Что такое обод колеса автомобиля

10

Устройство автомобилей

Обод служит для установки пневматической шины. По профилю обод может быть глубоким неразборным (рис. 1), который применяется на легковых автомобилях, и плоским, разборным (рис. 2), который устанавливается на большинстве грузовых автомобилей средней грузоподъемности (например, марок ЗиЛ, ГАЗ и т. п.).

Для облегчения монтажа и демонтажа шины в средней части глубокого обода выполняется выемка В. По обеим сторонам обода расположены конические посадочные полки, на которые монтируют борта шин. Наклоны посадочных полок на угол примерно 5˚ обеспечивает плотную посадку шины на ободе.

Обод для бескамерной шины должен иметь на своих посадочных полках специальные кольцевые выступы 4 (рис. 1) тороидальной формы («хэмпы»), предотвращающие самопроизвольное соскальзывание бортов шины (саморазбортовку) в случае критической ситуации во время движения.

Среди разборных ободьев наиболее распространен обод с конической посадочной полкой (рис. 2). Этот обод характеризуется сравнительной простотой монтажа и демонтажа шин грузовых автомобилей, которые имеют большие массы, размеры и жесткость. Бортовое кольцо 1 имеет коническую посадочную полку, которая прижимается к борту шины. Пружинное распорное кольцо 2 устанавливается между ободом и бортовым кольцом, фиксируя последнее.

Шины широкопрофильные, арочные и с регулируемым давлением имеют разборные ободья с распорными кольцами. Распорное кольцо устанавливается по центру плоского обода и обеспечивает надежное зажатие бортов шины между ним и закраинами обода, что исключает проворачивание шины на ободе при снижении давления в ней.

Ступица колеса

Ступица конструктивно объединена с мостом автомобиля, но традиционно считается элементом колеса. Она служит для установки колеса на балке моста и обеспечения его вращения. Ступица устанавливается на мосту посредством конических роликовых или шариковых (на некоторых легковых автомобилях) подшипников. К ней также крепятся тормозные барабаны и фланцы полуосей ведущих мостов грузовых автомобилей.

Ступица передних колес, показанная на рисунке 3, установлена в поворотном кулаке 10 на двух конических роликовых подшипниках 1. Наружные кольца (обоймы) подшипников запрессованы в ступицу, а внутренние установлены в цапфу 5. Регулировочная гайка 3 через шайбу 4 обеспечивает нормативный зазор в подшипниках. Подшипники смазываются при сборке, а для защиты их от пыли и грязи с внутренней стороны в ступицу запрессовывается уплотнительная манжета, а с наружной стороны устанавливается защитный колпак 2.

Ступица передних колес переднеприводного легкового автомобиля установлена в поворотном кулаке на двухрядном шариковом подшипнике закрытого типа. Подшипник фиксируется в поворотном кулаке стопорными кольцами.
Ступица с помощью внутренних шлицов соединена с хвостовиком корпуса наружного шарнира привода передних колес и крепится на нем гайкой, которая закрывается пластмассовым колпаком.
К ступице крепится направляющими штифтами тормозной диск. Штифты центрируют относительно ступицы колесо, которое крепится к ней сферическими болтами. Этими же болтами к ступице крепится тормозной диск.

Ступица задних колес у заднеприводных легковых автомобилей обычно отсутствует. Ее заменяет фланец полуоси, которая устанавливается на подшипниках в балке моста.

Соединитель колеса

Соединитель колеса обычно выполняется в виде диска. Такие колеса называются дисковыми. Стальной штампованный диск 1 (рис. 1) для увеличения жесткости выполняется выгнутым с выемками В или отверстиями Б. Вырезы и отверстия облегчают колесо и улучшают охлаждение тормозных механизмов. Отверстия А для крепления колеса имеют сферические фаски. Крепление производится с помощью сферических болтов или сферических гаек.

Бездисковые колеса имеют соединитель, изготовленный совместно со ступицей. Они могут быть разъемными в продольной и поперечной плоскостях. Бездисковое колесо (рис. 4) с разъемом в поперечной плоскости состоит из трех секторов 1, которые соединены в единое кольцо с помощью специальных вырезов (скосов), выполненных на торцах секторов 1. При монтаже секторы колеса устанавливаются в определенной последовательности в лежащую шину, а затем вместе с шиной прикрепляются к ступице 2 специальными прижимами 3, шпильками 4 и гайками 5. Такие колеса устанавливаются на грузовые автомобили и автобусы.

По технологии изготовления колеса легковых автомобилей могут быть обычными стальными сварными (из прокатного обода и штампованного диска), литыми и кованными.

Литые колеса изготовляют из сплава алюминия с кремнием путем обтачивания посадочных поверхностей отливок и сверления в них отверстий. Основное преимущество литых колес – их небольшая масса. Малая масса колеса положительно влияет на плавность хода автомобиля и облегчает его обслуживание. Кроме того, применение литых колес позволяет эффективнее охлаждать колесные тормозные механизмы.
Недостатками литых колес являются чрезмерно толстые стенки, возможность появления скрытых пор и раковин, недостаточная прочность при ударной нагрузке и сложность восстановления при повреждении.

Кованые колеса выполняют методом ковки с последующей обработкой. При ковке (или объемной штамповке) из заготовки выковывают поковку, которая затем обрабатывается на токарном станке. Такая технология сложна и дорога, однако кованые диски прочнее и легче литых. Например, 13-дюймовое кованое колесо весит примерно 4,5 кг, а литое колесо такого же размера – почти 6 кг. При этом толщина стенок у кованого колеса составляет 3 мм, а у литого – 5,5 мм. Немаловажным преимуществом кованых колес является большая стойкость к ударным нагрузкам.

Основные размеры обода колес : посадочный диаметр под покрышку и ширина. Например, обычное дисковое колесо для автомобиля ВАЗ-2109 обозначается как 114J-330 (в миллиметрах) или 4 1/2J-13 (в дюймах). Первые цифры обозначают ширину обода, буква J – форму профиля обода, а последние цифры – монтажный диаметр колеса.

Легкосплавные литые или кованые диски обычно имеют дюймовое обозначение. Например, колесо автомобиля ВАЗ-2110 обозначается 5 1/2J13Н2, где дополнительная маркировка Н2 означает наличие на ободе «хэмпов» определенного профиля.

Так как колеса и шины изготовляются со значительными допусками, колесо в сборе может обладать значительной неуравновешенностью (дисбалансом), приводящей к осевому и радиальному биению при вращении колеса. В результате возрастает вибрация, сокращается срок службы шин, амортизаторов, рулевого управления, снижается комфортность езды и т. п.
Для устранения неуравновешенности колес их подвергают балансировке на специальных балансировочных стендах, закрепляя в определенных местах балансировочные грузики. Особенно это актуально для автомобилей, передвигающихся с большими скоростями, поскольку инерционные нагрузки дисбаланса возрастают в квадратичной зависимости от частоты вращения колес.

Устройство автомобильного колеса

Колесо автомобиля состоит из пневматической шины, обода, соединительного элемента (диска), ступицы и пневматических шин.
В зависимости от конструкции обода и соединительного элемента колеса могут быть разборными и неразборными, дисковыми и бездисковыми. Ступица колеса обеспечивает его свободную установку на оси автомобиля.

Неразборное колесо с глубоким ободом

Обод служит для соединения шины с колесом. С этой целью ему придается специальная форма. Колесо в сборе должно быть сбалансировано, балансировочные грузики крепятся к ободу с помощью пружинных зажимов или клея. На большинстве легковых автомобилей и грузовых небольшой грузоподъемности используются глубокие, неразборные ободья.
Глубокий обод жестко соединяется с диском, который служит для крепления колеса к ступице с помощью болтов или гаек со шпильками. Полки глубокого обода имеют конусную форму для плотной посадки шины на обод. Угол наклона полок составляет, как правило (5±1)°. Полки обода заканчиваются закраинами, имеющими определенную форму и служащих боковыми упорами для шины.
Расстояние между закраинами называется шириной профиля обода. В средней части обода имеется углубление, необходимое для облегчения монтажа и демонтажа шины на обод. Это углубление (ручей) может быть расположено симметрично относительно плоскости колеса или со смещением.

Размеры и профиль обода регламентированы соответствующими стандартами. На каждый обод наносится соответствующая маркировка, из которой можно узнать размеры и профиль. Основные размеры обода, ширину профиля и диаметр, как правило, все изготовители указывают в дюймах, за исключением компании Michelin, которая применяет для этого миллиметры.
Пример маркировки: 5J × 13H2 ET 30, где:
5 — ширина обода в дюймах;
13 — диаметр обода в дюймах;
J и H2 — конструктивные особенности профиля обода;
ET 30 — вылет (от немецкого слова Einpresstiefe — ET) 30 мм.

Положительное (а) и отрицательное (б) плечо обката управляемого колеса

Вылет колеса (выступ) является важным параметром. Любое колесо должно «охватывать» ступицу, к которой оно крепится, потому что центр пятна контакта шины с дорогой смещается относительно вертикальной оси, проходящей через центр ступицы на небольшую величину, которая рассчитывается при конструировании подвески и рулевого управления автомобиля.
Величина вылета особенно важна для управляемых колес, потому что положение пятна контакта относительно оси поворота колеса играет важную роль в определении характеристик поворота автомобиля.

Неразборные колеса с глубоким ободом обычно центрируются на ступице с помощью центрального отверстия. Если диаметр центрального отверстия больше, чем у посадочной части ступицы, то центрирование осуществляется по коническим (или сферическим) поверхностям в отверстиях диска, предназначенных для крепления болтами или гайками. Иногда для лучшего центрирования и облегчения монтажа используют пластмассовые кольца, которые устанавливаются перед монтажом колеса на ступицу в центральное отверстие диска.
Колесные диски легковых автомобилей изготавливаются штамповкой из стали с последующей сваркой обода и диска или из легких сплавов (алюминиевых или магниевых). Наиболее прочные колеса из легких сплавов — кованые. Они имеют мелкозернистую структуру и высокую прочность при малой массе. Легкосплавные колеса дороже стальных, но эстетически привлекательнее. Колеса изготавливались и из композитных материалов: например, еще в 70-е гг. фирма Citroёn выпускала армированные углепластиковые колеса, которые весили в два раза меньше металлических. Однако из-за высокой стоимости таких колес они устанавливаются только на дорогих спортивных автомобилях.

Конструкция разборного обода грузового автомобиля:
1 — закраина;
2 — обод;
3 — разрезная часть обода;
М — ширина обода;
D — диаметр обода

Разборные ободья применяют для колес большинства грузовых автомобилей и автобусов. Разборные ободья могут быть дисковыми и бездисковыми. Наиболее часто используются разборные ободья с коническими посадочными полками.

Бездисковое колесо, его общий вид (а) и крепление колеса (б):
1 — секторы колеса;
2 — ступица;
3 — крепление;
4 — шпилька;
5 — гайка

Шины грузовых автомобилей имеют большие размеры и высокую жесткость, поэтому монтаж таких шин на неразборные ободья затруднен. Разборные ободья позволяют облегчить эту задачу. Для некоторых шин грузовых автомобилей большой грузоподъемности применяют разборные ободья с распорными кольцами. Такие ободья состоят из двух частей, соединяемых между собой болтами. Такая конструкция надежно удерживает шину на колесе независимо от значения давления воздуха в шине.
Ступицы колес изготавливают из стали или ковкого чугуна. К ним крепятся элементы тормозных механизмов, диски и барабаны. Ступица устанавливается на подшипниках, которые должны воспринимать не только радиальные, но и осевые усилия от действия боковых сил. В ступицах устанавливают конические роликовые или шариковые радиально-упорные подшипники.
В подшипники колес закладывается смазка, выдерживающая высокие температуры. Для предотвращения вытекания смазки и попадания грязи подшипники уплотняются сальниками.

Классификация колёсных дисков и ободьев

Диски

Любое колёсное транспортное средство перемещается за счёт шин, надетых на диски, а так как характеристики и условия эксплуатации у машин абсолютно разные, то и колёса отличаются по размерам и конструктиву. Представим по возможности более полную классификацию колёсных дисков и ободьев.

Грузовые колёса Alcoa Wheels

Признаки классификации колёсных дисков

Есть несколько признаков, по которым и классифицируют колёсные диски:

1. Вид транспорта, для которого они предназначены (легковой, коммерческий, грузовой, автобусы). В зависимости от назначения, колеса имеют типичный, соответствующий определённым нагрузкам конструктив и размерный ряд.
2. Число устанавливаемых колёс, ведь они могут быть не только одинарными, но и парными. Сдваивают их на автобусах и грузовых машинах, а так же на ведущих осях коммерческого транспорта.
3. Количество компонентов (способ монтажа). Колёса бывают неразборными и многокомпонентными – последние состоят из двух-трёх элементов.
4. Конструкция обода. Эта часть колеса может быть плоской, иметь конические полки, глубокий обод.
5. Крепление на ступице тоже может осуществляться разными способами – по этому признаку колёса бывают дисковыми и бездисковыми.
6. Расположение обода относительно дисковой части колеса, в зависимости от которого оно получает положительный, нулевой или отрицательный вылет.
7. Материал изготовления и применяемая технология (сталь, лёгкие сплавы, литьё, ковка, штамповка).

Особенности колёсного конструктива

За редким исключением, когда в структуре колеса присутствуют элементы ступицы, оно состоит из обода и диска. Ободом называется та часть, на которую монтируется шина, и состоит он из трёх элементов:

1. цилиндрической срединной части;
2. двух полочек с хампами, предотвращающих соскальзывание шины, и обеспечивающих герметичность для бескамерной шины;
3. фланцев по внешним сторонам – закраин, в которые упираются борта смонтированной покрышки.

Конфигурация ободьев и её вариации

Конфигурация и размеры ободьев зависят от типа надеваемых на них шин, и соответственно, имеет значение вид транспорта, для которого предназначены колёса. Основные параметры ободьев, которые могут меняться – это посадочный диаметр, расстояние между закраинами, угол наклона полок.

Для каждого конкретного типа колёс, производители стараются конструкции ободьев унифицировать, изменяя в зависимости от нагрузок лишь геометрические параметры.

Примечание: При изменении типа колёс, менять профиль может центральная часть колеса. У легковых колёс она бывает плоской, а у грузовых может иметь углубления (ручейки), выполняющие функции рёбер жёсткости, и облегчающие монтаж довольно крупных и тяжёлых шин.

• Ободья могут быть неразборными или иметь съёмный фланец или даже полку. Существуют конструкции, когда полка и закраина являются цельной съёмной деталью обода. В таких случаях для камерных шин предусматривается устройство для запирания в виде пружинного кольца, закладываемого в специально проточенном в центральной части пазу, а для бескамерных — резиновое уплотнительное кольцо.
• Преимуществом разборных колёс является упрощение процесса монтажа и демонтажа, при котором не приходится растягивать, и тем самым деформировать борт покрышки. В основном такие колёса применяют для машин большой грузоподъёмности, так как шины у них массивные и тяжело поддаются шиномонтажу.
• Недостатком составных колёс является не столь высокая надёжность герметизации, довольно сложный процесс установки пружинного кольца, нередко травмирующего монтажника. По его недосмотру, или, к примеру, при потере шиной давления, запорный механизм может разблокироваться в процессе движения, поэтому для скоростных машин такие колёса не применяют. В основном их используют для сельскохозяйственной техники, крупных грузовых машин и иногда больших внедорожников.

• У неразборных колёс полки и фланцы выполняются одной цельной деталью с центральной частью, что является наилучшим решением для шин бескамерного типа. Чтобы уменьшить степень деформации шины при надевании её на диск, закраины обода делают с более мелким диаметром, а в центральной части предусматривают глубокий ручей.
• Таким образом, когда один борт покрышки уже одет на колесо и размещён внутри ручья, второй обрабатывается легче. У дисков, предназначенных под широкопрофильную шину, ручей делается более глубоким и смещается к одной из закраин – соответственно, обод получается асимметричным. Для наиболее тяжёлых шин применяют ободья с двумя ручьями, что сильно облегчает их монтаж.
• Грузовые шины бывают не только бескамерные, но и производятся в камерном исполнении, что влияет и на конфигурацию обода. В основном, у него варьируются посадочные диаметры — например: если для камерной легкогрузовой шины он составляет 508 мм (20 дюймов), то для бескамерки диаметр составит 571,5 мм (22,5 дюймов).
• Несколько меняется и угол наклона между закраиной и полкой обода – чтобы создать необходимую величину натяга шины, во избежание её прокручивания на колесе во время движения. Обеспечивает натяг конструкция бортовых зон покрышки, что с учётом размеров полки обода и наклона закраин, задаёт необходимую степень надёжности посадки.
• Окончательное положение шина принимает после накачивания, а посадка стабилизируется создаваемым внутри давлением. Если оно уменьшается при утечке воздуха, прочность посадки ухудшается, что может привести к самопроизвольной разбортировке.

На заметку: Подобное может произойти и при чрезмерном увеличении крутящего момента, поэтому на дисках для скоростных машин и болидов делают увеличенные хампы, препятствующие смещению покрышки от закраины к центру обода.

Вариации дисковой части колеса

Не все колёса бывают дисковыми, есть и бездисковые конструкции. Бездисковым называется такое колесо, у которого элементы для осуществления посадки обода не являются с ним единым целым, а крепятся к ступице колеса. Такие варианты обычно применяют на автобусах, сельхозтехнике, тяжёлых грузовиках и прицепах, на которых для обеспечения грузоподъёмности необходимо сдваивать колёса.

• В таком случае между ними устанавливают специальные проставки, регулирующие межшинный зазор. Сдвоенные шины не должны оказываться слишком близко друг к другу, дабы не ухудшался их обдув, отводящий вырабатываемое тепло. Да и вообще нельзя допускать контакта шин друг с другом, ведь трение при качении очень быстро приведёт к разрушению боковин.
• Диском называется лицевая часть колеса, жёстко скреплённая с ободом, и оснащённая посадочными отверстиями для крепления к ступице. То есть, это цельное изделие, изготовленное разными способами, которое все привыкли называть просто диском. На всех легковых, и большинстве грузовых машин используются именно дисковые колёса.

• У дисковых колёс есть несколько значимых параметров, по которым они могут различаться. Один из них – это вылет обода в миллиметрах (обозначается ЕТ или offset). Этот показатель определяется взаимным расположением привалочной плоскости (где диск крепится к ступице) по отношению к центральной оси обода.
• Вылет является одной из основных характеристик, обеспечивающих колёсам наилучшую устойчивость и наименьшую нагрузку на ступичные подшипники и подвеску машины. Для большинства автомобилей колёса делают с положительным вылетом +10…+50, когда плоскость продольной симметрии смещена от привалочной плоскости в сторону оси автомобиля.
• Но есть машины и с отрицательным или нулевым вылетом, в которых эти плоскости смещены в обратную сторону или совпадают. В легковом секторе машин это в основном внедорожники, всё больше старого поколения.

• Следующая по важности характеристика – это количество отверстий под крепления болтами или шпильками, и диаметр окружности, вдоль которой они располагаются. Она определяется при расчётах крутящего и тормозного моментов автомобиля, измеряется в миллиметрах и обозначается аббревиатурой PCD. Например, у автомобиля OPEL Corsa обозначение 4х100 говорит о том, что на диске четыре крепёжных отверстия, и располагаются они на окружности диаметром 100 мм.
• В некоторых случаях дисковую часть колеса изготавливают сплошной, но чаще она может иметь спицы, вырезы, вилки и даже ажурное плетение. Это связано не только с достижением определённой эстетики изделия, но и обеспечивает тормозному механизму качественное охлаждение. Чем выше скоростные характеристики автомобиля, тем более открытыми должны быть диски для него.

• Хотя внешний вид колёсных дисков очень важен, ведь их «лицо» и обеспечивает колёсам товарный вид. Для легковых автомобилей их стараются производить в оригинальном дизайне, хотя технологии при этом могут применяться самые разные. В том числе, они могут комбинироваться – например, штампованный диск приваривается к прокатанному ободу, либо обод делают по методу горячей штамповки (ковки), а диск по технологии литья, что даёт больше вариантов для дизайна.
• Литьё представляет собой заливку алюминиевого или магниевого расплава в форму, охлаждение, обточку и насверливание крепёжных отверстий. Стенки обода получаются довольно толстыми, что увеличивает вес изделий, а в их толще могут скрываться каверны и раковины. Недостатком является не слишком высокая прочность, при сильном ударе о бордюр литой диск не просто деформируется без невозможности восстановления, но и может расколоться.

Объёмная штамповка или ковка предполагает формирование закалённой болванки, обрабатываемой впоследствии на токарном станке с числовым программным управлением (ЧПУ). Технология более дорогая и сложная, но кованые ободья и легче, и прочнее литых, поэтому именно ковку изготавливают для гоночных машин и самолётных шасси.

Материалы изготовления

Характер и тип повреждений, которые колесо может получить в процессе активной эксплуатации, в значительной степени зависят и от материала изготовления колес. По этому признаку их подразделяют на такие виды:

1. стальные;
2. легкосплавные;
3. комбинированные.

Бывают ещё диски из композитных материалов, но распространения они не получили, поэтому и говорить о них не стоит.

Стальные диски

Сталь — это тоже сплав, но тяжёлый, на основе железа, поэтому такие диски могут называть и железными. Колёса из стали применяют довольно широко не только на грузовом транспорте, но и на легковом, так как они раза в три дешевле легкосплавных, просты в производстве, и к тому же ремонтопригодны.

Стальной диск для легковой машины

Состоят стальные колёса из глубокого штампованного цельного обода и такого же диска, соединённого с ним дуговой или контактной сваркой. Диску для увеличения жёсткости придаётся сложное поперечное сечение с выпуклой периферийной частью, на которой предусматриваются отверстия для вентиляции.

Недостатками этих колёс являются:

• большой вес;
• непрезентабельный внешний вид из-за ограниченного дизайна;
• потеря товарного вида из-за ржавления;
• необходимость применения декоративных колпаков, которые вечно теряются.

Легкосплавные колеса

Чтобы уменьшить вес колёс, для производства колёсных дисков стали использовать сплавы более лёгких металлов: алюминия, магния, титана. При использовании технологии литья, металл получает зернистую структуру, в которой могут образовываться микротрещины, поэтому ответственные производители пропускают готовые изделия через рентген. Но даже диск, абсолютно лишённый производственных дефектов, может от удара разломиться на несколько частей.

Это минус, конечно, но неограниченные возможности для дизайна колёсных дисков и практически безотходный процесс, позволяют улучшить внешний вид изделий при более низкой цене. Технология очень выгодна и производителям, и потребителю, поэтому она была, есть, и скорее всего ещё долго останется основной.

У технологии литья просто неограниченные возможности для дизайна

Технология ковки более сложна, с поэтапной обработкой и многократным прогревом. Углубляться в её дебри не будем — скажем только, что металл в результате получает волокнистую очень плотную структуру и меньший вес, а при ударе колёса лишь гнутся, не разрушаясь. Изделия получаются более дорогими, поэтому производители в большинстве выбирают альтернативу, комбинируя кованый обод с литой дисковой частью.

Заключение

И в той, и в другой технологии наибольшее распространение получили алюминиевые сплавы, так как при необходимой прочности диски из них имеют наиболее адекватную стоимость. У магниевых сплавов есть своё преимущество: этот металл благодаря более высокой теплопроводности эффективнее снижает температуру тормозного механизма.

Литьё на основе магния обладает определённой хрупкостью, но колёса, изготовленные из этого металла по методу объёмного штампования, очень прочны. Недостаток у таких колёсных дисков один: высокая себестоимость, что характерно и для титановых сплавов. А цена — это для массового потребителя основной критерий выбора, именно она в первую очередь и влияет на активность реализации продукта.

Как устроены автомобильные колеса с плоским и глубоким ободом

Колесо — вращающийся элемент автомобиля, воспринимающий нагрузку от массы автомобиля и передающий крутящий момент. Колесо расположено между шиной и ступицей. Автомобильное колесо состоит из двух основных частей — обода и диска.

Различают дисковые и бездисковые колеса.

1. Дисковые колеса получили наибольшее распространение.

Дисковое колесо состоит из обода, диска и шины.

Обод — часть колеса, на которую монтируется и опирается шина. Диск — часть колеса, являющаяся соединительным элементом между ступицей и ободом.
Обод соединяется с диском при помощи сварки, болтами или заклепками.

Ободья бывают глубокими и плоскими.

Глубокие ободья имеют уступы для бортов покрышки и применяются на легковых автомобилях.

Плоские ободья применяют на грузовых автомобилях, их делают разборными для облегчения монтажа шины.

Разборные ободья бывают трех типов.

1ый тип — с разрезным бортовым кольцом. В этом случае роль второго борта обода играет это самое разрезное бортовое кольцо. Оно же выполняет функцию замочного кольца.

2ой тип – с неразрезным бортовым кольцом, которое надевается на обод и удерживается на нем разрезным замочным кольцом.

3ий тип – с неразрезным бортовым кольцом. В этом случае одна часть обода крепится к диску болтами. Применяется на автомобилях повышенной проходимости с системой регулирования давления в шинах.

2. Бездисковые колеса.

На некоторых автомобилях большой грузоподъемности используются бездисковые колеса, состоящие из цельнолитых ступиц колес со спицами, на конусные торцы которых устанавливаются и крепятся с помощью прижимов и болтов плоские разборные ободья.

3. Автомобильные колеса выпускаются трех типов:

3.1. По ГОСТ Р 53824-2010 «Автомобильные транспортные средства. Колеса неразборные.

Настоящий стандарт распространяется на стальные колеса для пневматических шин:

— на неразборные колеса с глубокими ободьями с коническими посадочными полками 5° и формой бортовых закраин В, J, K, L для автотранспортных средств категорий M₁, G, N₁ и О_1. Определение категорий — в соответствии с ГОСТ Р 52051 (приведены в этой статье ). Здесь М1 — АТС для перевозки пассажиров, имеющие не более 8 мест для сиденья, кроме места водителя (легковые автомобили) и т.д.

— на неразборные колеса с глубокими (с условной шириной профиля ≤9,75) и с глубокими широкими (с условной шириной профиля ≥10,5) ободьями с коническими посадочными полками 15° для колес с бескамерными шинами постоянного давления, предназначенные для АТС категорий М₂, М₃, N₂, N₃, О₂, О₃ и О_4. Определение категорий по ссылке выше;

— на колеса с разборным ободом в части методов испытаний колес, предназначенные для АТС категорий М₂, М₃, N₂, N₃, О₂, О₃ и О_4.

4. Колеса обозначают основными размерами ободьев – шириной профиля и номинальным диаметром обода (в миллиметрах или дюймах).

Примеры обозначения колес для легковых автомобилей:

127J х 330 или 5J x 13;

114К х 355 или 4½К х 14;

152L x 380 или 6L x 15;

114В х 305 или 4,5В х 12.

Примеры обозначения колес для грузовых автомобилей:

140–508 или 5,5–20;

152–508 или 6,0–20;

178–508 или 7,0–20;

206–508 или 8,0–20;

Примеры обозначения колес для бескамерных шин грузовых автомобилей:

где первые цифры 127, 114, 140, 152, 178 и 206 обозначают номинальную ширину профиля обода в мм, а 5;4½; 6; 4,5; 5,5; 6,0; 7,0; 8,0; 8,25; 9,00 – в дюймах;

вторые цифры – 330; 355; 380; 305; 508 – обозначают номинальный посадочный диаметр обода в миллиметрах, а 12; 13; 14; 15; 20 и 22,5 – в дюймах; буквы J,К,L,В – обозначают тип бортовых закраин для колес легковых автомобилей;

Примеры обозначения колес для шин с регулируемым давлением:

465–228; 515–254, где первые цифры 465, 515 обозначают номинальный посадочный диаметр в миллиметрах, вторые цифры – номинальную ширину профиля обода в миллиметрах.

5. Изготовление колес.

По технологии изготовления колесные диски делятся на три типа: штампованные, литые и кованые.
Наиболее распространенным вариантом являются штампованные стальные диски. Их преимущество — относительно невысокая стоимость и возможность восстановления после повреждения. Недостатки — большая масса и низкая коррозионная стойкость.

Применение легких сплавов на основе алюминия, магния и титана позволяет уменьшить вес неподрессоренных деталей машины, что приводит к снижению износа деталей подвески и повышению плавности хода. Легкосплавные диски изготавливаются литьем и ковкой.

6. Подбор дисков на автомобиль должен соответствовать рекомендациям завода – изготовителя. Размеры колес указываются в руководствах по эксплуатации конкретных марок автомобилей. При самостоятельном подборе колес учитываются вылет диска, диаметр и ширина обода, диаметр расположения крепежных отверстий и их количество, диаметр центрального отверстия под ступицу.

Автомобильное колесо состоит из металлической части (обода, диска) и элластичной части – шины.
Различают дисковые и бездисковые колеса.

1. Дисковое колесо состоит из обода, диска и шины.

Обод — часть колеса, на которую монтируется и опирается шина. Диск — часть колеса, являющаяся соединительным элементом между ступицей и ободом.
Обод соединяется с диском при помощи сварного соединения.

Ободья дисковых колес бывают глубокими и плоскими.

Глубокие ободья имеют уступы для бортов покрышки и применяются на легковых автомобилях.
Плоские ободья применяют на грузовых автомобилях, их делают разборными для облегчения монтажа шины.
Разборные ободья бывают трех типов.
1ый тип — с разрезным бортовым кольцом. В этом случае роль второго борта обода играет это самое разрезное бортовое кольцо. Оно же выполняет функцию замочного кольца.
2ой тип – с неразрезным бортовым кольцом, которое надевается на обод и удерживается на нем разрезным замочным кольцом.
3ий тип – с неразрезным бортовым кольцом. В этом случае одна часть обода крепится к диску болтами. Применяется на автомобилях повышенной проходимости с системой регулирования давления в шинах.
Дисковые колеса крепят к фланцу ступицы автомобиля с помощью шпилек и гаек.

2. Бездисковые колеса.

3. Изготовление дисков колес (для легковых и грузовых автомобилей).

По технологии изготовления диски делятся на три типа: штампованные, литые и кованые. .
Наиболее распространенным вариантом являются штампованные стальные диски.
Штампованные диски в силу своей простоты имеют ряд преимуществ: относительно невысокую стоимость, прочность, возможность восстановления после повреждения. Но есть и существенные недостатки — большая масса и низкая коррозионная стойкость, непритязательный дизайн, не слишком качественная балансировка.
Литые колесные диски изготавливаются методом литья из легких сплавов на основе алюминия и магния. Такой диск — это одна большая деталь, которая на 30-40% легче стального диска. Конструкция диска обеспечивает высокую прочность и отличную балансировку, диск имеет привлекательный внешний вид.
Но у литых дисков есть и один существенный недостаток — это хрупкость. При высокой прочности и жесткости литой диск может просто расколоться от удара, восстановление в этом случае невозможно.
Кованые колесные диски — это дальнейшее развитие идеи литых дисков. Они также изготавливаются из легких сплавов алюминия и магния, но по методу объемной горячей штамповки (ковки). На первом этапе небольшую цилиндрическую болванку (слитки, из которых делают колеса, имеют форму цилиндрических столбов различного диаметра, которые нарезают на болванки нужной длины) на первом прессе осаживают, превращая в диск. Затем этот диск проходит несколько прессов, имеющих различное усилие, постепенно превращаясь в окончательную заготовку. На определенном этапе, еще в заготовке, прошивается центральное отверстие. Перед каждым прессованием заготовка и рабочие штампы нагреваются до температуры в несколько сотен градусов. Сами прессы, несмотря на большую мощь (до 20 тыс. тонн), производят горячую штамповку медленно и плавно. Нагрев и малая скорость деформирования исключают возможность возникновения нежелательных разрывов и трещин в теле заготовки. Полученная заготовка закаливается и проходит процедуру искусственного старения. Первая процедура добавит колесу прочности, а вторая необходима для снятия напряжения, возникающего в процессе деформации. Старение производится в специальной печи при высокой температуре в течение 12 часов. Затем, после многочисленных проверок и выборочного контроля качества заготовки, она проходит механическую обработку на токарных и фрезерных станках, в результате превращаясь в готовое изделие. При пластическом деформировании за счет измельчения кристаллической сетки и ликвидации внутренних микродефектов металл упрочняется. Благодаря такой технологии с формированием у металла волокнистой структуры прочность колеса получается выше, чем у стальных колес, в 2,5 раза, а пластичность ниже всего на 20-30%. Можно делать стенки на 20% меньшей толщины по сравнению с литыми. Опять же, ковка исключает появление в металле скрытых литьевых раковин, полостей и трещин. В результате вес такого колеса на 15-20% ниже литого и на 40-50% стального штампованного. Недостаток – высокая себестоимость изготовления.

Колеса автомобилей дисковые и состоят из диска и обода

Амортизатор заполняют смесью: 50% трансформаторного масла и 50% турбинного масла 22, или амортизаторной жидкостью АЖ-12Т.

Колеса автомобилей дисковые и состоят из диска и обода. На коле­сах грузовых автомобилей применяется плоский обод, а на колесах легковых — глубокий (рис. 138).

Плоский обод колеса грузового автомобиля имеет два бортовых кольца, из которых одно съемное (рис. 138, а), а второе выштамповано заодно с диском. Съемное бортовое кольцо неразрезное и закреп­лено на ободе разрезным съемным замочным кольцом (ЗИЛ-130).

Рис. 138. Диски колес: а—с плоским ободом; б —с глубоким ободом

У автомобиля ГАЗ-53А колесо имеет уширенный обод с коничес­кими полками н съемное разрезное бортовое кольцо, одновременно выполняющее функции замочного кольца. На легковых автомобилях обод колеса неразборный (рис. 138, б). Кроме двух бортов, посере­дине имеется углубление, используемое для монтажа покрышки иа обод. На дисках колес выполнены конические отверстия, которыми колесо устанавливают на шпильки. Гайки колес также имеют конус. Совпадением конусов гаек с конусными отверстиями на дисках обеспе­чивается точная установка колес (рис. 139).

У грузовых автомобилей на заднюю ось с каждой стороны устанав­ливают по два колеса. Внутренние колеса закреплены на шпильках колпачковыми гайками с внутренней и наружной резьбой, а наруж­ные колеса — гайками с конусом. Для предотвращения самоотверты­вания гаек при ускорении и торможении автомобиля на грузовых автомобилях гайки левой стороны имеют левую резьбу, а гайки пра­вой стороны — правую.

Шины автомобиля поглощают небольшие толчки и смягчают уда­ры при наезде на небольшие неровности дороги. Смягчение ударов и поглощение мелких толчков осуществляется за счет сжатого воз­духа в шинах и их упругости.

Автомобильная пневматическая шина (рис. 140) состоит из по­крышки, камеры и ободной ленты. Основной и наиболее сложной частью шины является покрышка, которая защищает камеру от по­вреждения и обеспечивает хорошее сцепление колеса с дорогой. Ос­новными материалами, идущими на изготовление покрышки, являют­ся резина и специальная ткань (корд), изготовленная из очень проч­ных продольных нитей (основы) и разреженных поперечных нитей (утка).

Рис. 140. Пневматическая шина / Рис 141. Устройство покрышка

Покрышки (рис. 141) состоят из каркаса, беговой дорожки (про­тектора), боковой и бортовой частей. Каркас изготовлен из нескольких слоев ткани (корд) с резиновыми прослойками между ними. В диаго­нальных покрышках нити корда расположены под углом друг к дру­гу. Вдоль окружности по беговой части проложен протекторный слой из прочной износостойкой резины. Для хорошего сцепления шин с до­рогой по поверхности протектора сделаны углубления, образующие протекторный рисунок. Форма рисунка определяется условиями ра­боты автомобиля. Для хороших дорог применяют шины с мелким дорожным рисунком, а для плохих дорог и бездорожья с крупным направленным рисунком.

При установке колеса, шина которого имеет направленный рисунок протектора, необходимо следить, чтобы стрелка на боковине по­крышки соответствовала направлению вращения колеса. Этим дости­гается лучшее зацепление с дорогой и уменьшение износа покрышки. Между каркасом и протекторным слоем размещен подушечный слой, состоящий из разреженного корда и эластичной прочной резины. По­душечный слон служит для обеспечения хорошей связи каркаса с протектором.

В бортах каркаса заделаны сердечники (изготовленные из про­волочного тросового кольца и резиновой ткани), образующие крыло. Крыло покрышки не допускает растягивания бортов. По бокам’ по­крышки нанесен слой резины, защищающий каркас от повреждения и попадания влаги. В покрышках типа Р и PC нити корда расположе­ны по кратчайшему расстоянию между бортами, это расположение называется радиальным. При таком расположении нити в смежных слоях не перекрещиваются, нагрузка от внутреннего давления на нити уменьшается вдвое по сравнению с обычными шинами, умень­шается также их нагрев. Для увеличения прочности шин типа Р и PC подушечный слой изготовляют из 3—б слоев малорастяжимого метал­лического или вискозного корда, нити которого расположены почти вдоль окружности.

Дисковые колеса автомобиля состоят из стального штампованного диска 2 и приваренного или приклепанного к нему обода 1. Для уменьшения веса диски делаются не сплошными, а с отверстиями. Диск колеса крепится к ступице, а его обод служит для установки шины.

Рис. Колеса: а — колесо с глубоким неразборным ободом; б — колесо с плоским разборным ободом; 1 — обод; 2 — диск; 3 — съемное бортовое кольцо; 4 — замочное кольцо; 5 — канавка; 6 — несъемное бортовое кольцо; 7 — отверстие для вентиля камеры

Наиболее распространены ободы колес двух типов: глубокие неразборные и плоские разборные. Глубокие неразборные ободы применяются для колес легковых автомобилей, плоские разборные ободы — для грузовых. У разборных ободов одно бортовое кольцо 3 делается съемным, что необходимо для монтажа шин. Это кольцо свободно надевается на обод 1 и крепится замочным кольцом 4, заправленным в канавку 5 на ободе.

Ободы колес некоторых грузовых автомобилей имеют оба бортовые кольца съемные. Обод такого колеса вместо бортового кольца 6 имеет с одной стороны небольшой буртик, который удерживает съемное бортовое кольцо. Другое бортовое кольцо крепится, как обычно, замочным кольцом.

Диски колес крепятся к шпилькам ступиц гайками с конусной фаской. Вследствие совпадения конусных фасок гаек с конусными отверстиями дисков достигается томная установка колес на ступице. Чтобы при движении автомобиля гайки крепления колес самопроизвольно не отвертывались, гайки правых колес имеют правую резьбу, гайки левых колес — левую. Гайки с левой резьбой отмечаются специальной проточкой на гранях.

Если на задние оси автомобиля устанавливается по два колеса с каждой стороны, то внутреннее колесо крепится колпачковыми гайками, имеющими внутреннюю и наружную резьбу, а наружное колесо надевается на колпачковую гайку и затягивается гайкой с конусной фаской.

На ободе диска колеса монтируется шина, которая служит для смягчения и частичного поглощения толчков и ударов при движении автомобиля по неровной дороге. Она состоит из камеры 1 и покрышки. В камеру накачивается воздух, а покрышка удерживает камеру на ободе 22 колеса, защищает ее от повреждений и обеспечивает хорошее сцепление колес автомобиля с дорогой.

Рис. Шина: 1 — камера; 2 — каркас покрышки; 3 — соединительная прослойка; 4 — протектор; 5 — боковина; 6 — диск колеса; 7 — замочное кольцо; 8 — вентиль камеры; 9 — съемное бортовое кольцо обода; 10 — колпачок вентиля; 11 — золотник; 12 — резиновый уплотнитель; 13 — клапан; 14 — шпилька; 15 — пружина; 16 — опорная скоба; 17 — корпус; 18 — гайка; 19 — шайба; 20 — фланец корпуса вентиля; 21 — борт покрышки; 22 — обод; 23 — ободная лента; 24 — сердечник

Камера представляет собой замкнутую кольцевую трубу, изготовленную из резины, с вентилем 8 для наполнения камеры воздухом. Вентиль представляет собой клапан, пропускающий воздух только в одном направлении. Состоит вентиль из металлического корпуса 17, золотника 11, клапана 13, пружины 15 и колпачка 10. Корпус вентиля представляет собой прямую или изогнутую латунную трубку, внутри которой нарезана резьба.

Внутрь корпуса на резьбе ввернут золотник. Золотник имеет клапан с резиновым уплотнителем 12. При помощи спиральной пружины клапан 13 плотно закрывает внутренний канал золотника и предотвращает выход воздуха из камеры. При накачивании камеры клапан перемещается вниз, сжимает пружину и пропускает воздух в камеру. Для облегчения накачивания камеры золотник рекомендуется немного вывернуть, чтобы ослабить затяжку пружины клапана. Корпус вентиля при помощи имеющегося в нижней части фланца 20 крепится гайкой 18 с шайбой 19 к камере. Помимо вентилей с металлическим корпусом, применяются также вентили, корпус которых изготовлен из резины и имеет внутри металлическую трубку.

Покрышка состоит из каркаса 2, бортов 21 с сердечником 24, соединительной прослойки 3 и протектора 4 с боковинами 5. Каркас покрышки изготовляется из нескольких слоев прочной прорезиненной ткани (корда), между которыми расположены слои резины. Каркас является основанием покрышки; чем больше слоев корда, тем большую жесткость имеет это основание, а значит, покрышка может выдержать большую нагрузку.

Борта 21 присоединены к каркасу и служат для установки покрышки на ободе колеса. Сердечник 24 борта представляет собой кольца, состоящие из пучков тонкой стальной проволоки, обернутых прорезиненной тканью. Сердечник предохраняет борта от растягивания при монтаже и демонтаже шины и предотвращает соскакивание ее с обода.

Рис. Правильная установка шины с направленным рисунком протектора

Правильная установка шин способствует самоочищению рисунка протектора от грязи и снега и улучшает сцепление шин с грунтом.

Соединительная прослойка 3 соединяет протектор с каркасом и в то же время является подушкой, поглощающей удары, воспринимаемые протектором покрышки.

Для защиты камеры от истирания об обод колеса на грузовых автомобилях между камерой и ободом колеса устанавливается резиновая ободиая лента 23.

На покрышках ставятся размер шины, маркировка завода-изготовителя, дата выпуска и порядковый номер покрышки. Размер шин обозначается в дюймах, а для новых типов шин — в миллиметрах. Размер шины обычно указывается двумя числами, например 6,50—16. Первое число (с десятичной дробью или с двумя нулями) обозначает ширину А профиля в дюймах, а второе (через тире) — внутренний диаметр Б шины также в дюймах, равный диаметру обода.

Рис. Размеры шины: А — ширина профиля; Б — внутренний диаметр; В — наружный диаметр

Специальные шины используются для повышения проходимости автомобилей по бездорожью. К ним относятся шины арочного типа, а также эластичные шины большого профиля, конструкция которых допускает работу с внутренним давлением воздуха в них до 0,5 кг/см2.

Шины арочного типа устанавливаются на специальные колеса.

Таблица. Краткая характеристика шин

Колесо, на которое монтируется шина арочного типа, состоит из внутреннего и наружного дисков 7 обода 8 и четырех прижимных колец: двух внутренних 3 и 9 и двух наружных 2 и 10. Наружные кольца съемные, а внутренние приварены к ободу колеса.

Рис. Колесо с арочной шиной: а — общий вид колеса; б — крепление обода с шиной; 1 — шина; 2 и 10 — наружные прижимные кольца; 3 и 9 — внутренние кольца; 4 — шпилька; 5 — вентиль; 6 — болт крепления колеса к ступице; 7 — диск колеса; 8 — обод колеса

Сборка колеса осуществляется при помощи шпилек 4. Плотность посадки шины обеспечивается натягиванием бортов шины на конические полки внутренних прижимных колец при завертывании гаек шпилек, т.е. зажимом бортов покрышки между внутренними и наружными кольцами. Воздух в полость шины накачивается через вентиль 5, который устанавливается в отверстии обода и уплотняется резиновой шайбой.

Низкое давление воздуха в арочных шинах обеспечивает увеличенную опорную поверхность шины с грунтом и, следовательно, снижает удельное давление шины на грунт, что повышает проходимость автомобиля. Этому способствует также хорошо развитый рисунок протектора шин с большими груитозацепами.

Эластичные шины отличаются от обычных шин тем, что их каркас выполнен менее жестким: ои имеет меньше слоев корда. Такие шины допускают непродолжительное движение автомобиля с внутренним давлением воздуха 0,5 кг/см2. Автомобили, оборудованные эластичными шинами, снабжаются специальной системой регулирования давления воздуха в шинах, которая дает возможность в зависимости от дорожных условий снижать или повышать давление в шинах на ходу автомобиля.

Управление подкачкой и выпуском воздуха из шин осуществляется из кабины водитёля с помощью специального крана управления давлением и блока шинных кранов; создаваемое давление контролируется по манометру.

Подводится воздух к шине через цапфу 10 поворотного кулака, канал 1, головку 2 подвода воздуха, штуцер 3, трубку 5, запорный кран 6 воздухопровода и вентиль 7.

Рис. Подвод воздуха к шинам колес автомобиля ЗИЛ-157К: 1 — канал подвода воздуха, 2 — головка подвода воздуха; 3 — штуцер головки; 4 — крышка ступицы колеса; 5 — трубка подвода воздуха; 6 — запорный кран; 7 — вентиль; 8 — распорное кольцо; 9 — шланг подвода воздуха к цапфе; 10 — цапфа

Чтобы шина не соскакивала с обода колеса во время движения автомобиля при пониженном давлении воздуха в ней, на ободах колес между бортовыми кольцами устанавливается распорное кольцо 8. Борта покрышки при монтаже зажимаются между бортовыми и распорным кольцами, в результате чего покрышка прочно удерживается на ободе колеса. Воздух для подкачки шин подается компрессором пневматической системы тормозов.

На некоторых легковых и грузовых автомобилях применяются бескамерные шины. Эти шины не имеют камеры и монтируются на специальный обод 4, на котором укреплен вентиль 2 для накачки воздуха. Установленная на обод и накачанная воздухом шина бортами 5 плотно прижимается к бортам обода колеса, что препятствует выходу воздуха из шины.

Рис. Бескамерная шина: 1 — герметизирующий слой; 2 — вентиль; 3 — резиновые втулки; 4 — обод колеса; 5 — борт

С внутренней стороны шина, а также ее борта покрыты герметизирующим слоем 1, изготовленным из самозатягивающейся резины. Вследствие такого устройства бескамерные шины продолжительное время удерживают воздух при проколах и даже при пулевых повреждениях.