Устройство шин автомобиля
На автомобилях установлены радиальные низкопрофильные шины размером 155/80R13, 165/70R13 (165/70SR13 — импортные с металлокордом), 175/70R13. Размер шин наносится на ее боковине и расшифровывается следующим образом: первые три цифры показывают ширину профиля шипы в мм (165), цифры, расположенные за знаком «дробь» — процентное отношение высоты профиля к его ширине (70%), S — максимальная скорость для данной шины (180 км), R — радиальная конструкция шины, 13— посадочный диаметр обода.
Помимо размеров на покрышке наносятся основные данные о шине: модель (ЕХ-85), дата изготовления, индекс завода изготовителя и порядковый номер покрышки. Например, 103М701215, где 10 — десятая неделя, 3 — 1983 год, М — Московский шинный завод, 1701215 — номер покрышки. Кроме этих данных на шине выполнена метка в виде круга диаметром 5. 10 мм. Она показывает положение вентиля, при котором совмещается тяжелое место камеры с легким местом покрышки, чтобы не допустить дисбаланса шины. Только при правильной сборке шины можно хорошо отбалансировать колесо с помощью балансировочных грузиков.
Металлокордовый брекер обеспечивает большую жесткость протектора шины, что приводит к его более равномерному износу по всей окружности (без «пятнистого износа»). Радиальная шина с металлокордом улучшает тягово-экономические показатели автомобиля, так как их конструкция уменьшает сопротивление качению. Повышаются скоростные качества автомобиля и снижается расход топлива. Кроме того, эти шины улучшают управляемость автомобиля и обладают большими гарантийными и эксплуатационными пробегами.
Такие шины имеют свои особенности в эксплуатации, о которых следует помнить. Это прежде всего неукоснительное соблюдение нормы давления в шинах. Это требование касается всех шин, но особенно шин с радиальным строением каркаса, так как у них боковины более эластичны по сравнению с диагональными шинами и они заметнее деформируются, что приводит к заблуждению водителей автомобилей. Поэтому прежде чем подкачать шину, надо обязательно проверить давление манометром. Иначе можно перекачать шину сверх нормы, что приведет к увеличению ее жесткости. В этом случае при вождении автомобиля, особенно на неблагоустроенных дорогах (щебенка, разбитая асфальтовая дорога и т. п.), увеличиваются ударные нагрузки. А так как толщина подканавочного слоя резины в рисунке протектора небольшая, увеличивается вероятность расслоения протектора и разрушения брекера. Особенно опасна быстрая езда по разбитой дороге.
При пониженном давлении в шине быстро разрушаются ее боковины. Вследствие малой толщины боковин радиальных покрышек надо проявлять особую осторожность при подъезде к тротуару, чтобы не повредить шину о бордюрный камень, переезде через неровности, съезде на обочину.
Таким образом, чтобы радиальная шина давала ощутимое увеличение ходимости, необходимо не только строго соблюдать правила ее эксплуатации, но и аккуратно обращаться с ней.
Шины в сборе с колесом балансируют на специальных стендах. Дисбаланс устраняют балансировочными грузиками, которые удерживаются на ободе специальными пружинками. Давление в шинах передних и задних колес должно быть: у шин 165/70R13 — 2 кгс/см 2 , у шин 155/80R13 и 175/70R13 — 1,9 кгс/см 2 .
От состояния шин зависит прежде всего безопасность движения, расход топлива и проходимость автомобиля. Чтобы максимально продлить срок службы шин, важно соблюдать основные правила эксплуатации. Преждевременный износ шин зависит от манеры вождения автомобиля, нарушения углов установки колес и нормы давления воздуха в шинах, нарушения балансировки колес и технического состояния автомобиля и прежде всего подвесок колес и тормозной системы.
При вождении автомобиля следует избегать интенсивных разгонов и резких торможений, резких поворотов на больших скоростях, наездов на бордюрные камни и другие острые предметы, создающие большие сосредоточенные нагрузки на шины. Нельзя ставить автомобиль в местах, где пролиты горюче-смазочные материалы, и оставлять автомобиль на длительное время на солнце открытым. При замене надо устанавливать шины, рекомендованные заводом-изготовителем, а рисунок протектора подбирать в зависимости от дорожных условий эксплуатации автомобиля.
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.
Устройство автомобильного колеса
Устройство автомобильного колеса:
1 — шина;
2 — обод;
3 — ступица
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.