Колеса шины грузового автомобиля устройство

Колеса грузовых автомобилей отличаются от колес легковых автомоби­лей не только размерами, но и конструкцией.

Разнообразие конструкций ко­лес в основном объясняется широким диапазоном нагрузочных режимов и ус­ловий эксплуатации автомобилей. Более жесткие каркас, боковина и борт шины грузового автомобиля не позволяют монтировать ее на неразборный обод. Кроме того, обод, способный выдерживать высокие нагрузки, должен, иметь большую толщину профиля, что, в свою очередь, создает значительные трудности для его изготовления. Поэтому почти все колеса грузовых авто­мобилей выполняют с ободьями разборной конструкции.

Дисковые колеса. Дисковое колесо грузового автомобиля со­стоит из основания обода 4 (см. рис. 1,6), съемного разрезпога замочно-посадочного кольца 5 и съемного бортового кольца 6, которые в сборе образуют обод. К основанию обода, в его за­мочной части, приваривают диск 3.

Конструкцию обода совершенствуют в связи с возрастанием требований к надежности его соединения с шиной, необходи­мостью повышения несущей способности, снижения массы,, момента инерции, радиального и бокового биений.

Рис. 7. Конструкции колес грузовых автомобилей:

А — с плоским основанием обода;

Б — с ободом, имеющим коническую полку

Первые конструкции колеса имели обод с плоским основа­нием. Обод состоял из основания 3 (рис. 7,а), разрезного замоч­ного кольца 2 и бортового кольца ). Для повышения безопасности конструкции замочное и бортовое кольца, иногда соединя­ли заклепками. Такая конструк­ция обода не обеспечивала на­дежного крепления бортов шины, что снижало ходимость шин и ухудшало эксплуатационные свойства автомобилей. Устранить отмеченные недостатки удалось путем введения на основании 3 (рис. 7, б) обода конической посадочной полки с углом накло­на 5°, объединения бортового и замочного колец в одну деталь 4. В результате в зоне пятки ши­ны обеспечилась более плотная посадка шины, однако осталь­ная часть борта по-прежнему сопрягалась с ободом с зазором. Это значительно улучшило закрепление шины на ободе.

Устранить отмеченные недостатки удалось путем введения на основании 3 (рис. 7, б) обода конической посадочной полки с углом накло­на 5°, объединения бортового и замочного колец в одну деталь 4. В результате в зоне пятки ши­ны обеспечилась более плотная посадка шины, однако осталь­ная часть борта по-прежнему сопрягалась с ободом с зазором. Это значительно улучшило закрепление шины на ободе.

На следующем этапе развития конструкции ободьев были созданы одинаковые условия для посадки обоих бортов. Для это­го у колес, предназначенных для шин с нежестким каркасом, уд­линили носок съемного бортового кольца, лежащий под бортом шины, а у колес, которые собирали с усиленными шинами повы­шенной грузоподъемности, съемную бортовую закраину стали изготовлять из двух самостоятельных деталей: бортового коль­ца и замочно-посадочного кольца. В настоящее время обе кон­струкции стандартизированы и их широко применяют.

В ГОСТ 10409—74* приведены основные геометрические пара­метры ободьев. Для колес грузовых автомобилей принят единый диаметр обода, равный 508 мм. При этом посадочный диаметр больше на удвоенную величину подъема посадочной полки, наклоненной под углом 5°, и равен 514,3 мм. Ободья существен­но отличаются шириной и толщиной сечения профиля, формой бортовой закраины. Определенным сочетаниям геометрических размеров элементов бортовых закраин присвоены буквенные обозначения.

Результаты, полученные в ходе экспериментальных исследо­ваний напряженного состояния колес, позволили улучшить рас­пределение металла по сечению обода. Например, в зонах кон­центрации напряжений, таких, как переход центральной части обода в посадочную полку и ее радиусное сопряжение с борто­вой закраиной, толщину профиля увеличили, а в центральной части, где напряжения незначительны и распределены более равномерно, — уменьшили. В целях унификации конструкции дискового и бездискового колес повысили кольцевую жесткость замочной части обода, а на внутренней поверхности ввели кони­ческую поверхность с углом наклона 28° для установки бездис­кового колеса на ступицу.

Рис. 8. Замочные устройства разборных ободьев

Для вывода вентиля камеры на ободе выполняют отверстие. В зависимости от типа устанавливаемой шипы (камерная или бескамерная) отверстие делают продолговатым или круглым. Форма, размеры и расположение вентильного отверстия стан­дартизованы. Чтобы облегчить разборку замочного устройства обода, на съемных разрезных деталях выполняют паз для раз­мещения рабочих концов монтажного инструмента.

Значительные резервы для совершенствования конструкции колеса заложены в конструкциях съемной бортовой закраины и замочных устройств обода. В настоящее время разработаны ободья с укороченной съемной посадочной полкой (рис. 8, а) и со смещенным зубом замочно-посадочного кольца (рис. 8,6). Уменьшить расход металла и обеспечить универсальность (для камерных и бескамерных шин) ободу позволяет конструкция колеса, изображенная на рис. 9. Применение тороидальных по­садочных полок в сочетании с монтажным ручьем малой глу­бины способствует одинаковому закреплению бортов шины, а при установке бескамерной шины — надежной герметизации ее внутренней полости без использования каких-либо дополни­тельных деталей для уплотнения. Расчеты показывают, что если заменить конструкцию серийного колеса с ободом 178—508 на конструкцию с тороидальными посадочными полками, то непод-рессоренная масса автомобиля ЗИЛ-130 уменьшится на 20—25 кг.

У грузовых автомобилей на переднем мосту обычно устанав­ливают одинарные колеса, а на заднем и промежуточном мостах — сдвоенные. Это делают в целях обеспечения равномер­ного распределения полной массы автомобиля по мостам и воз­можности применения единого типоразмера шин на всех мостах автомобиля. В отечественных и зарубежных стандартах регла­ментированы расстояния между сдвоенными колесами и допуск на него. Если это расстояние недостаточно, то в процессе каче­ния колес боковины шин протираются вследствие соприкосно­вения в зоне наибольшей деформации.

Рис. 10. Колеса грузовых автомобилей диском

А — раскатанным; б — нераскатанным

Рис. 11. Схема ротационной раскатки диска:

А — исходное положение; б — конечное положение; 1 — оправка; 2 — заготовка; 3 — ролики; 4 — диск

При чрезмерно большом расстоянии нагрузка распределяется неравномерно между сдво­енными колесами. Чтобы исключить это, привалочную плоскость диска смещают относительно центра основания обода на опре­деленную величину, а соприкасающиеся поверхности дисков колес выполняют плоскими.

Указанные выше условия определяют конструкцию дисков колес грузовых автомобилей. На протяжении нескольких десяти­летий применяют плоскосферическую форму дисков (рис. 10). Вначале диски колес штамповали из листового проката, предва­рительно раскатанного в горячем состоянии (рис. 10,а). В ре­зультате раскатки центральная часть диска имела толщину 8—11 мм, а периферийная 3—4 мм. Уменьшение толщины про­филя диска в направлении места соединения его с ободом целе­сообразно, так как одновременно с уменьшением сечения сни­жается изгибающий момент от нормальной нагрузки. Конструк­ция получается равнопрочной. Однако при горячей раскатке требуются значительные затраты труда, использование нагрева­тельных устройств и раскатных станов.

Для снижения трудоемкости изготовления диска уменьшили его ширину и исключили операцию раскатки (рис. 10,6). Вместо приклепывания диска к центральной части основания обода стали приваривать диски к замочной части обода. Это упро­стило технологию изготовления и снизило расход металла. Например, диски четырехспицевой конструкции для колес с ободьями 178—508 штампуют в холодном состоянии из квад­ратной заготовки. Изготовление такой конструкции рациональ­но, но при этом требуется более высокое качество выполнения сварных прерывистых швов, расположенных на одной из ответ­ственных зон основания обода — замочной части.

В настоящее время за рубежом для изготовления дисков колес грузовых автомобилей применяют ротационную раскатку роликами 3 (рис. 11). Заготовка 2 прижимается к оправке 1, имеющей форму диска. Периферийную часть 4 диска раскаты­вают в холодном состоянии и одновременно формуют по поверх­ности оправки. Такой процесс изготовления позволяет значи­тельно повысить качество поверхности и применить стали, труд­но поддающиеся штамповке, с более высокими механическими свойствами. В результате использования такой технологии изго­товления уменьшается расход металла и повышается сопротив­ление усталости диска.

В диске делают центральное отверстие для выхода ступицы, отверстия для прохода болтов крепления и вентиляционные отверстия. Число и размеры крепежных отверстий, а также гео­метрические параметры центрального отверстия стандарти­зованы.

В связи с тем что долговечность колеса в целом опреде­ляется уровнем сопротивления усталости диска, для ее повыше­ния на сферической части диска обычно выполняют кольцевые ребра жесткости различной высоты. Их размеры подбирают экс­периментально. Исследования показывают, что даже незначи­тельные изменения формы периферийной части диска позволяют более чем в 2—2,5 раза повысить его долговечность [10].

Перспективными направлениями повышения сопротивления усталости колес, снижения их металлоемкости и трудоемкости изготовления являются оптимизация формы и толщины диска колес, схем их крепления и механических свойств применяемых материалов.

Бездисковые колеса. В настоящее время такие колеса все более широко применяются на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, у которых нормальная нагрузка на колесо превышает 20 кН. Так как долговечность дисковых колес определяется в основном сопротивлением усталости дис­ка, то бездисковая конструкция должна иметь более высокие надежность, долговечность. Следовательно, используя бездиско­вое колесо, можно повысить грузоподъемность автомобиля без изменения размеров используемых колес. Производство таких колес более экономично, так как не требуется оборудования для изготовления диска и последующей сборки его с ободом. При отсутствии диска улучшается вентиляция тормозных механиз­мов, облегчается вывод вентиля внутреннего сдвоенного колеса наружу и т. д. Все это позволяет считать конструкцию бездис­ковых колес перспективной.

Устройство ходовой части

Устройство шин и колес

Шины и колеса

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

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

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

В случае применения бескамерных шин к колесу предъявляются дополнительные требования:

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

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