Колеса и шины: История и теория. Колеса автомобильные

Колесо автомобиля

Колеса – составляющие ходовой части, обеспечивают связь автомобиля с дорогой, причем это единственные элементы в конструкции машины контактирующие с дорожной поверхностью. Основная функция колес – обеспечение движения авто. Именно они за счет взаимодействия с дорожным полотном преобразуют вращение, полученное от силовой установки и трансмиссии, в перемещение автомобиля.

Назначение, функции

В целом, колеса автомобиля делятся на три категории, в зависимости от выполняемой ими функции, — ведущие, управляемые, поддерживающие. На ведущие колеса подается вращение и благодаря контакту с дорогой они заставляют автомобиль двигаться. Но в процессе передвижения авто необходимо изменять направление движение, маневрировать и за это отвечают управляемые колеса.

Грузовые авто предназначены для транспортировки грузов и для снижения нагрузки на ведущие и управляемые колеса, в конструкцию ходовой части добавлены поддерживающие. Они не приводят в движение авто, не участвуют в обеспечении маневрирования, их задача – принятие части нагрузки «на себя».

В легковых авто используется 4 колеса, в грузовиках же их количество может достигать и 12, а в спецтехнике – до 24. Примечательно, что на грузовиках обычно колеса разделены по категориям – одни из них ведущие, вторые – управляемые, остальные – поддерживающие.

Привод легковых автомобилей

Что касается легкового транспорта, то у них используемые виды колес автомобиля могут делиться как по назначению, так и быть совмещенными. К примеру, в заднеприводных моделях колеса, установленные на задней оси – ведущие, а на передней – управляемые. А вот в переднеприводных версиях – колеса передней оси являются одновременно и ведущими, и управляемыми, задние же выполняют лишь поддерживающую функцию.

Требования к колесам. Составные элементы

Конструкция этих составляющих ходовой части включает в себя два компонента – диск и шину. Но несмотря на это, устройство колеса автомобиля – достаточно сложное и к ним выдвигается немало требований:

быть прочными;
обеспечивать хорошее сцепление с дорожным покрытием;
надежно крепиться к ходовой части;

поглощать воздействия от мелких неровностей дороги;
служить длительный срок.

Колесный диск выступает в качестве посадочной основы для шины и одновременно обеспечивает крепление колеса к ходовой части. На эту составляющую воздействуют значительные нагрузки во время движения, поскольку они первые принимают на себя колебания от неровностей дороги и передают их на подвеску.

Диск

Колесный диск состоит из двух элементов – самого диска и обода. Выпускается четыре вида автомобильных дисков – стальные сварные (штампованные), цельнолитые (легкосплавные, кованные), комбинированные и композитные. В первом виде диск и обод – два разных элемента, соединенных между собой при помощи сварки. В литых дисках его составляющие – единая неразъемная конструкция.

Третий тип – это так называемые комбинированные или разборные диски, бывают двух- или трехсоставными. Являются лучшими дисками по всем характеристикам, поскольку центральная секция обычно выполняется литой и соответственно можно получить любой дизайн, а обод выполняется методом штамповки. Четвертый и самый редкий тип – композитные, стоимость их просто запредельная из-за сложной технологии производства и поэтому увидеть их можно только на спорткарах.

Диск – элемент обеспечивающий крепление колеса. Для этого в нем по центру проделано посадочное отверстие, по окружности которого расположены крепежные отверстия. Количество крепежных отверстий на легковых авто варьируется от 3 до 5, на грузовых же их обычно 6-8. Фиксация диска на ступице осуществляется либо болтами, либо шпильками с гайками.

Конструкция литого диска

Обод предназначен для установки шины. Он обладает сложным поперечным профилем, которое необходимо для правильной и надежной посадки ската. Если рассматривать обод в профиль, то он имеет ступенчатую форму.

Центр обода представлен в виде утопленной площадки, к которой примыкается диск. С обоих сторон от центра сделаны ступеньки, которые сформированы кольцевым выступом (хампом), полкой и бортом.

Хамп предназначен для фиксации шины в ободе и предотвращает ее уход к центру обода. Полка выступает в качестве посадочной площадки для борта ската. Борт обода удерживает шину на полке и не дает ей «слезть».

Отметим, что это самый распространенный тип диска. Но на грузовых авто и спецтехнике можно встретить иные виды дисков авто – с фиксирующим кольцом, разборные (диск состоит из двух половин, стягивающихся болтовым соединением).

Устройство шины

Шина – вторая составляющая колеса. Она также обладает достаточно сложной конструкцией, поскольку в ее задачу входит обеспечение сцепления с дорожным полотном, принятие и гашение колебаний от мелких неровностей, удержание веса. Для выполнения своих функций шина должна быть прочной, но при этом и эластичной. Отметим, что шина является своего рода оболочкой, которая заполняется наполнителем – воздухом или специальными газами.

Шина состоит из эластичного радиального каркаса, задающего форму изделию, на который последовательно нанесены резиновая прослойка, брекер (силовой металлический корд), бандаж из нитей (капроновый корд) и протектор. По внутренней окружности радиальный каркас формирует посадочный борт шины, в который для жесткости установлено проволочное кольцо.

Одна из схем шины

Видимыми элементами шины являются протектор, выступающий в качестве основной рабочей поверхности (он контактирует с дорожным полотном) и боковины. Переход между этими элементами получил название – плечо.

Для обеспечения сцепления с дорогой, протектор обладает сложным узором, который формируется ребрами, блоками с канавками и ламелями.

Разновидности шин

Поскольку автомобили эксплуатируются при разных дорожных условиях, то производителями выпускаются различные виды шин автомобиля. Это позволяет обеспечить оптимальные ходовые качества при тех или иных условиях. Достигаются необходимые показатели двумя факторами – материал изготовления и рисунок протектора.

В целом, все выпускаемые шины можно разделить на две категории по таким критериям как сезонность использования и характер дорожного полотна.

По сезонности использования шины делятся на:

Летние
Зимние
Всесезонные

При изготовлении летнего варианта используется твердая резина, что обеспечивает отличное сцепление с дорогой. Предназначены они для использования по твердому сухому покрытию.

Зимние делаются мягкими чтобы в условиях пониженных температур обеспечивалась должная эластичность изделию. Также такие шины отличаются глубоким рисунком протектора. Помимо этого, многие модели оснащаются стальными шипами, обеспечивающими хорошее сцепление колеса на ледяной поверхности.

Что касается всесезонных шин, то в мире такой тип используется только в некоторых северных странах. Эти шины делаются из резины средней жесткости, что обеспечивает приемлемое сцепление с дорогой летом и сохраняет эластичность зимой.

Что касается типов шин, разделяющихся по характеру дорожного полотна, то они делятся на:

Дорожные
Внедорожные
Универсальные

Дорожный вариант предназначен для использования на твердом покрытии. Внедорожные шины, отличающиеся более развитым протектором с сильными грунтозацепами, позволяют передвигаться на рыхлых поверхностях – песок, грязь. Универсальные же совмещают в себе качества дорожных и внедорожных шин.

Помимо этих двух критериев шины можно разделить еще по одному критерию – рисунку протектора. Он бывает симметричным, направленным и ассиметричным.

Симметричные шины обладают хорошими ходовыми качествами на сухой поверхности и имеют рисунок, который позволяет устанавливать колеса любым способом (менять местами, перекручивать на 180 град.).

Направленный рисунок обеспечивает самые лучшие ходовые качества в условиях движения по мокрой поверхности, но их ставить нужно только в строго определенном направлении.

Ассиметричные шины отличаются тем, что одна часть протектора обладает направленным рисунком, а вторая – симметричным. Это обеспечивает таким колесам неплохие показатели во время движения как по сухой, так влажной дороге.

Напоследок отметим, что при своей внешней простоте колеса автомобилей играют очень важную роль в обеспечении безопасности движения, поэтому подходить к их выбору следует очень тщательно.

autoleek.ru

Автомобильные колеса.

Колеса автомобилей

Общие сведения о колесах

Колесо – одно из величайших изобретений человека. В природе ни одно живое существо не снабжено подобным движителем – кто-то бегает на ногах, кто-то плавает при помощи плавников и хвоста, кто-то летает, ползает, использует реактивную энергию, в общем – животные и даже некоторые растения передвигаются по поверхности и недрам нашей планеты, в ее атмосфере и водной среде при помощи самых разнообразных средств перемещения, но колесами не пользуется никто. А ведь во многих случаях колесо – незаменимый движитель, способный быстро и экономично перемещать по земной поверхности тела любой массы и формы. По этой причине можно считать колесный движитель уникальным продуктом человеческого гения. И этот движитель в качестве средства передвижения по суше используется автомобилями.

Конечно же, колеса современных автомобилей существенно отличаются от тех примитивных катков и деревянных кругов, которые использовались человеком в качестве движителя древних повозок и колесниц. Конструкция автомобильного колеса в результате «технической эволюции» претерпела значительные изменения, поскольку на этот элемент автомобиля возлагаются важные функции, влекущие за собой строгие требования.

***

Требования, предъявляемые к колесам

Колеса обеспечивают связь автомобиля с дорогой, воспринимая всю массу автомобиля с пассажирами и грузом, а также динамические нагрузки, передаваемые на раму или кузов автомобиля. Они обеспечивают поступательное движение автомобиля и изменение направления его движения, а обладая эластичной шиной, они смягчают толчки и удары, возникающие при движении. От характера взаимодействия колес с дорогой зависят тяговые и тормозные свойства автомобиля, плавность хода, экономичность, проходимость, устойчивость, управляемость, и, конечно же, комфорт и безопасность самого перемещения.

К автомобильным колесам предъявляются следующие требования:

минимальное сопротивление качению;
высокие долговечность и износостойкость;
демпфирующие (смягчающие) свойства;
бесшумность работы;
легкость монтажа и демонтажа;
самоочищаемость беговой части шины при движении по деформируемым грунтам;
минимальные биение и дисбаланс;
для повышения плавности хода автомобиля колеса должны иметь минимальный вес.

К основным элементам автомобильного колеса относятся шины, ободья, соединительные элементы и ступицы. Все эти составные части могут быть выполнены в широком диапазоне конструктивных особенностей в зависимости от назначения автомобиля, условий его эксплуатации и других требований.

***

Типы автомобильных колес

Автомобильное колесо состоит из следующих элементов (рис. 1): шины, ободьев 3, 10, соединительных частей с деталями крепления и ступицы. Соединительной частью может быть диск 4, неразборно присоединенный к ободу (дисковое колесо) или спицы, представляющие собой часть ступицы (бездисковое колесо или спицевое колесо).

Ступица обеспечивает установку колеса на балке моста на подшипниках. Если ступица отсутствует, колесо устанавливается на фланце полуоси, которая, в свою очередь, устанавливается на подшипниках в балке моста.

Автомобильные колеса классифицируются по двум основным показателям – назначению и конструкции.

По назначению различают ведущие, управляемые, комбинированные и поддерживающие колеса.

Ведущие колеса преобразуют подводимый к ним крутящий момент в тяговую силу, а свое вращение – в поступательное движение автомобиля.

Управляемые колеса изменяют направление движения автомобиля, оставаясь ведомыми, т. е. они не воспринимают крутящий момент от трансмиссии автомобиля и служат лишь для маневрирования.

Поддерживающие колеса также являются ведомыми и служат для восприятия осевой нагрузки и толкающей силы от рамы или кузова автомобиля, преобразуя ее в свое вращательное движение. Поддерживающие колеса часто выполняют на специальной подъемной оси грузовых автомобилей или полуприцепов, и при движении автомобиля без груза они вместе с осью поднимаются к раме автомобиля, чтобы уменьшить сопротивление качению. Колеса задних осей автомобильных прицепов тоже в большинстве случаев являются поддерживающими.

Комбинированные автомобильные колеса являются одновременно и ведущими и управляемыми. К такому типу колес, например, относятся передние колеса переднеприводных легковых автомобилей.

По конструкции колеса бывают дисковые, бездисковые и спицевые.

В дисковых колесах стальной штампованный диск приваривается к ободу, а в литых колесах из легких сплавов (алюминиевых, магниевых) диск отливается совместно с ободом.

Бездисковые колеса имеют соединитель, изготовленный совместно со ступицей. Бездисковые колеса имеют ряд существенных преимуществ перед дисковыми – они проще по конструкции, имеют меньшую массу (на 10…15%), большую долговечность, более низкую стоимость, удобнее при монтаже и демонтаже, обеспечивают лучше охлаждение тормозных механизмов. Кроме того, они дают возможность устанавливать на одной и той же ступице ободья разной ширины, что позволяет использовать различные шины на одном и том же автомобиле. Бездисковые колеса устанавливаются, например, на автомобилях марки «КамАЗ».

В спицевом колесе в качестве соединителя используют спицы. Спицевые колеса применялись на первенцах автомобилестроения, в конструкции колес современных автомобилей спицы встречаются крайне редко, главным образом – на спортивных автомобилях, обеспечивая меньшую массу колеса и лучшее охлаждение тормозных механизмов. В настоящее время в массовом производстве спицевые колеса для автомобилей практически не применяются из-за недостаточной надежности соединительных элементов – спиц, которые, к тому же, нуждаются в постоянном обслуживании. Их чаще можно увидеть в колесах велосипедов и мотоциклов, где весу колеса уделяется большое внимание.

***

Автомобильные шины

k-a-t.ru

Устройство шин и колес легковых автомобилей

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

Автомобильные шины

Устройство шин и колес легковых автомобилей

К современным шинам, работающим на высоких скоростях движения, предъявляют ряд требований по обеспечению надежной и безопасной работы автомобиля, его высокой комфортабельности и экономичности. Шины должны длительное время надежно работать в различных условиях эксплуатации, обеспечивать высокие сцепные качества с опорной поверхностью, а также хорошую устойчивость и управляемость автомобиля. Комфортабельность езды обусловливается оптимальными жестко-стными параметрами и амортизационной способностью шин, а также бесшумностью при качении. Экономичность шин определяется сопротивлением качению, долговечностью, грузоподъемностью, массой и стоимостью изготовления.

Степень совершенства конструкции шины оценивают довольно большим числом ее параметров и характеристик.

ГОСТ 17697—72 определяет упругие свойства шины— коэффициенты нормальной, боковой, крутильной и угловой жесткости, коэффициенты тангенциальной эластичности и сопротивления боковому уводу. К статическим характеристикам шины относят ряд параметров, характеризующих ее геометрические и весовые данные.

Важнейшие характеристики шин-—показатели коэффициентов сцепления и сопротивления качению. Немаловажное значение имеют характер распределения нормальных и касательных напряжений в плоскости контакта шины с дорогой, величина дисбаланса и степень неоднородности шин. Существует еще ряд характеристик, отражающих те или иные свойства шины: величина критической скорости, показатели температурного состояния шины и ее износостойкости и др.

Однако шины высокого качества полностью проявят заложенные в них работоспособность и свойства лишь при правильной эксплуатации, для чего необходимо знание специфики их работы.

По конструктивному исполнению каркаса шины различают диагональные и радиальные. Все шины легковых автомобилей в зависимости от отношения высоты профиля Я к ширине профиля В (рис. 1) разделяются на две группы: низкопрофильные с Н : В ^ 0,88 и сверхнизко-профильные с 0,82. Радиальные шины второй группы дополнительно представлены серией 70 с Н ^ 0,70 и серией 60 с Н : В ^ 0,60.

1. Шины с диагональным расположением нитей корда в каркасе

Современная шина представляет собой резинокорд-ную оболочку довольно сложной конструкции. Камерная шина легковых автомобилей состоит из покрышки и камеры. Бескамерная шина состоит из одной покрышки. Укоренилось понятие шины, тождественное с понятием покрышка, поэтому при описании рабочих процессов и конструктивных особенностей, связанных с автомобильным колесом, как правило, применяют термин «шина».

Покрышка имеет следующие основные части: каркас, подушечный слой, протектор, боковины и борта.

Рис. 1. Обозначение размеров шины

Рис. 2. Покрышка с диагональным расположением нитей корда в каркасе: 1 — протектор; 2 — слой каркаса; 3 — слои брекера; а — угол наклона нитей корда

Каркас — основная часть покрышки, составляющая е силовую основу. Он воспринимает усилия от давления воздуха при накачивании и передает нагрузки, действующие на ШИНУ с0 СТ0Р0НЫ дороги, на колесо. Каркас состоит из нескольких, наложенных друг на друга, слоев прорезиненного корда и резиновых прослоек. Материалами кордных нитей служат хлопок, вискоза, капрон, нейлон, стальная проволока, стекловолокно и др.

В покрышках с диагональным расположением нитей корда в каркасе (называемых также просто диагональными или обычными шинами) нити корда в слоях каркаса (рис. 2) идут от борта к борту по диагонали, т. е. находятся в плоскости, которая составляет определенный угол а с поперечной (меридиональной) плоскостью, проходящей через ось вращения колеса.

Нити смежных слоев каркаса диагональной покрышки перекрещиваются друг с другом, образуя ромбическую сетку. Изменение формы профиля шины при накачивании ее воздухом происходит в основном при небольшом давлении воздуха (~0,5 кгс/см2). Дальнейшее повышение давления незначительно сказывается на изменении конфигурации профиля. Это объясняется тем, что вначале нагрузка от внутреннего давления воздуха воспринимается резиной каркаса, что влечет за собой существенные деформации. В получившейся под действием внутреннего давления воздуха равновесной конфигурации каркаса вся нагрузка воспринимается нитями корда.

Форма профиля накачанной шины зависит от длины нити корда в покрышке от борта к борту, от угла между нитями корда и ширины обода.

Брекер покрышки представляет собой резиновые или резино-кордные слои, расположенные между каркасом и протектором. Брекер нужен для усиления каркаса и улучшения связи между каркасом и протектором. Он смягчает воздействие ударных нагрузок на каркас покрышки и более равномерно распределяет по его поверхности действующие со стороны дороги усилия.

Протектором называют толстый слой резины, расположенный с внешней стороны по беговой части покрышки. Назначение протектора состоит в том, чтобы обеспечивать покрышке износостойкость, хорошее сцепление с дорогой, ослаблять воздействие ударных нагрузок на каркас, снижать колебания, предохранять каркас и камеру от механических повреждений. Протектор имеет рельефный рисунок, глубина и форма которого обусловливаются многими конструктивными и эксплуатационными факторами. От рисунка протектора зависит сцепление шины с дорогой, сопротивление истиранию и сопротивление качению, отвод влаги из плоскости контакта и отвод тепла от каркаса, бесшумность при движении автомобиля, давление на каркас и дорогу.

Боковинами называют резиновый слой, покрывающий боковые стенки каркаса и предохраняющий его от влаги и механических повреждений. На боковинах наносят размер покрышки, ее номер, дату изготовления и другие обозначения. Бортами называют жесткие части покрышки, служащие для крепления ее на ободе колеса.

Диагональные камерные шины самые распространенные. Их конструкция хорошо отработана, они достаточно надежные и обеспечивают высокие эксплуатационные свойства автомобиля.

Основной недостаток камерной шины — она не обеспечивает безопасной езды, особенно на высоких скоростях, при проколах и повреждениях, когда резко снижается давление воздуха. Быстрое и внезапное падение давление воздуха в шине приводит к резкому ухудшению характеристик ее работы, в том числе уменьшению радиуса качения и сопротивления боковому уводу, в результате чего автомобиль изменяет направление движения.

Рис. 3. Бескамерная шина: 1 — борт; 2 — протектор; 3 — брекер; 4 — каркас; 5 — герметизирующий слой; 6 — вентиль; 7 — обод

Бескамерная шина в отличие от обычной покрышки имеет на внутренней поверхности герметизирующий слдй (рис. 3), уплотнительные бортовые ленты, несколько меньший посадочный диаметр, специальную форму и конструкцию борта, обеспечивающие более плотную посадку шины на обод колеса. Бескамерные шины монтируют на специальные герметические колеса. Вентиль крепится герметично непосредственно в ободе колеса. Бескамерная шина более безопасна при повреждениях, что особенно важно при высоких скоростях движения. В результате повреждения давление воздуха в камерной шине резко падает и возникает опасная ситуация. В бескамерной шине при проколе воздух может выходить только через небольшое образовавшееся отверстие, которое стягивается герметизирующим слоем, вследствие чего происходит постепенное и медленное снижение давления воздуха.

Бескамерные шины меньше греются при эксплуатации. Однако из-за увеличенного натяга бортов на полках обода более сложен демонтаж шин и поэтому рекомендуется применять специальное оборудование. Для надежного монтажа шин на обод необходима определенная скорость накачки, что затрудняет использование ручного насоса.

К колесам бескамерных шин предъявляются более высокие требования, чем к камерным. Колеса бескамерных шин должны иметь лучшую герметичность и большую жесткость, а закраины — лучше противостоять воздействию внешних сил.

2. Шины с радиальным расположением нитей корда в каркасе (шины Р)

Основное отличие покрышек с радиальным расположением нитей корда в каркасе (радиальные шины, называемые водителями также «мягкими») от диагональных состоит в конструкции слоев каркаса (рис. 4). Нити корда в слоях каркаса в радиальных покрышках идут от борта к борту по радиусу профиля, т. е. располагаются в поперечной (меридиональной) плоскости, проходящей через ось вращения. Поэтому кордные нити соседних слоев не перекрещиваются, как в диагональных покрышках, а число слоев в каркасе может быть четным и и нечетным. Такое расположение нитей улучшает условия их работы. Число каркасных слоев в радиальных покрышках значительно меньше, чем в диагональных, кроме того, радиальные покрышки имеют очень жесткий брекерный пояс, состоящий из нескольких слоев, нити в которых расположены под углом 70—85° к поперечной (меридиональной) плоскости сечения.

Брекерный пояс ограничивает возможность каркаса увеличивать свой наружный диаметр при накачивании шины воздухом и тем самым воспринимает на себя нагрузку. В зависимости от диаметра и ширины брекерного пояса изменяется конфигурация профиля шины и отношение между величиной нагрузки, воспринимаемой поясом и каркасом.

Такое сочетание конструкции каркаса и брекера, когда радиально расположенные нити корда в каркасе являются как бы

диагоналями ромбов, образованных нитями корда бре-кера, делает коронную часть шины (в зоне беговой поверхности) как бы нерастяжимой гибкой лентой. Это означает, что при качении она ведет себя подобно тракторной гусенице. При этом смещение элементов протектора относительно опорной поверхности существенно Меньше, чем у шин диагональной конструкции. Особенно это сказывается на выходе элементов протектора из зоны контакта при передаче колесом тяговой, тррмозной и боковой сил. Следовательно, трение в контакте радиальных шин меньше, а износостойкость выше.

Боковины радиальных шин имеют более толстый слой качественной резины, который необходим для улучшения связи радиально расположенных нитей каркаса в окружном направлении и предохранения их от механических повреждений. Бортовая часть радиальных покрышек работает в более тяжелых условиях, чем у обычных шин, поэтому бортовые кольца делают более прочными, а борта более жесткими.

Рис. 4. Покрышка с радиаль 1 — протектор; 2 — слои каркаса; 3 — слои брекера

3. Камеры и вентили

Камера представляет собой кольцевую трубу, изготовленную из высокоэластичной резины с низкой газопроницаемостью и снабженную вентилем. Поскольку резина камеры не является абсолютно непроницаемой, то воздух , находящийся под давлением, постепенно проникает (диффундирует) через ее стенки наружу, в результате чего давление воздуха понижается.

Размеры камеры несколько меньше внутренней полости покрышки, поэтому растягивание камеры при накачивании ее воздухом препятствует образованию складок.

Вентиль камер представляет собой воздушный клапан, служащий для пропуска воздуха внутрь камеры при накачивании и предотвращения выхода его наружу.

Для камер легковых шин применяют в основном ре-зинометаллические вентили (рис. 5). Вентиль состоит из резинового основания и металлического корпуса. Резиновым основанием вентиль привулканизируется к камере. В корпус вентиля ввертывается золотник Сп В5-33 или Сп В5-20. Герметичность вентиля определяется плотностью прилегания резиновой конусной манжеты золотника к соответствующей конусной поверхности в золотниковой камере корпуса.

Рис. 5. Вентиль ЛК с обрезиненным корпусом для камер легковых шин: а — вентиль в сборе; б — золотник Сп В5-20; в — золотник Сп B5-33; 1 — резиновое основание; 2 — корпус вентиля; 3 — золотник; 4 — колпачок-ключик; 5 —резиновая манжета; 6 — чашечка

Для предохранения золотника от попадания влаги и грязи на вентиль навертывают колпачок-ключик (Сп В8), служащий также для ввертывания и вывертывания золотника из вентиля.

Для подачи воздуха в камеру необходимо нажать на верхний конец стержня золотника, что обеспечивается устройством в головке шланга насоса. Сжатый воздух, поступающий из насоса, отжимает вниз чашечку и поступает в камеру.

4. Колеса

Колеса легковых автомобилей однотипны по конструкции и представляют собой неразъемное соединение обода с диском. В средней части обода имеется кольцевое углубление, повышающее жесткость обода и облегчающее монтаж и демонтаж шин. Колеса предназначены для эксплуатации на дорогах с усовершенствованным покрытием и при высоких скоростях движения, поэтому биение колес ограничивается 1,2 мм, а биение ширины профиля ±1,5 мм. При монтаже шин их борта устанавливают на конические полки обода. Для камерных и бескамерных шин наклон конических посадочных полок обода составляет 5°±Г. Величина натяга бортов камерных шин на конических полках обода составляет 0,75— I 0 мм на диаметр, а величина натяга бортов бескамерных шин 1,2— 1,5мм.

Рис. 6. Колесо легкового автомобиля (а) и профиль полки обода (б) для бескамерной шины: 1 — обод; 2 — диск; 3 — ребра жесткости; 4 — выступ для крепления декоративного колпака; 5 — выступ-хамп

Для повышения надежности закрепления борта бескамерной шины на конической полке обода делают специальный кольцевой выступ-хамп (рис. 6), который способствует удержанию борта шины от срыва с полки обода при воздействии на колесо больших боковых сил.

Крепежные отверстия дисков колес легковых автомобилей имеют конические фаски (60°). Они нужны для центровки и предотвращения самоотвертывания крепежных гаек.

Колеса обозначают основными размерами (в миллиметрах или дюймах) обода — шириной между закраинами внутри обода и диаметром посадочных полок (ГОСТ 10408-74). После первого размера ставится буква латинского или русского алфавита, характеризующая комплекс размеров бортовой закраины обода. Например, колеса автомобилей ВАЗ-2101 имеют обозначение 114-330.

Если колесо обозначено одной группой цифр, то они определяют первый размер, т. е. его ширину по посадочным полкам.

5. Маркировка и обозначение шин

Размеры шин принято обозначать двумя числами, первое из которых указывает ширину профиля В, а второе — посадочный диаметр d шины. В соответствии с ГОСТ 20993-75 диагональные низкопрофильные шины имеют дюймовое обозначение, диагональные и радиальные сверхнизкопрофильные шины имеют смешанное обозначение — в дюймах и миллиметрах. На боковинах покрышки наносится сокращенное обозначение завода-изготовителя (Вл. — Волжский,’ В — Воронежский, Е — Ереванский, Л — Ленинградский, М — Московский, Я — Ярославский и др.), дата выпуска шины (месяц и год выпуска), а также серийный номер.

Шины с радиальным расположением нитей корда в каркасе обозначаются буквой R, например 165R13. На шинах могут быть и другие дополнительные маркировки или обозначения, например: «бескамерная»; для шин, предназначенных для ошиповки, буква Ш; балансировочная метка (светлый кружок), обозначающая самую легкую часть покрышки.

В зависимости от скорости движения автомобиля шины подразделяются на скоростные категории с соответствующей маркировкой.

Заводы-изготовители гарантируют пробег шин в пределах норм, указанных в ГОСТе или технических условиях, на шины легковых автомобилей в течение 5 лет с момента их изготовления до восстановительного ремонта, включая в этот срок и время складского хранения. По ГОСТ 4754-74 для диагональных шин гарантийный пробег составляет 33 тыс. км, для шин размером 6,15—13— 27 тыс. км, для шин размером 5,20—13—24 тыс. км.

Для радиальных шин гарантийный пробег равен 40 тыс. км, а для шин с зимним рисунком протектора нормы гарантийного пробега снижаются на 10%.

Указанные гарантии завод обеспечивает при условии, что эксплуатация и хранение шин соответствуют «Правилам эксплуатации автомобильных шин», утвержденным Министерством нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР.

Читать далее: Эксплуатация шин

Категория: - Автомобильные шины

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Автомобильные колеса — Энциклопедия журнала "За рулем"

На автомобильном транспорте преимущественное применение получили колеса, поэтому автомобили часто называют колесным транспортом.Колеса осуществляют связь автомобиля с дорогой. Они обеспечивают движение, поворот, передают вертикальные нагрузки от автомобиля на дорогу, воспринимают удары и колебания, передающиеся от дороги.Первые колеса появились еще в глубокой древности. Наверное, к идее колеса человек пришел, подкладывая бревна под перемещаемые грузы. Затем появились первые повозки с деревянными колесами. Вначале использовались колесные пары, в которых два колеса жестко крепились на одной оси, а вращалась только эта ось. Недостаток такой конструкции заключался в том, что при движении на поворотах и неровной дороге, скрепленные между собой колеса не могут проходить различные пути и поэтому проскальзывают и быстро изнашиваются. Выход нашелся в свободной установке колес на неподвижной оси, которую жестко соединяли с повозкой. Со временем первые примитивные колеса, изготовленные из куска дерева, были усовершенствованы. Для облегчения колес стали применяться спицы, в центре колеса появилось утолщение — ступица, а на беговой части колесо упрочняли стальной полосой — шиной. Колеса первых автомобилей были еще деревянными, хотя ступицы уже изготавливали из металла. Такие колеса ограничивали скоростные возможности автомобиля, не обеспечивали безопасность и комфорт при езде. Большим достижением было изобретение пневматической шины. В зависимости от выполняемых функций автомобильные колеса разделяются на ведущие, управляемые, комбинированные (одновременно ведущие и управляемые) и поддерживающие.Ведущие колеса приводятся во вращение от трансмиссии автомобиля и создают в контакте колеса с дорогой тяговое усилие. Управляемые колеса могут поворачиваться по команде водителя, при этом в контакте колеса с дорогой возникают боковые усилия, которые дают возможность автомобилю изменить направление движения. Поддерживающие колеса не приводят в движение автомобиль и не поворачиваются, а только воспринимают часть нагрузки автомобиля, что уменьшает суммарное давление на опорную поверхность дороги.

wiki.zr.ru

Из чего состоит автомобильное колесо, описание конструкция колеса

Renumax - уникальное средство для удаления царапин! Не тратьте деньги на перекраску! Теперь вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова автомобиля.

Революционный продукт от японской компании Wilsson Silane Guard – инновационное водоотталкивающее покрытие, придающее кузову автомобиля сияющий блеск до 1 года. p>

Колеса представляют собой ходовую часть транспортного средства, с их помощью осуществляется передвижение и выполняется передача вертикальных нагрузок. Помимо того, они смягчают механические воздействия и колебания в момент соприкосновения с дорожным полотном, обеспечивая маневренность и тяговое усилие. От них зависит аэродинамика и управляемость автотранспорта. Колесо включает в себя две конструктивные части: покрышку и диск.

Автомобильный диск

Автодиск – это основной конструктивный элемент для монтажа автомобильной покрышки, передающий на нее вращения от оси. В конструктивном плане диск соединяется с ободом. Эти колесные изделия могут быть стальными или легкосплавными. В стальных моделях обод приварен к металлической конструкции с помощью сварки. Во втором случае диски имеют целостную структуру.

Автомобильный диск монтируется на ось при помощи ступицы. В качестве элементов крепежа используются болты для легковых авто и шпильки для грузового транспорта. Крепежные отверстия выполняются для соединения колеса со ступицей. Обычно используется около 4-6 отверстий. Внутренний объем может различаться в зависимости от тормозной системы.

Обод выполняет функцию соединяющего элемента между покрышкой и диском. Как правило, эта деталь представлена в поперечной форме для монтажа колес соответствующих размеров. На легковых авто эта деталь представлена с углубленным центром, а по краям от нее установлены выступы и полки (борта).

С помощью кольцевого выступа покрышка устанавливается на обод. Закраины автошины расположены на полке. Колесо монтируется на внешнюю часть полки. Однако существует конструкции, где колесо охватывает внутреннюю полку. То есть покрышка захватывает обод. Принято выделять расширенные и стандартные полки. Эти классификации применяются в стандартах Run Flat.

Параметры автомобильного диска:

Дистанция между закраинами или ширина обода;
Диаметр, определяется по фиксации полок;
Колесный выступ, или вылет, представляет собой дистанцию от центровки диска до поверхности соприкосновения со ступицей.

Конструкция автомобильной покрышки

Шина для легкового автомобиля выполняет такую функцию, как сцепление с дорожным покрытием. Это во многом влияет на управляемость и аэродинамику транспортного средства. Кроме того, она способна удерживать общую массу авто.

Как правило, для легкового транспорта используют покрышки без камер. Герметичность в них стабилизируется за счет конструктивных особенностей. В состав бескамерных шин входят:

закраины,
каркасы,
боковины,
протекторы,
брекеры.

Каркас представляет собой силовой элемент автомобильной шины. В его структуру входят до 10 слоев кордовых нитей на прорезиненной основе. Кордовые нити создаются на основе искусственных волокон, стекловолокна или металла. Нить натягивают от одного края покрышки к другому, то есть радиально. В результате это позволяет уменьшать нагрузку на кордовые слои и обеспечивать стабилизацию качения. Практически любые виды легковых автомобилей комплектуются радиальными шинами.

Брекер – это кордовый слой, располагающийся между каркасом покрышки и ее протектором. Он не дает протектору отслаиваться, позволяет смягчать механические нагрузки и усиливать прочность конструкции шины.

Протектор представляет собой внешнюю часть автошины. Этот элемент улучшает сцепление с дорожным покрытием и предохраняет шину от ударов и механических воздействий. Его создают из прорезиненного слоя с рельефным узором на внешней стороне. Рисунок протектора указывает на способность эксплуатации покрышки в тех или иных условиях.

Протектор на колесе плавно соединяется с боковинами. Зона, где соприкасаются эти два составных элемента, называется плечом протектора. За счет плеча увеличивается жесткость шины и устойчивость к боковым нагрузкам.

Не рекомендуется ездить на автомобиле с изношенными покрышками. Если точнее – то на таких, у которых высота протекторного рисунка составляет 1,6 мм. Этот показатель имеет отношение к легковым автомобилям.

Автошина устанавливается на закрепленный к оси диск или колесную ступицу. Отметим тот факт, что крутящий момент колеса поступает на металлический диск. Легковые автомобили имеют 4 колесных отверстия для крепления болтов. Более габаритные авто комплектуются 5 болтами.

Шины должны иметь одинаковый уровень давления. В противном случае автомобиль теряет дисбаланс и устойчивость на трассе. Стабильный показатель давления воздуха в покрышке – 2 атмосферы. Для измерения рекомендует применять манометр: в начале, снимается колпак с ниппеля и вставляется насадка прибора. После сильного нажатия манометр снимается и на приборе указывается давление в шине. Если показатель, менее 2 атмосфер, тогда колесо следует подкачать.

Корд

Корд представляет собой несущую конструкцию автошины. Его внешний вид напоминает металлическую ткань, сплетенную из проволоки. Главная функция корда заключается в уменьшении давления на внутреннюю поверхность шины. Это происходит методом сжатия воздуха и давления с внешней стороны покрышки.

Корды могут иметь радиальное и диагональное расположение. Радиальные нити расположены прямолинейно по отношению к бортам. Таким образом, они позволяют стабилизировать качение и улучшать сцепление с дорожным покрытием.

Диагональные корды соединяются межу собой и боковины соответственно также перекрещиваются друг с другом. Стоит отметить тот факт, что диагональные нити более подвержены к износу. Поэтому на колесе в результате повреждений может появиться вздутость в форме «шишки». Это может привести к тому, что колесо лопнет в момент передвижения на автомобиле.

Также вулканизаторщики не рекомендуют использовать колеса, у которых корд имеет расслоения, трещины и разрывы. Категорически запрещается использовать на одной оси шины с радиальными и диагональными рисунками протектора.

Теперь каждый автолюбитель будет знать конструкцию и составные части колеса. Запомните! От качества резины и рисунка протектора зависит безопасность в момент передвижения!

Car-Fix – набор для удаления вмятин авто. Уникальная запатентованная форма скобы исключает дополнительные повреждения, а клей после устранения вмятин можно легко удалить.

Набор Windshield Repair Kit разработан специально для самостоятельного ремонта трещины на лобовом стекле. Характерная особенность этого клея – его потрясающе низкая вязкость, очень близкая к вязкости воды. Благодаря этому он под действием капиллярных сил легко заполняет трещину.

kolesadom.ru

Как выбрать колеса для автомобиля

Обеспечение безопасности на дороге – основная задача, которая стоит перед каждым автолюбителем. Поэтому на первое место для автовладельца становится выбор в пользу надежного авто, забота о его исправном техническом состоянии, соблюдение ПДД. Одним из важных, а иногда и ключевым моментом и залогом комфортной и безопасной езды, сокращения затрат на обслуживание и заправку автомобиля...

Как выбрать колеса для автомобиля, чтобы повысить комфорт и безопасность, а также раскрыть потенциал авто? Таким вопросом задается каждый водитель.

Как выбрать колеса для автомобиля правильно

Автомобильное колесо состоит из двух основных элементов. Это колесный диск и шина, грамотный подбор которых позволит значительно улучшить эксплуатационные характеристики машины.

С заменой колесных дисков, как правило, автолюбители сталкиваются реже, чем с заменой резины, которая осуществляется обычно дважды в год (по сезону). Однако необходимость в замене дисков, все же, иногда возникает.

Диск представляет собой основу, опору, а потому критерием его выбора становится максимальная надежность: прочность, устойчивость к деформациям, износу, коррозии.

Самым недорогим вариантом представляются штампованные или стандартные сварные металлические диски. В большинстве случаев такой вариант идет в базовой комплектации авто. Они отличаются довольно высоким весом, что само по себе не представляется преимуществом, ведь увеличивает расход топлива, создавая дополнительные нагрузки, достаточно легко деформируются при высоких нагрузках и быстро корродируют при частом контакте с влагой. А потому для агрессивного стиля езды и эксплуатации авто в условиях бездорожья – не лучший вариант.

Бюджетный выбор колес для автомобиля

К тому же, колесо – это существенный элемент общей эстетики авто, и «штамповки» здесь сильно проигрывают более привлекательным вариантам. Единственными достоинствами сварных стальных дисков выступают невысокая цена и ремонтопригодность (поврежденный деформированный диск можно прокатать в автомастерской).

Легкосплавные диски отличаются эстетической привлекательностью и рядом высоких технико-эксплуатационных свойств. Они легки, стойки к коррозии и деформациям, обеспечивают снижение расхода топлива и лучшую маневренность.

Различают литые и кованые диски. Первые представлены многообразием внешнего исполнения и относительно недорого стоят. Однако восстановлению такой диск не подлежит, потребуется замена.

Выбор колес для автомобиля на основе литых дисков

Вторые – самые высокотехнологичные, прочные (скорее подвеска выйдет из строя, чем деформируется диск), однако и дорогие. Правда, из-за сложности технологического процесса и множества механических операций, кованые легкосплавные диски не отличаются особой вариабельностью дизайна.

Как выбрать колеса для автомобиля на основе кованых дисков

Принимая решение о покупке комплекта, стоит учесть, что выбор колес для автомобиля необходимо осуществлять исходя из рекомендаций, которые дает производитель авто по оптимальным и допустимым размерам дисков. Диапазон вариантов незначителен, и наиболее подходящим и эффективным считается размер колес, устанавливаемый заводом-изготовителем.

Другое дело – выбор шин. Протектор покрышек обеспечивает контакт колеса с поверхностью дороги, которая может быть в различном техническом состоянии, с различным рельефом, мокрой, скользкой, каменистой, теплой, промерзшей и т.д.

Устанавливаемые на авто шины должны максимально удовлетворять условиям и специфике эксплуатации автомобиля.

Подбор автошин производится с учетом размеров установленных на авто колесных дисков. Если есть сомнения относительно того, как выбрать колеса для автомобиля, подбирая отдельно диски и покрышки, то верным и безопасным решением может стать покупка комплекта колес в сборе. В таком случае можно быть уверенным в том, что шина четко соответствует параметрам диска. Кроме того, такие колеса уже прошли балансировку и пригодны к началу эксплуатации.

Автомобильная шина классифицируется по признаку сезонности:

летняя резина, состав и особенности структуры и рисунка протектора которой направлены на наилучшие сцепные свойства шины с дорогой в теплый период года, а также эффективный отвод влаги из пятна соприкосновения;
зимняя резина – максимально адаптированная к условиям холода, снега, льда;
всесезонная резина – считающаяся универсальным вариантом, однако спорным и проигрывающим в эффективности летней и зимней резине (хотя производители постоянно борются за повышение ее качества и свойств).

Выбор колес для автомобиля производится с учетом того, чтобы шина в итоге не задевала защиту колесных арок, оставляя достаточный зазор. Поэтому при установке дисков, больших по размеру от стандартных, к ним, как правило, подбирается низкопрофильная резина, а к меньшим – высокопрофильная.

Также можно поэкспериментировать с шириной. Для условий лета (теплого дорожного полотна, пыли и дождя), важно обеспечить достаточную площадь соприкосновения, тем самым автомобиль будет уверенно и цепко «держаться» за дорогу. Многие автолюбители «переобувают» свое авто на лето в более широкую резину.

Зимние дороги, часто заснеженные, представляются колоссальным испытанием для авто. Задача номер один – обеспечить эффективную езду в условиях необходимости буквально «выгребать» из сугробов. С этим лучше справляются более узкие шины. По этой причине иногда меняются и диски на меньшие по размерам.

В выборе подходящей по параметрам резины начинающему автолюбителю поможет шинный калькулятор, воспользоваться которым можно бесплатно на сайте специализированного интернет-магазина колесных дисков и шин.

Как выбрать колеса для автомобиля - схема

Подбирая резину по сезону, стоит принять во внимание рейтинг марок и моделей, определиться с бюджетом. Однако цена не должна становиться первоочередным критерием отбора.

В целом высота профиля резины подбирается не только исходя из параметров диска, но и состояния дорожного полотна (или его отсутствия) и стиля вождения:

Высокий профиль дополнительно защищает колесо от деформации и разбортировки в условиях бездорожья и плачевного состояния дорожного полотна, а также на поворотах, однако не в лучшую сторону сказывается на управляемости.
Низкопрофильная резина – выбор при агрессивном стиле вождения, обеспечивает отличное сцепление, устойчивость и маневренность колес и автомобиля. Но использовать ее стоит на хороших или, по крайней мере, удовлетворительных дорогах. Это поможет снизить риск ДТП.

Форма подбора шин

Специально, чтобы вам было легко выбрать подходящие шины для своего автомобиля, мы разработали удобнейшую форму подбора шин.

Загляните на главную страницу сайта: http://koleso-oz.ru/

С помощью этой формы вы сможете подобрать модель, подходящую именно вашему автомобилю. Итак, теперь вам будет проще определиться, какую летнюю резину лучше выбрать.

Если вам нужна будет консультация,или вы решите заказать шины с доставкой, звоните:

8 (926) 060-53-33

koleso-oz.ru

Колеса и шины: История и теория

Колесо является одной из важнейших частей автомобиля. От характеристики колеса зависят в большей или меньшей степени все качества автомобиля:

динамика
экономика
плавность хода
проходимость
устойчивость
безопасность движения

С характеристикой колеса теснейшим образом связана конструкция силовой передачи и даже двигателя, мостов, подвески, тормозов. Размеры колес определяют объем колесных кожухов, а значит и планировку кузова, и удобства для пассажиров, и обтекаемость формы автомобиля.

На первых автомобилях устанавливали деревянные колеса кареты, затянутые в железный обод, или велосипедные колеса огромного диаметра. Постепенно пришли к мысли штамповать колеса из тонкого стального листа, снабжая их ребрами для повышения прочности и отверстиями для снижения веса.

Непрерывное увеличение числа оборотов вала двигателя, уменьшение высоты и веса автомобиля, улучшение дорог, применение независимой подвески и др. вызвали постепенное уменьшение диаметра колеса. Более чем метровый (вместе с шиной) диаметр первых легковых автомобильных колес сократился к 10-м 20-го века до 800—900 мм, а теперь, как правило, не превышает 650—700 мм. Диаметр обода колес легковых машин снизился с 19—20 дюймов до 13—15, а на некоторых автомобилях до 10—12 дюймов. Между тормозным барабаном и ободом почти не остается места для отверстий в диске.

Все же приходится предусматривать в диске хотя бы щели, иногда и отверстия в колесных колпаках, чтобы охлаждать тормозные барабаны. Может быть, в дальнейшем закрепление обода непосредственно на тормозном барабане еще более упростит и облегчит колесо, так как при этом открывается боковая поверхность барабана, чем создаются хорошие условия для охлаждения. Такое устройство уже применено на отдельных образцах автомобилей.

Рис. За 50 лет наружный диаметр автомобильных колес, диаметр обода и внутреннее давление в шинах резко уменьшились, а сечение профиля шины увеличилось.

С развитием колеса неразрывно связано развитие шины. Даже самые хорошие дороги (а улучшать их стали в некоторых странах только в XX веке) не могут обеспечить легкому автомобилю с жесткими колесами такой плавности хода, какую обеспечивают, например, тяжелому поезду стальные рельсы, уложенные на прочном, массивном основании. Даже при установке очень мягких рессор механизмы первых автомобилей не были предохранены от непрестанных ударов при езде по дорогам того времени. Автомобили начинали разваливаться на части: рассыпались колеса, ломались рессоры, рули «били по рукам», ослаблялось крепление двигателей, трещали по швам кузовы. Конструкторы пытались усиливать, утолщать части автомобиля, что утяжеляло автомобиль. Чтобы привести в действие тяжелые автомобили, нужны были мощные двигатели. С увеличением мощности двигателя вес машины возрастал все больше, а удары колес тяжелой машины на выбоинах и ухабах также были сильней, чем раньше.

Этот «заколдованный» круг удалось разомкнуть только тогда, когда на колеса автомобиля надели пневматические шины. Это уменьшило вес автомобиля примерно в 1,5 раза (его части можно было делать теперь менее массивными и прочными), удлинило срок его службы, сделало езду спокойной и удобной, дало ему возможность передвигаться со скоростью, о которой в XIX веке нельзя было мечтать. Пневматические шины были теми семимильными сапогами, без которых современный автомобиль был бы невозможен.

Конструкторы долго бились над созданием надежной шины. Первые шины лопались буквально на каждом шагу. В начале XX века самые лучшие шины, сделанные на заказ для гонок, приходилось менять на протяжении двух-трех сотен километров десятки раз. Можно без преувеличения сказать, что современные шины сделали бы самый тихоходный автомобиль начала XX века победителем любой гонки того времени.

Вот основные этапы развития шины.

На обод надевают кольцо, сделанное из резинового рукава. Кольцо служит внутренней камерой шины; камеру окружают прочной защитной резиновой покрышкой на парусиновой основе; небольшие гвозди не могут пробить теперь толщу покрышки. Парусиновую основу заменяют каркасом из одних продольных нитей (корд), чтобы уменьшить трение, нагрев и разрушение нитей. Для облегчения смены шин колеса снабжают съемными ободьями, а затем выполняют легкосъемными и сами колеса вместе с шинами.

Давление в шинах все понижается, возрастает объем камеры, т. е. диаметр сечения шины; в современных шинах давление составляет всего 1 —1,7 кг/см2. Наконец, появляются бескамерные шины, у которых плотное соединение края покрышки с ободом колеса создает герметическое пространство внутри покрышки:

клапан шины вентиль — устанавливают непосредственно на ободе
внутренняя поверхность покрышки покрыта клейкой массой, которая обволакивает отверстие в случае прокола
шина срослась с колесом в единое целое

Рис. Разрез бескамерной шины.

Нужно особо отметить деталь колеса, как бы связывающую колесо с шиной, — обод. Обод постепенно становится все шире, обеспечивая шине более широкую опору для сохранения радиальной эластичности шины без чрезмерного увеличения ее боковой эластичности при низком давлении (т. е. получение плавности хода без ухудшения устойчивости).

Таким образом, главными направлениями развития конструкции автомобильного колеса являются: уменьшение его диаметра (особенно диаметра обода) и веса при увеличении ширины обода и профиля шины, повышение эластичности шины, объединение колеса и шины в один неделимый механизм, упрощение конструкции колеса.

Только одно не изменилось в пневматической шине в процессе ее развития — это воздух.

До недавнего времени многие расчеты автомобиля были почти целиком основаны «по старой памяти» на жестком колесе. Однако «поведение» машины на эластичных колесах, особенно при движении с высокой скоростью, оказалось в действительности настолько отличным от «поведения» железнодорожного вагона или телеги, что науку о движении автомобиля пришлось изменить, и это затронуло, практически, все качества автомобиля.

В шине нагрузку от автомобиля главным образом несет воздух. И поэтому существует единый для всяких пневматических шин —старых, новых и будущих, высокого и низкого давления, малых и больших, камерных и бескамерных — закон грузоподъемности шины.

В основе этого закона лежит предпосылка, что на единицу количества воздуха, находящегося в шине, должно приходиться определенное всегда одинаковое количество килограммов нагрузки. Другими словами, отношение нагрузки Gк, приходящейся на колесо, к количеству сжатого воздуха в камере шины должно быть постоянным. Назовем это отношение показателем удельной грузоподъемности шины.

Количество воздуха в шине можно найти, применив закон физики, по которому объем газа уменьшается пропорционально увеличению давления:

po/p = Vk/Vo

Если объем камеры равен Vk, а давление воздуха в ней равно р, то для накачки шины потребуется взять Vo литров воздуха из атмосферы, где давление составляет рo = 1 кг/см2. Из уравнения находим, что:

Vo = Vk * p/po = Vo*p

Теперь можно написать уравнение для показателя удельной грузоподъемности шины, который обозначим буквой nш («эта»):

nш = Gk / Vo = Gk / VkP кг/л

Так как нагрузка на шину воспринимается не только находящимся в ней воздухом, но и (в небольшой степени) корпусом покрышки, жесткость покрышки должна быть учтена при расчетах удельной грузоподъемности шины. Опытным путем доказано, что в данном случае жесткость покрышки для различных шин можно считать более или менее постоянной, поэтому достаточно прибавить к значению давления в шине р постоянную величину; эта величина примерно равна единице. Тогда уравнение показателя удельной грузоподъемности шины для неподвижного колеса примет такой вид:

nшс =Ggk / Vk * (p + 1) кг/л

Необходимо внести в это уравнение еще одно дополнение.

При движении автомобиля на шину действуют не только вес автомобиля, но и центробежные и другие силы. Эти дополнительные нагрузки на единицу объема шины возрастают с уменьшением радиуса колеса, так как увеличивается число оборотов колеса, необходимое для достижения автомобилем той или иной скорости, а следовательно растет центробежная сила и т.д. Поэтому в числитель уравнения нужно включить множитель (поправочный коэффициент), примерно пропорциональный радиусу колеса. Для упрощения принимаем этот коэффициент равным D + 2b / 2, где D — диаметр обода в дюймах, b — размер профиля шины в дюймах, как они обозначены в торго вой маркировке шины. Тогда уравнение принимает вид:

nш = Gk (D + 2b) / 2Vk * (p + 1) кг*дюйм/л

Рис. Размер шины

Объем шины (камеры) можно упрощенно представить как объем геометрического тела, называемого тором (кольцо с круглым сечением, «баранка»), у которого внутренний диаметр равен диаметру обода D, а диаметр сечения равен размеру сечения профиля шины b.

Изучение шин показывает, что действительный объем шины примерно на 25% меньше подсчитанного таким образом ее объема, так как сечение шины не совсем круглое.

Коэффициент nш равен для шин легковых автомобилей 77,5, для шин грузовых — несколько ниже (в связи с большим сроком ходимости): 70,5 для шин с сечением до 10 дюймов и 60,5 для шин большего размера. Зная показатель удельной грузоподъемности шины, можно с достаточной точностью определять допустимую нагрузку на шину, внутреннее давление в шине для данных условий работы и т. д.

На основе этих законов разработаны номограммы (графики) для выбора шин. Из рассмотрения номограмм для шин легковых автомобилей можно сделать вывод, что существует зависимость между рекомендуемой наибольшей (по нагрузке на шину) скоростью автомобиля Va, наружным диаметром шины (или радиусом ro) и внутренним давлением в шине.

Номограмма для легковых автомобилей состоит из четырех графиков. На верхнем левом (главном) графике, на левой (вертикальной) оси нанесены значения наружного диаметра шины Dk, на поле графика — две группы кривых: для диаметров обода D и для ширины профиля b.

Рис. Номограмма для определения характеристики шин легковых автомобилей. Пример пользования номограммой показан жирной линией.

Рис. Номограмма для определения характеристики шин грузовых автомобилей.

Горизонтальная ось графика связана с нижним левым графиком, вертикальная шкала которого показывает давление в шине, а кривые на поле графика соответствуют различным нагрузкам, приходящимся на колесо. Два правых графика служат для уточнения характеристики шины в случае, если нужно эксплуатировать шину со скоростями, большими чем нормальная.

На номограмме толстыми линиями показан пример пользования ею. Пусть будут заданы: наружный диаметр шины около 700 мм (около 28 дюймов), желательное по соображениям плавности хода и устойчивости давление в шине 2 кг/см2, нагрузка на шину 420 кг.

Находим на вертикальной оси главного графика значение 28 дюймов и проводим отсюда горизонтальную линию. Затем находим кривую нагрузки 420 (между кривыми 400 и 450) и точку ее пересечения с горизонталью, соответствующей давлению в шине 2 кг/см2; из этой точки пересечения проводим вертикальную линию до пересечения с проведенной ранее прямой на уровне 28 дюймов. Точка пересечения указывает искомые ширину профиля и диаметр обода.

Это шина 6.00—16, устанавливаемая на автомобиле М-20 «Победа», причем рекомендуемая наибольшая скорость движения составляет около 113 км/час (правый верхний график).

При необходимости изменить один из параметров потребуется изменить и некоторые другие. Так, если скорость систематически или в продолжительном пробеге составляет 120 км/час, нужно уменьшить нагрузку или увеличить давление в шине до 2,25 кг/см2 (правая нижняя часть номограммы), что должно быть учтено при выборе жесткости подвески.

Номограмма для грузовых автомобилей не имеет правых двух графиков. В остальном пользоваться ею можно так же, как и описанной выше номограммой для легковых автомобилей. Если измерить расстояние от центра неподвижного колеса до поверхности дороги, называемое статическим радиусом rс, оно окажется меньшим, чем наружный радиус колеса с шиной ro, измеренный в других точках, так как вследствие эластичности шина сминается под действием нагрузки. Величина ro — rc = fш называется статическим прогибом шины (т. е. прогибом шины в положении, когда автомобиль неподвижен). Нагрузка в кг, вызывающая статический прогиб в 1 см, определяет жесткость шины. Жесткость шины Сш в кг/см2 находится из уравнения

Cш = Gk / fш

где Gk — нагрузка на колесо в кгfш — статический прогиб шины в см

Рис. Радиусы колеса с шиной

При движении автомобиля в связи с увеличением давления в шине от ее нагрева и вследствие действия центробежной силы радиус колеса слегка увеличивается. Наоборот, при передаче крутящего момента радиус может несколько уменьшиться. Таким образом при движении автомобиля так называемый радиус качения rk может изменяться, но это изменение так незначительно (3—6 мм), что дальше оно учитываться не будет, поэтому можно считать rc = rk.

Таблица. Сравнение размеров зарубежных шин прежних и современных выпусков

Решающее значение для грузоподъемности шины имеет сечение профиля, а не диаметр обода. О том, как влияет введение уменьшенных диаметров ободов и увеличенных профилей шин на их удельную грузоподъемность (или нагруженность), свидетельствует сравнение показателя nш для новейших заграничных шин и шин первых выпусков. Первые шипы иностранных фирм имели так же, как и отечественные, постоянный, но несколько более высокий показатель nш по сравнению с показателем для современных шин, так как в то время фирмы задавали большую нагрузку на шины. Это делалось по коммерческим соображениям, а также вследствие наличия большого процента натурального каучука в шинах и в расчете на работу легковых автомобилей в основном в условиях хороших городских дорог и на автомагистралях. Нагруженность введенных новых шин резко снизилась, несмотря на сохранение наружного диаметра и снижение давления в шинах для улучшения плавности хода автомобиля. Снижение нагруженности шины вызвано стремлением без ущерба для ее срока службы увеличить скорость автомобиля.

Увеличить скорость, улучшить условия перевозки пассажиров и груза, продлить срок службы и тем самым повысить экономичность автомобиля — это наиболее заметные направления развития колес и шин, и они полностью совпадают с главными задачами по усовершенствованию автомобиля.

ustroistvo-avtomobilya.ru