На чем держится колесо у машины? – Авто-ремонт

Строение автомобильных шин Благодаря колесам автомобиль имеет возможность передвигаться по дороге. На них подается вращение от двигателя через

Устройство колеса автомобиля: назначение и требования

Устройство колеса и шины автомобиля должны отвечать требованиям, которые обеспечивают безопасность движения. Шины движущегося автомобиля должны преодолевать трение качения. Величина трения качения, которую они должны преодолевать, составляет примерно одну десятую от соответствующего трения скольжения.

Колесо установлено на ступицу с помощью роликовых подшипников, которые дополнительно снижают трение качения. Значительно большее сопротивление, которое можно изменить, это сопротивление качению, оно зависит от типа дорожного покрытия, а не только от покрышки.

Для обеспечения максимальной эффективности работы специально настроенных систем подвески в современных автомобилях необходим хороший контакт с дорожной поверхностью. Покрышки выполняют эту функцию, причем первоочередную роль здесь играет обеспечение безопасности и комфорта. Колесо должно:

  • поддерживать автомобиль и демпфировать толчки при движении;
  • передавать движущие силы, силы ускорения, силы торможения и поперечные силы;
  • отводить тепло, в случае бескамерных шин – выделяющееся в шинах;
  • обеспечивать герметичность посадки обода.

В свою очередь шина движущегося на любой скорости и при любых погодных условиях транспортного средства должна:

  • поддерживать массу автомобиля;
  • обеспечивать хорошее сцепление с дорогой;
  • передавать движущие силы, силы ускорения, силы торможения и реактивные силы при повороте;
  • улучшать ходовые характеристики и повышать комфорт за счет демпфирования толчков при движении;
  • быть достаточно прочной, поддерживать надлежащее давление воздуха и противостоять возможным повреждениям;
  • иметь высокую износостойкость.

Устройство колеса

Колесо автомобиля состоит из обода и шины. Чтобы понимать, как устроено колесо автомобиля, необходимо знать, какие бывают типы ободов и их различия.

Типы автомобильных колес классифицируются по конструкции и по типоразмеру: колеса с литыми дисками; колеса со штампованными стальными дисками; колеса со спицами.

Кроме этого, колеса различают по типу обода: обод с углубленной центральной частью (глубокий обод); плоский обод; обод с наклонной полкой.

Колеса с литыми дисками

Имеется существенное различие между колесами с легко сплавными (алюминиевыми) дисками и со стальными дисками. Колеса с литыми дисками характеризуются высокой прочностью и точно обработанным седлом обода.

Литой диск

Благодаря небольшой массе, колеса с легко сплавными дисками подходят для спортивных автомобилей. Диски колес могут быть литыми или коваными. Колеса с литыми дисками, вследствие их высокой прочности, применяют на грузовиках большой грузоподъемности и на автобусах.

Колеса с литыми дисками для коммерческих автомобилей имеют плоский обод или обод с наклонной полкой. Для обеспечения возможности установки покрышек, эти колеса снабжены составными ободами.

Колеса со штампованными стальными дисками

Колеса со штампованными стальными дисками используют на легковых автомобилях и на коммерческих автомобилях малой грузоподъемности. Секции обода приварены одна к другой. Предусмотренные отверстия снижают его массу и обеспечивают более эффективное охлаждение тормозов.

Штампованный диск

Эти колеса имеют простую конструкцию и невысокую себестоимость, в них обеспечена герметичность посадочной полки обода.

Как правило, они имеют обод с углубленной центральной частью, что облегчает установку покрышек.

Ободья с углубленной центральной частью, размеры

Выемка в основании обода обеспечивает возможность установки покрышки и увеличивает объем воздуха. Для обеспечения хорошей посадки покрышки на посадочной полке (это особенно важно при использовании бескамерных шин) на седле обода предусмотрена канавка.

Обод колеса

К размерам, определяющим тип колеса, относятся: внутренний поперечный размер шины определяет ширину необходимого обода, а посадочный диаметр борта – его диаметр. Осевая линия колеса может не совпадать с фланцем крепления.

Расстояние смещения осевой линии обода относительно фланца крепления называется офсет.

Осевая линия может проходить через точку поворота фланца и улучшать характеристики передней подвески.

Размеры диска

Конструкция шины

Внешняя поверхность шины, находящаяся в контакте с дорожным покрытием, имеет рисунок в форме канавок, которые помогают обеспечить хорошее сцепление с мокрым дорожным покрытием, называется протектором.

Именно эта поверхность передает усилия водителя, прикладываемые к рулевому колесу и педали тормоза, на дорогу и обеспечивает тяговое усилие.

Боковина покрышки обладает гибкостью, но при этом требуется, чтобы она выдерживала определенные ударные воздействия.

Конструкция шины

Шина имеет многослойную конструкцию – до 8 слоев, от которых зависят прочность, управляемость, ходовые качества и способность выдерживать тепловые воздействия.

Кольца бортов покрышки – это прочные замкнутые кольца, изготовленные из стальной проволоки и впаянные в борт покрышки для создания герметичного уплотнения с ободом.

Слои корда обеспечивают более устойчивое поведение автомобиля на дороге и более эффективное рассеивание теплоты при высоких скоростях движения.

Обозначение колесных шин

Маркировка автомобильных шин на боковине содержит информацию о характеристиках шины, помогает правильно подобрать и эксплуатировать покрышку.

Обозначение шин

Например, маркировка 195/65 R 15 91T расшифровывается так: 195 = ширина протектора 195 мм. 65 = высота боковины, измеренная в процентах от ширины протектора (в примере – 126 мм). R = шина радиального типа. 15 = диаметр обода 15 дюймов. 91 = максимальная грузоподъемность (в примере – 600 кг). T = максимальный класс скорости (в примере – 190 км/ч).

Профиль шины это величина относительная, поэтому, при подборе шин необходимо учитывать, что если вы вместо типоразмера 195/65 R15 захотите поставить покрышки с размером 205/65 R15, то увеличится не только ширина покрышки, но и высота.

Расшифровка маркировки

Рисунок протектора

Протектор шины, контактируя с дорожным покрытием, должен выдерживать очень большую нагрузку и гарантировать надежное сцепление с любыми поверхностями, иметь высокую износоустойчивость к абразивным воздействиям и не перегреваться при нормальном режиме работы.

При направленном рисунке протектора шины достигается лучшее сцепление с влажной поверхностью, курсовая устойчивость и управляемость.

Разный рисунок протектора на внутренней и на внешней стороне имеют шины с асимметричным протектором, они имеют более высокие динамические характеристики по сравнению с обычными или шинами с протектором, которые имеют направленный рисунок.

Виды протектора

Как правило, конструкция внутренней стороны протектора ориентирована на обеспечение наилучшего сцепления с влажной поверхностью, а внешней стороны – на эффективное преодоление поворотов.

Шины этого типа можно устанавливать с любой стороны, они не являются направленными. Важную роль играет правильность посадки покрышки и правильная ориентация рисунка протектора.

Глубина протектора шин

Глубина протектора, в первую очередь, обеспечивает каналы для прохождения воды. На рисунке показана шина в разрезе и глубина протектора.

Износ протектора

Когда вследствие износа глубина протектора уменьшается до такой степени, при которой не обеспечивается удовлетворительное вытеснение воды и снега, шина теряет сцепление из-за недостаточного контакта с дорогой.

Возникает так называемый эффект Аква планирования, который очень опасен. Для точного измерения глубины износа протектора следует использовать глубиномер и произвести замеры в нескольких точках по окружности.

Между выступающими частями протектора находятся индикаторы износа шины. Эти индикаторы указывают на достижение минимальной глубины протектора. Визуальный осмотр показывает, что протектор изношен до уровня, на котором располагается индикатор износа.

Накачивание шин

Правильное накачивание шин автомобилей играет очень важную роль, избыточное или недостаточное давление воздуха влияет на эффективность рулевого управления, торможения и на тяговое усилие, кроме этого, существенно возрастает износ покрышек. Правильно накачанная шина обеспечивает оптимальный контакт с дорожной поверхностью.

Как правильно накачивать шины указано в инструкции по эксплуатации автомобиля. У многих автомобилей имеется табличка на центральной стойке кузова со стороны передней левой или правой двери, где есть параметры давления в шинах при различной нагрузке на автомобиль.

Давление шины

Если шины недостаточно накачаны, снижается эффективность управления, возникает тенденция к уводу в сторону и появляется повышенный износ кромок протектора. Если шины перекачаны, рулевое управление становится легче, и наблюдается быстрый износ центральной части протектора.

Силы, воздействующие на автомобиль

Когда сила, например, движущая сила, передается в контактной зоне катящегося колеса, между шиной и поверхностью дороги возникает относительное движение или проскальзывание. Наличие проскальзывания означает, что расстояние, преодолеваемое автомобилем, меньше расстояния, соответствующего окружности качения шины.

Скольжение выражается в процентах. Это разница между расстоянием, которое прошло бы катящееся колесо без передачи усилия, и фактическим пройденным расстоянием с передачей усилия. При торможении с заблокированными колесами скольжение составляет 100%. Скольжение изменяется под влиянием следующих факторов, перечисленных ниже.

  1. Движущая сила или сила торможения.
  2. Боковая реактивная сила при повороте.
  3. Статический коэффициент трения шины и дорожного покрытия.

Статический коэффициент трения зависит от характера дорожного покрытия (бетон, асфальт или булыжная мостовая), от состояния дороги (сухая или влажная) и от характеристик покрышки.

На рисунке ниже показаны силы, передаваемые шинами к дорожному полотну. Эти силы воздействуют на автомобиль в большей или меньшей степени, которая зависит и от характера дороги, и от мастерства водителя.

Центр тяжести транспортного средства – это непостоянный фактор, зависящий от нагрузки на автомобиль и от сложности рельефа местности (угла наклона).

Силы действия

На безопасность движения и комфорт влияет балансировка колеса. Правильно от балансированное, оно нормально работает и не оказывает негативного влияния на работу рулевого управления, подвески и тормозов.

Не от балансированное колесо вызывает его вибрацию при вращении. По мере увеличения скорости вибрация возрастает и может превратиться в колебание колеса в вертикальной плоскости.

Силы, которые заставляют вращающееся колесо перемещаться вверх и вниз, – это силы статического дисбаланса. Силы, которые заставляют вращающееся колесо перемещаться из стороны в сторону, – это силы динамического дисбаланса.

Неприемлемо большие силы дисбаланса могут вызывать преждевременный износ покрышек, элементов рулевого управления и подвески. Балансировку колес проверяют на специальных стендах, для устранения дисбаланса на обод устанавливают балансировочные грузики.

Износ колес

Износ протектора зависит от целого ряда причин, однако есть два типичных фактора, связанных с системой рулевого управления. Неправильно отрегулированное схождение или расхождение приводит к быстрому и интенсивному износу протектора, одинаковому на двух передних колесах. Износ этого типа называют “пилообразным”.

Если острые края секций проектора обращены внутрь, к центру автомобиля, – это указывает на повышенное схождение колес. Если острые кромки обращены наружу, – это указывает на повышенное отрицательное схождение (расхождение).

Если неправильно отрегулирован развал, возникает угловой износ протектора. Например, при наличии повышенного отрицательного развала шины изнашиваются на внутренней стороне.

Если развал на двух сторонах автомобиля неодинаков, возникает боковой увод к той стороне, на которой положительный развал больше. В большинстве передне-приводных автомобилей развал не регулируется, и неисправные (изношенные или поврежденные) элементы следует заменять.

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.

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.

Устройство автомобильного колеса. Не такое простое, как кажется

Устройство автомобильного колесаФормально эта деталь является частью ходовой, и в первую очередь на него возложена задача связать сложный организм машины с дорогой.

По сути, оно является конечной точкой процесса, зарождающегося в двигателе – процесса преобразования энергии топлива во вращение.

В дополнение к этому, наш сегодняшний герой отыгрывает не последнюю роль в безопасности автомобиля, надёжно сцепляясь с покрытием дороги, обеспечивая управляемость машины и её устойчивость.

Одним словом, груз ответственности на нём лежит довольно серьёзный.

Каким образом колесо надёжно выполняет все эти функции? Для этого инженеры придумали особую конструкцию автомобильного колеса, которая состоит из таких частей:

  • диск;
  • обод;
  • шина (покрышка).

Первый элемент из этой тройки служит для соединения колеса с осью. На современных автомобилях делается это при помощи болтовых соединений, причём их количество для гражданских легковых машин может варьироваться от 4 до 6.

Обод в свою очередь выполняет роль посредника между диском и шиной, которая является крайне важным элементом для колеса и связующим звеном между всем автомобилем и дорогой.

Конечно же, с развитием автомобильной промышленности все эти части совершенствовались и преобразовывались, поэтому нам предстоит познакомиться с их разновидностями, устройством и, как следствие, существующими видами колёс.

Как крепятся колеса к машине?

Колеса крепятся к фланцам ступиц автомобиля гайками, устанавливаемыми на болтах или шпильках, которые проходят через крепежные отверстия дисков. Использование болтов или шпилек обусловлено компоновкой колесно-ступичного узла и технологией его сборки.

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.

Колёсный диск: труд инженеров и дизайнеров

Обод и диск – они, по сути, представляют собой единое целое, поэтому разделение между этими элементами весьма условное. Зачастую, когда говорят о диске, имеют в виду обе эти детали вместе – мы поступим так же. Различают такие разновидности дисков:

  • стальные (обод и диск соединены сваркой). Это классика – дёшево и сердито, из-за чего они получили большое распространение. Недостатки – вес и невозможность придания оригинального дизайна;
  • легкосплавные (полностью монолитные). Бывают литые диски и кованые. Первые, хотя и позволяют играть с дизайном, но достаточно хрупкие. Вторые — гораздо более крепкие и вообще практически лишены каких-либо недостатков за исключением одного — цены, из-за сложности изготовления. В целом же легкосплавные изделия во многом превосходят своих стальных собратьев – помимо веса и эстетики они ещё и эффективнее охлаждают тормоза, а также не требуют столь кропотливой балансировки.

Сколько кг металла в покрышке?

Шины более 1200 мм считаются крупногабаритными КГШ и СКГШ (сверх крупногабаритные). Как правило, стандартные комплектации линий по переработке шин могут перерабатывать шины до 1200 мм в наружном диаметре, и для переработки КГШ требуется дополнительное оборудование. Среднестатистический вес легковой покрышки около 4 кг.

Вопросы по теме

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд

(

1

оценок, среднее:

5,00

из 5)

Каковы основные части автомобильного колеса?

Автомобильное колесо в сборе (рисунок 6.20) состоит из пневматической шины, обода, ступицы и соединительного элемента — диска. Рисунок 6.20 Автомобильное колесо. Поперечный разрез. Пневматическая шина является самым важным элементом в конструкции колеса.

Конструкция

Опорный узел состоит из ступицы колеса, навесного устройства, подшипников качения. Все его компоненты изготовлены с высокой степенью точности. Даже незначительные зазоры могут привести к разрушению узла. Крепится ступица к подвеске через радиально-упорный шариковый или роликовый подшипник. Для фиксации последнего применяют стопорные кольца или зажимные корончатые гайки, предотвращающие самопроизвольное откручивание.

К сведению! В зависимости от места установки и типа привода автомобиля возможен монтаж ступицы на один или два подшипника. В первом случае используют однорядный шарико- или роликоподшипник.

Конструкция ступицы колеса зависит от типа привода автомобиля и места установки. Существует 4 основных конструктивных варианта исполнения компонента:

  1. Ведущие неуправляемые колёса. Такие элементы устанавливают на задних мостах автомобилей с полным или частичным приводом. Узел представлен длинной полуосью, входящей в зацепление с деталями дифференциала, на которой закреплён монтажный фланец и ступичный подшипник.
  2. Ведомые неуправляемые колёса. Применяют в задней подвеске переднеприводных автомобилей. Ступичный узел состоит из монтажного фланца, закреплённого на подшипниках. Крепят элемент к продольным или поперечным балкам задней подвески.
  3. Ведущие управляемые колёса. Такой тип устанавливают на автомобили с полным или частичным приводом. Ступица передняя служит не только для поддержки колеса, но и для передачи крутящего момента от трансмиссии. Она пустотелая с внутренним шлицевым зацеплением.
  4. Ведомые управляемые колёса. Применяют ступичные узлы в конструкции передней подвески заднеприводных автомобилей. Закрепляют детали на поворотном кулаке с помощью резьбового соединения, а зазоры в элементах можно регулировать путём затяжки стопорной гайки.

Основная деталь в ступичном узле – подшипник. Именно он воспринимает все статические и динамические нагрузки. От его ресурса зависит долговечность всего механизма. Производители, выпускающие подшипники, указывают срок службы компонента порядка 200 тыс. км. Это число довольно условное и зависит от характера вождения, а также состояния дорожного покрытия. При езде по бездорожью пробег снижается до 50 тыс. км. После окончания срока службы подшипник подлежит замене.

Чтобы увеличить комфорт и снизить шум в автомобиле, производители стараются уменьшить неподрессоренные массы подвески. Для этого подшипник и ступицу объединили в единую конструкцию. Всего разработано 5 поколений новых узлов:

  1. Двухрядные подшипники типа HUB-I. Такие детали можно заменить отдельно, что увеличивает ремонтопригодность конструкции.
  2. Подшипники с монтажным фланцем HUB-II. Одна из обойм деталей выполнена в теле ступицы или крепёжного элемента.
  3. Ступичный узел в сборе HUB-III. Третье поколение получило наиболее широкое применение в автомобилях последних годов выпуска. Как такового подшипника в узле уже нет, а есть ступица и крепёжный элемент, разделённые между собой телами качения.
  4. В конструкцию 3 поколения добавили интегрированный ШРУС, получив технологию HUB-IV.
  5. Ступичный узел с шарниром равных угловых скоростей и тормозным диском (HUB-V).

К сведению! Технологии 4 и 5 поколения находятся в стадии разработки и тестирования. Ступичные узлы имеют минимальную неподрессоренную массу, что положительно сказывается на работе подвески. Однако, ввиду сложности конструкции у этих поколений высокая цена, а значит устанавливать их будут на премиальных автомобилях.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...