2.7 Обод, ступица и соединитель колеса

У колес автомобиля могут быть глубокие неразборные или разборные ободья, служащие для установки пневматической шины. Они имеют специальный профиль, их обычно штампуют или прокатывают из стали, а также отливают совместно с диском из легких сплавов (алюминиевых, магниевых).

Глубокий обод 2 (рис. 2.7 ) выполнен неразборным. В средней части обода сделана выемка В (симметричная или несимметричная), которая облегчает монтаж и демонтаж шины. По обе стороны выемки расположены конические полки, которые заканчиваются бортами. Угол наклона полок обода составляет 5+1°, вследствие чего улучшается посадка шины на ободе.

Р ис. 2.7 Дисковое колесо:

1 — диск; 2 - обод

Глубокие ободья отличаются большой жесткостью, малой массой и простотой изготовления. Однако на них можно монтировать шины сравнительно небольших размеров с высокой эластичностью бортовой части. Поэтому глубокие ободья используют только в колесах легковых автомобилей и грузовых автомобилей малой грузоподъемности.

Для большинства грузовых автомобилей применяют разборные ободья.

Ступица обеспечивает установку колеса на мосту и дает возможность колесу вращаться. Ступицы делают обычно из стали или ковкого чугуна, монтируют на мосту с помощью конических роликовых подшипников. Кроме колес к ступицам также крепят тормозные барабаны и фланцы полуосей

Соединитель колеса чаще всего выполняется в виде диска. Такие колеса называются дисковыми. Диск штампуется из листовой стали и выгнут для придания жесткости. Имеет вырезы или отверстия (А, Б на рис. 2.7), которые уменьшают массу колеса, облегчают монтажно-демонтажные работы, улучшают охлаждение тормозных механизмов и шин. Диски присоединяют к ободьям колес сваркой.

Для крепления колеса к ступице в диске имеются отверстия со сферическими фасками. В литых колесах диск отливают вместе с ободом.

2.8 Установка и стабилизация управляемых колес.

При движении автомобиля на управляемые колеса всегда действуют силы, стремящиеся отклонить их от заданного водителем направления. Наличие зазоров и упругость деталей приводят к тому, что колеса отклоняются даже при фиксированном положении рулевого механизма. Это может привести к неустойчивому движению автомобиля.

Устойчивость движения автомобиля обеспечивается стабилизациeй управляемых колес, т. е. способностью их возвращаться в нейтральное положение, соответствующее прямолинейному движению, без участия водителя.

Стабилизация управляемых колес достигается за счет установки шкворней, связывающих поворотные цапфы с колесами, с наклоном в поперечной и продольной плоскостях.

Управляемые колеса устанавливают на автомобиле

с развалом в вертикальной плоскости

и со схождением - в горизонтальной.

Углом развала управляемых колес называется угол χ между плоскостью колеса и вертикальной плоскостью, параллельной продольной оси автомобиля. Угол развала считается положительным, если колесо наклонено от автомобиля наружу, и отрицательным при наклоне колеса внутрь.

Рис. 2.8.1 Угол развала управляемых колес

Угол развала необходим для того, чтобы обеспечить перпендикулярное расположение колес по отношению к поверхности дороги при деформации деталей моста под действием веса передней части автомобиля.

Угол развала обеспечивается конструкцией управляемого моста путем наклона поворотной цапфы и составляет 0 ... 2°.

В процессе эксплуатации угол развала колес изменяется главным образом из-за износа втулок шкворней поворотных кулаков, подшипников ступицы колес и деформации балки переднего моста.

При наличии развала колесо стремится катиться в сторону от автомобиля по дуге вокруг точки пересечения продолжения его оси с плоскостью дороги. Так как управляемые колеса связаны с кузовом, то качение колес по расходящимся дугам сопровождалось бы боковым скольжением.

Для устранения этого явления колеса устанавливают со схождением, т. е. не параллельно, а под некоторым углом к продольной оси автомобиля.

Рис. 2.8.2 Схождение управляемых колес

Угол схождения δ управляемых колес определяется разностью расстояний А и Б между колесами, которые замеряют сзади и спереди по краям ободьев на высоте оси колес. Угол схождения колес у разных автомобилей составляет 0°20' …….1°, а разность расстояний между колесами сзади и спереди 2 …8 мм.

В процессе эксплуатации углы схождения колес могут изменяться вследствие износа втулок шкворней поворотных кулаков, шарнирных соединений рулевой трапеции и деформации ее рычагов.

Установка управляемых колес с одновременным развалом и схождением обеспечивает их прямолинейное качение по дороге без бокового скольжения.

Силы, действующие на автомобиль, стремятся отклонить управляемые колеса от положения, соответствующего прямолинейному движению. Чтобы не допустить поворота управляемых колес под действием возмущающих сил (толчков от наезда на неровности дороги, порывов ветра), колеса должны обладать свойством стабилизации.

Стабилизация управляемых колес - свойство колес сохранять положение, соответствующее прямолинейному движению, и автоматически в него возвращаться. Чем выше стабилизация управляемых колес, тем легче управлять автомобилем, выше безопасность движения, меньше изнашиваются шины и рулевое управление.

На автомобилях стабилизация управляемых колес обеспечивается упругими свойствами пневматической шины, а также наклоном шкворня (или оси поворота колес) в поперечной и продольной плоскостях, что создает стабилизирующие моменты - соответственно упругий, весовой и скоростной.

Упругий стабилизирующий момент шины создается при повороте колеса вследствие смещения результирующей боковых сил, действующих в месте контакта шины с дорогой, относительно центра контактной площадки. Стабилизирующий момент шины достигает значительной величины у легковых автомобилей, имеющих высокоэластичные шины и большие скорости движения. Однако при малых скоростях движения стабилизирующий момент шины не обеспечивает надежную стабилизацию управляемых колес. Кроме того, стабилизирующий момент шины резко уменьшается на скользких дорогах.

Весовой стабилизирующий момент создается от поперечного наклона шкворня (или оси поворота) управляемого колеса. Поперечный наклон оси поворота, характеризуемый углом α, при повороте колеса в любую сторону вызывает подъем балки моста автомобиля на некоторую величину h (рис. 2.8.3)

При этом масса автомобиля стремится возвратить колесо в положение, соответствующее прямолинейному движению. Создаваемый в этом случае стабилизирующий момент и является весовым стабилизирующим моментом. Он меньше, чем стабилизирующий момент шины, не зависит от скорости движения и не уменьшается на скользкой дороге

Рис. 2.8.3 Угол поперечного наклона шкворня.

Угол поперечного наклона оси поворота управляемых колес α = 5 ... 10°. При увеличении угла повышается стабилизация управляемых колес, но затрудняется работа водителя.

Скоростной стабилизирующий момент создается от продольного наклона шкворня или выноса его вперед.

Рис. 2.8.4 Схемы наклона шкворня

Продольный наклон оси поворота, определяемый углом β, создает плечо а, на котором действуют реакции, возникающие при повороте колеса между шиной и дорогой в точках их касания. Эти реакции помогают возврату колеса в нейтральное положение, соответствующее прямолинейному движению. Создаваемый стабилизирующий момент и является скоростным. Обычно боковые реакции на колесах возникают из-за центробежной силы, действующей на автомобиль, которая пропорциональна квадрату скорости движения на повороте. Поэтому скоростной стабилизирующий момент также изменяется пропорционально квадрату скорости движения автомобиля. У автомобилей угол продольного наклона оси поворота управляемых колес β = 0 ... 3,5º.

При его увеличении повышается стабилизация управляемых колес, но затрудняется работа водителя.