Устройство колеса с шиной грузового автомобиля

Колеса для грузовых автомобилей технологи­чески значительно сложнее колес легковых автомобилей. В то время как колеса легковых автомобилей «заточены» на максимальную скорость, колеса грузовых автомобилей перевозят большой тоннаж при одновременно высокой скорости. К примеру, в Европе грузовики дальнего следования перевозят 40 тонн груза на скорости 80 км/ч. Вот о том, чем отличаются колеса для грузовых автомобилей, мы и поговорим в этой статье.

При определении минимального размера шин для оси грузовика необходимо всегда исходить из конструктивно обусловленной допустимой нагрузки на ось и максимальной скорости. Основными функциями колеса яв­ляются принятие нагрузки автомобиля и сил воздействия дорожного полотна, передача крутящего момента с осей на шины и при­нятие и передача сил торможения и ускоре­ния, а также боковых сил при прохождении поворотов.

Обод колеса для грузового автомобиля

В ежедневном использовании понятия «обод» и «колесо» часто путают. Понятие «обод» часто используют, когда на самом деле имеется в виду целое колесо. Обод — это радиально крайняя внешняя часть колеса (кроме шины), которая служит для монтажа и герметизации шины. Кроме того, обод яв­ляется фундаментальным соединительным элементом между диском колеса и шиной. Все типичные задачи для грузовиков, такие как монтаж колеса, центровка и передача динамических движущих сил, выполняются колесным диском.

Требование к ободу грузового автомобиля

Чем больше передаваемая нагрузка и гру­бее дорога, тем важнее учитывать следую­щие — иногда противоречащие друг другу — требования к конструкции обода. Высокая грузоподъемность должна достигаться путем проектирования колеса соответствующей формы и использования оптимальных ма­териалов. Для повышения безопасности движения совершенно необходима высокая усталостная прочность. Малая масса колеса оптимизирует полезную нагрузку и необхо­дима, поскольку колесо, как неподрессоренная, вращающаяся масса, оказывает влияние на всю вибросистему автомобиля в целом.

Стальные диски грузового автомобиля

Современные стальные ободья большей частью изготавливаются из стали горячего проката с высоким пределом текучести при растяжении. Конструкция представляет собой колесо (рис. «Конструкция колеса грузового автомобиля» ), состоящее из соб­ственно обода и колесного диска. Обе ча­сти свариваются между собой внутренними поверхностями. Расположение и тип этих сварных швов выбираются таким образом, чтобы обеспечить высокую усталостную прочность. Колесо крепится к ступице бол­тами, вставляемыми в монтажные отверстия. Ступица центрует колесный диск с помощью центрального отверстия. Вентиляционные отверстия и щели в колесном диске с одной стороны служат для уменьшения массы, а с другой — для вентиляции тормозной системы и улучшения общего вида. Стальные диски очень прочные.

Строение обода колеса

Обод состоит из следующих элементов (рис. «Строение обода» ). Борт обода выполняет роль бокового упора для бортовой проволоки шины поглощает силы, возникающие под действием давления шины и осевой нагрузки шины. Посадочная полка обода центрует шину в радиальном направлении и поглощает в частности, силы, создаваемые весом автомобиля. В зависимости от типа используемого обода V-образные посадочные полки располагаются под углом 5 или 15°. Хамп увеличивает высоту по всей окружности посадочной полки, чтобы бортовая проволока бескамерной шины надежнее сидела на ободе при низком давлении. Основание обода соединяет посадочные полки с обеих сторон и может принимать форму плоского основания в многоручьевых, или глубокого основания в одноручьевых ободах.

Типы конструкций ободов колес грузового автомобиля

Типы конструкций ободов (рис. «Типы конструкций ободов» ) и их раз­меры зависят от предназначения шины. Могут использоваться следующие различные типы ободов.

Читайте также: Отправить шины евро почтой

Обод с утопленным центром (рис. а, «Типы конструкций ободов» ) состоит из одной части. Основание обода углублено для монтажа шины. Размер колеса обозначается как «х». Обод с утопленным центром используется на легких грузовиках.

Коническая 15° посадочная полка обода (рис. b и с, «Типы конструкций ободов» ) состоит из одной части. Основание обода углублено на 15° для мон­тажа шины. Размер колеса обозначается как «х». Коническая 15° посадочная полка обода с прогнутым основанием требуется для реа­лизации преимуществ бескамерной шины, в том числе и на тяжелых грузовиках.

Коническая 5° посадочная полка обода (рис. d, «Типы конструкций ободов» ) состоит из нескольких частей. Тот факт, что обод состоит из нескольких частей, означает необходимость использования камеры. Основание обода углублено на 5°. Размер колеса обозначается как «-». Шина удерживается с одной стороны монтируемой комбинацией боковины и стопорного кольца. Преимущества этих систем ободов проявля­ются при замене колес. Однако они тяжелы и не имеют таких же хороших ходовых свойств, как у одноручьевых ободов.

Размер колеса грузового автомобиля

Базовый размер обода у грузового автомо­биля на диске с конической 15° посадочной полкой составляет в показанном примере 22,5×8,25 дюйма. Ширина обода — это внутренний размер между бортами обода (рис. 7). Высота борта — это внутренняя вы­сота борта обода. Номинальный диаметр — это расстояние от одной посадочной полки обода до другой.

Колесный диск грузового автомобиля

Колесный диск соединяет обод со ступицей. Из монтажных размеров колеса — централь­ного отверстия, диаметра окружности под отверстия крепления колеса к ступице, от­верстий под болты и вылета обода (рис. «Поперечное сечение колеса» ) — последний является ключевым для движения шины во всех положениях колеса. Вылет обода равен нулю, когда центр обода совме­щается с поверхностью крепления колесного диска к ступице. У двойных шин их двойной промежуток вычисляется на основе двойного вылета обода плюс двойная толщина колес­ного диска.

Центрирование колеса

Различают центровку по ступице и центровку по болтам. Колесо, центрованное по сту­пице, имеет цилиндрические отверстия под болты. Колесо центрируется путем надевания колеса на ступицу. Точность центровки по ступице можно повысить с помощью цен­трующих втулок (3-4 втулки на колесо), вставляемых поверх болтов в отверстия для болтов в диске.

Центровка по болтам производится путем сферического или конического фрезерова­ния отверстий под болты в диске. Центровка по болтам оказывается очень точной при пре­цизионном сверлении отверстий под болты.

Радиальное и поперечное биение колеса

Хорошая центровка колеса крайне важна для грузовиков, движущихся с большой скоро­стью, а также тогда, когда колеса большие и тяжелые. В частности, для грузовиков, движущихся с большой скоростью, сведение радиального и поперечного биения к мини­муму и на посадочных площадках, и на бортах обода совершенно необходимо для обеспече­ния плавности хода. Это повышает безопас­ность и экономию топлива.

Колеса грузовых автомобилей из легких сплавов

Колеса из легких сплавов используются, в частности, при перевозках, когда экономия массы имеет большое значение. Сюда от­носится перевозка цистерн, где очень важно не превышать максимальной снаряженной массы. В этих ситуациях более дорогие легко­сплавные диски обычно окупаются в течение первого года эксплуатации.

Кованое легкосплавное колесо состоит из монолитного блока высокопрочного алю­миниевого сплава. Блок прессуется в форму колеса на мощных прессах. После ковки колесо подвергается тепловой обра­ботке для улучшения своих механических свойств.

Читайте также: Топ лучших зимних шин 2020 для внедорожника

Эта высокоточная обработка обеспечивает абсолютно точное вращение каждого колеса, без биения. Радиальное и поперечное биение отсутствуют. Перед полировкой колеса до блеска в нем сверлятся вентиляционные от­верстия и отверстия под болты.

Преимуществами легкосплавных колес являются улучшенные вибрационные харак­теристики, чуткое реагирование подвески, снижение расхода топлива и более высокая полезная нагрузка.

Устройство ходовой части

Устройство шин и колес

Шины и колеса

Европейская экономическая комиссия в сотрудничестве с технической организацией европейских производителей шин и ободьев в 1975 г. приняла Правило ЕЭК ООН, определяющее типовые испытания шин и их дополнительные обозначения, необходимые для проведения этих испытаний.

Устройство ободья колес автомобилей: а — легкового; б — грузового с ободом, имеющего разрезное замочное кольцо; в — грузового с ободом, имеющего разрезное бортовое кольцо; г — высокой проходимости; д — с бездисковым колесом со съемным плоским ободом, состоящим из трех частей; 1 — обод; 2 — диск; 3 — гайка; 4 — шпилька; 5 — ступица; 6 — колпак; 7 — неразрезное бортовое кольцо; 8 — разрезное замочное кольцо; 9 — разрезное бортовое кольцо; 10— болт;11— наружный обод; 12— распорное кольцо.

Ручей обода служит для временного размещения части борта шины в процессе ее монтажа (демонтажа) и должен быть достаточно глубоким.
Неразъемные ободья являются наиболее жесткими и технологичными, имеют малую массу. Однако на них возможен и монтаж шин с достаточно эластичными бортами и боковинами, т. е. шины легковых автомобилей и грузовых автомобилей малой грузоподъемности.

В случае применения бескамерных шин к колесу предъявляются дополнительные требования:

• герметичность обода;
• одинаковые посадочные размеры для бескамерной и камерной шин одного и того же размера;
• возможность применения камеры.
Классификация колес. Колеса различают по классам, видам и типам. По эксплуатационному назначению транспортных средств колеса имеют следующую классификацию:
• класс 1 — для внутризаводского транспорта (автопогрузчики, электрокары);
• класс 2 — для автомобилей с полной массой до 2,0 т и для прицепов к ним;
• класс 3 — для грузовых автомобилей с полной массой от 2 до 20 т;
• класс 4 — для грузовых автомобилей с полной массой свыше 20 т;
• класс 5 — для автомобилей повышенной проходимости и прицепов;
• класс 6—7 — для тракторов и сельхозмашин.
Колеса могут быть предназначены для следующих типов шин:
• камерных;
• бескамерных;
• с регулируемым давлением;
• арочных;
• пневмокатков.
По конструктивным особенностям колеса подразделяются по следующим признакам:
• по типу обода — с неразъемным и разъемным ободом, с профилированным ободом, с ободом из фасонных профилей, со штампованным или литым ободом и т. д.;
• по месту соединения диска с ободом — с диском, соединенным с ободом в средней части, то же в замочной части, то же в бортовой части;
• по способу соединения диска с ободом — не регулируемые по вылету диска относительно обода и регулируемые;
• по способу соединения колеса со ступицей — дисковые и бездисковые;
• по числу колес, одновременно устанавливаемых на ступицу, — одинарные или сдвоенные.
Ободья. Основные типы ободьев колес (рис. 122):
• неразъемный;
• разъемный посредине;
• разъемный по радиусу — сегментный;
• разъемный двух-, трех-, четырех- и пятиэлементный.

Неразъемный обод состоит из закраин, полок и ручья. Закраины обода
воспринимают усилия, передаваемые бортами шины, ограничивают их перемещение и защищают боковины шины от внешних повреждений.
Полки являются посадочными местами для бортов шины с углом наклона к середине на 5°. Наклон полок обеспечивает натяг бортов при накачивании шины после монтажа и соответственно их плотную посадку на полки.
Ручей обода служит для временного размещения части борта шины в процессе ее монтажа (демонтажа) и должен быть достаточно глубоким.
Неразъемные ободья являются наиболее жесткими и технологичными, имеют малую массу. Однако на них возможен и монтаж шин с достаточно эластичными бортами и боковинами, т. е. шины легковых автомобилей и грузовых автомобилей малой грузоподъемности. Для обеспечения безопасности бескамерных шин применяется специальный безопасный контур полок обода.
Ободья изготавливаются из качественных конструкционных сталей, допускающих глубокую вытяжку. В ряде случаев колеса в целом, т. е. обод совместно с диском, изготовляются из легких, преимущественно магниевых или алюминиевых сплавов.
Разъемные ободья применяют для шин грузовых автомобилей и автобусов. Борта и боковины этих шин настолько жесткие, что не позволяют смонтировать шину через закраины обода.
Наиболее распространенными являются плоские ободья с одной отъемной закраиной. Они имеют цилиндрический либо с неглубоким ручьем обод с одной закраиной. Шина беспрепятственно надевается на такой обод, после чего устанавливается вторая закраина, так называемое съемное бортовое кольцо, которая фиксируется на ободе.
В двухэлементной конструкции съемная закраина выполнена с косым сквозным разрезом и монтируется в канавку на краю обода за счет ее радиальной упругой деформации.
Трехэлементный обод имеет неразъемную жесткую съемную закраину и разрезное замочное кольцо с конической полкой.
Четырехэлементный обод имеет неразъемную закраину, сплошное посадочное кольцо с конической полкой и разрезное (пружинное) замочное кольцо.
Пятиэлементный обод отличается от четырехэлементного наличием уплотнительной вставки, позволяющей герметизировать обод при монтаже бескамерной шины.
Дисковые колеса. В конструкции колеса диск является частью, соединяющей обод со ступицей. Диску придается чашеобразная форма, которая обеспечивает более высокую поперечную жесткость. В диске имеются центральное и крепежное отверстия, оси которых параллельны оси вращения колеса, а также ряд дополнительных отверстий разнообразной формы. Центральное отверстие служит для размещения ступицы колеса и центрирования диска на ступице. Дополнительные отверстия в диске используются для его облегчения, вентиляции тормозных механизмов, а также выполняют декоративные функции.
Бездисковые колеса. На тяжелых автомобилях используются барабанные (спицевые) ступицы и бездисковые колеса, которые имеют конический поясок на поверхности обода, обращенный к ступице. Соединительная часть выполнена непосредственно на ступице и имеет коническую поверхность. По этим коническим поверхностям осуществляется центрирование обода относительно ступицы. Крепление этих колес осуществляется прижимами путем затяжки гаек на шпильках.
Крепление дисков колес к фланцам ступиц осуществляется резьбовыми соединениями — болтами либо шпильками с гайками. Центрирование и крепление диска одинарных колес осуществляется конической частью гаек или болтов с правой резьбой и углом конуса 60°, которые упираются в соответствующие фаски крепежных отверстий диска. При сдвоенных колесах внутреннее колесо может притягиваться к фланцу колпачковой гайкой (футоркой) со сферической опорной поверхностью и наружной резьбой, на которую наворачивается основная гайка, крепящая наружное колесо. Резьба крепежных деталей правых колес — правая, левых — левая. Длительное время считалось, что такая дифференциация резьб способствует предотвращению самоотворачивания гаек. Однако практика показала, что это не имеет большого значения.