Конструкция элементов колес

Шина состоит из покрышки 1 (см. рис. 6.1), камеры 2 и ободной ленты 8. Камера представляет собой герметичную торообразную оболочку, снабженную вентилем 9 для накачивания и выпуска воздуха. Ободная лента — эластичное кольцо, предохраняющее истирание камеры об обод и защемление ее бортами обода при монтаже.

Покрышка — это торообразная оболочка, воспринимающая на­грузки со стороны дороги. Элементы покрышки: каркас 5 (рис. 6.4), брекер 2, протектор 1 с рисунком 3, боковые стенки (участок II), боковины 6 и борта (участок I).

Каркас (силовая часть покрышки) состоит из одного или не­скольких слоев корда, закрепленных на бортовых кольцах 7. Его получают методом обрезинивания параллельно расположенных нитей. В качестве материала нитей используют вискозные, полиамидные или полиэфирные волокна, стальную проволоку и др.

Угол наклона нитей посредине беговой дорожки в каждом слое каркаса и брекера определяет конструкцию шины. В зависимости от конструкции каркаса и брекера различают диагональные и радиальные шины. В диагональной шине угол наклона нитей составляет 45...60°, в радиальной — близок к нулю (рис. 6.5). При радиаль­ном расположении нитей улучшаются условия их работы в каркасе, что позволяет уменьшить число слоев каркаса. Увеличивая число слоев корда, можно повысить допустимую статическую нагрузку на шины одного и того же размера.

 

 

Рис. 6.4 Конструкция покрышки (а) и ее борта (б): I - борт; II - боковая стенка; III - плечевая зона протектора; 1 – протектор; 2 – брекер; 3 – рисунок протектора; 4 – подканавочный слой; 5 – каркас; 6 – боковина; 7 – бортовое кольцо; 8 – наполнительные шнуры; 9 – крыло борта; 10 – бортовая лента;11 – носок борта; 12 – основание борта; 13 – пятка борта

 

Обозначение диагональных шин легковых автомобилей: В — d _п. При Н/В > 0,82 размеры указывают только в дюймах (например, 9,00 — 15), а при Н/В < 0,82 — смешанное обозначение (например, 155-13).

Обозначение радиальных шин легковых автомобилей: В /70х R d _п, где В — в миллиметрах, d _n, — в дюймах, а 70 —номер серии. Вместо знака «х» может быть введен индекс скорости (буквенное обозначение максимальной скорости движения): Р — при 150км/ч, Q — 160 км/ч, R— 170км/ч. Например, 185/70 PR 14 или 185/60 QR 13.

 

 

Рис. 6.5 Конструкция каркаса диагональной (а) и радиальной (б) шин: 1 — корд; 2— брекер

 

Кроме того, на боковине шины указывают предприятие-изго­товитель, страну, номер модели.

В процессе эксплуатации происходит разнашивание шины, т. е. увеличение ее диаметра и ширины. Наименьшую разнашиваемость имеют шины с металлокордом.

Протектор — наружная резиновая часть покрышки, обеспечи­вающая сцепление шины с дорогой и предохраняющая каркас от повреждений. Он состоит из рельефного рисунка и подканавочного слоя. Рисунок протектора (рис. 6) существенно влияет на коэффициент сопротивления качению колеса, износ шины и сцепление ее с поверхностью дороги.

 

 

Рис. 6.6 Рисунки протектора шин: а — дорожный; б — универсальный; в — повышенной проходимости; г — зимний; д — карьерный; е — асимметричный

 

Брекер — часть покрышки, состоящая из слоев корда и резины, расположенная между протектором и каркасом. Он смягчает действие ударных нагрузок на каркас и способствует более равномерному распределению по его поверхности действующих нагрузок.

Борта — жесткие части покрышки, служащие для крепления шины на ободе. Борт образуется из крыльев 9(см. рис. 6.4), обернутых концами слоев корда каркаса.

Боковинами называют резиновый слой, покрывающий боковые стенки каркаса и предохраняющий его от механических повреждений и влаги.

Обычные шины с дорожным и универсальным протектором на обледенелых, заснеженных и грязных скользких покрытиях дорог имеют низкие тягово-сцепные качества и не всегда обеспечивают нужную безопасность движения. Для этих условий применяют шины с зимним рисунком протектора, цепи и шипы противо­скольжения. Шип состоит из сердечника и корпуса. Сердечник шипа делают из карбидов металлов, спеченных со связующими веществами — обычно кобальтом. Корпус шипа изготовляют из сплава стали и свинца, оцинковывают или хромируют.

Для шин легковых автомобилей применяют шипы диаметром 8...9 мм, для грузовых автомобилей — диаметром до 15 мм. Количество шипов, устанавливаемых в шину, зависит от массы автомобиля, мощности двигателя и условий эксплуатации. Их должно быть не более 200.

Полноприводные автомобили, например ГАЗ-3307, ЗИЛ-433420, Урал-4320, с целью повышения проходимости оборудуют системой регулирования давления воздуха в шинах. Воздух подается в систему компрессором, установленным в тормозной системе.

Ободья. Обод с соединительной жесткой частью колеса удерживает шину и передает нагрузки от нее на ступицу. Поэтому он должен полностью соответствовать шине по размерам, жесткости и конструкции. Посадочные размеры обода для камерной и бескамерной шины должны быть одинаковые.

Конструктивные схемы колес показаны на рисунке 6.7, а схемы ободьев — на рисунке 6.8.

Расположение диска относительно центральной плоскости, проходящей посредине обода, характеризуется вылетом. У колеса с нулевым вылетом привалочная плоскость диска (прилегающая к ступице) совпадает с центральной плоскостью. У колеса с положительным вылетом центральная плоскость обода смещена относительно привалочной плоскости диска в сторону продольной оси автомобиля, а с отрицательным вылетом — в противоположную сторону.

Элементы обода: основание, служащее для установки съемных деталей; бортовая закраина, образующая боковой упор для шины; посадочная полка, предназначенная для установки основания борта шины; замочная часть, предназначенная для замыкающих съемных деталей (замочных и бортовых колец); ручей, расположенный между посадочными полками и представляющий собой углубление для монтажа и демонтажа шины.

Различают цельные и разборные ободья. Цельные ободья применяют для шин легковых автомобилей, разборные — для шин грузовых автомобилей в связи с невозможностью их сборки через закраины обода из-за высокой жесткости бортов и боковин.

 

 

Рис. 6.7 Конструктивные схемы колес: а — одинарного; б — сдвоенного; в, г, д — с различными вылетами диска; е —бездискового; 1—вертикальная ось колеса; 2— обод; 3 — диск; 4 —крепежные отверстия; 5— центральное отверстие диска; 6—элементы крепления; 7—ступица

Рис. 6.8 Основные типы ободьев колес: а — неразъемный глубокий симметричный; б — разъемный посредине; в —сегментный типа «триллекс», разделенный по радиусу на три сегмента; г — разъемный двухкомпонентный; д — разъемный трехкомпонентный; е — четырехкомпонентный; ж — пятикомпонентный; 1 —основание обода; 2— соединительный элемент; 3— разъемное бортовое кольцо; 4 —съемное бортовое кольцо; 5 — пружинное замочное кольцо; 6— посадочное кольцо; 7—уплотнитель под бескамерную шину

Рис. 6.9 Крепление колеса легкового автомобиля: 1 — ступица; 2 — гайка; 3 — диск колеса; 4 — тормозной барабан; 5 — болт

 

 

Рис. 6.10 Крепление дисковых колес грузовых автомобилей: а — одинарных;

б — сдвоенных; 1 — шпилька; 2 — ступица; 3 — диск; 4 — гайка крепления наружного диска; 5 — гайка типа ДИН; 6 — гайка с завальцованной шайбой;

7 — гайка крепления тормозного барабана; 8— тормозной барабан; 9 — гайка крепления внутреннего диска

 

Соединение колеса со ступицей должно обеспечить передачу вращающего момента и центрирование колеса на ступице. Дисковые колеса крепят к ступице болтами или шпильками. Центрирование колес осуществляется по сферическим или коническим фаскам крепежных отверстий, центральному отверстию диска, выступам на поверхности диска. Выступы диска у крепежных отверстий создают упругие деформации от усилия затяжки и обеспечивают стабильность затяжки. Крепление колеса легкового автомобиля показано на рисунке 6.9.

В грузовых автомобилях при установке сдвоенных колес предусмотрено раздельное крепление внутреннего и наружного дисков (рис. 6.10). Внутренний диск центрируют гайками, навертываемыми на колпачковые гайки.

Колесо должно иметь минимальные массу, момент инерции, биение и дисбаланс вследствие высоких скоростей движения автомобиля. Дисбаланс ухудшает комфортабельность движения, устойчивость и управляемость автомобиля, может стать причиной автоколебаний, увеличивает износ шин, шарниров подвески и рулевого привода. Чтобы устранить дисбаланс автомобильного колеса, на его обод устанавливают грузик. Колеса грузовых автомобилей балансируют статически, легковых автомобилей – динамически.

 

Работа и эксплуатация шин

Работа шины неподвижного колеса под действием внешней радиальной нагрузки заключается в упругих деформациях и трении в материалах шины. Деформация шины является функцией внешней нагрузки и внутреннего давления воздуха. Деформация увеличивается при повышении нагрузки или при снижении внутреннего давления при постоянной нагрузке. Статическая деформация выражается в уменьшении высоты профиля шины на величину h (прогиб шины), увеличении ширины В профиля и площади контакта ее с дорогой, а также в уменьшении ее радиуса. Статический радиус R _ст меньше свободного радиуса R₀ шины на величину ее статического прогиба (рис. 6.11, а):

R_CT= R₀ - h_CT см. (6.1)

Величина статической деформации выражается приближенно следующей формулой:

h_CT = см., (6.2)

 

 

Рис, 6.11 Радиальная деформация шины:

а — статическая деформация и площадь контакта шины; б — эпюры у дельных давлений в плоскости контакта шины

 

где G_K — нагрузка на шину, Н;

P_ω — внутреннее давление воздуха, МПа

D — наружный диаметр колеса, см;

В — ширина профиля шины, см.

Среднее удельное давление в плоскости контакта шины с дорогой определяет ее проходимость по мягким грунтам и выражается зависимостью между нагрузкой G _K на шину и площадью F₀ контакта шины

 

q _ср = G _K/ F ₀ (6.3)

 

Однако при движении шины по твердым покрытиям действительное среднее удельное давление будет выше вследствие того, что нагрузка передается не на всю площадь контакта F₀ а на суммарную площадь выступов рисунка протектора F_Д:

 

q _ср.Д = G _K/ F _Д(8.4)

 

Удельные давления в плоскости контакта шины распределяются неравномерно по площади, как это видно из эпюр рис. 6.11, б.

Работа шиныдвижущегося колеса характеризуется возникающими дополнительными динамическими' нагрузками на шину. Согласно исследованиям, динамические нагрузки превышают статические в 2— 3 раза, а при наезде на препятствие — в 6—7 раз.

Радиальная нагрузка движущегося колеса вызывает деформацию шины, которая при качении колеса перемещается по окружности. За один оборот колеса каждый элемент профиля шины претерпевает полный цикл нагружения и разгружения. Такие деформации называются циклическими. У шины ведущего колеса деформация в окружном направлении распространяется примерно на ¹/₃ окружности, т.е. на 120°

 

Рис 6.12 Окружная деформация шины при передаче крутящего момента;

а — зона сжатия; б — зона растяжения

 

Рис. 6.13 Направление касательных сил в плоскости контакта шины

по центральному углу, причем в передней части шины (угол 60°, считая от центра контакта) будет наблюдаться сжатие, а при выходе из контакта — растяжение (рис. 6.12). При скорости движения 50—60 км/ч один и тот же участок шины у автомобиля ЗИЛ-130 претерпевает около 10 деформаций в секунду. За весь срок службы шина выдерживает 20—30 млн. циклических деформаций.

При качении колеса фактический радиус шины непрерывно меняется, особенно при движении на плохих дорогах, но в среднем он несколько больше статического за счет центробежных сил (при больших скоростях) и повышенной жесткости материалов шины при динамических деформациях. При быстром качении шины ее материал не успевает деформироваться полностью. Таким образом, при больших скоростях R _ДИН > R _СТ Фактический же средний радиус качения определяется длиной пути и числом оборотов колеса

R _КАЧ = S /2π n (8.5)

 

При качении колеса в плоскости контакта шины с дорогой возникают касательные силы, направленные к центру контакта (рис. 6.13), что объясняется деформацией шины от радиальной нагрузки. Действие касательных сил вызывает проскальзывание элементов протектора и его износ. Шина типа Р имеет жесткий брекерный пояс, который хорошо противостоит деформациям ее а зоне контакта, что и обеспечивает высокую износостойкость протектора и меньшее сопротивление качению.

Сопротивление качению шины зависит от радиальной нагрузки и коэффициента сопротивления качению

P_f = G _K f (8.6)

Потери мощности на сопротивление качению слагаются из трех составляющих; потери на трение в зоне контакта шины с дорогой, потери на деформацию грунта и потери на деформацию шины.

Рис. 6.14 Зависимость деформации шины от нагрузки на колесо (петля гистерезиса)

Потере на трение в зоне контакта невелики и составляют около 10% всех потерь. Потери на деформацию грунта особенно велики на мягких грунтах, а при движении по твердым дорогам преобладают потери на деформацию шины.

В свою очередь потери на деформацию шины состоят из потерь мощности на упругие деформации шины и на внутреннее трение. Затраты мощности на упругие деформации компенсируются при снятии нагрузки (обратимые потери), в то время как энергия, затраченная на внутреннее трение, превращается в тепло (необратимые потери). Следовательно, энергия, теряемая на внутреннее трение в шине, зависит от величины деформации шины под действием нагрузки на колесо (рис.6.14).

Рис. 6.14 Зависимость деформации шины от нагрузки на колесо (петля гистерезиса)

 

Как видно из рисунка, работа, затраченная на деформацию шины при ее нагрузке (вся площадь под верхней кривой 0В), больше работы, возвращенной при разгрузке (площадь под нижней кривой), а площадь между кривыми соответствует затрате энергии на трение. Эти кривые образуют так называемую петлю гистерезиса, которая характеризует потерю механической энергии на внутреннее трение в шине. Чем выше потери энергии на внутреннее трение в материале шины, тем больше образуется в ней тепла.

Контрольные вопросы.

1. Какие параметры определяют геометрические размеры шин?

2. Как классифицируются колеса и шины?

3. Какие неисправности узлов автомобиля влияют на преждевременный износ шин?

4. Нормы пробега шин легковых и грузовых автомобилей.

Лекция №7.

 

Тема: «Особенности диагностирования тормозных систем с пневматическим приводом тормозов».

Цель занятия: Ознакомится с особенностями диагностирования тормозных систем с пневматическим приводом тормозов.

 

Эффективность тормозов можно проверить методами ходовых испытаний и стационарными на специальных стендах.

Тормозные качества автомобиля при ходовых испытаниях оцениваются по двум показателям: тормозному пути и максимальному замедлению. В первом случае автомобиль разгоняют до скорости 40 км/ч на горизонтальном, ровном и сухом участке дороги при нормальном давлении воздуха в шинах) и производят экс­тренное торможение (при выключенном сцеплении). Наибольший тормозной путь для легковых автомобилей должен быть 14,5 м., для грузовых автомобилей и автобусов — 19,0 — 22,1 м. зависимости от собственной массы автомобиля.

По степени сходства между собой следов, оставляемых колесами на дороге, и признакам заноса судят о синхронности торможения. Результаты испытания считают неудовлетворительными, если для сохранения прямолинейного направления в процессе торможения водитель должен исправлять траекторию движения. Хотя такой метод контроля тормозов широко распространен, пользоваться им следует в крайних случаях, так как он неточен и ведет к интенсивному изнашиванию шин.

 

Рис. 7.1 - Деселерометр маятникового типа

 

При втором случае проверки эффективность тормозов оценивают по

максимальному замедлению, определяемому деселерометром маятникового типа (рис. 7.1), жидкостным или с поступательно-движущейся массой. Деселерометр при помощи резиновых присосов устанавливают на стекле двери или лобовом стекле кабины или кузова автомобиля так, чтобы направление качания маятника совпало с направлением движения автомобиля. Для легковых автомобилей замедление должно быть не ниже 5,8 м/с², для грузовых автомобилей и автобусов — 5 - 4,2 м/с². Замедление определяют экстренным торможением автомобиля с любой скорости движения.

Диагностирование тормозов автомобиля выполняют на стендах инерционного или силового метода измерения показателей их эффективности.

Принцип работы инерционных стендов (рис. 7.2) заключается в том, что на неподвижно стоящем автомобиле все колеса раскручиваются двигателем автомобиля или электродвигателем 4 (см. рис. 7.2, б) стенда до скорости 50—70 км/ч и резко тормозят, одновременно разобщая все каретки стенда выключением электромагнитных муфт 3. Сила нажатия на педаль тормоза должна обеспечиваться пневмоусилителем тормозов.

Для создания условий торможения автомобиля, максимально приближенных к реальным, на валу роликов 1 устанавливают маховики 2, воспроизводящие инерционную нагрузку, соответствующую моменту инерции автомобиля.

Путь, пройденный каждым колесом автомобиля за время от начала торможения до полной остановки роликов (барабанов) стенда и колес, будет соответствовать их тормозному пути.

На силовых стендах (рис. 7.3) тормозные силы измеряют на каждом колесе автомобиля в Процессе затормаживания вращающегося с небольшой скоростью (2-8 км/ч) колеса при фиксируемом усилии на педаль.

 

 

Рис- 7.2. Инерционные тормозные стенды с беговыми барабанами: а — с приводом от ведущих колес автомобиля. 6 — с приводом от электродвигателей

 

Такого типа стенды получили наибольшее распространение. Эти стенды позволяют измерять тормозное усилие на каждом колесе, время срабатывания тормоза каждого колеса, усилие свободного вращения колес, разность основных параметров по отдельным колесам, наличие блокировки колес, неравномерность износа тормозных барабанов.

На стенде наряду с диагностированием можно выполнять отдельные регулировки тормозной системы, доводя их до нормы. Кроме того, на стенде проверяют эффективность стояночного тормоза и усилие, прикладываемое к тормозной педали. Условия диагностирования тормозных качеств автомобиля на стенде стабильны, не зависят от дорожных и климатических факторов и субъективных данных водителя.

 

 

Рис. 7.3. Типовая схема силового тормозного стенда

 

Рама стенда 9 может быть единой (под оба колеса оси) и раздельной (под каждое колесо). Ролики 8 служат для передачи крутящего момента от приводного электродвигателя 5 колесам автомобиля.

Для реализации полного тормозного момента при помощи сил сцепления ролики соединяют цепью 7, а их поверхность делают рифленой или же покрывают фрикционным материалом. Для этой же цели диаметр роликов делают небольшим, расстояние между ними — достаточно большим, обеспечивающим и хорошее сцепление и невозможность самопроизвольного выезда автомобиля при измерении максимального тормозного момента. Выезд автомобиля со стенда обеспечивают торможением роликов при помощи подъемников или муфт свободного хода.

Один из каждой пары роликов стенда соединен через редуктор 6 с приводным, балансирно-подвешенным электродвигателем 5. Статор электродвигателя при помощи рычага 1 опирается на датчик 2 измерительного устройства стенда.

Технология диагностирования на силовом тормозном стенде следующая: автомобиль устанавливают колесами одной из осей на ролики стенда, подкладывают упоры под непроверяемые колеса, включают приводные электродвигатели и, «просушив» тормозные механизмы несильным двух трех разовым нажатием на тормозную педаль, постепенно нажимают на тормозную педаль с возрастающим усилием до наступления момента блокировки колес. Возникающие при этом тормозные силы фиксируют измерителем тормозных сил 4, а блокировку колес — световым индикатором 3. Одновременно измеряют и ряд других диагностических параметров и сопоставляют их с нормативными.

При ЕО в пневматическом приводе тормозов при неработающем двигателе необходимо наблюдать за показаниями манометра. Если давление будет уменьшаться, то в системе имеется утечка воздуха.

В холодное время года сливают конденсат из воздушных баллонов. После работы в зоне стоянки открывают сливные краники у каждого баллона. После слива конденсата краники закрывают.

При ТО- перед диагностированием эффективности тормозов и перед их регулировкой проверяют состояние и подтяжку креплений всех узлов тормозной системы, наличие контрящих устройств (шплинтов и др.), а также общее состояние деталей тормозных механизмов.

 

При обслуживании тормозной системы автомобиля КамАЗ следует учитывать конструктивные особенности устройства многоконтурной тормозной системы.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: