Чертеж колеса грузового автомобиля

Колеса грузовых автомобилей отличаются от колес легковых автомоби­лей не только размерами, но и конструкцией.

Разнообразие конструкций ко­лес в основном объясняется широким диапазоном нагрузочных режимов и ус­ловий эксплуатации автомобилей. Более жесткие каркас, боковина и борт шины грузового автомобиля не позволяют монтировать ее на неразборный обод. Кроме того, обод, способный выдерживать высокие нагрузки, должен, иметь большую толщину профиля, что, в свою очередь, создает значительные трудности для его изготовления. Поэтому почти все колеса грузовых авто­мобилей выполняют с ободьями разборной конструкции.

Дисковые колеса. Дисковое колесо грузового автомобиля со­стоит из основания обода 4 (см. рис. 1,6), съемного разрезпога замочно-посадочного кольца 5 и съемного бортового кольца 6, которые в сборе образуют обод. К основанию обода, в его за­мочной части, приваривают диск 3.

Конструкцию обода совершенствуют в связи с возрастанием требований к надежности его соединения с шиной, необходи­мостью повышения несущей способности, снижения массы,, момента инерции, радиального и бокового биений.

Рис. 7. Конструкции колес грузовых автомобилей:

А — с плоским основанием обода;

Б — с ободом, имеющим коническую полку

Первые конструкции колеса имели обод с плоским основа­нием. Обод состоял из основания 3 (рис. 7,а), разрезного замоч­ного кольца 2 и бортового кольца ). Для повышения безопасности конструкции замочное и бортовое кольца, иногда соединя­ли заклепками. Такая конструк­ция обода не обеспечивала на­дежного крепления бортов шины, что снижало ходимость шин и ухудшало эксплуатационные свойства автомобилей. Устранить отмеченные недостатки удалось путем введения на основании 3 (рис. 7, б) обода конической посадочной полки с углом накло­на 5°, объединения бортового и замочного колец в одну деталь 4. В результате в зоне пятки ши­ны обеспечилась более плотная посадка шины, однако осталь­ная часть борта по-прежнему сопрягалась с ободом с зазором. Это значительно улучшило закрепление шины на ободе.

Устранить отмеченные недостатки удалось путем введения на основании 3 (рис. 7, б) обода конической посадочной полки с углом накло­на 5°, объединения бортового и замочного колец в одну деталь 4. В результате в зоне пятки ши­ны обеспечилась более плотная посадка шины, однако осталь­ная часть борта по-прежнему сопрягалась с ободом с зазором. Это значительно улучшило закрепление шины на ободе.

На следующем этапе развития конструкции ободьев были созданы одинаковые условия для посадки обоих бортов. Для это­го у колес, предназначенных для шин с нежестким каркасом, уд­линили носок съемного бортового кольца, лежащий под бортом шины, а у колес, которые собирали с усиленными шинами повы­шенной грузоподъемности, съемную бортовую закраину стали изготовлять из двух самостоятельных деталей: бортового коль­ца и замочно-посадочного кольца. В настоящее время обе кон­струкции стандартизированы и их широко применяют.

В ГОСТ 10409—74* приведены основные геометрические пара­метры ободьев. Для колес грузовых автомобилей принят единый диаметр обода, равный 508 мм. При этом посадочный диаметр больше на удвоенную величину подъема посадочной полки, наклоненной под углом 5°, и равен 514,3 мм. Ободья существен­но отличаются шириной и толщиной сечения профиля, формой бортовой закраины. Определенным сочетаниям геометрических размеров элементов бортовых закраин присвоены буквенные обозначения.

Результаты, полученные в ходе экспериментальных исследо­ваний напряженного состояния колес, позволили улучшить рас­пределение металла по сечению обода. Например, в зонах кон­центрации напряжений, таких, как переход центральной части обода в посадочную полку и ее радиусное сопряжение с борто­вой закраиной, толщину профиля увеличили, а в центральной части, где напряжения незначительны и распределены более равномерно, — уменьшили. В целях унификации конструкции дискового и бездискового колес повысили кольцевую жесткость замочной части обода, а на внутренней поверхности ввели кони­ческую поверхность с углом наклона 28° для установки бездис­кового колеса на ступицу.

Рис. 8. Замочные устройства разборных ободьев

Для вывода вентиля камеры на ободе выполняют отверстие. В зависимости от типа устанавливаемой шипы (камерная или бескамерная) отверстие делают продолговатым или круглым. Форма, размеры и расположение вентильного отверстия стан­дартизованы. Чтобы облегчить разборку замочного устройства обода, на съемных разрезных деталях выполняют паз для раз­мещения рабочих концов монтажного инструмента.

Значительные резервы для совершенствования конструкции колеса заложены в конструкциях съемной бортовой закраины и замочных устройств обода. В настоящее время разработаны ободья с укороченной съемной посадочной полкой (рис. 8, а) и со смещенным зубом замочно-посадочного кольца (рис. 8,6). Уменьшить расход металла и обеспечить универсальность (для камерных и бескамерных шин) ободу позволяет конструкция колеса, изображенная на рис. 9. Применение тороидальных по­садочных полок в сочетании с монтажным ручьем малой глу­бины способствует одинаковому закреплению бортов шины, а при установке бескамерной шины — надежной герметизации ее внутренней полости без использования каких-либо дополни­тельных деталей для уплотнения. Расчеты показывают, что если заменить конструкцию серийного колеса с ободом 178—508 на конструкцию с тороидальными посадочными полками, то непод-рессоренная масса автомобиля ЗИЛ-130 уменьшится на 20—25 кг.

У грузовых автомобилей на переднем мосту обычно устанав­ливают одинарные колеса, а на заднем и промежуточном мостах — сдвоенные. Это делают в целях обеспечения равномер­ного распределения полной массы автомобиля по мостам и воз­можности применения единого типоразмера шин на всех мостах автомобиля. В отечественных и зарубежных стандартах регла­ментированы расстояния между сдвоенными колесами и допуск на него. Если это расстояние недостаточно, то в процессе каче­ния колес боковины шин протираются вследствие соприкосно­вения в зоне наибольшей деформации.

Рис. 10. Колеса грузовых автомобилей диском

А — раскатанным; б — нераскатанным

Рис. 11. Схема ротационной раскатки диска:

А — исходное положение; б — конечное положение; 1 — оправка; 2 — заготовка; 3 — ролики; 4 — диск

При чрезмерно большом расстоянии нагрузка распределяется неравномерно между сдво­енными колесами. Чтобы исключить это, привалочную плоскость диска смещают относительно центра основания обода на опре­деленную величину, а соприкасающиеся поверхности дисков колес выполняют плоскими.

Указанные выше условия определяют конструкцию дисков колес грузовых автомобилей. На протяжении нескольких десяти­летий применяют плоскосферическую форму дисков (рис. 10). Вначале диски колес штамповали из листового проката, предва­рительно раскатанного в горячем состоянии (рис. 10,а). В ре­зультате раскатки центральная часть диска имела толщину 8—11 мм, а периферийная 3—4 мм. Уменьшение толщины про­филя диска в направлении места соединения его с ободом целе­сообразно, так как одновременно с уменьшением сечения сни­жается изгибающий момент от нормальной нагрузки. Конструк­ция получается равнопрочной. Однако при горячей раскатке требуются значительные затраты труда, использование нагрева­тельных устройств и раскатных станов.

Для снижения трудоемкости изготовления диска уменьшили его ширину и исключили операцию раскатки (рис. 10,6). Вместо приклепывания диска к центральной части основания обода стали приваривать диски к замочной части обода. Это упро­стило технологию изготовления и снизило расход металла. Например, диски четырехспицевой конструкции для колес с ободьями 178—508 штампуют в холодном состоянии из квад­ратной заготовки. Изготовление такой конструкции рациональ­но, но при этом требуется более высокое качество выполнения сварных прерывистых швов, расположенных на одной из ответ­ственных зон основания обода — замочной части.

В настоящее время за рубежом для изготовления дисков колес грузовых автомобилей применяют ротационную раскатку роликами 3 (рис. 11). Заготовка 2 прижимается к оправке 1, имеющей форму диска. Периферийную часть 4 диска раскаты­вают в холодном состоянии и одновременно формуют по поверх­ности оправки. Такой процесс изготовления позволяет значи­тельно повысить качество поверхности и применить стали, труд­но поддающиеся штамповке, с более высокими механическими свойствами. В результате использования такой технологии изго­товления уменьшается расход металла и повышается сопротив­ление усталости диска.

В диске делают центральное отверстие для выхода ступицы, отверстия для прохода болтов крепления и вентиляционные отверстия. Число и размеры крепежных отверстий, а также гео­метрические параметры центрального отверстия стандарти­зованы.

В связи с тем что долговечность колеса в целом опреде­ляется уровнем сопротивления усталости диска, для ее повыше­ния на сферической части диска обычно выполняют кольцевые ребра жесткости различной высоты. Их размеры подбирают экс­периментально. Исследования показывают, что даже незначи­тельные изменения формы периферийной части диска позволяют более чем в 2—2,5 раза повысить его долговечность [10].

Перспективными направлениями повышения сопротивления усталости колес, снижения их металлоемкости и трудоемкости изготовления являются оптимизация формы и толщины диска колес, схем их крепления и механических свойств применяемых материалов.

Бездисковые колеса. В настоящее время такие колеса все более широко применяются на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, у которых нормальная нагрузка на колесо превышает 20 кН. Так как долговечность дисковых колес определяется в основном сопротивлением усталости дис­ка, то бездисковая конструкция должна иметь более высокие надежность, долговечность. Следовательно, используя бездиско­вое колесо, можно повысить грузоподъемность автомобиля без изменения размеров используемых колес. Производство таких колес более экономично, так как не требуется оборудования для изготовления диска и последующей сборки его с ободом. При отсутствии диска улучшается вентиляция тормозных механиз­мов, облегчается вывод вентиля внутреннего сдвоенного колеса наружу и т. д. Все это позволяет считать конструкцию бездис­ковых колес перспективной.

Чертеж колеса грузового автомобиля

4.5 Колёса и шины большегрузных автомобилей

Колёса – представляют собой пневматические устройства, обеспечивающие возможность движения автомобиля, смягчают толчки, возникающие при движении по неровностям дороги, а также изменяют направление движения и передачу вертикальных нагрузок на дорогу.

Различают ведущие, управляемые, комбинированные и поддерживающие колёса. Ведущие – преобразуют крутящий момент двигателя в силу тяги и свое вращение в поступательное движение автомобиля.

Управляемые – придают автомобилю соответствующее направление движения.

Поддерживающие – применяются на автомобилях с передним приводом, прицепах и полуприцепах для восприятия вертикальных нагрузок от рамы транспортного средства.

Комбинированные – являются и ведущими и управляемыми и выполняют их функции одновременно.

Автомобильное колесо (рисунок 4.33, а) состоит диска 2, обода 4, шины 3 и крепится к ступице 1 моста автомобиля.

По устройству соединительной части колёса делятся на три типа: – дисковые, бездисковые, спицевые. Наибольшее распространение на автомобилях получили дисковые колёса, ободья которых могут быть глубокими неразборными или плоскими разборными. На большегрузных автомобилях применяют дисковые и бездисковые колёса с плоскими разборными ободьями (рисунок 4.33, в) для облегчения монтажа и демонтажа шин.

Рисунок 4.33 – Автомобильные колёса

а – в сборе; б – с неразборным ободом; в, г – с разборным ободом; д – бездисковое; 1 – ступица колеса; 2 – диск; 3 – шина; 4 – обод; 5 – крепёжные отверстия; 6 – отверстия; 7 – выемка; 8 – съёмное бортовое кольцо; 9 – замочное кольцо; 10 – секторы обода

На большинстве грузовых автомобилей шины монтируют на диск колеса с плоским (без углубления) ободом (рисунок 4.33, в), который делается разборным для облегчения монтажа и демонтажа шин. Обод 4 и диск 2 колеса соединены сваркой. Съёмное бортовое кольцо 8 крепится замочным кольцом 9. Иногда бортовое кольцо 8 выполняют разрезным (рисунок 4.33, г), тогда его устанавливают на обод без замочного кольца.

Диски колёс грузовых автомобилей крепятся к ступице при помощи шпилек и гаек с конусными фасками. Чтобы гайки самопроизвольно не отворачивались, резьба шпилек и гаек правых колёс правая, левых колёс – левая.

На задний мост грузового автомобиля устанавливают, как правило, сдвоенные колёса. Внутреннее колесо крепится на шпильках с колпачковыми гайками, имеющими внутреннюю и наружную резьбы. Наружные колёса устанавливают на колпачковых гайках и затягивают внешними гайками с конусными фасками.

На автомобилях МАЗ, КамАЗ и некоторых модификациях КрАЗ применяют бездисковые колёса (рисунок 4.33, д). Их отличие от описанных ранее конструкций дисковых колёс состоит в том, что они не имеют промежуточной детали (диска) между ободом и ступицей. Передние колёса устанавливают на конические поверхности ступиц колёс, а задние – на кольца, прикреплённые к ступице гайкамишпильками. Специальные прижимы служат для центрирования и крепления бездисковых колёс.

На автомобиле ЗИЛ-431410 установлены дисковые колёса размером 7,0-20 с разрезными бортовыми кольцами. Шины колёс камерные с радиальным кордом имеют размер 260-508Р (рисунок 4.34). Колёса закреплены гайками на шпильках ступицы.

В процессе эксплуатации автомобиля из-за неравномерного изнашивания шин нарушается заводская балансировка колёс в сборе с шинами. Поэтому рекомендуется через 15 – 16 тыс.км пробега проверять дисбаланс колёс и устранять его с помощью балансировочных грузов.

Рисунок 4.34 – Колесо автомобиля ЗИЛ

1 – диск с ободом; 2 – бортовое кольцо; 3 – покрышка; 4 – ободная лента; 5 – камера

Колёса автомобилей КамАЗ с колёсной формулой 6х4 (рисунок 4.35) съёмные, бездисковые, разборные, трёхкомпонентные устанавливаются на конические поверхности ступиц и крепятся с помощью гаек и прижимов. Прижимы задних колёс отличаются от передних, так как имеют скос, который одновременно центрирует и зажимает наружный обод колёс. На передней оси устанавливают одинарные, на средней и задней осях – сдвоенные колёса. Между ободьями сдвоенных колёс средней и задней осей устанавливаются распорные кольца.

Каждое колесо состоит из обода и шины. Обод 1 (рисунок 4.35) колеса имеет коническую поверхность, обеспечивающую плотную посадку шины, и снабжён разрезным замочным 2 и бортовым 3 кольцами. Замочное кольцо устанавливается в канавке обода и замыкает бортовое кольцо.

На автомобиле КамАЗ-5320 установлены пневматические, камерные шины типа 260-508Р с универсальным рисунком протектора. Радиальное (Р) расположение нитей каркаса шины повышает их эластичность, уменьшает нагрев и потери при качении колеса. Ширина профиля шины при номинальном давлении воздуха в ней 260 мм, внутренний диаметр шины 508 мм. Номинальное давление воздуха в шинах передних колёс 730 кПа (7,3 кгс/см 2 ), средних и задних осей 500 кПа (5,0 кгс/см 2 ). Для уменьшения износа шин, улучшения управляемости и снижения динамических нагрузок колёса балансируют с помощью грузов, устанавливаемых на бортовых кольцах обода.

Рисунок 4.35 – Колесо автомобиля КамАЗ

1 – обод колеса; 2 – замочное кольцо; 3 – бортовое кольцо; 4 – покрышка; 5 – камера; 6 – ободная лента

На автомобиле Урал-4320 все колёса одинарные, что уменьшает сопротивление движению машины, применяются камерные шины с регулируемым давлением воздуха размером 370-508 (14.00-20). Номинальное давление воздуха в шинах от 250 до 320 кПа (от 2,5 до 3,2 кгс/см 2 ) В зависимости от условий движения допускается кратковременное снижение давления воздуха в шинах с помощью системы регулирования давления вплоть до 50 кПа (0,5 кгс/ см 2 ). Скорость движения при этом должна быть снижена.

Конструкция колеса и шины показана на рисунке 4.36. Колесо состоит из неразборного обода 1 с диском, двух съёмных взаимозаменяемых бортовых колец 4 и разрезного замочного кольца 8. Особенностью колеса является наличие тороидальных посадочных полок обода и бортовых колец, которые при движении автомобиля обеспечивают надежность соединения обода с шиной во всем диапазоне регулируемого давления.

Рисунок 4.36 – Колесо автомобиля Урал

1 – обод с диском; 2 – паз вентильный; 3 – кронштейн колёсного крана; 4 – кольцо бортовое; 5 – лента ободная; 6 – покрышка; 7 – камера; 8 – кольцо замочное; 9 – уплотнитель

Колёса автомобилей МАЗ – бездисковые, со съёмными бортовыми 2 (рисунок 4.19) и замочными кольцами. Замочное кольцо разрезное и является второй конической полкой обода для посадки шины. Обод 17 колеса по внутреннему диаметру (под канавкой для замочного кольца) имеет конус, по которому колесо центрируется на ступице.

Передние колёса автомобиля одинарные, задние сдвоенные. Между ободьями сдвоенных колёс устанавливается проставочное кольцо. Для удобства накачки внутренних шин предусмотрен удлинитель вентиля.

Крепление колёс к ступицам осуществляется установкой их на коническую посадочную поверхность диска 7 и последующим поджимом специальными прижимами 4. При этом прижим заднего колеса наружным скосом одновременно центрирует и зажимает наружный обод колеса. Гайки и болты крепления колёс с правой и левой сторон имеют правую резьбу.

Колёса автомобиля автомобилей КрАЗ – дисковые или бездисковые с неразрезным ободом 216В-508 (8,5-20), со съёмными бортовыми и замочными кольцами. Замочное кольцо – разрезное и является второй конической полкой обода для посадки шины. Обод колеса по внутреннему диаметру (под канавкой для замочного кольца) имеет конус, по которому колесо устанавливается на ступице.

Передние колеса автомобиля одинарные, задние – сдвоенные. Между ободьями сдвоенных колёс устанавливается проставочное кольцо.

На автомобилях с колёсной формулой 6х6 установлены бездисковые колёса (рисунок 4.37, 4.38) с шинами размером 530×533 модели ВИ-3.

Рисунок 4.37 – Колесо автомобиля КрАЗ

1 – шина; 2 – камера; 3 – обод; 4 – колёсный кран; 5 – замочное кольцо; 6 – съёмное посадочное кольцо; 7 – бортовое кольцо; 8 – вентиль камеры; 9 – уплотнительное кольцо вентиля; 10 – накидная гайка

Шины представляют собой 12-слойные пневматические баллоны низкого давления с направленным рисунком протектора. Внутреннее давление в шинах всех колёс автомобилей регулируется от 350 до 100 кПа (от 3,5 до 1,0 кгс/см 2 ) в зависимости от дорожных условий.

Вентиль камеры 8 колеса автомобилей подсоединён к колёсному крану с помощью стальной накидной гайки 10. Уплотнение соединения достигается поджатием резинового уплотнительного кольца.

Рисунок 4.38 – Детали колеса автомобиля КрАЗ

1 – замочное кольцо; 2 – съёмное посадочное кольцо; 3, 7 – бортовые кольца; 4 – шина с камерой и ободной лентой; 5 – колёсный кран; 6 – защитный кожух; 8 – обод