12. Колеса. Шины

12.1. Назначение. Классификация. Требования

Движителем называется устройство, осуществляющее взаимодейст­вие транспортного средства с опорной поверхностью. Для автомобилей наиболее широкое применение получил колесный движитель – колеса.

Назначение колес:

1. создание на опорной поверхности внешних реактивных про­дольных сил, вызывающих движение или остановку движущегося автомобиля;

2. создание на опорной поверхности дороги внешних реактивных боковых сил, заставляющих автомобиль двигаться по криволинейной траек­тории;

3. передача на опорную поверхность силу тяжести автомобиля;

4. уменьшение динамических нагрузок, возникающих при переезде через неровности опорной поверхности.

В соответствии с выполняемыми функциями колеса могут быть разделены на ведущие, управляе­мые, поддерживающие и ведущие управляемые (комбинированные).

Колеса состоят из следующих основных частей: шины, обода, соединительного элемента с деталями крепления, ступицы и подшипни­ков. Соединительным элементом может быть диск, неразборно присоеди­ненный к ободу (дисковое колесо) или спицы, представляющие собой часть ступицы (бездисковое или спицевое колесо).

Основные требования к колесам:

1. полное соответствие применяемой шине по размерам, жестко­сти и конструкции обода;

2. надежное крепление к ступице, обеспечивающее легкость мон­тажа и демонтажа колеса;

3. высокие прочность, долговечность и коррозионная стойкость;

4. минимальные биение и дисбаланс;

5. общие требования.

Основным элементом колеса является шина. Классификация шин производится по следующим основным параметрам:

Основные требования к шинам:

1. хорошее сцепление с дорогой;

2. малое сопротивление качению;

3. соответствие упругих свойств параметрам автомобиля и усло­виям движения;

4. низкий уровень шума при движении автомобиля;

5. высокие прочность и долговечность;

6. малое давление на грунт (для автомобилей повышенной и вы­сокой проходимости);

7. общие требования.

Хорошее сцепление с дорогой обеспечивается в основном под­бором состава резины в шине, оптимальным для данных условий эксплуатации рисунком протектора, поддержанием требуемого давления в шине. Однако увеличение коэффициента сцепления шины с дорогой за счет изменения состава резины в некоторых случаях может привести к значительному сокращению срока служ­бы шины из-за ее быстрого износа.

Малое сопротивление качению обеспечивается в основном теми же мероприятиями, что и хорошее сцепление с дорогой, но умень­шение сопротивления качению может в некоторых случаях сопро­вождаться уменьшением коэффициента сцепления шины с доро­гой.

Высокие прочность и долговечность включают в себя и требова­ния безопасности, а именно:

1. исключение разрыва шины от повышения давления свыше за­данного – обеспечивается в основном конструкцией каркаса шины;

2. исключение разрыва шины от центробежных сил, возникаю­щих при высоких скоростях движения – обеспечивается в основ­ном конструкцией каркаса шины; при этом на шинах проставля­ется маркировка, соответствующая максимальной скорости, при которой может применяться данная шина;

3. надежность герметичного и прочного прилегания бортов шины к бортам обода – обеспечивается в основном высоким качеством изготовления обода и отсутствием на нем дефектов, возникаю­щих в процессе эксплуатации;

4. замедление или предотвращение резкого падения давления при проколе шины – обеспечивается применением бескамерных шин, т.к. герметизирующий слой заполняет прокол.

Малое давление на грунт обеспечивается увеличением поверх­ности контакта за счет увеличения ширины, диаметра шины и снижения в ней давления. Последнее наиболее эффективно и применяется в виде систе­мы регулирования давления в шинах.

Значение перечисленных требований не одинаково для автомоби­лей различного типа и назначения. Это объясняет большое разно­образие в конструкции и пропорциях существующих шин.

Автомобильные шины выпускаются в России в соответствии со стандартами, в которых приведены основные параметры автомобильных шин, в том числе максимальная допустимая нагрузка и давление, соответствующее этой нагрузке, а также максимальная допустимая скорость авто­мобиля с этими шинами. По указанной причине при проектировании задача конструктора ограничивается выбором параметров колес, отвечающих требованиям технического задания и компоновки автомобиля.

Тип шин при проектировании машины определяют исходя из условий эксплуатации и нагрузок, приходящихся на колесо. Нагрузки на колесо обусловлены техническим заданием на проек­тирование, где указывают общую массу машины, число осей, распределение массы по осям.

Необходимый диаметр обода колеса определяют ориентиро­вочно, исходя из компоновочных и конструктивных соображений (в зависимости от наличия в колесе бортовой передачи, размеров тормозного барабана, необходимого пространства для установки вентилирующего устройства и создания условий для охлаждения и вентиляции тормозного механизма). Размер обода колеса уточ­няют, принимая во внимание действующий ГОСТ.

По размеру обода колеса определяют профиль шины. Выбран­ные размеры шин должны удовлетворять требованиям в отношении критической скорости, температуры нагрева, упругих характе­ристик и грузоподъемности.