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.
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:
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.
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.
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:
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:
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.
Устройство и виды автомобильных шин
Одним из основных элементов автомобильного колеса является шина. Она устанавливается на диск и обеспечивает стабильный контакт автомобиля с дорожным покрытием. В процессе движения автомобиля шины поглощают возникающие вибрации и колебания, вызванные неровностями дороги, что обеспечивает комфорт и безопасность пассажиров. В зависимости от условий эксплуатации шины могут изготавливаться из различных материалов со сложным химическим составом и определенными физическими свойствами. Шины могут также отличаться рисунком протектора, обеспечивающего надежное сцепление с поверхностями с различным коэффициентом трения. Зная устройство шин, правила их эксплуатации и причины преждевременного износа, вы сможете обеспечить долгий срок службы резины и безопасность вождения в целом.
Функции шины
К основным функциям автомобильной шины относятся:
Устройство автомобильной шины
Конструкция шины достаточно сложная и состоит из множества элементов: корда, протектора, брекера, плечевой зоны, боковины и борта. Поговорим о них подробнее.
Основой шины является каркас, состоящий из нескольких слоев корда. Корд – прорезиненный слой ткани из текстильных, полимерных или металлических нитей.
Корд натянут по всей площади шины, т.е. радиально. Существуют радиальные и диагональные шины. Наибольшее распространение получила радиальная шина, т.к. она характеризуется наиболее долгим сроком эксплуатации. Каркас в ней более эластичный, за счет чего уменьшается теплообразование и сопротивление качению.
Диагональные шины имеют каркас из нескольких слоев корда, расположенных перекрестно. Эти покрышки отличаются невысокой ценой и имеют более прочную боковину.
Протектор
Наружная часть покрышки, непосредственно контактирующая с дорожной поверхностью, называется “протектор”. Главным его предназначением является обеспечение сцепления колеса с дорогой и защита его от повреждений. Протектор влияет на уровень шумности и вибрации, а также определяет степень износа шины.
Конструктивно протектор представляет собой массивный слой резины, имеющий рельефный рисунок. Рисунок протектора в виде канавок, борозд и выступов обуславливает способность шины работать в определенных дорожных условиях.
Брекер
Слои корда, расположенные между протектором и каркасом, называются “брекер”. Он необходим для улучшения взаимосвязи между этими двумя элементами, а также для предотвращения отслоения протектора под действием внешних сил.
Плечевая зона
Часть протектора, находящаяся между беговой дорожкой и боковиной, называется “плечевая зона”. Она усиливает боковую жесткость шины, улучшает синтез каркаса с протектором, берет на себя часть боковых нагрузок, передаваемых беговой дорожкой.
Боковины
Боковина – прослойка резины, являющаяся продолжением протектора на боковых стенках каркаса. Она ограждает каркас от влаги и механических повреждений. На нее наносится маркировка шин.
Боковина заканчивается бортом, служащим для ее крепления и герметизации на ободе колеса. В основе борта находится нерастяжимое колесо из стальной обрезиненной проволоки, придающее прочность и жесткость.
Виды шин
Шины можно классифицировать по нескольким параметрам.
Сезонный фактор
По сезонному фактору различают летние, зимние и всесезонные шины. Сезонность шины определяется по рисунку протектора. На летней резине отсутствует микрорисунок, зато присутствуют ярко выраженные бороздки для стока воды. Это обеспечивает максимальное сцепление колес с асфальтом.
Зимние шины от летних можно отличить по узким канавкам протектора, которые позволяют резине не терять свою эластичность и хорошо держать машину даже на обледенелой дороге.
Существуют и так называемые “всесезонные шины”, о плюсах и минусах которых можно сказать следующее: они одинаково хорошо показывают себя как в жару, так и в холод, однако обладают весьма средними эксплуатационными характеристиками.
Способ герметизации внутреннего объема
По этому показателю различают “камерные” и “бескамерные шины”. Бескамерные шины – это шины, имеющие только покрышку. В них герметичность достигается за счет устройства последней.
Внедорожные шины
Этот класс шин отличается повышенной проходимостью. Резина характеризуется высоким профилем и глубокими канавками протектора. Подходит для езды по глинистым и грязевым участкам, крутым склонам и прочему бездорожью. Но на этой резине не получится развить достаточную скорость на ровной дороге. В обычных условиях эта шина плохо “держит дорогу”, в следствие чего снижается безопасность движения, а протектор быстро изнашивается.
Рисунок протектора шин
По рисунку протектора различают шины с ассиметричным, симметричным и направленным рисунками.
Симметричный рисунок наиболее распространен. Параметры шины с таким протектором наиболее сбалансированы, а сама шина в большей степени приспособлена для эксплуатации на сухой дороге.
Наивысшие эксплуатационные свойства имеют шины с направленным рисунком, который придает покрышке устойчивость к аквапланированию.
Шины с ассиметричным рисунком реализуют в одной покрышке двойную функцию: управляемость на сухой дороге и надежность сцепления на мокром дорожном покрытии.
Низкопрофильные шины
Этот класс шин разработан специально для скоростного движения. Они обеспечивают быстрый разгон и уменьшают тормозной путь. Но, с другой стороны, эти шины не отличаются плавностью хода и характеризуются шумностью при движении.
Слики
Слики – еще один класс шин, который можно выделить отдельной. Чем отличаются слики от остальных шин? Абсолютной гладкостью! Протектор не имеет ни канавок, ни бороздок. Слики хорошо себя показывают только на сухой дороге. Используются в основном в автоспорте.
Износ автомобильных шин
В процессе движения автомобиля шина подвергается постоянному износу. Износ шины сказывается ее эксплуатационных показателях, в том числе и на длине тормозного пути. Каждый дополнительный миллиметр износа протектора увеличивает длину тормозного пути на 10-15%.
Важно! Допустимая глубина протектора для зимних шин составляет 4 мм, а для летних – 1,6 мм.
Виды износа шин и их причины
Для наглядности виды и причины износа шин представим в виде таблицы.
| Вид износа шины | Причина |
|---|---|
| Износ протектора посередине покрышки | Неправильное давление воздуха в шине |
| Трещины и выпуклости на боковой стенке шины | Удар шины о бордюр или яму |
| Износ протектора по краям покрышки | Недостаточное давление в шинах |
| Плоские пятна износа | Особенности вождения: резкое торможение, занос или ускорение |
| Односторонний износ | Неправильный сход-развал |
Проверить износ шин можно визуально при помощи индикатора уровня износа шин, представляющего собой участок протектора, отличающийся от его основы размерами и формой.
Индикатор износа шин может быть:
Колеса и шины автомобиля. Их устройство и маркировка
Что такое колеса?
Колесо — это вращающийся и передающий элемент ходовой части, расположенный между шиной и ступицей.
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 следующие виды колес:
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. Варианты исполнения дисковых колес представлены на рисунке:
Рис. Исполнения дисковых колес:
а — колесо с цельным неразборным ободом (1 — посадочная полка; 2 — монтажный ручей; 3 — диск колеса); б — колесо со вставным ободом (1 — бортовое кольцо; 2 — замочно-посадочное кольцо; 3 — диск колеса)
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.
Типоразмер колесного диска может быть обозначен следующим образом:
5,5 J x 15 H2 ET30
Здесь: 5,5 — указание ширины обода в дюймах. Данное значение выбирается из стандартного ряда: 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0 дюймов (размер а на рисунке);
J — тип конструкции боковых закраин обода диска (может быть J, JJ, JK, К или L);
15 — монтажный диаметр обода в дюймах. Стандартный ряд для легковых автомобилей — 10; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; l9 дюймов, для грузовых автомобилей и прицепов — 16; 20; 22,5; 24 дюйма (размер dM на рис. 4.25);
H2 — тип конструкции кольцевых выступов на посадочных полках обода, служащих для надежного удержания бескамерной шины на диске (например, Н, Н2, FH, АН и др.);
ET30 — вылет колеса в миллиметрах. Вылет — это расстояние между продольной плоскостью симметрии обода и привалочной плоскостью ступицы колеса.
Рис. Колесо с разборным ободом: 1 — обод, 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.
Соединение дискового колеса со ступицей грузовых автомобилей осуществляется с помощью шпилек и гаек со сферической опорной поверхностью или шпилек и унифицированных гаек со свободно вращающимися шайбами.
Крепление колес с разборным ободом производится специальными крепежными элементами (прижимами), которые прижимают коническую посадочную поверхность обода к соответствующей поверхности ступицы, имеющей угол наклона 28°.
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.
Рис. Типы рисунков протектора шин
По типу рисунка протектора различают шины:
Маркировка автомобильных шин
При изготовлении шины легкового автомобиля на ее борт может наноситься следующая маркировка:
175 / 70 R 13 82 Т
Здесь: 175 — ширина профиля шины в миллиметрах;
70 — высота профиля шины, выраженная как процентное отношение к ширине. В указанном случае высота составляет 70 % от ширины (175 мм), т.е. 122,5 мм. Часто высоту профиля называют серией. Иногда в обозначениях шины номер серии отсутствует. Эти шины называют полнопрофильными. Отношение высоты к ширине такой шины составляет 80…82 %;
R — буквенный индекс радиальной шины (R). В диагональных шинах буквенный индекс отсутствует;
13 — обозначение посадочного диаметра шины, соответствующее монтажному диаметру обода в дюймах;
82 — индекс или коэффициент нагрузки. Это условный показатель, указывающий на допустимую нагрузку на шину. Иногда нагрузка указывается на самой шине. Например, за надписью Max Load
следуют два числа: первое — в килограммах, второе — в фунтах;
T — индекс скорости. Данный показатель указывает на максимально допустимую скорость, при которой производитель гарантирует сохранение заложенных эксплуатационных характеристик шины. Соответствие скоростей и индексов приведено на рисунке.
Рис. Соответствие индексов предельно допустимой скорости шины
Помимо типоразмера на боковине покрышки обязательно указываются товарный знак, наименование фирмы-производителя и название модели шины.
Кроме перечисленных на шину могут быть нанесены другие обозначения:
Шины грузовых автомобилей и автобусов могут обозначаться следующим образом:
Здесь: 10,00 — ширина профиля шины в дюймах
R — буквенный индекс радиальной шины
20 — обозначение посадочного диаметра обода колеса
146/143 — индексы несущей способности шины для одинарных и сдвоенных колес
j — индекс скорости
Широкопрофильные шины с регулируемым давлением могут иметь следующую маркировку:
Здесь: 1300 — условный наружный диаметр шины, мм
530 — условная ширина профиля шины, мм
533 — условный диаметр обода, мм
На восстановленных покрышках и бескамерных шинах должна быть сохранена или восстановлена первоначальная маркировка.
На боковине должны быть дополнительно обозначены:
6.2 Колеса и шины. Устройство, назначение и маркировка
Назначение колес и шин
Назначение колес – осуществление связи автомобиля с дорогой, обеспечение движения автомобиля, изменения направления движения и передачи вертикальных нагрузок от автомобиля к дороге. Проще говоря, именно благодаря колесам мы можем двигаться и управлять автомобилем, поэтому от правильного выбора колес напрямую зависит поведение автомобиля на дороге.
Выделяют следующие виды колес:
Ведущие колеса имеют такое название как раз потому, что они преобразуют тягу двигателя в поступательное движение автомобиля, передавая все моменты и силы на дорогу. Управляемые колеса отвечают исключительно за контроль над направлением движения автомобиля. А если колесо получает тягу от двигателя, да еще и отвечает за направление движения, то оно является комбинированным.
Автомобильное колесо в сборе (рисунок 6.20) состоит из пневматической шины, обода, ступицы и соединительного элемента — диска.
Рисунок 6.20 Автомобильное колесо. Поперечный разрез.
Пневматическая шина является самым важным элементом в конструкции колеса. Если представить себе колесо без пневматической шины – жестким, например деревянным, то нетрудно предположить, что при качении такого колеса по твердой дороге траектория перемещения оси будет копировать профиль дороги. Удары колеса о неровности дороги в этом случае будут полностью передаваться на подвеску. И все выглядит совсем иначе, когда на колесо смонтирована пневматическая шина. В месте контакта эластичная шина (обычно выполненная на основе каучука и различных добавок – от сажи до оксида кремния) деформируется. При этом небольшие неровности, деформируя шину, не влияют на положение оси колеса.
Если же колесо наезжает на более значительные препятствия, то сильные толчки вызывают увеличенную деформацию шины и плавное перемещение оси колеса. Способность пневматической шины плавно изменять отрицательное влияние дефектов дорожного покрытия на ось колеса называется сглаживающей.
Эффект сглаживания обеспечивается упругими свойствами сжатого воздуха, находящегося в шине.
Примечание
Когда часть шины при качении выходит из контакта с дорожной поверхностью, доля энергии, затраченная на деформацию шины, тратится на внутреннее трение в резине, превращаясь в теплоту. Нагрев отрицательно влияет на свойства шин, как результат — ускорение износа.
Потери энергии зависят от конструкции шины, внутреннего давления воздуха в ней, нагрузки, скорости движения и передаваемого крутящего момента. С увеличением деформации шины растут и потери на внутреннее трение, следствием этого является увеличение затрачиваемой мощности на движение автомобиля.
Для уменьшения деформации и необратимых потерь давление воздуха в шине надо увеличивать. Однако для удовлетворения требований по обеспечению высокой сглаживающей способности шины, с одной стороны, и по уменьшению необратимых потерь на внутреннее трение, с другой стороны, давление воздуха в шинах каждого типа устанавливают с учетом их конструктивных особенностей и условий эксплуатации.
Давление воздуха в шине колеса является важнейшим эксплуатационным показателем и каждым производителем устанавливается в соответствии с конструкцией и прямым назначением шины.
Колесный диск
Колесный диск обычно устанавливают на ступицу колеса, которая, в свою очередь, установлена в поворотный кулак и свободно вращается на роликовых подшипниках. Изготавливают диск из листового металла путем штамповки и последующей сварки элементов. Диски могут быть отлиты из легкосплавных материалов (например, алюминиевого и магниевого сплава), а могут быть и кованными, которые совмещают в себе легкосплавный материал и штамповку.
Пневматическая шина
Устройство шины
Примечание
Стоит отметить, что на данный момент шины делятся на два типа: камерные и бескамерные. В шинах первого типа есть специальная камера, в которую закачивается воздух. В бескамерных шинах покрышка устанавливается на обод, уплотняется и накачивается воздухом.
Рисунок 6.21 Устройство пневматической шины.
Резина, использующаяся для производства покрышек, состоит из каучука (натурального или синтетического), к которому добавляются сера, сажа, смола, мел, переработанная старая резина и другие примеси и наполнители. Покрышка состоит из протектора, подушечного слоя (с брекером), каркаса, боковин и посадочных бортов с сердечниками (силовое кольцо), как показано на соответствующем рисунке 6.21. Каркас служит основой покрышки: он соединяет все ее части в одно целое и придает покрышке необходимую жесткость, при этом обладает высокой эластичностью и прочностью. Каркас покрышки выполнен из нескольких слоев корда толщиной 1—1,5 мм. Число слоев корда является четным для равномерного распределения прочности конструкции и составляет обычно 4 или 6 для шин легковых автомобилей и 6—14 для шин грузовых автомобилей и автобусов.
Интересно
С увеличением числа слоев корда повышается прочность шины, но одновременно увеличивается ее масса и возрастает сопротивление качению, что неприемлемо.
Корд представляет собой специальную ткань, состоящую, в основном, из продольных нитей диаметром 0,6 — 0,8 мм с очень редкими поперечными нитями. В зависимости от типа и назначения шины корд может быть хлопчатобумажным, вискозным, капроновым, перлоновым, нейлоновым и металлическим. Самым дешевым из всех является хлопчатобумажный корд, но он имеет наименьшую прочность, которая, к тому же, существенно уменьшается при нагреве шины. Прочность капронового корда приблизительно в 2 раза выше, чем хлопчатобумажного, а перлонового и нейлонового кордов — еще выше. Наиболее прочным является металлический корд, нити которого скручены из высококачественной стальной проволоки диаметром 0,15 мм. Прочность металлического корда выше хлопчатобумажного более чем в 10 раз, и она не снижается при нагреве шины. Шины из такого корда имеют небольшое число слоев (1—4), меньшие массу и потери на качение*, они более долговечны. Нити корда располагают под некоторым углом к плоскости, проведенной через ось колеса. Угол наклона нитей зависит от типа и назначения шин. Он составляет 50—52° для обычных шин.
Примечание
* Потери на качение. Как ни крути, а при движении, точнее при качении, во всех слоях шины возникает трение и, как следствие, шина сначала деформируется как бы с запозданием, а потом с таким же запозданием приходит в исходное положение. В результате этого не хитрого действия шина начинает нагреваться. Если нагревается, значит просто тратит часть, приложенной к ней энергии предназначенной для качения в пустую. Ученые многих лабораторий изучают вопросы данной проблемы с целью снижения потерь на качение.
Подушечный слой (и брекер) связывает протектор с каркасом и предохраняет каркас от толчков и ударов, воспринимаемых протектором от неровностей дороги. Он обычно состоит из нескольких слоев разреженного обрезиненного корда, толщина резинового слоя в котором значительно больше, чем у каркасного корда. Толщина подушечного слоя равна 3—7 мм, а число слоев корда зависит от типа и назначения шины.
Боковины предохраняют каркас от повреждения и действия влаги. Их обычно изготовляют из протекторной резины толщиной 1,5—3,5 мм.
Борта надежно удерживают покрышку на ободе. Снаружи борта имеются один-два слоя прорезиненной ленты, предохраняющей их от истирания об обод и от повреждений при монтаже и демонтаже шины. Внутри бортов имеются стальные проволочные сердечники. Они увеличивают прочность бортов, предохраняют их от растягивания и предотвращают соскакивание шины с обода колеса.
Камера удерживает сжатый воздух внутри шины. Она представляет собой эластичную резиновую оболочку в виде замкнутой трубы. Для плотной посадки (без складок) внутри шины размеры камеры несколько меньше, чем внутренняя полость покрышки. Поэтому заполненная воздухом камера находится в покрышке в растянутом состоянии. Толщина стенки камеры обычно составляет 1,5—2,5 мм для шин легковых и 2,5—5 мм для шин грузовых автомобилей и автобусов. На наружной поверхности камеры делаются радиальные риски, которые способствуют отводу наружу воздуха, остающегося между камерой и покрышкой после монтажа шины. Камеры изготовляют из высокопрочной резины.
Особенности бескамерной шины
Бескамерная шина не имеет камеры и ободной ленты и выполняет одновременно функции покрышки и камеры. По устройству она очень близка к покрышке камерной шины и по внешнему виду почти не отличается от нее. Особенностью бескамерной шины является наличие на ее внутренней поверхности герметизирующего воздухонепроницаемого резинового слоя толщиной 1,5—3,5 мм.
Примечание
Материал каркаса бескамерной шины также характеризуется высокой воздухонепроницаемостью, так как для него используют вискозный, капроновый или нейлоновый корд, воздухонепроницаемость которого в 5—6 раз выше, чем у хлопчатобумажного корда.
Примечание
Посадочный диаметр бескамерной шины уменьшен, она монтируется на герметичный обод.
Рисунок протектора
Внимание
Согласно правилам дорожного движения, запрещается устанавливать на одной оси шины различных размеров и с разным рисунком протектора.
Назначение
В идеальных условиях протектор должен отсутствовать в принципе (посмотрите на слики формульных болидов), чтобы площадь контакта шины с поверхностью дороги была максимальной. Однако идеальные условия – это когда дорога покрыта асфальтобетоном, причем сухим. Как только на поверхности появится хотя бы небольшой слой воды или поверхность станет просто влажной, коэффициент сцепления* шины с дорогой резко упадет, контакт потеряется и водитель утратит управление над автомобилем. Для того чтобы при наезде на поверхность со слоем воды эту самую воду было куда отводить (можно сказать, в принудительном порядке), покрышка пестрит «ёлочкой» протектора. Если же шина предназначена для движения в зимний период, значит и форма протектора будет соответствующей — увеличенное количество ламелей и грязеотводов.
Примечание
* Сила с которой колеса «цепляются» за дорогу характеризуется коэффициентом сцепления шин с дорогой. Коэффициент сцепления – это отношение силы сцепления колес с дорогой к весу, который приходится на данное колесо. Коэффициент сцепления с дорогой имеет решающее значение при торможении и разгоне автомобиля. Чем выше коэффициент сцепления колеса, тем более высокая будет интенсивность разгона и торможения автомобиля.
Рисунки протектора шин
Рисунок 6.22 Пример шины с ненаправленным
рисунком протектора.
Рисунок 6.23 Пример шины с направленным
рисунком протектора.
Рисунок 6.24 Пример шины с асимметричным
рисунком протектора.
Маркировка шин
Существует два понятия, относящиеся к каждой модели шины: типоразмер и индексы.
Например, указан типоразмер — 255/55 R16, где
255 – ширина профиля шины в мм;
55 – отношение высоты профиля шины (от посадочного обода до наружного края колеса) к ширине профиля в процентах.
Примечание
Примечательно, что чем меньше эта цифра, тем шире шина.
R — радиальная конструкция корда, составные нити корда в слоях каркаса имеют радиальное расположение (направлены от борта к борту);
16 — посадочный диаметр обода в дюймах (1 дюйм = 2,54 см).
В индексах указываются параметры максимальной нагрузки на одну шину в килограммах и индекс скорости – максимальная допустимая скорость движения в км/ч, а также дополнительные индексы, характеризующие свойства конкретной шины.
Рисунок 6.25 Пример маркировки шины.
| Индекс скорости | Максимальная скорость, км/ч |
| L | 120 |
| M | 130 |
| N | 140 |
| P | 150 |
| Q | 160 |
| R | 170 |
| S | 180 |
| T | 190 |
| U | 200 |
| H | 210 |
| V | 240 |
| W | 270 |
| Y | 300 |
| Z | Свыше 240 |
Существует два типа маркировки: для шин внутреннего рынка и для зарубежных шин.
Маркировка шин внутреннего рынка
В соответствии с ГОСТом на покрышку наносятся следующие обязательные надписи:
Маркировка зарубежных шин
На таких покрышках могут присутствовать иные обозначение:
Шины Run-flat
Технология Run-flat применяется при производстве дорогих автомобильных шин. Такие шины имеют усиленные боковины. Наличие прочных вставок в боковине шины из резины специального состава позволяет ей выдерживать вес автомобиля даже в спущенном состоянии.
На спущенном колесе с шинами Run-flat можно проехать порядка 80 км, если машина полностью загружена. Если в машине находится только водитель, то двигаться на спущенной шине можно около 150 км (на скорости не более 80 км/ч). Возможность проехать как минимум 80 км на спущенном колесе без последствий для диска и подвески позволяет водителям избежать сложной и небезопасной смены колес в автомобильном потоке. Инженеры добились того, что покрышку после вулканизации можно использовать повторно.
Рисунок 6.26 Шины с технологией Run-flat.
Примечание
Из соображений безопасности run-flat-покрышки могут устанавливаться только на автомобилях с системой электронного контроля курсовой устойчивости и датчиками давления воздуха в шинах, которые предупреждают об изменении давления воздуха в шинах.
Колесные диски
Обозначение дисков
Рисунок 6.27 Колесный диск.
Маркировку шин знать полезно, поскольку шина надевается на диск, который также имеет свою маркировку, и эта маркировка должна соответствовать подбираемой шине.
К примеру, маркировка на диске «8.5J x 17 Н2 5/112 ET 35 d 66.6» имеет следующую расшифровку:
Примечание
Обозначение диска наносится на внутреннюю поверхность, должна дублироваться на упаковке и быть в сопроводительной документации или наклейках.
8.5 — ширина обода в дюймах. Приведенный размер должен в обязательном порядке соотноситься с шириной шины;
Внимание
Шина, ширина которой не соответствует ширине диска, во время движения может соскочить.
x — знак между условными обозначениями ширины и посадочного диаметра указывает на то, что обод колеса неразъемный;
17 – посадочный диаметр обода колеса в дюймах, который должен в обязательном порядке соответствовать посадочному диаметру шины;
Примечание
На легковых автомобилях применяются колеса диаметром от 12 до 32 дюймов, наиболее распространенные диаметры – 14—16 дюймов.
J – буква кодировки, информирующая о конструктивных особенностях бортовых закраин обода (углы наклона, радиусы закругления и т. п.);
Н2 — буква «Н» (сокращение от англ. слова «Hump») указывает на наличие кольцевых выступов (так называемых хампов) на полках обода, которые удерживают бескамерную шину от соскакивания с диска. Зачастую на колесе присутствуют два хампа (обозначение «Н2»), однако хамп может быть и один (обозначение «Н»), они могут иметь плоскую форму (FH – «Flat Hump»), быть асимметричными (AH – «Asymmetric Hump»), комбинированным (CH – «Combi Hump»);
5/112 – PCD («Pitch Circle Diameter» Диаметр, образованный центрами отверстий подкрепление колеса) — цифра «5» обозначает количество крепежных отверстий в диске для болтов или гаек (наиболее часто встречаются колеса с количеством крепежных отверстий от 4 до 6, реже – 3, 8 или 10), «112» – диаметр окружности, образованной центрами крепежных отверстий, в мм. Существует определенный ряд таких диаметров — например, 98; 100; 112; 114,3; 120; 130; 139,7 и некоторые другие. Часто они применяются производителями по традиции или как наиболее подходящие для автомобилей определенного назначения – так, размер 139,7 характерен для пикапов и внедорожников;
ET – обозначение размера вылета диска в мм;
Примечание
Вылет диска колеса (смотрите рисунок 6.27) — это размер между посадочной (привалочной) плоскостью диска колеса, которая прилегает непосредственно к ступице колеса и осью симметрии обода колеса.
Если плоскость прилегания к ступице колеса находится «снаружи» относительно оси симметрии, вылет колеса называется положительным, например, ЕТ35; если «изнутри» (ближе к автомобилю) – вылет отрицательный, например, ЕТ-20. Проще говоря, чем больше колесо выступает за пределы кузова, тем меньше значение вылета. Если в обозначении вылета стоит ноль, значит поверхность прилегания к ступице колеса лежит на оси симметрии обода диска.
Внимание
Установка колесных дисков с уменьшенным по сравнению со стандартным вылетом, может придать иной вид автомобилю, однако такой поворот событий может отрицательно повлиять как на управляемость, так и на ресурс подшипников ступиц колес.
d – диаметр ступицы или диаметр центрального отверстия в мм.
Примечание
В самом лучшем варианте данный диаметр должен соответствовать диаметру посадочного пояска на ступице автомобиля.
Внимание
Всегда для крепления колес необходимо применять только специальные болты и гайки крепления.
