки покрывается герметизирующим слоем толщиной 2-4 мм. В случае прокола такой шины отверстие (прокол) не увеличивается, а наоборот, несколько зажимается упругим герметизирующим слоем. Благодаря этому давление воздуха в шине снижается медленно, что способствует устойчивому движению автомобиля до ближайшего пункта ремонта шин или к месту стоянки.

В чем особенность арочных шин, в каких случаях они применяются?

Арочные шины обычно выполняются бескамерными и применяются на грузовых автомобилях для движения в трудных дорожных условиях (пахота, песок, болото). Они устанавливаются на ведущем мосту вместо сдвоенных задних колес. Арочная шина имеет специальный диск с широкими ободьями и бортовое крепление. Ширина профиля составляет 650-700 мм, т. е. в 2-3 раза превышает ширину обычных шин при нормальном наружном диаметре. В ней низкое внутреннее давление воздуха (0,05-0,14 МПа), что позволяет получить малое давление шины на грунт. Это в сочетании с высокими грунтозацепами способствует повышению проходимости автомобиля. Движение на арочных шинах по дорогам с твердым покрытием не допускается.

Где устанавливаются шины с регулируемым давлением воздуха в них?

На автомобилях повышенной проходимости ГАЗ-66, ЗИЛ-131 и других устанавливаются шины с регулируемым давлением воздуха в них во время движения. Они могут быть камерными и бескамерными и отличаются от обычных шин большой шириной профиля, меньшим количеством слоев корда в каркасе, наличием резиновых прослоек между слоями корда, рисунком протектора и способностью некоторое время двигаться при сниженном давлении воздуха в них. Шины имеют увеличенную площадь контакта с грунтом, меньшее удельное давление на грунт и обеспечивают высокую проходимость. Однако они имеют пониженную грузоподъемность по сравнению с обычными шинами того же размера. Централизованная регулировка давления воздуха в шинах позволяет непосредственно из кабины снижать его до 0,05 МПа и повышать до требуемой величины при выезде на дорогу с твердым покрытием.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector