Издательство Монолит +38(056)735-50-35 +38(095)931-39-89;
Главная » Учебник по устройству автомобиля » Глава 6. Ходовая часть » Подраздел 6.2 Колеса и шины. Устройство, назначение и маркировка

Подраздел 6.1 Назначение, устройство и типы подвесок автомобиля

6.2 Колеса и шины. Устройство, назначение и маркировка

Подраздел 6.3 Углы установки колес

Назначение колес и шин

Назначение колес – осуществление связи автомобиля с дорогой, обеспечение движения автомобиля, изменения направления движения и передачи вертикальных нагрузок от автомобиля к дороге. Проще говоря, именно благодаря колесам мы можем двигаться и управлять автомобилем, поэтому от правильного выбора колес напрямую зависит поведение автомобиля на дороге.

Выделяют следующие виды колес:

  • ведущие;
  • управляемые;
  • комбинированные (ведущие и управляемые);

Ведущие колеса имеют такое название как раз потому, что они преобразуют тягу двигателя в поступательное движение автомобиля, передавая все моменты и силы на дорогу. Управляемые колеса отвечают исключительно за контроль над направлением движения автомобиля. А если колесо получает тягу от двигателя, да еще и отвечает за направление движения, то оно является комбинированным.

Автомобильное колесо в сборе (рисунок 6.20) состоит из пневматической шины, обода, ступицы и соединительного элемента — диска.

Автомобильное колесо
Рисунок 6.20 Автомобильное колесо. Поперечный разрез.

Пневматическая шина является самым важным элементом в конструкции колеса. Если представить себе колесо без пневматической шины – жестким, например деревянным, то нетрудно предположить, что при качении такого колеса по твердой дороге траектория перемещения оси будет копировать профиль дороги. Удары колеса о неровности дороги в этом случае будут полностью передаваться на подвеску. И все выглядит совсем иначе, когда на колесо смонтирована пневматическая шина. В месте контакта эластичная шина (обычно выполненная на основе каучука и различных добавок – от сажи до оксида кремния) деформируется. При этом небольшие неровности, деформируя шину, не влияют на положение оси колеса.

Если же колесо наезжает на более значительные препятствия, то сильные толчки вызывают увеличенную деформацию шины и плавное перемещение оси колеса. Способность пневматической шины плавно изменять отрицательное влияние дефектов дорожного покрытия на ось колеса называется сглаживающей.

Эффект сглаживания обеспечивается упругими свойствами сжатого воздуха, находящегося в шине.

Примечание
Когда часть шины при качении выходит из контакта с дорожной поверхностью, доля энергии, затраченная на деформацию шины, тратится на внутреннее трение в резине, превращаясь в теплоту. Нагрев отрицательно влияет на свойства шин, как результат — ускорение износа.
Потери энергии зависят от конструкции шины, внутреннего давления воздуха в ней, нагрузки, скорости движения и передаваемого крутящего момента. С увеличением деформации шины растут и потери на внутреннее трение, следствием этого является увеличение затрачиваемой мощности на движение автомобиля.
Для уменьшения деформации и необратимых потерь давление воздуха в шине надо увеличивать. Однако для удовлетворения требований по обеспечению высокой сглаживающей способности шины, с одной стороны, и по уменьшению необратимых потерь на внутреннее трение, с другой стороны, давление воздуха в шинах каждого типа устанавливают с учетом их конструктивных особенностей и условий эксплуатации.

Давление воздуха в шине колеса является важнейшим эксплуатационным показателем и каждым производителем устанавливается в соответствии с конструкцией и прямым назначением шины.

 Колесный диск

Колесный диск обычно устанавливают на ступицу колеса, которая, в свою очередь, установлена в поворотный кулак и свободно вращается на роликовых подшипниках. Изготавливают диск из листового металла путем штамповки и последующей сварки элементов. Диски могут быть отлиты из легкосплавных материалов (например, алюминиевого и магниевого сплава), а могут быть и кованными, которые совмещают в себе легкосплавный материал и штамповку.

 Пневматическая шина

Внимание
Эксплуатация шины с протектором, высота которого меньше предельно допустимой нормы, установленной правилами дорожного движения, ЗАПРЕЩЕНА! Минимально допустимая высота протектора:
  • для легковых автомобилей – 1,6 мм;
  • для грузовых автомобилей грузоподъемностью свыше 3,5 тонн – 1,0 мм;
  • для автобусов – 2,0 мм;
  • для мотоциклов – 0,8 мм.

 Устройство шины

Примечание
Стоит отметить, что на данный момент шины делятся на два типа: камерные и бескамерные. В шинах первого типа есть специальная камера, в которую закачивается воздух. В бескамерных шинах покрышка устанавливается на обод, уплотняется и накачивается воздухом.

Устройство пневматической шины
Рисунок 6.21 Устройство пневматической шины.

Резина, использующаяся для производства покрышек, состоит из каучука (натурального или синтетического), к которому добавляются сера, сажа, смола, мел, переработанная старая резина и другие примеси и наполнители. Покрышка состоит из протектора, подушечного слоя (с брекером), каркаса, боковин и посадочных бортов с сердечниками (силовое кольцо), как показано на соответствующем рисунке 6.21. Каркас служит основой покрышки: он соединяет все ее части в одно целое и придает покрышке необходимую жесткость, при этом обладает высокой эластичностью и прочностью. Каркас покрышки выполнен из нескольких слоев корда толщиной 1—1,5 мм. Число слоев корда является четным для равномерного распределения прочности конструкции и составляет обычно 4 или 6 для шин легковых автомобилей и 6—14 для шин грузовых автомобилей и автобусов.

Интересно
С увеличением числа слоев корда повышается прочность шины, но одновременно увеличивается ее масса и возрастает сопротивление качению, что неприемлемо.

Корд представляет собой специальную ткань, состоящую, в основном, из продольных нитей диаметром 0,6 — 0,8 мм с очень редкими поперечными нитями. В зависимости от типа и назначения шины корд может быть хлопчатобумажным, вискозным, капроновым, перлоновым, нейлоновым и металлическим. Самым дешевым из всех является хлопчатобумажный корд, но он имеет наименьшую прочность, которая, к тому же, существенно уменьшается при нагреве шины. Прочность капронового корда приблизительно в 2 раза выше, чем хлопчатобумажного, а перлонового и нейлонового кордов — еще выше. Наиболее прочным является металлический корд, нити которого скручены из высококачественной стальной проволоки диаметром 0,15 мм. Прочность металлического корда выше хлопчатобумажного более чем в 10 раз, и она не снижается при нагреве шины. Шины из такого корда имеют небольшое число слоев (1—4), меньшие массу и потери на качение*, они более долговечны. Нити корда располагают под некоторым углом к плоскости, проведенной через ось колеса. Угол наклона нитей зависит от типа и назначения шин. Он составляет 50—52° для обычных шин.

Примечание
* Потери на качение. Как ни крути, а при движении, точнее при качении, во всех слоях шины возникает трение и, как следствие, шина сначала деформируется как бы с запозданием, а потом с таким же запозданием приходит в исходное положение. В результате этого не хитрого действия шина начинает нагреваться. Если нагревается, значит просто тратит часть, приложенной к ней энергии предназначенной для качения в пустую. Ученые многих лабораторий изучают вопросы данной проблемы с целью снижения потерь на качение.

Подушечный слой (и брекер) связывает протектор с каркасом и предохраняет каркас от толчков и ударов, воспринимаемых протектором от неровностей дороги. Он обычно состоит из нескольких слоев разреженного обрезиненного корда, толщина резинового слоя в котором значительно больше, чем у каркасного корда. Толщина подушечного слоя равна 3—7 мм, а число слоев корда зависит от типа и назначения шины.

Боковины предохраняют каркас от повреждения и действия влаги. Их обычно изготовляют из протекторной резины толщиной 1,5—3,5 мм.

Борта надежно удерживают покрышку на ободе. Снаружи борта имеются один-два слоя прорезиненной ленты, предохраняющей их от истирания об обод и от повреждений при монтаже и демонтаже шины. Внутри бортов имеются стальные проволочные сердечники. Они увеличивают прочность бортов, предохраняют их от растягивания и предотвращают соскакивание шины с обода колеса.

Камера удерживает сжатый воздух внутри шины. Она представляет собой эластичную резиновую оболочку в виде замкнутой трубы. Для плотной посадки (без складок) внутри шины размеры камеры несколько меньше, чем внутренняя полость покрышки. Поэтому заполненная воздухом камера находится в покрышке в растянутом состоянии. Толщина стенки камеры обычно составляет 1,5—2,5 мм для шин легковых и 2,5—5 мм для шин грузовых автомобилей и автобусов. На наружной поверхности камеры делаются радиальные риски, которые способствуют отводу наружу воздуха, остающегося между камерой и покрышкой после монтажа шины. Камеры изготовляют из высокопрочной резины.

 Особенности бескамерной шины

Бескамерная шина не имеет камеры и ободной ленты и выполняет одновременно функции покрышки и камеры. По устройству она очень близка к покрышке камерной шины и по внешнему виду почти не отличается от нее. Особенностью бескамерной шины является наличие на ее внутренней поверхности герметизирующего воздухонепроницаемого резинового слоя толщиной 1,5—3,5 мм.

Примечание
Материал каркаса бескамерной шины также характеризуется высокой воздухонепроницаемостью, так как для него используют вискозный, капроновый или нейлоновый корд, воздухонепроницаемость которого в 5—6 раз выше, чем у хлопчатобумажного корда.

Примечание
Посадочный диаметр бескамерной шины уменьшен, она монтируется на герметичный обод.

 Рисунок протектора

Внимание
Согласно правилам дорожного движения, запрещается устанавливать на одной оси шины различных размеров и с разным рисунком протектора.

 Назначение

В идеальных условиях протектор должен отсутствовать в принципе (посмотрите на слики формульных болидов), чтобы площадь контакта шины с поверхностью дороги была максимальной. Однако идеальные условия – это когда дорога покрыта асфальтобетоном, причем сухим. Как только на поверхности появится хотя бы небольшой слой воды или поверхность станет просто влажной, коэффициент сцепления* шины с дорогой резко упадет, контакт потеряется и водитель утратит управление над автомобилем. Для того чтобы при наезде на поверхность со слоем воды эту самую воду было куда отводить (можно сказать, в принудительном порядке), покрышка пестрит «ёлочкой» протектора. Если же шина предназначена для движения в зимний период, значит и форма протектора будет соответствующей — увеличенное количество ламелей и грязеотводов.

Примечание
* Сила с которой колеса «цепляются» за дорогу характеризуется коэффициентом сцепления шин с дорогой. Коэффициент сцепления – это отношение силы сцепления колес с дорогой к весу, который приходится на данное колесо. Коэффициент сцепления с дорогой имеет решающее значение при торможении и разгоне автомобиля. Чем выше коэффициент сцепления колеса, тем более высокая будет интенсивность разгона и торможения автомобиля.

Рисунки протектора шин

  • Ненаправленный рисунок (рисунок 6.22) — рисунок, симметричный относительно вертикальной оси колеса, проходящей через его ось вращения. Это самый универсальный рисунок, именно поэтому основная часть шин выпускается с таким рисунком.
  • Направленный рисунок (рисунок 6.23) — рисунок, симметричный относительно вертикальной оси, проходящей через центральную часть протектора. Среди преимуществ такого рисунка — улучшенная способность отвода воды из пятна контакта с дорогой и пониженная шумность.
  • Асимметричный рисунок (рисунок 6.24) — рисунок, не симметричный относительно вертикальной оси колеса. Такой рисунок используется для реализации различных свойств в одной шине. К примеру, наружная сторона шины лучше работает на сухой дороге, а внутренняя — на мокрой поверхности.

Пример шины с ненаправленным рисунком протектора
Рисунок 6.22 Пример шины с ненаправленным
рисунком протектора.

Пример шины с направленным рисунком протектора
Рисунок 6.23 Пример шины с направленным
рисунком протектора.

Пример шины с асимметричным рисунком протектора
Рисунок 6.24 Пример шины с асимметричным
рисунком протектора.

 Маркировка шин

Существует два понятия, относящиеся к каждой модели шины: типоразмер и индексы.
Например, указан типоразмер — 255/55 R16, где
255 – ширина профиля шины в мм;
55 – отношение высоты профиля шины (от посадочного обода до наружного края колеса) к ширине профиля в процентах.

Примечание
Примечательно, что чем меньше эта цифра, тем шире шина.

R — радиальная конструкция корда, составные нити корда в слоях каркаса имеют радиальное расположение (направлены от борта к борту);
16 — посадочный диаметр обода в дюймах (1 дюйм = 2,54 см).

В индексах указываются параметры максимальной нагрузки на одну шину в килограммах и индекс скорости – максимальная допустимая скорость движения в км/ч, а также дополнительные индексы, характеризующие свойства конкретной шины.

Пример маркировки шины
Рисунок 6.25 Пример маркировки шины.

Индекс скорости Максимальная скорость, км/ч
L 120
M 130
N 140
P 150
Q 160
R 170
S 180
T 190
U 200
H 210
V 240
W 270
Y 300
Z Свыше 240

Существует два типа маркировки: для шин внутреннего рынка и для зарубежных шин.

 Маркировка шин внутреннего рынка

В соответствии с ГОСТом на покрышку наносятся следующие обязательные надписи:

  • товарный знак и (или) наименование изготовителя;
  • наименование страны-изготовителя на английском языке — «Made in…»;
  • обозначение шины;
  • торговая марка (модель шины);
  • индекс несущей способности (грузоподъемности);
  • индекс категории скорости;
  • «Tubeless» — для бескамерных шин;
  • «Reinforced» — для усиленных шин;
  • «M+S» или «M.S» — для зимних шин;
  • «All seasons» — для всесезонных шин;
  • дата изготовления, состоящая из трех цифр: первые две обозначают неделю изготовления, последняя — год;
  • «PSI» — индекс давления от 20 до 85 (только для шин с индексом «С»);
  • «Regroovable» — в случае возможности углубления рисунка протектора методом нарезки;
  • знак официального утверждения «E» с указанием номеров официального утверждения и страны, выдавшей сертификат;
  • номер ГОСТа;
  • национальный знак соответствия ГОСТу (допускается наносить только в сопроводительной документации);
  • порядковый номер шины;
  • знак направления вращения (в случае направленного рисунка протектора);
  • «TWI» — место расположения индикаторов износа;
  • балансировочная метка (кроме шин 6,50-16С и 215/90-15С, поставляемых в эксплуатацию);
  • штамп технического контроля.

 Маркировка зарубежных шин

На таких покрышках могут присутствовать иные обозначение:

  • «Тous terrain» — всесезонная;
  • «R+W» (Road + Winter) — дорожная + зимняя (универсальная);
  • «Retread» — восстановленная;
  • «Inside» — внутренняя сторона;
  • «Outside» — наружная сторона;
  • «Rotation» — направление вращения (для шин с направленным рисунком);
  • «Side facing inwards» — внутренняя сторона (для асимметричных шин);
  • «Side facing outwards» — наружная сторона (для асимметричных шин);
  • «Steel» — обозначение наличия металлокорда;
  • «TL» — бескамерная шина;
  • «ТТ» или «MIT SCHLAUCH» — камерная шина.

 Шины Run-flat

Технология Run-flat применяется при производстве дорогих автомобильных шин. Такие шины имеют усиленные боковины. Наличие прочных вставок в боковине шины из резины специального состава позволяет ей выдерживать вес автомобиля даже в спущенном состоянии.

На спущенном колесе с шинами Run-flat можно проехать порядка 80 км, если машина полностью загружена. Если в машине находится только водитель, то двигаться на спущенной шине можно около 150 км (на скорости не более 80 км/ч). Возможность проехать как минимум 80 км на спущенном колесе без последствий для диска и подвески позволяет водителям избежать сложной и небезопасной смены колес в автомобильном потоке. Инженеры добились того, что покрышку после вулканизации можно использовать повторно.

Шины с технологией Run-flat
Рисунок 6.26 Шины с технологией Run-flat.

Примечание
Из соображений безопасности run-flat-покрышки могут устанавливаться только на автомобилях с системой электронного контроля курсовой устойчивости и датчиками давления воздуха в шинах, которые предупреждают об изменении давления воздуха в шинах.

Колесные диски

 Обозначение дисков

Колесный диск
Рисунок 6.27 Колесный диск.

Маркировку шин знать полезно, поскольку шина надевается на диск, который также имеет свою маркировку, и эта маркировка должна соответствовать подбираемой шине.

К примеру, маркировка на диске «8.5J x 17 Н2 5/112 ET 35 d 66.6» имеет следующую расшифровку:

Примечание
Обозначение диска наносится на внутреннюю поверхность, должна дублироваться на упаковке и быть в сопроводительной документации или наклейках.

8.5 — ширина обода в дюймах. Приведенный размер должен в обязательном порядке соотноситься с шириной шины;

Внимание
Шина, ширина которой не соответствует ширине диска, во время движения может соскочить.

x — знак между условными обозначениями ширины и посадочного диаметра указывает на то, что обод колеса неразъемный;

17 – посадочный диаметр обода колеса в дюймах, который должен в обязательном порядке соответствовать посадочному диаметру шины;

Примечание
На легковых автомобилях применяются колеса диаметром от 12 до 32 дюймов, наиболее распространенные диаметры – 14—16 дюймов.

J – буква кодировки, информирующая о конструктивных особенностях бортовых закраин обода (углы наклона, радиусы закругления и т. п.);

Н2 — буква «Н» (сокращение от англ. слова «Hump») указывает на наличие кольцевых выступов (так называемых хампов) на полках обода, которые удерживают бескамерную шину от соскакивания с диска. Зачастую на колесе присутствуют два хампа (обозначение «Н2»), однако хамп может быть и один (обозначение «Н»), они могут иметь плоскую форму (FH – «Flat Hump»), быть асимметричными (AH – «Asymmetric Hump»), комбинированным (CH – «Combi Hump»);

5/112 – PCD («Pitch Circle Diameter» Диаметр, образованный центрами отверстий подкрепление колеса) — цифра «5» обозначает количество крепежных отверстий в диске для болтов или гаек (наиболее часто встречаются колеса с количеством крепежных отверстий от 4 до 6, реже – 3, 8 или 10), «112» – диаметр окружности, образованной центрами крепежных отверстий, в мм. Существует определенный ряд таких диаметров — например, 98; 100; 112; 114,3; 120; 130; 139,7 и некоторые другие. Часто они применяются производителями по традиции или как наиболее подходящие для автомобилей определенного назначения – так, размер 139,7 характерен для пикапов и внедорожников;

ET – обозначение размера вылета диска в мм;

Примечание
Вылет диска колеса (смотрите рисунок 6.27) — это размер между посадочной (привалочной) плоскостью диска колеса, которая прилегает непосредственно к ступице колеса и осью симметрии обода колеса.
Если плоскость прилегания к ступице колеса находится «снаружи» относительно оси симметрии, вылет колеса называется положительным, например, ЕТ35; если «изнутри» (ближе к автомобилю) – вылет отрицательный, например, ЕТ-20. Проще говоря, чем больше колесо выступает за пределы кузова, тем меньше значение вылета. Если в обозначении вылета стоит ноль, значит поверхность прилегания к ступице колеса лежит на оси симметрии обода диска.

Внимание
Установка колесных дисков с уменьшенным по сравнению со стандартным вылетом, может придать иной вид автомобилю, однако такой поворот событий может отрицательно повлиять как на управляемость, так и на ресурс подшипников ступиц колес.

d – диаметр ступицы или диаметр центрального отверстия в мм.

Примечание
В самом лучшем варианте данный диаметр должен соответствовать диаметру посадочного пояска на ступице автомобиля.

Внимание
Всегда для крепления колес необходимо применять только специальные болты и гайки крепления.

Подраздел 6.1 Назначение, устройство и типы подвесок автомобиля

История превращения самодвижущейся повозки в современный автомобиль
О двигателях в целом

Подраздел 6.3 Углы установки колес

Не забудьте заглянуть:

ПДД Украины онлайн Ваш Адвокат online


Содержание этой страницы защищено авторским правом. Копирование, перепечатка, либо использование материалов данной страницы для воспроизведения, переноса на другие носители информации ЗАПРЕЩЕНО и преследуется в соответствии с действующим законодательством.

© ООО «Издательство «Монолит»

 
comments powered by Disqus
Сорочинская ярмарка