Классификация колес и шин

Обычно автомобильное колесо состоит из шины, обода, ступицы.

Классификация колес производится в зависимости от их назначения и конструкции:

по назначению:

• ведущие
• ведомые
• управляемые

по конструкции:

• дисковые
• бездисковые (со спицевыми или барабанными ступицами)

Классификация шин производится по следующим основным параметрам:

по способу герметизации:

• камерные
• бескамерные

по форме профиля:

• обычного — Н/В = 1,0…0,9
• широкопрофильные (низкопрофильные) — Н/В = 0,6…0,8
• арочные — Н/В = 0,4…0,5
• пневмокатки — Н/В = 0,25…0,4

по возможности изменения внутреннего давления:

• с нерегулируемым давлением
• с регулируемым давлением

по конструкции каркаса:

• с диагональными нитями
• с радиальными нитями

Основные требования к колесам следующие:

• полное соответствие применяемой шине по размерам, жесткости и конструкции обода;
• надежное крепление к ступице, обеспечивающее легкость монтажа и демонтажа колеса;
• высокие прочность, долговечность и коррозионная стойкость;
• минимальные биение и дисбаланс.

Основные требования к шинам следующие:

• хорошее сцепление с дорогой;
• малое сопротивление качению;
• соответствие упругих свойств параметрам автомобиля и условиям движения;
• низкий уровень шума при движении автомобиля;
• высокие прочность и долговечность;
• малое давление на грунт (для автомобилей повышенной и высокой проходимости).

Кроме того, к автомобильным шинам и колесам, как и к остальным механизмам и системам автомобиля, предъявляют также общие требования:

• обеспечение минимальной массы (масса колеса легкового автомобиля из стального листа составляет около 6,5 кг, литое алюминиевое колесо на 1 кг легче, а штампованное — на 1,5 кг)
• высокая надежность
• минимальное обслуживание
• технологичность

Рассмотрим, какими конструктивными мероприятиями обеспечивается выполнение требований к шинам.

Хорошее сцепление с дорогой обеспечивается в основном подбором состава резины в шине, оптимальным для данных условий эксплуатации рисунком протектора, поддержанием требуемого давления в шине. Однако увеличение коэффициента сцепления шины с дорогой за счет изменения состава резины в некоторых случаях может привести к значительному сокращению срока службы шины из-за ее быстрого износа.

Малое сопротивление качению обеспечивается в основном теми же мероприятиями, что и хорошее сцепление с дорогой, но уменьшение сопротивления качению может в некоторых случаях сопровождаться уменьшением коэффициента сцепления шины с дорогой.

Высокие прочность и долговечность включают в себя и требования безопасности, а именно:

• исключение разрыва шины от повышения давления свыше заданного (обычно гарантируется сохранение прочности при повышении давления в шинах легковых автомобилей на 0,2 МПа) — обеспечивается в основном конструкцией каркаса шины;
• исключение разрыва шины от центробежных сил, возникающих при высоких скоростях движения — обеспечивается в основном конструкцией каркаса шины; при этом на шинах проставляется маркировка, соответствующая максимальной скорости, при которой может применяться данная шина;
• надежность герметичного и прочного прилегания бортов шины к бортам обода — обеспечивается в основном высоким качеством изготовления обода и отсутствием на нем дефектов, возникающих в процессе эксплуатации;
• замедление или предотвращение резкого падения давления при проколе шины — наиболее безопасна бескамерная шина, так как герметизирующий слой заполняет прокол, для легковых автомобилей некоторые фирмы предлагают шины с внутренней торовой вставкой, опираясь на которую при полном падении давления в шине автомобиль может проехать несколько десятков километров.

Малое давление на грунт обеспечивается увеличением поверхности контакта за счет увеличения ширины, диаметра шины и снижения в ней давления.

Последнее наиболее эффективно и применяется в виде системы регулирования давления в шинах.

Остальные свойства обеспечиваются в основном подбором состава резины в шине.

Автомобильное колесо выполняет многообразные функции:

• это опора, через которую передается вес автомобиля на дорогу
• это движитель, который, взаимодействуя с дорогой, передает тяговую и тормозную силы, противодействует боковым силам, обеспечивает изменение направления движения.

Автомобильные шины обладают значительной эластичностью, и их деформации в радиальном, продольном и поперечном направлениях оказывают значительное влияние на эксплуатационные свойства автомобиля.

Автомобильные шины выпускаются в России в соответствии со стандартами и подразделяются на легковые, грузовые (включая прицепы, полуприцепы и автобусы); с регулируемым давлением: для большегрузных автомобилей, строительных, дорожных и подъемно-транспортных машин.

Шины изготавливают с различными рисунками протектора:

• дорожным (Д)
• универсальным (У)
• повышенной проходимости (ПП)
• зимним (З)
• карьерным (Кар)

Шины выпускаются в обычном, тропическом и северном исполнении.

Рис. Схема колес:
а — велосипеда; б — мотоцикла; г — легконого автомобиля

Максимальная нагрузка на шину определяется в основном объемом и давлением воздуха, находящегося в шине, а также числом слоев корда. На рисунке показаны при гсв = 0,3 м приблизительные соотношения размеров В и гсв (b = B/гсв) шин велосипеда (b = 0,1), мотоцикла (b = 0,3), легкового автомобиля (b = 0,5). В стандартах указаны основные параметры автомобильных шин, в том числе максимальная допустимая нагрузка и давление, соответствующее этой нагрузке, а также максимальная допустимая скорость автомобиля с этими шинами.