Тема «Изучение устройства колес и шин»

Цель работы: 1. Закрепить знания по устройству колес и шин автомобилей.

2. Сформировать умение определять характерные неисправности колес и шин.

Краткие теоретические сведения

Колеса являются принимающей стороной крутящего момента от двигателя. Путем сцепления с дорогой они способствуют движению автомобиля, принимают удары и толчки из-за неровностей, а затем сглаживают их. Торможение, разгон зависят также от колес. Устройство колес представлено на рисунке 1. Оно включает в себя диск с ободом и шины.

Рис. 1. Колесо легкового автомобиля a) устройство колеса б) уплотняющий буртик на ободе бескамерной шины 1 - диск колеса; 2 - обод; 3 - борт; 4 - камера; 5 - боковина; 6 - корд; 7 - протектор

Диск. К диску крепится обод, сам диск прикреплен к ступице колеса коническими болтами или гайками.

Колеса транспортных средств подразделяются на одинарные и сдвоенные. Одинарное колесо устанавливается на одной ступице и несет одну шину, а сдвоенное имеет два обода, смонтированных на одной ступице и несущих две шины. На автомобилях применяются дисковые колеса, колеса с разборным ободом и составные.

Дисковое колесо — это неразборный узел, состоящий из обода колесного диска. Дисковое колесо грузового автомобиля может иметь составной обод, один из бортов которого состоит из съемного разрезного замочно-посадочного кольца и съемного бортового кольца, которые в сборе образуют обод

Колесо с разборным ободом — это колесо, в котором один или два разборных обода крепятся непосредственно на ступице, развитой до размера обода. Такие колеса широко применяются на тяжелых автомобилях и автобусах.

Составное колесо состоит из двух элементов, каждый из которых включает часть обода. После сборки элементы образуют обод с двумя закраинами. Такие колеса применяются для крупногабаритных широкопрофильных шин и шин с регулируемым давлением.

Рис. Колесо с разборным ободом:
1 — о6од, 2 — прижим; 3 — ступица

Соединение колеса со ступицей обеспечивает передачу крутящего момента и центрирование колеса на ступице. Крепление штампованных дисковых колес легковых автомобилей производится, как правило, с помощью болтов или гаек, имеющих коническую центрирующую поверхность. Центрирование литых дисков колес осуществляется по посадочному пояску ступицы. Узел крепления включает шпильки и унифицированные гайки, снабженные свободно вращающимися шайбами, которые исключают возможность повреждения диска. Вместо шпилек и гаек могут использоваться болты.

Шина. Различают два типа шин: шина камерная и шина бескамерная. Если шина камерная, то ее камера заполняется воздухом. Бескамерная шина – это покрышка авто. В свою очередь сама покрышка состоит из каркаса, проектора, боковин и бортов. Каркас шины - силовая основа покрышка. Каркас состоит из нескольких слоев корда (специальный материал). Этот держит давление сжатого воздуха изнутри и нагрузку от дороги наружи. Протектор. Самый последний слой покрышки. Он непосредственно соприкасается с дорогой. На протекторе выдавлен определенный рисунок. Шины для автомобиля необходимо покупать в соответствие с рекомендациями завода-изготовителя. Повышенный и неравномерный износ шин. Причина: износ шаровых шарниров подвески, дисбаланс колес, нарушение углов установки передних колес. Способ устранения: регулировка углов установки передних колес, замена изношенных деталей, восстановить баланс колес.

Пневматическая шина — это упругая оболочка, предназначенная для установки на ободе колеса и заполняемая воздухом под давлением. Основным элементом шины является покрышка, непосредственно воспринимающая нагрузки на шину со стороны дороги. Она состоит из каркаса, протектора, брекера, бортов и боковин.

Каркас — это силовая часть покрышки, состоящая из одного или нескольких слоев корда, закрепленных на боковых кольцах.

Протектор — наружная резиновая часть покрышки с рельефным рисунком, обеспечивающая сцепление шины с дорогой предохраняющая каркас от повреждений.

Брекер — часть покрышки, состоящая из слоев корда или резины и способствующая более равномерному распределению по поверхности колеса действующих на него нагрузок.

Борта — это жесткие части покрышки, служащие для крепления шины на ободе.

Боковины — резиновый слой, покрывающий боковые стенки каркаса и предохраняющий его от механических повреждений и проникновения влаги.

По конструкции каркаса и брекера различают диагональные и радиальные шины. По способу герметизации внутренней полости (при сборке с ободом) шины бывают камерные и бескамерные.

Основные нормативные требования к шинам транспортных средств установлены Правилами эксплуатации автомобильных шин. на которые имеется соответствующая ссылка в СТБ 1641-2006. В соответствии с этими требованиями выбор шин по размерам. моделям, грузоподъемности, типу рисунка протектора для каждой модели транспортного средства должен производиться согласно рекомендациям их производителей. При этом в инструкции по эксплуатации транспортного средства должны быть указаны размеры применяемых шин и рекомендуемые режимы их работы.

Шины, восстановленные по первому классу, применяются без ограничений на всех осях транспортных средств, за исключением междугородных автобусов. Шины, восстановленные по второму классу, применяются на колесах всех осей грузовых автомобилей и прицепов (полуприцепов), а также автобусов, кроме междугородных, и задних осях легковых автомобилей. В целях обеспечения безопасности движения запрещается устанавливать шины с отремонтированными местными повреждениями на передних осях механических транспортных средств.

Для улучшения сцепных качеств шин и повышения безопасности движения на заснеженных и обледенелых дорогах могут применяться шины с шипами противоскольжения. Данные шины должны быть установлены на всех колесах (в том числе запасном) транспортного средства.

Согласно Правилам дорожного движения и СТБ 1641-2006 не допускается установка на одну ось автобуса, легкового автомобиля или прицепа к нему, грузового автомобиля или прицепа к нему диагональных шин совместно с радиальными или шин различным типом рисунка протектора.

Высота рисунка протектора должна быть не менее:

· для легковых автомобилей — 1,6 мм

· для грузовых — 1,0; для автобусов — 2,0 мм

· для прицепов и полуприцепов — тех же значений, что и для тягачей

Шина считается непригодной к эксплуатации, если на ней имеется участок беговой дорожки с размерами, высота рисунка протектора на котором меньше нормативных значений.

Шина считается непригодной к эксплуатации, если проявился один индикатор при равномерном износе или два индикатора в каждом из двух сечений при неравномерном износе беговой дорожки.

Система контроля давления воздуха в шинах с использованием специального контрольного устройства (колпачков Easy Control). Наиболее простым и дешевым способом постоянного контроля давления в шинах является установка на колесе вместо штатного колпачка ниппеля специального контрольного устройства

Система контроля давления воздуха в шинах с использованием радиосигнала состоит из датчиков давления воздуха навинченных на металлические корпуса вентилей, от которых передается радиосигнал на приемную систему, передатчиков, устанавливаемых обычно в арках колес, электронного блока управления. В крыше находится приемная антенна системы контроля давления. Некоторые производители вместо передатчиков устанавливают антенны в арках колес.

Рис. Система контроля давления воздуха в шинах:
1 - датчик давления воздуха в шине; 2 – электронный блок управления давления воздуха в шинах; 3 – передатчики системы контроля давления воздуха в шинах; 4 – приемная система контроля давления воздуха в шинах

Рис. Датчик давления воздуха в шине:
1 – передающая антенна; 2 – чувствительные элементы датчиков и температуры; 3 – электронные элементы измерения и управления; 4 – элемент питания

Датчик давления измеряет текущее (абсолютное) давление в шине. Чувствительные элементы датчиков давления и температуры, а также электронные элементы измерения и управления объединены в общем корпусе.

Шина автомобиля воспринимает вертикальную нагрузку от веса автомобиля и все усилия, возникающие в пятне контакта шины с дорогой при ускорении, торможении и повороте автомобиля, смягчая силовые воздействия на автомобиль.

На легковых автомобилях применяются пневматические камерные и бескамерные шины, при этом последние имеют преимущественное использование. Внутреннее покрытие бескамерной шины изготавливается из слоя воздухонепроницаемой резины толщиной 2…3 мм, а на наружную поверхность борта наносят эластичную резину, которая обеспечивает герметичность при посадке шины на обод. Вентиль бескамерной шины образует герметичное соединение при установке его в отверстие обода колеса. При проколе бескамерной шины небольшим предметом, растягивается воздухонепроницаемый внутренний слой резины шины и обволакивается ею. При этом воздух из бескамерной шины выходит очень медленно, в отличие от камерной, поэтому бескамерные шины более безопасны.

В конструкцию колеса входят: диск с ободом, опорное кольцо, шина и датчик давления в шине. Опорное кольцо закреплено в середине обода посредством элементов с геометрическим замыканием. Это кольцо изготовляется из прочного синтетического материала, которому придается сотовая структура. Борта шины не зажимаются закраинами обода, а устанавливаются в посадочные канавки на нем.

Рис. Конструкция колеса аварийной системы PAX:
1 – опорное кольцо; 2 – шина; 3 – глицериновый гель; 4 – обод колеса.

Принцип действия шины заключается в следующем. При полной или частичной потере воздуха покрышка опирается об опорное кольцо. При этом шина удерживается на ободе благодаря особой форме посадочных канавок. Наиболее опасным является движение автомобиля на поворотах, при котором на боковины шины действуют растягивающие усилия. Сила растяжения Fz вызывает поворот борта шины вокруг его сердечника. В результате создается сила Fw, действующая во внешней зоне борта и прижимающая его к посадочной канавке.

Рис. Колесо с шиной «PAX»:
1 – шина; 2 – плоское металлическое кольцо; 3 – обод:
а – форма шины при полном давлении; б – форма шины при проколе

Рис. Состояние шины при проколе:
А – стандартная шина; Б – шина с несущими бортами; А1 – форма стандартной шины при полном давлении; А2 – форма стандартной шины при потере давления; Б1 – форма шины повышенной мобильности при полном давлении; Б2 – форма шины повышенной мобильности при потере давления; 1 – усиленная боковина

Водитель автомобиля, оборудованного безопасными шинами, может не заметить прокола, поэтому совместно с такими шинами должны устанавливаться системы контроля давления воздуха в шинах.

Диски колес, применяемые на легковых автомобилях, разделяются на стальные и легкосплавные. Стальные колеса изготавливают методом штамповки из листового металла с последующей сваркой составляющих элементов. Достоинствами стальных колес являются сравнительно невысокая стоимость и хорошие эксплуатационные качества. К недостаткам следует отнести большую массу колеса и несколько широкое поле допусков на изготовление, что требует тщательной балансировки. Легкосплавные колеса изготавливают методом литья или ковки. Материалами для колес являются сплавы на основе алюминия, магния и титана, поэтому стоимость таких колес высокая. Колеса на основе магниевых сплавов требуют специального антикоррозионного покрытия. Легкосплавные колеса бывают очень разнообразные по конструкции, внешнему виду и дизайну.