на чем держатся колеса автомобиля
Колесный крепеж
Разновидности колесного крепежа
Колеса крепятся к ступицам автомобиля болтами или шпильками с гайками (рис. 1). Во втором случае шпильки жестко закреплены в ступице. Наиболее распространенные диаметры резьбы колесного крепежа — 12 и 14 мм с шагом 1,25 или 1,5 мм.
а – болт и гайка с конической прижимной частью без подголовка, грани головки выходят на конус; б – болт и гайка с конической прижимной частью и подголовком; в – болт и гайка со сферической прижимной частью и подголовком.
Прижимные части болтов и гаек крепления колес могут быть конусными или сферическими и должны обязательно совпадать с профилем отверстий в диске колеса, так как обеспечивают правильную центровку колеса на ступице. Это особенно важно при креплении колеса гайками. Если закрепить колесо только торцами гаек (рис. 2), диск при движении может выскользнуть из-под них, крепление колеса ослабнет, а отверстия и шпильки будут разбиты. В худшем случае автомобиль «потеряет» колесо — надо ли говорить, как опасно это на высокой скорости?
Диск, зажатый торцом гайки, а не конусом, едва держится и выскальзывает, стоит автомобилю поехать.
С колесами, крепящимися болтами, эта ошибка практически исключена. Однако установить такое колесо труднее, чем крепящееся гайками. В помощь водителю в ступицы таких колес ввернуты 1-2 направляющих штифта, а если их нет, колесо центрирует поясок ступицы, который входит в центральное отверстие диска.
Перед установкой колес посадочные поверхности ступиц и дисков следует очистить от грязи и нанести на них тонкий слой пластичной или графитовой смазки. Нелишне смазать и резьбу гаек (шпилек) и болтов крепления колес. Болты и гайки со смятыми гранями и поврежденной резьбой лучше своевременно заменить новыми, обязательно аналогичными штатным не только по размеру резьбы, но и по прочности, т.е. не кустарного, а заводского изготовления.
Диск легкосплавного колеса всегда зачастую толще, чем диск стального штампованного, поэтому для крепления литых или кованых колес используют более длинные болты (рис. 3). Длина их резьбовой части (А) должна быть не меньше глубины резьбового отверстия в ступице, но и не больше, иначе болты при вращении колеса могут задевать за детали неподвижного тормозного механизма.
Твердость материала легкосплавных колес ниже, чем стальных, поэтому микронеровности диска в зонах контакта с головками стальных болтов или ступицами при установке колеса через некоторое время сминаются и соединение ослабляется. Чтобы избежать повреждения дорогостоящих колес, советуем через некоторое время после их установки на автомобиль подтянуть болты крепления.
Болты или гайки крепления колес обычно затягивают моментом около 10-11 кгс»м, если в Руководстве по эксплуатации автомобиля не указано другое. При перетяжке болтов диск колеса деформируется, профиль отверстия нарушается, и колесо перестает удерживаться на ступице с необходимой силой. Излишним усилием можно также смять грани головки болта и даже оборвать головку. А при перетяжке гайки шпилька может провернуться в отверстии ступицы, и тогда гайку вообще невозможно будет отвернуть без специального инструмента или услуг автосервиса.
Для защиты колес от кражи иногда применяют так называемые «секретные» болты (или гайки). Как правило, чтобы не повредить секретный болт или гайку, при их затяжке применяется меньшее усилие. Поэтому ими заменяют только один болт (гайку) крепления каждого колеса. «Секретный» крепеж предназначен для отворачивания только особым, индивидуальным ключом, который, как предполагается, имеется только у владельца автомобиля.
Конструкции подобного рода встречаются в продаже, а также изготавливаются умельцами. Что надо помнить при их покупке? Во-первых, действительно ли головка «секретки» недоступна для отворачивания — причем не только штатными ключами, но, к примеру, мощными клещами или молотком и зубилом. Во-вторых, не способен ли оригинальный крепеж выйти из строя от воздействия воды и грязи, а главное, из-за поломки ответной части — ключа. Наконец, особо громоздкий болт способен нарушить балансировку колеса.
Крепеж колеса — дело тонкое
На легковых автомобилях колесные диски крепят к ступицам тремя способами: гайками на шпильках, болтами или одной центральной гайкой. Первый более распространен на автомобилях американского и японского производства, второй — европейского, а третий способ применяется лишь на гоночных машинах и поэтому обсуждаться здесь не будет.
Оказаться один на один с проблемой замены колеса может любой автомобилист. Соответственно, каждому, в том числе и тем, кто привык всецело полагаться на специалистов сервиса даже в таких немудреных операциях, мы настоятельно рекомендуем запомнить несколько простейших вещей. Это обеспечит вам безопасность и исключит излишние траты.
Самое основное — каждому типу колесного диска, предназначается строго определенный тип крепежа (гаек или болтов).
Крепеж не должен самоослабляться при движении — это неизбежно приведет к потере колеса со всеми вытекающими последствиями. Водитель с достаточным опытом и довольствующийся умеренной громкостью аудиосистемы сумеет впрочем, распознать ослабление крепления колеса по характерному стуку и вовремя принять меры. Но у многих такого опыта может не оказаться. Самоослабление — наиболее частый итог несоответствия крепежа диску. Напротив, верно подобранный крепеж, как говорят, «самоподтягивается». Кроме того, гайки или болты обеспечивают не только собственно крепление колеса, но еще и центрирование его относительно оси вращения. Достигается это формой нижней кромки гайки, либо головки болта, которые могут иметь вид конуса или сферы. У колесного диска также есть посадочные места для крепежа в форме конусных или сферических углублений. При затягивании происходит точное центрирование пары конус-конус или сфера-сфера. Нарушение этой парности практически гарантирует самоослабление после нескольких километров пробега.
Еще один параметр соответствия, касающийся в основном болтов, — это их длина. Для установки сварноштампованных стальных дисков применяют короткие болты, для цельнолитых легкосплавных – как правило, длинные. Болты обеспечивают взаимостягивание трех элементов: колесный диск — тормозной диск (барабан) — ступица. Ступица имеет отверстия, в которых нарезана резьба по всей ее толщине. Правильно подобранный по длине болт заходит на полную толщину ступицы и выступает на 3 — 4 мм за ее пределы. Большее выступание грозит задеванием болтов за какие-либо неподвижные детали, а то и полным заклиниванием.
Литые диски для автомобилей с креплением колес на шпильках чаще всего изготавливают с выборкой большого диаметра в центре, которая закрывается декоративным колпаком и устраняет необходимость трудоемкой замены шпилек на более длинные. Бывают диски без выборки, но и в этих случаях замены шпилек не потребуется. Гайки, как правило, имеют декоративные колпачки с той же целью — предохранить от коррозии выступающую часть шпильки.
Малый заход болта в ступицу, обусловленный недостаточной его длиной, делает крепление колеса ненадежным и опять-таки почти наверняка приведет к повреждению резьбы и в отверстиях, и на самих болтах. После такой установки колеса уж точно долго не продержатся.
Вопрос о совместимости крепежа чаще всего возникает в случае установки «запаски» с диском, отличающимся от остальных, имеющихся на автомобиле. Нет ничего проще, чем возить в багажнике необходимое количество болтов или гаек именно для него. Если же вы переходите на другие диски с целью, например, улучшения внешнего вида автомобиля, то вместе с ними необходимо грамотно подобрать и приобрести соответствующие болты или гайки. Большинство производителей колесных дисков изначально комплектуют свои изделия крепежом.
«Противозаконный отъем» колес у добропорядочных граждан автовладельцев пока еще случается, что вызывает появление на рынке запчастей всевозможных болтов и гаек — «секреток». Если вы считаете их применение необходимым, то при покупке сравните их со штатными. В любом случае, на каждое колесо допустима установка только одной «секретки», так как очень нежелательна ее сильная затяжка наравне с основным крепежом.
Как устроено колесо, расшифровка маркировки шин автомобиля, конструкция дисков
В статье расскажу, как устроено колесо автомобиля, про требования, предъявляемые к колесам, маркировку колесных шин и расшифровку их обозначений. Знать устройство колеса и обозначение шин автомобиля, необходимо для правильной подборки необходимых покрышек под личные запросы и стиль вождения.
При выборе новых шин необходимо знать их конструкцию и параметры, которые должны подходить к условиям их эксплуатации, кроме того, знание и понимание влияния силы, воздействующей на автомобиль, при различных условиях движения поможет принять правильное решение в критической дорожной ситуации и избежать повышенного износа покрышек.
Разный рисунок протектора шин ставит владельца транспортного средства перед задачей в правильности выбора, да и как правильно накачать колеса автомобиля, не многие знают. Еще необходимо знать устройство диска колеса автомобиля при использовании бескамерных шин.
Устройство колеса автомобиля: назначение и требования
Устройство колеса и шины автомобиля должны отвечать требованиям, которые обеспечивают безопасность движения. Шины движущегося автомобиля должны преодолевать трение качения. Величина трения качения, которую они должны преодолевать, составляет примерно одну десятую от соответствующего трения скольжения.
Колесо установлено на ступицу с помощью роликовых подшипников, которые дополнительно снижают трение качения. Значительно большее сопротивление, которое можно изменить, это сопротивление качению, оно зависит от типа дорожного покрытия, а не только от покрышки.
Для обеспечения максимальной эффективности работы специально настроенных систем подвески в современных автомобилях необходим хороший контакт с дорожной поверхностью. Покрышки выполняют эту функцию, причем первоочередную роль здесь играет обеспечение безопасности и комфорта. Колесо должно:
В свою очередь шина движущегося на любой скорости и при любых погодных условиях транспортного средства должна:
Устройство колеса
Колесо автомобиля состоит из обода и шины. Чтобы понимать, как устроено колесо автомобиля, необходимо знать, какие бывают типы ободов и их различия.
Типы автомобильных колес классифицируются по конструкции и по типоразмеру: колеса с литыми дисками; колеса со штампованными стальными дисками; колеса со спицами.
Кроме этого, колеса различают по типу обода: обод с углубленной центральной частью (глубокий обод); плоский обод; обод с наклонной полкой.
Колеса с литыми дисками
Имеется существенное различие между колесами с легко сплавными (алюминиевыми) дисками и со стальными дисками. Колеса с литыми дисками характеризуются высокой прочностью и точно обработанным седлом обода.
Благодаря небольшой массе, колеса с легко сплавными дисками подходят для спортивных автомобилей. Диски колес могут быть литыми или коваными. Колеса с литыми дисками, вследствие их высокой прочности, применяют на грузовиках большой грузоподъемности и на автобусах.
Колеса с литыми дисками для коммерческих автомобилей имеют плоский обод или обод с наклонной полкой. Для обеспечения возможности установки покрышек, эти колеса снабжены составными ободами.
Колеса со штампованными стальными дисками
Колеса со штампованными стальными дисками используют на легковых автомобилях и на коммерческих автомобилях малой грузоподъемности. Секции обода приварены одна к другой. Предусмотренные отверстия снижают его массу и обеспечивают более эффективное охлаждение тормозов.
Эти колеса имеют простую конструкцию и невысокую себестоимость, в них обеспечена герметичность посадочной полки обода.
Как правило, они имеют обод с углубленной центральной частью, что облегчает установку покрышек.
Ободья с углубленной центральной частью, размеры
Выемка в основании обода обеспечивает возможность установки покрышки и увеличивает объем воздуха. Для обеспечения хорошей посадки покрышки на посадочной полке (это особенно важно при использовании бескамерных шин) на седле обода предусмотрена канавка.
К размерам, определяющим тип колеса, относятся: внутренний поперечный размер шины определяет ширину необходимого обода, а посадочный диаметр борта – его диаметр. Осевая линия колеса может не совпадать с фланцем крепления.
Расстояние смещения осевой линии обода относительно фланца крепления называется офсет.
Осевая линия может проходить через точку поворота фланца и улучшать характеристики передней подвески.
Конструкция шины
Внешняя поверхность шины, находящаяся в контакте с дорожным покрытием, имеет рисунок в форме канавок, которые помогают обеспечить хорошее сцепление с мокрым дорожным покрытием, называется протектором.
Именно эта поверхность передает усилия водителя, прикладываемые к рулевому колесу и педали тормоза, на дорогу и обеспечивает тяговое усилие.
Боковина покрышки обладает гибкостью, но при этом требуется, чтобы она выдерживала определенные ударные воздействия.
Шина имеет многослойную конструкцию – до 8 слоев, от которых зависят прочность, управляемость, ходовые качества и способность выдерживать тепловые воздействия.
Кольца бортов покрышки – это прочные замкнутые кольца, изготовленные из стальной проволоки и впаянные в борт покрышки для создания герметичного уплотнения с ободом.
Слои корда обеспечивают более устойчивое поведение автомобиля на дороге и более эффективное рассеивание теплоты при высоких скоростях движения.
Обозначение колесных шин
Маркировка автомобильных шин на боковине содержит информацию о характеристиках шины, помогает правильно подобрать и эксплуатировать покрышку.
Например, маркировка 195/65 R 15 91T расшифровывается так: 195 = ширина протектора 195 мм. 65 = высота боковины, измеренная в процентах от ширины протектора (в примере – 126 мм). R = шина радиального типа. 15 = диаметр обода 15 дюймов. 91 = максимальная грузоподъемность (в примере – 600 кг). T = максимальный класс скорости (в примере – 190 км/ч).
Профиль шины это величина относительная, поэтому, при подборе шин необходимо учитывать, что если вы вместо типоразмера 195/65 R15 захотите поставить покрышки с размером 205/65 R15, то увеличится не только ширина покрышки, но и высота.
Рисунок протектора
Протектор шины, контактируя с дорожным покрытием, должен выдерживать очень большую нагрузку и гарантировать надежное сцепление с любыми поверхностями, иметь высокую износоустойчивость к абразивным воздействиям и не перегреваться при нормальном режиме работы.
При направленном рисунке протектора шины достигается лучшее сцепление с влажной поверхностью, курсовая устойчивость и управляемость.
Разный рисунок протектора на внутренней и на внешней стороне имеют шины с асимметричным протектором, они имеют более высокие динамические характеристики по сравнению с обычными или шинами с протектором, которые имеют направленный рисунок.
Как правило, конструкция внутренней стороны протектора ориентирована на обеспечение наилучшего сцепления с влажной поверхностью, а внешней стороны – на эффективное преодоление поворотов.
Шины этого типа можно устанавливать с любой стороны, они не являются направленными. Важную роль играет правильность посадки покрышки и правильная ориентация рисунка протектора.
Глубина протектора шин
Глубина протектора, в первую очередь, обеспечивает каналы для прохождения воды. На рисунке показана шина в разрезе и глубина протектора.
Когда вследствие износа глубина протектора уменьшается до такой степени, при которой не обеспечивается удовлетворительное вытеснение воды и снега, шина теряет сцепление из-за недостаточного контакта с дорогой.
Возникает так называемый эффект Аква планирования, который очень опасен. Для точного измерения глубины износа протектора следует использовать глубиномер и произвести замеры в нескольких точках по окружности.
Между выступающими частями протектора находятся индикаторы износа шины. Эти индикаторы указывают на достижение минимальной глубины протектора. Визуальный осмотр показывает, что протектор изношен до уровня, на котором располагается индикатор износа.
Накачивание шин
Правильное накачивание шин автомобилей играет очень важную роль, избыточное или недостаточное давление воздуха влияет на эффективность рулевого управления, торможения и на тяговое усилие, кроме этого, существенно возрастает износ покрышек. Правильно накачанная шина обеспечивает оптимальный контакт с дорожной поверхностью.
Как правильно накачивать шины указано в инструкции по эксплуатации автомобиля. У многих автомобилей имеется табличка на центральной стойке кузова со стороны передней левой или правой двери, где есть параметры давления в шинах при различной нагрузке на автомобиль.
Если шины недостаточно накачаны, снижается эффективность управления, возникает тенденция к уводу в сторону и появляется повышенный износ кромок протектора. Если шины перекачаны, рулевое управление становится легче, и наблюдается быстрый износ центральной части протектора.
Силы, воздействующие на автомобиль
Когда сила, например, движущая сила, передается в контактной зоне катящегося колеса, между шиной и поверхностью дороги возникает относительное движение или проскальзывание. Наличие проскальзывания означает, что расстояние, преодолеваемое автомобилем, меньше расстояния, соответствующего окружности качения шины.
Скольжение выражается в процентах. Это разница между расстоянием, которое прошло бы катящееся колесо без передачи усилия, и фактическим пройденным расстоянием с передачей усилия. При торможении с заблокированными колесами скольжение составляет 100%. Скольжение изменяется под влиянием следующих факторов, перечисленных ниже.
Статический коэффициент трения зависит от характера дорожного покрытия (бетон, асфальт или булыжная мостовая), от состояния дороги (сухая или влажная) и от характеристик покрышки.
На рисунке ниже показаны силы, передаваемые шинами к дорожному полотну. Эти силы воздействуют на автомобиль в большей или меньшей степени, которая зависит и от характера дороги, и от мастерства водителя.
Центр тяжести транспортного средства – это непостоянный фактор, зависящий от нагрузки на автомобиль и от сложности рельефа местности (угла наклона).
На безопасность движения и комфорт влияет балансировка колеса. Правильно от балансированное, оно нормально работает и не оказывает негативного влияния на работу рулевого управления, подвески и тормозов.
Не от балансированное колесо вызывает его вибрацию при вращении. По мере увеличения скорости вибрация возрастает и может превратиться в колебание колеса в вертикальной плоскости.
Силы, которые заставляют вращающееся колесо перемещаться вверх и вниз, – это силы статического дисбаланса. Силы, которые заставляют вращающееся колесо перемещаться из стороны в сторону, – это силы динамического дисбаланса.
Неприемлемо большие силы дисбаланса могут вызывать преждевременный износ покрышек, элементов рулевого управления и подвески. Балансировку колес проверяют на специальных стендах, для устранения дисбаланса на обод устанавливают балансировочные грузики.
Износ протектора зависит от целого ряда причин, однако есть два типичных фактора, связанных с системой рулевого управления. Неправильно отрегулированное схождение или расхождение приводит к быстрому и интенсивному износу протектора, одинаковому на двух передних колесах. Износ этого типа называют “пилообразным”.
Если острые края секций проектора обращены внутрь, к центру автомобиля, – это указывает на повышенное схождение колес. Если острые кромки обращены наружу, – это указывает на повышенное отрицательное схождение (расхождение).
Если неправильно отрегулирован развал, возникает угловой износ протектора. Например, при наличии повышенного отрицательного развала шины изнашиваются на внутренней стороне.
Если развал на двух сторонах автомобиля неодинаков, возникает боковой увод к той стороне, на которой положительный развал больше. В большинстве передне-приводных автомобилей развал не регулируется, и неисправные (изношенные или поврежденные) элементы следует заменять.
Выводы
Теперь Вы знаете, как устроено колесо автомобиля и из чего оно состоит, что поможет в правильном выборе и эксплуатации шин, сделает передвижение на автомобиле комфортным и продлит срок службы покрышек. Своевременное обслуживание ходовой части автомобиля и контроль минимально допустимой глубины протектора обеспечат безопасное дорожное движение.
Правильное накачивание шин автомобилей продлит срок их службы и снизит расход топлива. Колеса – это то, что соединяет нас с этим миром на дороге, и от их надежности зависит не только Ваша продолжительность жизни, но и окружающих.
Не забывайте про важность периодической проверки колес, и удачи Вам на дорогах. Подписывайтесь на рассылку и поделитесь в комментариях, какими критериями Вы руководствуетесь при выборе новых шин и как потом меняется поведение автомобиля при различных условиях движения.