Как осуществляется крепление шины на ободе колеса

Устройство автомобилей

Ободья, ступицы и соединители колес

Обод колеса

Обод служит для установки пневматической шины. По профилю обод может быть глубоким неразборным (рис. 1), который применяется на легковых автомобилях, и плоским, разборным (рис. 2), который устанавливается на большинстве грузовых автомобилей средней грузоподъемности (например, марок ЗиЛ, ГАЗ и т. п.).

Для облегчения монтажа и демонтажа шины в средней части глубокого обода выполняется выемка В. По обеим сторонам обода расположены конические посадочные полки, на которые монтируют борта шин. Наклоны посадочных полок на угол примерно 5˚ обеспечивает плотную посадку шины на ободе.

Обод для бескамерной шины должен иметь на своих посадочных полках специальные кольцевые выступы 4 (рис. 1) тороидальной формы («хэмпы»), предотвращающие самопроизвольное соскальзывание бортов шины (саморазбортовку) в случае критической ситуации во время движения.

Среди разборных ободьев наиболее распространен обод с конической посадочной полкой (рис. 2). Этот обод характеризуется сравнительной простотой монтажа и демонтажа шин грузовых автомобилей, которые имеют большие массы, размеры и жесткость. Бортовое кольцо 1 имеет коническую посадочную полку, которая прижимается к борту шины. Пружинное распорное кольцо 2 устанавливается между ободом и бортовым кольцом, фиксируя последнее.

Шины широкопрофильные, арочные и с регулируемым давлением имеют разборные ободья с распорными кольцами. Распорное кольцо устанавливается по центру плоского обода и обеспечивает надежное зажатие бортов шины между ним и закраинами обода, что исключает проворачивание шины на ободе при снижении давления в ней.

Ступица колеса

Ступица конструктивно объединена с мостом автомобиля, но традиционно считается элементом колеса. Она служит для установки колеса на балке моста и обеспечения его вращения. Ступица устанавливается на мосту посредством конических роликовых или шариковых (на некоторых легковых автомобилях) подшипников. К ней также крепятся тормозные барабаны и фланцы полуосей ведущих мостов грузовых автомобилей.

Ступица передних колес, показанная на рисунке 3, установлена в поворотном кулаке 10 на двух конических роликовых подшипниках 1. Наружные кольца (обоймы) подшипников запрессованы в ступицу, а внутренние установлены в цапфу 5. Регулировочная гайка 3 через шайбу 4 обеспечивает нормативный зазор в подшипниках. Подшипники смазываются при сборке, а для защиты их от пыли и грязи с внутренней стороны в ступицу запрессовывается уплотнительная манжета, а с наружной стороны устанавливается защитный колпак 2.

Ступица передних колес переднеприводного легкового автомобиля установлена в поворотном кулаке на двухрядном шариковом подшипнике закрытого типа. Подшипник фиксируется в поворотном кулаке стопорными кольцами.
Ступица с помощью внутренних шлицов соединена с хвостовиком корпуса наружного шарнира привода передних колес и крепится на нем гайкой, которая закрывается пластмассовым колпаком.
К ступице крепится направляющими штифтами тормозной диск. Штифты центрируют относительно ступицы колесо, которое крепится к ней сферическими болтами. Этими же болтами к ступице крепится тормозной диск.

Ступица задних колес у заднеприводных легковых автомобилей обычно отсутствует. Ее заменяет фланец полуоси, которая устанавливается на подшипниках в балке моста.

Соединитель колеса

Соединитель колеса обычно выполняется в виде диска. Такие колеса называются дисковыми. Стальной штампованный диск 1 (рис. 1) для увеличения жесткости выполняется выгнутым с выемками В или отверстиями Б. Вырезы и отверстия облегчают колесо и улучшают охлаждение тормозных механизмов. Отверстия А для крепления колеса имеют сферические фаски. Крепление производится с помощью сферических болтов или сферических гаек.

Бездисковые колеса имеют соединитель, изготовленный совместно со ступицей. Они могут быть разъемными в продольной и поперечной плоскостях. Бездисковое колесо (рис. 4) с разъемом в поперечной плоскости состоит из трех секторов 1, которые соединены в единое кольцо с помощью специальных вырезов (скосов), выполненных на торцах секторов 1. При монтаже секторы колеса устанавливаются в определенной последовательности в лежащую шину, а затем вместе с шиной прикрепляются к ступице 2 специальными прижимами 3, шпильками 4 и гайками 5. Такие колеса устанавливаются на грузовые автомобили и автобусы.

По технологии изготовления колеса легковых автомобилей могут быть обычными стальными сварными (из прокатного обода и штампованного диска), литыми и кованными.

Литые колеса изготовляют из сплава алюминия с кремнием путем обтачивания посадочных поверхностей отливок и сверления в них отверстий. Основное преимущество литых колес – их небольшая масса. Малая масса колеса положительно влияет на плавность хода автомобиля и облегчает его обслуживание. Кроме того, применение литых колес позволяет эффективнее охлаждать колесные тормозные механизмы.
Недостатками литых колес являются чрезмерно толстые стенки, возможность появления скрытых пор и раковин, недостаточная прочность при ударной нагрузке и сложность восстановления при повреждении.

Кованые колеса выполняют методом ковки с последующей обработкой. При ковке (или объемной штамповке) из заготовки выковывают поковку, которая затем обрабатывается на токарном станке. Такая технология сложна и дорога, однако кованые диски прочнее и легче литых. Например, 13-дюймовое кованое колесо весит примерно 4,5 кг, а литое колесо такого же размера – почти 6 кг. При этом толщина стенок у кованого колеса составляет 3 мм, а у литого – 5,5 мм. Немаловажным преимуществом кованых колес является большая стойкость к ударным нагрузкам.

Основные размеры обода колес : посадочный диаметр под покрышку и ширина. Например, обычное дисковое колесо для автомобиля ВАЗ-2109 обозначается как 114J-330 (в миллиметрах) или 4 1/2J-13 (в дюймах). Первые цифры обозначают ширину обода, буква J – форму профиля обода, а последние цифры – монтажный диаметр колеса.

Легкосплавные литые или кованые диски обычно имеют дюймовое обозначение. Например, колесо автомобиля ВАЗ-2110 обозначается 5 1/2J13Н2, где дополнительная маркировка Н2 означает наличие на ободе «хэмпов» определенного профиля.

Так как колеса и шины изготовляются со значительными допусками, колесо в сборе может обладать значительной неуравновешенностью (дисбалансом), приводящей к осевому и радиальному биению при вращении колеса. В результате возрастает вибрация, сокращается срок службы шин, амортизаторов, рулевого управления, снижается комфортность езды и т. п.
Для устранения неуравновешенности колес их подвергают балансировке на специальных балансировочных стендах, закрепляя в определенных местах балансировочные грузики. Особенно это актуально для автомобилей, передвигающихся с большими скоростями, поскольку инерционные нагрузки дисбаланса возрастают в квадратичной зависимости от частоты вращения колес.

Как надеть шину на диск?

Многие водители задаются вопросом, возможно ли произвести замену автопокрышки на дисках самостоятельно. Процесс этот кажется трудоемким и невыполнимым до тех пор, пока в этом не разобраться. Даже если водитель всегда склоняется к помощи шиномонтажных мастерских, нужно учитывать возможность возникновения непредвиденных обстоятельств на дороге.

Есть два повода для замены автомобильных покрышек:

• Приобретение нового комплекта колес;
• Смена времени года, вынуждающая переходить на зимние/летние колёса.

Этапы монтажа новой автопокрышки

Для установки на диск резины необходимо выполнить следующие действия:

1. Проверка шины. Для качественного наложения покрышки на диск нужно убедиться в том, что она не имеет трещин, повреждений и, конечно, соответствует размеру диска автомобиля. Должным образом проверку должен пройти и диск на момент коррозии металла и механических повреждений.
2. Удаление вентиля и вышедших из эксплуатации грузов для балансировки колес в случае бескамерной шины.
3. Нанесение на внутреннюю сторону шины смазочного материала или мыльного водного раствора для облегчения монтажа покрышки. Превышение нужного количества смазки приведет к проскальзыванию шины, этого нужно избегать. Важный момент: необходимо обращать внимание на нанесенную цветную маркировку на шину. Она включает в себя стрелки на боковине, обозначающие направление вращения резины.
4. Надевание на диск первой стороны автомобильной резины. Если производится монтаж камерной покрышки, то вентиль и шинная камера вкладываются в диск (вентиль – в специальную прорезь в ободе). Затем на диск натягивается вторая сторона автомобильного колеса.

Завершение монтажа шины.

Установка резины на диск занимает немного времени автолюбителя. Основная проблема, которая требует решения и труда – это устранение возможности попадания воздуха между ободом диска и резины. Есть два способа ее решения:

• Поднять в шине давление выше рекомендованной нормы в два раза. Использовать ее в качестве компрессора для накачивания того колеса, что надевается на автомобильный диск.
• Если «лишнего» колеса нет, то есть второй вариант. Внутрь шины заливается некоторое количество горючей смеси, которая затем поджигается. Автопокрышка облечет обод диска должным образом благодаря взорвавшимся в ней парам. Далее необходимо только накачать резину до нужного уровня давления.

Колеса и шины

Колесо представляет собой конструкцию, которая включает в себя обод, соединительный элемент (диск) и детали крепления. На колесо монтируется пневматическая шина, после чего оно крепится на ступице. Колеса обеспечивают контакт с дорожным покрытием, участвуют в создании и изменении направления движения, а также передают нагрузку от массы автомобиля к дороге.

К колесам предъявляют следующие требования:
1) надежное крепление к ступице;
2) прочность и долговечность;
3) легкость монтажа и демонтажа шины;
4) минимальное биение и дисбаланс;
5) полное соответствие применяемой шины по размерам, жесткости и конструкции обода.

В зависимости от эксплуатационного назначения колеса автомобилей делятся на 7 классов: 1-й класс — для внутризаводского транспорта; 2-5-е классы —-для автомобилей в зависимости от их грузоподъемности; 6 и 7-й классы — для тракторов и различных сельскохозяйственных машин.
В зависимости от основного назначения колеса делятся на ведущие, управляемые, комбинированные, поддерживающие. Ведущие колеса преобразуют крутящий момент из трансмиссии в силу тяги, благодаря чему возникает поступательное движение автомобиля.
Управляемые колеса воспринимают от подвески толкающее усилие от кузова автомобиля и при помощи рулевого управления задают направление движения. Комбинированные колеса выполняют функции ведущих и управляемых колес одновременно. Поддерживающие колеса создают опору качения для задней части кузова или рамы автомобиля, преобразовывая толкающее усилие в качение.

В зависимости от конструкции обода и его соединений все колеса делятся на дисковые и бездисковые. Дисковые колеса устанавливают на всех легковых и на большинстве грузовых автомобилей, бездисковые колеса применяют только на большегрузных автомобилях и автобусах. На автомобилях с повышенной проходимостью применяют дисковые колеса с разъемным ободом. Конструкция колеса легкового и грузового автомобилей грузоподъемностью до 1,5 т выполняется в неразъемном виде. Она сваривается из двух частей обода и диска. Диск представляет собой сплошную конструкцию с вырезами и ребрами. Вырезы необходимы для охлаждения тормозного механизма и для уменьшения массы диска.

Обод колеса включает в себя:
1) закраины, которые представляют собой боковые упоры для бортов шины, расстояние между закраинами и есть ширина обода;
2) полки, которые представляют собой посадочные места бортов шины;
3) ручья для облегчения монтажа шины.
Полки имеют небольшой наклон в 5° (для шин общего назначения), 10° (для арочных Шин и пневмокатков) или 15° (при глубоких обводах для бескамерных шин).

Наибольшее распространение получил обод со смещением ручья, так как такая конструкция предусматривает более удобную компоновку тормозного механизма.

Колеса бескамерных шин должны быть более жесткими и герметичными. Для предотвращения мгновенного выхода воздуха в бескамерных радиальных шинах применяют безопасные контуры. Однако такие контуры немного затрудняют монтаж шин.
На грузовых автомобилях и автобусах применяют колеса с разборным ободом дисковые и бездисковые. Диск колеса должен воспринимать вертикальные, боковые, а также продольные силы от дороги и передавать их на ступицу колеса. Ступицы грузовых автомобилей и автобусов имеют 5 или 6 спиц, их отливают из высокопрочного чугуна или стали.

Бездисковый обод типа «триплекс» включает в себя три сектора: один большой и два малых. Обод имеет две конические поверхности для посадки на ступицу с углом 18 и 75°. Стыки секторов обода расположены на спицах ступицы.
Для шин с регулируемым давлением воздуха применяют дисковые колеса с распорным кольцом и разборным ободом. Для крупногабаритных шин применяют бездисковые колеса.

Крепление колес автомобиля осуществляется при помощи специальной конструкции, которая должна обеспечивать:
1) надежность;
2) простоту установки и снятия колес;
3) точность центрирования колес;
4) возможность контроля состояния крепления колес;
5) стабильность затяжки.

Дисковые колеса крепятся к фланцу ступицы при помощи гаек на болтах или запрессованных в ее фланец шпильках.
Крепление колес центрируют:
1) по центральному отверстию диска;
2) по сферическим или коническим фаскам крепежных отверстий;
3) по цилиндрической поверхности крепежных отверстий диска.

На колесах Легковых автомобилях в местах крепежных отверстий предусмотрена специальная выштамповка, которая создает упругие деформации от усилий затяжки, тем самым обеспечивая стабильность затяжения.
Крепление одинарных колес грузовых автомобилей выполняют:
1) с фиксацией диска гайками по сферической фаске;
2) с фиксацией диска по центральному отверстию и креплением гайками с завальцованной шайбой;
3) с фиксацией диска гайками на ступице.

Крепление сдвоенных колес грузовых автомобилей более сложное. При креплении сдвоенных колес предусматривают раздельное крепление внутреннего и наружного дисков. Внутренний диск сдвоенного колеса крепится и при помощи колпачковых гаек с наружной резьбой. Наружный диск закрепляется гайками, которые навертываются на колпачковые гайки. Такое крепление имеет несколько недостатков, поэтому рекомендуется наносить на наружную резьбу колпачковой гайки графитсодержащий смазочный материал.

Балансировкой колес называется процесс устранения недостатков неуравновешенности колес. Существуют три вида балансировки:
1) статическая балансировка подразумевает уменьшение главного вектора дисбаланса колеса, когда ось колеса и его главная центральная ось инерции параллельны;
2) динамическая балансировка подразумевает уменьшение дисбалансов колеса, корректирующих его динамическую неуравновешенность, в том случае, когда ось колеса и его главная центральная ось инерции пересекаются не в центре тяжести или перекрещиваются;
3) моментальная балансировка подразумевает уменьшение главного момента дисбалансов в тех случаях, когда ось колеса и его главная центральная ось инерции пересекаются в центре тяжести колеса.

Неуравновешенность колеса влечет за собой биение. В результате биения и неуравновешенности:
1) снижается комфортабельность поездки;
2) увеличивается вибрация кузова автомобиля;
3) существенно сокращается срок службы амортизаторов, шин и рулевого управления;
4) возрастает расход топлива;
5) увеличиваются затраты на обслуживание автомобиля.

Автомобильная шина включает в себя:
1) каркас;
2) брекер;
3) протектор;
4) камеры и герметизирующий слой;
5) ободная лента; . 6)вентиль.

К шинам автомобилей предъявляют следующие требования:
1) камерные и бескамерные шины, смонтированные на ободе, должны быть герметичными, а также обеспечивать стабильность внутреннего давления;
2) соответствие упругих свойств параметрам автомобиля и условиям движения;
3) обеспечение наименьшей удельной нагрузки в контакте с дорогой;
4) сцепление шин с покрытием дороги должно быть достаточным, а сопротивление качению — минимальным;
5) биение шин не должно превышать допустимых значений;
6) тип рисунка протекторов должен соответствовать типу дорожного покрытия;
7) шина должна обладать достаточной прочностью, износостойкостью протектора и должна обеспечивать заданную долговечность;
8) уровень шума при движении должен быть в пределах допустимого значения;
9) устройство монтажа, демонтажа и ремонтопригодность.

В зависимости от назначения автомобильные шины бывают: для легковых автомобилей; для грузовых автомобилей; для автомобилей высокой проходимости. По способу герметизации шины делятся на камерные и бескамерные.
По профилю: обычного профиля; низкопрофильные; сверхнизкопрофильные; широкопрофильные; арочные; пневмокаток.
В зависимости от размера: крупногабаритные (ширина профиля более 350 мм); среднегабаритные (ширина профиля от 200 до 350 мм); малогабаритные (ширина профиля менее 260 мм).
В зависимости от конструкции шины могут быть: диагональные (угол наклона нити в середине беговой дорожки 45-60°); опоясанные диагональные (в брекете угол наклона нити более 60°); радиальные (угол наклона нити каркаса равен 0°, в брекете — 65°); бескаркасные; с регулируемым давлением; со съемным протектором в каркасе.
На выбор шин для грузового автомобиля в большей степени влияют надежность, срок службы, малое сопротивление качению, а также соответствие типа рисунка протектора типу дорожного покрытия. При выборе шин для легкового автомобиля особое требование предъявляют к безопасности, экономичности, комфортабельности, а также обеспечению оптимального диаметра шины при заданной грузоподъемности.
Пневматические диагональные и радиальные шины имеют свою маркировку, в которой содержится товарный знак завода-изготовителя, обозначение шины, модель.
Например, диагональная низкопрофильная шина 6.00-13: 6.00 — условное обозначение ширины профиля в дюймах; 13 — условное обозначение посадочного диаметра в дюймах. Радиальная сверхнизкопрофильная шина 165/70 Р 13: 165 — ширина профиля, мм; 70 — индекс серии (соотношение высоты профиля к ширине, %); Р — индекс радиальной шины; 13 — посадочный диаметр, в дюймах.
При установке шин с регулируемым давлением автомобиль должен быть оборудован системой подвода воздуха к шине на ходу или при стоянке. Эта система использует сжатый воздух от компрессора тормозной системы.

При эксплуатации автомобиля шины изнашиваются не одинаково, задние шины изнашиваются быстрее, чем передние, а правые — быстрее, чем левые. Для того чтобы износ шин был более равномерным, их необходимо переставлять не реже чем через 500 км пробега. Покрышки, которые имеют пробоины или какие-либо другие механические повреждения, необходимо сдавать в ремонт.

Монтаж шины ведется только на чистый и исправный обод. Перед укладкой в покрышку камера проверяется на герметичность. После этого камеру слегка накачивают воздухом и вкладывают в покрышку. Собранную шину надевают на обод колеса, при этом вентиль камеры вставляют в паз обода. После этого, приподняв шину со стороны вентиля, надевают ее противоположную сторону, затем устанавливают съемное бортовое кольцо. После установки съемного бортового кольца устанавливают замочное кольцо, вдавливая его до полной посадки в канавку обода. Смонтированное колесо накачивают воздухом до давления 0,05-0,15 МПа, после этого борт покрышки расправляют ударами деревянного молотка по наружному краю замочного кольца. Борт шины должен полностью сесть на полки обода и кольца, после этого давление в шинах доводят до необходимой величины. Перед демонтажем шины необходимо полностью выпустить воздух из камеры. После этого отжимают борт покрышки от диска колеса. Затем отжимают и полностью вынимают замочное кольцо, после этого, перевернув шину, вынимают из нее диск колеса.