Колесный движитель и его влияние на эксплуатационные свойства

Движителем называется устройство, осуществляющее взаимодействие транспортного средства с опорной поверхностью. Для автотранспортных средств наиболее широкое применение получил колесный движитель (колеса).

Колесом называется конструкция, состоящая из пневматической шины, обода, соединительного элемента и ступицы. Шина осуществляет связь автомобиля с дорогой; на обод монтируют шину; ступица служит для связи колеса с автомобилем; соединительный элемент воспринимает и передает нагрузки от обода на ступицу.

Обычная камерная шина состоит из камеры, покрышки и ободной ленты (в шинах грузовых автомобилей). Камера служит для удержания сжатого воздуха внутри шины и представляет собой тонкостенную резиновую оболочку в виде тора, снабженную вентилем – клапаном, служащим для впуска и выпуска сжатого воздуха. Ободная лента, имеющая вид кольца плоского сечения, предохраняет камеру от трения об обод колеса и борта покрышки; лента исключает также возможность защемления камеры между бортами и ободом.

Покрышка воспринимает давление сжатого воздуха, находящегося в камере, предохраняет камеру от повреждений и обеспечивает сцепление колеса с дорогой. Покрышка состоит из каркаса, подушечного слоя (брекера), протектора, боковин и бортов.

Каркас, являясь основной частью покрышки, ограничивает объем накачанной камеры; передает радиальные, продольные (тяговые и тормозные) и боковые усилия, действующие на колесо со стороны дороги, на обод колеса; соединяет все части покрышки в одно целое и придает ее необходимую жесткость при высокой эластичности и прочности. Каркас состоит из нескольких наложенных друг на друга слоев прорезиненного корда и резиновых прослоек.

Подушечный слой (брекер) - резиновый или резинокордный слой, расположенный между каркасом и протектором. Он служит для усиления каркаса и улучшения связи между каркасом и протектором; смягчает воздействие ударных нагрузок на каркас шины и более равномерно распределяет по его поверхности тяговое, тормозное и поперечное усилия, увеличивая прочность каркаса в зоне беговой части протектора. Состоит обычно из двух и более слоев разреженного корда, обложенного утолщенными слоями резины.

Протектором называется толстый слой резины, расположенный в верхней части сечения и контактирующей с поверхностью дороги при качении колеса. Назначение протектора – обеспечивать нужную износостойкость шины, хорошее сцепление ее с дорогой; ослаблять воздействие толчков и ударов на каркас шины; уменьшать колебания и, в первую очередь, - крутильные колебания в трансмиссии автомобиля; предохранять каркас и камеру от механических повреждений (порезов, надрывов, проколов) и влаги. Протектор состоит из расчлененной части – рельефного рисунка и подканавочного слоя. Рисунок протектора оказывает значительное влияние на сопротивление качению, износ и сцепление шины с дорогой и зависит от типа и назначения шины (дорожный, повышенной проходимости, направленный, карьерный, зимний).

Боковины – резиновый слой, покрывающий боковые стенки каркаса и предохраняющие его от влаги и механических повреждений. На боковинах наносится размер и маркировка шин.

Бортами называют жесткие части покрышки, служащие для крепления ее на ободе колеса.

В зависимости от расположения нитей корда в каркасе относительно меридиональной плоскости шины различают диагональные (угол наклона корда - 45…60⁰) и радиальные шины (корд расположен по кратчайшему расстоянию от борта к борту, т. е. угол наклона корда - 0⁰).

По сравнению с диагональными шинами, радиальные характеризуются большей грузоподъемностью, большей радиальной эластичностью, меньшим сопротивлением качению, меньшим нагревом при работе, лучшим сцеплением с мокрой и скользкой поверхностью, большим сроком службы. Однако радиальные шины имеют повышенную стоимость, повышенную боковую эластичность и повышенную чувствительность боковин к повреждениям (вследствие меньшей их толщины).

Бескамерные шины по внешнему виду весьма близки к покрышке камерных шин. Такие шины не имеют камеры и ободной ленты и выполняют одновременно функции и покрышки, и камеры. В отличие от покрышки она имеет воздухонепроницаемый герметизирующий слой, специальную форму и конструкцию бортов, что обеспечивает более плотную посадку шины на обод колеса. По сравнению с камерными, бескамерные шины надежнее и безопаснее камерных, во время работы меньше нагреваются, более долговечны, проще по конструкции, в них отсутствуют неисправности, связанные с защемлением или перетиранием камеры, они имеют меньшую массу и момент инерции. Однако для их изготовления требуется более совершенная технология и более качественные материалы, что увеличивает их стоимость. Такие шины требуют специальных ободьев, монтаж-демонтаж их сложнее и требует применения специальных приспособлений и устройств.

Большое влияние на свойства шины и эксплуатационные качества автомобиля оказывают пропорции поперечного сечения шины. Основным показателем для шин является отношение высоты профиля к его ширине – Н/В. Чем меньше Н/В, тем меньше износ шины, боковой увод, сопротивление качению и уровень шума. К недостаткам уменьшения Н/В можно отнести снижение комфортабельности, меньший дорожный просвет, большее усилие на рулевом колесе для поворота колес, большая стоимость шин.

Обозначение шин зависит от отношения Н/В:

· тороидные шины (Н/В=0,9…1,1): B – d;

· низко- (Н/В=0,7…0,88) и сверхнизкопрофильные (Н/В<0,7): В/D – d, где D=Н/В в процентах;

· широкопрофильные (Н/В=0,6…0,9): D x B – d;

· арочные (Н/В=0,35…0,5): D x B;

· пневмокатки (Н/В=0,25…0,39): D x B x d.

Кроме размеров, на боковинах шины указываются ряд других обозначений.

Ободья служат для установки пневматической шины. Неразборные однокомпонентные ободья, отличающиеся большой жесткостью, малой массой и простотой изготовления, применяют на легковых автомобилях и грузовых автомобилях небольшой грузоподъемности, шины которых имеют относительно эластичные борта и небольшие размеры. Разборные ободья применяют для колес большинства грузовых автомобилей. Устройство их весьма разнообразно – могут быть двух-, трех-, четырех-, пяти- и шестикомпонентными.

Соединительный элемент колеса чаще всего выполняется в виде диска, поэтому такие колеса называют дисковыми. Диск запрессовывают в обод и соединяют с ним дуговой или контактной сваркой. На грузовых автомобилях большой грузоподъемности снабженных спицевыми ступицами, применяют бездисковые колеса, у которых пять-шесть спиц, изготовленных заодно со ступицей, заменяют диск. По сравнению с дисковыми, бездисковые колеса проще по конструкции, имеют меньшую массу, большую долговечность, а также обеспечивают лучшее охлаждение тормозного барабана и шин; упрощается также монтаж-демонтаж шин. Недостатком их является технологическая сложность и большая трудоемкость изготовления.

Ступица служит для установки колеса с помощью подшипников на цапфе поворотного кулака управляемого моста или балке ведущего моста с разгруженными полуосями.

Колеса, как и другие вращающиеся детали автомобиля, балансируют (уравновешивают). Колеса грузовых автомобилей балансируют статически, а легковых – динамически, размещая грузики на ободе колеса.