КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС

Дисковые колеса

Производство дисковых колес в настоящее время является преобладающим в силу простоты конструкции, высокой точности крепления колес на ступицах и отработанности технологии серийного производства. Основными характеристиками дисковых колес являются ширина профиля обода b, посадочный диаметр d и угол наклона посадочных полок γ_пп.

Для легковых, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости применяются дисковые колеса с неразборными (асимметричными или симметричными) глубокими ободьями, имеющими угол наклона посадочных (конических) полок γ_пп = 5⁰ (рис. 2.2). Конические полки улучшают посадку бортов шины на ободе, увеличивают срок службы бортов, обеспечивают надежную передачу шиной крутящего момента.

Рис. 2.2. Асимметричный обод дискового

колеса для легковых автомобилей:

1 - закраина; 2 - полка; 3 - ручей; b - ширина

профиля обода; d- посадочный диаметр;

f - глубина ручья; h_з - высота закраины;

угол наклона посадочных полок - 5⁰

Неразборный глубокий обод состоит из следующих элементов:

- закраин 1, представляющих собой боковые упоры для бортов шины;

- полок 2, представляющих собой посадочные места бортов шины и осуществляющих передачу сил в окружном направлении;

- ручья 7, который для осуществления монтажа и демонтажа шины выполняется глубоким (глубокий обод).

Асимметричный обод имеет смещение ручья к наружной стороне колеса для того, чтобы оставалось больше места для размещения тормозного механизма.

Для надежной посадки бортов радиальных бескамерных шин и предотвращения их сползания с полок ободьев колес, что при криволинейном движении автомобиля с частично пониженным давлением воздуха хотя бы в одной из шин может привести к потере управляемости, полки ободьев для легковых автомобилей изготовляют, как правило, с безопасными контурами.

Рис. 2.3. Симметричный обод с комбинированным подкатом: 1 - подкат с внутренней стороны обода; 2 - плоский подкат с наружной стороны обода

Наибольшее применение нашли: подкат («Hump», обозначается H) и плоский подкат («Flat-Hump», обозначается FH). Подкат представляет собой расположенный по поверхности одной из полок обода закругленный выступ (рис. 2.3, поз. 1), а плоский подкат – выступ с относительно острой кромкой (рис. 2.3, поз. 2).

В процессе эксплуатации радиальных бескамерных шин было установлено, что безопасные контуры целесообразно применять на обеих сторонах ободьев для легковых автомобилей (рис. 2.4). Это двусторонний подкат (обозначается Н2) или комбинированный подкат (обозначается СН), при котором наружная полка обода выполняется с плоским подкатом, а внутренняя – с подкатом.

Рис. 2.4. Обод с двусторонним подкатом

Для грузовых автомобилей, автобусов и троллейбусов при установке радиальных бескамерных шин применяются дисковые колеса с неразборными ободьями с крутыми полками, имеющими угол наклона 15⁰ (рис. 2.5), а при установке камерных шин – колеса с плоскими разборными ободьями с косыми (коническими) посадочными полками, имеющими угол наклона 5⁰.

Рис. 2.5. Неразборный обод с крутыми полками:

1 - закраина; 2 - полка; 3 - ручей;

b - ширина профиля обода; d - посадочный диаметр;

угол наклона посадочных полок – 15⁰

Разборные ободья бывают двух- или трехкомпонентными (рис. 2.6).

При одинаковом основании 1 трехкомпонентный обод (рис. 2.6, а) состоит из бортового кольца 3, выполненного в виде закраины, и разрезного замочного кольца 2, а двухкомпонентный (рис. 2.6, б) – из разрезного бортового кольца 3, одновременно выполняющего функцию замочного.

Шина на посадочной полке 5 удерживается бортовым кольцом, причем, у трехкомпонентного обода функцию второй посадочной полки выполняет замочное кольцо, а у двухкомпонентного – само бортовое кольцо.

К недостаткам двухкомпонентного обода относятся пониженная жесткость разрезного бортового кольца, наличие острых кромок в месте разреза и зазора в стыке.

а) б)

Рис. 2.6. Колесо с плоским разборным ободом:

а - трехкомпонентный обод; б - двухкомпонентный обод;

1 - основание обода; 2 - замочное кольцо; 3 - бортовое кольцо; 4 - диск колеса; 5 - посадочная полка; b - ширина профиля обода; γпп - угол наклона посадочных полок; d - посадочный диаметр; D1 - диаметр расположения крепежных отверстий; D2 - диаметр центрального отверстия

Колеса с разборными ободьями с косыми полками являются наиболее простыми по конструкции и широко распространенными, несмотря на то, что при одинаковой массе могут воспринимать меньшую нагрузку по сравнению с неразборными колесами с ободьями с крутыми полками. Кроме того, они оставляют меньше места для охлаждения тормозных механизмов и больше нагреваются.

Для автомобилей, оборудованных шинами с регулируемым давлением воздуха, применяются дисковые колеса с разъемным ободом и с внутренним распорным кольцом, которые бывают обычного и уширенного профиля, а также колеса с полуглубоким ободом с тороидальными посадочными полками.

Дисковое колесо с разъемным ободом (рис. 2.7) состоит из диска 4 и приваренного к нему обода 2, бортового 3 и посадочного 5 колец и распорного кольца 1. Диск и бортовое кольцо при монтаже шины соединяются болтами 6 с гайками 9. Разрезное распорное кольцо со специальным шарнирным замком прижимает борта шины к закраинам обода.

Рис. 2.7. Дисковое колесо с разъемным ободом и распорным кольцом: 1 - распорное кольцо; 2 - обод колеса; 3 - бортовое кольцо; 4 - диск колеса; 5 - посадочное кольцо; 6 – болт крепления бортового кольца; 7 - покрышка; 8 - камера; 9 - гайка крепления бортового кольца

У современных армейских автомобилей, оборудованных системой регулирования давления воздуха в шинах, передача крутящего момента от шины к ободу при минимально допустимом внутреннем давлении воздуха в шине обеспечивается плотной посадкой бортов шины на конических полках обода. Распорное кольцо в этом случае удерживает борта шины от случайного сползания с конических полок обода.

Дисковое колесо с полуглубоким ободом с тороидальными посадочными полками (рис. 2.8) также состоит из диска 10 и приваренного к нему обода 1. Оба бортовых кольца 2 – съемные, причем наружное, фиксируется замочным разрезным кольцом 7. Ограничитель 8 обеспечивает фиксацию наружного и замочного колец в строго определенном положении. В ограничителе одновременно фиксируется защитный кожух шланга подвода воздуха после установки колеса на ступицу.

Тороидальные поверхности посадочных полок обода обеспечивают постоянный натяг между покрышкой и ободом, надежную посадку бортов покрышки на полки обода без распорного кольца при заданном диапазоне изменения давления воздуха в шине.

Рис. 2.8. Дисковое колесо с полуглубоким ободом

с тороидальными посадочными полками:

1 - обод колеса; 2 - бортовые кольца; 3 - ободная лента;

4 - камера; 5 - уплотнитель вентильного паза; 6 - покрышка;

7 - замочное кольцо; 8 - ограничитель; 9 - вентиль камеры;

10 - диск колеса; 11 - балансировочный груз;

12 - скоба крепления груза

Колесо с ободом такой конструкции в случае герметизации вентиля позволяет устанавливать на него бескамерные шины с регулируемым давлением воздуха.

Для шин грузовых автомобилей большой грузоподъемности и автобусов соответствующих классов применяются дисковые колеса с плоскими разборными ободьями, имеющими две съемные закраины (рис. 2.9).

Для шин тракторов общего назначения и универсально-пропашных тракторов применяются дисковые колеса по конструкции аналогичные колесам грузовых автомобилей.

Тракторы общего назначения имеют все колеса одинакового размера, а универсально-пропашные тракторы – передние управляемые колеса меньшего размера по сравнению с задними ведущими колесами, что сделано для облегчения поворота и уменьшения радиуса поворота, а также в связи с необходимостью изменения колеи ведущих колес для выполнения сельскохозяйственных работ [ 3 ].

Рис. 2.9. Колесо широкопрофильной шины: 1 - основание обода; 2 - закраина; 3 - посадочное кольцо; 4 - замочное кольцо; 5 - диск колеса

Изменение колеи, показанное на рис. 2.10, возможно у тракторов, у которых диски 1 задних ведущих колес приворачиваются болтами к фланцам 3 валов привода и к кронштейнам 2 ободьев колес. Меняя задние колеса в сборе с дисками местами, можно изменить колею на одну величину, а, переставляя диски колес на кронштейнах ободьев, – на другую величину [12].

Ступенчатое изменение колеи задних ведущих колес предусмотрено в конструкции трактора МТЗ-80 (рис. 2.11). Ступица колеса закреплена на полуоси 1 с помощью шпонки и вкладыша 3. Во вкладыше смонтирован червяк 2, витки которого заходят в прорези полуоси. Поворачивая червяк, можно передвинуть ведущее колесо на полуоси и получить требуемую для работы колею. Для этого необходимо поднять домкратом колесо и ослабить болты крепления вкладыша к ступице колеса.

Чтобы получить наибольшую колею, диски ведущих колес трактора должны быть расположены выпуклой частью внутрь.

Для увеличения сцепления ведущих колес трактора с опорной поверхностью при выполнении сельскохозяйственных работ на диски вешают дополнительные грузы 4, которые снимают при использовании трактора на транспортных работах.

Рис. 2.10. Изменение колеи ведущих колес трактора

путем перестановки обода относительно диска:

1 - диск заднего ведущего колеса; 2 - кронштейн обода колеса;

3 - фланец вала привода колеса

Дисковым колесам присущи следующие недостатки:

- ограниченная возможность дальнейшего повышения грузоподъемности автомобилей без увеличения размеров и массы колес из-за их низкой удельной грузоподъемности (отношения вертикальной нагрузки на колесо к массе колеса), не превышающей 560…700 Н/кг;

- недостаточная долговечность колес, определяемая в основном долговечностью дисков;

- плохое охлаждение ободьев, шин и тормозных механизмов;

- высокая трудоемкость изготовления и обслуживания колес в процессе эксплуатации автомобилей, вызванная большой номенклатурой деталей крепления и повышенной массой колес.

Наибольшую удельную грузоподъемность, превышающую примерно на 30…35% удельную грузоподъемность колес с разборными ободьями с косыми полками, имеют колеса с широкими неразборными ободьями с крутыми полками, на которые монтируются радиальные бескамерные шины для грузовых автомобилей с отношением Н/В =

0,7…0,8 (рис. 2.12).

Рис. 2.11. Заднее ведущее колесо трактора МТЗ-80: 1- полуось; 2 - червяк; 3 - вкладыш; 4 - дополнительный груз

Рис. 2.12. Колесо с широким неразъемным ободом

В дисковых колесах для снижения массы предусматривают отверстия, которые одновременно служат для удобства монтажа и демонтажа и для вентиляции тормозных механизмов.