книги из ГПНТБ / Бухарин Н.А. Автомобили. Конструкции, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля учеб. пособие

обычных тороидных того же размера. По статистическим данным

Шины с регулируемым давлением весьма сильно реагируют на нарушение норм эксплуатационных режимов. Нарушение этих норм приводит к форсированному износу шин. Например, при рв = 0,05 Ч- 0,08 МПа (0,5—0,8 кгс/см2) скорость движения не должна быть больше 10— 12 км/ч. Лишь при нормальном давле­ нии можно развивать высокие скорости движения. Наиболее часто встречающимся дефектом является кольцевой излом кар­ каса шины в месте перехода боковины в бортовую чать. Он появ­ ляется в результате длительного движения при пониженном да­ влении воздуха в шинах и их перегрузке.

Широкопрофильные шины. Развитие конструкций автомобиль­ ных шин шло в направлении непрерывного снижения отношения

явились новые типы шин, так называемые низкопрофильные (ши­ рокопрофильные), для которых Н/В — 0,75 -н 0,85 (и даже до 0,5). Для настоящего времени характерно массовое внедрение широкопрофильных шин на все типы автомобилей: легковые,

1 ) с ростом скоростей движения возникла проблема повыше­ ния устойчивости автомобилей и необходимость уменьшения крена кузовов (особенно для легковых автомобилей). Это возможно также и за счет уменьшения наружного диаметра D колес. Но так как грузоподъемность колеса должна остаться прежней, то снижение D можно осуществить только за счет увеличения ши­ рины В профиля шины, чтобы рабочий объем воздуха не изменился;

2 ) стремлением повысить комфортабельность езды (плавность хода), идя в направлении уменьшения радиальной жесткости шин, что возможно при сохранении прежнего рабочего объема воздуха и,прежнего диаметра обода только за счет увеличения ширины профиля В;

3) изысканием дальнейших возможностей улучшения прохо­ димости машины путем снижения веса колесного движителя и повы­ шения всех его эксплуатационно-технических, эстетических и кон­ структивных показателей.

Общий вид современной широкопрофильной шины, элементы •ее конструкции и способ крепления на ободе показаны на рпс. XIV. 10.

Наряду с увеличенной шириной профиля для рассматривае­ мых шин характерен почти плоский сильно развитый протектор. Каркас широкопрофильных шин отличается от каркаса обычных

360

тороидных шин' увеличенным углом наклона нитей корда по экватору, что обеспечивает получение равновесной конфигура­ ции. Число слоев каркаса 4—8 .

Конструкция бортовой части не отличается от ранее описанной для шин тороидного типа.

Широкопрофнльные шины могут быть как камерными, так

ибескамерными.

Взависимости от назначения широкопрофнльные шины вы­ пускаются в трех вариантах: повышенной экономичности, уни­

-4-0,85 и П/В =0,70 -4-0,80.

Одна широкопрофильная шина для обычных грузовых автомобилей устанавливается взамен сдвоенных (на заднем ведущем мосту), при этом достигается снижение веса колесного движителя на 1Ö— 15%. Шины повышенной экономичности выпускаются с од­ ноконтактной беговой дорожкой.

Для этих шин Н/В = 0,60 4 - 0,75, П!В = 0,80 4 - 0,90. Рисунок протектора — комбинированный: в средней части — дорожный, по краям — с крупными грунтозацепами. Насыщенность про­ тектора 50—55%, глубина рисунка до 25—35 мм. Посадка на ободе осуществляется с натягом в 2—4 мм. Протектор универсаль­ ных широкопрофильных шин выполняется с одно- и двухконтакт­ ной беговой дорожкой.

361

45%. Основными типами рисунков протектора для мягких грун­ тов являются «елка», «косая елка» п др.

Радиальная осадка широкопрофильных шин при номинальной нагрузке и давлении воздуха в среднем составляет hmax = (0,15 ч- ч-0,20) H.

Благодаря рациональной конструкции шнрокопрофилыіых шин снижается сопротивление качению автомобиля, что отражается

диаметр шины, вторая— ширину профиля, третья — посадочный диаметр обода (все в мм).

Арочные шины. Они в отличие от ранее описанных находят применение как сезонное средство повышения проходимости на­ роднохозяйственных грузовых автомобилей с колесной формулой 4 x 2 и 6x4. Одна, арочная шина устанавливается на колеса ве­ дущих мостов вместо сдвоенных тороидных шин. Свое название арочные шины получили от формы профиля, напоминающего арку.

Один из вариантов ранней конструкции арочной шины при­ веден на рис. ХІѴ.11. Характерной особенностью, этого варианта является отсутствие плечевой зоны и наличие профилированных дисков, ограничивающих деформацию беговой части шины. Боль­ шая радиальная жесткость и крупные поперечные грунтозацепы обусловливали неблагоприятный характер взаимодействия шины с дорогой (удары и толчки на раму, вибрация трансмиссии). В по­ следующих конструкциях указанный недостаток был устранен введением плечевой зоны и применением рациональных рисунков протектора. Установка современной арочной шины на ободе, ее профиль, основные размеры и элементы конструкции, а также общий вид показаны на рис. XIV. 12. На этом рисунке обозначены:

362

1 — обод (обечайка) колеса; 2 — стяжные болты; 3—7 — по­ движные бортовые кольца; 4— 8 — неподвижные бортовые кольца; 5 — каркас шины; 6 — грунтозацепы; 9 — уплотнительное кольцо

Рис. XIV. 12. Общий вид (б) и элементы конструкции (а) совре­ менной арочной шины

Арочные шины состоят из тех же частей, что и обычные тороидные или шнрокопрофильные бескамерные шины, но отличаются

В связи с необходимостью перекрещивания двух смежных слоев

идля равномерного распределения нагрузки на шину число слоев каркаса должно быть четным. Капроновый корд обеспечивает высо­

363

кую радиальную эластичность арочных шин [радиальная дефор­ мация h = (0,20-т-0,30) Я ], требуемую прочность, малое относи­ тельное удлинение и теплообразование (гистерезис).

Каркасы арочных шин в связи с тяжелыми условиями их экс­ плуатации изготавливаются с большим, чем у обычных шин за­ пасом прочности.

Протектор представляет собой толстый профилированный слой резины с широко расставленными грунтозацепами специальной конфигурации. Шаг грунтозацепов 100—250 мм, угол наклона к окружному сечению шины -—45°. Высота грунтозацепов выби­ рается в пределах 15—60 мм (по центру протектора), насыщен­ ность рисунка 15—33%. Поперечное сечение грунтозацепов при­ нимается эвольвентным или трапецеидальной формы (угол на­ клона сторон трапеции к ее основанию 15—28°), что в сочетании с большим шагом обеспечивает их хорошую самоочищаемость. Для устранения вибрации трансмиссии и снижения износов грун­ тозацепов при эпизодическом движении автомобилей по твердым дорогам в средней части протектора вводится беговая дорожка (см. XIV, 12, б).

С целью предотвращения пропуска (диффузии) воздуха сквозь шину первый (внутренний) слон каркаса и борта с внутренней стороны покрываются герметизирующим слоем толщиной 2 —3 мм, изготовленным из воздухонепроницаемой резины на основе 1 0 0 %- ного натурального каучука.

Борта арочных шин снабжаются одним-двумя проволочными кольцами с 7— 10-кратным запасом прочности. Основание борта (подошва) выполняется скошенным под углом а =- 10°. Размеры арочной шины (в мм) наносятся на ее боковине в виде двух цифр

шины соответственно размеров 8,25—20, 9,00—20 и 12,00—20. При накачивании арочной шины воздухом ее борта растяги­ ваются и натяг между бортами и полками уменьшается. Учиты­ вая, что арочные шины способны передавать большие моменты, выбирается такой натяг, при котором исключается проворачивание шины на ободе. Этим и объясняется то обстоятельство, что посадочный диаметр обода выбирается на 2 —3 мм больше, чем посадочный диаметр шины. Борта шины, кроме того, плотно зажи­ маются на ободе между фланцами бортовых колец 3 и 7, и 4 и 8. Как показывают данные статистики, средний пробег арочных шин в смешанных дорожных условиях (70% грунтовые дороги

и30% — дороги с твердым покрытием) составляет 40—45 тыс. км. Наиболее характерными неисправностями арочных шин являются: отслоение протектора и боковин от каркаса, усталостное разру­ шение корда в плечевой зоне, нарушение герметичности из-за разрушения или старения герметизирующего слоя, разрыв бортов

идр. Арочные шины, имея малое внутреннее давление [рв=0,05-г- -ъ0,15 МПа (0,5— 1,5 кгс/см2)], широкий профиль и эластичный

364

каркас и обладая расширенной зоной передачи нагрузки на грунт (арочный эффект) позволяют получать большую площадь отпе­ чатков, в 1,5—2,0 раза превышающую площадь отпечатков сдвоен­ ных тороидных шин, и значительно уменьшать удельное давление в контакте. Малое удельное давление на грунт и эффективное с ним сцепление за счет мощных грунтозацепов обусловливают повыше­ ние проходимости автомобилей на арочных шинах.

Высокая эластичность арочных шин и хорошие демпфирующие свойства улучшают условия работы подвески: собственная ча­ стота колебаний подрессоренной массы автомобиля за счет упру­ гости арочных шин составляет 120— 140 кол/мин и, соизмерима с частотой собственных колебаний на рессорной подвеске. Эксплу­ атация автомобилей на арочных шинах в тяжелых дорожных условиях дает экономию в расходе топлива на 15—30%.

Наряду с наличием существенных эксплуатационно-техниче­ ских преимуществ арочным шинам свойственны и некоторые не­ достатки:

1 ) их неуннверсальность, сезонность применения, что приводит к необходимости содержания в автопарках двойного комплекта колес;

2 ) более жесткий режим нагружения агрегатов трансмиссии, вследствие чего наблюдаются частые случаи поломки полуосей и карданных валов, а также преждевременные гізносы дисков сцеп­ лений и зубчатых колес;

3) большие моменты инерции колес с арочными шинами не­ сколько ухудшают динамичность машины, приводят к некоторому (на 5—7%) снижению средних скоростей движения;

4) вследствие большей ширины арочных шин по сравнению с двумя заменяемыми тороидными происходит смещение средней

и приводит к неизбежности качения арочных шин вне проложен­ ных колей. Такие условия движения обусловливают неблагоприят­ ные режимы работы шин (несимметричное смятие), вызывают по­ явление повышенных нагрузок на ходовую часть (прогибы балок ведущих мостов) и трансмиссию.

Пневмокатки. Пневмокатки отличаются от шин как по внеш­ нему виду, так и по основным конструктивным и геометрическим показателям (см. табл. ХІѴ.2). Бочкообразная форма катков обу­ словливает большую ширину профиля при ограниченных разме­ рах наружного и посадочного диаметров. Из таблицы видно, что у пневмокатков коэффициент профиля от 2 до 1 0 раз меньше, а коэффициент ширины во столько же раз больше, чем у обычных тороидных шин. Существенная разница заметна также и в отно­ шении Did. Повышенная высота профиля позволяет пневмокаткам работать в условиях значительных радиальных деформаций.

Пневмокаток состоит из каркаса, протектора, герметизирую­ щего слоя и бортов с металлическими сердечниками (рис. XIV. 13).

365

Каркас выполняется тонкостенным из прочного (обычно полиамид­ ного) высокоэластичного корда. Число слоев корда 2—4. Жест­ кость пневмокатков в 3—4 раза меньше, чем у обычных торондных и в 1,5—2 раза меньше, чем у арочных шин. Угол наклона нитей корда по экватору ßK= 56ы-58°.

Протектор снабжается невысокими, редко расположенными направленными грунтозацепамп. Грунтозацепы наряду со своим основным назначением повышают также прочность каркаса н устойчивость его формы. Давление воздуха в пневмокатках вы­ бирается в пределах 0,01—0,10 МПа (0,1— 1,0 кгс/см2). По сравне­ нию с другими типами пневматических движителей пневмокатки

благодаря большой ширине про­ филя, низкому давлению воздуха и высокой эластичности каркаса при одинаковых D и GK имеют наибольшую площадь контакта и наименьшее удельное давле­ ние на грунт (см. рис. XIV. 1).

Высокая эластичность кар­ каса и значительные допусти­ мые радиальные деформации позволяют пневмокаткам вы­ полнять роль упругой подвес­ ки. Пневмокаткн при движе­ нии обтекают довольно значи­ тельные неровности дороги, не вызывая тряску машины и тем

самым обеспечивают требуемую плавность хода. К числу поло­

На машинах с пневмокатками нередко применяется оборудование для централизованной подкачки воздуха.

Стандартизованными размерами пиевмокатков являются D, В и d, которые наносятся на их боковине. В Советском Союзе для пневмокатков принята метрическая система (размеры на боковине ненесены в мм, например, 1000x1000x250), за рубежом — дюй­ мовая (например, 24x36x6).

Пневмокатки рекомендуются для машин-вездеходов типа «Теракрузер» М-401 (США) пли «Ураган» (СССР), систематически эксплуатируемых на дорогах с очень низкой несущей способ­ ностью [0,01—0,02 МПа (0,1—0,2 кгс/см2)]. Колесные транс­ портеры на пневмокатках по проходимости не уступают гусенич­ ным машинам, превосходя последние по скоростным показа­

366

§ 66. ОБОДЬЯ И СТУПИЦЫ КОЛЕС

Ободья. Размеры ободьев и их. конфигурация для тороидных шин определены союзными нормативами [XIV.2]. Ріа легковых автомобилях и грузовых малой грузоподъемности (ГОСТ 10408—63)

обода более технологичен, однако из-за компоновочных сообра­ жений (удобство размещения тормозов и пр.) предпочтение чаще всего отдается несимметричному. На неразборные ободья могут монтироваться без особых затруднений только шины со сравни­ тельно эластичными бортами, к которым относятся шины легко­ вых автомобилей и грузовых малой грузоподъемности. Неразбор-

глубоких ободьев из-за сравнительно высокой жесткости каркаса и бортов шин на автомобилях указанных групп исключается по соображениям трудности выполнения демонтажно-монтажных ра­ бот. Вследствие увеличенной толщины сечения профиль ободьев

367

вотличие от профилей колес легковых автомобилей получается горячей прокаткой.

Плоские разборные ободья для тороидных шин выпускаются

восновном двух конструктивных вариантов: а) со съемным раз­ резным бортом (рис. XIV. 14, е); б) с цельным съемным бортом и

разрезным замочным кольцом (рис. XIV. 14, Д.

р

На некоторой части тяжелых автомобилей (например, КрАЗ-214,

(рис. XIV. 14, д). Каждый такой обод состоит из нескольких (обычно трех) секторов. Торцы секторов обработаны под определенными углами II образуют замки при сборке секторов в обод. Разъемные ободья секторного типа облегчают монтажно-демонтажные ра­ боты, что для тяжелых машин является особенно полезным.

368

части арочной шины на ободе. Суммарное осевое усилие сжатия борта арочной шины монтажными болтами составляет 15—20 тс, а удельные давления, вызванные натягом борта шины на обод, доходят до 2—2,5 МПа (20—25 кгс/см2). При накачке арочных шин воздухом и действии радиальной нагрузки на колесо удельные давления несколько снижаются. Установлено, что полки ободьев целесообразно делать коническими (углы наклона полок а — 5ч- ч-15°). Это улучшает посадку шины на ободе (уменьшается опас­ ность ее проворота) и способствует герметизации, что имеет большое значение в первую очередь для бескамерных шин. Ободья с коническими полками более технологичны.

Для ободьев под тороидные шины и шины с регулируемым давлением установлена соответствующая маркировка, отражающая размеры обода (в дюймах или мм) и его форму. Основными раз­ мерами ободьев являются ширина между закраинами Ь (первая цифра в маркировке) и посадочный диаметр d (вторая цифра). Комплекс размеров, определяющих профиль бортовых закраин, условно обобщен какой-либо прописной буквой латинского ал­ фавита — для старых машин или русского — для новых моделей автомобилей.

Маркировка для ободьев в дюймовой системе обозначается так: 5.00S—20 или 6 .ОБ—20 и пр. Если в обозначении обода отсут­ ствует буква (например, 7,0—20), то размеры бортовой закраины применимы только для данного профиля обода.

Для шин с регулируемым давлением в обозначениях обода проставляется дополнительная буква С (например, 8.00CV— 18) или Р (например, 10.ОРГ—20), соответственно обозначающие «спе­ циальный» или «регулируемый». Ободья для арочных шин обо­ значаются так же, как и сами шины (например, 1000x 650). Ободья широкопрофильных шин маркируются с использованием последних двух цифр, наносимых на боковине шины (например, 500—508).

Ширина ободьев b под все типы шин выбирается всегда меньшей (на 2,5—3,5%), чем ширина бортовой части шин.

Пневмокатки монтируются на специальных разборно-разъем­ ных ободьях. Конструкция их еще недостаточно хорошо отрабо­ тана. На рис. XIV. 16 показан один из вариантов обода пневмокатка.

К оси 4, установленной на подшипниках в балансирной раме, болтами 6 прикреплены ведущие звездочки 3 цепной передачи, а также внутренние 7 и наружные 2 фланцы обода. Между флан­ цами плотно зажаты закраины бортовой части пневмокатка 1. Рифленая часть наружных фланцев способствует герметизации. Стык между фланцами уплотнен резиновым кольцом 5. Диски колес к ободам крепятся обычно при помощи сварки или заклепок. Имеющиеся вырезы в дисках служат для улучшения вентиляции тормозных барабанов и облегчения монтажно-демонтажных ра­ бот. Отверстия под шпильки в дисках выполняются с полусфе­

369