Устройство колес и шин

Техническая характеристика

Колеса дисковые, штампованные; крепление колес четырьмя болтами; количество колес пять, из них одно запасное, помещаемое в багажнике. Передние колеса взаимозаменяемы с задними.

Передние колеса

Ступица 9 переднего колеса, изготовленная из чугуна, установлена на цапфу 10 поворотного кулака на конических роликовых подшипниках 12 и 8. Со стороны поворотного кулака подшипник защищен от попадания грязи и влаги самоподжимным резиновым сальником 13. От боковых перемещений ступица с подшипниками фиксируется на цапфе гайкой 6 (с правой резьбой на левой цапфе и левой резьбой — на правой цапфе). Между внутренней обоймой наружного роликоподшипника и гайкой установлена стальная шайба 4 с усом, удерживающим шайбу от проворачивания при затяжке гайки. Затяжкой гайки регулируется осевой зазор в конических роликоподшипниках, который должен быть равен 0,02—0,08 мм. Максимальный зазор, допускаемый при эксплуатации автомобиля, не более 0,15 мм.

Максимальный момент затяжки гайки 0,7 кгс·м с последующим ослаблением ее на угол 20—25° (для обеспечения необходимого зазора в подшипниках).

После регулирования осевого зазора в подшипниках гайка контрится специальными клещами, вдавливая лунки на пояске гайки в верхний и нижний пазы на резьбовом конце цапфы.

От попадания грязи и влаги наружный подшипник и полость ступицы защищены стальным колпачком 5, запрессованным в расточку ступицы.

Смазка подшипников ступицы постоянная. Для смазки применяется ЛИТОЛ-24 по ТУ 38-1-01-139—71, который закладывается в полость ступицы (40 г) и под колпачок (25 г).

К привалочному фланцу ступицы двумя стальными направляющими штифтами 2 крепится тормозной диск 14 и его поджимное кольцо 11.

Диск 1 колеса центрируется на ступице направляющими штифтами 2 и затем крепится четырьмя болтами 3. Шестигранные головки болтов 3 имеют конусные посадочные пояски, предназначенные для плотной посадки закрепляемого диска. Окончательный момент затяжки болтов крепления 7 кгс·м.

Диск заднего колеса центрируется двумя направляющими штифтами, ввернутыми во фланец полуоси. Направляющие штифты одновременно своими шестигранными головками крепят тормозной барабан, посаженный на заплечик фланца полуоси.

Диск заднего колеса крепится к фланцу полуоси такими же болтами, как и диск переднего колеса; привалочная плоскость диска прижимается к тормозному барабану.

Диск колеса отштампован из горячекатаного листа низкоуглеродистой стали толщиной 3,2—3,5 мм. На диске по средней выступающей части имеются три мыска для установки и фиксации декоративного колпака 7 колеса. По окружности диска, на участке перехода в бурт, выштампованы восемь равномерно расположенных вентиляционных окон.

К бурту диска точечной сваркой приварен обод 16 колеса. Обод колеса изготовляется из холоднокатаной ленты низкоуглеродистой стали толщиной 2,5 мм. Профиль обода глубокого типа с асимметриччой выемкой для шины. Полки обода для посадки шин конусные с углом наклона 5±1°. Наибольший диаметр конуса полок равен 329,4±0,4 мм, что примерно соответствует посадочному диаметру шин.

На дне выемки обода наносится его размерность в дюймах (например, 4½ — 13, где 4½ — ширина обода под шину, 13 — посадочный диаметр для шины в дюймах), месяц (цифрами) и год изготовления колеса.

На автомобилях ВАЗ применяются шины двух типов: диагональные и радиальные. В диагональных шинах нити капронового корда расположены в каркасе шины под углом примерно 52° к плоскости, проведенной через ось колеса. Такое расположение корда дает хорошую боковую жесткость шины, улучшает устойчивость и управляемость автомобиля. Диагональные шины применяются на автомобилях ВАЗ-2101.

Однако требования к шинам на автомобилях ВАЗ-2102 и ВАЗ-2103 более жесткие, так как модель ВАЗ-2102 используется и для перевозки грузов, а ВАЗ-2103 имеет более высокие скоростные показатели. Поэтому на них применяют радиальные шины.

Особенность конструкции этих шин состоит в том, что нити корда в слоях каркаса расположены радиально по профилю шины в направлении от одного борта к другому.

Радиальное расположение капронового корда в каркасе повышает грузоподъемность шины, уменьшает радиальную жесткость и коэффициент сопротивления качению.

Протектор шин имеет сложный рисунок и обеспечивает хорошее сцепление на дорогах с твердым покрытием. Глубина прорезей рисунка протектора примерно 9 мм. Продольные прорези образуют три центральные беговые дорожки. На дне прорезей в рисунке протектора выполнено шесть диаметрально расположенных выступов высотой 1,6 мм и длиной по вершине примерно 12,5 мм. Эти выступы называются индикаторами износа, т. е. если рисунок протектора изнашивается до высоты индикаторов, то шина подлежит замене, гак как езда на изношенной шине небезопасна.

Собранное колесо обязательно балансируют на специальном стенде. Правильная статическая и динамическая балансировка колес (в сборе с шинами) имеет большое значение для устранения биения колес, которое влияет на управляемость автомобиля и равномерность износа шин.

Неравномерное распределение массы относительно оси вращения колеса уравновешивается установкой на борт обода колеса балансировочных грузиков 15, изготовленных из сурьмянистого свинца, массой 20, 40, 60 или 80 г. Если суммарная масса грузиков, необходимых для балансировки колеса, превышает 100 г, то один из грузиков устанавливается на наружном, а другой на внутреннем бортах обода.

Грузики удерживаются на борте обода пружинами.

Углы установки колес

При движении автомобиля на управляемые колеса действуют силы, отклоняющие их от заданного положения. Для стабилизации движения автомобиля передние колеса имеют развал и схождение, а ось поворота колес продольный и поперечный наклоны.

Поперечный наклон, а вместе с ним и развал колес вызывает подъем передка при повороте и уменьшает плечо поворота, снижает действие обратных ударов на рулевое колесо и способствует самоустановке колес при выходе автомобиля на прямую.

Продольный наклон стабилизирует направление колес при движении и повышает устойчивость движения автомобиля на поворотах.

Схождение колес применяется для компенсации упругих деформаций деталей подвески и компенсирует нежелательное влияние развала.

Правильно отрегулированные углы установки колес обеспечивают хорошую управляемость и устойчивость движения автомобиля, а также минимальный износ шин. Нарушение углов особенно схождения и развала колес, могут вызвать интенсивный износ шин.

У прошедшего обкатку автомобиля углы установки колес должны быть равны:

Развал передних колес в элементарных условиях может измеряться разностью расстояний В и Г между угольником и одной и той же точкой на ободе колеса. Размер Г должен быть больше размера В на 1—5 мм.

Угол развала передних колес и угол продольного наклона оси поворота регулируются изменением количества регулировочных шайб 17, установленных на двух шпильках 18 крепления оси между осью нижнего рычага передней подвески и поперечиной.

Ниже приведены величины изменения углов развала и продольного наклона оси поворота при изменении количества шайб в пакетах.

Схождение колес измеряется разностью расстояний между одними и теми же точками на ободах колес в положениях А и Б в горизонтальной плоскости, проходящей через ось колеса, спереди и сзади и регулируется изменением длины крайних рулевых тяг.

Примечание: 1. Углы установки и схождения колес регулируются при определенных условиях, т. е. давление воздуха в шинах должно соответствовать норме, величина радиального и осевого биения шин не более 3 мм. осевой зазор в подшипниках ступиц передних колес не более 0,1 мм, амортизаторы должны работать безотказно (не заклинивать), отсутствие люфта в верхних шаровых опорах, зазор в рулевом управлении по свободному ходу рулевого колеса должен быть нормальным.

Примечание: 2. Поперечный угол наклона оси поворота колеса задан конструктивно и регулированию не подлежат.

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:

• быть прочными;
• обеспечивать хорошее сцепление с дорожным покрытием;
• надежно крепиться к ходовой части;
• поглощать воздействия от мелких неровностей дороги;
• служить длительный срок.

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.

Одна из схем шины

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.