/
Текст
Автотракторные
КОЛЕСА
СПРАВОЧНИК
ББК 39.33—04
А18
УДК 629.11.012.3
И. В. Балабин, В. К- Вазингер, А. К- Васильев,
А. А. Глинка, В. В. Зорин, В. Н. Кропачев, Е. В. Курец,
М. Д. Немтинов, И. Г. Павлов, В. С. Силии, Г. А. Фаст
Рецензент канд. техн, наук И. П. ПЕТРОВ
Автотракторные колеса: Справочник/Под общ. ред.
А18 И. В. Балабина.—М.: Машиностроение, 1985.—272 с., пл.
В пер.: 1 р. 40 к.
Приведены данные по проектированию колес, расчету их элементов, по ти-
пажу и конструкциям колес, а также крепежей и вентильной арматуры, методам
лабораторных и дорожных испытаний колес, технологии изготовления, правилам
эксплуатации в различных доро/кных условиях.
Для инженерно-технических работников, занимающихся вопросами проек-
тирования, конструирования, эксплуатации автотракторных колес, а также колес
дорожных и сельскохозяйственных машин.
. 3603030000-193
038 (01 )-85
193-85
ББК 39.33—04
6Т2.1
Игорь Венедиктович Балабин,
Вальдемар Константинович Вазиигер,
Александр Константинович
Васильев и др.
АВТОТРАКТОРНЫЕ КОЛЕСА
Редакторы: Е. В. Радовская,
Н. Ю. Скачкова
Художественный редактор С. С. Водчиц
Переплет художника Н. В. Беланова
Технический редактор Т. И. Андреева
Корректоры О. Е. Мишина и
Л. В. Асташенок
ИБ № 3552
Сдано в набор 24.04.85. Подписано в пе-
чать 17.07.85. Т-12156 Формат OOxSOVie-
Бумага типографская № 1. Гарнитура ли-
тературная. Печать высокая. Усл. печ. л.
17,0. Усл.кр.-отт. 17,0. Уч.-изд. л 18,88.
Тираж 9000 экз. Заказ 119. Цена 1 р. 40 к.
Ордена Трудового Красного Знамени изда-
тельство «Машиностроение». 107076,
Москва, Стромынский пер., 4
Ленинградская типография № 6 ордена
Трудового Красного Знамени Ленинград-
ского объединения «Техническая книга»
им. Евгении Соколовой Союзполиграф-
прома при Государственном комитете СССР
но делам издательств, полиграфии и
книжной торговли.
193144, г. Ленинград, ул. Моисеенко, 10.
Отпечатано в Ленинградской типографии № 8 ордена Трудового Красного Знамени Ленин-
градского объединения «Техническая книга» им. Евгении Соколовой Союзполиграфпрома
при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной тор-
говли. 190000, Ленинград, Прачечный переулок, 6. Зак. 305.
Издательство «Машиностроение», 1985 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение...................
1. Динамика колеса и расчет
его элементов ..............
1.1. Рабочие параметры ко-
леса с пневматической
шиной .....
1.2. Силовые факторы, дей-
ствующие на колесо . .
1.3. Силовое взаимодей-
ствие шины и обода
колеса . . .............
1.4. Напряженно-деформи-
рованное состояние
элементов конструк-
ции колеса и основы
теории их расчета . - .
2. Конструкции колес ...
2.1. Классификация колес
2.2. Обозначение колес .
2.3. Технические требова-
ния к колесам ....
2.4. Конструктивные па-
раметры колес . . .
2.5. Применение колес .
2.6. Материалы, применяе-
мые при изготовлении
колес ..................
3. Крепление и арматура колес
3.1. Типы и конструкция
крепления дисковых
и бездисковых колес . .
3.2. Типы, конструкция
и классификация вен-
тилей и удлинителей
4. Испытания колес . . .
4.1. Виды испытаний . . .
4.2. Техническое задание
4.3. Программа испытании
4.4. Подготовка к испыта-
ниям ....................
4.5. Испытания при пере-
менных нагрузках . .
5
8
8
13
32
4.6. Исследование дисков
колес на долго-
вечность ...............
4.7. Испытания методом
разрушающего дав-
ления ..................
4.8. Лабораторно-дорожные
испытания . .
4.9. Полигонные и уско-
ренные дорожные
испытания...............
4.10. Эксплуатационные
испытания...............
5. Технология производства
колес .... ........
41 5.1. Производство колес
грузовых автомобилей
72 5.2. Производство колес
легковых автомобилей
72 5.3. Изготовление трак-
82 торных колес и колес
к сельскохозяйствен-
84 ным машинам ....
90
ИЗ 6. Эксплуатация колес. .
6.1. Правила эксплуата-
цин колес автомобилей,
J тракторов и сельскохо-
зяйственных машин
122 0 2. Обслуживание колес
6.3. Балансировка колес . .
6.4. Техника безопасности
122
134 Приложения....................
145 I. Алгоритм расчета
разборного обода ко-
145 леса грузового авто-
147 мобиля .............
148 II. Пример расчета на-
пряженного состоя-
148 ния обода 7,0—20 под
действием давления
149 воздуха в типе . . .
157
168
170
173
174
180
180
187
187
191
191
194
210
217
220
220
224
4
ОГЛАВЛЕНИЕ
III. Обозначение грузо- IX. Нормы внутреннего
подъемности шин . IV. Нагрузка на шины легковых автомоби- 244 давления воздуха в шинах X. Параметры уста- новки колес автомо- 251
лей V. Размеры шин легко- 245 бнлей....... XI. Балансировочные 253
вых автомобилей . VI. Эксплуатационные параметры шин лег- 246 грузы XII. Классификация авто- мобильных и трактор- ных колес в соответ- 257
ковых автомобилей VII. Параметры пневма- тических шин грузо- вых автомобилей, автобусов, троллей- 248 ствии с МКИ .... XIII. Методы испытаний колес легковых (ИСО 3006—76) и гру- зовых (ИСО 3894—77 автомобилей .... 260 265
бусов VIII. Параметры комплек- 249 Список литературы 269
тующих изделий ши и 250 Предметный указатель.... 271
ВВЕДЕНИЕ
Развитие автомобильного транспорта и рост парка колесных
тракторов, строительных, дорожных и сельскохозяйственных
машин расширяют номенклатуру конструкций и сферу при-
менения колес для пневматических шин, стимулируют ин-
тенсификацию научно-исследовательских и опытно-копструктор-
ских работ, направленных на более полное удовлетворение эк-
сплуатационных требований, снижение массы и совершенствование
технологии изготовления колес.
Правильный выбор конструктивных параметров колеса обес-
печивает реализацию эксплуатационно-технических характери-
стик машины, включая такие важнейшие, как долговечность,
безопасность, производительность и экономичность. Отсутствие
систематизированных источников, где можно почерпнуть необ-
ходимые сведения по конструкциям колес, выпускаемых в на-
стоящее время промышленностью, основам теории и расчета эле-
ментов колеса, технологии их производства и правилам эксплу-
атации, создает известные трудности для работников автомобиль-
ной промышленности, тракторного и сельскохозяйственного ма-
шиностроения, а также специалистов, занимающихся эксплуата-
цией огромного парка колесных машин в промышленности и
сельском хозяйстве.
В справочнике рассмотрены вопросы динамики колеса и при-
ведены основные расчетные зависимости для определения напря-
женного состояния элементов, конструкции, методы и резуль-
таты лабораторных, дорожных и эксплуатационных испытаний.
Дано описание технологии колесного производства, содержатся
необходимые сведения по эксплуатации колес с описанием мон-
тажного, демонтажного и балансировочного оборудования.
Справочник предназначен для инженерно-технических ра-
ботников автомобильной и тракторной промышленности, сель-
скохозяйственного машиностроения и специалистов, занимаю-
щихся вопросами эксплуатации автомобильного транспорта
и сельскохозяйственной техники.
Основные термины и понятия, характеризующие элементы
колеса и конструкцию в целом, используемые при изложении
материала в справочнике, приведены ниже.
Колесо—вращающийся и передающий нагрузку элемент,
расположенный между шиной и ступицей.
6
ВВЕДЕНИЕ
Рис. 1. Конструктивные схемы колес:
а — одинарного; б — сдвоенного; в—д — с вылетом диска соответственно нулевым,
положительным и отрицательным; е — бездисковое колесо; ж—з — с регулируемым вы-
летом соответственно вручную и с использованием крутящего момента на колесе; / —
вертикальная ось колеса; 2 — обод; 3 — диск; 4 — крепежное отверстие диска; 5 — цен-
тральное отверстие диска; 6 — элементы крепления; 7 — ступица; 8 — направляющая
скоба; 9 — винтовые планки
Обод—часть колеса, на которую монтируется и опирается
шина.
Диск (фланец) — часть колеса, являющаяся соединительным
элементом между ступицей и ободом.
Одинарное колесо (рис. 1, а) —одно колесо, устанавливаемое
на одной ступице.
Сдвоенное колесо (рис. 1, б) —два колеса, устанавливаемых
на одной ступице.
Колесо с нулевым вылетом диска (рис. 1, в) — колесо, соб-
ранное так, что привалочная плоскость диска к ступице совпадает
с плоскостью симметрии обода.
Колесо с положительным вылетом а диска —вылет диска
наружу (рис. 1, г) —колесо, собранное так, что плоскость сим-
метрии обода смещена относительно привалочной плоскости диска
к ступице в сторону продольной оси машины.
Колесо с отрицательным вылетом а диска — вылет диска
внутрь (рис. 1, д) — колесо, собранное так, что плоскость симмет-
рии обода смещена относительно привалочной плоскости диска
к ступице в сторону от продольной оси машины.
Дисковое колесо (рис. I, а—д) —колесо, состоящее из обода
и диска для соединения со ступицей.
Бездисковое колесо (рис. 1, е) —колесо, в котором обод 1 не-
посредственно устанавливается на ступицу 2.
ВВЕДЕНИЕ
7
Обратимое колесо — колесо, которое может быть собрано
со ступицей любой стороной диска, чтобы получить вылет наружу
или внутрь.
Регулируемое колесо (рис. 1, ж—з) —колесо, обод которого
может размещаться на разном осевом расстоянии L относительно
диска с регулировкой вручную (рис. 1, ж) или с использованием
крутящего момента на колесе (рис. 1, з).
Основание обода — часть обода, служащая основой для уста-
новки съемных деталей.
Бортовая закраина обода — часть обода, образующая боковой
упор для шины.
Посадочная полка обода —часть обода, предназначенная для
установки основания борта шины.
Замочная часть обода —часть основания обода, предназначен-
ная для установки замыкающих съемных деталей обода (замочные
и бортовые кольца).
Ручей обода — часть обода, расположенная между посадоч-
ными полками, имеющая углубление для монтажа-демонтажа
шины.
Бортовое кольцо — съемная бортовая закраина, устанавлива-
емая в замочной части обода.
Замочное кольцо —деталь кольцевой формы, имеющая разрез
и служащая для фиксации бортового кольца на основании обода.
Центральная часть диска — часть диска, примыкающая к при-
валочной плоскости ступицы и содержащая отверстия для креп-
ления.
Периферийная часть диска — сферическая или коническая
часть, расположенная между центральной частью и ободом колеса,
обычно содержащая ручные отверстия.
Крепежные отверстия — отверстия, предназначенные для
крепления колеса к ступице шасси.
Ручные (вентиляционные) отверстия —отверстия, располо-
женные в периферийной части диска и служащие для облегчения
конструкции.
Спица —-участок периферийной части диска, расположенный
между соседними ручными отверстиями.
Посадочный конус обода — коническая поверхность, преду-
смотренная на ободе для посадки бездисковых колес на ступицу.
Распорное кольцо —деталь кольцевой формы, устанавлива-
емая на ободе между бортами шины и служащая для плотного при-
жатия бортов шины к бортовым закраинам обода.
Проставочное кольцо —деталь кольцевой формы, устанавли-
ваемая между сдвоенными бездисковыми колесами.
1, ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
1.1. РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕСА С ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНОЙ
Функциональные качества автомобиля или трактора находя-
тся в прямой зависимости от совершенства рабочих параметров
колеса, которое, являясь одновременно элементом ходовой си-
стемы, органов управления и трансмиссии, определяет практи-
чески все основные эксплуатационные показатели машины: тя-
гово-скоростные, топливно-экономические и тормозные, устой-
чивости и управляемости, колебаний и плавности хода [1 ].
Как тело качения колесо определяется такими параметрами,
как масса, момент инерции, сопротивление качению, геометриче-
ские и сцепные характеристики. Эластичная пневматическая шина
определяет упругие и демпфирующие характеристики, которые
оказывают значительное влияние на динамику процесса взаимо-
действия колеса с дорогой, его сцепление и вносят существенные
коррективы в энергетические и кинематические закономерности
качения колеса, определяя его как передаточный механизм,
характеризуемый силовыми и кинематическими соотношениями
[2].
Масса и момент инерции колеса оказывают влияние на тя-
говую и тормозную динамику, топливную экономичность и дру-
гие характеристики машины, особенно при неустановпвшпхся ре-
жимах движения. От массы колеса зависит динамическая нагру-
женность шин, колес и дорожного покрытия.
Используя формулы кинетической энергии поступательно
движущихся и вращающихся тел, можно получить количественные
соотношения удельных энергетических затрат, необходимых для
разгона или остановки колеса, совершающего сложное поступа-
тельно-вращательное движение, и массы элементов машины, дви-
жущихся только поступательно.
Исключая из рассмотрения различного рода потерн, можно счи-
тать, что затраты энергии при разгоне машины (количество энер-
гии высвобождаемой при торможении) будут соответствовать
приобретенной ею кинетической энергии Еи. Эта энергия для
поступательно движущейся массы тп, если она разгоняется (за-
тормаживается) в диапазоне скоростей, разность которых равна и,
определяется уравнением
Еп — 0,5шпп2.
РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕСА
9
Для .массы колеса тк, участвующей в сложном вращательно-
поступательном движении, кинетическая энергия
Ек = 0,5щкпа + 0,5JKw2,
где и со — соответственно момент инерции и угловая скорость
массы колеса.
Используя зависимость [3] между моментом инерции и массой
колеса легковых автомобилей с пневматической шиной JK =
= —0,78 + 0,098//^, можно определить соотношение А между
потребляемой при разгоне (высвобождаемой при торможении)
энергией единицы поступательно движущейся массы и энергией
единицы массы колеса легкового автомобиля:
А = Ю0% = [ I - (0,78 - 0,098//гк) ——I 100%,
Ьц/СИп | Гктк I
где /к — радиус качения колеса.
Применительно к автомобилю ВАЗ-2101 (тк 15 кг, гк =
= 0,272 м) А = 162 %. Это позволяет заключить, что каждая
единица массы колеса легкового автомобиля ВАЗ-2101 потреб-
ляет на 62 % больше энергии при разгоне пли выделяет на столько
же процентов больше энергии при торможении по сравнению
с энергией, выделенной единицей массы любой другой детали
автомобиля, совершающей только поступательное движение.
Снижение массы колес и всей неподрессоренной части автомо-
биля, оказывая сложное влияние на относительные перемещения
кузова и колес в зависимости от частоты колебаний, в целом, с уче-
том реальных условий движения, является эффективным меро-
приятием для снижения эксплуатационных расходов и экономии
топлива.
Увеличение неподрессоренной массы машины вызывает рост
ее средних квадратических ускорении при одновременном умень-
шении критических скоростей и, наоборот, уменьшение неподрес-
соренной массы уменьшает колебания кузова и смещает резонанс
в область более высоких скоростей, улучшая тем самым основные
показатели плавности хода [4]. Таким образом, снижение массы
колеса улучшает показатели плавности хода машины.
Колесо как элемент динамической системы непосредственно
участвует в реализации силового взаимодействия шасси с по-
верхностью дороги, поэтому масса колеса определяет нагружен-
ность шин, а также дорожного полотна.
Анализ результатов расчета позволяет сделать вывод, что
уменьшение значений неподрессоренной массы автомобиля на
1 % позволяет снизить в среднем на 0,5 % силовую нагружен-
ность колес, шин и дорожного покрытия в условиях резонанс-
ных колебаний колес, возникающих при высоких скоростях
движения, характерных для современных автомагистралей [5].
10
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Наружный диаметр D
Рис. 1.1. Основные геометрические параметры ко-
леса и действующие на него силовые факторы
Обобщая изложенное, можно за-
ключить, что снижение массы и мо-
мента инерции колес автомобиль-
ного подвижного состава позволяет
получить значительный экономиче-
ский эффект в эксплуатации за счет
создания более совершенной кон-
струкции колес, применения улуч-
шенных материалов, включая низко-
легированные стали, легкие сплавы
и пластические массы.
Значения массы и момента инер-
ции колеса во многом зависят от раз-
меров колеса, в частности от на-
ружного диаметра, высоты и ширины
профиля шины, диаметра посадоч-
ной части и ширины обода.
шины (рис. 1.1) является исходным,
определяет рабочие радиусы колеса: статический, динамический,
кинематический. Являясь основным геометрическим параметром,
диаметр D непосредственно влияет на динамику и кинематику
рабочего процесса машины, поэтому обоснованный выбор этого
размера чрезвычайно важен.
Ширина В и высота Н профиля шины определяют несущую
способность колеса. Первоначально пневматические шины имели
примерно равные высоту и ширину, затем постепенно наметилась
тенденция увеличения ширины по сравнению с высотой профиля
и в настоящее время для новых конструкций шин отношение вы-
соты к ширине профиля составляет 70 % и менее. Как показывают
специальные испытания, увеличение ширины профиля шины улуч-
шает устойчивость и управляемость автомобиля, снижает давления
в контакте, повышает износостойкость шин и дает другие пре-
имущества.
Суммарное осевое усилие на бортовую закраину обода, необ-
ходимое для анализа взаимодействия шины и обода, а также
расчета напряженно-деформированного состояния обода и шины,
зависит от радиуса г0 нулевой кривизны профиля шины (рис. 1.1).
Диаметр Dv посадочной полки обода зависит от наружного
диаметра и размеров профиля шины. По сложившейся традиции
диаметр посадочной части для всех колес грузовых автомобилей
общего назначения имеет один постоянный размер 508 мм (20"),
тогда как для легковых автомобилей применяются колеса, поса-
дочный диаметр обода которых может быть 245—406 мм (10—
18"). Посадочные диаметры тракторных колес изменяются в еще
РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕСА
11
больших пределах 406—1067 мм (18—40"). Колеса грузовых
автомобилей с бескамернымп шинами имеют посадочный диаметр
глубокого неразборного обода, равный 571,5 мм (22,5").
Следует заметить, что посадочные поверхности обода под
камерную шину для колес современной конструкции имеют конус-
ность 5°, этот же угол конусности выбран для бескамериых колес
легковых автомобилей, а для бескамериых шин грузовых автомо-
билей угол наклона посадочных полок неразбориого обода состав-
ляет 15°. Наличие конусности посадочных полок обеспечивает
более плотное соединение шины и обода, что особенно важно для
бескамериых шин.
Ширина В1 обода зависит от ширины профиля шины. В по-
следние годы наблюдается тенденция некоторого увеличения Вг,
что благоприятно влияет на повышение сопротивления колеса
уводу и другие характеристики.
Отличительной особенностью рабочего процесса автомобильного
или тракторного колеса является непостоянство его размеров,
обусловленное упругой деформацией пневматической шины в ре-
зультате взаимодействия с полотном дороги. Степень изменения
размеров зависит от упругих свойств шины. Они имеют важное
теоретическое и практическое значение, так как непосредственно
входят в уравнения колебаний динамической системы дорога—
колесо —машина, используются при решении различных задач
теории устойчивости и управляемости машины, формируют сило-
вой спектр нагруженностп узлов и деталей несущей системы,
деталей подвески и колес при взаимодействии последних с мпкро-
и макронеровностями дороги.
Упругие или жесткостные свойства пневматических тин
измеряются коэффициентами жесткости, представляющими собой
интенсивность нарастания сил вдоль трех координатных осей и
моментов вокруг этих осей в зависимости от соответствующей ли-
нейной (в случае сил) или угловой (в случае моментов) дефор-
мации.
Жесткость шин зависит от скорости нагружения, в связи с чем
различают статические и динамические характеристики, из кото-
рых первые снимаются в условиях статического нагружения,
а вторые определяются при скоростях нагружения, близких к ре-
альным. Эксперименты по определению жесткостных характери-
стик проводят с помощью соответствующих приспособлений пли
специальных стендов, как правило, на некатящейся шине.
Кроме этих характеристик жесткости, существует еще одна,
имеющая важное значение при качении колеса по криволинейной
траектории. Эта характеристика определяется только на катя-
щемся колесе и измеряется коэффициентом сопротивления боко-
вому уводу, определяющимся интенсивностью нарастания боковой
силы в зависимости от угла увода колеса. Определенность эта
12
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
характеристика приобретает, если оговаривается угол наклона
плоскости колеса к плоскости опорного основания в процессе
эксперимента, например 90°.
Все упругие характеристики колеса взаимосвязаны, оказы-
вают влияние на то или иное функциональное качество машины
и с этой точки зрения подобно другим рабочим параметрам колеса
могут рассматриваться как объект оптимизации эксплуатацион-
ных свойств машины.
Демпфирующие характеристики колеса обусловлены рассея-
нием энергии при деформации шины в процессе качения. Они
определяют noiлощающие свойства колеса при взаимодействии
с неровностями дороги. Кроме того, эти характеристики опре-
деляют сопротивление качению [6].
Сцепление колеса с дорогой является одним из основных свойств
колеса, от него зависит возможная степень реализации тяговых
и тормозных сил при качении.
Сцепление автотракторного колеса с дорогой представляет
собой многомерную характеристику, зависящую от многих фак-
торов: скорости поступательного перемещения колеса, нагрузки
на колесо, давления воздуха в шине, материала, рисунка и сте-
пени изношенности протектора шины, типа и состояния дорож-
ного покрытия [7].
Исследованиями установлено, что для каждой конкретной пары
колесо—дорога, если сохранять постоянными все перечисленные
выше факторы существует вполне определенная зависимость
между величинами толкающей силы и проскальзывания колеса.
Геометрическое место точек, каждая из которых представляет
отношение толкающей силы к нагрузке на колесо в диапазоне от
нуля до полного скольжения колеса, представляет собой диа-
грамму, показывающую зависимость коэффициента сцепления <р
от степени проскальзывания колеса S. Семейство кривых «р (S)
для различных скоростей поступательного перемещения колеса
наиболее полно описывает его сцепные свойства с дорогой, позво-
ляя оценить максимально возможный коэффициент сцепления, а
также его значение при полном скольжении колеса.
Особую актуальность с точки зрения безопасности движения
имеет обеспечение сцепления колеса на мокрых и обледенелых
дорогах. На мокрых дорогах это достигается применением про-
тектора со специальным рисунком, способствующим быстрому
удалению воды из зоны контакта и исключающим вероятность
возникновения явления аквапланирования. На обледенелых до-
рогах из всех известных способов повышения сцепления наиболее
эффективным является применение шипов противоскольжения.
На мягких грунтах сцепление колеса обеспечивается за счет
применения протектора, имеющего высокие, относительно редко
расположенные грунтозацепы, что способствует более глубокому
СИЛОВЫЕ ФАКТОРЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОЛЕСО
13
их внедрению в почву и повышению усилий на смятие и срез
грунта в контакте с шиной.
Сопротивление качению характеризует совершенство колеса
как механизма, работающего с энергетическими затратами, свя
занными с трением в подшипниковом узле, деформацией шипы и
опорной поверхности.
Сопротивление качению оценивается коэффициентом /, который
определяется отношением силы сопротивления качению к нагру-
зке, действующей на колесо. Сопротивление качению зависит от
нагрузки на колесо, давления воздуха, конструкции колеса
и шины, скорости качения и является основным фактором, обу-
словливающим расход топлива автомобилем или трактором, если
последний используется на транспортных работах.
При работе колеса на мягких грунтах доминирующим факто-
ром сопротивления качению, как правило, оказываются затраты
энергии, связанные с деформацией опорной поверхности, поэтому
ширина профилей колес и шин автомобилей высокой проходимости,
тракторов и сельскохозяйственных машин, предназначенных для
эксплуатации на грунтовых дорогах и бездорожье, увеличена для
снижения давления на грунт, а там где этого сделать нельзя,
например на колесных тракторах, используемых для пропашных
работ, увеличен диаметр ведущих колес.
Снижение потерь на качение находится в прямой зависимости
от повышения износостойкости и ресурса шин и достигается со-
вершенствованием конструкции колеса и профиля шины; улучше-
нием качества резиновых смесей, рисунков протектора; примене-
нием прогрессивной радиальной конструкции каркаса и других
мероприятий [8].
1.2. СИЛОВЫЕ ФАКТОРЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ [НА КОЛЕСО
Общая характеристика. В процессе работы колеса подвергаются
силовому воздействию машины и дороги. Работая в сборе с пневма-
тическими шинами, колеса нагружены силами, обусловленными
давлением находящегося в шинах сжатого воздуха. Эти силы имеют
сложный характер распределения по образующей обода, которые
можно считать с достаточным для инженерной практики приближе-
нием, симметричным относительно оси вращения колеса.
В общем случае движения воздействие автомобиля на колесо
определяется шестью силовыми факторами, из которых три —
силы, направленные вдоль осей, координат, и три —моменты,
действующие относительно этих осей. Таким же числом силовых
факторов характеризуется взаимодействие колес с поверхностью
дороги.
При исследовании вопросов динамики и прочности конструкции
колеса целесообразно ориентировать систему координат таким
14
ДИНАМИКА КОЛЕСА II РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
образом, чтобы одна из плоскостей этой системы совпала с пло-
скостью вращения, а две другие — с центральными продольной
и поперечной плоскостями колеса. Использование такой системы
координат, обеспечивающей совпадение осей с главными осями
инерции колеса, существенно упрощает анализ силовых факторов,
влияние которых на напряженность отдельных элементов колеса
весьма специфично. В этом случае воспринимаемый колесом внеш-
ний силовой поток относительно выбранной системы координат
X, Y, Z (рис. 1.1) может быть представлен следующими силовыми
компонентами.
Радиальная сила Pz действует от шасси и приложена к оси вра-
щения колеса в сторону опоры по линии пересечения его цен-
тральной плоскости вращения и центральной поперечной плоско-
сти. Реакция дороги Rz —проекция равнодействующей сил
в контакте шины с опорной поверхностью на направление Pz —
приложена в точке пересечения центральной поперечной плоско-
сти и плоскости вращения с опорной плоскостью колеса.
Сила Pz определяется весом, приходящимся на колесо, в сово-
купности с тем силовым положительным или отрицательным при-
ращением, которое является результатом взаимодействия колеса
с микро- и макронеровностями поверхности дороги, приводящего
к возникновению ударных нагрузок, изменения положения шасси
в пространстве пли следствием характера и режимов его дви-
жения.
Окружная сила Рх приложена от шасси в центре колеса п
совпадает по направлению с перпендикуляром к его поперечной
плоскости. Реакция дороги Rx — равнодействующая перпенди-
кулярных к поперечной плоскости колеса элементарных реак-
ций — приложена к колесу со стороны опорной поверх-
ности.
Эта сила имеет направление, совпадающее с направлением
движения или противоположное ему в зависимости от того, рабо-
тает колесо в режиме ведущего, ведомого или тормозного. Окруж-
ная сила обычно достигает наибольшего значения при торможении,
однако ограничена сцепными свойствами шины с опорным осно-
ванием.
Сила Рх практически никакого влияния на напряженность
элементов колеса не оказывает, что дает основание при анализе
его нагрузочных режимов исключить ее вообще из рассмотрения
действующих силовых факторов [91.
Осевая сила Р„ действует от автомобиля в центре колеса и на-
правлена вдоль осп его вращения. Реакция дороги Ry — проек-
ция разнодействующей сил в контакте шины с опорной поверх-
ностью на направление осп вращения колеса — приложена в то-
чке пересечения центральной поперечной плоскости и плоскости
вращения с опорной плоскостью колеса.
СИЛОВЫЕ ФАКТОРЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОЛЕСО
15
На горизонтальном и ровном основании осевые силы являются
следствием действия на шасси боковых сил, например центробеж-
ной силы при повороте машины или составляющей веса, обуслов-
ленной поперечным наклоном дороги. На неплоской поверхности,
выпуклой или вогнутой, и при движении но дороге, имеющей не-
ровности, колеса также будут испытывать действие осевых сил,
которые при условии их равенства на левых и правых колесах
будут погашены на оси, не передаваясь на центр масс машины.
Момент Му относительно оси Y, приложенный к колесу от
машины в плоскости вращения колес, называется крутящим мо-
ментом и его реакция от дороги М'у.
Момент Mz относительно оси Z приложен от шасси, его реак-
ция от дороги M'z. Этот момент действует иа колеса при повороте
машины в результате увода шин и возникновения стабилизиру-
ющего момента. Момент Мх относительно оси X приложен к колесу
от шасси, его реакция от дороги М'х. Эти факторы возникают гслед-
ствие наклона плоскости колеса к плоскости опорного основания.
Величина Мх, так же как и Л12, незначительна и не в состоянии
оказать какого-либо влияния на напряжения в колесе.
Таким образом, из всего комплекса рассмотренных силовых
факторов, воспринимаемых колесом в процессе его работы, зна-
чимыми для напряженно-деформированного состояния колеса
можно считать внутренние силы, вызванные действием давления
воздуха в шине, а также радиальную и осевую составляющие
внешних сил. Все остальные силовые факторы, включая окруж-
ную силу Рх и моменты Afz, Му, Мх, значительного влияния на
напряженность элементов колеса не оказывают, что позволяет
исключить их из дальнейшего рассмотрения н анализа.
Внешние силы, возникающие на колесах в результате изме-
нения режимов движения шасси по гладкой дороге. Рассмотрим
внешние силы, действующие на колеса при прямолинейном и кри-
волинейном движениях.
Прямолинейное движение одиночной машины по гладкой гори-
зонтальной дороге с постоянной скоростью в случае, если послед-
няя мала с точки зрения действующих на колеса сил, принято
считать равнозначными статическому состоянию, при котором
к каждому из колес приложена радиальная сила, соответствующая
паспортным (нормативным) данным распределения веса машины
между колесами. Осевая сила на колесах при этом виде движения
считается равной нулю.
Постоянство радиальной силы и отсутствие осевой при равно-
мерном прямолинейном движении по гладкой дороге является
идеальным случаем. В реальных условиях такой дороги не су-
ществует, а если бы и существовала, то даже при качении по та-
кой дороге не может быть сохранено постоянство радиальной силы.
Причиной тому является наличие ряда конструктивных факторов,
16
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
таких, как биение и дисбаланс колес, неравномерность радиальной
жесткости шин, наличие реактивных моментов на карданном валу
и полуосях и др. Эти факторы при движении возбуждают колеба-
ния нагрузки. Действие осевой силы на колеса в случае прямоли-
нейного движения автомобиля может быть обусловлено их схож-
дением, развалом или деформацией моста, а также рядом других
факторов.
Изменение режима движения и связанное с ним появление
положительного или отрицательного ускорения приводит к воз-
никновению динамических сил, которые воздействуют на центр
масс автомобиля, вызывая перераспределение нагрузки на колеса
(при ускорении задние колеса автомобиля получат дополнитель-
ную нагрузку, а передние разгружаются, при замедлении перед-
ние колеса догружаются, а задние разгружаются). Степень та-
кого перераспределения зав :сит от ускорения и конструктивных
параметров машины, в частности от соотношения высоты центра
масс и базы. Для короткобазных шасси с высоким расположением
центра масс такое перераспределение наиболее существенно.
Ускорение зависит от тягово-тормозной динамики машины и
сцепных свойств колес с дорогой. Наиболее существенны значе-
ния отрицательного ускорения при аварийном торможении на
сухой дороге с малой скоростью. Фактор скорости и связанное
с ним аэродинамическое торможение будет способствовать умень-
шению нагрузки на передние колеса.
Для современных грузовых автомобилей, способных реализо-
вать замедление при торможении 5—6 м/с2, нагрузка на передние
колеса увеличивается до 60—-70 %.
При движении машины на подъеме или под уклон также про-
исходит перераспределение нагрузки между передними и задними
колесами. Наибольшего значения перераспределение достигает
при движении под уклон с торможением и при движении на подъ-
еме тягача, буксирующего прицеп.
Криволинейное движение, если оно совершается при фикси-
рованных значениях скорости и кривизны траектории, характе-
ризуется постоянной величиной перераспределения нагрузки
между колесами, а также появлением на них осевой силы. При
этом вектор центробежной силы Р7-, приложенный к центру масс
при повороте машины, направлен, как это видно на рис. 1.2,
под некоторым, отличным от прямого, углом к его оси, в связи
с чем при движении на повороте происходит перераспределение
нагрузки как между колесами одной оси, так и между осями ма-
шины, в тем большей степени, чем больше кривизна траектории
движения. При криволинейном движении радиальная и осевая
силы на колесах будут зависеть как от величины и направления
вектора центробежной силы, приложенной к центру масс шасси,
так и от параметров жесткости подвески и несущей системы.
СИЛОВЫЕ ФАКТОРЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОЛЕСО 17
Рис. 1,2. Схема действия сил при повороте
шасси
Рис. 1.3. Схема плоской двухмассовсй ьг»«
лебательной системы
В связи с этим сложный вопрос распределения сил между коле-
сами машины при ее повороте еще более усложняется при изме-
нении режимов: радиуса поворота и скорости движения. Очевид-
ным является увеличение радиальной нагрузки на колеса наруж-
ной по отношению к центру поворота стороны шасси, из которых
в наиболее неблагоприятных условиях будет находиться переднее
колесо, особенно если поворот совершается с замедлением (такой
случай весьма типичен) или, более того, с торможением. Если при
этом машина движется под уклон, то нагрузка на переднее наруж-
ное колесо является экстремальной: действуют максимальные ра-
диальные и осевые силы. При этом увеличение нагрузки может
достигать более 100 %.
Из всех режимов движения машины по гладкой дороге наиболее
нагруженным режимом работы колеса следует считать поворот,
наименее нагруженным — прямолинейное движение без тормо-
жения со средними эксплуатационными скоростями.
Внешние силы, возникающие на колесах в результате их взаи-
модействия с неровностями дороги. Неровность дорожной поверх-
ности является наиболее существенным источником динамических
нагрузок на колеса машины, в связи с чем анализу взаимодействия
колеса и дороги всегда уделялось большое внимание, начиная от
создания первых гужевых повозок и кончая автомобилями самых
современных конструкций.
Практически все известные исследования относятся к анализу
вертикальных колебаний машины и связанного с ними динамиче-
ского воздействия на элементы системы, модель которой обычно
18
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
описывается одним или двумя дифференциальными уравнениями,
выражающими сумму проекций сил на вертикальную ось.
Теоретический анализ силового взаимодействия колеса и до-
роги основан на рассмотрении взаимодействия двухмассовой ко-
лебательной системы с макро- или микппппофплем поверхности
дороги [10, 11, 12].
В случае двухмассовой модели (рис. 1.3) справедлива система
tn^ — ka (za — zx) — ср (z2 — zx) = 0;
m2z2 — ka (z2 — Zi} — Cv (z2 — zx) — сш (q — z2) = 0,
где mx и tn2 — соответственно подрессоренная и неподрессорен-
ная масса автомобилей; zx и z.2 — вертикальное перемещение
соответственно подрессоренной и неподрессоренной масс; ka —
коэффициент неупругого сопротивления подвески; ср — жест-
кость подвески; сш — жесткость шин; q — функция микропро-
филя.
При одномассовой колебательной системе учитывают колебания
только неподрессоренной массы. Полагая, что движение совер-
шается по дороге с гармоническим микропрофилем q — q0 cos vt,
получают дифференциальное уравнение [13, 14]
+ 2ko-^- -ф (oHz = инеш<7о cos vt,
где k0 = ks/(2m2) — коэффициент затухания колебаний непод-
рессоренных масс; <он = (ср + сш)/т2 — собственная частота
колебаний неподрессоренной массы; еш = сш/(срсш) — коэффи-
циент учета сглаживающей и поглощающей способности;шин
(еш = 0,5 д-0,7); q0—максимальная высота неровности дороги;
v = 2jw/s0 — частота вынужденных гармонических толчков со
стороны покрытия дороги (и — скорость перемещения колеса;
s0—длина дорожной неровности); t—время.
Принятые при рассмотрении таких моделей допущения су-
жают область возможного использования полученных результа-
тов, поскольку более или менее точные значения соответствуют
только каким-то частным случаям движения, или геометрических
параметров неровностей поверхности дороги.
Используемый при решении уравнений в качестве возбужда-
ющей функции микропрофиль поверхности дороги записывается
с использованием профилографа, содержащего измерительный
элемент (колесо с пневмошиной, имеющей определенные размеры
и упругие характеристики). Применение такой записи при реше-
нии уравнений колебательной системы, содержащей колесо с иными
геометрическими и упругими характеристиками, неминуемо при-
ведет к ошибке, так как исследуемое колесо обладает другой сгла-
живающей и поглощающей способностями. По тем же причинам
СИЛОВЫЕ ФАКТОРЫ. ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОЛЕСО
19
нельзя исключить неточность при использовании микропрофиля
дороги, снятого с помощью нивелира, если при решении уравне-
ний не вводить коэффициент коррекции, учитывающий сглажива-
ющую и поглощающую способность шин.
Ааченпю колеса по неровной дороге всегда сопутствует осе-
вая сила [21 ]; ее действие и обусловленная ею деформация шины
вносят существенные коррективы в радиальную жесткость, а
следовательно, и радиальную силу. Эта поправка будет зависеть
от геометрических размеров шин, ее упругих и сцепных свойств,
действующей нагрузки и скорости движения [2].
Реальная жесткость шины не является характеристикой од-
ной переменной, а зависит от многих параметров колебательной
системы и режимов движения, отличаясь от жесткости при стати-
ческих условиях.
Значительная погрешность, особенно при экстремальных зна-
чениях сил, может быть обусловлена тем, что реальные характе-
ристики сопротивления амортизаторов, шарниров подвески, тре-
ния рессор и демпфирующей способности шин не учитывают.
Замена реальной дороги ее профилем, как это принято при
исследовании колебаний системы дорога—шина—автомобиль,
даже если ее профиль снят не по одной, а по двум колеям, естест-
венно, исключает возможность воссоздания реального взаимодей-
ствия колеса и дороги, заменяя пространственные неровности
плоскими, которые не могут вызывать действия осевых сил на
колеса. Между тем, как показали специальные исследования, про-
веденные Центральным научно-исследовательским автомобильным
полигоном НАМИ и Центральным конструкторско-технологи-
ческим бюро колесного производства, движение автомобиля по
неровной дороге в любом случае, включая и прямолинейное, со-
пряжено с возникновением осевых сил, которые могут взаимно
уравновешиваться на колесах оси, не передаваясь на центр масс
машины.
Рассмотрим случай движения одного из колес оси по пло-
щадке. имеющей поперечный наклон. При этом качение второго
колеса оси рассматривается при условии отсутствия или ограни-
ченности поперечного скольжения (например, при въезде колес
на наклонную площадку с обратным уклоном), так как в против-
ном случае осевая сила на колесах возникнуть не может.
Этот случай движения колеса на наклонной площадке пред-
ставляет интерес, так как к нему может быть сведено взаимодей-
ствие колеса с неровностью любого очертания поперечного
сечения.
Для простоты вывода будем полагать ось колеса остающейся
горизонтальной, что вполне допустимо для соотношения высот
неровностей дорожной поверхности и размера колеи автомо-
биля. Действующая на колесо нагрузка Pz (рис. 1.4) может быть
20
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Рис. 1.5. Кривые зависимости осевой си-
лы Ру (в долях от Р^ от угла неровности а
Гис. 1.4. Схема взаимодействия одного
из колес оси с неровностью дороги
реализована на наклонной плоскости при условии, если ее состав-
ляющая Pz sin а на поверхности площадки будет уравновеши-
ваться силой трения Рт = PzPt cos а (где рт — коэффициент
сцепления, определяемый трением колеса о поверхность дороги).
Если же Рт < Pz sin а, то колесо начнет скользить по площадке
вниз и восстановить равновесие можно приложением силы Р№
со стороны оси колес. Уравнение действующих на колесо проек-
ции сил на поверхности площадки имеет вид
Pz sin а — Ру cos а — PT = Q.
Заменив Рт и решив уравнение относительно Ру, будем иметь
Ри = Pz (sin а — щ cos a)/(cos а -j- рт sin а).
Ha рис. 1.5 показаны графики зависимости Py/Pz от угла а.,
построенные при различных значениях рт. Анализ этих кривых
показывает, что при движении по неровностям на колесах может
возникнуть усилие Ру, возрастающее с увеличением крутизны
площадки, и при этом характерным обстоятельством является
возрастание Ру на колесе при уменьшении рт. Наибольшая ин-
тенсивность увеличения зависимости осевой силы, как это видно
из графика, имеет место при отсутствии трения, асимптотически
приближаясь к бесконечности при а = 0,5л. При рт = 1 Ру
на колесе может возникнуть только при а > 0,25л, достигая мак-
симальных значений Ру = Pz при а = 0,5л.
Отбрасывая случай взаимодействия колеса с неровностью,
имеющей а = 0,5л, как нереальный, тем не менее правомерно
констатировать возможность возникновения значительных Ру
на колесе при движении автомобиля по неровной дороге даже
в случае, если траектория строго прямолинейна. Это положение
справедливо, например, для сухой мощеной дороги (рт ~ 1)
СИЛОВЫЕ ФАКТОРЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОЛЕСО
21
и в еще большей степени для этой же дороги, находящейся в мок-
ром состоянии, рт которой уменьшается примерно вдвое. Зависи-
мость Ру на колесе от а и рт полностью подтвердил эксперимент,
проведенный на стенде в лаборатории шин и колес автополигона.
Подводя итог изложенному выше, можно заключить, что не-
смотря на имеющиеся исследования в этой области, уровень су-
ществующих разработок (полнота описания колебательной системы
с учетом действия на колесо бокового возмущения и степень изу-
ченности характеристик ее составляющих элементов, таких, как
жесткость шин в условиях комплексного силового нагружения,
сглаживающая и поглощающая способность шин, а также силы
упругого и неупругого сопротивления подвески автомобиля,
включая гидравлические амортизаторы, упругие элементы и
шарниры) на современном этапе наших знаний не позволяет с при-
емлемой степенью точности и более или менее полным охватом
характерных условий эксплуатации по ровности дорог и режимам
движения машины теоретически исследовать силовое взаимодей-
ствие колеса и дороги. Оптимальное решение задачи изучения
динамических сил, действующих на колеса шасси в различных
эксплуатационных условиях, может быть достигнуто прямой за-
писью Pz и Ру, действующих на колесах при движении в ха-
рактерных дорожных условиях, с последующей статистической
обработкой полученного материала и определением динамического
воздействия по радиальной и осевой составляющим. По этим пара-
метрам можно оценивать уровень нагруженности колес в эксплу-
атации и учитывать его при расчете.
Экспериментальное исследование сил, действующих на колесе
машины в реальных условиях движения, имеет чрезвычайно важ-
ное теоретическое и прикладное значение. Все разработанные
к настоящему времени средства и способы замера внешних сил,
возникающих между колесами и дорогой, можно разделить на
две основные группы. Первая группа объединяет способы опре-
деления сил по изменению ускорений неподрессоренной и подрес-
соренной масс машины или деформации одного из элементов, рас-
положенных между поверхностью дороги и рамой (кузовом);
вторая — способы непосредственного измерения сил специальными
динамометрическими устройствами, устанавливаемыми на осях
колес.
К наиболее употребительным измерительным способам первой
группы можно отнести следующие.
1. Измерение ускорений неподрессоренной и подрессоренной
масс в соответствующих направлениях с помощью специальных
акселерометров с последующим пересчетом на силы. Способ не
отличается высокой точностью из-за условности выбора приве-
денных масс осей и кузова в точках замера ускорений, определения
положения осей инерции и др.
22
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
2. Использование в качестве индикатора внешних сил пнев-
матической шины, деформации которой в радиальном и осевом на-
правлениях эквивалентны Рг и Ру и могут быть рассчитаны,
если известны соответствующие упругие характеристики шины.
Основными недостатками этого способа является нестабильность
упругих характеристик шины при изменении температуры и свя-
занного с этим изменения внутреннего давления воздуха, а также
взаимная зависимость радиальной и осевой жесткостей шины,
которую невозможно учесть при градуировке, а следовательно,
и обеспечить чистоту разделения внешнего силового потока на
составляющие.
3. Измерение деформаций обода колеса, на который с опре-
деленным шагом наклеивают тензорезисторы, после градуировки
он может быть использован для регистрации внешних сил. При
этом способе невозможно обеспечить непрерывную запись сил.
Кроме того, следует учитывать, что деформация обода находится
в прямой зависимости от деформации шины, нестабильность
и взаимозависимость упругих характеристик которой обусловли-
вает те же неточности в измерении сил, которые присущи преды-
дущему способу.
4. Запись изгибающего момента на осях, который зависит от
внешних сил, действующих на колеса. Главным недостатком этого
способа является ненадежность разделения силового потока на
радиальную и осевую составляющие вследствие нестабиль-
ности положения линии действия исследуемых сил, что в конечном
итоге отражается на точности получаемых данных.
5. Запись деформаций упругого элемента подвески (рессоры
или пружины). Этот способ в основном применяется для исследо-
вания радиальных сил, так как для записи осевых сил он
оказывается малопригодным, из-за слабой чувствительности
(в случае рессорной подвески) либо нечувствительности (в случае
пружинной подвески) упругого элемента к осевому возму-
щению.
Сравнительная оценка рассмотренных выше способов пока-
зала, что расхождения результатов по максимальному их значе-
нию могут достигать 50 % [15]. Из этого следует, что необходимы
поиски путей и средств измерения, обеспечивающих более высо-
кую точность. Использование специальных измерительных уст-
ройств — динамометрических ступиц обеспечивает высокую точ-
ность и является наиболее перспективным направлением экспери-
ментального исследования внешних сил. В настоящее время из-
вестно несколько конструкций таких устройств. Первая из кон-
струкций, отличаясь совершенством в метрологическом плане,
может применяться только на специальных измерительных теле-
жках [16]. Установка ее на автомобиль или трактор невозможна
ввиду сложности и громоздкости.
СИЛОВЫЕ ФАКТОРЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОЛЕСО
23
Рис. 1.6. Динамометрическое устройство для измерения внешних сил, действующих;
на колесо при движении по дороге
Более поздние образцы динамометрических устройств работают
в блоке с бортовой ЭВМ, которая осуществляет дифференциро-
вание поступающих сигналов по шести компонентам.
Динамометрическое устройство ЦКТБ колесного производ-
ства— автополигона (рис. 1.6) отличается простотой и малой
массой конструкции, которая обеспечивает высокое качество диф-
ференцирования внешнего силового потока на составляющие без
применения ЭВМ, что значительно упрощает процесс подготовки
и проведения эксперимента. Это устройство положительно заре-
комендовало себя и в настоящее время находит все более широкое
применение при решении разнообразных технических задач.
Низкая масса и компактность устройства позволяют устанавли-
вать его на осях автомобиля, не изменяя колеи, а также сохраняя
показатели массы колесного узла при снятом тормозном барабане
идентичными стандартным, что положительно сказывается на
точности и достоверности экспериментального материала [17].
Основу конструкции составляет плавающее основание 6 с
кольцом 11 и гайками 10, в котором на подшипниках 7 установлена
ступица 8 с колесом. Основание удерживается от линейных и уг-
ловых перемещений специальными элементами — тензометриче-
скими опорами 3, 5, 9,12,15 и 16. Каждая из трех групп этих опор,
24
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
расположенных парами, ориентирована в направлении соответ-
ствующей оси координат. Все тензоопоры имеют одинаковое кон-
структивное исполнение (рис. 1.6, Б—Б) и состоят из корпуса 18,
твердых вставок 19, эластичной (резиновой) втулки 21, упругого
стержня 20 со сферическими торцовыми поверхностями, описан-
ными из общего центра, равноудаленного от концов стержня. Уп-
ругий элемент несет на себе тензорезистор 17, фиксирующий про-
дольные деформации стержня. От самоотвинчнвания тензоопору
удерживает контргайка 22.
Сферическая форма поверхностей стержней, во-первых, поз-
воляет им воспринимать только одну (нормальную к поверхно-
сти сферы) силу, а во-вторых, использовать стержни одновременно
как направляющий аппарат. Совмещение одним стержнем функций
измерительного приспособления и направляющего элемента су-
щественно упрощает конструкцию динамометрического устройства.
Упругие стержни тензоопор, ориентированных в вертикальном
направлении, устанавливаемых в основании 6, воспринимают ра-
диальную силу и опрокидывающий момент.
Одновременно эти стержни вместе со стержнями, оси которых
расположены параллельно продольной оси автомобиля
(рис. 1.6, А—А), выполняют функцию направляющего устрой-
ства, обеспечивая подвижность основания в осевом направле-
нии, ограниченную соответствующими тензоопорами, установ-
ленными соответственно во внутреннем 4 и наружном 13 корпусах
и служащими для измерения осевого усилия. Кроме того, стержни
этих тензоопор совместно со стержнями, осп которых ориентиро-
ваны вдоль продольной оси автомобиля, выполняют роль направ-
ляющего устройства в вертикальном направлении. Эти тензо-
опоры кроме функций направляющего аппарата могут выполнять
функции упругих измерительных элементов для записи продоль-
ной силы, крутящего (тормозного) и поворачивающего моментов.
Таким образом, каждый из стержней тензоопор работает как
измеритель усилия, направленного вдоль оси, и выполняет функ-
ции направляющего устройства при перемещении основания от
силовых факторов, действующих перпендикулярно осевой линии
стержней. Стержни измерительных элементов работают на сжа-
тие, поэтому при сборке тензоустройства необходимо обеспечить
предварительное их сжатие с усилием, гарантирующим контакт
между стержнем и сопрягаемыми деталями во всем диапазоне дей-
ствующих сил.
Измерительные элементы перед сборкой тензоустройства под-
вергаются градуировке и подбору по чувствительности, что
обеспечивает требуемое качество разделения сил и моментов,
записываемых одной из групп тензоопор. Устройство монтируется
на трубе 1, запрессованной в чулок моста 2, к которому крепится
внутренний корпус 4 с помощью болтов. Наружный конец трубы 1
СИЛОВЫЕ ФАКТОРЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОЛЕСО
25
Рис. 1.7. Градуировочные графики сил
динамометрического устройства:
а — радиальной; б — осевой; х, о —
экспериментальные точки режимов со-
ответственно разгружеиия и нагруже-
ния
имеет резьбу, на которую
навинчен наружный корпус
13 и зафиксирован контргай-
кой 14.
В целях упрощения про-
цесса измерений, принимая
во внимание, что на напря-
женность колеса из всего
комплекса силовых факторов
действуют только радиаль-
ные и осевые силы, в дина-
мометрическом устройстве
для автомобилей 4x2 не
предусмотрена передача кру-
тящего момента, колесо ра-
ботает в режиме ведомого,
а дифференциал автомобиля
выключен, замер сил ведется
по радиальной Рг и осевой Pv
составляющим. Точность раз-
деления составляющих, ли-
нейность сигналов и масш-
табные коэффициенты определяются при градуировке динамометри-
ческого устройства в сборе на стенде. Индикатор силы имеет класс
точности 0,5, индикатор выхода 0,1. Градуировочные графики
(отклонение hj луча осциллографа в зависимости от силы) при-
ведены на рис. 1.7; из них видно, что экспериментальные точки
имеют хорошее совпадение с прямой как в режиме нагружения,
так и в режиме разгружеиия. Погрешность определения по дан-
ным градуировки находится в пределах 2—3 % [17].
Испытательные дороги, методика и результаты эксперимента.
Ниже приводятся результаты эксперимента по определению
сил применительно к автомобилю ЗИЛ-130 как наиболее массовой
и представительной модели отечественного грузового автомоби-
ля, имеющей среднюю грузоподъемность и эксплуатируемой в на-
иболее разнообразных дорожных условиях. Перед проведением
испытаний автомобиль прошел специальную подготовку. В пе-
речень подготовительных работ входили контроль и приведение
в норму всех геометрических и регулировочных параметров, ха-
рактеризующих техническое состояние автомобиля, балансировка
колесных узлов и карданной передачи, регулировка углов уста-
26
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
новки управляемых колес и шкворневых узлов, а также проведе-
ние специальных стендовых испытаний по определению характе-
ристик тех агрегатов и узлов, которые могли оказать влияние
на результаты силового взаимодействия колеса и поверхности
дороги. К таким узлам относятся прежде всего шины и упруго-
демпфирующпе элементы подвески: рессоры и амортизаторы.
В связи с тем, что на траекторию его движения, а следовательно,
боковое возмущение и реакции на колесах могла оказать влияние
работа гидроусилителя рулевого привода, последний также под-
вергся специальной проверке и регулировке в соответствии с тех-
ническими условиями.
Для исследований были выбраны основные и специальные
дороги автополигона, представляющие собой те виды покрытий,
которые характерны для дорожной сети СССР.
1. Скоростная дорога с ровным цементобетонным покрытием,
имитирующая скоростные отечественные и зарубежные автомаги-
страли.
2. Булыжная дорога, проезжая часть которой состоит из двух
расположенных рядом полос движения с замощением двух (в ос-
новном) видов на общей бетонной плите толщиной 18 см, служа-
щей для исключения пучин и провалов полотна дороги в периоды
повышенного увлажнения грунта.
Внутренняя полоса дороги имеет ровное замощение, т. е. нет
специально профилированных неровностей, не считая тех, кото-
рые образованы лицевой поверхностью булыжных камней, камни
уложены в песчаный слой толщиной 10—15 см (иногда более),
насыпанный поверх бетонной плиты. Эта полоса имитирует обыч-
ные булыжные дороги в хорошем состоянии.
Внешняя полоса имеет две колеи с ровной цементобетонной
полосой между ними, которая выполнена при строительстве дороги
с технологической целью. Каждая колея имеет собственный про-
филь, специально разработанный специалистами НАМИ и авто-
полигона на основе изучения ряда дорог общего пользования
-с булыжным покрытием. Профиль каждой полосы повторяется
через 100 м. При этом профили правой и левой полос последова-
тельно чередуются. Размеры валунного булыжного камня, уло-
женного с целью обеспечения неизменности поверхности дороги
в цементобетон, составляют 120—130 мм.
3. Ровная брусчатая дорога, гладко вымощенная камнями
(ширина 120 150 мм, длина 200—250 мм), уложенными длинной
-стороной перпендикулярно оси проезжей части дороги на цементо-
песчаную смесь по цементобетонному основанию толщиной 20 см
-с последующим заполнением швов цементопесчаным раствором.
Неровность лицевой поверхности камней и швы между камнями
вызывают при движении автомобиля высокочастотные колебания,
колес, создающие повышенный уровень вибраций и шума.
СИЛОВЫЕ ФАКТОРЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОЛЕСО
27
4. Неровная брусчатая дорога — «бельгийская мостовая» вос-
производит старинные мощеные дороги европейских стран. Этот
тип дороги, служащий для испытаний автомобилей на сопротив-
ление усталости и надежность в условиях сильной тряски и виб-
раций, встречается на большинстве зарубежных полигонов.
Покрытие дороги выполнено из таких же гранитных блоков,
как и в предыдущем случае, однако поверхность, ими образован-
ная, имеет чередующиеся впадины овальной формы размерами
180X100, 330X100 и 400X100, глубиной до 35 мм, а также ма-
лые неровности, образующиеся за счет разности уровней верхней
плоскости камней. Камни уложены рядами, в которых большим
размером они направлены поперек дороги. Между камнями в ря-
дах и между рядами оставлены зазоры шириной (20 + 5) мм, что
создает дополнительные ударные взаимодействия.
5. Дорога с короткими волнами — «стиральная доска» имеет
ширину полотна 5 м, выполнена сборкой из железобетонных
плит двух размеров: 3,49x2,27x0,2 м и 2,27x1,49x0 м. Плиты
уложены на основание из гравийно-песчаной смеси. Лицевая
поверхность имеет специально профилированные выступы высо-
той 25 мм при шаге 760 мм. На плитах шириной 3,49 м выступы
расположены перпендикулярно оси дороги, на плитах шириной
2,27 м — под углом 68° к оси дороги, что обеспечивает в необ-
ходимых случаях смещение фаз возмущающих воздействий вы-
ступов дорожного полотна на колеса левой и правой сторон
автомобиля.
Как показывают кривые спектральных плотностей, дорожные
испытательные сооружения перекрывают весь диапазон ровности,
характерный для эксплуатируемых дорог. Скоростная дорога
полигона по ровности превосходит лучшие скоростные автомаги-
страли, а «бельгийская мостовая» имеет неровность, выходящую
за пределы очень плохих дорог.
Методикой исследований предусматривалось движение авто-
мобиля с постоянной скоростью, начиная с 10 или 20 км/ч с после-
довательным ее увеличением на 10 км/ч до максимального значе-
ния исходя из тяговых возможностей автомобиля или из условий
безаварийного преодоления неровностей дороги. Максимальный
диапазон скоростей движения, в частности, на скоростной дороге
составлял 20—80 км/ч, на других дорогах верхняя скоростная
граница составляла 40 и даже 30 км/ч. Исследования проводились
на горизонтальном прямом в плане измерительном участке каждой
из испытательных дорог, длина которого выбиралась, исходя из
периодичности повторения профиля дороги, и составляла 500
или 1000 м.
В результате исследования получены магнитограммы про-
цесса нагружения переднего и заднего колес при движении по
дорогам автополигона с различной скоростью. Обработка магни-
28
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
тограмм, которая проводилась по типовой программе на ЭВМ,
сводилась к получению функции экспериментального распреде-
ления Ру и Рг в различных условиях движения, а также уста-
новлению теоретического закона распределения действующих на
колесо сил и оценке его параметров, определяющих степень на-
груженности колес автомобиля в различных по виду дорожного
покрытия и скорости движения условиях эксплуатации.
Систематизация экспериментального материала по уровням
значимости исследуемых величин и подсчет частоты появления
сигналов заданного уровня позволили получить дифференциаль-
ную функцию эмпирического распределения — кривую накоп-
ленных частостей применительно к передним и задним колесам
при движении по измерительным участкам испытательных до-
рог, построенную в координатах с нормально вероятностной шка-
лой деления. Близость экспериментальных точек прямой линии
характеризует возможность описания эмпирического распределе-
ния нормальным законом распределения.
Как показала статистическая обработка результатов иссле-
дования, полученные ряды распределения достаточно хорошо
соответствуют гауссовскому процессу, что позволяет спектры
накопленных частостей мгновенных значений внешних сил изо-
бражать прямыми линиями, если воспользоваться координатами
с нормально вероятностной шкалой. Графики силовых спектров
значений Pv и Pz для заднего колеса автомобиля приведены на
рис. 1.8 и 1.9. В табл. 1.1 указаны величины основных (средних
квадратических) отклонений радиальной SPz и осевой SPy сил
от статической нагрузки Pz ст = 30 кН на колесо для различных
скоростей автомобиля. Для переднего колеса получены аналогич-
ные результаты. Здесь же даны значения коэффициентов дина-
мической нагруженности колес:
АЛ = (Л + ЗадРгст,
= 3Spv/Pz ст и Ая = ДР2 Дру.
Как показывают результаты исследований, движение авто-
мобиля даже по такой ровной дороге, как скоростная дорога авто-
полигона, приводит к довольно заметному колебанию сил, ко-
торое по радиальной составляющей характеризуется приращением
к статической от SPz = 7,86 кН при va = 20 км/ч до SPz =
12,18 кН при ца = 80 км/ч. Максимальная Ру = 3 кН при ца =
= 60 км/ч; минимальная Ру = 1,62 кН при ца = 30 км/ч.
Общей закономерностью для всех типов дорог является воз-
растание нагруженности колес автомобиля при увеличении ско-
рости движения. При этом на некоторых дорогах, таких, напри-
мер, как булыжная и с короткими волнами, наблюдается резкое
увеличение нагруженности колес при вполне определенной, от-
СИЛОВЫЕ ФАКТОРЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОЛЕСО
29
Рис. 1.8. Спектры накопленных частей сил:
а — радиальной; б — осевой; I — скоростная дорога; II —’брусчатая ровная Дорога;
III — булыжная ровная дорога; /V — булыжная профилированная дорога; V — до-
рога с короткими волнами; VI — брусчатая неровная дорога («бельгийская мостовая»)
30
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
°)
9
Рис. 1.9. Гистограмма основного (средне-
го квадратического) отклонения сил при
различной скорости движения автомобиля:
а — радиальной; б — осевой; I — V1 — то
же, что на рис. 1.8; VII - асфальтирован-
ная дорога хорошего качества (о —
— 60 км/ч); VIII — асфальтированная раз-
битая дорога (о — 50 км/ч); IX — щебе-
ночная разбитая дорога (v = 50 км/ч);
X — булыжное шоссе (г1 — 50 км/ч)
личной от максимальной, ско-
рости движения, вызванное ре-
зонансными колебаниями под-
вески автомобиля.
На рис. 1.9 представлены
гистограммы основных откло-
нений радиальной нагрузки и
осевой силы. Эти гистограммы
дают наглядное представление
о степени воздействия каждой
из испытательных дорог поли-
гона на колеса автомобиля
в зависимости от иа (на рис. 1.19
обозначена на каждом столбце
цифрой, соответствующей 0,1 па
в км/ч). Там же нанесены гори-
зонтальные линии, соответ-
ствующие величинам основных
отклонений, полученных при
исследовании силового взаимо-
действия поверхности наиболее
типичных дорог общего поль-
зования с колесами автомо-
биля ЗИЛ-130 при движении со среднеэксплуатационными ско-
ростями.
Спектр динамического воздействия поверхности испытательных
дорог полигона на колеса автомобиля перекрывает силовой спектр
нагруженности колес в различных наиболее типичных условиях
эксплуатации, что дает основание считать выбранные для ис-
следования дороги полигона вполне представительными, а полу-
ченный материал по нагруженности колес достаточно полным для
определения коэффициентов их динамической нагруженности,
соответствующих Ру и Pz.
Полученные результаты позволяют выбрать типы испыта-
тельных дорог и режимы проведения испытаний, которые обеспе-
чивают динамическую нагруженность колес автомобиля, эквива-
лентную тем или иным категориям эксплуатации. Так, например,
силовое воздействие поверхности профилированной дороги и
СИЛОВЫЕ ФАКТОРЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОЛЕСО
31
1.1. Основные отклонения радиальной Spz и осевой Spy сил от статической
нагрузки Рг ст = 3° кН на колесо для различных скоростей автомобиля
Va, KS'/ч Spz- кН ДРг sPy кН ДР!7 а£
Скоростная дорога
20 2,62 1,08 0,67 0,06 1,14
30 2,62 1,08 0,54 0,05 1,13
40 3,06 1,12 0,63 0,05 1,17
50 3,18 1,13 0,63 0,05 1,18
60 3,60 1,31 1,00 0,09 1,40
70 3,50 1,30 0,98 0,08 1,38
«0 4,06 1,35 0,98 0,08 1,43
Ровная брусчатая (шумосоздающая) дорога
20 4,56 1,39 1,06 0,09 1,48
30 4,68 1,40 1,07 0,09 1,49
40 5,08 1,44 1,20 0,10 1,54
50 5,68 1,49 1,36 0,12 1,61
60 6,08 1,52 1,57 0,14 1,66
Ровная булыжная дорога
20 5,80 1,50 1,75 0,15 1,65
30 5,90 1,51 1,70 0,15 1,66
40 7,60 1,65 2,02 0,17 1,82
50 8,70 1,75 2,25 0,19 1,94
€0 7,45 1,64 2,30 0,19 1,83
70 7,65 1,66 2,32 0,20 1,86
Профилированная булыжная дорога
20 8,70 1,75 2,75 0,24 1,99
30 9,80 1,84 2,72 0,23 2,07
40 13,00 2,11 3,00 0,26 2,37
Дорога с короткими волнами («стиральная доска»)
10 5,28 1,68 1,42 0,12 1,80
20 5,52 1,70 1,09 0,09 1,79
30 9,92 1,85 2,54 0,22 2,07
40 8,00 1,69 2,31 0,20 1,89
50 7,96 1,68 1,83 0,16 1,84
60 8,96 1,77 1,98 0,17 1,94
Неровная брусчатая дорога («бельгийская мостовая»)
20 9,30 1,80 2,77 0,24 2,04
30 17,30 2,48 3,30 0,28 3,08
32
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
«бельгийской мостовой» на колеса автомобиля при движении со
скоростями соответственно 40 и 30 км/ч равнозначно нагруженно-
сти колес в тяжелых условиях эксплуатации. Динамические силы,
возникающие на колесах при движении по этим же дорогам со
скоростями 30 и 20 км/ч, характеризуют переходный уровень
нагружения от тяжелых к средним условиям эксплуатации, ниж-
няя граница которых соответствует уровню нагруженности, соз-
даваемому при движении автомобиля по ровной брусчатке со
скоростью 20 —30 км/ч. Всю зону ниже этого уровня можно при-
нять соответствующей хорошим условиям.
В зависимости от того, для каких условий эксплуатации пред-
назначены колеса, можно рекомендовать различные коэффици-
енты динамической нагруженности, значения которых опреде-
ляются отношением максимальных значений Pz и Ру к Рст.
Результаты исследования также показали, что силовой спектр
нагруженности колес на дороге с короткими волнами полностью
укладывается в спектр динамического воздействия ровных брус-
чатой и булыжной дорог. Это дает основание считать первую до-
рогу по силовой нагруженности колес взаимозаменяемой с по-
следними.
Результаты исследования, иллюстрируемые гистограммами
на рис. 1.9, показывают, что на дороге с короткими волнами при
некоторых скоростях движения создаются резонансные режимы,
при которых силовое воздействие на колеса сильно возрастает.
Это обусловливает необходимость строго выдерживать предпи-
санную скорость, что усложняет процесс испытаний, а учитывая
адекватность воздействия упомянутых выше дорог, дороги с ко-
роткими волнами при испытаниях колес целесообразно вообще
исключить.
1.3. СИЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ШИНЫ И ОБОДА КОЛЕСА
Нагруженность обода под действием давления воздуха в шине.
Находящийся в шине сжатый воздух через камеру флеп или не-
посредственно (в случае применения бескамериых шин) воздей-
ствует на среднюю часть обода, а через борта шины — на борто-
вую закраину с усилием, которое, оставаясь осесимметричным,
имеет сложный закон распределения по длине образующей обода.
Изучение пограничного взаимодействия шины и обода имеет
важное значение не только с точки зрения напряженного состоя-
ния элементов колеса. Характер силового взаимодействия обода
и шины оказывает существенное влияние на работоспособность
последней и определяет возможность реализации колесом предель-
ных тяговых и тормозных сил, особенно при низком давлении
воздуха в шине.
Теоретический аспект проблемы силового взаимодействия обода
с шиной до настоящего времени остается слабо изученным. За-
СИЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ШИНЫ И ОБОДА
33
Рис. 1.10. Схема установки
для определения суммарной
силы N, действующей на
бортовую закрайку обода при
различных его ширине и дав-
лении воздуха в шине:
/ — рама; 2 — опорный ци-
линдр; 3 — гидравлическйй
домкрат; 4 — обод; '5 — ши-
на; 6 — бортовое кольцо;
7 — манометр
висимость, полученная для устаревшей, хотя и применяемой кон-
струкции обода с цилиндрическими посадочными полками, поз-
воляет определить только значение суммарной осевой составля-
ющей N давления р, воспринимаемого бортовой закраиной
обода при накачивании шины, но не характер распределения этой
силы по профилю бортовой закраины [18]. Использование колес
с конусными посадочными полками обеспечивает установку бор-
тов шины с определенным натягом, вносит существенные коррек-
тивы в тот механизм силового взаимодействия обода с шиной, ко-
торый имеет место в ободе без конических полок. Отличие состоит
как в характере распределения сил по бортовой закраине обода,
так и в их суммарном значении, которое оказывается меньше в
связи с тем, что при наличии натяга силы частично будут воспри-
няты конической полкой.
Суммарная сила, действующая на бортовую закраину обода,
определяется, исходя из давления р воздуха в шине, радиуса ну-
левой кривизны г0 ее оболочки и посадочного диаметра И, обода
(для колес с плоским разборным ободом в сборе с камерными ши-
нами вместо посадочного диаметра следует брать диаметр цилинд-
рической части обода в сумме с удвоенными толщинами камеры
и флепа):
N = pn(r20- D?/4). (U)
При монтаже шины на ободья, имеющие различную ширину,
радиус нулевой кривизны г0 (см. рис. 1.1) ее оболочки не остается
постоянным. Изменение этого параметра вызывает изменение
суммарной N. Наметившаяся тенденция увеличения ширины обода
обусловила актуальность поиска закономерностей изменения
суммарной N, связанного с изменением радиуса нулевой кривизны
шины при изменении ширины обода.
Влияние ширины обода на радиус нулевой кривизны шины и N
изучают, используя установку, схема которой показана на
рис. 1.10. Она состоит из рамы 1, нижняя поперечина которой слу-
2 П/р И. В. Балабина
34
динамика колеса и расчет его элементов
Рис. 1.11. Зависимость ширины В и радиуса ну-
левой кривизны г0 шины 260 — 20 от ширины обо-
да Вг
жит основанием для опорного ци-
линдра 2, а верхняя —для упора
(через шарик) штока гидравличе-
ского датчика, измеряющего суммар-
ную N, действующую на бортовую
часть обода при накачивании шины
воздухом. Специальный широкий
обод 4 с надетой на него шиной 5 уста-
навливают на опорный цилиндр, вну-
тренний диаметр которого несколько больше наружного диаметра
обода, для того чтобы исключить их взаимное касание в процессе
проведения эксперимента. При накачивании шины верхний ее
борт упирается в закраину обода, а нижний — в бортовое кольцо 6,
аналогичное ободу профиля, которое приварено к верхнему торцу
опорного цилиндра. Требуемая ширина обода устанавливается
по разности переменной величины Н1 и исходных постоянных
размеров высоты опорного цилиндра с бортовым кольцом и
ширины бортовой закраины обода Ь. Замерив и установив требу-
емую ширину обода один раз, все последующие размеры ширины
обода определяют по высоте выдвижения штока домкрата, который
предварительно отградуирован.
При накачивании шины ее борта, стремясь разойтись, воздей-
ствуют на обод, выдвигая его из опорного цилиндра. Так как
этому препятствует шток домкрата, то возникающее усилие вос-
принимается рабочей жидкостью, степень сжатия которой опре-
деляют по манометру, соединенному трубкой с рабочей полостью
домкрата. Зная давление жидкости и диаметр штока, можно опре-
делить N, действующую на бортовую часть обода, при заданных
значениях ширины последнего и давления воздуха в шине.
Влияние ширины обода на изменение геометрических парамет-
ров шины иллюстрирует график рис. 1.11. Приведенные зависи-
мости представляют собой прямые линии, устанавливающие связь
между шириной обода В1г с одной стороны, и максимальной шири-
ной профиля В, а также величиной радиуса нулевой кривизны г0
шины, с другой.
Кривая В показывает, что с увеличением ширины обода ши-
рина профиля шины тоже увеличивается, однако в меньшей сте-
пени, в связи с чем увеличение ширины обода сопровождается
уменьшением размера I, определяющего величину перекрытия
шиной обода по ширине. Этот размер является важным эксплуа-
тационным параметром, от которого зависит степень вероятности
соударения бортовой закраины обода с неровностями дороги, осо-
бенно при движении по глубокой колее и пересеченной местности.
СИЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ШИНЫ II ОБОДА
35
Как видно из графика, В = 228 мм при В± = 152 мм. При
этом для обода, имеющего ширину бортовой закраины b == 27 мм,
I = 0,5 (В — — b = 0,5 (228 — 152) — 27 =
= 11 мм. (1.2)
С увеличением ширины обода до В± = 177,8 мм ширина про-
филя шины увеличится до В = 242 мм и при той же ширине бор-
товой закраины b = 27 мм I = 5,1 мм. При дальнейшем увели-
чении ширины обода размер I уменьшится до нуля, а затем станет
отрицательным, так как ширина бортовой закраины будет пре-
вышать перекрытие шиной обода, что делает последний весьма
уязвимым со стороны неровностей дороги.
С увеличением ширины обода радиус нулевой кривизны про-
филя шины уменьшается, а следовательно, уменьшается и N
взаимодействия борта шины с ободом, которая определяется
выражением (1.1).
Зависимости В и г0 могут быть представлены в аналитиче-
ской форме, что дает возможность получить выражения для опре-
деления ширины профиля В и радиуса нулевой кривизны г0
шины при монтаже последней на ободе различной ширины. При-
менительно к шине 9.00—20 эти зависимости будут иметь вид
В = Во + 0,492С;
г0 = г0 — 0,344С,
(1-3)
(1-4)
где Во, г0 — соответственно ширина и радиус нулевой кривизны
профиля шины при монтаже ее на стандартный обод; С — прира-
щение (положительное или отрицательное) ширины обода по от-
ношению к стандартной.
Используя зависимость (1.3), можно определить В, а затем по
формуле (1.2) вычислить I. Выражение (1.4) позволяет определить
г0, а с учетом формулы (1.1) и суммарную N при различной ши-
рине обода.
Как показывает экспери-
мент, проведенный на специ-
альной установке, описанной
выше, действительное значе-
ние N, измеренное при раз-
личной ширине обода и отме-
ченное на рис. 1.12 отдель-
ными точками, довольно хо-
рошо согласуется с теми
Рис. 1.12* Изменение суммарной силы
воспринимаемой бортовой закраиной
обода, в зависимости от ширины при раз-
личных давлениях воздуха в шине 260—20
2*
36
ДИНАМИКА КОЛЕСА II РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Рис. 1.13. Датчик давления
значениями N, которые получены расчетным путем по формулам
(1.4) и (1.1) и изображены на рассматриваемом рисунке сплош-
ными линиями. Некоторое отклонение действительных значений
осевой силы от расчетных объясняется погрешностью экспери-
мента.При увеличении ширины обода параллельно с уменьшением
нагрузки на бортовой закраине происходит также уменьшение ее
на посадочной полке, в результате чего при достижении оп-
ределенного значения силовой контакт обода с бортами шины
может полностью исчезнуть и для надежной посадки шины необ-
ходимо прибегать к специальным зажимным устройствам, как
это делается, например, при использовании колес с арочными ши-
нами.
Изучение силового взаимодействия шины с ободом, имеющим
значительно большую, чем стандартная, ширину, приобретает
важное значение в связи с разработкой и внедрением широко-
профильных колес.
Исследование величины и характера распределения нормаль-
ных усилий по профилю обода проводится с помощью специальных
датчиков давления. Существует несколько типов таких датчиков.
Наилучшим образом себя зарекомендовали конструкции, рабочим
элементом которых является поршенек, воспринимающий усилие
от шины и передающий его на упругий элемент. Этот элемент
выполнен в виде консольной балки, работающей на изгиб,
либо тонкостенной трубки, подвергающейся сжатию или растя-
жению.
На рис. 1.13 представлен общий вид в разрезе датчика давления
конструкции ЦКТБ колесного производства, который состоит
из корпуса 3, имеющего на одном конце резьбу для установки
в обод, а на другом — накатку для удобства его ввинчивания.
Внутри корпуса находится латунная трубка 7 (диаметр 3 мм,
толщина стенки 0,06 мм), которая используется как чувст-
вительный элемент, несущий тензорезистор 6. Регистрация де-
формации производится с помощью двух тензорезисторов с базой
9 мм, наклеенных на ее наружной поверхности и соединенных
последовательно так, что их общее сопротивление составляет
195 Ом. Трубка надета на стержень 5 из органического стекла,
являющийся ее остовом, который воспринимает усилие, переда-
ваемое на трубку от поршенька 8, и одновременно способствует
сохранению устойчивости трубки. В теле стержня закреплены
выводные провода 1, с помощью нитяного кольца 4 с последующей
СИЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ШИНЫ И ОБОДА
37
пропиткой клемм БФ-2 и заливкой бакелитовым лаком. Чувстви-
тельный элемент закреплен в корпусе при помощи пробки 2,
которая имеет отверстие для вывода проводов. Перед проведением
эксперимента датчик градуируют и определяют градуировочный
коэффициент. Устанавливают датчик в отверстие таким образом,
чтобы его торцовая часть, контактирующая с шиной, обязательно
выступала над поверхностью обода для последующей запиловки
заподлицо.
Такая конструкция датчика применялась для проведения ис-
следований силового взаимодействия шины и обода применительно
к различным типоразмерам автомобильных и тракторных колес.
Составленный по результатам этого исследования банк данных
используется при расчете и конструировании колес.
На рис. 1.14 представлены эпюры изменения давления вос-
принимаемого поверхностью обода 6,00Т—20, с цилиндрическими
и обода 7,0—20 с коническими (5°) посадочными полками со сто-
роны шины 260—20, находящейся под различным внутренним дав-
лением от 0,1 до 0,6 МПа. По оси абсцисс нанесена развертка
профиля обода, по оси ординат отложены значения давлений
в МПа, полученные как среднее арифметическое тех значений, ко-
торые зафиксированы в четырех различных сечениях.
Анализируя графики рис. 1.14, а, можно отметить, что поверх-
ностное давление, воспринимаемое бортовой закраиной обода,
имеет сложный закон распределения, изменяясь от нуля у осно-
вания бортовой закраины до максимального значения в зоне
датчика 7, а затем вновь снижаясь до нуля в области датчика 4.
Площадь силового взаимодействия бортовой закраины и по-
ложение максимума нагрузки, как это видно из графика, оста-
ются неизменными независимо от внутреннего давления воздуха
в шине. Изменяется лишь значение этой нагрузки, линейно воз-
растая с увеличением давления воздуха. Так, максимальное зна-
чение нагрузки составляет 0,63 МПа при давлении воздуха в шине
0,1 МПа; 1,3 МПа при 0,2 МПа; около 1,9 МПа при давлении
0,3 МПа и так далее до 3,72 МПа при давлении воздуха 0,6 МПа.
На участке посадочной полки силовое взаимодействие обода
с шиной вообще отсутствует, а в средней части обода, как этого
и следовало ожидать, нагрузка остается практически постоянной
и соответствует давлению воздуха в шине.
Значения суммарных N и Q усилий, воспринимаемых борто-
вой закраиной обода, подсчитанных путем интегрирования рас-
пределенной нагрузки, показывают, что суммарная Q » 30 % N.
Анализируя кривые рис. 14, б, представляющие собой эпюры
силового взаимодействия шины 260—20 с ободом 7,0—20, можно
отметить, что наличие конусности на посадочных полках сущест-
венно изменяет характер распределения нормальных усилий,
воспринимаемых ободом от шины.
38
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Рис. 1.14. Эпюры давления борта шины 260—20 на обод:
а — 6,СОТ—20, не имеющий наклона посадочных полок;'б — 7,0—20, имеющий наклон посадочных полок 5“
СИЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ШИНЫ И ОБОДА
39
Рассматривая эпюру давления на участке бортовой закраины
обода и сопоставляя ее с аналогичной эпюрой обода 6,00Т—20,
нужно указать на следующие отличительные особенности: во-
первых, перемещение центра давления от основания к краю бор-
товой части и, во-вторых, уменьшение суммарной нагрузки, вос-
принимаемой бортовой закраиной, вследствие того, что некоторая
ее часть реализуется на конической полке.
Перемещение центра давления от зоны датчика 7 для обода
6,00Т—20 в зону датчика 5 сопровождается, как это можно ви-
деть из графика, перераспределением нагрузки на бортовой за-
краине таким образом, что на вертикальной ее стенке нагрузка
уменьшается, а на тороидальном участке возрастает. При этом
площадь зоны взаимного контакта борта шины и закраины обода
увеличивается вплоть до датчика 2, в то время как на ободе
6,00Т—20 она была ограничена датчиком 4.
Как показывают вычисления, полученные при интегрировании
распределенной нагрузки, N, воспринимаемая бортовой закраи-
ной обода 7,0—20, уменьшается, Q возрастает больше чем в 2 раза
по сравнению со значениями, характерными для колес, бортовая
закраина обода которых имеет цилиндрические посадочные пол-
ки, в результате чего N и Q, действующие на бортовую закра-
ину обода 7,0—20, становятся примерно одинаковыми.
Взаимодействие борта шины с конической посадочной пол-
кой обода носит также неравномерный характер. Достигая мак-
симума в зоне расположения металлических бортовых колец шины,
обладающих значительной радиальной жесткостью (датчик 12),
эта нагрузка затем быстро снижается и на датчике 14, положение
которого соответствует середине плоской части посадочной полки,
становится незначительной. Как видно из графика (заштрихо-
ванная зона), значение максимума нагрузки практически не за-
висит от внутреннего давления воздуха в шине и определяется
только величиной натяга борта шины на конической полке обода.
Благодаря наличию сил трения нагрузка на конической полке
обода после выпуска воздуха из шины остается почти неизменной
(на графике эта область заштрихована), что согласуется с теми
данными, которые получены при исследовании усилий, возника-
ющих в бортовых кольцах шин.
Нагруженность обода при качении колеса. При качении колеса
осесимметричность силового поля, воспринимаемого ободом от
шины, нарушается, характер эпюры давления изменяется в за-
висимости от положения, которое занимает рассматриваемое се-
чение по отношению к опоре. Изучение процесса силового взаимо-
действия шины и обода катящегося колеса наиболее целе-
сообразно проводить с помощью специального тензоприцепа,
который позволяет строго дозировать величину внешних силовых
факторов, в частности радиальную и осевую силы, обеспечивая
40
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Рис. 1.15. Изменение давления борта шины на бортовую закраину и посадочную полку
обода при вращении колеса под действием сил:
а — радиальной; б — радиальной и осевой
независимость их действия, чего невозможно добиться при про-
ведении исследований непосредственно на машине.
На рис. 1.15, а показаны кривые изменения силового взаимо-
действия шины 260—20 с ободом 7,0—20 в некоторых характерных
точках, расположенных на бортовой закраине и посадочной полке,
при качении колеса по гладкому основанию под действием Р7 =
= 26,5 кН.
Анализируя характер протекания процесса, можно отметить
очевидную закономерность, касающуюся качественного отличия
кривых силового взаимодействия шины с бортовой закраиной и
посадочной полкой: кривые силового взаимодействия на бортовой
закраине (датчики 3, 6) имеют один максимум с отклонением от
статического значения соответственно на 0,95 и 1,2 МПа в момент
нахождения сечения в нижнем положении, а кривые давления
на посадочной полке (датчики 11, 12) в этом положении сечения,
напротив, имеют минимальные значения, отклонение от статиче-
ского значения соответственно на 0,3 и 0,65 МПа, а затем, при
повороте колеса примерно на одну десятую оборота в прямом или
обратном направлении, достигают максимального значения, пре-
вышая статические давления соответственно (рис. 1.15, а) на
0,65 и 1,00 МПа. Это позволяет сделать вывод: при качении ко-
леса в нижнем, наиболее нагруженном сечении обода усилие от
деформированной под нагрузкой шины воспринимается в основ-
ном бортовыми закраинами. Плотность посадки борта шины на
посадочной полке обода в этот момент уменьшается, вследствие
чего необходима посадка шины на полках обода с определенным
натягом во избежание раскрытия в этом месте стыка.
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
41
Характерным является и то, что перед тем как давление на
бортовую закраину достигнет максимального значения, оно не-
сколько уменьшается. Такое же уменьшение наблюдается и после
достижения максимального давления, что следует иметь в виду при
конструировании колес для обеспечения плотности соединения
шины и обода.
Приложение к колесу дополнительно предельно возможной
по условиям сцепления Ру = 20 кН, как видно из рис. 1.15, б,
качественно не меняет картины процесса силового взаимодей-
ствия шины и обода, изменяются лишь максимальные и минималь-
ные значения нагрузки. При этом наибольший прирост давления
порядка 1,5 МПа наблюдается на бортовой закраине в зоне
датчика <3, несколько (примерно на 0,60 МПа) возрастает давле-
ние и на посадочной полке (в зоне датчика 12).
Как при отсутствии Ру, так и при совместном действии Рг
и Ру зона изменения давления шины на обод при качении колеса
ограничена областью нижней половины колеса. Кривые изменения
давления при этом практически симметричны относительно цен-
тральной поперечной плоскости колеса. В большей степени это
относится к случаю качения колеса при отсутствии осевой силы.
1.4. напряженно-деформированное состояние элементов
конструкции колеса и основы теории их расчета
Напряженное состояние обода колеса. Напряженное состояние
обода обусловлено действием давлением воздуха в шине и внеш-
ними силами — радиальной и осевой.
Напряжения, возникающие под действием давления воздуха
в шине, передаются через камеру и флеп, производят концентриче-
ское сжатие обода по цилиндрической части и одновременно стре-
мятся развести борта шины в стороны, воздействуя на бортовые
закраины обода. В результате действующего усилия поперечное
сечение обода претерпевает растяжение и изгиб. Учитывая, что
обод колеса относится к замкнутой оболочке вращения, попереч-
ные деформации и напряжения будут сопровождаться кольце-
выми деформациями и напряжениями, чему также способствует
указанное выше концентрическое сжатие обода по цилиндриче-
ской поверхности, а также по поверхности бортовых закраин со-
ставляющей Q. Напряжения, возникающие в сечении обода под
действием внутреннего давления воздуха в шине, показаны на
рис. 1.16а и 1.17. Из рисунков виден характер распределения
напряжений на внутренней, свободной от шины поверхности раз-
борной конструкции обода 203В—508, предназначенного для
шины 300—508, которая устанавливается на грузовых автомо-
билях семейств МАЗ и КрАЗ, и неразборной конструкции глу-
бокого обода 114/X 330 (4,5/X 13), работающего в сборе с шиной
42
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
VEWIEHWY ШШШ УИШИШШ^ №ШШ
а) 6) в)
Рис. 1.16. Изменение напряжения в ободе:
а — от давления воздуха в шипе и при вращении колеса; б — под действием радиальной
силы; в •— под действием радиальной и осевой сил
165Р—330 (165Р—13), предназначенной для эксплуатации на
автомобилях семейств ВАЗ. Эксперимент проводился при давле-
нии воздуха 0,6 МПа в шине 300 —508 и 0,13; 0,15; 0,17 и 0,19 МПа
в шине 165р—330. На графиках по оси ординат отложены значе-
ния напряжений, а по оси абсцис — координаты спрямленной
поверхности обода.
Как видно из графиков на рис. 1.16, а поперечные напряже-
ния оп (штриховые линии) и кольцевые напряжения ок (сплошные
линии) по ширине профиля имеют неравномерное распределение.
^Максимального значения поперечные напряжения достигают в об-
ласти перехода бортовой закраины в посадочную полку. С удале-
нием от закраины они снижаются, а затем на посадочной полке
вновь возрастают, после чего резко снижаются, в цилиндрической
части имеют небольшое значение и возрастают в замочной части.
Следует отметить, что напряжения в замочной части имеют свое-
образный характер распределения и зависят от равномерности
передачи усилия между контактирующими поверхностями замоч-
ного кольца и обода, что более подробно будет рассмотрено ниже.
В бортовой части обода поперечные напряжения имеют макси-
мальное значение примерно на середине тороидального участка
и равняются нулю на кромке бортовой закраины, там где кольце-
вые напряжения приобретают максимальное значение, как это
видно из рис. 116, а. С удалением от края кольцевые напряжения
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
43
Рис. 1.17. Распределение напряжений
по сечению профилированного глубоко-
го обода при различном давлении воз-
духа в шине
быстро уменьшаются, при-
нимая минимальное значение
на середине тороидального
участка в той зоне борто-
вой закраины, где попереч-
ные напряжения имели мак-
симальное значение, и вновь
возрастают с приближением
к области перехода бортовой
закраины в посадочную
полку. При перемещении от
этой области вдоль посадоч-
ной полки кольцевые напря-
жения снижаются до незна-
чительных в цилиндрической
части подобно поперечным
напряжениям, и остаются
такими же или возрастают
в области замочной канавки
в зависимости от того, от-
сутствует нли имеется кон-
такт в рассматриваемом сече-
нии поверхностей обода п за-
мочного кольца. Распределе-
ние напряжений по ширине
глубокого неразборного обода
114/ X 330 (5/ X 13) независимо
от давления воздуха в шине
в целом такое же и носит неравномерный характер (рис. 1.17).
Напряжения концентрируются на радиусах перехода от одного
участка профиля к другому, этому способствует также утонение
радиусных зон, обусловленное технологией процесса профилиро-
вания обода.
Напряжения под действием радиальной силы целесообразно
рассматривать, начав с анализа механизма взаимодействия шины
с опорным основанием.
При приложении к колесу радиальной силы шина деформи-
руется и передает нагрузку на основание через область контакта,
имеющую форму овала, большая ось которого для шин общецеле-
вого назначения расположена в плоскости колеса. При этом
среднее давление шины на опору определится частным от деле-
ния Рг на площадь контакта. В результате деформации высота
44
ДИНАМИКА КОЛЕСА II РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
профиля шины уменьшится, а ширина возрастет. Наибольшая де-
формация шины наблюдается в зоне контакта, с удалением от
этой зоны она постепенно уменьшается в обе стороны по окруж-
ности колеса, доходя практически до нуля в крайних точках осно-
вания сектора, центральный угол которого составляет примерно
120—140° (2,0—2,5 рад). Если увеличивать нагрузку на колесо,
то шина получит дополнительную деформацию, высота ее профиля
в области контакта еще уменьшится, а площадь и длина контакта
возрастут. Увеличение площади контакта шины и особенно его
длины при возрастании нагрузки на колесо является чрезвы-
чайно ценным свойством, которое значительно снижает напря-
жения в наиболее нагруженном месте —нижнем сечении обода.
На рис. 1.16, бив слева показаны соответственно кривые изме-
нения главных поперечных и кольцевых напряжений, которые
претерпевают отдельные указанные на рисунке точки обода 8,0—20
при качении под действием Pz = 20 кН. На этих графиках по
осям ординат отложены напряжения с учетом тех значений, ко-
торые установились под действием внутреннего давления воздуха
в шине р = 0,6 МПа, а по оси абсцисс — развертка обода.
Как видно из графиков, поперечные и кольцевые напряжения
при качении колеса изменяются, отклоняясь в обе стороны от тех
значений, которые обусловлены действием давления воздуха
в шине. Кривые напряжений симметричны относительно централь-
ной поперечной плоскости колеса. Наибольший прирост попереч-
ные напряжения от внутреннего давления воздуха в шине имеют
в сечении I. Для кольцевых напряжений эта закономерность не
всегда соблюдается, однако как для тех, так и для других харак-
терным является то, что приращение напряжений, вызванных
качением колеса под действием радиальной силы номинального
значения, существенно меньше напряжений от внутреннего дав-
ления воздуха в шине.
Напряжения под действием осевой силы нарушают симметрию
деформированного под действием Pz профиля шины относительно
плоскости вращения колеса. Профиль получает боковое смещение
(см. рис. 1.1) относительно обода колеса. При этом наибольшему
смещению подвержены участки шины, расположенные в зоне
контакта с основанием. В результате искажения профиля шины
равнодействующая усилий еще ближе переместится к краю одного
из бортов обода, что приведет к увеличению изгибающего момента
в этом месте, в то время как у другого края будет наблюдаться
противоположное явление. Следствием этого является соответ-
ствующее перераспределение деформаций и напряжений между
бортовыми закраинами обода.
Как видно из графиков (рис. 1.16, б п в справа), иллюстри-
рующих изменение главных напряжений на нагруженной за-
краине обода, при приложении Ру в целом сохраняется характер
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
45
кривых, которые обусловлены действием Pz, при отсутствии Р„
с той лишь разницей, что отклонения кривых стали большими
особенно в сечении I. Характер полученных кривых дает возмож-
ность выявить зоны экстремальных напряжений, вызванных
действием Рг и Ру на катящееся колесо. Характер протекания и
симметрия кривых позволяют при исследовании напряженно-
деформированного состояния колеса ограничиваться сечениями
половины оборота колеса. На рис. 1.18, а представлены графики
главных поперечных пн и кольцевых ок напряжений, которые
возникают в сечении профиля обода 203В—508 в сборе с шиной
300—508 при последовательном повороте колеса на одну восьмую
оборота, начиная от положения, когда сечение расположено внизу
и совмещается с центральной поперечной плоскостью.
Как видно из представленных графиков, приложение внешних
сил, включая Pz и Pv, не нарушает того характера распределения
напряжений по профилю обода, который устанавливается под
действием сил внутреннего давления в шине. Напряжения лишь
отклоняются в большую или меньшую сторону от этой кривой.
Результаты эксперимента показывают, что данная закономерность
остается справедливой для любых значений Pz и Р,,. Анализ
полученных материалов позволяет сделать вывод, что прираще-
ние Pz или Ру вызывает пропорциональные приращения пп.
Прямая пропорциональность ок от внешних сил наблюдается не
для всех зон профиля обода: для деформаций кромки бортовой
закраины —она справедлива, что весьма важно, так как именно
эта зона обода с точки зрения кольцевых напряжений является
опасной.
Отмеченные выше положения справедливы и для глубокого
неразъемного обода. Графики распределения главных попереч-
ных и кольцевых напряжений по сечению обода представлены
на рис. 1.18, б. Они иллюстрируют характер распределения на-
пряжений на внутренней поверхности обода 114/Х330, находя-
щегося в сборе с шиной 165Р—13, под давлением 0,19 МПа и при
совместном действии Рг = 4,5 кН и Pv = 1 кН в каждом из пяти
сечений при повороте колеса на 180°. Здесь, так же как и в случае
плоского разборного обода, приложение внешних сил не изме-
няет характера распределения напряжений, возникающих от
давления воздуха в шине. Однако кривая будет смещаться отно-
сительно исходной. Даже в случае совместного действия радиаль-
ной Pz и осевой Ру сил приращение напряжений в самом нагру-
женном нижнем сечении не превышает напряжений, обусловлен-
ных силами внутреннего давления воздуха в шине. Для этой
конструкции обода также свойственна прямая зависимость между
главными поперечными напряжениями и внешними силами.
Напряженное состояние замочной части обода зависит от его
конструкции. Для конструкции разборного обода, в которой за-
46
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
е„, №а ек, т/а
б)
Рис. 1.18. Распределение напряжений по сечению ободьев при различных их положениях
относительно опоры:
а — плоского разборною с коническими посадочными полками; б •—> глубокого неразъем-
НО[ о
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
47
Рис. 1.19. Схема замочного соединения
ободьев: а — трехкомпонентного; б — двух-
компонентного
мочное кольцо 1 выполняет только
функции стопорного элемента
(рис. 1.19, а), наиболее харак-
терной формой поперечного сече-
ния кольца является прямоуголь-
ная, поэтому профиль замочной
части 3 обода имеет прямоуголь-
ное очертание.
Для конструкции обода, у которой замочное кольцо объеди-
нено с посадочной полкой, характерна форма замочной части,
показанная на рис. 1.19, б. Внутренняя стенка замочной части
выполнена конической и предназначена для установки на спице-
вую ступицу автомобиля в случае использования бездискового
колеса.
Анализ работы замочной части обода (рис. 1.19, а) показы-
вает, что основной нагрузкой, обусловливающей ее напряжен-
ность, является осевая сила, которая передается от замочного
кольца и приложена с учетом некоторого перекоса сечения по-
следнего в области, близкой к максимальному диаметру замоч-
ного бурта. Для конструкции обода, показанной на рис. 1.19, б,
характер передачи усилия на замочную часть является более
сложным, так как кроме осевой силы N на бурт замочной части
будет действовать некоторая часть радиальной силы Q, восприни-
маемая посадочной полкой обода, что создает наиболее неблагопри-
ятные условия с точки зрения нагруженности замочной частид вух-
компонентного обода.
Ниже приводятся результаты исследования условий посадки
замочных и комбинированных бортовых колец для двух компонент-
ного обода конструкций, определяющих характер нагружения и
напряженность замочной части. Для проверки влияния кон-
струкции замочной части и чистоты контактирующих поверхно-
стей кольца и обода на механизм передачи усилия исследованию
подвергали экспериментальный точеный обод 6,00Т—20 и ободы
из горячекатаного профиля 5,00S—20 (рис. 1.19, а) и 152Б—508
(рис. 1.19, б).
Исследование проводилось при номинальных значениях вну-
треннего давления в шине и силы. Характер посадки замочных
колец на ободе оценивали по размерам и положению пятен кон-
такта на буртике замочной части с помощью краски. Результаты
опытов приведены на рис. 1.20 в виде схем. Для получения види-
мых пятен краску наносили ровным слоем на замочное кольцо,
которое затем устанавливали в замочную канавку несколько раз,
чтобы исключить появление на ободе случайных пятен, нанесен-
48
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Рис. 1.20. Схемы контакта элементов замочной части:
а и б — трехкомпонентной конструкции соответственно при р = 0,45 МПа и Pz — 13 кН;
виг—двухкомпонентной конструкции соответственно прир = 0,45 МПа и Pz =13 кН; 1 —
торцевой контакт; 2 — радиальный
ных при неосторожном монтаже. Характер распределения пятен
контакта при проведении эксперимента для каждого обода оста-
вался постоянным, а изменение размера пятен было незначи-
тельным. Для каждого обода составляли две схемы контакта:
первая —при действии давления воздуха в шине (рис. 1.20, а
и в); вторая — при совместном действии давления воздуха и ра-
диальной силы (рис. 1.20, б и г).
Как показал эксперимент, на точечном ободе 6,00Т—20, име-
ющем гладкие контактирующие поверхности, при действии дав-
ления воздуха в шине пятно контакта представляет сплошную
линию шириной 6 мм, контакт начинается в области перехода ра-
диуса закругления буртика в вертикальную его стенку и не изме-
няет своего положения при действии Q. На остальных двух обо-
дьях, изготовленных из проката, в силу неровности их поверх-
ности сплошность линии контакта, как видно из рис. 1.20, нару-
шается, контакт становится прерывистым и неравномерным вслед-
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ состояние ЭЛЕМЕНТОВ 49
Рис. 1.21. Распределение напряжений за-
мочной части трехкомпонентного обода,
изготовленного методом точения
Рис. 1.22. Экспериментальные значения
напряжений замочной части трехкомпо-
нентного обода, изготовленного из горя-
чекатаного профиля
ствие передачи концентрированного усилия на замочную часть
обода по отдельным участкам. Приложение Q здесь, так же, как
и на точеном ободе, весьма незначительно влияет на величину
и расположение пятен контакта. Из трех исследованных конструк-
ций у обода 152Б—508 наименее благоприятные условия контакта
замочной части с бортовым кольцом, так как меньшая суммарная
длина пятен контакта при большей величине интервалов между
пятнами, достигающими 230—250 мм по длине окружности, уси-
ливает неравномерность передачи усилия на замочную часть
обода. На ободе 5,005—20 суммарная длина пятен контакта
больше, и расположение их по окружности более равномерное,
что можно объяснить сравнительно меньшей поперечной же-
сткостью замочного кольца по сравнению с комбинированным
бортовым кольцом на двухкомпонентном ободе 152Б—508.
Экспериментальное исследование напряжений замочной части
точеного обода 6,00Т—20 показывает, что наиболее опасным
участком является основание замочной канавки. Как видно из
приведенного на рис. 1.21 графика, главные поперечные напря-
жения в сечении основания канавки по внутренней поверхности
обода при давлении воздуха в шине р = 0,6 МПа составляют оп =
= 140 МПа. Во всех остальных точках сечения замочной части оп
значительно меньше (не более ±40 МПа).
50
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Главные кольцевые напряжения ок даже в самом опасном
сечении также незначительны (рис. 1.22). Для ободьев из горяче-
катаного проката в качестве исследуемых выбирались сечения
в области контакта с наибольшим давлением: сечение А располо-
жено посередине короткого участка контакта между двумя длин-
ными промежутками, сечение Б — в средней части наибольшего
интервала между пятнами контакта.
Как показали результаты эксперимента (рис. 1.22), неравно-
мерность распределения давления по окружности оказывает очень
сильное влияние на напряжение замочной части. Так, в сечении А
в средней части основания канавки на внутренней поверхности
обода оп = 220 МПа при р = 0,45 МПа. Напряжения в сечении Б
ничтожно малы. Приложение силы Q несколько увеличивает на-
пряжения, однако это увеличение не превосходит значения Q
в основном профиле обода. Такая же неравномерность напряже-
ний характерна и для замочной части обода 152Б—20, хотя абсо-
лютное значение напряжений здесь меньше в результате действия
диска, приваренного к замочной части обода. Полученные ре-
зультаты показывают, насколько велико влияние шероховатости
поверхностей контактирующих деталей на напряженность за-
мочной части обода.
Нагруженность и напряженное состояние диска колеса. Диск ко-
леса в меньшей степени реагирует на изменение сил, которые возни-
кают в результате действия давления воздуха в шине, так как
обод как замкнутый кольцевой элемент, обладающий большой
окружной жесткостью, способен воспринять действие окружных
сил, создаваемых накачанной шиной, практически не передавая
их на диск.
Основными силовыми факторами, создающими напряженность
диска, являются моменты от сил Pz и Pljy из которых первый по-
стоянно действует и зависит от вылета диска, а второй зависит от
гд и действует эпизодически по мере возникновения осевого воз-
мущения, однако его значение и влияние на напряженность диска
в экстремальных случаях оказывается, как правило, значи-
тельным.
На рис. 1.23 показаны типичные графики изменения главных
напряжений на наружной поверхности спицы диска колеса 8,0—20
при его работе под действием Pz (кривые 1), а также при сов-
местном действии Pz и Ру для случая, когда моменты этих сил
совпадают по направлению (кривые 2), и графики главных напря-
жений этой же зоны, когда моменты осевой и радиальной сил
имеют противоположные направления (кривые 3).
Как показывает анализ графиков, полученных после обработки
результатов эксперимента, деформации и напряжения в диске
при качении колеса, возникающие под действием Pz, изменяются
в зависимости от того, какое положение занимает рассматривав-
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
51
Рис. 1.23. Главные напряжения <У1 и
(У2 на наружной поверхности спицы дис-
ка колеса 8,0—20
мая область по отношению
к опоре. Если направление
момента MPv от осевой силы
совпадает с направлением мо-
мента Д4Рг от радиальной
силы, то, как видно по кри-
вым 2, напряжения, сохра-
няя прежний характер изме-
нения, получают прираще-
ние. Если МРу действует
в противоположном направ-
лении, напряжения в диске
оказываются меньше значе-
ния, которое вызвано дей-
ствием момента MPz.
Рассмотрим нагружен-
ность дисков колес задней
оси грузового автомобиля
со сдвоенными колесами. Из
всех возможных случаев
движения остановимся на тех, когда возникают Ру. Эти случаи
являются критическими с точки зрения действующих на диски
колеса нагрузок. Наиболее характерным в этом отношении будет
являться движение автомобиля по криволинейной траектории.
Автомобиль движется по горизонтальному гладкому основанию
с постоянной скоростью, поворачивая вправо (рис. 1.24). В этом
случае часть боковой силы Рс, приходящейся на задний мост
автомобиля, создаст на колесах осевые реакции Ру, направленные
к центру поворота, а Д4С = hgPr, вызовет перераспределение G2
таким образом, что левые колеса получат дополнительную на-
грузку, а нагрузка на правых колесах соответственно уменьшится.
В этом случае, пренебрегая сопротивлением и деформацией
шин, реакция радиальной силы на каждом из левых и правых
колес задней оси с учетом поперечного перераспределения массы
автомобиля составит
Rz л. н = pz л. в = 0,25G2 4- O,5Po/ig/BK;
Rz п. и — Rz п. в — 0,25G2 G,5Pahs/BK.
(1-5)
(1.6)
Предположим, что Рб, действующая на заднюю ось автомобиля,
равномерно распределяется между колесами оси. Это возможно
до тех пор, пока левые колеса будут способны реализовать поло-
вину Рб, т. е. пока справедливо неравенство 0,5Рс < 7?гп(р.
52
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Рис. 1.24. Схема сил и мо-
ментов, действующих на
диски колес задней оси гру-
зового автомобиля при по-
вороте вправо
Реакция осевой силы на всех колесах одинакова и составляет
0,25Рб.
В этом случае, если пренебречь уводом шин и наклоном колес,
результирующие изгибающие моменты, действующие на диски
колес задней оси автомобиля, можно записать следующим образом:
Мя, н = Rz Л.НЛ - Ryrm = 0,25G26 - 0,5Рс (0,5rm - khe/BK); (1.7)
Мя. в = Rz л. Bk + Ryrm = 0,25Gzk + 0,57% (0,5rm + khgIBvy, (1.8)
мл. H = Rzn. + Rvrm = 0,25G2/e % 0,5/% (0,5rm - khg/BK)- (1.9)
Мц. в = Rz n. + Rg>'m = 0,25G2Aj — 0,57% (0,5г,„ %- khg/B^, (1.10)
где k — расстояние от рассматриваемой точки диска до верти-
кальной плоскости симметрии шины; гт — расстояние рассма-
триваемой точки диска до плоскости опоры.
Используя уравнения (1.7)—(1.10), можно проанализировать
нагруженность каждого из четырех дисков задних колес авто-
мобиля в зависимости от режимов поворота.
Из этих зависимостей видно, что самый большой момент испы-
тывает диск левого внутреннего колеса, так как приращение мо-
мента (в данном случае положительная величина) имеет постоян-
ный коэффициент, представляющий сумму положительных ве-
личин. На остальных дисках момент будет меньше.
Если 0,57% > Rzn(p, то при правом повороте левые колеса
автомобиля будут испытывать большую осевую силу, чем пра-
вые. Записав применительно к этому случаю нагружающие мо-
менты для каждого из четырех дисков оси автомобиля, можно
отметить, что результирующий момент на диске левого внутрен-
него колеса будет нарастать еще быстрее, и диск будет находиться
в еще более неблагоприятных условиях по сравнению с дисками
других колес.
Если учесть боковое смещение шины относительно обода
под действием Ру, то плечо момента MPz на диске внутреннего
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
53
Рис. 1.25. Главные напряжения в диске колеса задней оси грузового автомобиля:
а — прямолинейное движение автомобиля; б, в — движение автомобиля с поворотом
вправо, колесо установлено соответственно левым наружным и левым внутренним; 1 —
в точке А; 2 — в точке Б; сплошная линия — о^; штриховая — о2
левого колеса увеличится, что будет способствовать увеличению
момента на этом диске. На диске же наружного левого колеса
боковой увод будет уменьшать результирующий момент. Кроме
того, при повороте автомобиля в результате различной дефор-
мации шин плоскости колес наклоняются в сторону действия цен-
тробежной силы, а это вызывает появление дополнительной осе-
вой составляющей, направленной к центру поворота, что будет
увеличивать результирующий момент на диске внутреннего и
уменьшать на диске наружного колес.
При левом повороте автомобиля наиболее нагруженным ока-
жется диск правого внутреннего колеса. Данные выводы оказы-
ваются справедливыми и для случая, когда автомобиль движется
с поперечным наклоном.
На рис. 1.25 представлены результаты испытаний дисков ко-
лес 6,00Т—20 с шиной 260—508 грузового автомобиля семейства
ЗИЛ в виде графиков главных напряжений, зарегистрированных
с помощью двух тензорозеток, расположенных на центральной
(точка А, см. рис. 1.24) и периферийной (точка Б) частях наруж-
ной поверхности одной из спиц диска при вращении колеса в про-
цессе движения автомобиля на повороте.
По оси ординат на графике отложены главные напряжения с?!
и сг2, а по оси абсцисс — координаты развертки окружности колеса
54
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
с нулем отсчета, расположенным в нижнем положении тензо-
розетки.
Осциллограммы деформаций в диске колеса были сняты при
движении полностью нагруженного автомобиля по прямой
(рис. 1.25, а) и на повороте (рис. 1.25, б и в). Испытуемое колесо
было установлено на левой стороне ведущего моста последова-
тельно снаружи и внутри (рис. 1.25, соответственно в и б).
Анализируя графики рис. 1.25, можно заключить, что диски
внутренних сдвоенных колес грузового автомобиля находятся
в более напряженном состоянии по сравнению с дисками наруж-
ных колес, так как в экстремальных случаях они оказываются
более нагруженными, что должно учитываться при их конструи-
ровании и установке на автомобиль.
Характеризуя напряженное состояние диска колеса в целом,
следует отметить, что в отличие от обода напряжения в нем прак-
тически не имеют постоянной составляющей, они значительно
ниже и имеют знакопеременные значения. Такой режим нагру-
жения с точки зрения сопротивления усталости является наи-
более опасным.
Усложнение конструкции дисков, наличие вырезов, отверстий
на дисках колес грузовых автомобилей, всевозможных выштам-
повок на дисках колес легковых автомобилей, часть которых вы-
полняет чисто декоративную функцию, приводит к тому, что
закон распределения напряжений по поверхности диска стано-
вится очень сложным. Анализируя распределения деформаций
и напряжений в диске, можно отметить две характерные зоны:
центральную плоскую с отверстиями для крепежных шпилек и
периферийную сферическую или коническую, содержащую, как
правило, вырезы — ручные отверстия. Когда крепежные шпильки
затянуты, центральная часть диска плотно примыкает к привалоч-
ной плоскости ступицы и благодаря силам трения образует с ней
единое целое. Периферийная часть свободна от поверхностных
сил, нагружена только по радиусам сопряжения с центральной
частью диска и ободом колеса. Нагруженность периферийной
части уменьшается с удалением от центра, поэтому из условий
равнопрочности рационально уменьшить толщину стенки диска,
особенно если диск выполнен без ручных отверстий. Постепенное
утонение периферийной зоны особенно оправданно для глубоких
дисков, соединенных с ободом в цилиндрической его части, и
совершенно необходимо, если соединение осуществляется посред-
ством клепки. В случае использования сварки для присоединения
диска к замочной части его глубина (при сохранении вылета)
уменьшается и утонение периферийной части не является уже
настолько эффективным, тем более если ручные отверстия имеют
большие размеры, как в случае нераскатанного спицевого диска.
Однако в этом случае напряжения в периферийной части диска
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
55
Рис. 1.26. Кольцевые напряжения в окрест-
ности крепежных отверстий диска при затяжке
гаек крепления
превосходят те, которые присущи
раскатанному диску переменной
толщины с несквозными руч-
ными отверстиями меньшей вели-
чины.
Наиболее нагруженной зоной
диска является центральная часть,
ее напряженность и работоспо-
собность существенно зависят от
конструкции крепления. Для при-
меняемых на отечественных авто-
мобилях способов крепления боль-
шое значение имеет степень за-
тяжки крепежных гаек. Недоста-
точное усилие затяжки вызывает
ослабление соединения диска со
ступицей, снижение сил трения между ними и концентрацию внеш-
них сил и моментов на фасках крепежных отверстий, что приводит
к большим, переменно действующим контактным напряжениям и,
как следствие, образованию микро-, а затем макротрещин с выходом
их в тело диска и последующим развитием, приводящим к поломке
колеса. Чрезмерно большое усилие затяжки гаек крепления не
менее вредно, поскольку также создает очаги разрушения на
поверхности фасок крепежных отверстий с аналогичными преды-
дущему случаю результатами.
Напряжения в окрестности крепежных отверстий диска по-
казаны на рис. 1.26, из которого видно влияние степени затяжки
крепежных гаек на напряжения в диске (кривые 1—5). Кривые
распределения кольцевых напряжений в окрестности двух кре-
пежных отверстий (рис. 26, а и б) показывают, насколько ве-
лики напряжения диска, возникающие при затяжке гаек и какой
большой разброс этих напряжений может быть по отверстиям
в результате неточности их расположения, даже если она не вы-
ходит за пределы допуска, как это имело место в данном случае.
При проведении эксперимента гайки были затянуты моментом
не более 2,5 кН-м, поскольку при больших значениях на кромке
отверстий возникала пластическая деформация, которая могла
повредить тензорезисторы.
Как показывают исследования, оптимальный момент затяги-
вания крепежных гаек, обеспечивающий плотное прижатие диска
к ступице, и отсутствие самоотвинчивания гаек, а следовательно,
наибольшую долговечность диска, 7И3 = 35 4-50 кг-м. В этом случае
напряжения в зоне крепежных отверстий будут еще большими.
56
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
В этой связи актуальным является вопрос поиска путей со-
вершенствования конструкции крепления дисковых колес.
Конструкция крепления с центрированием диска по централь-
ному отверстию исключает необходимость в центрирующих фасках
на крепежных отверстиях, диаметр которых и расположение на
диске выполняются по свободным размерам, а контакт гайки
с телом диска осуществляется с помощью специальных пружиня-
щих шайб. Шайбы не только предотвращают самоотвинчивание
гаек, но и распределяют момент затягивания по окружности,
отстоящей от кромки отверстия на таком расстоянии, при кото-
ром исключается опасность возникновения больших контактных
напряжений и появление трещин в диске при монтаже колес.
Прочность диска колеса определяется его сопротивлением
усталостным разрушениям, на которое кроме таких общеизвест-
ных факторов, как механические характеристики материала, чи-
стота поверхности и прочие, непосредственное влияние оказы-
вают конструктивные параметры, в частности конфигурация, ве-
личина и число ручных отверстий, глубина диска, вылет и осо-
бенно толщина.
Расчет обода и диска колеса. Основные расчетные зависимости,
применяемые для определения напряженно-деформированного со-
стояния обода, получены путем решения задачи составной обо-
лочечной конструкции, находящейся в условиях осесимметрич-
ного нагружения, обусловленного давлением воздуха в шине и
являющегося главным силовым фактором.
Плоский разборный обод колеса грузового автомобиля рас-
считывают, используя совместное решение для кольца (уча-
сток АВ), короткой (участок ВС) и бесконечно длинной (уча-
сток CD) цилиндрических оболочек (рис. 1.27).
Анализ полученных зависимостей показывает, что на вели-
чину изгибающих моментов, действующих вблизи наиболее опас-
ной зоны перехода от бортовой закраины в посадочную полку
обода, влияние членов, учитывающих осевую силу Nx и распре-
деленное в средней части обода давление р, незначительно и не
превышает 4—5 %. При этом значение члена, содержащего Nx,
мало. Член, учитывающий р в общем балансе силовых факторов,
приобретает заметное влияние лишь при достаточном удалении
от бортовой закраины. Это обстоятельство позволяет существенно
упростить расчет, исключив из рассмотрения короткую цилин-
дрическую оболочку, для которой решение трудоемко, и получить
выражения для начальных значений изгибающего момента Д4П
и поперечной силы Qo, действующих на стыке кольца и оболочки,
в общем виде [9].
На рис. 1.28 представлена расчетная схема обода 7,0—20,
применяемого на грузовых автомобилях семейств ЗИЛ, КАЗ,
КамАЗ с коническими (5°) посадочными полками переменной,
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
57
Рис. 1.27. Расчетная схема обода колеса как оболочечной конструкции, состоящей из
кольца АВ* короткой ВС и длинной CD цилиндрических оболочек
линейно изменяющейся толщины. В этом случае участок борто-
вой закраины и примыкающей к ней части посадочной полки,
несущий сложную распределенную нагрузку, рассматривается
как кольцо, а остальная часть посадочной полки совместно с цен-
тральной частью обода отнесена к цилиндрической оболочке,
свободной от внешней нагрузки, которой в силу ничтожности
ее влияния на величину начальных значений 7И0 и Qo можно
пренебречь.
Ниже приведены аналитические зависимости для определения
начальных значений 7И0 и Qo, которые выражены через внешние
силовые факторы (значения всех силовых факторов приведены
к единице длины срединной окружности цилиндрической обо-
лочки радиуса р) и геометрические параметры обода:
дд Ч~ [£х/(1 + 2ор)| (а — е/) .
1+2pe/(l-o,5g) + a₽g ’
Qo = I [PMo - X/(1 H-2«B)Q9],
где и Qq — крутящий момент от нагрузки q (S), распреде-
ленной по бортовой закраине обода, и силы Nx относительно
58
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Рис. 1.28. Расчетная схема плоского разборного обода 7,0—20 с конической пятигранной
полкой
центра тяжести сечения бортовой закраины обода и радиальная
составляющая равнодействующей нагрузки q (S) (см. рис. 1.27),
распределенной по бортовой закраине обода; эти силовые фак-
торы будут определены ниже:
.. 1 2<?р . _ рсрз63
5 “ 1 + + pC₽3fi3/[6f (1 — [Л.2)] ’ 5С — 6F (1 _p2) >
о___ 3(1 —Ц2) . _ 6Т7 (1 —p2) . г___ j .p
pcp2S3 ’
NX = N = 0,5P (rl - 0,25Df)/p;
= Mqc + (c — p) No,
где M(JC — крутящий момент от распределенной нагрузки q (S);
с — радиус центра тяжести сечения кольца, имеющего пло-
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
59
щадь F и момент инерции Jy относительно вертикальной оси Y;
а — расстояние от центра тяжести О кольца до торца цилиндри-
ческой оболочки радиуса р; р — коэффициент Пуассона; б —
толщина оболочки.
На участке справа от начального сечения параметры напря-
женно-деформированного состояния в меридианальной плоско-
сти, в частности Wx — перемещения, 6Х —углы поворота, Мх —
изгибающие моменты и апх—напряжения, определяются вы-
ражениями:
= —-2^"e(cos P-r~ sinpx) + -2^-ecosp%-
Рр2 11 । Nx \ .
ztv ”г^~ргг)’
ех = = -щ- е cos Ра--е (cos рж -ф sin р%);
Мх = = ~ М°е <cos Р* sin ₽*) + qr - sin ₽х;
onx = Nx/8±6Mx/82; (1.11)
где е = ехр ( ~Ф>а); D = Е88/ [12 (1 — р2) ] — цилиндрическая же-
сткость; Ё — модуль упругости первого рода; х — текущая
координата.
Параметры напряженно-деформированного состояния: силу Ny,
изгибающие моменты Му и напряжения crft в окружном направ-
лении — вычисляют по выражениям:
Ny = pNx-'rE8W/p; Му = цМх;
aK = Nv/8±(6Mv/&). (1.12)
На участках посадочной полки и бортовой закраины, распо-
ложенных слева от начального сечения, изгибающие моменты
и напряжения определяются последовательным составлением
уравнений равновесия для каждой отсеченной части, располо-
женной между начальным п текущим сечением. На рис. 1.29 эта
часть заштрихована.
Из условия равновесия заштрихованной части кольца можно
определить суммарные момент и силу:
М = [Л-[о + Qoe — Nx (pn — р)] p/pn +
4" Qnd — Nqn(/'n — Pn)p'n/Pn(1.13)
Q = Qn>'n/pn (Qo Qqn) P/Pn* (1-14)
Исходя из условия отсутствия депланации сечения кольца
и располагая углом поворота и радиальным перемещением цен-
тра тяжести его сечения, представляется возможным всегда иметь
информацию относительно идентичных перемещений каждой из
60
ДИНАМИКА КОЛЕСА II РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Рис. 1.30. Расчетная схема внешних сило-
вых факторов N^t и 7И^ распределенной
нагрузки q (5)
отсеченных частей кольца, а затем по известным формулам [19]
определить момент М и поперечную силу Q, соответствующие ука-
занным перемещениям, предварительно вычислив площадь сече-
ния Fn, момент инерции Jyn относительно оси Y и радиус центра
тяжести площади рп отсеченного участка кольца:
M = EJvne/&, (1.15)
Q = EFnWn/pzn, (1.16)
где Wn — радиальное перемещение центра тяжести сечения от-
сеченной части кольца, равное алгебраической сумме радиаль-
ного перемещения центра тяжести сечения кольца в совокупности
с произведением угла поворота кольца 6 на ап — расстояние
между центрами тяжести сечений кольца и отсеченной его части,
Wn = ап6.
Подстановка найденных значений момента М и поперечной
силы Q по формулам (1.15) и (1.16) в формулы (1.13) и (1.14) дает
возможность определить искомые силовые факторы Мп и Qn
в любом из заданных сечений бортовой закраины и части посадоч-
ной полки, расположенной слева от начального сечения.
Напряжения на этом отрезке профиля обода определяются
зависимостями
Oil = [(Qn cos <р I N4n sin ф)/б] + 6Мп/б2;
Ок = (Л4? — М0 — Qo«) WnlJy -Г KQo -Г О^р)/^] ± 6рА1п/б2;
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
61
где ф — угол наклона сечения; уп — расстояние между рассма-
триваемым волокном поверхности кольца и осью Y.
Приведенные выражения дают возможность полностью рас-
считать напряженно-деформированное состояние обода, если из-
вестны геометрические параметры, физические константы мате-
риала и внешние силовые факторы.
Определение осевой Nq, радиальной Qq составляющих равно-
действующей, а также крутящего момента Лф.с относительно
центра тяжести сечения кольца от распределенной нагрузки q (S),
воспринимаемой поверхностью кольца от шины, проводится
последовательно по участкам с последующим суммированием
полученных значений.
Для обода с коническими посадочными полками можно выде-
лить тороидальный АВ и плоский ВС участки бортовой закраины,
тороидальный участок CD поверхности перехода закраины в по-
садочную полку и, наконец, участок конической полки DE
(рис. 1.30).
Выбирая в качестве аргумента функции нагрузки q (S) на
участке АВ угол ф, определим бесконечно малую силу dNAB,
сосредоточенную на элементарном кольце с текущим радиусом R:
dNq АВ — Р-1<7 (ф) 1 R COS Ф dty.
Принимая во внимание, что R = г0- + г sin ф, выражение
для силы NqAB можно записать в следующем виде:
<Г1
NVAB = r2/p \ д(ф) (г0,/1 + sin ф) cos ф dq>, (1-17)
б
где ф! —угол, на дуге которого действует распределенная на-
грузка q (ф).
На плоском участке ВС, если в качестве аргумента функции
принять текущий радиус-7?, бесконечно малая сила
dN'J3C = p-iq(R)RdR.
Значение Nq вс, действующей на весь- плоский участок ВС,
определится интегралом с пределами интегрирования от мини-
мального г0- до максимального г0« значения его радиуса R:
го"
NqBC = 1/Р f q(R)RdR.
г О’
Для участка тороидальной поверхности перехода от бортовой
закраины в посадочную полку
<г»
Nq CD = /'1/р I q (ф) (!'o”/r\ — sin ф) cos <pd(p, (1-18)
о
62
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
где ф2 — угол, соответствующий зоне действия распределенной
нагрузки q (ф) на этом участке.
Значение NqBE, реализуемое на конической полке обода,
представляет разность полной осевой силы Nq, подсчитанной
по формуле (1.1), и того значения силы, которое реализуется на
поверхности бортовой закраины:
NqDE ~N0 — (NqAB -f- NqBC 4“ NqCD).
Выражения для радиальных составляющих силы для торои-
дальных участков АВ и CD аналогичны выражениям (1.17) и
(1.18) для осевых составляющих с той разницей, что cos (<р) сле-
дует заменить на sin (ф):
<₽1
Qqab = /'2/р { q (ф) (/'о'/г + sin ф) sin cpdcp;
О
<Р1
Qqco = ri/p J q(<г)— sin g) sin tpdq>.
о
На участке посадочной полки радиальная составляющая
равнодействующей распределенной нагрузки выражается зави-
симостью
^2
QqDE = cos а/p J q(x) (rs - x sin a) dx,
it
где a — угол наклона посадочной полки; 1г и /2 — начальное
и конечное значение текущей координаты х; rs — радиус точки
пересечения линии продолжения профиля посадочной полки с пер-
пендикуляром, опущенным из центра тяжести сечения кольца.
Полная радиальная составляющая равнодействующей распре-
деленной нагрузки Qq = QqAB + QqCD + <2<дж-
Элементарный крутящий момент MqAB от нагрузки, распре-
деленной на тороидальном участке бортовой закраины, опре-
делится выражением
dMqAB = (r/p) q (ср) hrfdtp,
где ht —расстояние от линии действия нагрузки, сосредоточен-
ной на элементарном кольце, до центра тяжести сечения кольца О
(см. рис. 1.30).
Подставляя в последнее выражение 7? = r0- + г sin ср, hi =
= h sin (ф — у) и проинтегрировав в пределах от ф = 0 до
Ф = ф1; получим для крутящего момента, действующего на
участке АВ бортовой закраины обода относительно центра тя-
жести сечения кольца О, выражение
<Pi
MqAB = A/-2/p | q (ф) sin (ф — у)(г0-/г sin ф) dtp,
о
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
63
где h — расстояние от центра тяжести сечения кольца О до
центра окружности тора бортовой закраины; у — угол, под ко-
торым расположен отрезок h к горизонтали (см. рис. 1.28).
На участке ВС вертикальной стенки бортовой закраины эле-
ментарный и полный крутящий момент
dMqBC = р-17 (Д) R (с — R) dP;
ГО"
= f q(R)R(c —R)dR.
ro-
Крутящий момент на участке CD тороидальной поверхности
перехода от бортовой закраины в полку
Mqco = r2ih'Ip | q (<p) (/'oV/'i — sin <p) cos (yi — q ) dy,
о
где h’ — расстояние между центром радиуса /у и центром тя-
жести сечения кольца О; = arctg (г, + k)/(c —г0») (k — рас-
стояние от центра тяжести кольца до поверхности вертикальной
стенки бортовой закраины, см. рис. 1.30).
Крутящий момент на участке DE посадочной полки
M.qDs — Р-1 J q (х) х (rs — xsin a) dx.
h
Для определения полного крутящего момента MSg необходимо
просуммировать с соответствующими знаками полученные выше
значения моментов, а также учесть крутящий момент от силы NqDE,
реализуемой на конической полке в осевом направлении, и кру-
тящий момент от осевой силы Nx (см. рис. 1.28), приложенной
в месте разреза обода между правой и левой его частями:
— MqAB 4” MqBC + MqCD 4- MqDE + ^NDE ~Г ^Nx,
MnDE ~ NDEmd
Mnx === E
где гщ и m2 — расстояния линий действия сил соответственно
Nde и Nx от центра тяжести кольца О, см. рис. 1.28.
Расчет замочной части обода проводят по наиболее опасному
месту —основанию канавки (см. рис. 1.19). Эта область под-
вержена действию изгибающего момента Мх и осевой силы Nx,
напряжения от которой, складываясь с напряжениями от изгиба-
ющего момента, увеличивают суммарные напряжения на по-
верхности, примыкающей к замочному кольцу, и уменьшают
напряжения от изгиба на противоположной поверхности.
64
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Рис. 1.31. Схема обода как регулярной
структуры чередующихся колец и оболочек-.
а — разбивке профиля обода на кольца и
оболочки; б — регулярная структура чере-
дующихся колец и цилиндрических оболо-
чек
Применяя изложенную выше
методику, можно рассчитать
замочную часть обода, рас-
сматривая ее как кольцо, од-
нако, принимая во внимание
геометрические размеры замоч-
ных частей, можно считать
радиус окружности замочной
части бесконечно большим по
отношению к высоте ее бур-
тика. Тогда, пренебрегая мо-
ментом Му в силу его незначительности, определим действу-
ющий в поперечном направлении Мх = Nxh (h — расстояние,
равное сумме высоты буртика и половины толщины сечения обода
в основании замочной канавки). Определив Мх и зная толщину
основания замочной канавки, можно по формуле (1.11) подсчи-
тать поперечные напряжения сгп в наиболее опасном сечении.
Учитывая неравномерность контакта кольца и канавки и свя-
занную с этим концентрацию усилия на отдельных участках за-
мочного буртика, рекомендуется вводить поправочный коэф-
фициент п = 2,0-г-2,5 для трехкомпонентного обода и п' —
= 2,5н-3,0 для двухкомпонентного, который имеет более слож-
ный характер передачи усилия от кольца к канавке.
Расчет неразрезных бортовых колец полностью аналогичен
расчету бортовой закраины обода с той разницей, что в этом слу-
чае краевые значения силовых факторов Мо и Qo принимаются
равными нулю.
Расчет глубокого п-ручьевого обода отличается от приведенного
выше расчета обода из-за наличия ручьев.
Представляя обод в виде показанной на рис. 1.31 регулярной
структуры чередующихся коротких цилиндрических оболочек
и колец (возможно фиктивных, имеющих нулевые жесткости)
задачу о напряженно-деформированном состоянии обода можно
сформулировать, связав соотношения для отдельных колец и
оболочек условиями совместной их работы [20].
Введем в рассмотрение вектор
y = \yi\(t=\, 2, 3, 4),
(1.19)
компоненты которого задаются выражениями yr = w; у2 = 0;
Уз = Q; у4 = Mi (где w — радиальное перемещение,© — угол
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ 65
поворота). Тогда соотношения для параметров w, 6, Q, М при-
менительно к коротким цилиндрическим оболочкам, определя-
ющие связь между значениями компонент вектора у в некоторой
точке х и значениями компонент того же вектора на торце 1 (х =
— 0), можно представить, если воспользоваться методом началь-
ных параметров:
? = [Л(х)]'^+?(х), (1.20)
где элементы матрицы [Л (х)] = \а^\ и вектора b (х) = {bt}
(i, j = 1, 2, 3, 4) выражаются известным образом через функции
Крылова [21].
Используя соотношение (1.20), можно установить связь пара-
метров напряженно-деформированного состояния на торцах 1 и 2
каждой оболочки:
Z/2 = [Л]1}/, ф- Ъ\
[Л]1' = [A (L)]1; 7/= ~b‘(L); (1.21)
(KicTV).
Если воспользоваться зависимостями для осесимметричного на-
груженного i-го кольца конструкции, состыкованного с r-й и
(i—1)-й оболочками, можно получить алгебраическую связь
между параметрами напряженно-деформированного состояния двух
соседних оболочек:
у1^[К]‘у12~1 + Л‘(1 (1.22)
Элементы матрицы [К] выражаются через геометрические и
жесткостные характеристики r-го кольца, а элементы вектора
определяются через внешние силовые факторы, действующие
на кольцо.
Применяя последовательно, начиная с первого кольца и пер-
вой оболочки, соотношения (1.21) и (1.22), можно легко алгорит-
мизировать задачу вне зависимости от количества ручьев, кото-
рые содержат конструкции обода колеса:
У! = [К]’ ~У2 + d!;
"у1 = РП2 ~Уг + d2 - [К]2 {[Л]1 -4- Т} - |Ф2 =
= [К]2 [Л]1 {[К]1 Й + dl\ + [К]2 Ь1 + d2=
= [Я]2 И]1 [К]1 $ + [К]2 [Л]’ d1 + [К]2? + d2. (1.23)
Если ввести вспомогательные матрицу [Pp и вектор 71’ (1
<3 I <з N 4- 1), причем [Р]1 = [Д’]1; 71 = d1; [Р]2 = [Д]2 X
3 П/р И. В. Балабина
66
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
X [Л]1 [Р]1; /2 = [2<]2 [Л]1 t1 + [2<]2 b1 + d2, то соотношение
(1.22) примет вид
^2 Г П12“*0 I ~?2
У\ — [^1 У2 4” t •
Выполняя для оболочек и колец операции, аналогичные (1.23),
можно записать
^ = [W + ^(lci«:7V+l), (1.25)
[Рр‘ и У — матрица и вектор, определяемые по рекуррентным за-
висимостям
[Р]1 = [K]1; P =
[Рр^КНЛр-1 И1’’1;
ti = [/С]»’ [Л]'-1 Р’-1 + [К]£ Z/-1 + d‘ (2 < i с N + 1). (1.26)
Используя выражение (1.25), можно получить зависимость
параметров напряженно-деформированного состояния на торцах
конструкции
^V-H = ^0 _1_ 7м+1. (! .27)
Считая правый край конструкции всегда свободным, имеем
две компоненты вектора у^+1 равные нулю:
QAH-1 = ЖА+1 = о (128)
На левом краю конструкции, если обод соединяется с жестким
элементом, например с диском, что характерно для колес легко-
вых автомобилей, тракторов и сельхозмашин, задаются равными
нулю две компоненты вектора z/°, а именно
W° = е° = 0. (1.29)
В случае же использования колес с плоским разборным ободом,
применяемым на грузовых автомобилях, задается условие
qo = a1o==o (1.30)
Располагая двумя компонентами вектора у®, остается опре-
делить из алгебраических уравнений (1.27) с учетом (1.28) две
неизвестные его компоненты, решая только два уравнения из
четырех системы (1.27).
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
67
Если использовать условие (1.29), то компоненты Q° и М°
вектора у% определяются с помощью компонент Рт, п , tm (pi,
и = 1, 2, 3, 4) матрицы [В] и вектора t по выражениям:
Q0 = (р^+' - АТ^+')/А;
М° = (/>£№ - P3W+*)/A, (1.31)
А = Р^'р^Г - Р№1Рз$*•
Аналогичным образом можно получить выражения для не-
известных компонент вектора у% при задании условия (1.30).
Располагая компонентами вектора у®, с помощью выраже-
ний (1.25) можно вычислить параметры напряженно-деформи-
рованного состояния на левом конце каждой из оболочек, опре-
деляемые вектором у{ (1 < t < М), а используя соотношения
(1.20) для r-й оболочки, можно определить параметры напря-
женно-деформированного состояния в любой точке оболочки
с текущей координатой х.
Рассчитав силовые факторы и перемещения, представляется
возможным по формулам (1.11) и (1.12) определить напряжения сгп
и сгк на внутренней и внешней поверхностях каждой из оболочек.
Напряженно-деформированное состояние участков обода, рас-
сматриваемых как кольцо, рассчитывают по методике, изложенной
выше для расчета бортовой закраины плоского разборного обода.
Алгоритм расчета обода оформлен в виде программы на языке
ФОРТРАН и апробирован на ЭВМ ЕС-1022 и М-4030. Программа
предусматривает выполнение следующих операций:
вычисление по заданной конфигурации профиля и эпюре дав-
ления соответствующих геометрических и внешнесиловых харак-
теристик для каждого кольца;
вычисление осевых усилий Nx в сечениях оболочек и колец
на основании условия равновесия;
определение для каждого кольца и каждой оболочки компо-
нент матриц [2<], [А] и векторов b, d;
определение на основе рекуррентных соотношений (1.26) зна-
чения матриц [Р]» и векторов ££;
расчет по формулам типа (1.31) параметров напряженно-
деформированного состояния у^ на левом торце конструкции обода;
определение с помощью соотношений (1.25) начальных зна-
чений у± для каждой оболочки;
3*
68
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
вычисление с помощью формул (1.20) параметров напряженно-
деформированного состояния г/0, а также напряжений в точках
с текущей координатой х каждой оболочки;
определение параметров напряженно-деформированного со-
стояния в заданных точках профиля каждого кольца по методу
сечений.
Вычисление всех одномерных интегралов осуществляется по
методу трапеций.
Сравнение расчетных и экспериментальных результатов пока-
зывает хорошую их сходимость. Это обстоятельство в совокуп-
ности с незначительностью требуемых ресурсов памяти ЭВМ,
необходимых для реализации программы (порядка нескольких
секунд), обосновывает правомерность рекомендации для практи-
ческого использования предложенного метода расчета.
Достижения строительной механики и возможности совре-
менных вычислительных средств позволяет практически решать
проблему расчета напряженно-деформированного состояния эле-
ментов колеса при любом виде его нагружения.
Проведенные в последнее время теоретические исследования
коллективом ученых под руководством чл.-кор. АН СССР
Э. И. Григолюка позволили разработать комплекс алгоритмов
и программ расчета напряженно-деформированного состояния
элементов колес при осесимметричном и неосесимметричном их
нагружении. Программа для определения напряженного состоя-
ния колеса, находящегося под действием вертикальной нагрузки,
как одном из основных случаев внешнесилового нагружения,
составлена на основе алгоритма [22].
Решение получено путем разложения в ряды Фурье по окруж-
ной координате и сведения задачи к совокупности связанных
краевых задач для систем обыкновенных дифференциальных урав-
нений восьмого порядка. Решение строилось по методу переме-
щений в комбинации с методом сведения краевой задачи к задаче
Коши. Устойчивость численного интегрирования обеспечивалась
применением метода дискретной ортогонализации С. К. Году-
нова [23]). Расчет, проведенный для полного оборота колеса,
подтверждает полученные экспериментально результаты [9]
незначительного влияния силовых факторов на напряженность
обода, обосновывая правомерность концепции построения расчета
напряженно-деформированного состояния последнего на базе
осесимметричной модели с последующей корректировкой величины
напряжений с помощью экспериментальных коэффициентов, учи-
тывающих действие радиальной и осевой сил.
Расчет диска можно осуществлять по описанным выше ме-
тодам, наличие ручных отверстий учитывается уменьшением
общей жесткости и производится по схеме «размазывания».
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ 69
Рис. 1.32. Схема разделении колеса 7,0—20 на элементарные оболочки (участки)
На рис. 1.32 показана схема разделения обода и диска колеса
7,0—20 на элементарные оболочки I—XII, используемая при
решении задачи.
Более точные результаты дает расчет с применением метода
конечных элементов, который в последнее время находит все
более широкое применение по мере развития и внедрения в инже-
нерную практику электронно-вычислительных средств, без нали-
чия которых практическое использование метода конечных эле-
ментов в силу чрезвычайно большого объема вычислительных
операций было бы невозможным.
При применении метода конечных элементов [24 ] выбор ко-
нечно-элементной модели и построение решения применительно
к конструкции колеса имеют особенности. В качестве основы по-
строения конечно-элементной модели выбран треугольный пло-
ский элемент с тремя узловыми точками в вершинах, что позво-
ляет определить матрицу его жесткости аналитически и не при-
бегать к численному интегрированию. Построение расчетной
модели начинается с выбора сетки узлов, соединяя которые
определенным образом отрезками прямых, можно получить ко-
нечно-элементную модель, состоящую из треугольных плоских
элементов. На рис. 1.33 приведены примеры конечно-элементной
аппроксимации для различных участков диска и обода колеса.
Координаты каждой вершины треугольного элемента в глобаль-
ной системе координат определяются координатами срединной
плоскости конструкции. Толщина треугольного элемента задается
в каждой его вершине и определяется по нормали к срединной
поверхности рассчитываемого участка, которая считается несу-
щей приложенную к конструкции нагрузку, аппроксимируемую
системой сил в узлах конечно-элементной модели.
70
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Рис. 1.33. Конечно-элементная аппроксимация колеса
Первоначальным, предшествующим расчету этапом является
оценка топологических свойств исследуемого объекта. Располо-
жение на диске крепежных и ручных отверстий обычно таково,
что имеется хотя бы одна плоскость симметрии, проходящая
через ось вращения колеса, что дает возможность рассматривать
одну из половин колеса. При этом симметрия нагрузки относи-
тельно плоскости симметрии не является обязательной, если ре-
шение представить двумя задачами симметричного и несимме-
тричного нагружения, например, путем разложения нагрузки
в ряд Фурье.
При построении конечно-элементной модели колеса двумя
радиальными сечениями выделяют некоторый характерный его
участок; одно из сечений проходит через центр крепежного от-
верстия, а другое — посредине между рассматриваемым и сосед-
ним крепежным отверстием. Каждый из таких секторов делится
на три подэлемента, в частности: диск-пластина, диск-оболочка
и обод. Таким образом, каждая половина колеса может быть
представлена набором секций с одинаковыми свободными частями
(если не учитывать вентильный паз), двумя типами диско-пластин-
чатых элементов (с правым и левым расположением половины,
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
71
крепежного отверстия и различными, определяемыми числом и
размерами ручных отверстий; диско-оболочечными частями).
Общий алгоритм решения задачи включает следующие этапы.
1. Ввод и проверка исходной информации.
2. Построение системы разрешающих уравнений для выбран-
ной конечно-элементной модели. Построение матриц жесткости
каждого конечного элемента в выбранной системе координат:
преобразование матриц жесткости каждого элемента в общую
систему координат;
объединение матриц жесткости отдельных элементов;
построение вектора нагрузок;
учет условий закрепления.
3. Решение системы линейных алгебраических уравнений и
определение обобщенных перемещений.
4. Определение напряжений в каждом узле конечно-элемент-
ной модели.
5. Вывод результатов расчета.
Программа расчета напряженно-деформированного состояния
элементов колеса на основе метода конечных элементов написана
на языке ФОРТРАН-IV (реализация в ОСЕС) и состоит из де-
сяти основных, двух вспомогательных подпрограмм и объединя-
ющей управляющей программы, что в совокупности составляет
примерно 730 операторов.
Для эффективного решения задачи методом конечного эле-
мента необходима ЭВМ с достаточно большой оперативной па-
мятью (103 Кбайт) и высоким быстродействием, порядка 300 000
операций в 1 с, например ЭВМ типа ЕС-1040, ЕС-1050, чистое
время использования которых составляет несколько часов.
В заключение следует отметить, что стойкость против раз-
рушения диска, работающего в условиях высоких знакоперемен-
ных напряжений, определяется усталостными характеристиками,
в связи с чем его напряженно-деформированное состояние с точки
зрения прочности является в меньшей степени показательным,
нежели это имеет место для обода, у которого статическая состав-
ляющая нагрузки является доминирующей.
2. КОНСТРУКЦИИ колес
2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ КОЛЕС
Колеса являются изделием массового и крупносерийного про-
изводства. Изготовляют их, как правило, на специализирован-
ных заводах или в специальных цехах, оборудованных высоко-
механизированными и автоматическими линиями, в связи с чем
к колесам предъявляют высокие требования по однотипности
конструкции, уровню унификации деталей, профилей металлопро-
ката, технологических процессов и оборудования. Однако для пол-
ного удовлетворения современных высоких требований, предъяв-
ляемых каждой отраслью машиностроения к конструкции и ка-
честву изготовления колес, необходимо многообразие колес,
отличающихся эксплуатационным назначением, характером на-
гружения, сроками службы и другими показателями, что обуслов-
ливает тенденцию их разунификации.
Компромиссное удовлетворение этих противоречивых требо-
ваний на различных этапах технического развития и уровня про-
изводства транспортных средств обеспечивается разработкой и
реализацией оптимального по количественному и качественному
уровню и экономически обоснованного типажа колес. Для раз-
работки типажа необходима классификация колес на основе
общих и принципиальных для различных колес признаков. Клас-
сификация колес по классам, видам и типам обеспечивает возмож-
ность разработки общих и специфических технических требований
как к типажу в целом, так и к отдельным его рядам и моделям
колес.
Классификация на классы. В СССР принята классификация
колес на классы по эксплуатационному назначению транспорт-
ного средства. Согласно такой классификации имеются следу-
ющие классы колес:
класс 1 —для внутризаводского транспорта, автопогрузчиков
и электрокар;
класс 2 — для автомобилей с полной массой до 2 т и для при-
цепов к ним;
класс 3 —для грузовых автомобилей с полной массой 2—20 т;
класс 4 — для грузовых автомобилей с полной массой свыше
20 т;
класс 5 — для автомобилей повышенной проходимости и при-
цепов;
КЛАССИФИКАЦИЯ КОЛЕС
73
класс 6 —для тракторов и сельскохозяйственных машин с обо-
дом условного диаметра до 20" (включая опорные и ведомые ко-
леса);
класс 7 — для тракторов и сельскохозяйственных машин с обо-
дом условного диаметра свыше 20" (ведущие колеса).
Классификация по видам. В качестве основы классификации
колес по видам принята конструкция применяемой с колесом
шины. Так, колеса могут быть для шин: камерных; бескамерных;
с регулируемым давлением; арочных; пневмокатков; безопасных,
работающих кратковременно без давления воздуха; атмосферного
давления.
Классификация по типам. Классификация колес по этому
признаку более разнообразна, так как за ее основу принимают
конструктивные особенности колеса [25, 26]. Классификация по
типам следующая:
по способу соединения колеса со ступицей — дисковые и безди-
сковые;
по числу колес, одновременно устанавливаемых на ступицу —
одинарные и сдвоенные;
по способу соединения диска с ободом — нерегулируемые
(с постоянным вылетом диска или неотъемным диском) и регули-
руемые (с переменным вылетом диска или с отъемным диском);
по типу обода —с неразъемным и разъемным ободом;
по конструкции диска колеса — с нераскатанным круглым
диском, с нераскатанным спицевым диском; с раскатанным ди-
ском;
по месту соединения диска с ободом — колесо с диском, соеди-
ненным с ободом в средней части; колесо с диском, соединенным
с ободом в замочной части; колесо с диском, соединенным с обо-
дом в бортовой части;
по технологии изготовления —с профилированным ободом;
с ободом из фасонных профилей проката; со штампованным; с ли-
тым ободом (литое колесо); с ободом, получаемым методом рота-
ционной раскатки.
Виды и обозначения профилей ободьев. В зависимости от
назначения ободья подразделяют на разъемные и неразъемные.
Разъемные ободья могут иметь профиль плоский, плоский с ко-
ническими полками под углом 5°, полуглубокий, а также разъем-
ный посередине и по бортам шины. Профили неразъемных ободьев
бывают глубокими и особо глубокими. В табл. 2.1 приведены
основные виды профилей ободьев различных типов, примеры их
условного обозначения и указано применение ободьев.
В состав обозначения ободьев включают условные обозначения
следующих элементов:
ширины обода по международным нормам или национальным
стандартам;
74
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
2.1. Виды профилей ободьев, их обозначение и применение ободьев
Профиль обода Условное обо- значение борто- вой закраины Пример услов- ного обозначе- ния профиля обода Тип обода Применение ободьев
Разъемные ободья
Плоский Р, R, S, Т, W, V 5.00S— 20 Двух, трех- или четыр ехэлемент- ный и сегмент- ный Грузовые авто- мобили, авто- бусы, троллей- бусы, прицепы, полуприцепы, строительно- дорожные ма- шины, электро- кары, мотока- ры и погрузчики
Плоский 5° — 8,0—20 То же То же
— 440—533
Р, R, S, т 5,00S—12 Трех- или четы- рехэлементный Электрокары, мотокары и погрузчики
11,25—24 14,00—25/15 Трех-, четырех- или пятиэлемент- ный Строительно- дорожные ма- шины и грузо- вые автомоби- ли большой грузоподъем- ности
Полуглубокий Е, F, G, Н, I, N 5,00Е—165DC Двух-, трех- или четырехэлемент- ный Грузовые авто- мобили малой грузоподъем- ности, трактор- ные и автомо- бильные при- цепы
А, Б, в, г 254Г—508 Грузовые авто- мобили повы- шенной прохо- димости
КЛАССИФИКАЦИЯ КОЛЕС
75
Продолжение табл. 2.1
Профиль обода Условное обо- значение борто- вой закраины Пример услов- ного обозначе- ния профиля обода Тип обода Применение ободьев
Разъемный посе- редине 2,45—8 В большинстве случаев испол- няется как часть разъемного коле- са Мотороллеры, сельскохозяй- ственные маши- ны, тележки
с, D, Е, F, Р, R, S, Т 2,50С—4 4,00Е—12 То же Электрокары, мотокары, по- грузчики, руч- ные тележки, сельскохозяй- ственные маши- ны
Разъемные по бор- там шин 1140—700 Разъемный для арочных шин Грузовые авто- мобили, при- цепы
Неразъемные ободья
Глубокий — 2.50К 12 Симметричный Легковые авто- мобили малого класса, мото- роллеры
А, В, С, D, Е, F 4.50FX 16 То же Легковые авто- мобили, трак- торы, прицепы, самоходные и подвесные сель- скохозяйствен- ные машины
Глубокий с основ- ным исполнением профиля обода I, К, L, IK, II 4 2-1X14— S » То же
5КХ 15 Асимметричный
76
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
Продолжение табл. 2.1
Профиль обеда Условное обо- значение борто- вой закраины Пример услов- ного обозначе- ния профиля обода Тип обода Применение ободьев
Глубокий с допу- стимым исполне- нием профиля обо- да Н2 или Н1 I, к, L, IK, П 51X 15Н2—S Симметричный с допустимым про- филем посадоч- ной части Н с двух сторон обода (Н2) Легковые авто- томобили
5у IX14H1 Асимметричный с допустимым про- филем посадоч- ной части Н с внешней стороны обода
Глубокий с допу- стимым исполне- нием профиля обо- да FHA I, К, L, IK, II 5 у IX 14FHA С профилем по- садочной части FHA с внешней стороны обода То же
Глубокий с допу- стимым исполне- нием профиля обо- да СН I, К, L, IK, II 4у IX15CH С допустимым профилем поса- дочной части FHA с внешней сторо- ны обода и Н с внутренней сто- роны »
Глубокий с допу- стимым исполне- нием профиля обо- да SL I, К, L, IK, II 4 у X13SL С допустимым профилем поса- дочной части SL с внешней сторо- ны обода »
Глубокий с допу- стимым исполне- нием профиля обо- да СР I, К, L, IK, II 41X 13СР1 Симметричный и н есимметр и ч ны й »
5 у IX15CP2
КЛАССИФИКАЦИЯ КОЛЕС
77
Продолжение т абл. 2.1
Профиль обода Условное обо- значение борто- вой закраины Пример услов- ного обозначе- ния профиля обода Тип обода Пр и мен ение ободьев
Глубокий с фор- мами бортовых за- краин плоских ободьев S, т 5,50—20DC 8,00Т— 24DC Симметричный Грузовые ав- томобили, трак- торы
Глубокий, широ- кий — 9,00—15 Н есимметр ичный, допускается сим- метричный Прицепы, са- моходные под- весные сель- скохозяйствен- ные машины
Глубокий типа W — W8— 32 Симметр ичный и асимметричный Тракторы, са- моходные сель- скохозяйствен- ные машины (комбайны)
Особо глубокий типа DW DW14—30 То же То же
Глубокий 15° 5.25Х 19,5 Симметричный и несимметричный Грузовые авто- мобили, авто- бусы, прицепы
Глубокий 15р, ши- рокий 13,00X22,5 Несимметр пчны й Грузовые авто- мобили, при- цепы
78
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
2.2. Типы посадочных полок ободьев
и их условное обозначение
Эскиз посадочной полки Тип поса- дочной полки Условное обозна- чение
Цилиндри- ческая —
1 " Кониче- ская с уг- лом накло- на 5° 5°
°-Д- Кониче- ская с ут- лом накло- на 15р 15°
Кониче- ская с ра- диусным выступом в начале полки Н
г RJ "к. Тороидаль- ная —
Кониче- ская с ци- линдриче- ским вы- ступом в начале полки FHA
^\Г\\ Комбина- ция кони- ческой и цилиндри- ческой полок SL
Комбина- ция двух коничес- ких полок, состыко- ванных по меньшему диаметру СР
✓—"
формы бортовой закраины
обода;
типа посадочной полки
обода;
номинального диаметра
обода.
Между условными обозна-
чениями ширины и диаметра
для разъемных ободьев авто-
мобильных колес ставят тире,
а для неразъемных знак «X».
Например, разъемный обод ши-
риной и диаметром, условно
обозначенными соответственно
8,0 и 20, имеет обозначение
8,0—20. В условном обозначе-
нии обода 5.00S—20 индекс S
соответствует определенному
профилю бортовой закраины
по международным нормам.
В СССР для ободьев, не при-
меняемых за рубежом, рас-
пространено обозначение ши-
рины и диаметра в мм, напри-
мер 254—508 или 330—533. Тип
посадочной полки (табл. 2.2)
в условном обозначении обода
проставляют после условного
обозначения диаметра, напри-
мер 41X 13Н1.
Иногда для обозначения
симметричности профиля обода
в состав условного обозначе-
ния вводят букву S, например
4IX13H1—S
Для тракторных неразъем-
ных ободьев для обозначения
их типа по глубине монтаж-
ного ручья перед условным
обозначением обода ставят
букву W (глубокий) или DW
(очень глубокий).
Типы ободьев колес. Ободья
классифицируют по конструк-
тивному признаку — числу
входящих в обод отъемных
КЛАССИФИКАЦИЯ КОЛЕС
79
Рис. 2.1. Основные типы ободьев колес:
а — неразъемный (глубокий) симметричный; б — разъемный посередине; в — сегмент-
ный (разъемный по радиусу) типа «Триллекс»; г—ж — разъемный соответственно двух-,
трех-, четырех- и пятиэлементный; 1 — основание обода; 2 — соединительный элемент;
3 — разрезное бортовое кольцо; 4 — съемное бортовое кольцо; б — пружинное замочное
кольцо; 6 — посадочное кольцо; 7 — уплотнитель под бескамерную шину
элементов. На рис. 2.1 приведены основные типы ободьев
колес.
Посадочные диаметры ободьев. Посадочный диаметр D обода
(рис. 2.2) является одним из важнейших параметров, который
наряду с его шириной определяет размер колеса. Для ободьев
с коническими посадочными полками в отличие от ободьев с ци-
линдрическими полками понятие посадочного диаметра носит
условный характер, которым пользуются для обозначения диа-
метра, определяемого по длине окружности, измеренной с по-
мощью специальных рулеток: шариковой (рис. 2.3), предвари-
тельно проверенной по контрольному кольцу диаметром
плоской (рис. 2.4).
Расчетный размер е = D —(см. рис. 2.2) ободьев с раз-
личными углами у наклона посадочной полки с неотъемными
бортовыми закраинами должен соот-
ветствовать 1,3387 мм для у = 5°,
3,1771 мм для у = 15°.
Номинальные посадочные диа-
метры D, диаметры контроль-
ных колец и контролируемые длины
окружности посадочных полок ободьев
Рис. 2.2. Схема контроля наклонных посадочных по-
лок ободьев:
1 — бортовая закраина; 2 — посадочная полка; а —
шарик контрольной рулеткн J
80
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
Рис. 2.3. Шариковая рулетка:
1 — шарик диаметром 16 мм с отверстием; 2 — место маркировки рулетки; 3 — измери-
тельные метки: ол и а2 — положения меток максимально и минимально допустимой длины
окружности обода
Anin, шах = л + 0,4), за исключением ободьев колес класса 4
(см. табл. 2.1), принимают по табл. 2.3 с учетом назначения
шины.
Для ободьев колес класса 4 с отъемными бортовыми закраи-
нами размеры посадочных диаметров D и контролируемые длины
окружностей /min = л (D — 0,8) и /тах = л (D + 0,4) прини-
мают по табл. 2.4.
Рис. 2.4. Плоская рулетка
классификация колес
81
2.3. Диаметры ободьев и колец и длины окружностей полок ободьев
Условный диаметр обода D, мм Dlr мм Длина окружности полки обода, мм
^min
Полка ff'
13 329,4 328,07 1029,4 1031,9
14 354,8 353,46 1109,2 1111,7
15 380,2 378,86 1189 1191.5
16 405,6 404,26 1268,8 1271,3
17 436,6 435,26 1366,2 1368,7
17 438,2 436,86 1371,2 1373,7
j 462 460,66 1445,9 1448,5
\ 463,6 462,26 1451 1453,5
( 512,8 511,46 1605,5 1608,1
Zu \ 514,4 513,06 1610,6 1613,1
21 538,2 536,86 1685,3 1687,9
( 563,6 562,26 1767,1 1767,6
1 565,2 563,86 1770,2 1772,7
( 614,4 613,06 1924,7 1927,2
Z4 \ 616 614,66 1929,8 1932.3
26 665,2 663,86 2084,3 2086.8
28 716 714,66 2243,9 2246,4
30 766,8 765,46 2403,5 2406
32 817,6 816,26 2563,1 2565,6
34 868,4 867,06 2722,7 2725,2
36 919,2 917,86 2882,3 2884,8
38 970 968,66 3041,9 3044,4
42 1071,6 1070,26 3361,1 3363,6
Полка 15°
17,5 444,5 441,32 1385,2 1387,7
19,5 495,3 492,12 1544,8 1547,3
22,5 571,5 568,32 1784,2 1786,7
24,5 622,3 619,12 1943,8 1946,3
2.4. Посадочные диаметры и длины окружностей для ободьев
с отъемными бортовыми закраинами
Услов- ный диаметр обо.Д а D. мм Длина окружно- сти, мм Услов- ный диаметр обода £). мм Длина окружно- сти, мм
^min ^max min m а х
20 508 1593,4 1597,2 35 889 2790,4 2794.1
24 609,6 1912,6 1916,4 39 990,6 3109,6 3113,3
25 635 1992,4 1996,2 49 1244,6 3907,5 3912,5 *
29 736,6 2311,6 2315,4 51 1295,4 4067,1 4072,1 *
33 838,2 2630,8 2634,5
* Для указанных диаметров допускается 4-0,8 мм.
82
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
2.2. ОБОЗНАЧЕНИЕ КОЛЕС
В обозначение колеса включают следующие данные: сокра-
щенное наименование или товарный знак завода-изготовителя
колеса; условное обозначение обода; год и месяц выпуска, на-
пример ЧКПЗ.7.0—20. 1984. 04.
Обозначение наносят, как правило, на обод или на диск и
на съемные детали обода шрифтом высотой не менее 5 мм. Оно
должно быть отчетливо видно после нанесения покрытия.
Обозначение и порядок присвоения кодов ОКП на колеса.
В соответствии с установленной системой обозначения по «Об-
щему классификатору промышленной и сельскохозяйственной
продукции» (ОКП) цифровой код состоит из десяти цифр: первые
шесть цифр составляют код высшей классификационной группи-
ровки (ВКГ), а последние четыре — регистрационный (поряд-
ковый) номер 0001—9999. Для изделий колесного производства
установлено обозначение кода ВКГ — 45 9244.
При специализированном производстве колес коды ОКП
(с учетом регистрационного номера) устанавливают в зависи-
мости от эксплуатационного назначения транспортного средства
(табл. 2.5).
Обозначение моделей колес и их модификаций. Базовая модель
колеса — это колесо, условно принимаемое за основное при
разработке и оформлении конструкторской документации и при
организации производства.
Модификация модели —это колесо, имеющее отличия от ба-
зовой модели, которые определяют его применение, а также
условия нагружения и эксплуатации.
2.5. Коды ОКП для колес
Коды ОКП Назначение транспортного средства
45 9244 0000—0999 Внутризаводской транспорт
45 9244 1000—1999 Легковые автомобили и прицепы к ним
45 9244 2000— 3999 Грузовые автомобили полной массой до 40 т с камер- ными шинами
45 9244 4000— 4999 Грузовые автомобили полной массой свыше 40 т
45 9244 5000— 5999 Грузовые автомобили полной массой свыше 2 т с беска- мерными шинами
45 9244 6000— 6999 Автомобили повышенной проходимости с арочными широкопрофильными, камерными и бескамерными ши- нами
45 9244 7000—7999 Тракторы и сельскохозяйственные машины с диаметром обода до 20"
45 9244 8000— 8999 То же, свыше 20'' Резерв
45 9244 9000—9999
ОБОЗНАЧЕНИЕ КОЛЕС
83
В специализированном колесном производстве, как правило,
применяют обезличенную, не связанную с обозначением модели
транспортного средства, систему обозначения (индексацию) базо-
вых моделей колес. По этой системе индекс базовой модели обо-
значается тремя цифрами: первая цифра определяет тип колеса
в зависимости от эксплуатационного назначения и класса транс-
портных средств; две вторые цифры — условное обозначение
обода колеса в пределах типажа колес данного типа — соответ-
ствуют порядковому номеру по книге регистрации базовых мо-
делей колес.
Для обозначения типа базовой модели колеса установлено
девять разрядов в зависимости от эксплуатационного назначения
транспортных средств: 1 — внутризаводской транспорт; 2 — лег-
ковые автомобили, а также грузовые автомобили и фургоны пол-
ной массой до 2 т и прицепы к ним; 3 — грузовые автомобили
полной массой 2—40 т с камерными шинами; 4 — грузовые авто-
мобили полной массой свыше 40 т с камерными шинами; 5 — гру-
зовые автомобили с бескамерными шинами; 6 — автомобили
повышенной проходимости с камерными, бескамерными и ароч-
ными шинами, пневмокатками и шипами; 7 —тракторы и сель-
скохозяйственные машины с ободьями, имеющими диаметр до 20"
(включительно); 8 — тракторы и сельскохозяйственные машины
с ободьями, имеющими диаметр свыше 20"; 9 — резерв. Например,
базовая модель колеса с условным обозначением обода 7,0—20
для грузового автомобиля семейства КамАЗ с камерной шиной
имеет индекс 349, в котором 3—тип колеса, соответствующий
назначению транспортного средства; 49 — порядковый номер для
обода с условным обозначением 7,0—20 по книге регистрации
базовых моделей колес.
Индекс модификации колеса обозначают цифрами (от 1 до 9)
и проставляют после индекса базовой модели. Например, первая
модификация базовой модели колеса с индексом 349 имеет полное
обозначение 3491.
Возможно обозначение индекса базовых моделей колес по
индексу модели транспортного средства. Например, колесо для
автомобиля КамАЗ-4310 имеет индекс базовой модели 4310.
Такое обозначение допускается при разработке технической доку-
ментации непосредственно потребителями колес, например авто-
мобильным или тракторным заводами. Однако такое обозначение
не рекомендуется для технической документации, передаваемой
для внедрения на специализированный колесный завод. В этом
случае она должна быть переоформлена с присвоением базовой
модели обезличенного трехзначного или модификации колеса —
четырехзначного номера.
Обозначение сборочных единиц и деталей колес. При обезли-
ченной системе полное обозначение сборочных единиц и деталей
84
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
колес состоит из индексирующей части (индекса базовой модели
или модификации) и классификационной части, отделяемой от
индексирующей точкой.
Классификационная часть согласно установленной в автомо-
бильной промышленности СССР системе состоит из семи цифр:
первые четыре обозначают типовую подгруппу узлов автомобиля,
а три последующих — номер детали, входящей в подгруппу.
Передние колеса транспортных средств входят в типовую под-
группу 3101, а задние колеса — в подгруппу 3107. Поэтому все
сборочные единицы и детали колес имеют обозначение классифика-
ционной части 3101000 или 3107000.
Сборочные единицы и детали, входящие в колесо, классифи-
цируют в зависимости от функционального назначения, и им
присваивают типовые номера. Например, для обозначения сбо-
рочных единиц и деталей передних колес используют следующие
номера:
3101012 — колесо в сборе;
3101015 — основание обода колеса с диском в сборе;
3101016 — диск (фланец, установочное кольцо) колеса в сборе;
3101020 — основание обода колеса;
3101026 — бортовое кольцо обода колеса в сборе;
3101031 — замочное кольцо обода колеса и т. д.
Задние колеса имеют такие же типовые номера деталей, но
с изменением номера подгруппы на 3107.
Таким образом, колесо в сборе с ободом 7,0—20 для грузовых
автомобилей имеет обозначение 349.3101012, а бортовое кольцо
для этого колеса 349.3101026.
В действующей технической документации можно встретить
устаревшее обозначение деталей колес, которое в настоящее
время не применяется. Например, колесо в сборе с ободом услов-
ного обозначения 8,5—20 для грузовых автомобилей семейства
МАЗ имеет обозначение 8,5—20—3101012. В этом номере колеса
в сборе в качестве индексирующей части введено условное обо-
значение обода 8,5—20.
Модификации сборочных единиц и деталей колес в полном
номере изделия обозначают двумя цифрами через тире после
номера детали 000.3101000—00. При этом все взаимозаменяемые
модификации детали обозначают цифрами 01, 02, 03 и т. д.,
а невзаимозаменяемые детали — цифрами 10, 20, 30 и т. д., на-
пример 000.3101000—01 пли 000.3101000—20.
2.3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОЛЕСАМ
Технические требования к конструкции и качеству изготовле-
ния зависят от класса, вида и типа разрабатываемого или изго-
товляемого колеса.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОЛЕСАМ
85
Технические требования к конструкциям колес подразделяют
на общие, имеющие отношение ко всем колесам независимо от их
класса, и на специальные, зависящие от специфических особен-
ностей каждого вида и типа колеса. Основными признаками фор-
мирования общих для всех классов колес технических требований
являются объем производства колес в год, характеристика усло-
вий эксплуатации транспортного средства, конструктивный тип
шины.
При разработке конструкций колес необходимо учитывать
потребность и планируемый вид производства. Например, для
массового и серийного производства разъемных колес грузовых
автомобилей разрабатывают конструкции ободьев, позволяющие
применять фасонные специальные профили проката, поставляе-
мые металлургической промышленностью. Для мелкосерийного
производства ободьев использование фасонных профилей проката
экономически нецелесообразно. Для этого вида производства
разрабатывают конструкции ободьев, которые могут быть изго-
товлены холодной штамповкой, холодной или горячей раскаткой
деталей обода из кольцевых заготовок стандартного профиля.
Для неразъемных колес легковых автомобилей, тракторов и сель-
скохозяйственных машин для условий массового и серийного
производства характерны цельнопрофилированные конструкции
ободьев. Для мелкосерийного производства применяют также
штампосварные конструкции ободьев.
Подробное изучение назначения транспортного средства, в том
числе условий эксплуатации, видов выполняемых им работ, гру-
зоподъемности (пассажировместимости) и т. и., позволяет опре-
делить конструктивный класс разрабатываемого или уже выпу-
скаемого колеса и характерные для этого класса требования.
При необходимости разработки конструктивного ряда колес
одного класса исследование назначения транспортных средств
позволяет разработать технические требования как к базовой
модели колеса, так и к его модификациям. Сведения об условиях
эксплуатации транспортного средства используют при разработке
программ стендовых, полигонных и дорожных испытаний колес.
В результате анализа необходимой для народного хозяйства
структуры, характеристик и эксплуатационного назначения транс-
портных средств, тракторов, сельскохозяйственных машин и дру-
гой колесной техники разрабатывают типаж и определяют кон-
кретные типоразмеры колес, подлежащие разработке и внедре-
нию в производство. В табл. 2.6 приведена характеристика клас-
сов колес.
Колеса различных видов отличаются только требованиями
к конструкции обода. Для камерных шин обод может быть негер-
метичным. Конструкция разборного обода должна обеспечивать
легкий и безопасный монтаж покрышки, имеющей камеру и обод-
S6
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
2.6. Характеристика классов колес
Класс коле- са Характерные условия эксплуатации Макси- мальная скорость движе- ния, км/ч Нагруз- ка на ко- лесо, кН Масса колеса, кг Давление воздуха в шине, МПа
1 Внутри цеха, на заводских и портовых территориях 25 10—30 10—25 0,7—1,0
2 Дороги высшей I и II кате- горий До 210 3—9 5—12 0,15—0,2
3 Дороги всех категорий 100 10—80 25—100 0,4—0.9
4 Карьеры 75 100—500 100—1000 0,5—0,7
5 Бездорожье До 100 10—50 40—90 0,5—0,35
6 » 35 10—25 10—25 0,2—0,4
7 » 35 5—60 35—150 0.15—0,35
ную ленту. Обод должен иметь отверстие или паз для вывода вен-
тиля для накачивания камеры шины.
Для бескамерной шины обод должен быть герметичным и
поэтому его выполняют неразъемным глубоким или разъемным
е герметизацией отъемных деталей. Обод должен иметь отверстие
для вентиля ободного типа для накачивания шины воздухом.
Особое внимание при проектировании шины и обода следует обра-
щать на создание надежной герметизации бортов шины на поса-
дочных полках обода. Очень важно для ободьев колес с бескамер-
ными шинами обеспечить первоначальную герметизацию шины
на ободе, что позволяет накачивать шины воздухом через вен-
тиль обода.
При создании ободьев колес для шин с регулируемым давле-
нием воздуха (как камерного, так и бескамерного типа) дополни-
тельными требованиями являются применение устройств, позво-
ляющих изменять давление воздуха в шинах при движении транс-
портного средства, а также обеспечение плотной и надежной по-
садки бортов шины на ободе. Последнее исключает возможность
проворота шины относительно обода или съем борта шины с обода
при наезде на препятствие при различных давлениях воздуха
в шине.
Для ободьев колес, используемых с шинами атмосферного
давления, а также с безопасными шинами, кратковременно рабо-
тающими без давления воздуха (при внезапном проколе), основ-
ными требованиями являются плотная, надежная посадка бортов
шины на ободе, а также обеспечение возможности движения на
спущенной шине.
Колеса с ободьями для шин с гусматическим наполнителем
отличаются от колес для камерных шин отсутствием вентильного
паза или отверстия в ободе. В связи с тем, что при вулканизации
таких шин в сборе с колесами в шинах кратковременно разви-
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОЛЕСАМ
87
вается очень высокое давление (1,8 МПа и более), необходимо,
чтобы конструкции ободьев были рассчитаны на это давление.
Необходимо предусматривать также, чтобы в момент вулкани-
зации указанное кратковременное давление не воздействовало
на обод, т. е. воспринималось специальным приспособлением.
При разработке технических требований на проектирование
ободьев колес необходимо учитывать и тип шины по конструкции
корда (диагональный, радиальный, металлокордный), количество
слоев в корде, число колец в борте шины и т. д. При одном раз-
мере эти шины могут иметь различные жесткость, условия взаи-
модействия с ободом, могут по-различному нагружать обод и
колесо в целом и влиять на их долговечность.
В состав общих технических требований к конструкции колес
включают следующие данные: профиль обода; присоединительные
размеры колеса к ступице; вылет диска или межцентровое расстоя-
ние (для сдвоенных колес); массу; допустимое радиальное и осе-
вое биение, статический дисбаланс; ресурс; запас прочности обода
по внутреннему давлению воздуха в шине.
Специальные технические требования, предъявляемые к раз-
личным видам и типам колес, содержат требования на герметич-
ность ободьев колес для бескамерных шин, надежность посадки
на ободе бортов шины с регулируемым низким и нулевым давле-
нием воздуха в шине, необходимость регулирования вылета диска
в ободе колеса.
Профиль обода колеса. Каждому размеру шины должен соот-
ветствовать определенный профиль обода. На условное обозначе-
ние шин и профилей ободьев существуют международные нормы
и стандарты.
При монтаже на обод колеса шин нескольких размеров кон-
струкция колеса по прочностным и другим показателям, как пра-
вило, должна соответствовать наибольшему размеру шин.
В профиле ободьев обычно стандартизуют следующие пара-
метры: ширину обода; профиль бортовой закраины; профиль
посадочных полок; размеры ручья. Правильный выбор профиля
обода имеет большое значение, так как от него зависит работо-
способность шины, герметичность колеса, возможность монтажа
и демонтажа шины. Поэтому рекомендации по профилю обода
для каждого размера шины обычно разрабатывают предприятия
шинной промышленности.
Присоединительные размеры колеса к ступице. Для каждого
класса колес дисковой конструкции разработаны и стандартизо-
ваны присоединительные размеры к ступице, включая диаметр
расположения, число и диаметр отверстий для крепления к сту-
пице, диаметр центрального отверстия в диске.
При выборе присоединительных размеров необходимо учиты-
вать, что чем больше диаметр расположения крепежных отвер-
88
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
стий в диске, тем выше его долговечность и тем меньше его масса.
Присоединительные размеры колеса стандартизованы также в за-
висимости от способа их крепления.
Вылет диска и межцентровое расстояние (для сдвоенных
колес). Вылет диска колеса определяется конструкцией колесного
узла транспортного средства. Почти для всех классов колес, за
исключением колес для универсальных тракторов, вылет диска
выполняют постоянным, не регулируемым.
Для универсальных тракторов колеса могут быть с вылетом
диска, регулируемым ступенчато или бесступенчато. Вылет диска
устанавливают перестановкой диска в ободе вручную или крутя-
щим моментом на колесе в зависимости от ширины межрядной
посадки различных агротехнических культур. В последнем случае
к ободу приваривают винтовые планки, по которым перемещается
диск.
У современных колес, устанавливаемых на задний мост гру-
зовых автомобилей, автобусов и прицепов, вылет диска колеса
равен половине межцентрового расстояния между шинами, и его
центральная часть, как правило, находится вне обода. Для оди-
нарных колес, например прицепов и полуприцепов, характерно
и более целесообразно положение диска внутри обода ближе
к плоскости симметрии последнего. Такое положение диска поз-
воляет уменьшить на нем изгибающий момент от радиальной
составляющей силы, а следовательно, массу диска, расход ме-
талла при изготовлении колеса, нагрузку на ступицу и ее под-
шипники.
Минимальные межцентровые расстояния между шинами сдвоен-
ных колес грузовых автомобилей определяют, исходя из макси-
мального размера поперечного сечения шины, с учетом его изме-
нения в процессе эксплуатации и минимального допустимого
эксплуатационного зазора между боковинами шин. Их значения
регламентируют для каждого размера шины.
При монтаже на обод шин нескольких размеров межцентровое
расстояние или вылет диска колес выбирают по наибольшему
размеру шины.
Допустимое радиальное и осевое биение, дисбаланс колеса.
Исследования показали, что дисбаланс и биение вращающихся
колес существенным образом влияют на возникновение колебаний,
стабилизацию управляемости, комфортабельность движения, топ-
ливную экономичность и напряженное состояние деталей руле-
вого управления, на интенсивность изнашивания шин и тормоз-
ных механизмов, а также на условия и производительность труда
водителя и безопасность движения автомобиля.
Возникновение статического дисбаланса является следствием
радиального биения или радиального смещения центра тяжести
колеса относительно его оси вращения. Исследования, проведен-
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОЛЕСАМ
89
ные в Центральном научно-исследовательском автомобильном
н автомоторном институте (НАМИ) на грузовом автомобиле типа
4X2 грузоподъемностью 5,5 т, показали, что при скорости дви-
жения 22,2 м/с и дисбалансе колес 12 и 48 кг-см усилия на пово-
ротный рычаг рулевого управления возросли в 2,5 и 8 раз, путь
разгона увеличился на 2 и 10 %, расход топлива повысился на 4
и 9 % соответственно. Интенсивность изнашивания шин этого
автомобиля с колесами, имеющими статический дисбаланс от
10 до 40 кг-см, увеличился на 30—40 % по сравнению со сбалан-
сированными колесами.
Допустимое биение колеса является основным стандартизуе-
мым параметром. Допустимая величина статического дисбаланса
колеса в сборе с шиной для различных автомобилей имеет большой
диапазон, так как зависит от класса и конструктивных особенно-
стей автомобиля и транспортного средства.
Ресурс колеса. Ресурс колеса должен быть не ниже ресурса
шасси транспортного средства до первого капитального ремонта.
В зависимости от класса колес в настоящее время устанавливают
значения ресурсов, приведенные ниже.
Класс колеса
1 .................. 1500—3000 моточасов
2 125—350 тыс. км (в зависимости от класса легкового
автомобиля)
3 ................. 200—400 тыс. км — для грузовых автомобилей и 300—
500 тыс. км — для автобусов
4 100—200 тыс. км
5 100—200 тыс. км
6 . . ........................... 8 000—10 000 моточасов
7 . . ............ 4 000—6 000 моточасов
Запас прочности обода по внутреннему давлению воздуха
в шине. Этим показателем оценивается безопасность и надеж-
ность работы обода колеса в эксплуатации. Запас прочности обода
равен отношению разрушающего (обод или шину) внутреннего
давления в шине к номинальному эксплуатационному давлению
воздуха в ней.
Практикой проектирования, испытаний и эксплуатации колес
установлено, что запас прочности обода по внутреннему давлению
воздуха в шине для разъемных ободьев должен быть не менее 2,5.
Испытания по оценке запаса прочности производят в броневых
камерах при накачивании в шину (в целях безопасности) воды.
Герметичность ободьев. Для бескамерных шин ободья должны
выполняться герметичными. Для разъемных ободьев герметич-
ными должны быть основание обода и съемное посадочное кольцо.
Замочное и бортовые кольца на герметичность не проверяют.
Проверку герметичности обода, как правило, производят при
номинальном давлении в шине. В процессе производства для
проверки ободьев на герметичность используют воду.
00
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
Надежность посадки бортов шины на ободе. Для современ-
ных конструкций шин и ободьев плотная и надежная посадка
бортов шины на ободе, исключающая возможность проворачива-
ния шины относительно обода и смещения борта внутрь обода
при наезде на препятствие, обеспечивают радиальным натягом
бортов шины на посадочные полки обода. Чем ниже внутреннее
давление воздуха в шине, тем более плотной должна быть посадка
бортов шины. При конструировании посадочных полок и выборе
радиальных натягов необходимо учитывать возможность демон-
тажа шины обода в эксплуатационных условиях водительским
инструментом.
Тип обода по числу входящих в него отъемных элементов.
Ободья легковых автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных
машин выполняют в основном одноэлементными неразъемными.
Чем больше грузоподъемность, масса и размер обода, тем больше
в нем отъемных элементов. Двух-, трех- и четырехэлементные
ободья применяют преимущественно для колес грузовых автомо-
билей полной массой до 20 т и высокой проходимости. Четырех-
и пятиэлементные ободья используют для колес транспортных
средств грузоподъемностью свыше .20 т.
Двухэлементные ободья из разъемных конструкций имеют
наименьшие массу, расход металла, дисбаланс, а также трудо-
емкость изготовления. Недостаток их заключается в более высоких
требованиях, предъявляемых к точности и качеству изготовления
отъемных элементов, и в меньшей эксплуатационной надежности
и безопасности. Ободья с большим числом отъемных элементов
обеспечивают более легкий монтаж, большую эксплуатационную
безопасность и надежность. Однако на их изготовление расхо-
дуется больше металла, они имеют большую массу и трудоемкость
их изготовления выше.
2.4. КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕС
Выпускаемые в нашей стране колеса изготовляют в соответ-
ствии с нормативно-техническими документами, заводскими тех-
ническими условиями и технической документацией, разработан-
ной и согласованной в соответствии с требованиями
ГОСТ 15.001—73* и отраслевыми стандартами ОСТ 37.001.507—73,
ОСТ 37.001.508—73; ОСТ 37.001.509—73; ОСТ 37.001.501—72
и ОСТ 37.001.503—72.
Колеса для внутризаводского транспорта (класс 1). Конструк-
ции колес данного класса и их основные размеры представлены
на рис. 2.5 и в табл. 2.7, а их технические характеристики —
в табл. 2.8.
Колеса для легковых автомобилей (класс 2). Основные раз-
меры профилей ободьев колес легковых автомобилей (рис. 2.6, а)
приведены в табл. 2.9.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕС
91
Рис. 2.5. Колеса класса 1:
а — 5.00F—10; б •>— 5.00F—13; в — 5,OOP—15; / — основание обода; 2 — детали крепле-
ния; 3 — бортовое кольцо; 4 — замочное кольцо; 5 — съемная пружина бортовой за-
краины; 6 — диск
92
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
2.7. Основные размеры (в мм) колес класса 1
Условное обозначение обода В ъ Г h к L Di d2 Ds Dt D, t F Крепление диска к ступице
Ч исло от .вер- стай Диаметр отвер- стия
5.00F—10 127 14 15,5 22 70 —. 329,4 306,2 290 — — 8 3,5 6 15
5,00F—13 127 14 15,5 22 70 95 329,4 306,2 290 ——— —- 80,5 3,5 — —
5,OOP—15 127 20 15,8 — 100 36 381 371 163 222,25 275 7 53,5 6 32
2.8. Технические характеристики колес класса 1 (скорость до 20 км/ч)
Условное обозначе- ние обода Индекс модели Код ОКП Размер шины Нагрузка на колесо, кН Давление в шине, МПа Масса, кг
5.00F-10 5.00F—10—3107013 45 9244 0001 160—254 10 0,7 4,4
5.00F-13 168.3101012 45 9244 0012 6,00—13 12 0,6 10,4
5,00Р—15 5,00Р—15— 3101012 45 9244 2120 8,25—15 22 0,5 17,64
2.9. Основные размеры (в мм) профилей ободьев колес класса 2
Обозначение профиля обода В*1,5 /,+1,2 ^-0,4 Л1+Д% Ьг Г О
41 101,6 17,3 17(19,1) (9,7) 10,3 9,7 (10,6) 4 (4,5) (8) 9,5
4 2 1 114,3 17,3 17(19,1) (9,7) 10,3 9,7 (10,6) 4 (4,5) (8) 9,5
51 127 17,3 17(19,1) (9,7) 10,3 (9,7) 10,6 4 (4,5) (8) 9,5
139,7 17,3 17(19,1) (9,7) 10,3 (9,7) 10,6 4 (4,5) (8) 9,5
5К 127 19,6 25,4 10,7 10,7 4,5 9,5
6L 152,4 21,5 21,5 28,5 11 6,35 10
4,50Е 114 20 25 13,5 14 8,5 6,4
Примечание. В скобках указаны предпочтительные размеры.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕС
93
Конструкция колес и основные размеры приведены на
рис. 2.6, бив табл. 2.10, а технические характеристики колес
данного класса —в табл. 2.11.
Технические требования на изготовление колес классов 1 и 2.
1. Колеса изготовляют в соответствии с требованиями норма-
тивно-технической и конструкторской документации, утвер-
жденной в установленном порядке.
2. Посадочные полки и бортовые закраины обода, обращенные
к шине, не должны иметь плоских участков, местных выступов,
следов механических повреждений в виде выступов или впадин.
Сварной шов должен быть зачищен заподлицо с основным метал-
лом. На остальных поверхностях размеры выступов, впадины
и дефекты шва не должны превышать 0,5 мм.
3. Края вентильного отверстия должны быть затуплены с обеих
сторон.
4. Радиальное и осевое биение обода в сборе с диском на
посадочной полке и бортовой закраине не должны превышать
1,2 мм.
5. Колеса транспортируют партиями без упаковки любым
транспортом.
6. Предприятие-изготовитель гарантирует безотказную ра-
боту колес в течение гарантийного срока эксплуатации авто-
мобиля .
Колеса для грузовых автомобилей, автобусов, прицепов и по-
луприцепов (класс 3). Отечественная промышленность выпускает
для шин по ГОСТ 5513—75* два типа колес: стандартные колеса
с уширенными ободьями, имеющими конические посадочные полки
с углом наклона 5°, и колеса с плоскими ободьями, не имеющими
наклонных полок под борта шин. Последние выпускают по черте-
жам и техническим условиям заводов-изготовителей.
Для одних и тех же размерностей шин колеса с уширенным
ободом имеют большую ширину, чем ободья второго типа, т. е.
плоские, что в сочетании с посадкой их бортов на посадочные
полки с углом наклона 5° обеспечивает лучшие условия работы
и повышает ходимость шин [27 ]. Профиль обода, обозначение
и присоединительные размеры колес с уширенными ободьями
и коническими посадочными полками под углом 5° соответствуют
ГОСТ 10409—74*.
Колеса первого типа по способу крепления на ступицу раз-
деляют на дисковые и бездисковые. Колеса с бездисковым кре-
плением обладают повышенным сроком службы, воспринимают
большую нагрузку и, как правило, применяются на машинах,
где нагрузка на колесо превышает 20 кН.
По конструкции обода колеса могут иметь двух- и трехэлемент-
ное исполнение отъемной бортовой части. У колес с двухэлемент-
ным ободом только одна съемная деталь — разрезное бортовое
94
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
2.10. Основные размеры (в мм) колес класса 2
Условное обо- значение обода Индекс модели В /lj L о2 Св t Крепление диска к ступице
Число отвер- стий Диаметр отверстий
41X13 969— 3101015 102 19 13 65 328 82 115 3,5 5 15
4±1Х13 412—3101015 19 13 30 328 82 115 3,5 5 15
4,50ЕХ 16 69—3101015 114 25 13 23 405 НО 139,7 3,6 5 15
4—1X13 2101—3101015 114,3 17 9 37 329,4 50,5 98 3,5 4 17
51X13 2103-3101015 127 17 9,5 29 329,4 50,5 98 3,5 4 17
51X13 3—5—3101015 127 19 13 35 328 82 115 3,5 5 15
5КХ 14 24—3101015 127 19 13 353,5 НО 139,6 3,6 5 15
5КХ15 21—3101015 127 25 14,5 378,9 108 139,6 4.3 5 15
51X16 2121—3101015 127 25,5 14,5 58 405,6 98 139,7 3,5 5 15
6LX 15 13—3101015 152 28,5 16 10 378,9 108 139,7 4,5 5 15
6LX15 450—3101015 152 28,5 16 22 378,9 108,5 139,7 4,5 5 15
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕС 95
2.Л. Технические характеристики колес класса 2
Условное обозна- чение обода Индекс модели Код ОКП Размер шины Нагрузка на колесо, кН Масса, кг
41X13 969—3101015 45 4216 0525 150—330(5,90—13) 3,25 6,7
4±1Х13 412—3101015 45 4212 0843 165—330 (6,40—13) 4,85 6,58
4±1Х13 2101—3101015 45 4213 1029 165—330 (6,15—13) 3,9 6,4
4.50ЕХ 16 69—3101015 45 4315 0882 6,50—16 6,2 10,0
51X13 2103—3101015 45 4211 0206 165—330(6,45—13) 4,55 6,7
51X13 3—5—3101015 — 165—330 (6,45—13) 4,7 6,7
175—330 (6,95—13)
51X14 24—3101015 45 4313 1202 185—355 (7,35—14) 4,9 7,4
5К.Х15 21—3101015 45 4312 1471 170—380 (6,70—15) 5,9 8,8
180—380 (7,10—15)
5IX 16 2121—3101015 — 175—16 (6,95—16) 5,6 8,3
6LX15 13—3101015 45 4512 1088 210—380(8,20—15) 7,05 11,5
6LX15 450—3101015 45 3111 1238 215—380 (8,40—15) 7,5 11,6
Примечая и о. Скорость до 160 км/ч; давление в шипе 0,17—0,24 Мца.
96
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
2.12. Основные размеры (в мм) профилей ободьев колес класса 3
Обозначение профиля обода Z3 Л=Ы,2 Ь (не менее) Г ri (не более)
5,0 127+2,5 27,9 16,5 14 6,5
5,5 139,7+2,5 30,5 17,8 15,2 6,5
6,0 152,4+2,5 33 19,1 (18) 16,5 6,5
6,5 165,1+2,5 33; 36,6 19,1; 20,4; (18) 16,5; 17,8 6,5
7,0 177,8+2,5 36,8; 38,1 21; 21,6 18,4; 19 8
7,5 190,5+3 (38,1); 40,6; 43,2 (21,6); 22,9; 24,2 (19); 20,3; 21,6 8
3,75Р 95+2,5 25,4 20 15,8
5,00Р 127+2,5 28 21 16
6,00Т 152+2,5 38 27,5 22,5
8,0 203,2+3 43,2 24,2 21,6 8
8,5 215,9+3,5 45,7 25,4 22,9 8
9,0 228,6 ±3,5 45,7; (43,2); 48,3 (24,2); 26,7 22,9; (21,6); 24,1 8
10,0 254±4,7 (43,2); 50,8 (24,2); 28 (21,6); 25,4 8
Примечание. Размеры, приведенные в скобках, при проектировании приме-
нять не следует.
кольцо, выполняющее функции съемной бортовой закраины,
съемной посадочной полки и замочного (стопорного) кольца.
У колес с трехэлементным ободом две съемные детали — нераз-
резное бортовое кольцо, выполняющее функцию бортовой за-
краины, и разрезное кольцо, выполняющее одновременно функцию
посадочной полки и стопорного кольца.
При установке колес на машины, скорость которых при экс-
плуатации соответствует 90—100 км/ч, рекомендуется производить
их статическую балансировку в сборе с шинами.
В данном разделе даны нормы эксплуатации колес примени
тельно к грузовым автомобилям. В случае применения колес для
камерных шин по ГОСТ 8430—76* на дорожно-строительных ма-
шинах, кранах и других типах машин вопрос о нормах эксплу-
атации решается при согласовании.
Основные размеры профилей ободьев колес грузовых автомо-
билей представлены на рис. 2.7, а и в табл. 2.12. Конструкции
колес и их основные размеры даны на рис. 2.7, б—е
и в табл. 2.13.
Основные технические характеристики колес приведены
в табл. 2.14.
Технические требования на изготовление колес класса 3.
1. Колеса изготовляют в соответствии с требованиями
ГОСТ 10409—74*, техническими условиями завода-изготовителя
колес и конструкторской документацией, утвержденной в уста-
новленном порядке.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕС
97
Рис. 2.7. Колеса класса 3:
а — основные размеры профилей ободьев; б — 3,75Р—20 и 5,OOP—20; в — 6,СОТ—18;
г — 6,0—20; д — бездисковые 7,0—15, 7,0—20, 7,5 — 20, 8,0—20, 8,5 — 20; е —
дисковые 7,0—20, 7,5—20, 8,5—20; 1 — основание обода; 2 — диск; 3 — разрезное бор-
товое кольцо; 4 — бортовое кольцо; 5 — замочное кольцо; 6 — ограничитель
2. Не допускаются на поверхности обода, обращенной к шине,
выступы сварного шва, выбоины и другие неровности размером
более 0,5 мм. Бортовое и замочное кольца не должны иметь
острых кромок, обращенных к борту шины.
3. На вентильном пазе обода не допускаются острые кромки
со стороны, обращенной к шине, и заусенцы с противоположной
стороны.
4 П/р И. В. Балабина
98
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
2.13. Основные размеры (в мм) колес класса 3
Условное обозначение обода Индекс модели В L К Dt d2
3.75Р—20 95 97 35 508 500
5,OOP—20 127 126 64 508 498
6,00Т— 18 152 76 75 457 446
6,0—20 52—3101014 152 130 70 508 499
53—31010 152 140 70 508 499
7,0—15 178 111,5 90 381 370
7,0—20 178 111,5 90 508 498
7,5—20 190 116 100 508 495
8,0—20 203 124,9 100 508 495
8,5—20 216 131,5 100 508 495
7,0—20 7,0—20—3101012А5 178 155 90 508 497
8,5—20 380.3101012—01 216 194 120 508 495
7,0—20 3495.3101012 178 145 508 497
7,5—20 7,5—20—3101012В 190 160 100 508 495
Ds De F t Крепление диска к сту- пице
Число отвер- стий Дна- метр отвер- стий
117 174,6 229 17,5 8,25 6 32
163 222,25 280 11,5 10 6 32
163 222,25 280 8 11 6 32
163 222,25 275 24 8,25 6 32
163 222,25 275 24 9 6 32
342 14 85
470,5 13,5 160 Бездисковое
469,3 26 120
467,3 15,1 100
467,3 29 140
214 275 350 15,5 11 8 32
222 286 350 38,6 11 10 32
214 275 350 155 11 8 32
272 335 390 24 11 10 32
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕС
99
2.14. Технические характеристики колес класса 3
Условное обозначение обода Код О КП Индекс модели Размер шины Нагрузка на колесо, кН Давление в шине, МПа Масса, кг
7,0—15 45 9244 2023 7,0—15—3101012А 260—381 22,5 0,7 20.13
7,0—20 45 9244 2029 7,0—20—3101012А5 260—508 22,5 0,68 38,5
7,0—20 45 3537 1141 5320—3101012 260— 508 22,5 0,7 26
7,0—20 45 9244 2106 3495.3101012 260—508 21 0,7 38,7
7,5—20 — 7,5—20—3101012 280— 508 29 0,67 33,46
7,5—20 45 9244 2071 7,5-20—3101012В 280—508; 300—508 24 0,6 45,6
8,0—20 45 9244 2039 8,0—20—3101012 280—508 29 0,75 36,5
8,5—20 45 9244 2078 8,5— 20 3101012— Б2 320—508 37,5 0,65 38,4
8,5—20 — 380.3101012—01 320— 508 27,3 0,56 48,4
3,75Р— 20 — АА—1015 180— 508 7,5 0,35 21,8
5,00Р—20 45 9244 2124 5.00Р—20—3101012 240—508 13 0,45 27,7
6.00Т—18 — 63—3101014В 280—457 16,85 0,4 35
6,0—20 — 52—3101014 220—508 11 0,5 29,8
53—3101014 240—508 16 0,63 31,7
152F—406 (6,00F—16) 45 9244 7008 7663.3101012 240—406 14,8 0,35 19,7
100
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
2.15. Допускаемое биение обода (в мм)
Размер обода Ради- аль- ное Осе- вое Размер обода Ради- аль- ное Осе- вое
От 5,0—15 до 6,5—20 2,5 2,0 От 7,5—15 до 8,5—20 3,0 2,5
От 7,0—15 до 7,0—20 2,5 2,5 От 9,0—20 до 10,0—24 5,0 5,0
4. Крепежные отверстия в дисках колес должны быть равно-
мерно расположены по окружности. Смещение осей отверстий
и фасок от номинального положения по окружности не должно
превышать допуска на диаметр расположения крепежных от-
верстий.
5. Биение обода на участках, прилегающих к шине, не должно
превышать значений, указанных в табл. 2.15
6. Колеса транспортируют партиями в комплекте с отъемными
деталями обода без упаковки любым транспортом.
7. Покрытие колес производят согласно ГОСТ 7593—80, при-
меняемые материалы — по ОСТ 37.002.0618—80. Допускается
применение грунтовки ФЛ-093 по ОСТ 6 10—427—79.
8. Предприятие-изготовитель гарантирует безотказную ра-
боту колес в течение 36 месяцев при пробеге не более 80 тыс. км
со дня ввода в эксплуатацию.
Колеса для большегрузных автомобилей и строительно-дорож-
ных машин (класс 4). Колеса данного класса предназначены для
установки на автомобили большой и особо большой грузоподъем-
ности, а также для строительно-дорожных машин большой мощ-
ности.
Колеса комплектуют шинами в основном камерными
по ГОСТ 8430—76* и бескамерными.
Конструкция ободьев колес обеспечивает надежную посадку
шины на посадочные полки обода с углом наклона 5° и позволяет
реализовать значительные тяговые усилия без проворота шины
относительно обода. Профили ободьев колес соответствуют
СТ СЭВ 3732—82.
Основные размеры профилей ободьев представлены на
рис. 2.8, айв табл. 2.16. Конструкции колес и их основные
размеры даны на рис. 2.8, б—г и в табл. 2.17. Основные
технические характеристики выпускаемых колес приведены
в табл. 2.18.
Технические требования на изготовление колес класса 4в
1. Ободья колес изготовляют в соответствии с технической
документацией, утвержденной в установленном порядке.
2. На вентильном пазу обода острые кромки со стороны,
обращенной к шине, не допускаются.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕС
101
Рис. 2.8. Колеса класса 4:
а — основные размеры профилей; б — 13,00 — 24, 15,00—28; 22,00 — 25 и 24, 00 — 25; в —
13,00 — 25 и 15,00—33; г — 19,50—49, 24,00 — 51 и 29,00 — 57; 1 — основание обода; 2
и 3 — соответственно несъемное и съемное посадочные кольца; 4 — бортовое кольцо;
5 — замочное кольцо; 6 — ограничитель от проворота обода относительно ступицы; 7 —
уплотнитель; II — расположение ограничителя на ободе — по окружности против вен-
тильного паза; D* — для колеса 24,00—25
102
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
2.16. Основные размеры (в мм) профилей ободьев колес класса 4
Обозначение профиля обода В± ±12,7 a±i,6 Г2 ь (не менее) Р (не менее) D ЛО±1’Л
11,25—25/2,0 285,8 50,8 31,8 32,5 (97); 101 635 1994,9
13,00—24/2,5 330,2 63,5 38 45,5 (97); 101 619 1944,6
13,00—25/2,5 330,2 63,5 38,1 45,5 (97); 101 635 1994,9
13,00—33/2,5 330,2 63,5 38,1 45,5 (97); 101 838,2 2633,2
15,00—25/3,0 381 76,2 44,5; 55 55 (97); 101 635 1994,9
15,00—28/3,0 381 76,2 44,5; 55 (52); 55 (97); 101 711,2 2234,3
15,00—33/3,0 381 76,2 44,5; 55 (52); 55 (97); 101 838,2 2633,2
15,00—35/3,0 381 76,2 44,5; 55 55 (97); 101 889 2792,8
17,00—25/2,0 431,8 50,8 31,8 32,5 (97); 101 635 1994,9
17,00—35/3,5 431,8 88,9 50,8 58 139 889 2792,8
19,50—25/2,5 495,3 63,5 38,1 45,5 101 635 1994,9
19,50—33/4,0 495,3 101,6 57,2 66 838,2 2633,2
19,50—49/4,0 495,3 101,6 57,2 66 1оУ 1244,6 3909,9
22,00—25/3,0 558,8 76,2 44,5 52; 55 (97); 139 635 1994,9
22,00—29/3,0 558,8 76,2 44,5 55 139 736,6 2315,3
22,00—33/4,0 558,8 101,6 57,2 66 139 838,2 2633,2
22,00—51/4,5 558,8 114,3 63,5 74 190,5 1295,4 4069,5
24,00—25/2,5 609,6 63,5 38,1 45,5 (97); 139 635 1994,9
24,00—51/5,0 609,6 127 70 86,5 190,5; (185) 1295,4 4069,5
25,00—25/3,5 635 88,9 50,8 58 139 635 1994,9
25,00-29/3,5 635 88,9 50,8 58 139 736,6 2315,3
25,00—35/3,5 635 88,9 50,8 58 139 889 2792,8
26,00—51/5,0 660,4 127 69,9 86,5 190,5 1295,4 4069,5
28,00—33/4,0 711,2 101,6 57,2 66 139 838,2 2633,2
28,00—39/4,0 711,2 101,6 57,2 66 139 990,6 3113
29,00—57/6,0 736,6 152,4 83,8 97,5 (185); 190,5 1447,8 4548,3
32,00—33/4,5 812,8 114,3 63,5 74 139 838,2 2633,2
32,00—39/4,5 812,8 114,3 63,5 74 139 990,6 3112
32,00— 51/4,5 812,8 114,3 63,5 74 139 1295,4 4069,5
37,00—45/5,0 940 127 70 86,5 185 1146 3600,2
37,00—51/5,0 940 127 70 86,5 185 1295,4 4069,5
Примечание. Размеры, приведенные в скобках, при проектировании применять
не следует.
2.17. Основные размеры (в мм) колес класса 4
Условное обозначе- ние обода В L К F Е Ь Ч Г h D, d2 М. dy
13,00—24 330 157 188 30 51 619 573 532
15,00—28 381 198,5 210 26,5 240 711,2 663 608
22,00—25 559 287 294 20 60 635 585 532
24,00—25 610 3 85 60 635 549 530
13,00—25 330 185 200 24 25 635 585 557
15,00—33 381 212 225 24,5 25 838,2 788 760
19,50—49 495 300 65 152 57 101 1244,6 1122
24,00—51 609,6 225 80 85 186 70 126 1295,5 1152 41 20,5 13
29,00—57 736,6 225 85 97 188 84 150 1447,8 1299
Примечание. Крепление колес — бездисковое по конусу с углом 28°.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕС
103
2.18. Технические характеристики колес класса 4
Условное обозначе- ние обода Индекс модели Код окп Размер шины Нагрузка на колесо, кН Давление в шине, МПа Масса, кг
13,00—24 409.3101012 45 9244 4046 18,00—24 80 0,5 137,7
15,00—28 15.00—28—3101012А1 45 9244 4000 21,00—28 90 0,35 198,3
22,00—25 22.00—25—3101012 45 9244 4012 26,50—25 ПО 0,35 206,2
24,00—25 455.3101012—01 45 9244 4023 29,5—25 80 0,5 170,6
13,00—25 410.3101012 45 9244 4031 18,00—25 85 0,6 135
15,00—33 431.3101012 45 9244 4038 21,00—33 118 0,56 216,3
19,50—49 549—3101012 — 27,00—49 246 0,55 626
24,00—51 7519—3101012 — 33,00— 51 325 0,55 886
29,00—57 7521—3101012 40,00—57 500 0,55 1308
3. Ободья и отъемные посадочные кольца для бескамерных
шин должны быть герметичными. Требования к степени герметич-
ности устанавливаются в конструкторской документации.
4. Покрытие ободьев производят по ГОСТ 7593—80.
5. Ресурс ободьев должен быть не менее ресурса шасси ма-
шины.
6. Правила приемки предусмотрены ГОСТ 16768—81.
7. Ободья поставляются комплектно и могут транспортиро-
ваться любым видом транспорта без упаковки.
8. Гарантийный срок службы ободьев —24 мес. со дня ввода
в эксплуатацию при пробеге не более 30 тыс. км или наработка
не более 3000 моточасов.
Колеса для грузовых автомобилей и прицепов повышенной
проходимости (класс 5). Для повышения проходимости полно-
приводных автомобилей, тягачей и специальных машин применяют
камерные шины обычного профиля и широкопрофильные шины
с регулируемым давлением воздуха, а на обычных грузовых авто-
мобилях и тягачах — бескамерные арочные шины. Для этих
типов шин характерным является наличие специального протек-
тора и способность, благодаря возможности снижения давления
и особенностей конструкции, увеличивать площадь контакта
с опорной поверхностью, что дает возможность двигаться как
по дорогам, так и по бездорожью.
Особенности конструкции шин обусловили и конструктивные
особенности колес этого класса, которые делят иа три вида:
1) с тороидальными посадочными полками; 2) для камерных
широкопрофильных и бескамерных арочных шин; 3) с посадоч-
ными полками под углом 5° и распорным кольцом.
Удержание бортов шины от сползания и проворота ее относи-
тельно обода колеса первого вида при пониженном давлении
104
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
2.19. Основные размеры (в мм) колес класса 5 (первого вида)
Условное обозначение обода В ъ Г Г1 h L К d2 Ds Dt D* Г), F t Число отверстий крепления колеса
228Г—508 228 13 24 43 92 43 518 514 472 214 275 330 153 10 8
228Г—457 228 30 13 24 42,5 60 77 469 465 423 163 222,25 280 115 10 6
254Г—508 254 13 24 42 120 91 519 515 472 222 286 330 127 10 10
3 ЮГ—508 310 29 24 43,5 120 533 222 286 11 10
400Г—508 400 29 24 43,5 115 514 222 286 11 10
2.20. Технические характеристики колес класса 5 (первого вида)
Условное обозначение обода Ин- декс модели Код О КП Размер шины Нагру- зка на колесо, кН Давление в шине, МПа Масса, кг
228Г—508 652 45 9244 6000 12,00—20 22 0,05—0,42 49,27
228Г—457 6501 45 9244 6013 12,00—18 18,5 0,05—0,35 44,36
2 5'И—508 654 45 9244 6004 14,00—20 28,6 0,05—0,36 55,42
310—533 659 1220X400—533 23,5 0,35 59,4
400Г—508 670 1200X500—508 30 0,35 63,5
осуществляется в результате повышенного радиального натяга
бортов шины на тороидальных полках обода. Конструкция колес
данного вида показана на рис. 2.9, а, а их основные размеры даны
в табл. 2.19. В табл. 2.20 представлены основные технические
характеристики этих колес.
Второй вид колес применяют для шин с регулируемым давле-
нием. Четырехэлементные ободья колес этого вида имеют кони-
ческие посадочные поверхности под углом 5°. Борта удерживаются
от проворачивания вследствие повышенного натяга по носку борта
шины. Конструкция колес данного вида показана на рис. 2.9, б,
а их размеры и основные технические характеристики приведены
соответственно в табл. 2.21 и 2.22.
Третий вид колес этого класса характеризуется тем, что борта
шины зажимаются с помощью съемных бортовых закраин, крепя-
щихся к основанию обода болтами. Это обеспечивает герметичное
соединение шины с ободом и надежную ее посадку. Колеса для
арочных шин находят все более широкое применение для сельско-
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕС
105
Рис. 2.9. Колеса класса 5:
а — с тороидальными посадочными полками; б — для камерных широкопрофильных
шип: в — 1 140X700 под арочную бескамерную шину; г — 8.00CV—18 для шин с регули-
руемым давлением; 1 — основание обода; 2 — диск; 3 — кронштейн для крепления крана
подкачки воздуха и ограничитель от проворота замочного кольца; 4 — замочное кольцо;
5 _ бортовое кольцо; 6 — установочное кольцо; 7 — посадочное кольцо; 8 — замочная
часть обода; 9 — ограничитель от проворота обода; 10 — кронштейн вентиля; 11 — болт;
12 — гайка; 13 — распорное кольцо
106
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
2.21. Основные размеры (в мм) колес класса 5 (второго вида)
Условное обозначение обода В ъ Г h L К К1 t Dt d2 £)3
440—533 * 440 39 32 48 190 131 56 25 116 533 501 463,5
330—462 * 330 20 14 27 20 114 56 25 68 462 430 392
330—533 ** 330 26 19 35 ПО 170 48 32 533 501 286
* Крепление колеса к ступице бездисковое по конусу 28°.
** Крепление колеса к ступице дисковое (10 отверстий).
хозяйственных машин и могут быть использованы как сезонное
средство для повышения проходимости грузовых автомобилей
общего пользования в период бездорожья. Профили ободьев
колес, рассмотренные в этом разделе, не стандартизованы.
Конструкция колес данного вида показана на рис. 2.9, в и г,
а основные размеры и технические характеристики приведены
в табл. 2.23 и 2.24.
Технические требования на изготовление колес класса 5.
1. Колеса предназначены для эксплуатации во всех климати-
ческих зонах при температурах окружающего воздуха от
+55 до —60 °C.
2. Колеса не стандартизованы, изготовляются по конструктор-
ской документации, утвержденной в установленном порядке.
3. На поверхностях ободьев и бортовых колец не допускаются
следы от инструмента и другие дефекты глубиной свыше 1 мм,
а также выступы высотой больше 0,5 мм и острые кромки. Высту-
пание сварного шва на поверхности, обращенной к шине, допу-
скается не более 0,5 мм, на остальных поверхностях —до 1,0 мм,
а в местах, труднодоступных для зачистки, —до 1,5 мм.
4. В зоне стыкового сварного шва обода допускается местная
неплоскостность со стороны замочной части до 2,5 мм с плавным
уменьшением на длине дуги до 150 мм, а на бортовых кольцах —
до 3,5 мм с плавным уменьшением на дуге до 120 мм.
5. В зоне стыкового сварного шва обода допускается местное
увеличение биения колес до 2 мм.
6. Колеса поставляются комплектно, без упаковки, и могут
транспортироваться любым видом транспорта.
7. Качество покрытия колес должно соответствовать
ГОСТ 7593—80.
8. Завод гарантирует работу колес не менее 36 месяцев при
пробеге 25—30 тыс. км.
9. Ресурс работы колес должен соответствовать ресурсу ра-
боты транспортного средства.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕС
107
2.22. Технические характеристики колес класса 5 (второго вида)
Условное обо- значение обода Индекс модели Код о кп Размер шины Нагрузка на колесо, кН Давление в шине, МПа Масса, кг
440—533 440— 533—3101012СБ 45 9244 6516 1300X530—533 35,75 0,1—0,4 72,1
330—462 394 45 9244 6500 1065X420—457, 980X 390—457 45 0,55 46,66
330—533 395 45 9244 6526 1100X 400— 533 28,6 0,36 66
Примечание. Скорость движения 35—60 км/ч.
2.23. Основные размеры (в мм) колес класса 5 (третьего вида)
Условное обозначение обода В ь Ьг h н L к -Di d2 D3 D6 F t r Крепление диска к ступице
Число от- верстий Диаметр отверстий
1140 X 700 8.00CV-18 676 204 25 24,5 36 23 43 140 68 66 72 630,5 457 214 446 275 163 487 222 27G 128 23 22 11 24,5 8 (по О3) 6 (по О4) 32 32
2.24. Технические характеристики колес класса 5 (третьего вида)
Условное обо- значение обода Индекс модели Код ОКП Размер шины Нагрузка на колесо, к Н Давление в шине, МПа Скорость дай ж ения, км/ч Масса, кг
1140X700 8,00CV—18 150Ц—3107012 66—3107013 45 9244 6800 1140X 700 320—457 (12,00—18) 30 15,2 0,2 0,28 До 50 До 95 101 40
108
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
Колеса для тракторов и сельскохозяйственных машин (клас-
сы 6 и 7). Колеса этих классов изготовляют по размерам профиля
обода и техническим требованиям в соответствии
с ГОСТ 10410—82. По присоединительным размерам диска колеса
к ступице и деталям крепления колеса соответствуют
ГОСТ 11646—82.
На рис. 2.10, а показаны профили ободьев различного испол-
нения, а в табл. 2.25 —их основные размеры.
По подобию конструкций и назначению колеса данного класса
можно разделить на типы. К типу 1 относятся дисковые колеса
с профилированным неразъемным ободом с постоянным вылетом
диска и посадочным диаметром под шину до 20". Они предназна-
чены для установки на управляемые мосты тракторов и различные
сельскохозяйственные машины.
Конструкция колес данного типа показана на рис. 2.10, б,
их основные размеры и технические характеристики приведены
соответственно в табл. 2.26 и 2.27.
Колеса с профилированным неразъемным ободом и с перемен-
ным вылетом диска, позволяющим изменять колею машин ступен-
чато, относятся к типу 2. Эти колеса, как правило, устанавливают
на ведущие мосты тракторов.
Конструкция колес данного типа показана на рис. 2.10, в,
их основные размеры приведены в табл. 2.28. а основные тех-
нические характеристики —в табл. 2.29.
Тип 3 — колеса с профилированным неразъемным ободом с по-
стоянным вылетом диска и посадочным диаметром под шину более
20". Колеса этого типа предназначены для установки в основном
на ведущие мосты тракторов и различные сельскохозяйственные
машины.
Конструкции колес данного типа показаны на рис. 2.10, г,
их основные размеры приведены в табл. 2.30, а технические
характеристики —в табл. 2.31.
Бездисковые колеса с профилированным неразъемным ободом
относятся к типу 4. Колеса данного типа предназначены для уста-
новки на трактора с нагрузкой, превышающей 20 кН.
Конструкция бездисковых колес представлена на рис. 2.10, д,
их основные размеры приведены в табл. 2.32, а основные техни-
ческие характеристики —в табл. 2.33.
Технические требования на изготовление колес классов
6 и 7.
1. Ободья колес изготовляют в соответствии с требованиями
ГОСТ 10410—82 и конструкторской документацией, разработан-
ной и утвержденной в установленном порядке.
2. Для увеличения надежности посадки шины на ободе при
низком давлении воздуха допускается на посадочных полках обода
применять накатку с шагом 1—2,2 мм, глубиной 0,5—1,0 мм,
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕС
109
Рис. 2.10. Колеса классов 6 и 7:
а — основные размеры профилей ободьев; б — дисковое с неразъемным ободом; в — с не-
разъемным ободом и регулируемым вылетом диска; г — ведущее с неразъемным ободом;
д — бездисковое с неразъемным ободом; 1 — обод; 2 — диск; 3 — болт; 4 — шайба; 5 —
гайка; 6 — кронштейн; 7 — ограничитель от проворота колеса относительно ступицы
по
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
2.25. Основные размеры (в мм) профилей ободьев колес классов 6 и 7
Обозна- чение профиля обода Вариант исполнения профиля в ftioU г,±1 г2±1 Ь (не ме- нее) Р (не ме- нее) г3 (не более) при толщине металл а н (не ме« иее) гв±1 а°, (не ме- нее)
ДО 4 свыше 4
4.50Е I 114+1,5 20 13,5 8,5 14 14 18,5 6,4 11 24 6,5 20
5.50F I 140+1,5 22 14,5 10 15,5 14 24 6,4 8 11 24 6,5 20
6.00F I 152+1,5 22 14,5 10 15,5 14 24 6,4 8 11 27 6,5 20
W7 I 177,8+1,5 22,2 9,5 12 24 6,4 8 13 22 11 10
W8 I 203,2+2,4 22,2 9,5 12 24 6,4 8 13 22 11 10
DW8 II и III 203,2+2,4 22,2 9,5 12 24 6,4 8 13 22 11 10
W9 I 228,6+2,4 25,4 11 12 27 6,4 8 13 22 11 20
DW9 II 228,6+2,4 25,4 11 12 27 6,4 8 13 22 11 20
W10 I 254+2,4 25,4 11 12 27 6,4 8 13 22 11 20
DW10 II и III 254+2,4 25,4 11 12 27 6,4 8 13 22 14,3 20
DW11 I 279,4+2,4 25,4 11 12 27 6,4 8 13 22 11 20
W11 II 279,4+2,4 25,4 11 12 27 6,4 8 13 22 14,3 20
W12 I 304,8+2,4 25,4 11 12 27 6,4 8 13 22 И 20
DW12 II 304,8+2,4 25,4 11 12 27 6,4 8 13 22 14,3 20
W13 I 330,2+2,4 25,4 11 12 27 6,4 8 13 22 11 20
DW13 II 330,2+2,4 25,4 11 12 27 6,4 8 13 22 14,3 20
W14L I 355,6+4,7 25,4 11 14 27 6,4 8 13 28 11 20
DW14 355,6+4,7 28,6 11 14 37 6,4 8 13 28 14,3 (25) 20
DW14 II 355,6+4,7 28,6 11 14 37 6,4 8 13 28 14,3 (25) 20
W15 I 381+4,7 25,4 14 33 6,4 8 15 28 14,3 (25) 20
W16L 406,4+4,7 25,4 11 (13) 14 33 6,4 8 15 28 14,3 (25) 20
DW16 11 406,4+6,4 28,6 Н (13) 14 37 6,4 8 15 28 14,3 (25) 20
DW18 457,2+6,4 28,6 П (13) 18 37 6,4 8 15 28 14,3 (25) 20
DW20 508+6,4 28,6 П (13) 18 41,3 6,4 8 15 28 1' " (25) 20
DW24 II 610+6,4 28,6 П (13) 18 37 6,4 8 15 38 14,3 (25) 20
DW25 635+6,4 28,6 П (13) 18 37 6,4 8 15 38 14,3 (25) 20
Примечание. В скобках указаны значения при толщине металла обода свыше 4 мм.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕС
111
2.26. Основные размеры (в мм) колес классов 6 и 7 (тип 1)
Условное обо- значение обода В h. h Di d2 D, Г>4 t Крепление диска к ступице
Чис- ло от- вер- сти й Дна- метр отвер- стий
4,50 Е—16 114 25,8 13 23,5 405,6 135 175 220 4,5
5,50F— 20 140 24 15,5 25 512,8 135 175 230 8 5 20
W8—16 203 27 4 405,6 105 210 250 8 6 20
W8—16 (50х) 203 27 4 405,6 199 250 328,4 8 6 20
2.27. Технические характеристики колес классов 6 и 7 (тип 1)
Условное обозначение обода Индекс модели Код ОКП Размер шины I Нагруз- ' ка на ко- лесо, кН Давле- ние, ! МПа Масса, кг
4,50Е—16 36- 3101010А2 47 6211 3658 5,50—16; 6,50—16 7,5 0,34 9,7
5,50F— 20 40—3101010A3 6,50—20; 7,50—20 8,5 0,25 19,8
W8—16 W8—16—3107015 45 9244 7013 12—16 17 0,25 16,7
W8—16 50х—31014006 47 6213 5670 12—16 25,5 0,31 18,2
Примечание. Скорость до 35 км/ч.
2.28. Основные размеры (в мм) колеса классов 6 и 7 (тип 2)
Условное обозначение обода В hi L Dr Оз d4 t Крепление диска к ступице
Число отвер- стий Диаметр отвер- стий
W7—20 178 24,4 19,5; 28,5; 65,5; 145,5 512,8 135 175 210 9 5 20
W8—32 203 24,8 21; 68; 71; 118 817,2 180 230 408 10 6 32
W9—28 229 22 21; 68; 71; 118 716 180 230 408 10 6 32
DW12—30 305 27 26; 129 766,8 199 250 305 16 8 24
112
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
2.29. Технические характеристики колес классов 6 и 7 (тип 2)
Условное обозначение обода Индекс модели Код окп Размер шины Нагруз- ка на ко- | лесо, кН Давле- ние, МПа Масса, кг 1
W7—20 775 45 9244 7003 8,3—20 10,2 0,25 24
W8—32 14.34.011 47 6122 0217 9,5—32 10,65 0,21 35,5
W9— 28 25.34.101 (обод) 47 6122 0226 11,2—28 11,2 0,18 19,5
25.34.012 (диск) 851 47 6122 0220 11,2—28 11,2 0.18 15,6
DW12— 30 45 9244 8000 14,9/13—30 1,55 0,13 64
2.30. Основные размеры (в мм) колес классов 6 и 7 (тип 3)
Условное сбззначение обода В д 2 L Di d2 oa Di I Крепление диска к сту- пице
Чис- ло от- вер- стий Дна- метр отвер- стия
DW8— 42 203 48 19 125 1071,6 199 250 315 14 8 24
DW11—38 279 48 21 125 970 199 250 315 14 8 24
DW14—30 356 48 29 125 766,8 199 250 315 14 8 24
DW14L—38 356 53 32 125 970 199 250 315 14 8 24
DW18—24 (тракторы) 457 27 42 40 614,4 368 415 455 10 8 24
DW18—24 (комбайны) 457 27 42 140 614,4 145 210 285 21 8 32
2.31. Технические характеристики колес класса 6 и 7 (тип 3)
Условное обозн ачение обода Индекс модели Код ОКП Размер шины Нагруз- ка на ко- леса, кН Давле- ние, МПа 5 *
DW8—42 50—3107050 47 6213 1184 9,5—42 12,25 0,21 67
DW11—38 40—3107010А 47 6211 0784 13,6Р38 15,7 0,16 66,2
DW11—38 8451 45 9244 8049 13.6Р38 33 0,3 76,1
DW14—30 50—3107020 47 6213 1180 14,9Р30; 16,9Р30 17,8 0,14; 0,17 64,5
DW14L— 38 873 45 9244 8053 15,5Р38; 15,5—38 16,6 0,18 69,5
DW18—24 18—24—3101015 45 9244 8023 21.3Р24 25 0,16 55
DW18— 24 18—24—3101012 45 9244 8044 21,3—24 42 0,25 66,1
ПРИМЕНЕНИЕ КОЛЕС
113
2.32. Основные размеры (в мм) колес классов 6 и 7 (тип 4)
Условное обо- значение обода В ъ ht L г. Dt d2
DW20—26 508 64 38 13 30 665,2 547
DW24—26 610 64 38 38 30 665,2 547
Примечание. Крепление колеса к ступице бездисковое по конусу 28° и диа-
метру П2.
2.33. Технические характеристики колес классов 6 и 7 (тип 4)
Условное обозначение обода Индекс модели Код О КП Размер шин ы На- груз- ка на коле- кН Дав- лспие в ши- не, МПа Мас- са, кг
DW20—26 700—3101014 45 9244 8063 23,1—26; 23.1Р26 36,1 0.14 48
DW24— 26 894 45 9244 8031 28.1Р26 42 0,17 64,5
шириной 14—35 мм и на расстоянии от борта обода, равном
8—12 мм.
3. Кромки отверстия под вентиль должны быть притуплены
с обеих сторон фасками не менее 0,4 X 45° или радиусами не
менее 0,4 мм.
4. Радиальное и торцовое (осевое) биение ободьев колес не
должно быть более приведенного ниже.
Условный диаметр обода, мм
Биение, мм . . . . .
16
2
17—20 21—28 29—38 Св. 38
3 4 5 6,5
5. Окраска ободьев колес производится вместе с диском по
ГОСТ 6572—82 и ГОСТ 5282—82.
6. Ресурс обода колеса должен быть не менее ресурса ходовой
части машины.
7. Гарантийный срок службы—24 месяца со дня ввода
ободьев в эксплуатацию при гарантийной наработке не более
4000 моточасов.
2.5. ПРИМЕНЕНИЕ КОЛЕС
Каждая конструкция колеса разрабатывается, как правило,
для конкретного транспортного средства, а затем находит при-
менение на других объектах, отвечающих техническим требова-
114
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
2.34. Применение колес
Условное обозначение обода Индекс модели колеса Примечание
5,00F—10 5,00F—13 5,OOP—15 к. 5,00F—10—3107013 168 5,OOP—15— 3101012 часе 1 Автопогрузчики 4022 То же Автопогрузчики ЧО 4014, снегоболото- ходы, сельскохозяйственные машины
Класс 2
4IX 13 965—3101015 ЗАЗ-965 «Запорожец»
41X13 4yl X 13 969— 3101015 ЛуАЗ-969
412—3101015 «Москвич-412»
4^-1 X 13 2101—3101015 ВАЗ-2101 «Жигули»
51X13 2103—3101015 ВАЗ-2103 «Жигули»
51X13 3—5—3101015 «Москвич-2140»
51X14 24—3101015 ГАЗ-24 «Волга»
5КХ15 21—3101015 ГАЗ-21 «Волга», РАФ-2203 «Латвия», ЕрАЗ-762
6LX 15 450—3101015 УАЗ-450, УАЗ-469
6LX 15 13—3101015 ГАЗ-13 «Чайка»
6LX 15 14—3101015 ГАЗ-14 «Чайка»
51X16 2121—3101015 ВАЗ-2121 «Нива»
Класс 3
3,75Р—20 АА—1015СБ Для запчастей
5,00Р—20 5,00Р— 20— 3101012 Прицепы ШТС-9, для запчастей
6,001—18 63—3101014В Для запчастей
6,0—20 52—3101014 ГАЗ-52, ГАЗ-53
53—3101014 Прицеп ТАПЗ-755, автобусы семейства ПАЗ, КАвЗ-685, прицепы 2ПН2, ГКБ-8325
7,0—15 7,0—15—3101012А Прицеп МАЗ-5224
7,0—20 7,0—20—3101012А5 ЗИЛ-130, ЗИЛ-133Г, КАЗ-608, прицепы ГКБ-818, 2ПН-4М, ТАПЗ-83011, ГКБ-817В, ГКБ-817, полуприцеп КАЗ-717, прицепы ТМЗ-802, 2ПН-4, СМЗ-810, полуприцеп ОдАЗ-885
7,0—20 3492—3101012 Для запчастей
7,0—20 5320—3101012 КамАЗ-5320 и модификации
7,5—20 695—3101012 ЛАЗ-695
8,0—20 677—3101012Б2 ЛиАЗ-677, ЛАЗ-4202
8,5—20 500—3101012 МАЗ-500А и МАЗ-516, прицеп МАЗ-8926, МАЗ-886, троллейбусы
8,5—20 380—3101012 КрАЗ-250, КрАЗ-256, полуприцепы ОдАЗ-9987, ОдАЗ-9357, прицепы ГКБ-9383, ГКБ-9385
ПРИМЕНЕНИЕ КОЛЕС
115
Продолжение табл. 2.34
Условное обозначение обода Индекс модели колеса Примечание
Класс 4
13,00—24 409 Колесные тягачи
13,00—25 430 БелАЗ-540
15,00—28 15,00—28—3101012 Колесные тягачи
15,00—33 431 БелАЗ-548
22,00—25 22,00—25—3101012 Колесные тягачи
24,00—25 455 Тракторы К-702, К-703
19,50—49 549—3101012 БелАЗ-549
24,00—51 7519—3101012 БелАЗ-7519
29,00—57 7521—3101012 БелАЗ-7521
Класс 5
8,OOCV—18 66—3101013 ГАЗ-66
228Г—457 6501—3101012 ЗИЛ-157К
228Г—508 652— 3101012 ЗИЛ-131
254Г—508 654—3101012 «Урал-375»
330—462 394—3101012 Прицепы ЗПТС-12, 1ПТС-9
330—533 395 «Урал-377», «Урал-275Н»
310—533 4310—3101012 КамАЗ-4310
400Г—508 670 «Урал-5557»
440—533 255—3101012 КрАЗ-255
Классы 6 и 7
4,5Е—16 36—3101010А2 Бороны, культиваторы, плуги, сеялки, жатки, косилки, картофелекопалки, са- моходные шасси СШ-16, СШ-28, трактор Т-25
6,00F—16 785—3101016 887—3101016 Тракторный прицеп 2ПТС-4
W8—16 W8—16—3107015 Зерноуборочные комбайны «Колос», «Ни- ва», «Сибиряк»
5.50F—20 40—3101010A3 Тракторы МТЗ-50, МТЗ-80, ЮМЗ-6, плу- ги, косилки-плющилки Тракторы МТЗ-52, МТЗ-82
W7—20 775
W8—32 14—34—011 Трактор Т-25, самоходные шасси СШ-16, сеялки
DW11—38 40—3107010 Тракторы МТЗ-50, МТЗ-52, МТЗ-80, МТЗ-82, ЮМЗ-6, Т-40АМ
DW11—38 8451 Хлопкоуборочные машины
DW 12—30 851 Трактор Т-40АМН
DW8—42 50—3107050 Трактор Т-28Х4М
DW14—38 873 Тракторы МТЗ-80, МТЗ-82, ЮМЗ-6
DW14—30 50—3107020 Тракторы МТЗ-80Х, МТЗ-80Н, ЮМЗ-6
W9—28 25—34—101 Трактор Т-25
DW 18—24 DW18—24—3101015 Трактор Т-150К
DW18—24 DW18—24—3107012 Комбайны «Колос», «Нива», «Сибиряк», свеклоуборочные комбайны
DW20—26 700—3101014 Тракторы Т-150КМ, Т-155, Т-158
DW24— 26 894 Тракторы К-700, К-701
116
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
ниям к этому колесу. Таким образом обеспечивается высокая
степень унификации колес в промышленности. В табл. 2.34 при-
ведены сведения о применяемости выпускаемых колес.
2.6. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КОЛЕС
Для изготовления деталей колес различных классов приме-
няют специальный фасонный, листовой и полосовой прокат, в том
числе рулонный (табл. 2.35).
Фасонные профили проката, применяемые при производстве
колес, по функциональному назначению можно разделить на
профили для оснований ободьев и для колец —бортовых, замоч-
ных и посадочных оснований обода, установочных.
На рис. 2.11—2.13 и в табл. 2.36 приведены различные фасон-
ные профили и их основные размеры. Характеристики профилей
представлены в табл. 2.37.
Ниже приведены основные требования к поставке полосового
и фасонного проката.
1. Кратность поставляемых полос. Прокат поставляется
в виде одно-, двух-, трех- и четырехкратных заготовок с допу-
Рис. 2.11. Профили для оснований ободьев:
а — 228Г-20 и 254Г—20; б — 8,5 — 20, 7,0 — 20, 7,5 — 20, 8,0—20, 6,0 — 20, 6.00F —20;
в — Т —1020 —В; г — ПР 5,OOP—20; д — 120 —3101020А; е — 502—3101020; ж —
310—023; з — 310 — 022; и — 400Г —023; к — 400Г—022
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КОЛЕС Ц7
2.35. Материалы, применяемые в колесном производстве
Деталь колеса
Металлопрокат
Материал
Колеса класса 1
Обод разъемный посере- I Лист
дине I
Сталь 15кп
Колеса класса 2
Обод
Диск
Специальная полоса с ка-
таной кромкой
Полоса
Сталь 08кп, 08ЮА
Сталь 15кп
Колеса класса 3
Основание обода Специальный фасонный прокат
Бортовое неразрезное кольцо То же
Замочное кольцо »
Диск Полоса
Бортовое кольцо разрез- ное Фасонный прокат
Колеса класса 4
Специальная ободная
сталь
Сталь 15кп, СтЗкп
СтЗкп, сталь 15 и 20
Сталь 20
Сталь 15кп
Сталь 45 и 20
Замочное кольцо
Детали обода
Специальный фасонный СтЗкп и сталь 20
прокат
То же Сталь 20 и СтЗ
Колеса класса 5
Основание обода Бортовое кольцо Замочное кольцо Замочные части Специальный фасонный прокат То же » » Специальная ободная сталь Сталь 20 и СтЗкп Сталь 45 Сталь 20 и СтЗкп
Колеса классов 6 и 7
Обод Лист Сталь 08кп и 08пс
Диск Полоса Сталь 15кп и СтЗкп
118
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
Рис. 2.12. Профили для замочных колец ободьев:
а — 440 — 26 и 15,00 — 26; б — PW—204; в — 13,00—26; г — 254Г-—031—01; д — замочно-
посадочных колец
сками на длину соответственно +(20—30), +(25—35), +50 и
+70 мм. Максимальная длина заготовки не должна превышать
5000 мм.
2. Профили проката должны поставляться по теоретической
массе.
3. Масса одной пачки не более 5 т.
4. Ребровая кривизна должна быть не более 3—6 мм на 1 м
или до 0,3 % измеряемой длины полосы.
5. Кривизна по плоскости не более 5—8 мм на 1 м или не
более 0,5 % измеряемой длины.
6. Качество поверхности по ГОСТ 535—79*.
Рис. 2.13. Профили для колец:
л — бортовых; б—в — бортовых замочных; г замочных частей; д — посадочных; е —
установочных
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КОЛЕС 119
2.36. Основные размеры (в мм) фасонных профилей (см. рис. 2.11—2.13)
Обозн ач ен ие про - фи ля обода В Ь h ft. /г2 3 Sj s2 S3 S4 d r Рисунок
228Г— 020 257 21,5 21 8,5 5 5,5 8,5 19 50
254Г—020 284 20,5 21,5 9 5,5 6 9 19 65 j 2.11, a
8,5—20 238 28 43 6 66 8,5 8,5 6 9,4 16,5 7 22
7,0—20—02 200,4 26 38 5 63,5 7 5,5 5,0 8,5 15,5 7,5 19
5320—3101020 200,5 23 38 5 56 6,8 5,5 4 8,5 15,5 7,5 19
7,5—20А 211 29 43 6 66 8 8 5,8 9 15,5 7 22 2.11, 6
8,0—20—1 226,5 43 43 5,5 66 8 8 5,5 9,5 16,5 7 22
7662—020 158,5 17 22 4,5 36,5 5,3 5,5 4,5 7,5 15 7,5 15,5
53— 3101020—А 166 21,5 33 4 66 5,5 5 4 9 17 7 16,5
440—26 20 9 7 7 7 9
15,00—20 32 5 10 10 14 7 | 2.12, a
8,5—0,26—А5 41 7,5 0 6,4 3 7,5
5320—3101026 37 6,5 1 6,5 2 7,5 | 2.12, d
15,00—28 62 76 14 ,14 45
13,00—28 48 62 11 11 38
254Г—027—02 30 41,5 8 7 24
8,0—27 28 37 8 7 22
7,0—27—01 24 32 7 7 19 2,13, a
5320—3101027 22 3,2 6,8 7
440—27—01 34 46 9 9 32
330—27—Б 20 25 6 8 14
63—3101027 28,5 37,5 7 7,5 22,5
53—3101027 38 41 20,5 5,5 33 3,5
7662—027 31,8 34,4 17 4,8 5,3 3 | 2,13, в
440—533—021 58 17 2 19 9 9 6
15,00—26 83 35 1,5 28 15 12 10
15,00—22 120 30 0 24 14 10 10 | 2,13 г
13,00—22 82 54 8 28,5 12 17 0
394.033—01 62,5 8 1,8 9 11,2 8,5 6,5
15,00—21 127 15 2 17 15 13 6,4
120
КОНСТРУКЦИИ КОЛЕС
'2.37. Характеристики фасонных профилей
Обозначение профиля Номер ТУ Масса 1 м, кг Марка стали
Профили для оснований ободьев
228Г—020 14—233—126—74 15 15кп*
254Г—020 14—233—126—74 17,2 15кп*
8,5—20 14—2—92—73 16,4 15кп*
7,0—20—02 14—2—92—73 11,8 15кп*
5320—3101020 14- 2—397—80 11 15кп
5,00Р—20 14—2—517—83 7,45 БСтЗкп
7,5—20А 14—2—92—73 15,27 15кп
Т— 1020В 14—1—580—73 6,11 БСтЗкп
120—3101020—А 14—2—152—74 12,46 БСтЗкп
8,0—20— 1 14—2—92—73 14,8 15кп
7662.020 14—115—41—77 7,8 15кп
502—3101020 14—1—579—73 29 15кп
53—3101020А 14—2—15—71 9,8 БСтЗкп
310—023 14—115—52—81 8,5 15кп
310—022 14—115—52—81 11,8 15кп
400Г—023 13,14 15кп
400Г—022 12,6 15кп
Профили для замочных колец
15,00—26 84—342—78 5,2 БСтЗ
13,00—26 14—1—540—73 3,24 20
254Г—031—01 14—2—236—76 2,08 45
8,5—26—А5 14—1—1691—76 5,82 (сдвоенный) 20
5320— 3101026 14—1—1613—76 2,6 20
440—26 14—2—27—72 2,25 45
PW—204 14—2—219—76 1,56 45
Профили для бортовых колец
15,00—28 84—338—72 12,5 20
13,00—28 14—2—270—77 7,5 БСтЗпс
254Г—027—02 14—2—434—81 2,9 ВСтЗкп-2
8,0—27 14—2—434—81 2,9 ВСтЗкп-2
7,0—27—01 14—2—320— 78 2,07 БСтЗкп
5320—3101027 14—2—120—74 1,94 20кп
РР—1099 14—2—219—76 2 20
440—27—01 14—2—27—72 4,56 БСтЗкп
330—27Б 14—2—250—76 2,27 БСтЗкп-2
7662 027 14—121—25—77 2,45 15кп
РР—1099 14—2—219—76 2,03 45
53—3101027 14—2—213—76 3 74 МСтЗкп
63—3101027 14—2—212—76 3,2 БСтЗкп
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КОЛЕС 121
Продолжение табл. 2.37
Обозначение профиля Номер ТУ Масса 1 м, кг Марка стали
Профили для замочных, частей
440—533—021 14—121—31—80 4,59 20
15,00—16 84—340—72 Н,7 20
15,00—22 14—2—382—79 17,4 БСтЗ
13,00—022 14—2—266—77 10,4 БСтЗ—2
Профили для посадочных колец
15,00—21 14—2—81—73 11,9 БСтЗкп
394—033—01 14—2—480—82 4,2 20
Профили для установочных колец
440— 533—017—02 14—2—377—79 3,3 БСтЗкп
7. Правила приемки по ГОСТ 7566—81.
8. Отбор проб по ГОСТ 7565—81, ГОСТ 7564—73*.
9. Испытания по ГОСТ 1497—73*.
10. Профили для ободьев должны поставляться в изогнутом
виде.
3. КРЕПЛЕНИЕ И АРМАТУРА КОЛЕС
3.1. ТИПЫ и КОНСТРУКЦИЯ КРЕПЛЕНИЯ дисковых И БЕЗДИСКО.
ВЫХ КОЛЕС
Элементы крепления колеса являются ответственными высоко-
нагруженными узлами. От их надежности зависит безопасность
движения. Элементы крепления колес воспринимают все дей-
ствующие на автомобиль вертикальные нагрузки, горизонтальные
•силы и моменты, возникающие при повороте, торможении и дви-
жении в тяговом режиме.
Местом установки деталей крепления является вращающийся
элемент —ступица, поэтому при неизменном направлении век-
тора вертикальной нагрузки в деталях крепления возникают
знакопеременные напряжения. Крепление работает в условиях
нестационарного динамического режима нагружения, испыты-
вая удары и перегрузки со стороны дороги.
Необходимость быстрой и сравнительно частой замены (ре-
монта, перестановки) колес не позволяет использовать для кре-
пления колес неразборные соединения или какие-либо стопорящие
элементы. Крепление, не обеспечивающее достаточно точную
установку колеса на ступице или допускающее их взаимное
смещение в процессе движения, приводит к нарушению баланси-
ровки колесного узла, появлению повышенных вибраций автомо-
биля, снижению ресурса ряда узлов и деталей, особенно рулевого
привода, к возникновению интенсивного изнашивания и неравно-
мерного износа шин.
Конструкция крепления колес должна отвечать высоким тре-
бованиям в отношении:
точности центрирования колес;
надежности в передаче действующих на колесо сил и моментов;
простоты установки и снятия колеса в условиях эксплуатации;
сохранения стабильности затяжки крепежных соединений и
заданной точности установки колес в процессе эксплуатации;
возможности простого контроля состояния крепления.
Этим требованиям в наибольшей степени отвечают конструк-
ции крепления, в которых используются резьбовые детали для
соединения колес со ступицей.
Типы крепления дисковых колес. Дисковые колеса крепятся
к фланцу ступицы с помощью гаек, установленных на болтах или
шпильках, которые проходят через крепежные отверстия дисков.
Болты запрессовываются во фланец ступицы с внутренней стороны
ТИПЫ И КОНСТРУКЦИЯ КРЕПЛЕНИЯ КОЛЕС
123
и имеют шлицованный участок или лыску на головке, взаимо-
действующую с пояском ступицы, для предотвращения проворота
болта. Шпильки запрессовываются во фланец ступицы с наруж-
ной стороны, от проворота фиксируются буртиком, входящим
в кольцевую проточку фланца ступицы, с тыльной стороны имеют
резьбу под гайку крепления тормозного барабана.
Применение шпилек или болтов объясняется в основном общей
компоновкой колесно-ступичного узла и принятой технологией
сборки. Болты по сравнению со шпильками имеют меньшую
металлоемкость.
Крепление колес может центрироваться по различным эле-
ментам:
сферическим или коническим фаскам крепежных отверстий;
центральному отверстию диска;
цилиндрической поверхности крепежных отверстий диска;
выступам на поверхности диска, входящим в соответствующие
впадины фланца ступицы.
В нашей стране приняты только два первых типа крепления.
Смешанное центрирование по двум и более посадочным поверх-
ностям в соответствии с правилами общего машиностроения обычно
не применяют, так как это, не повышая точности центрирования,
приводит к необходимости точной обработки увеличенного числа
базовых поверхностей.
Присоединительные размеры дисковых колес, используемых
в нашей стране, в основном соответствуют отечественным и между-
народным стандартам (табл. 3.1).
Крепежные отверстия дисков 3 колес легковых автомобилей
имеют фаски с конусом под углом 60 или 80° (рис. 3.1). Конфигу-
рация диска за счет выштамповок в местах расположения крепеж-
ных отверстий обеспечивает возможность его упругого деформи-
рования под действием усилия затяжки гаек, что обеспечивает
необходимую стабильность затяжки резьбовых соединений.
Конструкции гаек 2 крепления колес отечественных легковых
автомобилей приведены на рис. 3.1, а основные их размеры при-
ведены ниже.
Резьба
S, мм
Н, мм
£>!, мм
Dz, мм
D3, мм
М10Х1.25 М12Х1.25 М12Х1.5 М14Х1.5
17—0,27 19—0,33 22—0,33
16—0,43 18—0,43
18,9 21,1 24,5
11+0,2 13+0,2 14+0,2 14,5+0,2
13+0,2 15+0,2 16±0,2
Примечание. Предельное смещение оси отверстия относительно гранен 0,4 мм.
На некоторых автомобилях, например автомобиле семейства
«Запорожец», используется специальная гайка с декоративным
колпачком с конусом под углом 80°.
124
КРЕПЛЕНИЕ II АРМАТУРА КОЛЕС
3.1. Стандартные присоединительные размеры (в мм) дисковых колес
Диск колеса Ступица
Диаметр рас- положения Диаметр Крепежное отверстие Центральн ый Крепежные Чис- ло шпн-
крепежных отверстий центрального отверстия диаметр фаска диаметр детали лек (бол- тов)
Легковых автомобилей
98,0+0,13 58,5 13,5+0,5 Кониче- Не регла- М12Х1.25 4
108,0+0,13 58,5 ская 60° ментируется
115,0+0,13 82,0 15,0+0,5 М12Х 1,5 5
130,0+0.13 85,0 М12Х1.5 МИХ 1,5 4
139,7+0,13 98,0 М12Х1.25 4—5
108,0 МИХ 1,5 5
256,0 220,0 80° М10Х1.5 4
Грузовых автомобилей (ГОСТ 10409—74
222,25+0,15 163+0,8 160 *» 6
275+0,20 214+0,8 Сфериче- 210 ** М20Х1.5 8
ская
R22
286+0,20 222+0,8 32+0,8 Сфериче- 218 ** 10
ская
R22
335+0,20 272+0,8 268 ** 10
То же, ИСО 4107—79
205+0,3 161+0,2 21+1 24+1 — 160,8—0,2 М18Х1,5 6
275+0,3 221+0,2 220,8—0,2 М20Х1.5 8
335+0,3 281+0,2 26+1 280,8—0,2 М22Х 1,5 10
222,25+0,3 * 160+0,2 24+1 159,8—0,2 М20Х1,5 6
Тракторов (ГОСТ 11646—82 )
162+0,1 122+0,8 6
175+0,1 135+0,8 5
190+0,1 145+0,8 8
205+0,1 161+0,8 20+0,52 Кониче- Не регла- 5118X1,5 6
ская ментируется
90°
210+0,1 165+0,8 6
230+0,1 180+0,8 6
250+0,1 199+0,8 24+0,52 М22Х1,5 8
365+0,25 322+0,8 8
415+0,25 368+0,8 8
330+0,25 280+0,8 20+0,52 М18Х1.5 5
* Допускаемые.
* * Не более.
ТИПЫ И КОНСТРУКЦИЯ КРЕПЛЕНИЯ КОЛЕС
125
19.0,5i
Фис. 3.1. Схема и элементы крепления дискового колеса легковых автомобилей:
1 — ступица; 2 — гайка; 3 — диск колеса; 4 — тормозной барабан; 5 — болт; I — ва-
риант исполнения
У автомобилей семейства ВАЗ колеса закрепляются болтами 5,
которые завинчиваются в резьбовые отверстия ступицы. Предва-
рительное центрирование осуществляется направляющими штиф-
тами. закрепленными во фланце ступицы и входящими
в дополнительные отверстия диска.
Механические свойства гаек крепления соответствуют классу
прочности 6, болтов —классу прочности 8.8 по ГОСТ 1759—70.
Все детали крепления изготовляют с покрытием Ц. хр, Ц. фос
или Кд. хр по ГОСТ 9.073—77 для предотвращения коррозии
и взаимного «прикипания».
Колеса из легких сплавов алюминия и магния в местах крепеж-
ных отверстий имеют стальные кадмированные втулки, предотвра-
щающие смятие диска, а колеса из полимерных материалов
дополнительно снабжаются металлическими фланцами под гайки.
Особенностью крепления колес грузовых автомобилей (при-
цепов, автобусов и троллейбусов) является необходимость уста-
новки на задней оси сдвоенных колес. Изображенный на рис. 3.2
способ крепления колес гайками 8—10 долгое время оставался
126
КРЕПЛЕНИЕ И АРМАТУРА КОЛЕС
Рис. 3.2. Схемы крепления дисковых колес грузовых автомобилей:
а •— для одинарных колес: б — для сдвоенных колес; / — шпилька; 2 — ступица; 3 —-
Диск колеса; 4 — гайка крепления наружного диска; 5 — гайка типа DIN; 6 — гайка
с завальцованной шайбой; 7 — гайка крепления тормозного барабана; 8 — тормозной
барабан; 9 — гайка крепления наружного диска; 10 — гайка крепления внутреннего
диска
единственным для дисковых колес отечественных грузовых авто-
мобилей. Он обеспечивает точное центрирование и надежное
закрепление одинарных колес, но вызывает большие неудобства
в эксплуатации при креплении сдвоенных колес вследствие раз-
дельного закрепления внутреннего и наружного дисков. Внутрен-
ний диск центрируется и закрепляется колпачковыми гайками-
футорками, а наружный-—наружными гайками, наворачива-
емыми на футорку. Это не дает возможности контролировать
затяжку внутреннего диска, что в ряде случаев приводит к прежде-
временному выходу колес из строя.
Исследованиями установлено, что при затяжке наружных гаек
шпильки получают дополнительные напряжения растяжения,
на 75 % превышающие первоначальные, полученные при затяжке
футорок тем же крутящим моментом. При этом ослабляется кон-
такт футорок с фасками внутреннего диска. Момент трения
в резьбе МЗО X 1,5 наружной гайки (рис. 3.3, а) по футорке,
как правило, превышает момент трения в резьбе М20 X 1,5 фу-
торки (рис. 3.3, б) по шпильке. Поэтому попытка снять наружное
колесо в ряде случаев приводит к свинчиванию футорок вместе
с наружными гайками. Во избежание этого рекомендуется нано-
сить на наружную резьбу футорки графитосодержащий смазочный
материал.
Крепление этого типа чувствительно к направлению резьбы,
и для исключения самоотвинчивания левые колеса закрепляют
гайками с левой резьбой.
ТИПЫ И КОНСТРУКЦИЯ КРЕПЛЕНИЯ КОЛЕС
127
Рис. 3.3. Гайки:
— крепление одинарных и наружных колес; б — внутренняя (футорка); в — типа
DIN 74361 со сферической фаской и плоским торцом под пружинную шайбу; г с пло-
ским фланцем
В ряде западноевропейских стран широкое распространение
получил способ крепления, при котором внутренний диск центри-
руется по сферическому (DIN74361) или коническому буртику
шпильки, а наружный диск центрируется и закрепляется гайками
со сферическими или коническими фасками (см. рис. 3.2, б).
Известны модификации этого крепления с заменой сферического
или конического буртика шпильки надеваемой на нее шайбой
соответствующего профиля. В некоторых случаях эту шайбу
выполняют разрезной с возможностью пружинения. Аналогично
крепление, в котором для центрирования внутреннего диска
используется навернутая на шпильку гайка, одновременно слу-
жащая для закрепления съемного тормозного барабана.
При креплении с центрированием по коническому буртику
шпильки между диском внутреннего колеса и фланцем ступицы
образуется зазор 0,5 мм. DIN74361 допускает прилегание вну-
треннего диска к фланцу ступицы за счет некоторого заглубления
буртика шпильки в ступицу, срок службы дисков колес при этом
возрастает на 15—25 %, точность центрирования внутреннего
колеса удовлетворительна. Стабильность затяжки крепежных
гаек повышается при использовании сферических пружинных
шайб (рис. 3.4). Это позволяет отказаться от применения гаек
с левой резьбой.
Подобное крепление используется на ряде эксплуатируемых
в нашей стране автомобилей типа «Магирус-Дойц», ИФА, «Татра»,
128
крепление и арматура колес
Рис. 3.4. Сферическая пружинная шайба типа DI N 74361
«Чепель» и др. Конструкции гаек крепления
этого типа приведены на рис. 3.3, г.
Крепление с центрированием по сфе-
рическим (коническим) фаскам крепежных
отверстий вызывает возникновение высоких
(до 270 МПа) контактных напряжений на
фасках дисков, возникающих от:
затяжки гаек;
деформации шпилек, обусловленной геометрическими погреш-
ностями деталей крепления и дисков (несовпадение осей шпилек,
гаек и фасок);
действия радиальной нагрузки на колесо;
действия осевых нагрузок;
действия крутящего и тормозного момента.
Нагруженные фаски, в особенности полученные двусторонней
зенковкой, являются концентраторами напряжений, вызыва-
ющими появление усталостных трещин на диске колеса. Характер
распространения трещин зависит от момента затяжки гаек и на-
груженности колеса [281. Чрезмерная затяжка гаек приводит
к образованию трещин между крепежными отверстиями по их
периферии с выходом на ручные отверстия диска, а недостаточ-
ная — к разбиванию фасок дисков и выходу трещин на централь-
ное отверстие диска. Оптимальные величины моментов затяжки
гаек приведены в гл. 6.
Снизить перечисленные отрицательные последствия можно,
применяя для выполнения фасок дисков пластическую деформа-
цию вместо механической обработки. Образующийся при этом
поверхностный наклеп фасок и более рациональная структура
распределения металла в зоне крепежных отверстий способствуют
повышению долговечности дисков колес и допускают большие
величины моментов затяжки гаек.
Для футорочного крепления неоднократны попытки примене-
ния футорок для центрирования внутреннего диска по тыльной
стороне и усиления шпильки (рис. 3.5, а и б) и варьирования
различных видов центрирования внутреннего колеса и различные
формы наружных гаек (рис. 3.5, в—ж).
Особенностью гаек, выполненных по вариантам рис. 3.5, в и е,
является наличие привалочного фланца, ограничивающего воз-
растание контактных напряжений на фасках. Той же цели под-
чинено и введение завальцованной конической шайбы с фланцем
на гайке (рис. 3.5, г, д и ж). Кроме того, эта шайба, работая как
подшипник скольжения, уменьшает истирание фасок. Центриро-
вание внутреннего диска в вариантах рис. 3.5, виг осуществлено
по съемной конической шайбе, как и в рассмотренных выше ва-
ТИПЫ И КОНСТРУКЦИЯ КРЕПЛЕНИЯ КОЛЕС
129
Рис. 3.5. Варианты крепления сдвоенных колее одними наружными гайками с центри-
рованием внутреннего колеса:
а и б — по тыльной стороне навернутых до упора футорок; е иг — по коническим'шай-
бам, установленным на болтах; д и е — по цилиндрическому буртику шпилек; ж — по
центральному отверстию диска, а наружного диска — по коническим пружинным шай-
бам, завальцованным на гайках; а — го центральному разрезному кольцу с противопо-
ложно направленными конусами
риантах. Центрирование по утолщенному цилиндрическому бур-
тику шпильки снижает напряженность шпилек на изгиб, но
сопряжено с необходимостью точной обработки не только фасок,
но и цилиндрических поверхностей крепежных отверстий дисков.
В варианте рис. 3.5, ж внутренний диск центрируется по выступам
ступицы, образующим посадочную поверхность для центрального
отверстия диска, а наружный диск центрируется и закрепляется
гайками с коническими шайбами, что требует точной обработки
как фасок, так и центрального отверстия диска. Вариант рис. 3.5, з
отличается от всех описанных выше тем, что в нем функции цен-
трирования и закрепления колес распределены между различ-
ными элементами: центрируются диски по центральному разрез-
ному кольцу с противоположно направленными конусами, которое
установлено на ступице, а закрепляются гайками с подложенным
под них общим кольцевым фланцем. Подобное крепление устра-
няет недостатки описанных вариантов, так как не требует обра-
ботки фасок крепежных отверстий, не вызывает высоких контакт-
ных напряжений и разгружает шпильки от изгиба под действием
нормальной нагрузки. Однако это крепление очень громоздко
и металлоемко, но главным его недостатком является затруднен-
ность демонтажа колес, обусловленная заклиниванием после
длительной эксплуатации между ступицей и внутренним диском
центрального разрезного кольца.
Сравнительные испытания показали, что наиболее совершенным
является способ крепления по международному стандарту
ИСО 4107—79 с центрированием дисков по центральному отьер-
5 П/р И. В. Балабина
130
КРЕПЛЕНИЕ И АРМАТУРА КОЛЕС
направление резьбы, что пс
с правой резьбой для всех
Рис. 3.6. Гайки крепления дисковых ко-
лес:
° — Грузовых автомобилей типа
ИСО 7575—84; б — тракторов и сельско-
хозяйственных машин
стию и закреплением обоих
дисков гайками с завальнован-
ной шайбой (рис, 3.6. а). Кон-
такт гаек с диском колеса осу-
ществляется по плоской опор-
ной поверхности шайб, благо-
даря чему гайки полностью
разгружаются от передачи вер-
тикальных сил и моментов,
действующих на колесо, по-
этому на надежность крепле-
ния практически не влияет
ют использовать один тип гаек
;с (рис. 3.6, а). Размеры (в мм)
таких гаек приведены ниже.
Размеры
М18' : 1,5
М20Х1.5
М22Х1.5
S С miri ^2max Н max ° mln
27 25,5 40 25 4,5
30 28 45 27 4,5
32 30 46 27 4,5
Кроме того, этот способ крепления обеспечивает, в сочетании
с возможностью простого контроля затяжки крепления, более
высокий срок службы дисков колес. Номенклатура крепежных
гаек при этом сокращается на пять единиц по сравнению с футо-
рочным креплением, также обеспечивается снижение металло-
емкости крепления и трудоемкости установки и снятия колес
более чем в 2 раза. Крепление не требует точной обработки кре-
пежных отверстий дисков колес. Посадка дисков на ступицу
осуществляется с зазором 0,2—0,6 мм, биения не превышают
1,5—2,0 мм (при футорочном креплении биения колес 3,0 мм
и более). Для исключения «прикипания» дисков поверхность
центрирующего пояска ступицы выполняют из прерывистых
или ступенчатых участков. В настоящее время это крепление
стандартизовано в нашей стране, странах СЭВ и большинстве
стран Западной Европы.
Крепления, показанные на рис. 3.7, характеризуются тем,
что шпильки разгружены от изгиба под действием радиальной
нагрузки на колесо, крутящего и тормозного моментов. Эти на-
грузки передаются со ступицы непосредственно на диски колес
благодаря наличию у них конических выступов, входящих в кони-
ческие углубления ступицы (рис. 3.7, б). Из рис. 3.7, в видно, что
при перестановке колес это свойство утрачивается. Для исключе-
ТИПЫ И КОНСТРУКЦИЯ КРЕПЛЕНИЯ КОЛЕС
131
Рис. 3.7. Крепление одинарного и сдвоенных дисковых колес с различными способами
центрирования:
а — по центральному отверстию гайками с плоским торцом; б—д — коническими выштам-
повками крепежных отверстий соответственно по впадинам ступицы гайками с плоской
и конусной опорной поверхностью; по внутреннему конусу закрепляемых гаек;по впа-
динам ступицы гайками с конической поверхностью; по конусной поверхности закрепляе-
мых гаек
ния этого предложено выполнять диски с чередующимся напра-
влением конических выступов у смежных крепежных отверстий
(у одного — внутрь, у другого — наружу). Гайка при этом имеет
фланец и внутреннюю коническую центрирующую поверхность,
которая не препятствует ее использованию и в конструкции кре-
пления с центрированием дисков по центральному отверстию
(рис. 3.7, а). Варианты рис. 3.7, г и д иллюстрируют возможность
использования и более простой гайки с наружной конической
фаской. Торцы конических отбортовок крепежных отверстий
дисков при этом требуют точной обработки.
Крепление дисковых колес тракторов, прицепов к ним и сель-
скохозяйственных машин принципиально не отличается от ранее
рассмотренных типов. Наиболее употребительным является за-
крепление дисков гайками с коническими фасками по
ГОСТ 11646—82, конструкция которых приведена на рис. 3.6, б,
а размеры (в мм) ниже.
5*
132
КРЕПЛЕНИЕ И АРМАТУРА КОЛЕС
Размеры........................... S Н D D1
М18Х1.5-6Н..................... 27—0,52 22—0,52 29,9 20+0,35
М22Х1.5—6Н..................... 32—1,00 25—0,52 35,0 24 +0,35
Колеса с изменяемой колеей имеют диск, крепящийся к ободу
с возможностью изменения его вылета, и в части крепления к сту-
пице взаимозаменяемы с рассмотренными типами креплений.
При необходимости сдваивания колес тракторов применяют
дистанционные проставки между дисками или другие средства
до настоящего времени не стандартизованные.
Крепление бездисковых колес. Обод бездискового колеса
устанавливается непосредственно на ступицу и фиксируется
прижимами, закрепляющимися
с помощью гаек. Центрирование
бездисковых колес осуществляется
по конической поверхности с об-
щепринятым в международной
практике углом конуса 28°, реже
18°, на периферийной части спи-
цевых ступиц (рис. 3.8, а). Колеса
имеют соответствующую кониче-
скую поверхность, которая может
быть выполнена в замочной части
Рис. 3.8. Установка на ступице бездисковых
колес:
а — одинарного (типа «Трилекс»); б — сдво-
енного с продольно-разборным ободом:
1 — обод; 2 — ступица; 3 — прижим, 4 —
болт; 5 — гайка; 6 — мостиковая шайба вен-
тиля; 7 — вентиль; 8 — наружное колесо;
9 — проставочное кольцо; 10 — удлинитель
вентиля; 11 — внутреннее колесо
ТИПЫ И КОНСТРУКЦИЯ КРЕПЛЕНИЯ КОЛЕС
133
Рис. 3.9. Установка на спицевой ступице колеса с глубоким ободом под бескамерные
шины;
а — одинарного колеса; б — взамен сдвоенных; 1 — обод; 2 — ступица; 3 — прижим;
4 — посадочное кольцо обода
основания обода (рис. 3.8, б); на кольце, приваренном к основанию
обода (рис. 3.9); на ручье обода (рис. 3.10). В последнем случае
ручей обода 1 имеет две конические поверхности, одна из которых
устанавливается на ступице 2, а другая взаимодействует с клино-
вым прижимом 3. Этот тип крепления применяется, как правило,
только для одинарных колес с широкопрофильными шинами.
Выявившаяся в последнее время необходимость сдваивания подоб-
ных колес для тракторов связана с установкой различных до-
полнительных проставочных элементов.
Между сдвоенными колесами грузовых автомобилей устана-
вливают проставочное кольцо, необходимое для обеспечения
заданного зазора между шинами. Зазор должен быть не менее
35 мм, фактически его выполняют значительно большим для уста-
новки цепей противоскольжения, которые пропускают через
окна, оставленные в проставочном кольце. Минимальную ширину
проставочного кольца используют только при необходимости
уложиться в жестко ограниченный наружный габарит (на авто-
Рис. 3.10. Установка
с глубоким ободом иа
бездисковых колес
ступицах тракторов
Рис. 3.11. Клиновые прижимы, исполь-
зуемые для крепления автомобильных ко-
лес с продольно-разборным ободом:
а — наружного; б — одинарного типа
«Spring Rim» с разрезами в замочной части
обода; 1 — обод; 2 — прижим; 3 — сту-
пица; 4 •— проставочное кольцо
134
КРЕПЛЕНИЕ И АРМАТУРА КОЛЕС
бусах или автомобилях, вплотную приближающихся по ширине
к предельному для дорог общего пользования габариту 2500 мм).
В ряде конструкций функцию проставочного кольца выпол-
няют дискретные проставочные элементы, установленные на спи-
цах ступицы. Колеса автопогрузчиков, имеющие обод со значи-
тельно выступающим за замочную часть основанием, устанавли-
вают без проставочных колец.
Сдвоенные колеса фиксируют наружными прижимами с кли-
новой поверхностью (рис. 3.11, а). От проворота колеса удержи-
ваются силами трения и выполненными на ободе выступами-
ограничителями, расположенными между спицами ступицы.
Колеса с поперечно-разборным ободом устанавливают на
ступицу, имеющую две конические поверхности 18 п 75°
(см. рис. 3.8). Благодаря радиальной податливости обода его
установка происходит сразу по двум коническим поверхностям,
что обеспечивает минимальные величины биений колеса. Поверх-
ность обода «Трилекс», прилегающая к прижиму, выполнена
с углом конуса 55°, что ограничивает дальнейшее разжатие обода
после входа в контакт поверхностей с углом конуса 75°. При
установке на подобную ступицу неразрезных колес, например,
с бескамерными шинами эффект повышенной точности установки
колеса в значительной степени утрачивается.
Для исключения этого недостатка было разработано колесо
с продольно-разборным ободом и разрезной замочной частью
основания обода. Обод устанавливается с минимальными бие-
ниями по обоим конусам ступицы (рис. 3.11,6). Разрезы обода
могут быть закрыты эластичным уплотнителем, что позволяет
устанавливать бескамерные шины.
При установке на существующие спицевые ступицы грузовых
автомобилей колес с глубоким ободом под бескамерные шины
необходимо приваривать к ободу посадочное кольцо, а в случае
замены таким колесом сдвоенных — два кольца (см. рис. 3.9).
При этом теряются преимущества простоты бездисковых колес
и увеличивается их масса.
3.2. ТИПЫ, КОНСТРУКЦИЯ и КЛАССИФИКАЦИЯ ВЕНТИЛЕЙ
И УДЛИНИТЕЛЕЙ
Вентили и золотники. Неотъемлемой составной частью камер
пневматических шин и колес для бескамерных шин транспортных
средств являются вентили, предназначенные для наполнения шин
сжатым воздухом, контроля и поддержания нормированного
внутреннего давления воздуха в шине, а также для выпуска его
в атмосферу при выполнении шиномонтажных работ.
В зависимости от типа шин вентили подразделяют на два вида:
для камерных (рис. 3.12, а—в) и для бескамерных (рис. 3.13, а—в).
ВЕНТИЛИ И УДЛИНИТЕЛИ
135
в)
Рис. 3.12. Вентили для камерных шин постоянного давления различных типов:
а — ЛК с диаметром обрезиненного корпуса 11,7 и 16,5 мм; б —ТК водовоздушный с обре-
зиненным корпусом; в — ГК с обрезиненным основанием; 1 — корпус; 2 — золотник;
3 — колпачок-ключик; 4 — переходная втулка; 5 — ниппель; 6 — кожух; 7 — втулка
корпуса вентиля; 8 — резиновый уплотнитель; 9 — гйайба мостиковая; 10 — гайка
136
КРЕПЛЕНИЕ И АРМАТУРА КОЛЕС
Рис. 3.13. Вентили для бескамериых шин постоянного давления различных типов:
а — УБ с металлическим основанием; б — КГ с металлическим основанием и увеличен-
ной пропускной способностью; в — Л Б с обрезиненным корпусом диаметром 15,2 и 19,5 мм;
1 — корпус; 2 — золотиик; 3 — колпачок-ключик; 4 — гайка; 5 — круглая шайба;
6 и 7 — резиновые уплотнители; 8 — стебель в сборе; 9 — накидная гайка; 10 — гайка
крепления стебля
Для камерных шин постоянного давления применяются вен-
тили с обрезиненным корпусом типа ЛК (рис. 3.12, а), водовоздуш-
ные типа ТК (рис. 3.12, б) и вентили с обрезиненным основанием
корпуса типа ГК (рис. 3.12, в).
Вентили для пневматических камер и шин постоянного давле-
ния состоят в основном из корпуса 1 с выполненной в нем золот-
никовой камерой, золотника 2 и колпачка-ключика 3.
Соединение обрезиненных вентилей с камерой осуществляется
вулканизацией в процессе изготовления камер. Этот способ
получил широкое распространение в отечественной промышлен-
ности.
Ниже приведены основные размеры (в мм) вентилей камерных
шин (см. рис. 3.12).
L.............................95; 115; 120; 125; 135; 145; 155; 165
Диаметр вентильного отверстия в обо-
де ............................... 11,5 16
d................................. 11,7 16,5
Для бескамериых шин применяются как металлические вен-
тили типов УБ (рис. 3.13, а) и КГ с увеличенной пропускной
способностью (рис. 3.13, б), устанавливаемые в вентильное отвер-
стие в ободе с герметичным соединением с помощью резиновых
уплотнителей 6 и 7, круглых металлических шайб 5, так и встав-
ные резинометаллические вентили типа ЛБ (рис. 3.13, в), обеспе-
ВЕНТИЛИ II УДЛИНИТЕЛИ
137
Рис. 3.14. Вентили для пневматических шин с регулируемым давлением с обрезиненным
основанием:
а — типа РК-5; б — типа РК-5А; 1 — корпус вентиля; 2 — колпачок (заглушка); 3 —
гайка; 4 — заглушка транспортировочная; 5 — конусная муфта
чивающие тугую посадку в вентильном отверстии, необходимую
для обеспечения герметичности.
Ниже приведены основные размеры (в мм) вентилей типа КГ
для бескамерных шин.
I ...................................... . 85 240 320 360
L........................................... 102 257 337 337
а................................................... 100°
Для вентилей типа ЛБ при диаметре вентильного отверстия
в ободе 11,5 ммй= 15,2 мм и = 19,5 мм; при диаметре вен-
тильного отверстия 16 мм d = 19,5 мм и d± = 23,5 мм.
Пневматические камерные шины с регулируемым давлением
воздуха комплектуются вентилями типов РК-5 (рис. 3.14, а)
и РК-5А (рис. 3.14, б) с обрезиненным основанием корпусов /,
которые не имеют золотниковой камеры и золотников.
Металлический колпачок 2, навертываемый на резьбовую
часть торца вентиля типа РК-5, или заглушка 4 из полимерного
материала, устанавливаемая на вентиль типа РК-5А, предназна-
138
КРЕПЛЕНИЕ И АРМАТУРА КОЛЕС
3.2. Классификация вентилей
Форма вентиля Обозначение типа вентиля Применение
Для камерных tut С обрезиненным корпу- сом С обрезиненным основа- нием in постоянного с) лк тк ГК авления по ГОСТ 8107—75 Легковые автомобили, сельскохо- зяйственные машины Тракторы Грузовые автомобили, автобусы, троллейбусы, автомобильные и трак- торные прицепы и полуприцепы, тракторы и сельскохозяйственные машины
Для бескамерных шин
С металлическим основа- нием УБ, КГ * Легковые и грузовые автомобили, сельскохозяйственные и другие ма- шины
С обрезиненным корпу- ЛБ Легковые автомобили
сом
Для камерных шин с регулируемым давлением
по ОСТ 37.001.215—79
С обрезиненным основа- РК-5 Грузовые автомобили повышенной
нием и проходным отвер- РК-5А (с ко- и высокой проходимости
стием диаметром 5 мм нусной муф- той)
1 Вентиль типа КГ имеет увеличенную пропускную способность (для крупногаба-
ритных шип), изготовляемый по ТУ.
чены для герметизации камер при транспортировании и хранении
шин в поддутом состоянии.
Классификация вентилей для пневматических камер шин
и шин постоянного и регулируемого давления приведена
в табл. 3.2.
Корпус вентиля соединяется непосредственно с камерой пнев-
матической шины или с ободом колеса для бескамерной шины.
Его наружная резьбовая часть служит для навинчивания кол-
пачка-ключика и присоединения наконечников манометра,
насоса, компрессора, удлинителей вентилей и других устройств.
Золотники предназначены для герметизации внутренней поло-
сти корпусов вентилей накачанных шин и выполняют функции
обратного клапана при замере и доведении до нормы внутреннего
давления воздуха.
Колпачок-ключик служит для защиты золотника от пыли,
влаги, грязи и предохранения наружной резьбы корпуса вентиля
ВЕНТИЛИ И УДЛИНИТЕЛИ
139
Рис. 3.15. Золотниковая камера вентилей
с золотником:
а — при накачивании шины (клапан зо-
лотника открыт): б — в рабочем положе-
нии (клапан закрыт)
от механических повреждений,
а также для монтажа и демон-
тажа золотника.
Золотниковая камера (рис.
3.15, а) представляет собой по-
лость для установки золотника,
переходящую из цилиндриче-
ской резьбовой части Р в ко-
ническую поверхность С и далее
в цилиндрическую камеру К
с несколько большим внутрен-
ним диаметром (для обеспече-
ния необходимой пропускной
способности вентиля) и вы-
ступа Н для упора направля-
ющей чашечки 10 золотника
(рис. 3.15, б) и предваритель-
ного поджатия пружиной 9
уплотнительного кольца 6 к
втулке 3, что соответствует
рабочему режиму золотника.
Золотник состоит из следующих частей: резьбовой головки
(ниппеля) 2, завальцованной на втулке 3 и свободно перемещаемой
в осевом и радиальном направлениях; уплотнительной манжеты 4
на втулке 3 золотника, предназначенной для обеспечения гермети-
зации золотника в корпусе 8 вентиля; клапана с пружиной 9,
состоящего из стержня 1 в сборе с нижней чашечкой 7, уплотни-
тельным кольцом 6 и верхней чашечкой 5, открываемого при
наполнении пневматической шины сжатым воздухом и при его
выпуске, а также обеспечивающего герметичность золотника,
находящегося под избыточным давлением воздуха. Клапан золот-
ника, установленного в золотниковую камеру, может открываться
нажатием на стержень или под действием нагнетаемого воздуха,
преодолевающего сопротивление пружины при давлении не
менее 0,25 МПа.
При выполнении технического обслуживания большое значение
имеет пропускная способность вентилей, влияющая на время напол-
нения и выпуска воздуха из шины. Поэтому для сокращения вре-
мени обслуживания крупногабаритные шины комплектуют венти-
лями типа КГ (см. рис. 3.13, б) с увеличенным проходным сечением.
Пропускная способность вентиля лимитируется разностью
площадей отверстия цилиндрической камеры К (рис. 3.15, а)
140
КРЕПЛЕНИЕ II АРМАТУРА КОЛЕС
Рис. 3.16. Вентильная резьба
и нижней чашечки 7 золотника по ее наружному диаметру в се-
чении 7—7. Проходное сечение 77—77 золотника характеризуется
разностью площадей отверстия втулки 3 и стержня 1 золотника.
Герметизация вентилей для шин с регулируемым давлением
достигается плотным соединением вентилей с воздухозапорным
краном системы регулирования воздуха.
Специальные вентильные резьбы (ГОСТ 8107—75), применя-
емые на деталях вентилей, имеют гарантированный зазор по
среднему диаметру, необходимый для легкого свинчивания дета-
лей в эксплуатационных условиях, и обладают достаточным сопро-
тивлением самоотворачиванию при работе колесного узла в усло-
виях вибрации и ударных нагрузок.
Вентильная резьба характеризуется следующими основными
параметрами: d — наружный диаметр резьбы болта; d± —
внутренний диаметр резьбы болта; dz — средний диаметр резьбы
болта; D — наружный диаметр резьбы гайки; D± — внутренний
диаметр резьбы гайки; Dz — средний диаметр резьбы гайки; Н —
высота исходного треугольника; h — высота профиля резьбы
болта; hy — высота профиля резьбы гайки; г — радиус закругле-
ния впадины резьбы; f — зазор по среднему диаметру; Р — шаг
резьбы.
Профиль, основные и предельные размеры (в мм) специальной
вентильной резьбы приведены на рис. 3.16 и в табл. 3.3.
Ниже приведены варианты применения вентильных резьб.
Г5 — резьбовая головка золотников и золотниковая камера вентилей ти-
пов УБ, ЛБ, ЛК, ГК и ТК.
Г8 — корпус и колпачок вентилей типов УБ, ЛБ, ЛК, ГК и ТК; резьбовая
головка золотника и золотниковая камера вентиля типа КГ; гайка вентиля типа
УБ.
ЕЮ — корпус вентилей типов УБ и ТК; ниппель вентиля типа ТК.
Г12 — основание корпуса вентиля типа ГК, стебель вентиля типа КГ;
прижимные гайки вентилей типов ГК и КГ.
Г13— корпус и накидная гайка стебля вентиля типа КГ.
ВЕНТИЛИ И УДЛИНИТЕЛИ
141
3.3. Основные и предельные размеры (в мм) специальной вентильной резьбы
Обозна- чение резьбы Л « Ф Во. Число вит- ков на 1 дюйм Н (0.866Р) h Г f d
V5 V8 ио И2 ИЗ 0,705 0,794 0,907 0,977 1,270 36 32 28 26 20 0,610 0,687 0,785 0,846 1,099 0,455 0,521 0,597 0,642 0,778 0,430 0,521 0,597 0,642 0,686 0,070 0,080 0,090 0,098 0,080 0,100 0,100 0,100 0,034 5,200—5,050 7,747—7,587 10,338—10,178 12,243—12,083 12,667—12,461
Обозна- чение резьбы rfi D Di
V5 V8 ИО И2 ИЗ 4,290—4,145 6,707—6,545 9,145—8,985 10,960— 10,800 11,110— 4,760—4,650 7,232—7,105 9,749—9,622 11,608— 11,481 11,841— 11,732 5,310—5,455 7,861—8,021 10,456— 10,616 12,359— 12,519 12,700— 12.913 4,650—4,600 6,818—6,978 9,261—9,421 11,075— 11,235 11,328— 11,608 4,840—4,950 7,332—7,459 9,849—9,976 11,708—11,835 11,875—12,017
Примечание. Допускается использовать резьбы V8 и VI2 с диаметрами:
7,028 вместо 6,978; 12,030 вместо 12,083 мм.
Материал и вид защитного покрытия, применяемые при изго-
товлении деталей вентилей, указан в табл. 3.4.
Детали золотников изготовляют из латуни по ГОСТ 15527—70,
а пружины — из бронзовой проволоки по ГОСТ 5017—74* или из
нержавеющей стальной проволоки с последующим покрытием
никелем.
К вентилям и золотникам предъявляются следующие основные
технические требования.
1. Конструкция вентилей должна обеспечивать их работо-
способность при эксплуатации транспортных средств во всех
климатических зонах при температуре окружающего воздуха
от —60 до +55 °C.
2. Конструкция золотника должна обеспечивать герметич-
ность вентилей в интервале температур от —60 до +100 °C, а крат-
ковременно (в течение 60 мин) до +150 °C при внутреннем давле-
нии воздуха 0,049—1,47 МПа.
3. Площадь проходного сечения золотников для вентилей
типов ЛК, ТК, ГК, УБ и ЛБ при полностью открытом клапане
должна быть не менее 3,0 мм2.
142
КРЕПЛЕНИЕ И АРМАТУРА КОЛЕС
3.4. Материал деталей вентилей и вид защитного покрытия
Деталь Материал Вид покрытия
Корпус вентиля типа УБ Корпус колпачка-ключика Кожух вентиля типа ТК Гайки вентилей типов УБ, ГК, КГ и РК-5А Ниппель вентиля типа ТК Латунь по ГОСТ 15527—70 и по ТУ на конкретные марки Никелевое толщиной 3 мкм, блестящее Н. з.б по ГОСТ 9.073—77 *
Корпуса вентилей типов ЛБ, ЛК, РК-5 и РК-5А Втулка корпуса вентиля типа ТК Основание вентиля типа КГ Стебель вентиля типа КГ То же Без покрытия
Корпус вентиля типа ГК Латунь. Марка уста- навливается чертежом То же
Круглая шайба вентиля типа УБ Мостиковая шайба вентиля типа ГК Сталь по ГОСТ 1050—74 Марка стали устанав- ливается чертежом Цинковое толщиной 15 мкм фосфатирован- ное Ц15 фос. или хро- матированное Ц15 хр. по ГОСТ 9.073—77*
4. Осевое перемещение стержня золотника, необходимое для
максимального открытия клапана, должно быть не менее 2,0 мм.
5. Выступание головки стержня золотников относительно
торца корпуса вентиля не должно быть более 0,25 мм, а утопание
не должно превышать 0,9 мм.
Указанные предельные положения стержня необходимы для
обеспечения надежного присоединения к корпусу вентилей раз-
личных устройств и приспособлений.
Рекомендуемый средний момент затяжки золотников для
обеспечения герметичности вентилей должен быть в пределах
0,25—0,30 Н-м.
При накачивании камерных шин не рекомендуется вывинчивать
золотник. Воздухоподающий шланг должен иметь наконечник
с толкателем, который при соединении с корпусом вентиля на-
жимает на стержень золотника и открывает его клапан, обеспечи-
вая свободное поступление сжатого воздуха в камеру.
Бескамерные шины следует накачивать при вывернутом зо-
лотнике для улучшения посадки бортов шины на обод и сокраще-
ния времени наполнения шины воздухом.
Корпуса вентилей и золотников имеют маркировку, характе-
ризующую тип вентиля и товарный знак предприятия-изготови-
теля, а маркировка вентилей типа ГК содержит еще и типоразмер.
ВЕНТИЛИ И УДЛИНИТЕЛИ
143
Рис. 3.17. Гибкий удлинитель вентиля:
1 — накидная гайка; 2 — резиновый уплотнитель; 3 — штуцер; 4 — обжимная муфта;
5 - резиновый рукав; 6 — защитная оболочка; 7 — штуцер с золотниковой камерой;
8 — I айка; 9 — золотник; 10 — колпачок-ключик
Вентили типа УБ и ТК допускается не маркировать. Кроме мар-
кировки на золотниках наносят товарный знак предприятия-
изготовителя и год выпуска (две последние цифры).
Удлинители. Для обеспечения возможности установки мано-
метра при контроле внутреннего давления воздуха в шине и под-
качивания шин воздухом в процессе эксплуатации и техническом
обслуживании грузовых автомобилей, автобусов и троллейбусов
со сдвоенными колесами используют удлинители вентилей пневма-
тических шин.
Конструкция гибких удлинителей для вентилей типов ГК
и КГ и их основные габаритные и присоединительные размеры
(в мм) приведены на рис. 3.17 и в табл. 3.5.
Закрепление удлинителя на колесно-ступичном узле показано
на рис. 3.8. Устанавливать удлинитель на вентиль шины внутрен-
него колеса для обеспечения герметичного соединения следует
перед монтажом колеса на ступицу, а затем жестко закреплять
наружную часть удлинителя на ступице или диске колеса.
Условное обозначение вентилей включает тип вентиля, а также
размер длины корпуса, если этот тип вентиля выпускается с кор-
пусом различной длины. В обозначении вентиля обязательно
указывается номер государственного или отраслевого стандарта,
которым реглат энтируются все основные его размеры. Например,
3.5. Габаритные и присоединительные размеры удлинителей вентилей
Условное обо- значение типо- размера удли- нителя 1 h L Резьба по ГОСТ 8107—75 Размер под ключ S Тип вен- тиля
d D
УГ8—170 170 210 225
УГ8—190 190 230 245 V5 V8 12 ГК
УГ8—260 260 300 315
УГ8—280 280 320 335
УГ12—480 480 530 557 V8 V12 17 кг
УГ12—650 650 700 727
144
КРЕПЛЕНИЕ II АРМАТУРА КОЛЕС
ГК-115 ГОСТ 8107—75 обозначает вентиль для камерных шин
грузовых автомобилей с длиной корпуса 115 мм. Для вентилей
с обрезиненным корпусом в обозначение кроме его типа и длины
корпуса выносится диаметр обрезиненной части, например
ЛК-35—11,7 ГОСТ 8107—75.
Обозначение золотника содержит размеры его резьбы и длины,
например V5—33 ГОСТ 8107—75.
Для удлинителей вентилей типа ГК принято обозначение,
включающее типоразмер резьбы накидной гайки и длины резино-
вого рукава. Например, УГ8—170, т. е. удлинитель гибкий с на-
кидной гайкой, имеющей резьбу V8 и длину резинового рукава
170 мм.
4. ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
4.1. ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ
Испытания колее, как и многих других видов изделий, имеют
целью определение соответствия реальной конструкции требова-
ниям, положенным в основу конструкции при ее разработке.
Колесо работает в сборе с пневматической шиной, поэтому должно
иметь относительно невысокую трудоемкость монтажа-демон-
тажа.
Принимая во внимание, что система шина — колесо подвер-
жена в процессе работы действию внутреннего давления и ком-
плекса внешних силовых факторов, сопряжение шина — обод
должно быть достаточно надежным.
Поломка колеса может вызвать серьезные последствия, что
обусловливает чрезвычайную важность испытаний по определению
его прочности и надежности. Наибольшей достоверностью обла-
дают эксплуатационные испытания, однако учитывая ресурс
современных автотракторных колес, полная реализация которого
возможна лишь в течение многих лет, становится очевидной важ-
ность ускорения процесса испытаний. Известным путем такого
ускорения, особенно при оценке долговечности дисков колес,
является применение специальных стендов для их испытаний,
позволяющих организовать практически круглосуточный процесс
испытаний в условиях форсированных режимов и, следовательно,
свести к минимуму затраты времени.
Наряду с усталостными получили распространение испытания,
имеющие целью определение прочности элементов конструкции
при воздействии тех или иных силовых факторов. К ним отно-
сятся, прежде всего, испытания по определению разрушающего
обод -давления в полости шины. При отработке конструкции обода
этот вид испытаний является непременным.
Приемлемость конструкции с точки зрения простоты сборки-
разборки с шиной определяется монтажными испытаниями,
результаты которых учитывают при окончательном выборе про-
филя обода, натяга в сопряжении шина — обод, а также монтаж-
ного инструмента и наиболее рациональных приемов мон-
тажа.
В процессе разработки конструкции колеса нередко возникает
необходимость определить, например, распределение контактных
давлений в сопряжении шина — обод, взаимное перемещение
146
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
деталей колеса при различных видах нагружения или напря-
женно-деформированного состояния элементов конструкции
и т. д. Выяснение этих и других вопросов проводится в процессе
специальных (исследовательских) испытаний. При их проведении
широко используются методы тензометрии и стандартная тензо-
метрическая аппаратура.
Перечисленные виды испытаний (за исключением эксплуата-
ционных), по месту их проведения, относятся к лабораторно-
стендовым.
К испытаниям, характерным для этапа создания конструкции,
относятся также лабораторно-дорожные, включающие специаль-
ные исследования в условиях, приближенных к эксплуатацион-
ным, например, силового взаимодействия колеса с опорным осно-
ванием, надежности узла крепления и др. Эти испытания также
характеризуются небольшой длительностью, их, как правило,
проводят на ограниченном числе образцов.
В большинстве случаев лабораторно-стендовые и лабораторно-
дорожные испытания, как непродолжительные и обладающие
довольно высокой информативностью, проводят на стадии изгото-
вления опытных образцов. При положительных результатах
испытаний изготовляют опытно-промышленную партию, кото-
рая, в свою очередь, подвергается испытаниям, имеющим целью
проверку надежности в условиях, более приближенных к экс-
плуатационным.
Пробеги достигают 30—100 тыс. км, а число колес может
достигать сотен. Такие испытания обычно объединяют с испыта-
ниями транспортного средства (заводскими, длительными кон-
трольными, или приемочными). Одновременно (взамен) могут
проводиться полигонные, ускоренные дорожные испытания, поз-
воляющие за счет выбора вида специальных дорог и испытатель-
ных режимов резко сократить время, а также расширить объем
получаемых результатов.
Эксплуатационные испытания обычно организуют в период
начала серийного выпуска колес. По результатам окончательно
оценивают соответствие конструкции требованиям техниче-
ского задания.
Очевидно, что успех в создании конструкции колеса во многом
зависит от достоверности результатов ее оценки на ранних стадиях
испытаний — во время лабораторно-стендовых испытаний, когда
внесение изменений в конструкцию не влечет за собой существен-
ного увеличения затрат времени и средств.
Комплект документации, разработка которой предшествует
любым испытаниям, включает техническое задание, программу
и методику, содержащие цели, условия и другую исходную и
промежуточную информацию.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
147
4.2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Техническое задание (ТЗ) разрабатывается конструктором,
оно должно содержать максимум информации, характеризующей
объект испытаний, его особенности, цели создания конструкции
и проведения ее испытаний, условия эксплуатации, прототипы,
методы анализа и т. д.
В общем случае ТЗ включает сведения о колесе (объекте испы-
таний): описание конструктивного исполнения колеса и новых
его элементов, введенных разработчиком; распределение колес
данного типоразмера между видами (типами) транспортных
средств; рекомендуемый (требуемый) гамма-процентный ресурс
колеса; способ крепления колеса на ступице транспортного сред-
ства и рекомендуемый момент затяжки элементов крепления.
Сведения о транспортном средстве: колесная формула; техни-
ческие ресурсы до капитального ремонта и до списания; макси-
мальная скорость движения; характеристики массы; координата
центра тяжести; колея (для каждого из транспортных средств);
базы; типичные условия эксплуатации с указанием их объема
в общем пробеге.
Сведения о шине: тип, размер и модель; статический и свобод-
ный радиусы; упругие характеристики; номинальное давление
воздуха в шине и допускаемый диапазон его изменения; нагрузки
и их зависимость от скорости движения и давления воздуха
в шине; радиус нулевой кривизны профиля.
К ТЗ прикладывается комплект конструкторской документа-
ции на колесо.
Перечисленные сведения и документация, как правило, должны
содержаться в ТЗ на испытания вновь разрабатываемого или
существенно модернизируемого колеса, а также в случае измене-
ний условий его применения (транспортного средства, условий
эксплуатации, типа шин и т. д.).
При испытаниях колес с целью контроля качества изготовления
исходную документацию должен представить завод-изготовитель.
В ее состав входят:комплект чертежно-технической документации;
карты контрольных изменений; сертификаты на металл деталей
колеса в состоянии поставки; данные, характеризующие режимы
сварки деталей колеса; потенциально опасные в смысле вероят-
ности брака зоны колеса; способ выборки опытной партии для
испытаний и его обоснование.
Кроме того, ТЗ должно содержать требования к отбору колес
для испытаний (например, в отношении толщин, качества сварных
швов и т. д.), а также указания на предпочтительные с точки
зрения конструктора методы анализа (прототип или аналог для
сравнения; математический аппарат; условия, обеспечивающие
статистическую достоверность).
148
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
Составление ТЗ является чрезвычайно важным этапом, нередко
определяющим успех испытаний.
4.3. ПРОГРАММА ИСПЫТАНИЙ
На основе ТЗ испытательные службы разрабатывают про-
грамму, содержащую дальнейшую детализацию процесса испы-
таний. В программе указывается процедура приемки партии
колес, схема дополнительных замеров, оговаривается необходи-
мость предварительных испытаний и требуемый характер раз-
рушений, число колес (общее), испытательные режимы (уровни
нагрузок, диапазон изменения нагрузок, базовое число циклов),
устанавливаются (ориентировочно) коэффициенты перегрузок,
уточняется подход к анализу результатов испытаний, устанавли-
ваются критерии предельного состояния. Определяется перечень
технических документов (отчетов и др.), привлекаемых для сравни-
тельного анализа результатов и заключения.
ТЗ и программа могут корректироваться в процессе испытаний
по мере оперативного анализа получаемых данных.
4.4. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ
На этом этапе устанавливается соответствие опытной партии
колес, представленных на испытания, требованиям конструктор-
ской документации, принимаются решения о приемлемости раз-
личных отклонений (если они имеются), уточняются существенные,
с точки зрения прочности, размеры элементов колес, проверяется
состояние оборудования, метрологическое обеспечение.
Основным документом, независимо от целей испытаний, отра-
жающим указанное соответствие, является карта замеров, в кото-
рую вносится следующая информация:
описание общего состояния поверхности деталей колеса (кор-
розия, раковины, трещины, расслоения, закаты и т. д.);
описание качества сварного шва (раковины, трещины, про-
жоги, поры, пропуски, смещения и др.);
схема замеров;
толщины диска в зонах tlt t2, ts, t. (рис. 4.1), контрольного
сечения;
ширина спиц Вс, длина сварного шва Въ размеры С и D;
высота (вылет) диска;
точность расположения крепежных отверстий;
биение.
При изготовлении опытных колес должны быть предусмотрены
меры, направленные на снижение разброса их прочностных харак-
теристик (металл одной плавки, единая технология изготовления,
минимальные колебания толщины дисков). Отбор колес для
ИСПЫТАНИЯ ПРИ ПЕРЕМЕННЫХ НАГРУЗКАХ
149
Рис. 4.1. Параметры, влияющие на долговечность колеса
испытаний с целью контроля качества должен производиться
случайным образом из различных партий, что позволит более
объективно оценить их качество.
4.5. ИСПЫТАНИЯ ПРИ ПЕРЕМЕННЫХ НАГРУЗКАХ
Методы нагружения и оборудование. Из всего комплекса сило-
вых факторов наиболее существенным с точки зрения прочности
диска является изгибающий момент
М = PZL,
А.
где Pz — нормальная к оси колеса нагрузка; /р — расстояние
от линии действия Pz до плоскости диска; момент М принят
в качестве нагружающего фактора при выборе испытательного
режима и анализе долговечности дисков колес.
Наибольшее распространение при испытаниях по определению
прочности колеса при переменных нагрузках получили два ме-
тода: нагружение при изгибе с вращением и нагружение динами-
ческой радиальной нагрузкой. Испытания при изгибе с вращением
проводятся по схемам, показанным на рис. 4.2 («прямой», «обрат-
ной»).
Принципиальное отличие этих схем состоит в том, что сварной
шов, соединяющий диск с ободом, в схеме рис. 4.2, а находится
под воздействием большего изгибающего момента по отношению
к диску, в схеме же на рис. 4.2, б — соответственно меньшего.
150
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
Рис. 4.2. Схемы нагружения колеса:
а —- «прямая»; б — «обратная»; в — под
углом 45°
Рис. 4.3. Кинематическая схема карусель-
ного испытательного стенда:
1 — планшайба; 2 — станина; 3 — элек-
тродвигатель; 4 — пускатель; 5 — нагру-
зочный винт; 6 — пружина; 7 — трос; 8 —
вал; 9 — концевой выключатель; 10 —
колесо
Как показала практика, последняя схема обеспечивает условия
работы сварного шва колес грузовых автомобилей, более прибли-
женные к эксплуатационным.
Схему нагружения выбирают с учетом характера разрушения
в процессе предварительных испытаний. Карусельный испытатель-
ный стенд (рис. 4.3) применяется для испытания дисковых колес
при изгибе с вращением.
Краткая техническая характеристика карусельных стендов,
используемых для испытаний дисков автомобильных и тракторных
колес, представлена ниже.
ИСПЫТАНИЯ ПРИ ПЕРЕМЕННЫХ НАГРУЗКАХ
151
Колеса .................................. Тракторные
Максимальный изгибающий момент на диске ко-
леса Л4тах, кН-м ........................ 20
Частота вращения планшайбы, об/мин . . . 300
Диаметр планшайбы, мм.............. . . . 1200
Мощность электродвигателя, кВт .......... 28
Автомобильные
20
500
780
14
Колесо 10 в сборе с нагрузочным валом 8, к фланцу которого
оно прикреплено болтами, устанавливается на планшайбе 1
стенда и надежно закрепляется. Контактирующие с диском колеса
поверхности фланца и деталей крепления имеют размеры, анало-
гичные размерам ступицы соответствующего транспортного сред-
ства.
Для создания изгибающего момента используются пружинные,
силовые или пневматические нагрузочные устройства, обеспечи-
вающие стабильность нагрузки с точностью +2,5 % для колес
легковых автомобилей и +5 % для колес остальных транспортных
средств. Нагрузка, как видно из рнс. 4.2, прикладывается перпен-
дикулярно оси нагрузочного вала (колеса). В практике испытаний
традиционно принято, что длина плеча составляет 1 м.
Аналогичное нагружение может быть обеспечено на стендах
с инерционным нагружающим устройством. Схема такого стенда
представлена на рис. 4.4 [37].
Возбудитель инерционной нагрузки 10, неуравновешенный
по отношению к нагрузочному валу 6, сбалансирован противо-
весом 3 по отношению к стенду в целом. Этим и объясняется его
определение как стенда, имеющего сбалансированный нагрузоч-
ный узел.
Возбудитель, установленный на свободном конце нагрузоч-
ного вала, приводится во вращение электродвигателем постоян-
ного тока 2. Величина изгибающего момента определяется центро-
бежной силой и плечом /рее приложения относительно диска:
М = coVm/p,
где со — угловая скорость неуравновешенной массы (возбуди-
теля); г — радиус траектории движения центра тяжести возбуди-
теля; т — масса возбудителя.
Рис. 4.4. Схема стенда с инерционным на-
гружающим устройством:
1 — амортизирующее основание; 2 — элек-
тродвигатель; 3 — уравновешивающая мас-
са (противовес); 4 — устройство фиксации
и центровки нагрузочного вала; 5 — испы-
туемое колесо; 6 — нагрузочный вал; Z —
узел крепления колеса к стенду; 8 — ста-
нина стенда; 9 — соединительная муфта
привода вращения неуравновешенной мас-
сы; 10 — возбудитель инерционной нагруз-
ки; 11 — редуктор; 12 — трансмиссия
152
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
некоторого, сравнительно
Рис. 4.5. Схема нагружения колеса с использо-
ванием гидропульсаторов:
1 — вал стенда; 2 — гидропульсаторы
В процессе работы стенда можно
варьировать нагружения, изменяя
плечо /р или угловую скорость со
возбудителя. Однако этот способ не
является оптимальным, так как
уменьшение нагрузки приводит к за-
медлению испытаний. Варьирование
нагружения изменением радиуса г
и неуравновешенной массы т воз-
можно только при остановке стенда,
что также нежелательно. Обычно
комбинируют оба способа таким
образом, что изменение нагружения
осуществляется за счет со в границах
кого диапазона моментов, который
выбирают изменением г и т.
Основным преимуществом инерционных стендов является
неподвижность испытуемого колеса, что позволяет наблюдать
развитие трещин в процессе испытаний. Пропускная способность
таких стендов также в 2—3 раза выше в сравнении с карусель-
ными. Аналогичные испытания колес возможны с использованием
универсальных испытательных средств типа гидропульсаторов
(рис. 4.5). Изменение усилий в каждом цилиндре происходит
по синусоидальному закону со взаимным сдвигом фаз во времени
и пространстве, равным л/2, чем и достигается вращение вектора
нагрузки относительно неподвижного колеса.
Преимуществами универсального испытательного оборудо-
вания является высокая точность нагружения, а также возмож-
ность программирования испытательного режима путем зада-
ния того или иного случайного эксплуатационного процесса
нагружения. Из других особенностей такого оборудования сле-
дует отметить высокую (сравнительно) стоимость, что объясняется
использованием современных специализированных вычислитель-
ных систем и сложность обслуживания в процессе эксплуатации.
Все рассмотренные схемы стендов снабжены системами стабили-
зации, задания и контроля нагрузки и числа циклов.
В практике испытаний колес нередко возникает необходимость
исследований различных явлений, обусловленных взаимодей-
ствием элементов колеса п шины, а также элементов узла крепле-
ния колеса к ступице. В подобных случаях используется метод
испытаний динамической радиальной нагрузкой (рис. 4.6).
Для этих целей может применяться шинообкатный стенд
ИМШ-5, имеющий следующие характеристики.
ИСПЫТАНИЯ ПРИ ПЕРЕ/йЕННЫХ НАГРУЗКАХ
153
Размер испытуемых шин (диаметрXширина), мм ... 700X 500—1500X 500
Скорость бегового барабана, км/ч ................. 20—60
Размеры бегового барабана, мм:
диаметр........................................... 1592
ширина................................................... 600
длина окружности........................................ 5000
Время разгона и торможения бегового барабана, мин . . 2
Усилие прижатия шины, кН.......................... 8—50
Подготовка к испытаниям, процесс установки колеса, его
закрепления аналогичны описанным выше. Система задания
нагрузки поддерживает заданный режим с точностью +5 %.
Давление воздуха в шине поддерживается с такой же точностью
и должно соответствовать при проведении испытаний с целью
оценки прочности следующим нормам.
Давление, МПа:
эксплуатацион-
ное ........... 0,32—0,46 0,47—0,59 0,6—0,73 0,74—0,85 0,86—0,94
при испытаниях 0,56 0,70 0,92 1,02 1,12
нагрузка
Радиальная
ляется по выражению
f’zHcn, задаваемая на стенде, опреде-
^ziicn —
где Pzs — максимальная статическая нагрузка на колесо транс-
портного средства по его технической характеристике; kn— коэф-
фициент перегрузки (k = 1,6-^2,2).
Критерий предельного состояния устанавливается техническим
заданием и программой испытаний. Нередко, например при иссле-
довании взаимодействия элементов, задается определенный про-
бег, в процессе которого при испытаниях прототипа четко про-
являлось некоторое явление (истирание или другие повреждения
камеры). Испытания в этом случае являются сравнительными,
а главным критерием приемлемости выбранного испытательного
режима служит тождественность с эксплуатационным характером
дефекта.
Таким образом, краткий обзор испытательных средств, при-
меняемых для испытаний колес при переменных нагрузках, поз-
воляет точно определить следующие области их использования:
Рис. 4.6. Схема нагружения колеса при ди-
намической радиальной нагрузке:
1 — станина стенда; 2 — приводной бара-
бан; 3 — испытуемое колесо; 4 — нагру-
зочное устройство
154
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
для опытно-конструкторских работ по созданию новых и со-
вершенствованию выпускаемых конструкций колес, а также для
контроля качества серийно выпускаемых колес — карусельные
стенды с различными нагрузочными устройствами, стенды с инер-
ционным нагружением и барабанные стенды;
для исследований закономерностей накопления усталостных
повреждений в связи с той или иной степенью приближения
испытательного режима к эксплуатационному, а также выработки
рекомендаций в отношении методики программирования — уни-
версальное испытательное оборудование на основе электро-
гидропульсаторов с программным управлением.
Испытательные режимы и критерии предельного состояния.
Испытания могут проводиться при постоянной нагрузке вплоть
до предельного состояния колеса либо при нагрузке, изменяемой
по заданной программе. Наибольшее распространение получили
испытания при постоянной нагрузке.
Изгибающий момент определяют по формуле, связывающей
основные конструктивные и эксплуатационные параметры колеса:
7И = Ргэ(О,7гст + 0^, (4.1)
где йп — коэффициент перегрузки (/?п = 2 4-0,8).
Уровни нагрузок подбирают таким образом, чтобы обеспечить
долговечность в пределах 5-104—1,0-10е циклов.
Испытания ведут до оговоренного техническим заданием пре-
дельного состояния:
1) полного разрушения, которое ведет к утрате способности
объекта противостоять испытательной нагрузке;
2) образования усталостной трещины определенных размеров;
3) образования усталостной трещины в определенном месте
.(например, между крепежными отверстиями);
4) достижения заданного числа циклов при определенном
уровне нагружения.
Образование усталостных трещин не является критерием
предельного состояния, так как при их наличии колесо не утра-
чивает работоспособности.
Наиболее характерным при испытаниях, проводимых для до-
водки конструкции, является первый из приведенных критериев.
Второй и третий используют только в специальных случаях
(предварительные испытания с целью выбора схемы нагружения).
Последний критерий применяется, когда испытания проводят для
контроля качества серийно выпускаемых колес.
Результаты испытаний обрабатывают методом наименьших
квадратов с определением оценок статистических характеристик
и составлением линейного корреляционного уравнения для ве-
роятности разрушения Р = 0,5:
lg^ = (^/oM)(lgAli — 1g Л1)-|- lgN4, (4.2)
ИСПЫТАНИЯ ПРИ ПЕРЕМЕННЫХ НАГРУЗКАХ
155
где Nt и Mt — соответственно число циклов до разрушения и
изгибающий момент; сгЛ,, сгм — средние квадратические от-
клонения логарифмов числа циклов и изгибающего момента;
= У £(1ё^-1ёад(/г-1);
= VI (lgAfj-lgAi)2/(n-l),
где 1g Мц, 1g Л! — соответственно среднее арифметическое значение
логарифмов числа циклов до разрушения и изгибающего момента;
п — число образцов, разрушенных при испытаниях.
Мера индивидуального рассеяния определяется по формуле
o = oNyi- r, r = 2(lgA4z-lgM)(lgMz —
— lg #)/[(«—
Предполагается, что рассеяние результатов испытаний соот-
ветствует распределению Стьюдента. Корреляционные уравнения
доверительных границ для вероятностей разрушения Р = 0,01
и Р = 0,99:
lg Nt = г (on/gm) (1g Mi — 1g Af) + 1g N — tpG при P = 0,01;
1g Ni = r (gn/gm) (lg Mt - lg 7И) + lg N + tpG при P = 0,99,
где tp — критерий Стьюдента, зависящий от доверительной ве-
роятности Р и степени свободы vc = п — 2. Значения tp табули-
рованы.
Число образцов, подлежащих испытаниям, выбирают из ком-
промиссных соображений, имея в виду, что увеличение партии
улучшает достоверность результатов испытаний, но увеличивает
их трудоемкость. Традиционно при испытаниях по доводке кон-
струкций объем партии составляет 9—15 образцов, испытыва-
емых на 3—5 уровнях нагружения. Предварительную оценку про-
водят по результатам испытаний 3—6 образцов на 1—3 уровнях
нагружения при базовом числе циклов 10е, т. е. в интервале долго-
вечности, соответствующем верхней части левой ветви кривой
усталости. Ограниченный предел выносливости по силовому фак-
тору (изгибающему моменту) устанавливается экстраполяцией
до базы 107 циклов по корреляционному уравнению или графи-
чески. Погрешность в определении таким образом предела вы-
носливости по нагрузке не превышает 20 %.
Анализ результатов выполняют по экстраполированным кри-
вым усталости с приближенным определением эксплуатационных
нагрузок в следующих типичных условиях:
прямолинейное движение транспортного средства по дороге
высокого качества
М = MPz = Pzl,
156
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
где7Ирг — изгибающий момент, обусловленный радиальной силой;
прямолинейное движение по дороге низкого качества (по-
стоянный переезд неровностей)
М = MPz + Мру = Рг1 + (0,3. . .0,7) Р/д = Pz [I + (0,3. . . 0,7) гд],
где МРу — изгибающий момент, обусловленный осевой силой;
криволинейное движение (поворот)
М = MPz + МРи = Pzl ± (0,3.. .0,7) Pzra = Pz[l ± (0,5. ..1,5)гд].
При наличии данных о ходимости серийного колеса в эксплу-
атации анализом кривых усталости серийных и опытных колес
в области нагрузок, близких к эксплуатационным, определяют
примерную эксплуатационную долговечность опытного колеса.
При необходимости сопоставления результатов испытаний
колес различного конструктивного исполнения пли имеющих
различный рекомендуемый технический ресурс анализ выпол-
няется в первом случае по кривым усталости в координатах knN,
во втором — MN/Nvec или kBN/N.pec (Npec — рекомендуемый
технический ресурс транспортного средства, выраженный
в циклах).
Зависимость долговечности диска от его толщины хорошо
исследована, что позволяет с изменением норм нагруженности,
а также в случае недостаточной или избыточной прочности испы-
тываемого диска выполнить обоснованный выбор новой толщины
либо учесть разнотолщинность в анализе результатов испытаний.
Испытания по контролю качества колесной продукции путем
определения предела выносливости прп ступенчато возрастающей
нагрузке, а также на основе решения уравнения Вейбулла имеют
некоторые методические особенности. Колесо подвергают сту-
пенчато возрастающему нагружению, начиная с некоторого на-
чального уровня 7И0, который сохраняется в течение п0 циклов.
Затем нагрузку увеличивают на величину А Л-1 до уровня Mlt
и на этом режиме испытания продолжаются в течение пг = п0
циклов и т. д. до разрушения колеса. Испытания проводятся
с соблюдением постоянной средней скорости а увеличения
нагрузок
а = NMltif.
Режимы испытаний наносят на диаграмму, на которой в лога-
рифмических координатах (Л4г, Nt) изображена фактическая
кривая усталости и ее крайние возможные положения для данной
конструкции колеса. Далее суммируют отношение njNt на раз-
личных ступенях нагрузки для каждой из трех кривых усталости.
По полученным результатам суммирования графическим интер-
полированием определяют уровень нагрузки, для которого сумма
повреждений равна единице. Этот уровень и принимается в ка-
ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСКОВ КОЛЕС НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
157
честве предела выносливости по нагрузке. Для контрольной
оценки предела выносливости по ограниченному числу образцов,
испытанных при нагрузках, превышающих предел выносливости,
удобно использовать графический метод решения уравнения Вей-
булла, записанного в виде [29]
Nt + Ву = A (Mi - М j)-₽, (4.3)
где By — параметр левой ветви кривой усталости; А и Р — по-
стоянные, определяемые по результатам испытаний; М_г — предел
выносливости по нагрузке.
Учитывая, что при логарифмировании выражения (4.1) полу-
чается уравнение прямой линии lg (Nt ф- Ву) = 1g Л — Р 1g (Mt —•
— ALi), можно установить предел выносливости по нагрузке,
не зная всех параметров уравнения. Задаваясь различными зна-
чениями М_г, наносят несколько значений lg (Nt + Ву) и lg (Mt —•
— ALj), принадлежащих левой ветке кривой усталости на гра-
фике с логарифмической сеткой. При M_lf меньших действитель-
ного предела выносливости, кривая выпуклая, в противном
случае — вогнутая. Подбор M_j. продолжается до получения
прямой линии. Определенная таким образом величина 7И_1 соот-
ветствует действительному пределу выносливости по нагрузке.
4.6. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИСКОВ КОЛЕС НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
Исследования прочности при переменных нагрузках колес
имеют целью решение следующих задач:
определение характера разрушения колес в зависимости от
принятых режимов и схем закрепления;
определение влияния числа уровней нагружения на точность
расположения кривой усталости;
оценка достоверности результатов при малом числе образцов
(менее 9) по отношению к испытаниям при большом числе (бо-
лее 9);
определение зависимости долговечности от рассеяния толщин
дисков в пределах поля допуска;
оценка влияния осевой составляющей нагрузки (ее углового
положения) на характер разрушения и долговечность при устало-
стных испытаниях.
Ниже приведены результаты испытаний дисков колес 7,0 — 20
автомобиля ЗИЛ-130, которые могут быть использованы для
оценки усталостной прочности дисков автомобильных колес с уче-
том влияния перечисленных выше факторов.
Диски колес были изготовлены из металла одной плавки с раз-
бросом толщин, охватывающим поле допуска (11—о.”|) мм.
По данным химического анализа, состав металла дисков (приведен
ниже) соответствовал указанной в чертеже стали 15кп
158
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
Рис. 4.7. Разрушения колеса:
а — центральной части диска; б — замочной части обода
(ГОСТ 1050—74)**. Колеса испытывались при изгибе с враще-
нием по трем схемам нагружения (см. рис. 4.2). Партия (гене-
ральная совокупность) составила 67 колес. Испытания проводили
при базовом числе циклов 2- 10е, изгибающий момент на диск
при испытаниях составлял 1550, 1400, 1250, 940 и 750 даН-м.
Момент затяжки болтов к ступице вала поддерживали в пределах
40—50 даН-м.
Характер разрушения колеса представлен на рис. 4.7.
Разрушению подвержены две зоны, центральная часть диска
(рис. 4.7, а, трещина между крепежными отверстиями), что ха-
рактерно для эксплуатации, и замочная часть (рис. 4.7, б), чего,
напротив, в эксплуатации не наблюдается. Анализ данных поз-
волил установить, что наиболее полное соответствие условиям
эксплуатации по характеру разрушения обеспечивает закрепление
колеса по схеме рис. 4.2, б. В этом случае поломки по замочной
части не наблюдались. Снижению процента нехарактерных поло-
мок способствует снижение уровня нагружения. Так, при испы-
таниях по схемам рис. 4.2, а и б процент нехарактерных поломок
на нижнем уровне (750 даН-м) снижается до 50 в сравнении
с испытаниями на верхнем (1550 даН-м). В то же время устано-
влено, что изменение характера разрушения не приводит к суще-
ственному изменению долговечности. Это объясняется достиже-
нием предельного состояния по диску и замочной части практи-
чески одновременно.
Таким образом, установлено, что характер разрушения, соот-
ветствующий эксплуатационному, может быть определен в про-
цессе стендовых испытаний путем выбора схем закрепления и
уровней нагружения.
В табл. 4.1 приведены статистически обработанные результаты
испытаний одной из частных выборок, составляет 44 образца.
ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСКОВ КОЛЕС НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
159
4.1. Статистическая обработка результатов испытаний 44 образцов при трех
уровнях нагружения (генеральная совокупность)
Нагруз- ка Л1р даН- м 1g Л1г * Vi v'i lg Vj * * XlVi
1550 3,1903 0,0981 0,0096 37 100 4,5694 —0,6368 0,4055 —0,0625
1550 3,1903 0,0981 0,0096 77 600 4,8899 —0,3163 0,1001 —0,0310
1550 3,1903 0,0981 0,0096 81 200 4,9096 —0,2965 0,0879 —0,0291
1550 3,1903 0,0981 0,0096 69 200 4,8401 —0,3661 0,1340 —0,0359
1550 3,1903 0,0981 0,0096 77 400 4,8887 —0,3175 0,1008 —0,0312
1550 3,1903 0,0981 0,0096 53 900 4,7316 —0,4746 0,2253 —0,0466
1550 3,1903 0,0981 0,0096 27 600 4,4409 —0,7653 0,5857 —0,0751
1550 3,1903 0,0981 0,0096 69 200 4,8401 —0,3661 0,1340 —0,0359
1550 3,1903 0,0980 0,0096 76 300 4,8825 —0,3237 0,1048 —0,0318
1550 3,1903 0.0981 0,0096 55 600 4,7451 —0,4610 0,2125 —0,0424
1550 3,1903 0,0981 0,0096 59 500 4,7745 —0,4317 0,1864 —0,0424
1550 3,1903 0,0981 0,0096 80 800 4,9074 —0,2988 0,0893 —0,0293
1550 3,1903 0,0981 0,0096 31 500 4,4983 —0,7079 0,5011 —0,0695
1550 3,1903 0,0981 0,0096 56 500 4,7520 —0,4542 0,2063 —0,0446
1550 3,1903 0,0981 0,0096 50 200 4,7007 —0.5055 0,2555 —0,0496
1250 3,0969 0,0047 0,0000 131 900 5,1203 —0,0859 0,0074 —0,0004
1250 3,0969 0,0047 0,0 135 000 5,1303 —0,0759 0,0058 —0,0004
1250 3,0969 0,0047 0,0 154 500 5,1889 —0,0173 0,0003 —0,0001
1250 3,0969 0,0047 0,0 111 800 5,0484 —0,1578 0,0249 —0,0007
1250 3,0969 0,0047 0,0 100 700 5,0030 —0,2032 0,0413 —0,0010
1250 3,0969 0,0047 0,0 69 800 4,8439 —0,3623 0,1313 —0,0017
1250 3,0969 0,0047 0,0 177 200 5,2485 +0,0423 0,0018 +0,0002
1250 3,0969 0,0047 0,0 246 700 5,3921 +0,1859 0,0346 +0,0009
1250 3,0969 0,0047 0,0 194 000 5,2878 +0,0816 0,0067 +0,0004
1250 3,0969 0,0047 0.0 129 800 5,1133 —0,0929 0,0086 —0,0004
1250 3,0969 0,0047 0,0 129 200 5,1113 —0,0949 0,0090 -0,0005
1250 3,0969 0,0047 0,0 152 000 5,1818 —0,0244 0,0006 —0,0001
1250 3,0969 0,0047 0,0 179 000 5,2529 +0,0467 0,0022 +0,0002
1250 3,0969 0,0047 0,0 190 000 5,2788 +0,0726 0,0053 + 0,0003
1250 3,0969 0,0047 0,0 202 100 5,3056 +0,0994 0,0099 -60,0005
1250 3,0969 0,0047 0,0 164 100 5,2151 4-0,0089 0,0001 4-0,0000
940 2,9731 —0,1191 0,0142 322 700 5,5088 + 0,3026 0,0916 —0,0360
940 2,9731 —0,1191 0,0142 523 000 5,7185 +0,5123 0,2625 —0,0610
940 2,9731 —0,1191 0,0142 631 300 5,8002 +0,5940 0,3528 —0,0708
940 2,9731 —0,1191 0,0142 496 300 5,6958 +0,4896 0,2397 -0,0583
940 2,9731 —0,1191 0,0142 509 800 5,7074 +0,5012 0,2512 —0,0597
940 2,9731 —0,1191 0,0142 669 300 5,8256 +0,6194 0,3837 —0,0738
940 2,9731 —0,1191 0,0142 580 000 5,7634 +0,5572 0,3105 —0,0664
940 2,9731 —0,1191 0,0142 606 500 5,7829 +0,5767 0,3326 —0,0687
940 2,9731 —0,1191 0,0142 618 600 5,7914 +0,5852 0,3425 —0,0697
940 2,9731 —0,1191 0,0142 617 100 5,7904 +0,5842 0,3413 —0,0696
940 2,9731 —0,1191 0,0142 550 700 5,7409 +0,5347 0,2859 —0,0637
940 2,9731 —0,1191 0,0142 796 700 5,9013 +0,6951 0,4832 —0,0828
940 2,9731 —0,1191 0,0142 893 300 5,9510 +0,7448 0,5547 0,0887
* !fi = 1g Л1г -1g ЛИ
" . lg - lg N-
160
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
По данным табл. 4.1 можно определить коэффициенты корре-
ляционного уравнения (4.2). Данные о долговечности Af{ в циклах
для трех уровней нагружения и вероятностей разрушения 0,1; 0,5
и 0,9 подсчитаны и приведены ниже.
М^, даН-м.............................
Ni при Р:
0,1 ..............................
0,5 ..............................
0,9 ..............................
1 550 1 250 940
31 370
56 100
100 300
85 490
152 900
273 300
322 800
577 300
1 032 000
Для определения возможности ограничения объема выборки
и оценки соответствующего увеличения разброса результатов
в процессе анализа из генеральной совокупности образовывались
частные выборки (по 6—9 шт.), обеспечивающие получение макси-
мальных отклонений по угловому положению и смещению уста-
лостной кривой.
Выборки, представленные в табл. 4.2, составлялись следу-
ющим образом:
1 — генеральная совокупность из 44 образцов, испытанных
по трем уровням нагружения;
4.2. Статистические характеристики, полученные по результатам испытаний
частных выборок и генеральных совокупностей при Р = 0,5
Выборка 1g Л1 1g Л? °м Одг 1g N 1g
1 3,0922 5,2062 0,0860 0,4224 —4,6613 + 19,6199
2 3,0868 5,3731 0,0889 0,4083 —4,5724 + 19,4872
3 3,0868 5,0055 0,0889 0,5077 —5,6357 +22,3845
4 3,0868 5,2662 0,0889 0,3054 —3,3769 + 15,6900
5 3,0868 5,1608 0,0889 0,6066 —6,7665 +26,0476
6 3,0743 5,2698 0,1072 0,5056 —4,5125 + 19,1429
7 3,0463 5,5714 0,1183 0,5161 —4,3405 + 18,7939
8 3,0463 5,1623 0,1183 0,6284 —5,2706 +21,2181
9 3,0763 5,4744 0,1183 0,4169 —3,4873 + 16,0978
10 3,0463 5,3394 0,1183 0,7015 —5,8746 +23,2352
Выборка А т = tg о> <F° Id О
1 19,6199 4,6613 78 0,9690 0,1043
2 19,4872 4,5724 78 0,9951 0,0404
3 22,3845 5,6357 80 0,9872 0,0809
4 15,6900 3,3769 73 0,9844 0,0538
5 26,0476 6,7665 81 0,9918 0,0772
6 19,1429 4,5125 77 0,9608 0,1402
7 18,7939 4,3405 77 0,9945 0,0541
8 21,2181 5,2706 79 0,9931 0,0738
9 16,0978 3,4873 74 0,9903 0,0579
10 23,2352 5,8746 80 0,9909 0,0944
ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСКОВ КОЛЕС НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
161
Рис. 4.8. Параметры долговечности:
I — основные кривые для трех и пяти ре-
жимов нагружения; II — кривые с макси-
мальной погрешностью смещения; III —
доверительные границы основной кривой
2 и 3 — частные выборки
с максимальной погрешностью
смещения кривой усталости,
составлены соответственно по
максимальным и минималь-
ным значениям долговечности
(3 образца испытаны по трем
уровням нагружения);
4 и 5 — частные выборки с максимальной погрешностью утла
наклона, образованы по минимальным и максимальным значениям
долговечности (3 образца испытаны по трем уровням нагружения);
6 — генеральная совокупность, получена по результатам испы-
таний 67 образцов по пяти уровням нагружения;
7 и 8 — частные выборки (по 9 образцов) с максимальной
погрешностью смещения, составлены соответственно по макси-
мальным и минимальным значениям долговечности, полученным
при испытаниях по пяти уровням нагружения;
9 и 10 — частные выборки (по 9 образцов) с максимальной
погрешностью угла наклона кривой усталости, образованы по
минимальным и максимальным значениям долговечности при
испытаниях образцов по пяти уровням нагружения.
Предполагалось, что угол ср наклона кривой усталости опре-
деляется в основном положением крайних точек. Полученные гра-
фики могут быть представлены прямыми линиями, уравнения кото-
рых содержат свободный член А и угловой коэффициент m= tg <р.
Установлено, что при достаточно представительной выборке
(8—15 образцов на уровень нагружения) кривые, полученные при
испытаниях на трех и пяти режимах, практически идентичны
(рис. 4.8).
Аналогичный вывод справедлив для общего объема выборки
из 9 образцов.
Отклонения наблюдаются по углу наклона кривых усталости,
причем максимальная погрешность утла их наклона составляет
по отношению к генеральной совокупности 5° при испытаниях
на трех уровнях и 3° при испытаниях на пяти уровнях.
Следовательно, предпочтительным является увеличение коли-
чества уровней нагружения (при неизменном объеме выборки).
Для определения зависимости долговечности от толщины ди-
сков Mi = f (t) выполнена статистическая обработка результатов
испытаний, причем в качестве параметра функции принимался
уровень нагружения, а в качестве ее аргумента — толщина.
Получены следующие корреляционные уравнения: lg =
6 П/р И. В. Балабина
162
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
в)
Рис. 4.9. Зависимость усталостной
долговечности дисков колес 7,0 — 20
(ЗИЛ-130):
а — от уровней нагружения; б — от
коэффициента ускорения испытаний
при различной толщине диска; в — от
толщины диска при различном уровне
нагрузки
= 7,4000 lg t — 2,4866 — для уровня нагружения 1250 даН-м;
lg Ni = 9,3333 lg t — 3,9121 —для уровня нагружения 940 даН-м;
lg Nt = 20,0000 lg t — 14,6181 — для уровня нагружения
750 даН-м.
Результаты исследований показывают, что долговечность су-
щественно зависит от толщины дисков даже в пределах поля
допуска (рис. 4.9, а). В зависимости от принятого уровня нагру-
жения разброс долговечности, обусловленный разной толщиной
дисков, колеблется в пределах 1,74—-4,30. Следует отметить, что
связь между долговечностью и толщиной становится более тесной
по мере снижения уровня нагружения, т. е. приближения к экс-
плуатационным нагрузкам. Ниже приведены данные влияния
рассеяния толщины в пределах поля допуска на усталостную
прочность диска.
Mt, даН-м.............. .........
Ni при толщине диска, мм:
10,5.............................
11,3 .... ..................
Ni тах^Ni mln..................
Jr...............................
1 250 940 750
117 600 416 000 596 900
202 400 825 600 2 593 000
1,74 2 4,3
0,3368 0,7179 0,9909
ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСКОВ КОЛЕС НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
163
Рис. 4.10. Схема нагружения колес при
испытаниях:
/ н II — нагружение под углом соответ-
ственно 90 и 45°; 1 — силовой элемент;
2 — шток; 3 — корпус подшипника; 4 —
нагрузочный вал
Для практического исполь-
зования полученных резуль-
татов можно рекомендовать
график долговечности с пара-
метром — уровень нагружения
(рис. 4.9, в), который позволяет
при изменении норм нагружен-
ности колес, а также в случае
недостаточной или избыточ-
ной прочности существую-
щего диска обосновать необ-
ходимость перехода к новой
толщине.
Результаты данного исследования позволяют учесть влияние
разнотолщинности дисков на их долговечность.
Учитывая известную конструктивную идентичность дисков
колес грузовых автомобилей, результаты, относящиеся к колесу
7,0—20 автомобиля ЗИЛ-130, можно использовать для ориенти-
ровочной оценки колес других типоразмеров, например
8.5В—20 (КрАЗ-256), 7.5В—20 (ПАЗ-695) и др.
Одной из целей создания методики испытаний на усталость
являлось определение влияния изменения угла между осью колеса
и линией действия нагрузки на его долговечность. В практике
испытаний используются схемы нагружения колес под углом 90°
к оси вращения (см. рис. 4.2). В то же время анализ информа-
ционных материалов показывает, что применяют также схемы,
обеспечивающие нагружения колеса под углом 45° (см. рис. 4.2, а),
т. е. при наличии осевой составляющей нагрузки, что и побудило
исследовать этот вопрос.
Испытания были проведены на модернизированном стенде,
имеющем усовершенствованную систему задания и контроля ре-
жимов, что обеспечивало возможность изменения угла между
осью колеса и линией действия нагрузки посредством изменения
угла установки пневматического нагрузочного устройства
(рис. 4.10). Конструктивно узел нагружения представляет собой
силовой элемент 1 (бескамерная шина 165Р—13 в сборе с дисками),
жестко фиксирующийся в направляющих. Система крепления
силового элемента обеспечивает его поступательное и угловое
перемещение. Нагрузка на испытуемое колесо передается через
вал 4, корпус подшипника 3 и шток 2. В качестве рабочего тела
использован сжатый воздух от магистрали с давлением 0,4 МПа.
6*
164
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
Рис. 4.11. Погрешность определения сред-
него значения долговечности частных вы-
борок относительно генеральных совокуп-
ностей при трех уровнях нагружения:
1—3 — AfH3r соответственно равен 9,4;
12,5; 15.5 кН.м
Пневматическая схема, состоя-
щая из регуляторов давле-
ния, влагоотделителя, реси-
вера и контрольно-измеритель-
ных приборов, обеспечивает по-
лучение максимального давления в шине, равного 0,2 МПа, что
соответствует нагрузке 20 кН на штоке силового элемента.
Уровень нагрузки устанавливают регулятором давления. Такое
устройство удобно использовать для программирования нагру-
зочных режимов, например, посредством кулачкового меха-
низма.
Полученные данные показывают, что характер разрушения
и долговечность практически не зависят от осевой составляющей
нагружения. Определяющим фактором в условиях эксперимента
явилась радиальная составляющая нагрузки.
Практический интерес представляет оценка погрешности при
испытаниях на одном уровне нагружения девяти образцов колес
в сравнении с традиционной методикой. Погрешность таких
испытаний в сравнении с испытаниями 16 образцов можно опре-
делить таким образом: выбрать два образца, имеющих минималь-
ную долговечность, и суммировать их долговечность с последу-
ющими, наиболее близкими к ним, что позволит определить сред-
нее значение долговечности каждой выборки и ее погрешность
в сравнении со средним арифметическим значением долговеч-
ности, полученным для полной выборки (16 образцов). Получен-
ная погрешность будет являться максимальной, так как соответ-
ствует наиболее неблагоприятному случаю (непременный учет
крайних результатов). Эти данные представлены, на рис. 4.11,
из которого видно, что с увеличением числа образцов точность
оценки среднего значения возрастает. Например, при испытаниях
трех-четырех образцов погрешность составляет 25—55 %. Здесь
уместно напомнить, что наиболее полной характеристикой цик-
лической повреждаемости является кривая усталости, полученная
по результатам испытаний на нескольких уровнях нагружения.
Испытания при одном уровне нагружения не обеспечивают
необходимой достоверности вследствие возможного пересечения
кривых усталости (кривых Велера). Поэтому рекомендуется их
проводить по крайней мере на трех уровнях. Результаты иссле-
дований также подтверждают необходимость проведения испыта-
ний при нескольких уровнях нагружения, что находится в соот-
ветствии с требованиями ГОСТ 27.503—81, регламентирующими
ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСКОВ КОЛЕС НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
165
планирование наблюдений и методы оценки показателей надеж-
ности.
Ниже приведены данные по долговечности дисков колес гру-
зовых автомобилей общего назначения, автобусов и троллейбусов,
колес с регулируемым давлением воздуха в шине для грузовых
автомобилей высокой проходимости, тягачей и специальных
машин, колес для тракторов, тракторных прицепов, сельско-
хозяйственных машин и орудий, колес для легковых автомобилей
малой грузоподъемности и особо малых автобусов. Кроме того,
даны основные геометрические характеристики колес, режимы
нагружения, регрессионные уравнения и некоторые другие све-
дения. В совокупности эта информация дает представление о проч-
ности перечисленных колес при переменных нагрузках. Эти дан-
ные можно использовать для определения ограниченного предела
выносливости по изгибающему моменту, задаваясь предварительно
базовым числом циклов.
Дополнительная информация (толщина и материал диска,
диаметры расположения крепежных отверстий, виды сварных
соединений и т. д.) позволяет составить достаточно полное пред-
ставление о долговечности колес.
Колесо 5,005—20: шина 240—508; гст = 0,46 м; применяется
для прицепов; схема испытаний — прямая; Дгтах= 13 кН;
I = 0,126 м; t = (lOlto^) мм; расположение крепежных отвер-
стий — DK. 0 = 222,25 мм; сталь СтЗсп; эксплуатационный
изгибающий момент при коэффициенте перегрузки ka = 1 Л1Э =
= 582 даН-м; при Р = 0,5 1g Nt = —2,7203 1g Mf + 13,6578.
Mt, даН-м ... 990 900 820 750 600
Ni, тыс. циклов . . . . . . . 322,8 418,3 538,8 686,6 1260
&п . . . 1,72 1,55 1,41 1,29 1,03
п' . . . 2 1 1 2 2
и- — число колес, испытанных на i-м уровне.
Колесо 5,00Р—20 имеет те же характеристики, что и предыду-
щее, кроме lg Nt =—3,8318 IgTVli +16,6563.
Mi, даН. м ............... 990 820 750 600
Mi, тыс. циклов ......... 150,6 308,8 436 1025
kn .................. 1,7 1,41 1,29 1,03
лг......................... 3 1 4 1
Колесо 6,00Т—-20: шина 260—508; гст =0,488 м; применяется
для автомобилей семейства ЗИЛ; схема испытаний — прямая;
Ргтах = 15,5 кН; I = 0,1525 м; t = (1 l±oj) мм; DK. о = 275 мм;
сталь СтЗсп; А1Э = 766 даН-м.
166
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
Mi, даН-м......................................
А',-, тыс. циклов..............................
^Т1............................................
1560 1250 940
46,5 139,9 667,6
2,04 1,63 1,23
4 4 5
Колесо 7,0—20: шина 260—508; гст =0,488 м; применяется
для автомобилей семейства ЗИЛ; схема испытаний — прямая;
PZ1BSX = 15,5 кН; I =0,145 мм; t = 11 мм; £>к. 0 = 275 мм;
сталь СтЗкп; Мэ = 754 даН-м; lg = —4,7490 lg + 19,9524.
Mi, даН-м......................................
Ni, тыс. циклов................................
/’и............................................
7560 1250 940
61,4 175,9 681,1
2,07 1,66 1,25
3 3 3
Колесо 7,0—20: шина 260—508; гст =0,488 м; применяется
для автомобиля ЗИЛ-130; схема испытаний — прямая; Pzmax =
= 20,3 кН; / = 0,155 мм; /= (llio’.t) мм; DK. о =
= 275 мм; сталь 15кп; Мэ = 1008 даН-м; lg Nt =—4.5125Х
X IgAl i 1- 19,442.
Mi, даН-м........................... 1550 1400 1250 940
Ni, тыс. циклов.................... 55,81 88,3 147,2 533,1
Колесо 8,5—20: шина 320—508; гст = 0,542 м; применяется
для автомобилей КрАЗ-256; схема испытаний — обратная;
Рггоах =27,3 кН; / =0,194 м; t = (11±ол) мм; DK.O = 286 мм;
сталь 15кп; Мэ = 1565 даН-м; lg Nt = —5,6042 IgAl г + 23,846.
Mh даН-м .......................................... 1940 1700
Nit тыс. циклов ...................................... 279,5 551,1
kn..................................................... 1,24 1,09
ni...................................................... 3 3
Колесо 8,5В—20 имеет те же характеристики, что и преды-
дущее, кроме lg Ni = —6,8125 IgAl, + 28,101.
Mi, даН-м......................... 2550 2280 1940 1700
Ni, тыс. циклов .................. 89,7 166 418 1246
kn.................................... 1,6 1,46 1,24 1,09
п...................................... 2 2 4 4
Колесо 7,5В—20: шина 280—508; гст =0,5 м; схема испыта
ний — прямая; Ргт&х =28,6 кН; Z =0,16 м; t =. (lizto^s) мм;
DK 0 = 335 мм; сталь 15кп; Д4Э = 1544 даН-м; lg Nt =
= —4,4922 lg Mi + 19,5947.
Mt, даН-м.................................
Ni, тыс. циклов...........................
.......................................
2700 2200 1900
205,4 249,2 571,2
1,95 1,59 1,37
3 3 3
ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСКОВ КОЛЕС НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
167
Колесо 228Г—457: шина 12,00—18; гст = 0,505 м; применя-
ется для автомобиля ГАЗ-66; схема испытаний — прямая; Ргпах =
= 18,5 кН; / =0,06 м; t = (lOl&s) мм; DK. 0 =222,25 мм;
сталь 15кп; Мэ =765 даН-м; lg Nt =—7,3428 lg +
+ 28,8216.
Mi, даН-м....................
Nj, тыс. циклов..............
Ar...........................
n ......................
930 820 700
101,6 354,9 906,6
1,22 1,07 0,92
3 2 2
Колесо 228Г—508: шина 12,00—20; rCT =0,533 м; применя-
ется для автомобиля ЗИЛ-131; схема испытаний —
Атах =22 кН; I = 0,092 м; t = (lO±o’J) мм; DK.O
сталь 15кп; М3 = 1023 даН-м.
прямая;
275 мм;
М,-, даН-м . . . . ....................
А',, тыс. циклов...........................
Аг.........................................
1250 1100
189,1 363,2
1,22 1,08
4 4
940
903
0,92
4
Колесо 245Г—508: шина 14,00—20; гст 0,6 м; применяется
для автомобиля «Урал-375»; схема испытаний — прямая; Pz max =
= 28,6 кН; I =0,12 м; t = (Ю^о’б) мм; DK о = 286 мм; сталь
15кп; Л4Э = 1544 даН-м; lg Nt = —4,4922 lg Mt + 19,947.
Mi, даН-м..........................
Nt, тыс. циклов ...................
Al ..........................
1800 1550 1250 940
110,3 158,8 385 1883
1,17 1 0,81 0,61
1 1 2 2
Колесо 330—533: шина 1000x400—533; rCT = 0,518 м; приме-
няется для автомобилей «Урал-375Г»; схема испытаний — пря-
мая; Pzmax =28,6 кН; Z =0,11 м; t =(1 ito’s) мм; lg Nt =
= —3,9796 lg Mi + 18,4019.
Alj, даН-м.................................
Nt, тыс. циклов............................
Ar.........................................
1940 1700 1450
207,9 351,8 661,9
1,43 1,26 1,07
2 1 3
Колесо DW11—38: шина 330—965; /-c.r =0,738 м; применя-
ется для трактора МТЗ, схема испытаний — прямая; Р2тах =
= 15,7 кН; I = 0,125 м; ty = (6 ± 0,35) мм; А = Ю мм; DK, 0 =
= 250 мм; сталь 15кп; Мэ = 1008 даН-м.
7Иг-, даН-м.....................................
А';, тыс. циклов ...
Аг............................... . . ..........
п. ..................................................
1100 980 730
71 226,6 1195
1,09 0,97 0,73
2 4 2
168
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
Колесо DW18—24: шина 530—610; гст =0,6 м; применяется
для комбайнов СК-5 и СК-6; схема испытаний — прямая; Pzmta. =
= 42 кН; I =0,14 м; t = (1О±о‘,5) мм; DK о =210 мм; сталь
Зкп; Ма =2352 даН-м; lg Nt = —4,19691g Mt Д- 18,3743.
Mi, даН-м.......................................
Ni, тыс. циклов.................................
^Г1.............................................
nl .............................................
1800 1450 1200
308,2 547,5 1050,1
0,77 0,62 0,51
3 4 2
Колесо 50Е—16: шина 170—406; гст = 0>5 м; применяется
для тракторов и сельскохозяйственных машин; схема испытаний —
Прямая; Pz max == 8,75 кН; t = (5±о’s) мм; сталь 15кп; Ма — ...
...даН-м; lg Nt = —4,3207 IgAl t + 14,903.
Mt, даН-м...................................
Ni, тыс. циклов.............................
«i .........................................
270 210 150
45,3 170 1173,6
3 3 3
Колесо 6 L—15: шина 215—380; rCT = 0,37 м; применяется
для автомобиля УАЗ-459; схема испытаний — прямая; Pz max =
= 7,5 кН; I = 0,03 м; t = (4,3 ± 0,3) мм; £)к. о =115 мм; сталь
16кп; Ms = 216,8 даН-м; lg Nt = —5,5433 IgA! i + 17,6954.
Mi, даН-м 300 250 180 140
Ni, тыс. циклов 9,2 25,3 156,2 629,4
kn 1,38 1,15 0,83 0,65
ni 2 2 3 3
4.7. ИСПЫТАНИЯ МЕТОДОМ РАЗРУШАЮЩЕГО ДАВЛЕНИЯ
Постоянные составляющие нагрузок обусловлены давлением
воздуха в полости шины, натягом в сопряжении шины с ободом по
посадочным полкам и монтажным усилиям, связанными с установ-
кой колеса на ступицу, а также внутренними (остаточными) на-
пряжениями технологического происхождения. Из перечисленных
факторов наиболее существенным является давление воздуха
в шине. Это объясняется прежде всего принципиальной ролью,
которую играет сжатый воздух в шине, обеспечивающий ее не-
сущую способность и работоспособность. Усилие сжатого воздуха
стремится разорвать обод в осевом направлении. Эта составляющая
усилия определяется давлением, диаметром обода и нулевым
радиусом кривизны профиля шины (для колес грузовых автомо-
билей 220 кН). Для колес автомобилей особо большой грузо-
подъемности (например, самосвалов семейства БелАЗ грузоподъ-
емностью 180 т) это усилие может составлять 3000 кН.
Очевидно, что разрушение колеса и высвобождение запасен-
ной сжатым воздухом энергии может иметь катастрофические пос-
ИСПЫТАНИЯ МЕТОДОМ РАЗРУШАЮЩЕГО ДАВЛЕНИЯ
169
ледствия. Таким образом, надежная проверка прочности ободьев
колес при нагружении путем повышения давления в полости шины
является обязательным этапом испытаний при доводке опытной
конструкции колеса. В целях безопасности в качестве рабочей
среды при испытаниях используют жидкость, поэтому такие испы-
тания получили название гидростатических.
Методика испытаний. Колесо, подлежащее испытаниям, про-
ходит обычную проверку соответствия конструкторской доку-
ментации, причем для ряда размеров фиксируют специальным
образом выбранную базовую поверхность с целью их контроля
после испытаний. Обнаруженные изменения размеров характери-
зуют степень остаточной деформации, которую учитывают при
анализе результатов испытаний. После указанной подготовки ко-
лесо собирают с шиной и помещают в «броневую камеру», где
в полость шины нагнетается вода. Воздух может быть удален
предварительно либо через специальную отводящую трубку в про-
цессе испытаний. Нагрузка на обод колеса и элементы, удержи-
вающие шину на ободе, постепенно, по мере повышения давления
4.3. Параметры колес транспортных средств при гидростатических испытаниях
Обозначение колеса Обозначение шины р *, МПа Рр*, МПа k = =Р/Рр Характер разруше- ния (предельное состояние)
3,00Д—8 140—203 мод. ВФ-213 0,90 1,80 >2 Предельное со- стояние не достиг- нуто
8,5В—20 320—508Р мод. И-А68 0,80 2,5 3,12 Разрушение борта шины
254Г—508 14,00—20 мод. ОИ-25 0.36 0,85 2,36 Деформация и де- монтаж замочно- го кольца в зоне разреза
228Г—508 12,00—20 мод. М-93 0,42 1,8 4,29 То же
8,5В—20 320—508Р мод. И-А68 0,85 2,8 3,3 Разрушение шины и демонтаж замоч- ного кольца в зоне
330—533 110X400—533 мод. О-47А 0,8 2,5 3,12 разреза Разрушение борта шины
433R— 8 18X7,8 мод. Ф-62 0,90 2,3 2,55 Предельное со- стояние не достиг- нуто
5,00Р—20 0,70 2,5 3,6 Деформация бор- тового кольца и демонтаж шины
5,OOP—25 830X240—381 мод. П-132 0,50 1,8 3,5 То же
* Эксплуатационное давление.
** Разрушающее давление.
170
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
воды, возрастает, что в конечном итоге приводит к разрушению
колеса или шины. При этом фиксируют момент падения давления
(максимальное, достигнутое давление). Запас прочности оценивают
по отношению разрушающего давления к номинальному эксплу-
атационному. После окончания испытаний анализируются харак-
тер предельного состояния, степень остаточной деформации дета-
лей обода и упомянутый запас прочности (коэффициент запаса).
В случае разрушения шины достигнутое максимальное давление
и соответствующий коэффициент запаса прочности рассматри-
ваются как минимальные. Анализ деформации деталей позволяет
установить слабое звено и наметить меры по его усилению.
Коэффициенты запаса прочности колес для пневматических
шин. В практике отработки конструкций колес коэффициент
запаса прочности не должен быть менее 2,5. Значения этих коэф-
фициентов для ряда колес, по данным ЦКТБ, приведены
в табл. 4.3.
4.8. ЛАБОРАТОРНО-ДОРОЖНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
Лабораторно-дорожные (полевые) испытания являются одним
из первых этапов дорожных, полевых испытаний колес, их
проводят на одном-двух образцах машин, для которых они предна-
значены, или на машинах, идентичных по весовым, геометриче-
ским и мощностным характеристикам. Объем этих испытаний,
как правило, небольшой, исчисляемый несколькими тысячами
километров пробега для автомобилей, или несколькими сотнями
моточасов для тракторов, в пределах которого оценивают проч-
ностные и функциональные качества колес, включая плотность
посадки шины на ободе и отсутствие ее проворота, герметичность
колес с бескамерными шинами, надежность крепления колеса
к ступице, прочность элементов крепежного соединения и стой-
кость его против самоотвинчивания, а также другие вопросы,
включая определение трудоемкости монтажа-демонтажа колеса
с шиной и разработки рациональных приемов монтажно-демон-
тажных операций.
В процессе лабораторно-дорожных испытаний могут решаться
специальные задачи исследовательского характера, например
изучение нагруженности колеса внешними силами или определение
силового взаимодействия шины и обода на катящемся колесе.
К категории лабораторно-дорожных испытаний относятся та-
кже испытания с применением специальных установок-тестеров
в виде буксируемых тележек или прицепов, на которых в зависи-
мости от их типа устанавливают одно или два испытуемых колеса
и подвергают испытаниям под действием силовых факторов,
создаваемых системой нагружения, предусмотренной конструк-
цией тестера.
ЛАБОРАТОРНО-ДОРОЖНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
171
Рис, 4.12. Схема дорожной тензометрической
установки:
/ — датчик параметров движения; 2 — объект
испытаний (колесо); 3 — соединительные и
коммутирующие элементы; 4 — усилительная
и регистрирующая аппаратура; 5 — блок пи-
тания
Прочностные свойства при ла-
бораторно-дорожных испытаниях
оценивают на основании анализа напряженно-деформированного
состояния элементов конструкции, которое определяется посред-
ством тензометрирования, нанесения хрупких лаковых покрытий
или другими методами. Из всех применяемых методов наибольшее
распространение получил метод тензометрирования как наиболее
точный и эффективный.
Дорожная тензометрическая установка, независимо от того,
проводятся испытания непосредственно на автомобиле или с
применением тестера, состоит из блока питания 5 (рис. 4.12),
усилительной и регистрирующей аппаратуры 4, системы коммута-
ции 3, включающей соединительные провода и токосъемник для
передачи сигналов с тензодатчиков, наклеенных на вращающемся
колесе, а также датчиков 1 для регистрации параметров движения.
Блок питания представляет собой преобразователь напряже-
ния бортовой сети транспортного средства в стабилизированные
напряжения, необходимые для питания усилительной и регистри-
рующей аппаратуры. Нередко блок питания выполнен конструк-
тивно как единое целое с приборными блоками.
Усилительная и регистрирующая аппаратура имеют многока-
нальный электронный усилитель, предназначенный для усиления
сигналов, поступающих с тензодатчиков, регистрация которых
осуществляется шлейфовым осциллографом на специальную све-
точувствительную ленту, магнитографом на магнитную пленку,
режимомером или классификатором, накапливающими информа-
цию сигналов по определенным, заранее установленным уровням.
Перечисленные приборы имеют типовую конструкцию, серийно
выпускаются и подробно описаны в литературе.
Соединительные провода должны быть экранированы с внеш-
ней защитой в виде металлической оплетки для предохранения ее
от помех и повреждений.
Токосъемники, применяемые при тензометрировании, могут
быть различного типа, включая ртутные, контактные и бескон-
тактные (индуктивные), однако наибольшее распространение по-
лучили ртутные. Они обладают стабильным переходным сопро-
тивлением, мало зависящим от частоты вращения колеса, что
очень важно с точки зрения точности получаемых результатов.
Конструкция ртутных токосъемников достаточно широко из-
вестна.
172
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
Рис. 4.13. Конструкция тензометрического прицепа для испытаний колес грузовых
автомобилей
Применение тестеров позволяет создать реальную картину
работы колеса, обеспечивает высокую точность эксперимента, ана-
логичную той, которая достижима в стендовых условиях.
На рис. 4.13 показана конструкция тензометрического при-
цепа, разработанная в ЦКТБ колесного производства, для испы-
таний колес грузовых автомобилей. На раме 6 размещается ку-
зов 1, в котором располагается балласт для создания требуемой
нагрузки на испытуемые колеса 8 и 12, устанавливаемые на зад-
нюю ось прицепа. Передняя часть рамы опирается на поворотную
тележку 4, имеющую дышло 3 для соединения с тягачом.
Испытуемые колеса 8 и 12 устанавливаются на ступицы с по-
воротными кулаками 14 управляемого ведущего моста 13 автомо-
бильного типа, снабженного дифференциалом и связанного кар-
данным валом 9 и промежуточным редуктором 10 с балансирным
тормозом 11 для создания на испытуемых колесах тормозного мо-
мента, который благодаря наличию дифференциала делится меж-
ду колесами строго пополам. Разворот колес 8 и 12 для создания
на них осевых сил осуществляется воздействием на штурвал 2
ПОЛИГОННЫЕ И УСКОРЕННЫЕ ДОРОЖНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
173
через передаточные валы 5 и 7 и редуктор с червячной самотор-
мозящей парой, на выходном валу которого насажены рычаги,
связанные с тягами поворотных кулаков 14.
С помощью описанного тестера можно проводить испытания
колес грузовых автомобилей и автобусов при любых, заранее
выбранных значениях внешних сил и скоростных режимов.
4.9. ПОЛИГОННЫЕ И УСКОРЕННЫЕ ДОРОЖНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
Особенностью этого вида испытаний является определение ра-
ботоспособности и надежности отдельных элементов и в целом
всей конструкции колеса в условиях длительного пробега по раз-
личным дорогам, которые характерны для эксплуатации данной
машины. В целях ускорения испытаний те дорожные покрытия,
на которых колеса не получают заметного динамического воздей-
ствия, используются ограниченно или исключаются.
Ускоренно-дорожные испытания на автополигоне проводят на
булыжной дороге, «бельгийской мостовой», грунтовой и горных
дорогах.
При испытаниях колес грузовых автомобилей используется
булыжная дорога профилированного замощения, а при испытаниях
колес легковых автомобилей — булыжная дорога гладкого замо-
щения.
Испытания строятся по блокам объемом по 3—5 тыс. км. Со-
став дорог каждого блока (в %), используемого для испытания
колес легковых автомобилей, приведен ниже.
Булыжная дорога ровного замощения............................. 33
«Бельгийская мостовая»...................................... . 8
Грунтовая дорога ............................................ 33
Горная дорога................................................... 26
При организации испытаний на дорогах общего пользования
устанавливается примерно тот же состав дорог, а «бельгийская
мостовая» заменяется разбитой булыжной дорогой либо дорогой
с асфальтобетонным покрытием, имеющим периодические частые
выбоины.
В каждом отдельном случае допускается некоторая коррекция
процентного содержания дорог каждого блока.
При испытаниях колес грузовых автомобилей обычно исполь-
зование (в процентах) горной дороги уменьшается, а «бельгийской
мостовой» увеличивается. В том случае, ес^и при испытаниях
опытных образцов колес отсутствуют сведения по надежности
и характерным дефектам серийного аналога, то проводятся срав-
нительные испытания опытных и серийных колес в одинаковых
условиях. Учитывая разброс данных при испытаниях, минималь-
ное число автомобилей не должно быть менее трех.
174
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
В отдельных случаях пробег по горной дороге может быть
заменен выполнением специальных заездов на асфальтобетонной
площадке по траектории двойной или одинарной восьмерки, дви-
жение при этом совершается с возможно большей (ограниченной
по соображениям безопасности) скоростью.
Все сведения по пробегу и выявленным недостаткам заносят
в протокол испытаний, либо журнал, который является исходным
источником информации для последующего анализа и составления
технического отчета, содержащего выводы и заключение по ре-
зультатам испытаний, а также рекомендации по доработке кон-
струкции колес, если в этом есть необходимость.
4.10. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ
Цели и задачи. Общие цели эксплуатационных испытаний (ЭИ):
определение ресурса колес и оценка показателей их надеж-
ности;
выявление характера отказов колес и их элементов;
оценка удобства операций монтажа-демонтажа узла ступица—
колесо—шина, а также эффективности соответствующего инстру-
мента;
определение качества защитных покрытий;
оценка условий эксплуатации и технического обслуживания
колес в автохозяйствах.
Организация ЭИ предусматривает проведение следующих ме-
роприятий:
разработку технического задания на сбор информации, содер-
жащего цель, объекты, набор условий ЭИ, перечень типоразмеров
колес, выбор плана проведения наблюдений (ГОСТ 27.502—83);
выбор методики обработки информации о надежности колес
с ориентацией на установленные показатели надежности
(ГОСТ 27.502—83);
выбор организаций (предприятий), в которых ЭИ могут быть
организованы с наибольшей эффективностью;
разработка и согласование программы ЭИ;
подготовка форм для сбора и хранения информации.
Все типы вновь разработанных колес, внедренных в массовое
производство, или серийные колеса в случае изменения режимов
и условий эксплуатации подлежат ЭИ. Периодичность контроля
устанавливается программой испытаний.
Планы наблюдений. Планы наблюдений представляют собой
совокупности некоторых основополагающих условий, которым
в соответствии с ГОСТ 27.502—83 присвоены условные обозначе-
ния.
В связи с тем, что в настоящее время отсутствует отработанная
типовая технология восстановительного ремонта, при выборе плана
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ
175
наблюдений принято допущение — колесо отнесено к перемонти-
руемым изделиям. На этом основании рекомендуется два плана
наблюдений, обозначаемых NKUT и NKUrK, где NK — число колес,
поставленных под наблюдения; U — обозначение того факта,
что данные по пробегу (наработке) колес, поставленных взамен
достигших предельного состояния, не учитываются; Т — уста-
новленная продолжительность наблюдений либо наработка (про-
бег) колес.
Наблюдения прекращаются, когда установленное программой
количество колес /к достигнет предельного состояния в ходе на-
блюдений (план NKUrK) либо будет достигнута наработка для
каждого неразрушенного колеса (план NKUT).
Число колес, подвергаемых ЭИ. Минимальное число ко-
лес NK, необходимых для ЭИ с точки зрения обеспечения заранее
заданной степени достоверности оценок показателей надежности,
определяется по ГОСТ 27.502—83. Исходными данными для оп-
ределения гамма-процентных показателей надежности (закон
распределения отказов неизвестен) при планах наблюдений
Мкб7гс служат односторонняя доверительная вероятность р,
установленная вероятность безотказной работы Р (/) либо задан-
ное значение вероятности у/100 исчерпания технического ре-
сурса.
Интервалы изменений указанных величин составляют у =
= 0,84-0,99; г = 0-4-50; у%/100 = 0,54-0,95.
ГОСТ 27.502—83 устанавливает связь между указанными выше
параметрами и количеством образцов М, максимальные значения
которых не превышают 200. При заданном значении М таблица
может быть использована для определения процентных показа-
телей надежности (через число отказов г и вероятность Р(/)).
При планах наблюдений NKUT число колес NK 'определяют
также по таблицам ГОСТ 27.502—83 с использованием следующих
исходных данных: относительной погрешности б; односторонней
доверительной вероятности Р; предполагаемого коэффициента ва-
риации V; предполагаемого отношения х = 777ср (Т — установ-
ленная длительность наблюдений, /Ср — оцениваемый показатель
надежности — среднее время работы до отказа); вида закона рас-
пределения исследуемой величины.
Опыт ЭИ колес показывает, что в большинстве случаев закон
распределения исследуемых показателей надежности удовлетвори-
тельно соответствует распределению Вейбулла. Пределы изме-
нения указанных величин составляют: б = 0,054-0,2; р = 0,8—
4-0,99; V =0,74-3,0; х = 0,14-0,7.
Максимальное число колес не превышает 1000.
Показатели надежности и предельные состояния. В соответ-
ствии с ГОСТ 23642—79* при выборе показателей надежности ис-
пользуются следующие признаки: класс изделия; способ восста-
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
Рис. 4.14. Дефекты диска:
а — трещина между крепежными и ручными отверстиями, распространенная не менее
чем на 2/3 тела детали; б — сквозная трещина между двумя крепежными отверстиями,
а также трещина между двумя ручными отверстиями, распространенная не менее чем
на 2/3 тела детали; в — трещины между крепежными и центральным отверстиями в ко-
личестве не менее двух; г — разработка крепежных отверстий; д — трещина по галтели
перехода бортовой закраины в коническую полку (любой протяженности); е — трещины
по замочной канавке (любой длины); ж и з — любые трещины соответственно бортового
и замочного колец
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ 177
новления работоспособности; размерность показателей; ограни-
чения на длительность использования.
Как отмечалось выше, колеса относятся к перемонтируемым
и невосстанавливаемым изделиям, что соответствует классу 1.
Следовательно, второй признак из перечисленных смысла не
имеет.
Ограничения на длительность использования не накладыва-
ются, т. е. заранее длительность использования не ограничивается
и, таким образом, является вынужденной (вплоть до отказа).
Рассмотренные признаки, в соответствии с ГОСТ 23642—79*,
определяют следующие показатели надежности: установленная
наработка до отказа /оу; установленный срок службы до отказа
^к. о. у
ГОСТом предусмотрена возможность регламентации показа-
телей по видам отказов.
ОСТ 37.001.227—80 «Методика оценки технического уровня
и качества двигателей, агрегатов, узлов и деталей транспортных
средств» устанавливает также в качестве показателя надежности
90 %-ный ресурс. Гамма-процентный ресурс (ОСТ 37.001.227—80);
при у =90% не менее 90 % колес не должен достигать предель-
ного состояния на протяжении всего пробега транспортного
средства до его списания.
Оценка показателей надежности производится по
ГОСТ 27.502—83 и ГОСТ 11.007—75*.
Классификация предельных состояний колес разработана на
основе опыта многолетних наблюдений их в эксплуатации, а так-
же анализа рекламаций, поступавших от автотранспортных пред-
приятий. В соответствии с этой классификацией колесо рассматри-
вается как изделие, состоящее из базовых деталей — диска, обода
и составных его элементов — бортового и замочного (посадочного)
колец, а для бездисковых сдвоенных колес, дополнительно к этому,
проставочного кольца. Достижение базовой деталью предельного
состояния расценивается как полный отказ колеса. Составные
элементы (базовые детали) в этом случае могут быть заменены,
однако данные по их наработке из дальнейшего анализа надеж-
ности исключаются.
На рис. 4.14 приведены различные дефекты. Трещины
(рис. 4.14, а, бив) в центральной и периферийной зонах дис-
ков являются, как правило, следствием исчерпания несущей спо-
собности диска в нормальных условиях эксплуатации. Неудовле-
творительную эксплуатацию иллюстрирует дефект, представлен-
ный на рис. 4.14, г (разработка крепежных отверстий), возника-
ющий при несвоевременной подтяжке гаек крепления колеса
к ступице. Трещины, показанные на рис. 4.14, д и рис. 4.14, е,
характеризуют низкий уровень технологии производства колес
(отклонения от требований конструкторской документации по
178
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
4.4. Данные о пробегах и отказах колес грузовых автомобилей
Типоразмер колеса Машина Число колес под наблюде- нием Пробег, тыс. км Число отказов по элементам колес
мини- мальный макси- мальный средний диска обода бортово- го коль- ца замочно- го кольца
7,0—20 ЗИЛ-ММЗ-555 456 274 517 404 245 13
6,ОБ—20 ГАЗ-53А 480 172 322 238 223 7 — —
8,5В—20 МАЗ-500 378 198 481 326 .— 3 — —
8,5В—20 Троллейбус ЗИУ-5 474 261 472 355 — 7 71 65
13,00—25 БелАЗ-540 504 91 184 134 — 68 436 —
254Г—508 «Урал-375» 138 60 224 147 2 — 2 —
радиусам галтелей, подрезы, дефекты прокатки и т. д.). Естест-
венно, что указанные причины дефектов являются в их совокуп-
ности преобладающими (а не единственными).
Для бездисковых колес характерным дефектом является износ
торцовой поверхности замочной части (допустимый износ не более
2 мм). Аналогично для сдвоенных бездисковых колес допускае-
тся износ торцовых поверхностей проставочного кольца не более
чем на 1/3 толщины бурта.
По бортовым и замочным кольцам предельные состояния насту-
пают при появлении любой трещины. Характерные повреждения
показаны на рис. 4.14, ж и з.
Различие точек зрения на определение предельного состояния
не позволяет достаточно определенно оценивать показатели на-
дежности. В связи с этим классификация предельных состояний
любых объектов испытаний включается, как правило, в состав
нормативной базы.
Рис. 4.15. Вероятность безотказной рабо-
ты колес грузовых автомобилей:
1 — МАЗ-500; 2 — ЗИЛ-ММЗ-555; 3 —
ГАЗ-53А; 4 — МАЗ-200; 5 — БелАЗ-548
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ 179
Справочные данные о надежности колес грузовых автомобилей.
В табл. 4.4 представлены данные о пробегах и отказах некоторых
колес грузовых автомобилей, полученные ЦКТБ колесного про-
изводства. На рис. 4.15 показаны графики вероятностей без-
отказной работы Р (L*) колес грузовых автомобилей ЗИЛ-ММЗ-555,
ГАЗ-53А, МАЗ, БелАЗ-548. По оси абсцисс отложен пробег в до-
лях ресурса автомобиля до списания. Для автомобилей
ЗИЛ-ММЗ-555 в период проведения ЭИ и анализа результатов
ресурс был принят 500 тыс. км, для автомобилей МАЗ-200,
МАЗ-500, ГАЗ-53А и БелАЗ-540—300 тыс. км. Такая система
координат удобна для оценки не абсолютного значения показате-
ля надежности колеса, а соотнесения его с требованиями, предъ-
являемыми к уровню надежности транспортного средства.
5. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КОЛЕС
Колесное производство является специальной отраслью ма-
шиностроения с массовым и крупносерийным выпуском продук-
ции. Значительные масштабы современного колесного производ-
ства обусловливают высокий уровень его автоматизации, что по-
вышает производительность. Изготовление деталей колес, их
сборку и сварку осуществляют на поточных механизированных
и автоматизированной линиях с применением специального обо-
рудования, включая многоголовочные сварочные и контрольные
автоматы, разнообразное прессовое оборудование, систему шаго-
вых и транспортных транспортеров, которые сокращают до мини-
мума долю применения ручного труда.
Одну из основных деталей — основание обода и его комплек-
тующие элементы колес массовых типоразмеров — изготовляют
из специального фасонного проката, что позволяет обеспечить
равнопрочность конструкции и снизить ее металлоемкость. При-
менение нераскатанных спицевых дисков (прочно утвердившаяся
тенденция в современном колесном производстве) позволяет лик-
видировать одну из самых трудоемких операций — горячую
раскатку диска и существенно сократить расход металла, однако
при этом повышаются требования к качеству и прочности свар-
ного шва, соединяющего диск с ободом.
Автотракторные колеса выпускаются на Кременчугском
колесном заводе (КрКЗ), Челябинском кузнечно-прессовом заводе
(ЧКПЗ), Горьковском автомобильном заводе (ГАЗ), Волжском
автомобильном заводе, им. 50-летия СССР (ВАЗ), Заинском авто-
агрегатном заводе (ЗААЗ), Кузнечном заводе тяжелых штампо-
вок (КЗТШ), г. Жодино. Ниже приведены типы колес, выпуска-
емые перечисленными заводами.
Колеса для грузовых автомобилей, авто-
бусов, прицепов, полуприцепов, автопо-
грузчиков ......................КрКЗ, ЧКПЗ, ГАЗ, ЗААЗ, КЗТШ
Колеса для легковых автомобилей . . КрКЗ, ГАЗ, ВАЗ
Колеса для тракторов и сельскохозяй-
ственных машин..................КрКЗ
5.1. ПРОИЗВОДСТВО КОЛЕС ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
Производство оснований ободьев колес. Наиболее распростра-
ненным для колес грузовых автомобилей является обод, изготов-
ленный из горячекатаного фасонного профиля. Технологический
ПРОИЗВОДСТВО КОЛЕС ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
181
процесс изготовления ободьев такого типа состоит из ряда опера-
ций, которые делятся на следующие группы: заготовительные;
формообразующие; подготовительные (стыка к сварке); сварочные
(стыка); обрабатывающие (зоны стыка); калибровочные.
Состав операций в каждой группе может варьироваться
в зависимости от имеющегося оборудования, уровня механиза-
ции и автоматизации, требований к точности исполнения и ка-
честву обработки поверхностей, а также других факторов.
Заготовительные операции включают очистку проката от ока-
лины, ржавчины, различных загрязнений и рубку полосы про-
филя на заготовки.
Для очистки проката обычно применяют процесс травления
в серной или соляной кислоте или дробеметную обработку в спе-
циальных проходных камерах. Предпочтение обработке дробью
отдается в связи с тем, что применение дробеметных камер поз-
воляет создавать комплексные линии, в которых заготовительные
операции связаны с основным технологическим потоком.
Штанги на однократные заготовки рубят на прессах или сор-
товых ножницах. Применяется как безотходная рубка, так и фа-
сонная с отходом (рис. 5.1), которая обеспечивает получение бор-
товой части увеличенной длины, что при свертывании в кольцо
позволяет получить равномерный зазор в стыке.
Формообразующие операции сводятся к завивке заготовок
в кольцо. Завивке может предшествовать поперечная правка за-
готовок после горячей прокатки штанг, а также предварительная
подгибка концов по радиусу. В большинстве случаев поперечная
правка как отдельная операция не применяется, осуществляется
в вальцах, смонтированных в одном агрегате с завивочным стан-
ком, или непосредственно в процессе завивки. Общепринятым
типом оборудования для завивки являются специальные завивоч-
ные станки. Конструктивно они представляют собой трехролико-
вые завивочные станки с асимметричным расположением рабочих
валов. Завивка происходит вокруг верхнего рабочего вала, подъем
и опускание которого происходит под действием давления, переда-
ваемого пневмоцилиндром через
рычажную систему (рис. 5.2).
Рабочие валы приводные;
поддерживающий ролик не
Рис. 5.1. Раскрой профиля обода с отхо-
дом
Рис. 5.2. Схема завивки заготовок:
1, 3 и 4 — ролики; 2 — заготовка
182
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КОЛЕС
Fmc. 5.3. Схема стыковой сварки загото-
вок:
1 — прижим; 2 — электроды; 3 — свари-
ваемая обечайка (обод)
Рис. 5.4. Схема обработки детали на срез-
ном станке:
1 резцовые оправки; 2 — зажимные губ-
ки; 3 — обрабатываемая деталь
приводной; верхний рабочий вал, левый рабочий вал и поддержи-
вающий ролик регулируемые.
Привод станка осуществляется от электродвигателя через
клиноременную передачу и систему зубчатых колес; фрикционная,
многодисковая, пневматическая муфты включения сблокированы
с тормозом.
Загрузка заготовок и съем обода автоматизированы.
Подготовка стыка к сварке проводится с целью доводки формы
и взаимного расположения концов завитого обода до состояния,
обеспечивающего свободную его установку на электроды стыковой
сварочной машины и равномерный разогрев кромок при сварке.
Состав операций зависит от формы концов, полученных при
рубке, качества и стабильности завивки, а также от конструкции
применяемой стыковой сварочной машины.
Подготовительные операции: скругление, спрямление концов,
прорубка кромок, сведение концов —- выполняют на прессах.
В настоящее время появляется тенденция объединения под-
готовительных операций в одну, выполняемую на специальных,
комбинированных прессах.
Стыковая сварка осуществляется непрерывным оплавлением
и последующей осадкой разогретого стыка на стыковых сварочных
машинах с различным расположением на них свариваемых деталей.
Конструктивно стыковые сварочные машины, применяемые
в колесном производстве, состоят из станины, на которой уста-
новлены неподвижный узел, прижим 1 (рис. 5.3) с электродом 2
и аналогичный подвижный узел с приводом оплавления и осадки.
Внутри станины смонтирован трансформатор. Для осадки исполь-
зуется кулачковый механизм с электроприводом или пневмогид-
равлическая система, которая обеспечивает более высокую ско-
рость осадки, что позволяет повысить качество сварки ободьев.
ПРОИЗВОДСТВО КОЛЕС ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
183
Зажатие свариваемых ободьев осуществляется рычажными за-
жимами с пневматическим приводом. Электрическая схема машины
обеспечивает автоматическое управление процессом сварки. Вто-
ричное напряжение регулируют изменением числа витков первич-
ной обмотки сварочного трансформатора. Сварочный трансформа-
тор и токоведущие части машины, подверженные нагреву, охла-
ждаются проточной водой.
Обработка зоны стыка включает удаление сварочного грата;
обрубку выступающей части бортовой закраины, образовавшейся
при завивке; притупление заусенцев и острых кромок; скругление
спрямленной площадки и чеканку шва. Ввиду отклонений про-
филя обода по ширине срезку грата и чеканку шва проводят за
две операции: со стороны бортовой закраины и со стороны замоч-
ной части, что исключает выступание сварочного шва над поверх-
ностью обода и ручную зачистку на наждачных станках. Для уст-
ранения заусенцев и острых кромок применяются закатные станки.
Срезка грата осуществляется на специальных станках. Схема
обработки детали на станке показана на рис. 5.4.
Конструктивно станок для срезки грата состоит из станины,,
в нижней части которой установлены нижний резцовый вал, гид-
роцилиндр механизма срезки, гидроцилиндр подъема траверсы
верхнего резцового вала, механизм регулировки и рог с нижними
прижимами. В верхней части станины расположены ползун с при-
водом и траверса с верхним резцовым валом. Конструкция станка
предусматривает срезку грата как в горячем, так и в холодном
состоянии.
Калибровочные операции исправляют конусность, овальность
и другие дефекты, обеспечивая требуемые размеры и форму обода.
Общепринятыми являются операции разжатия и обжатия, ь про-
цессе которых происходит пластическая деформация ограничен-
ных кольцевых зон или всего обода, в результате чего обеспечи-
ваются требуемые размеры и форма. Калибровочные операции
должны обеспечивать не только радиальную калибровку обода,
но и правку плоскости обода на бортовой закраине. Наиболее
прогрессивным следует считать применение для калибровочных
операций вертикальных двухстоечных гидравлических прессов
со штампами, в которых одновременно происходит радиальное
разжатие или обжатие и правка плоскости бортовой закраины.
Ободья для колес грузовых автомобилей являются изделиями
массового производства и изготовляются на поточных механизи-
рованных и автоматизированных линиях.
На рис. 5.5, а показана схема современной автоматизирован-
ной линии изготовления ободьев из горячекатаных профилей и
последовательность технологических операций.
Производство бортовых колец. Технологический процесс изго-
товления бортовых колец из горячекатаных профилей в принципе
184
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КОЛЕС
Рис. 5.5. Схемы автоматизированных линий изготовления элементов колес грузовых
автомобилей:
а — оснований ободьев; б и в — соответственно бортовых и замочных колец; 1 — гидро-
очистка; 2 — химочистка; 3 — долевая резка; 4 —• завивка; 5 — подготовка к сварке;
€ — сварка; 7 — срезка грата; 8 — завальцовка острых кромок; 9 — калибровка обжа-
тием; 10 — калибровка разжатием; 11 — контроль и маркировка; 12 — разрезка спарен-
ных полос проката вдоль; 13 — калибровка в штампе; 14 — термообработка
то 7Г I. то
сходен с технологией изготовления ободьев. Завивку заготовок
осуществляют на специальных завивочных станках с выводом
кольца из роликов по спирали. Специальные операции по скру-
глению концов, как правило, не применяют. Сваривают кольца
на стыковых сварочных машинах, а грат срезают на срезных стан-
ках с последующей чеканкой шва. Из калибровочных операций
в технологическом процессе применяют разжатие с правкой пло-
скости бортового кольца. Для этой операции применяют механи-
ческие или гидравлические прессы со специальными штампами.
Бортовые кольца, как и ободья, изготовляют на поточных
механизированных и автоматизированных линиях. На рис. 5.5, б
показана схема автоматизированной линии изготовления борто-
вых колец и последовательность технологических операций.
Производство замочных колец. Замочное кольцо колес грузо-
вых автомобилей — более простая деталь по сравнению с ободом
и бортовым кольцом с точки зрения его изготовления.
ПРОИЗВОДСТВО КОЛЕС ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
185
Рис. 5.6. Раскрой полосового материала на за-
готовки дисков:
а — нераскатаниых; б — раскатанных
Прокат также очищают от ока-
лины, рубят на заготовки (воз-
можна одновременная пробивка
монтажного паза), завивают с вы-
ходом кольца по спирали. В неко-
торых конструкциях колец после
завивки пробивают монтажный паз.
Затем правят концы кольца по радиусу и термически обрабаты-
вают кольца в проходных нагревательных печах.
На рис. 5.5, в показана схема автоматизированной линии
изготовления замочных колец из сдвоенного проката и последо-
вательность технологических операций.
Производство дисков. В колесах для грузовых автомобилей
применяются диски двух конструкций — нераскатанный спице-
вой диск, изготовляемый из квадратной заготовки, и раскатанный
диск, изготовляемый из круглой заготовки (рис. 5.6). Наиболее
широкое применение получили спицевые нераскатанные диски,
как более экономичные по расходу проката и трудоемкости изго-
товления. Технологический процесс изготовления спицевых дис-
ков состоит из следующих операций: дробеметная очистка полосы
от окалины; вырубка контура заготовки (за одну или две операции);
формовка диска; пробивка центрального и болтовых отверстий;-
калибровка по наружному диаметру и чеканка плоскости диска;
механическая обработка центрального и болтовых отверстий;
мойка дисков перед сборкой с ободом.
Для изготовления раскатанных дисков с переменной толщи-
ной по сечению применяются два технологических процесса:
горячая раскатка заготовки с последующей формовкой на прессе
и холодная раскатка с одновременной формовкой диска на специ-
альных раскатных станках.
С целью повышения качества колес грузовых автомобилей це-
лесообразно болтовые и центральное отверстия обрабатывать
в диске, когда он собран с ободом. Схема линии штамповки диска
показана на рис. 5.7.
Сборка и сварка диска с ободом. Технология сборки и сварки
диска с ободом и применяемое оборудование в значительной сте-
пени зависят от конструкции диска колеса и числа сварочных
швов.
Сборка и сварка обода со спицевым нераскатанным диском
проводится на механизированных линиях. Технологический про-
цесс состоит из следующих операций: сборка диска с ободом со-
сваркой наружных швов на прессово-сварочной установке;
сварка внутренних швов; очистка поверхности обода и диска от-
186
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КОЛЕС
70000
Рис. 5.7. Схемы автоматизированных линий обработки дисков колес грузовых авто-
мобилей:
а и в — формовка: биг — сборка-формовка; 1 — очистка; 2 — рубка; 3 — обрубка
углов; 4 — формовка; 5 — мойка; 6 и 7 — сварка швов соответственно наружного и вну-
треннего; 8 — зачистка сваренных швов; 9 — пробивка отверстия; 10 — правка пло-
скостей: 11 и 12 - механическая обработка отверстий; 13 — пробивка паза; 14 — кон-
троль биения
сварочных брызг, пробивка вентильного отверстия; зачеканка
заусенцев на вентильном отверстии; контроль.
Сборка полностью обработанного диска с ободом не обеспечи-
вает требуемого стабильного качества колеса по биению.
На рис. 5.7, б показана схема автоматизированной линии
сборки и сварки обода с диском. Для обеспечения минимального
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТРАКТОРНЫХ КОЛЕС
187
Рис. 5.8. Схема формообразования профиля на
обечайках по переходам:
1 — заготовка обечайки; 2 — профилирование
по переходу /; 3 — то же (по переходу //); 4 —
предварительная растяжка; 5 — профилиро-
вание по переходу ///; 6 — окончательная
растяжка
биения в указанных линиях цен-
тральное и болтовое отверстия
обрабатываются после запрессовки
и сварки диска с ободом с бази-
ровкой обода относительно по-
верхностей, по которым проверя-
ется биение колеса.
5.2. ПРОИЗВОДСТВО КОЛЕС ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
Исходным материалом для изготовления ободьев является
стальной лист в виде полос и рулона. Диски колес легковых авто-
мобилей имеют более сложную конфигурацию по сравнению
с диском колес грузовых автомобилей. Изготовляются диски на
автоматизированных линиях или многопозиционных прессах за
8—12 операций методом штамповки из стальной полосы или ру-
лонной стали.
Технологический процесс изготовления ободьев состоит из
ряда операций, которые включают изготовление обечаек и обра-
зование профиля на обечайках (рис. 5.8). Наиболее прогрессив-
ный технологический процесс — изготовление ободьев из рулон-
ной стали.
На рис. 5.9 показана схема автоматизированной линии изго-
товления ободьев колес легковых автомобилей и последователь-
ность технологических операций.
Готовый обод поступает на линию сборки и сварки с диском^
где пробивается вентильное отверстие, запрессовывается диск,
который приваривается к ободу точечной сваркой на многоточеч-
ных сварочных машинах. Готовое колесо затем проходит контроль-
ные операции.
5.3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТРАКТОРНЫХ КОЛЕС И КОЛЕС
К СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМ МАШИНАМ
Ободья малых и больших тракторных колес и колес к сельско-
хозяйственным машинам изготовляются по технологии, аналогич-
ной технологии изготовления деталей колес легковых атвомоби-
лей. Основным исходным материалом является стальной лист,
который режется на заготовки. Диски указанных колес более
просты, чем диски колес легковых автомобилей, поэтому для их
изготовления требуется меньшее число операций. В малых трак-
oooos
oos
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТРАКТОРНЫХ КОЛЕС
189
Рис. 5.9. Схемы автоматизированных линий изготовления ободьев колес:
>а — легковых автомобилей; б — малых тракторных; в — больших тракторных: г — виды
операций; 1 к 33 — разжатие; 2 и 14 — профилирование; 3 и 15 — раздача; 4 — охла-
ждение; 5, 16, 28 и 6, 17 — срезка грата соответственно по торцам и вдоль швов; 7 и 18
и 25 — сварка; 8, 19 и 23 — завивка; 9 — правка и рубка; 10 — размотка рулона и
правка; 11 — контроль; 12 и 35 — пробивка вентильиого отверстия; 13 — растяжка;
20 — рубка; 21 — гидроочистка; 22 — очистка; 24 — спрямление; 26 — срезка грата;
27 — прокатка шва; 29 — закатка острых кромок по торцам; 30 — профилировка I
и 77; 31 — раздача н осадка; 32 — профилировка III и IV-, 34 — обжатие; 36 — клей-
мение; 37 — контроль
торных колесах применяются спицевые диски. Сборка и сварка
их с ободьями проводится на специальных установках карусель-
ного типа.
На рис. 5.9, б показана схема автоматизированной линии
изготовления ободьев малых тракторных колес и последователь-
ность технологических операций.
5.1. Технике-экономические показатели линий н показатели
качества продукции
Назначение линии Показатели линии Показателя качества продукции *
Производи- тельность, шт/ч Число рабо- чих Число еди- ниц обору- дования Занимаемая площадь, м* 2 3 Откло- нен не от кругло- сти, мм Откло- нение от плоскост- ности, мм Отклонение длины ок- ружности, мм
Колеса грузовых автомобилей
Изготовление: ободьев бортовых ко- лец замочных ко- лец 450 580 900 4 3 1 20 10 4 684 232 100 1,0 (1,0) 1,0 (1,0) 0,5 (1,5) 0,5 (2,0) —
•Формовка дисков 450 2 5 560 — — —
Сборка-сварка 375 / 8 колеса 18 легковь 460 lx авто мобилей 0,3 (0,8) —
Изготовление ободьев Изготовление ободьев: 1000 4 Tf 13 шктор! 350 1ые кол 0,5 (1,5) еса 0,5 (1,2) | ±1,0 (±1,2)
малых 600 4 21 635 0,5 (2,0) 0,5 (2,0) ±0,5 (±1,2)
больших 150 7 17 300 1,5 (2,5) 1,5 (2,5) ±1,0 (±1,2)
Изготовление дис- ков 300 2 7 475 — '— —
* В скобках приведены требования чертежа.
Примечания: 1. Биение колес грузовых автомобилей при изготовлении 0,8
(1) мм, при сварке 1 (3) мм.
2. Некруглость в зоне сварного шва при изготовлен ин бортовых колец грузовых
автомобилей 1,5 (3) мм.
3. Допуск на расположении крепежных отверстий при сборке-сварке колес грузовых
автомобилей =t0,1 (=ЬО,2) мм.
190
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КОЛЕС
Технологический процесс изготовления деталей больших трак-
торных колес аналогичен приведенному на рис. 5.9, б и отлича-
ется только размерами и мощностью применяемого оборудования.
На рис. 5.9, в и 5.10 показаны схема автоматизированных
линий изготовления ободьев и дисков больших тракторных ко-
лес, а также последовательность технологических операций.
Технико-экономические и качественные показатели описанных
линий приведены в табл. 5.1.
6. ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОЛЕС
6.1. ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ КОЛЕС АВТОМОБИЛЕЙ,
ТРАКТОРОВ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН
Соблюдение правил эксплуатации шин и колес, систематиче-
ский уход за ними являются основным условием повышения их
долговечности и обеспечения безопасности движения. Нормальная
эксплуатация возможна лишь при глубоком знании конструкций
колес и требований, предъявляемых к ним, четком владении при-
емами монтажа-демонтажа, рекомендованными в инструкциях
и правилах эксплуатации, умелом пользовании инструментом,
в первую очередь монтажно-демонтажными лопатками.
Необходимо помнить, что техническое состояние колес оказы-
вает большое влияние на изнашивание шин, надежность и эконо-
мичность работы в целом. Поэтому к колесу предъявляются сле-
дующие основные эксплуатационные требования.
1. По геометрическим размерам, форме, грузоподъемности
колесо должно соответствовать конструкции шины и транспорт-
ного средства и условиям их работы.
2. Колесо должно надежно работать в течение всего срока
службы изделия. Это обусловлено требованиями безопасности,
так как внезапный выход колеса из строя, особенно колеса перед-
него моста, может явиться причиной тяжелой аварии.
3. Биения, дисбаланс, отклонения размеров и формы кон-
структивных элементов и прежде всего сопрягаемых с шиной и
ступицей, не должны превышать норм, предусмотренных техни-
ческой документацией на колесо, шину и транспортное средство.
Повышенные биения и дисбаланс являются основными причинами,
вызывающими колебания колес и действующих на них нагрузок,
и отрицательно влияют на работу шин и транспортного средства,
особенно при движении на больших скоростях. Допускаемые
значения биения и дисбаланса тем меньше, чем на большие ско-
рости рассчитано транспортное средство.
4. Колесо должно быть таким, чтобы на монтаж и демонтаж
шины, а также установку и снятие колеса со ступицы расходо-
вались минимальные усилия и время. Это оказывает большое
влияние на трудоемкость обслуживания машины, на которой оно
устанавливается.
5. Окраска колес должна быть прочной, т. е. предохранять
их от коррозии в течение длительного времени. Внешний вид
колеса должен гармонировать с внешним видом автомобиля.
192
ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОЛЕС
Рис. 6.1. Трещина по замочной части обо-
да
Рис. 6.2. Обрыв шпильки крепления и раз-
работка крепежных отверстий
6. К колесам для бескамерных шин предъявляются дополни-
тельные требования по герметичности и надежности удержания
бортов шины, особенно на полках внешней стороны ободьев
колес.
7. В целях обеспечения взаимозаменяемости колес основные
геометрические, посадочные и присоединительные размеры и
нагрузочные характеристики их должны соответствовать между-
народным нормам и в первую очередь нормам СЭВ.
Одним из основных факторов, снижающих долговечность
шин и колес транспортных средств, является перегрузка. К пере-
грузке шин и колес приводит нагружение машины, превышающее
ее грузоподъемность, неравномерное распределение груза в ку-
зове, а также снижение давления воздуха в одной из шин сдвоен-
ных колес. Особенно часто наблюдаются перегрузки при перево-
зке грунта, руды, удобрений, строительных материалов, т. е.
в тех случаях, когда трудно точно определить массу перевозимого
груза. Часто перегрузки колес и шин возникают на машинах,
имеющих навесные орудия (копнители, погрузчики и др.), рабо-
тающие без дополнительных опор, при этом вся нагрузка переда-
ется на шины и колеса. В таких случаях водители должны осо-
бенно тщательно следить за состоянием колес и не допускать пере-
грузок при работе. Неравномерное распределение груза и чрез-
мерная загрузка навесных орудий вызывают перегрузку шин
и ободьев с дисками, что приводит к появлению трещин, а это
может явиться причиной аварии, особенно при высоких скоростях
движения машины.
Перегрузка обода бездискового колеса приводит к прежде-
временному выходу его из строя в результате появления трещин
в замочной части (рис. 6.1). Поврежденный обод может не раз-
рушаться только потому, что нагрузка, обусловленная давлением
воздуха в шине, частично воспринимается элементами крепления
обода к ступице. Если при этом, не выпустив воздух из шины, от-
вернуть гайки для снятия колеса со ступицы, то его отдельные
ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ КОЛЕС
193
части будут выброшены с большой силой и могут причинить серь-
езную травму.
Основным очагом разрушения дискового колеса являются
зоны крепежных и ручных отверстий, а также детали крепления.
Эксплуатация колес с трещинами в диске, бортовой закраине
или замочной канавке недопустима, так как это может привести
к внезапному полному разрушению диска или обода и вызывать
аварийную ситуацию.
При перегрузках колес наблюдается более быстрое ослабление
затяжки деталей крепления колес к ступице. В результате не-
своевременного подтягивания резьба крепежных шпилек смина-
ется, что приводит к разработке крепежных отверстий дисков ко-
лес, к срезу или разрыву шпилек крепления, как показано на
рис. 6.2.
Одним из важных факторов в обеспечении безотказной работы
и продлении срока службы шин и колес является правильное
проведение их монтажа и демонтажа. Можно перечислить следу-
ющие причины, способствующие снижению сроков службы шин
и колес при монтаже-демонтаже.
1. Некомплектность шин и колес, т. е. использование элемен-
тов шин и колес (ободная лента, камера, замочное или бортовое
кольцо и пр.) от колес разных типов.
2. Несоответствие размеров шин размерам колес.
3. Применение неисправного или нестандартного инструмента.
4. Монтаж шины на ржавые или поврежденные ободья.
5. Несоблюдение правильных приемов при выполнении мон-
тажно-демонтажных операций.
Даже опытный шиномонтажник не всегда может правильно
сочетать определенные части обода, если они не имеют соответ-
ствующей маркировки, тем более что в автохозяйствах шины,
колеса и элементы колес (замочные и бортовые кольца) различных
типов и размеров могут храниться вместе. Необходимо помнить,
что основание обода, бортовое и замочное кольца должны быть
в полном взаимном соответствии во избежание аварий при нака-
чивании шины и эксплуатации колеса.
Трудоемкость монтажа-демонтажа в значительной мере зависит
от состояния колес: качества окраски, степени коррозии контак-
тирующих поверхностей, состояния деталей крепления, а так-
же от степени «прикипания» посадочных поверхностей обода
к бортам шины.
Несоблюдение правильных приемов при монтажно-демонтаж-
ных работах приводит к затрате значительных усилий и механи-
ческим повреждениям элементов шин и колес. Применение при
монтаже и демонтаже шин неисправного или нестандартного мон-
тажного инструмента может вызвать порезы и разрывы посадоч-
ных бортов и герметизирующего слоя шин, камер и ободных лент,
7 П/р И. В. Балабина
194
ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОЛЕС
механические повреждения закраин, посадочных полок ободьев
и дисков колес.
Одной из причин сокращения сроков службы шин и колес,
в особенности неразъемных профилированных, является попада-
ние внутрь шины при монтажно-демонтажных работах песка,
грязи, посторонних мелких предметов, которые разрушают ка-
меры и повреждают отдельные нити корда внутреннего слоя кар-
каса. Для их удаления необходимо проводить дополнительные
монтажно-демонтажные работы, а это может привести к поврежде-
нию элементов обода.
6.2. ОБСЛУЖИВАНИЕ КОЛЕС
Общая характеристика работ. Обслуживание колес и шин
включает большой объем работ и отличается значительной трудо-
емкостью. Наиболее трудоемки монтажно-демонтажные опера-
ции. Поэтому на каждом предприятии, осуществляющем эксплу-
атацию автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин
или другой колесной техники, необходимо организовать шино-
монтажную площадку, участок или цех, которые должны быть
оснащены необходимым оборудованием и инструментом в зависи-
мости от количества эксплуатируемых колес и их номенклатуры.
При ручном выполнении монтажно-демонтажных работ низка
производительность труда и велики простои машин. Ручной ин-
струмент не всегда обеспечивает снятие шин с ободьев, особенно
после длительной их эксплуатации.
Применение передвижных и стационарных станков повышает
производительность в 5—10 раз, снижает физические усилия мон-
тажника, а также исключает механические повреждения шин
и колес.
Следует отметить, что необходимость широкой механизации
монтажно-демонтажных работ обусловливается и другими обсто-
ятельствами: все более возрастающим применением колес с уши-
ренными ободьями с коническими или тороидальными посадоч-
ными полками (борта шин на таких ободьях имеют увеличенный
натяг, что затрудняет демонтаж шин с ободьев); расширением при-
менения бескамерных шин (с целью предупреждения механических
повреждений герметизирующего слоя шин и закраин ободьев
монтаж-демонтаж должен производиться на станках или с при-
менением специального монтажного инструмента); ростом про-
изводства автомобилей-самосвалов особо большой грузоподъем-
ности и мощных тягачей, масса ободьев которых в сборе с крупно-
габаритными шинами достигает более 3000 кг.
В связи с увеличением выпуска автомобилей особо большой
грузоподъемности шиномонтажные цехи в хозяйствах необходимо
оснащать вспомогательным оборудованием для обслуживания
ОБСЛУЖИВАНИЕ КОЛЕС
195
крупногабаритных шин — устройствами для отсоса воздуха из
камер и специальными расширителями бортов шин.
Технологический процесс в шиномонтажном цехе включает
следующие работы:
а) прием колес с шинами в сборе;
б) чистка, мойка и сушка шин и колес в сборе;
в) демонтаж шин (ручной или с помощью станков и приспо-
соблений);
г) осмотр и сортировка шин, камер, ободных лент, ободьев
с дисками, съемных бортовых и замочных колец;
д) проверка герметичности камер;
е) ремонт мелких повреждений покрышек, камер и ободных
лент;
ж) очистка и мелкий ремонт деталей колес, окраска их;
з) комплектование шин и колес;
и) монтаж шин;
к) накачивание и контроль внутреннего давления воздуха
в шинах;
л) выдача колес с шинами в сборе;
м) хранение колес с шинами в сборе, а также отдельно шин
и деталей колес.
Колеса и шины очищают от грязи и моют водой из шланга
или в моечной машине. Если в шиномонтажном цехе нет мойки,
то колеса и шины должны быть предварительно вымыты на посту
общей мойки.
Вымытые колеса и шины сушат обдувом воздуха или в сушиль-
ном шкафу. При отсутствии этих средств колеса рекомендуется
протирать обтирочным материалом.
После демонтажа обода бортовые и замочные кольца осматри-
вают и разделяют на группы. При этом необходимо обратить вни-
мание на механические повреждения, особенно в области замочной
части. Дефекты могут быть следующие: деформации в области
основания обода и замочных колец, общая деформация этих ча-
стей, трещины в области крепежных или ручных отверстий диска
замочной части обода, замочного или бортового колец и коррозия..
Любой из этих дефектов ухудшает безопасность установки колец
и уменьшает надежность сборки.
После этого детали колес разделяются на следующие группы:
пригодные к эксплуатации; требующие устранения дефектов;
вышедшие из строя и направляемые в металлолом.
Исправные колеса подвергаются техническому обслуживанию.
Незначительные трещины, обнаруженные в диске или ободе,
устраняют с помощью газоэлектросварки. Вмятины, заусенцы,
забоины и другие механические повреждения отдельных элемен-
тов колес устраняют с помощью различных стальных оправок,
гладилок, молотков, слесарного инструмента. При этом необхо-
у*
196
ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОЛЕС
димо осторожно обращаться с посадочными поверхностями обода
во избежание их повреждений.
Ржавчину с колес удаляют с помощью пескоструйного аппарата,
ручной или механической щетки, наждачной шкурки или в ванне
с моющим раствором. После зачистки колеса окрашивают и про-
сушивают.
Ободья колес регулярно должны подкрашиваться. Особенно
это относится к колесам с регулируемым давлением воздуха,
эксплуатирующимся в условиях влажных грунтов, и колесам
для бескамерных шин.
Особое внимание следует уделять сохранению в хорошем состо-
янии поверхности обода, взаимодействующей с бескамерной ши-
ной. На поверхности не должно быть ржавчины и грязи. Ее при-
сутствие мешает плотной установке бортов шины на обод, приводит
к дисбалансу и неравномерному износу шин. Вследствие коррозии
неравномерно уменьшается толщина обода, что приводит к уте-
чке воздуха.
Окраска колес предупреждает появление ржавчины и тем
самым увеличивает долговечность их, исключая вредное воздей-
ствие коррозии на шины.
Общие правила монтажа и демонтажа шин. Техника безопас-
ности. Особое внимание необходимо обращать на следующие мо-
менты, определяющие во многих случаях успех выполнения
монтажно-демонтажных операций:
правильная взаимная ориентация деталей колеса и шины на
всех стадиях процесса;
использование монтажного ручья обода для размещения соот-
ветствующего участка борта шины;
правильное (в соответствии с инструкцией) использование мон-
тажного инструмента, обеспечивающее максимальный выигрыш
в силе и предотвращающее повреждение бортов шины.
Анализ процессов монтажа и демонтажа шин с ободьями различ-
ных конструктивных схем (неразборных, с монтажным ручьем
и разборных, многокомпонентных) показывает, что этим процес-
сам присущи общие черты, которые целесообразно отметить
особо.
Из практики известно, что наиболее сложным и трудоемким
для обслуживающего персонала процессом является снятие
(сдвиг) бортов шины с посадочных полок обода (для неразборных
ободьев), извлечение обода из шины (демонтаж) и предваритель-
ная их сборка (монтаж). Сложность выполнения операции сдвига
обусловлена уже упоминавшимся явлением «прикипания» шины
к ободу, а также высокой степенью деформации ее элементов при
установке на неразъемный обод. Необходимость выполнения
операций монтажа-демонтажа определяется во многих случаях
типом обода (неразъемный, разъемный), его профилем, а также
ОБСЛУЖИВАНИЕ КОЛЕС
197
схемой работы монтажных станков, конструкцией ручного мон-
тажного инструмента.
Необходимо помнить, что сжатый воздух в полости шины
создает постоянное внутреннее усилие, что при определенных
условиях может привести к аварийному разрушению колеса.
Скорее всего это может произойти в процессе монтажа или демон-
тажа шины. Поэтому при монтаже или демонтаже колес необ-
ходимо соблюдать следующие основные правила, выполнение
которых позволит в значительной степени повысить безопасность
и облегчить монтажно-демонтажные работы.
1. Монтажно-демонтажные работы нужно проводить только
согласно инструкции на монтаж и демонтаж данного типа колес,
прилагаемой к машине.
2. Перед монтажом необходимо проверить комплектность шины
и деталей колеса и собирать колесо с шиной только установленного
размера.
3. Нельзя эксплуатировать ободья и другие детали колес,
имеющие нарушение формы (недопустимое отклонение от некруг-
лости бортового кольца и обода, «винт» замочного кольца, вмя-
тины или погнутость и т. п.) или другие дефекты —трещины,
наплывы краски, наличие ржавчины в местах, контактирующих
с шиной или другими деталями колеса. Особое внимание следует
обращать на канавку замочного кольца, которую необходимо очи-
щать от грязи и ржавчины, и на состояние замочного и бортового
колец. Кольца, у которых нарушена первоначальная форма
или имеются перечисленные дефекты, нельзя использовать для
монтажа, так как при накачивании шины или в процессе эксплу-
атации может произойти самопроизвольный демонтаж.
4. Монтаж-демонтаж следует проводить на специальных стен-
дах, предназначенных для монтажа или демонтажа данного типа
колес и шин, или ручным монтажным инструментом, приклады-
ваемым к машине. Нельзя допускать образования на монтажных
лопатках или на рабочих органах монтажно-демонтажных стен-
дов (станков) острых кромок, заусенцев, ржавчины и грязи.
5. При снятии колес со ступицы для демонтажа шин (в слу-
чае прокола, износа протектора или по любой другой причине)
особое внимание надо уделять бездисковым колесам (особенно
сдвоенным), а также колесам, состоящим из двух штампованных
половин, у которых фланцы, служащие для соединения половин
обода, являются одновременно и дисками. Перед, отвинчиванием
гаек крепления колес к ступицам необходимо полностью выпус-
тить воздух из шин. При снятии одного из сдвоенных колес воз-
дух необходимо выпустить из обеих шин. Категорически запре-
щается демонтаж шин, из которых не полностью выпущен воздух.
6. Накачивать шину в сборе с колесом в гаражных условиях
следует в специальном металлическом ограждении (монтажной
198
ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОЛЕС
камере), способном защитить обслуживающий персонал от удара
выбрасываемыми съемными деталями колеса в случае самопроиз-
вольного демонтажа или разрыва шины.
Для обеспечения безопасности при накачивании шины необ-
ходимо использовать самозакрепляющие прижимы, с помощью
которых шланг может быть закреплен на вентиле, что дает воз-
можность накачивать шину, находясь от нее на достаточном рас-
стоянии.
Вне гаража при этой операции колесо должно быть установлено
так, чтобы при самопроизвольном демонтаже съемные детали не
могли травмировать окружающих.
Нельзя изменять положение бортовых или замочных колец,
когда шина находится под давлением.
В случае накачивания шин разборных колес с болтовыми соеди-
нениями необходимо убедиться, что все гайки затянуты одинаково
рекомендуемым инструкцией моментом. Не допускаются к эксп-
луатации колеса, у которых нет хотя бы одной гайки.
7. В случае неплотной посадки бортов шины на полки обода
необходимо выпустить воздух, демонтировать шину с колеса и
устранить причины, обусловившие неплотную посадку. После
этого нужно заново провести монтаж шины на колесо.
8. Недопустимо применение при монтаже и демонтаже тяже-
лых предметов (кувалд, ломов и др.), способных деформировать
детали колеса.
Монтажный инструмент и оборудование. Монтажно-демонтаж-
ные работы, как уже отмечалось, выполняют двумя способами:
ручным и механизированным.
Ручной монтаж-демонтаж осуществляют водитель в пути
в случае прокола или по какой-либо другой причине, водитель
или специально выделенный и обученный для этих работ шино-
монтажник в мелких автохозяйствах или других предприятиях,
эксплуатирующих колесную технику, где экономически нецеле-
сообразно использование шиномонтажных стендов, а также вла-
дельцы индивидуального транспорта.
Для проведения шиномонтажных работ вручную применяют
специальные монтажные лопатки, входящие в комплект инстру-
мента, прилагаемого к каждой машине.
Для каждого типа колес применяются свои монтажные ло-
патки, конструкции которых обусловлены конструкцией колес
и шин, натягом шин на ободьях, размерами, массой и другими
факторами.
На рис. 6.3—6.5 приведены конструкции и размеры монтаж-
ного инструмента для наиболее распространенных типов шин и
колес легковых автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных
машин и грузовых автомобилей общего назначения. Монтажный
инструмент прост по конструкции и может быть изготовлен в ус-
ОБСЛУЖИВАНИЕ КОЛЕС
199
Рис. 6.3. Лопатки для монтажа шин легковых автомобилей:
а — с неразрезными концами, б — вильчатая
ловиях любого автохозяйства, ремонтно-механической мастер-
ской из высокопрочных марок стали: 40Х, сталь 45. Оба конца
монтажных лопаток с целью упрочения термообрабатывают
до твердости HRC, = 30-4-33 на длине 160 мм, а для колес легковых
автомобилей •—в соответствии с размерами А, Б, обозначенными
на рис. 6.3. Для изготовления больших монтажных лопаток
с вильчатым концом используют пруток диаметром 22 мм, для
малых — 19 мм.
Монтажные лопатки, имеющие конструкцию, приведенную
на рис. 6.3, в настоящее время серийно не выпускаются, однако
200
ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОЛЕС
а)
Рис. 6.4. Лопатки для монтажа шнн на глубокие ободья сельскохозяйственных машин
и тракторов:
а — большая; б — малая
положительные результаты использования опытных образцов,
изготовленных в ЦКТБ колесного производства, позволяют
рекомендовать их как допустимые (а в случае сильного «прики-
пания» шины к ободу даже предпочтительные) при отсутствии
стандартного монтажного инструмента.
Механизированный монтаж и демонтаж шин и колес имеет
более низкую трудоемкость, повышенную производительность
труда, позволяет исключить повреждения колес и шин, повысить
культуру производства при выполнении шиномонтажных работ.
Наиболее распространены две схемы механизированного де-
монтажа шин: сдвиг шины с посадочных полок упорами специаль-
ОБСЛУЖИВАНИЕ КОЛЕС
201
Рис. 6.5. Лопатки для монтажа шин на колеса грузовых автомобилей трехкомпонентной
конструкции:
а — большая; б —• малая
ной формы или посредством обкатывания шины по окружности
вблизи бортовой закраины обода системой специальных роликов.
Применение эти две схемы получили на стендах моделей
Ш509 и Ш501М, выпускаемых отечественной промышленностью [30].
Стенд Ш513, разработанный и выпускаемый Загорским за-
водом «Автоспецоборудование», предназначен для демонтажа и
монтажа шин размером от 7.50—20 (220—508) до 12.00—20 (320—
508) грузовых автомобилей и автобусов, имеющих как дисковые,
202
ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОЛЕС
Рис. 6.6, Стенд Ш509 для демонтажа и монтажа шин грузовых автомобилей
так и бездисковые колеса с одновременным снятием (установкой)
замочного и съемного бортового колец. Основными узлами стенда
(рис. 6.6) являются сварная рама 1, устройство для крепления
колеса 2, гидроцилиндр 3, съемник, состоящий из восьми разме-
щенных по окружности клинообразных лап 4, положение которых
можно регулировать в радиальном направлении. Демонтаж вы-
полняется на стенде полностью, монтаж предусматривает предва-
рительную сборку шины с ободом. Ниже приведена техническая
характеристика стенда Ш509.
Производительность при демонтаже и монтаже, шин/ч . .
Усилие отжатия борта покрышки, кН.......................
То же, бортового кольца, кН.............................
Давление в гидросистеме, МПа............................
Ход штока цилиндра, мм..................................
Время полного хода штока, мин:
рабочего .............................................
обратного.............................................
Максимальное усилие гидроподъемника, кН.................
Высота подъема, мм......................................
Мощность электродвигателя, кВт..........................
Размеры, мм.............................................
Масса стенда, кг........................................
6
215
142
14
360
1,2
0,9
2,5
175
3
1400Х926Х 1620
600
ОБСЛУЖИВАНИЕ КОЛЕС
203
Стенд модели Ш501М, разработанный ЦПКТБ «Автоспецобору-
дование» и выпускаемый Кочубеевским заводом «Автоспецобору-
дование», предназначен для демонтажа и монтажа шин колес
легковых автомобилей, диаметр обода которых 13—16" (330—
406 мм).
Колесо устанавливают на вращающемся диске опорного стола
на сменной подставке соответствующего типоразмера и крепят
фиксатором или прижимом. Рабочим органом стенда является
нажимное устройство, представляющее собой два рычага на об-
щей оси, качающихся в вертикальной плоскости. На рычагах
с возможностью регулировки установлены исполнительные ор-
ганы — два диска и ролик, свободно вращающиеся на своих
осях. Рычаги способны сближаться либо расходиться, в зависимо-
сти от направления перемещения штока привода. Монтаж-де-
монтаж осуществляется в результате взаимодействия вращаю-
щейся шины с дисками и роликом. Ниже приведена техническая
характеристика стенда Ш501М.
Производительность при монтаже-демонтаже, шнн/ч ... 24
Усилие на рычагах нажимного устройства при рабочем дав-
лении воздуха в цилиндре 0,5 МПа, кН ....... 20,0
Частота вращения диска стола, об/мин .......................... 10
Мощность электродвигателя, кВт................................. 1,5
Размеры, мм .... ........................................ 1180X 625X1085
Масса, кг...................................................... 275
Для монтажа шин особо крупных размеров (например,
колес 29,00—57 самосвалов БелАЗ-7521 грузоподъемностью 180 т)
можно рекомендовать стенд, разработанный и изготовленный
в ЦКТБ колесного производства (рис. 6.7).
В центральной части стенда расположен шток гидроцилиндра
с опорным диском и рычаги (коромысла), посредством которых
передается усилие нажимному кольцу, опирающемуся через
бортовое кольцо на борт шины. При движении штока вверх на-
жимное кольцо опускается вниз, сдвигая борт шины с посадочной
полки — основная операция демонтажа. К вспомогательным опе-
рациям относятся предварительная установка и взаимная ориен-
тация всех деталей (включая шину и уплотнительный шнур).
Усилие, развиваемое штоком гидроцилиндра, составляет
1000 кН.
После монтажа шины в нее нагнетается воздух до номинального
давления. Колесо при этом остается на стенде, служащем предо-
храняющим устройством. В состав стенда входит гидростанция
с пультом управления. Стенд должен быть установлен в зоне дей-
ствия грузоподъемного устройства, обеспечивающего переме-
щение деталей колеса, шины и стенда.
На предприятиях нашей страны находят также применение
стенды для демонтажа шин грузовых автомобилей, выпускаемые
204
ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОЛЕС
Рис. 6.7. Стенд для монтажа и демонтажа
крупногабаритных шин (зона рабочих орга-
нов)
Рис. 6.8. Стенд для демонтажа шин гру-
зовых автомобилей народного предприя-
тия ЧССР «Ваг»
народным предприятием ЧССР «Baz» (г. Братислава) (рис. 6.8).
Ниже приведена техническая характеристика этого стенда.
Диапазон диаметров ободьев,.......................... 15—20
Максимальная ширина ободьев, ................................ 12
Максимальное усилие сдвига шины, кН......................... 117,7
Давление в гидросистеме, МПа.............................. 13,2+0,1
Напряжение питания трехфазной сети, В ..................... 220/380
Установленная мощность привода, кВа......................... 1,85
Размеры, мм............................................ 1120X870X1092
Масса, кг ................................................... 385
Стенд работает следующим образом. После установки и за-
крепления на штоке гидроцилиндра колеса с шиной, из которой
полностью выпущен воздух (замочное и бортовое кольца должны
быть предварительно сняты), упоры съемника подводятся в ради-
альном направлении вплотную к бортовой части колеса, в осевом —
к борту шины. Органами управления являются три рычага гидро-
распределителя, управляющие гидроцплиндром (осевое переме-
щение колеса), упорами (радиальное перемещение) и подъемником
(на стадии установки и закрепления колеса). Чередуя радиаль-
ное поджатие упоров съемника и осевое перемещение колеса,,
осуществляют сдвиг бортов шины с посадочной полки обода.
Монтаж и демонтаж шин и колес ручным монтажным инстру-
ментом. В практике эксплуатации наряду с механизированным
монтажом-демонтажом шин применяют ручной. Камерные шины
легковых автомобилей демонтируют с помощью двух монтажных
лопаток, входящих в комплект инструмента, либо монтажными
лопатками, показанными на рис. 6.3.
Ниже приводится ремомендуемая последовательность работ.
Монтаж шины проводят в такой последовательности:
а) шину укладывают на помост или брезентовую подстилку;
ОБСЛУЖИВАНИЕ КОЛЕС
205
б) вставляют в покрышку (рис. 6.9) колесо, затем одну из
монтажных лопаток вставляют между нижним бортом покрышки
и ободом так, чтобы конец ее надежно захватывал закраину обода,
и часть борта покрышки перемещают на обод. Эту операцию пов-
торяют до полного ввода борта покрышки за закраину колеса
(рис. 6.9, а и б);
3) после того как один борт покрышки разместился в ручье
обода, вставляют камеру, при этом контролируют положение
вентиля — не следует допускать его перекоса;
4) второй борт покрышки перемещают монтажными лопатками
на посадочную полку обода. Монтаж начинают со стороны, про-
тивоположной вентильному отверстию, и завершают около него.
При этом перемещать борт следует постепенно. Нужно следить,
чтобы часть борта, смонтированная на обод, находилась в монтаж-
ном ручье. Монтаж проводится осторожно, чтобы избежать за-
щемления и разрыва камеры монтажными лопатками (рис. 6.9, в
и г);
5) проверяют правильность установки вентиля и нагнетают
в шину воздух.
Демонтаж шины осуществляют следующим образом:
1) полностью выпускают воздух из камеры;
2) снимают борта покрышки с посадочных полок обода, от-
жимая их последовательно монтажными лопатками от закраины.
Для этого монтажную лопатку вставляют между закраиной
обода и бортом шины, вторую лопатку вставляют между закраи-
ной и бортом шины на расстоянии 10—15 см от первой. Освобо-
ждая первую монтажную лопатку и отступив 10—15 см от второй,
вставляют ее снова между закраиной и бортом шины и отжимают
206
ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОЛЕС
Рис. 6.10. Демонтаж шины
вниз. Продолжают эту операцию последовательно по всей окруж-
ности шины (с двух сторон), пока борта шины не будут сняты с по-
садочных полок обода (рис. 6.10, а);
3) кладут колесо вентилем вверх и отжимают вентиль в по-
лость покрышки;
4) со стороны, противоположной вентилю, сдвигают борт
покрышки в монтажный ручей обода. Удерживая борт покрышки
в монтажном ручье, вставляют обе монтажные лопатки на расстоя-
нии не более 10 см по обе стороны от вентиля. Лопатки нужно
вставлять осторожно и на небольшую глубину во избежание по-
вреждения камеры. После этого легкими движениями сначала
одной лопатки, а затем и второй, без значительных усилий пере-
мещают часть борта за закраину обода (рис. 6.10, б). Отступив
от извлеченной части на расстояние, позволяющее без труда за-
вести лопатку между бортом и закраиной обода, повторяют опе-
рации до полного снятия борта шины. При этом нельзя прилагать
больших усилий, чтобы не повредить борт покрышки или закра-
ину обода;
5) приподнимая покрышку, извлекают из нее камеру;
6) переворачивают колесо с покрышкой обратной стороной,
вводят борт покрышки в монтажный ручей обода. Вставляют мон-
тажную лопатку между верхним бортом шины и нижней закраи-
ной обода и выводят обод под бортом покрышки (рис. 6.10, в).
Таким же образом, действуя второй монтажной лопаткой на рас-
стоянии 15—20 см от первой, отжимают обод, повторяя эти опе-
рации до полного освобождения колеса.
Перемещать борт покрышки за закраину обода не следует
одновременно двумя монтажными лопатками во избежание растя-
жения или разрыва бортового кольца покрышки или повреждения
бортовой закраины обода.
Бескамерные шины легковых автомобилей демонтируют и мон-
тируют на обод почти так же, как камерные шины. Отличительной
особенностью является установка вентиля на обод и использование
специальных приспособлений, облегчающих герметизацию вну-
тренней полости шины в начальной стадии. К ним относятся стяж-
ОБСЛУЖИВАНИЕ КОЛЕС
207
ные ленты, накладываемые на протектор, и специальные кольца
с соплами, размещенными в зоне кольцевого зазора между шиной
и ободом таким образом, чтобы обеспечить повышенную подачу
воздуха в шину в начальный момент до закрытия зазора. Этой же
цели служит такой прием, как удаление золотника из вентиля.
Борта бескамерной шины и закраины обода перед монтажом
рекомендуется протирать чистой тряпкой, смоченной мыльным
раствором. Монтировать и демонтировать бескамерную шину
надо с повышенной осторожностью во избежание повреждения ее
герметизирующего слоя и поверхности посадочных полок обода.
Шины на глубокие цельнопрофилированные ободья тракторов
и сельскохозяйственных машин монтируют с использованием мон-
тажного инструмента, показанного на рис. 6.4.
Монтаж проводят в такой последовательности:
1) колесо кладут вентильным отверстием вниз, а шину так,
чтобы часть борта вошла в центральный ручей обода. Вставляют
изогнутый конец монтажной лопатки между бортом шины и закра-
иной обода и, отжимая к ободу, перемещают часть борта на за-
краину обода (рис. 6.11, а). Повторяя эту операцию по окружно-
сти обода, полностью устанавливают обод в шину;
2) ставят колесо с шиной вертикально, вентильным отверстием
вверх, оттягивая на себя обод, вкладывают камеру в полость
шины, предварительно вставив вентиль в отверстие обода и за-
крепив его кожухом (рис. 6.11, б);
3) кладут колесо с шиной горизонтально, вентилем вверх.
Вводят изогнутый конец монтажной лопатки между бортом шины
(напротив вентиля) и закраиной обода, помещают часть борта
в ручей обода, встав на шину ногами, и, отжимая монтажной ло-
паткой борт шины, заводят часть ее в обод. Повторяя операцию
по окружности колеса, полностью устанавливают борт шины в обод
колеса, заканчивая у вентиля. Накачивают шину до рекоменду-
емого давления (рис. 6.11, в).
Демонтаж шины осуществляют в следующем порядке:
1) очищают колесо и шину от грязи, выпустив полностью
воздух из шины, отворачивают кожух вентиля и отжимают внутрь
шины;
208
ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОЛЕС
Рис. 6.12. Демонтаж шины трактора (сельскохозяйственной машины)
в) е)
2) вставляют прямой конец монтажной лопатки между бор-
том шины и закраиной обода и отжимают вниз. В образовавшийся
зазор вводят вилочную монтажную лопатку таким образом, чтобы
прямой конец вставленной лопатки находился в пазу вилочной
лопатки. Опуская вилочную лопатку вниз, сдвигают часть борта
с посадочной полки обода. Повторяя эту операцию по окруж-
ности колеса, полностью снимают борт шины с полки обода
(рис. 6.12, а)-,
3) вставив монтажные лопатки плоскими концами с двух
сторон между бортом шины и закраиной обода у вентильного
отверстия на расстоянии 200—250 мм одна от другой, утапливая
ногами противоположный борт шины в ручей обода и нажимая
лопатками вниз, перемещают часть борта на закраину обода,
затем освобождают монтажную лопатку без вилочного конца
(рис. 6.12, б);
4) удерживая ногой вилочную лопатку с извлеченным бортом
шины, вновь вставляют изогнутый конец свободной монтажной
лопатки между закраиной и бортом шины на расстоянии 150—
200 мм от прежнего участка и, нажимая вниз, извлекают новый
участок борта шины (рис. 6.12, в). Повторяя эту операцию по
окружности, полностью освобождают борт шины. Перевернув
колесо с шиной, снимают второй борт шины с посадочной полки
обода;
5) приподняв шину или установив вертикально, отжимают
внутрь колесо и извлекают камеру (рис. 6.12, г);
6) положив шину с колесом вентильным отверстием вниз,
приподняв руками обод в шине до упора в борт, вставляют пло-
ОБСЛУЖИВАНИЕ КОЛЕС
209
Рис. 6.13. Монтаж и демонтаж шины грузового автомобиля
ский конец вилочной лопатки между закраиной обода и бортом
шины и, нажимая вниз, частично извлекают обод из шины
(рис. 6.12, д);
7) удерживая вилочной лопаткой извлеченную часть обода,
изогнутый конец другой лопатки вставляют между бортом шины
и закраиной обода и, отжимая вниз, вновь извлекают часть обода.
Повторяя эту операцию по окружности, полностью освобождают
обод из шины (рис. 6.12, е).
Шины на ободья трехкомпонентной конструкции монтируют
и демонтируют, применяя монтажный инструмент, показанный
на рис. 6.5.
Монтаж шины проводят в такой последовательности:
1) шину в сборе кладут наклонно на обод и вводят вентиль
в вентильный паз (рис. 6.13, а);
2) приподняв шину со стороны вентиля, надевают ее на обод.
Устанавливают бортовое, затем замочное кольца (рис. 6.13, б);
3) осадив борт шины, устанавливают замочное кольцо в за-
мочную канавку (рис. 6.13, в). Убеждаются, путем внешнего ос-
мотра, в правильности сборки;
4) помещают колесо в сборе в предохранительную камеру и,
нагнетая в шину воздух, устанавливают рекомендуемое давление.
Демонтаж шины осуществляют в следующем порядке:
1) перед демонтажом полностью выпускают воздух из шины;
2) вводят плоский конец монтажной лопатки между бортовой
закраиной и шиной и отжимают шину. В образовавшийся зазор
вставляют изогнутую лопатку и отжимают ее вниз (рис. 6.13, г).
8 П/р И. В. Балабина
210
ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОЛЕС
Повторяя эту операцию по окружности, снимают борта шины с по-
садочных полок обода с обеих сторон;
3) вставив острый конец прямой лопатки в демонтажный паз
замочного кольца, отжимают его. Второй лопаткой приподнимают
кольцо вверх, как показано на рис. 6.13, д\
4) поддерживая кольцо одной лопаткой, второй лопаткой
повторяют предыдущую операцию. Передвигая лопатки таким
образом по окружности замочного кольца, извлекают его пол-
ностью (рис. 6.13, е);
5) сняв бортовое кольцо, переворачивают колесо и освобож-
дают его от шины.
в.з. балансировка колес
Неуравновешенность и биения колес. К факторам, суще-
ственно влияющим на техническое состояние колесного узла и
эксплуатационные качества автомобиля, относятся неуравнове-
шенность колес и их биения. В технической литературе (в том чи-
сле в ГОСТ 4754—80) используются различные термины и опре-
деления рассматриваемых факторов, что, нередко, приводит
к недоразумениям (например, различие в размерностях и опреде-
лении термина «дисбаланс»). Поэтому дальнейшее рассмотрение
проводится в соответствии с положениями, изложенными
в ГОСТ 19534—74.
Сказанное в известной мере справедливо и в отношении бие-
ний. Биением называется наблюдаемая при вращении колеса
максимальная разность расстояний между фиксированной по
отношению к оси и плоскости вращения точкой (базой отсчета)
и некоторой принадлежащей колесу (шине) поверхностью.
Поскольку расстояние от точки до поверхности отсчитывается
по нормали к последней, ее ориентация определяет, о каком бие-
нии идет речь. Если нормаль ориентирована параллельно оси
вращения, наблюдается осевое биение, в случае ориентации
нормали в радиальном направлении — радиальное биение. В связи
с тем, что эти составляющие обычно в нормативно-технической
документации регламентируются раздельно, оценка биения дол-
жна быть соотнесена с конкретной поверхностью. Отметим, что
в большинстве практических случаев неуравновешенность п би-
ения, как тесно связанные явления, наблюдаются совместно.
В результате неуравновешенности и биений увеличиваются
вибрации, ухудшается комфортабельность, сокращается срок
службы шин, амортизаторов, элементов рулевого управления,
возрастают расход топлива и затраты на обслуживание. Все эти
недостатки находятся в прямой зависимости от скорости движения,
их отрицательное влияние возрастает с увеличением скорости
движения машины, поэтому особенно высокие требования к ка-
балансировка колес
211
честву балансировки предъявляют к колесам легковых авто-
мобилей, междугородных автобусов, магистральных грузовых
автомобилей и других высокоскоростных транспортных средств.
Наиболее чувствительны к неуравновешенности управляемые
колеса, так как они могут подвергаться опасным автоколебаниям,
отрицательно влияющим на устойчивость и управляемость машины.
При больших скоростях движения, в результате увеличения
динамических нагрузок, наблюдаются ускоренное изнашивание и
поломки деталей. В процессе эксплуатации неуравновешенности
и биения могут в значительной мере изменяться вследствие нерав-
номерного износа шин и повреждений колес, что обусловливает
необходимость их периодического контроля и поддержания в до-
пустимых пределах путем соответствующего обслуживания.
Наибольшее влияние на неуравновешенность колесного узла
оказывает шина как наиболее массивная его часть, максимально
удаленная от центра вращения. Каждая из трех основных групп
деталей, составляющих колесный узел: шины, колеса и ступицы
с тормозным барабаном — оказывает различное влияние на не-
уравновешенность. Неуравновешенность шин составляет 55—
75 % суммарной величины, колеса 20—25 % и ступицы с тормоз-
ным барабаном 10—30 %. Однако суммарная неуравновешенность
колеса не равна 10—25 %, так как на нее может повлиять точность
изготовления колеса.
Различают четыре вида неуравновешенности колеса: статиче-
скую, моментную, динамическую и квазистатическую.
Статическая неуравновешенность колеса — неуравновешен-
ность, при которой ось колеса и его главная центральная ось
инерции параллельны (полностью определяется главным векто-
ром дисбалансов, или эксцентриситетом центра массы колеса,
или относительным смещением главной центральной оси инерции
и оси колеса, равным эксцентриситету его масс). Приведенное
определение поясняется на рис. 6.14, а.
Моментная неуравновешенность колеса — неуравновешен-
ность, при которой ось колеса и его главная центральная ось
инерции пересекаются в центре масс колеса. Полностью определя-
ется главным моментом дисбалансов колеса или двумя, равными
по значению антипараллельными векторами дисбалансов, лежа-
щими в двух произвольных плоскостях, перпендикулярных оси
колеса (рис. 6.14, б).
Динамическая неуравновешенность колеса — неуравновешен-
ность, при которой ось колеса и его главная центральная ось инер-
ции пересекаются не в центре масс или перекрещиваются
(рис. 6.14, в). Динамическая неуравновешенность состоит из
статической и моментной неуравновешенности. Полностью опре-
деляется главным вектором и главным моментом дисбалансов ко-
леса или двумя дисбалансами, в общем случае различными по
8*
212
ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОЛЕС
Рис. 6.14. Схема образования неуравновешенности колеса:
/ — плоскость коррекции; II — главная центральная ось инерции; III — ось враще-
ния колеса; ест — эксцентриситет центра масс колеса, мкм; е/г£, ё — эксцентриситеты
t-й соответственно корректирующей и неуравновешенной масс; I — расстояние между
плоскостями коррекции; — осевое расстояние от х'-й точечной массы или плоскости,
перпендикулярной оси колеса до центра масс колеса; m- (I — 1, 2 ...) — х'-я точечная
неуравновешенная масса; tn^f — х'-я точечная корректирующая масса; mQ — масса колеса
величине и непараллельными, лежащими в двух произвольных
плоскостях, перпендикулярных оси колеса.
Двазистатическая неуравновешенность — динамическая не-
уравновешенность, при которой ось колеса и его главная централь-
ная ось инерции пересекаются не в центре масс колеса. При этом
главный вектор дисбалансов перпендикулярен оси колеса, про-
ходит через центр его масс и лежит в плоскости главной централь-
ной оси инерции и оси колеса, а главный момент дисбалансов
колеса перпендикулярен этой плоскости. Процесс устранения
неуравновешенности колеса называется балансировкой.
Статическая балансировка — процесс уменьшения главного
вектора дисбалансов колеса.
Моментная балансировка — процесс уменьшения главного мо-
мента дисбалансов (проводится не менее чем в двух плоскостях
коррекции).
Динамическая балансировка — процесс уменьшения дисба-
лансов колеса, корректирующих его динамическую неуравно-
вешенность.
БАЛАНСИРОВКА КОЛЕС
213
Полная балансировка — приведение к нулевому значению
главного вектора и главного момента.
Статическая неуравновешенность колеса характеризуется глав-
ным вектором дисбалансов колеса, а моментная неуравновешен-
ность — главным моментом дисбалансов колеса. Комбинации
этих двух частных случаев определяют более общий случай, а
именно квазистатическую (m2 > m-i) и динамическую неуравно-
вешенности. Наиболее общий случай характеризуется также раз-
личными, некратными л, углами дисбалансов.
На рис. 6.14 показано размещение корректирующих масс
(грузиков) тк, обеспечивающих компенсацию дисбаланса при
балансировке колес.
В соответствии с ГОСТ 4754—80 ниже приведены допустимые
предельные значения статического дисбаланса (в г-см) для шин
с дорожным типом рисунка протектора. Эти значения можно,
в первом приближении, рассматривать как допустимые значения
для колеса в сборе с шиной.
155—13/6,15—13..........................................
165—13/6,45—13 .........................................
175—13/6,95—13 ... .................................
185—14/7,35—14 .........................................
5,90—13 ................................................
6,40—13 ................................................
8,40—15 ................................................
6,50—16 ................................................
175—16/6,95—16 .........................................
175/70Р13...............................................
205/70Р14...............................................
255/80Р13...............................................
165/80Р13...............................................
155/82Р13...............................................
185/80Р13...............................................
1000 (1050) **
1200 (1300)
1300 (1400)
1700(2000)
2000
1700
5000 * (5400)
4500
1500
800
1500
700
820
850
2000
* Универсальный тип рисунка протектора.
** Зимний тип рисунка протектора.
Примечание. В скобках даны значения для типа рисунка повышенной прохо-
димости.
В процессе балансировки количество уравновешивающих гру-
зиков не должно превышать трех. Это обусловлено уменьшением
радиуса центра тяжести системы грузиков с ростом их числа
(поскольку увеличивается протяженность занимаемой ими части
окружности), что влечет за собой снижение эффективности балан-
сировки, а также некоторыми другими факторами (надежность,
экономичность и т. д.). Балансировочный грузик колеса легко-
вого автомобиля и приспособления для установки и снятия пока-
заны на рис. 6.15.
Балансировке на стационарном станке подлежат колеса в сбо-
ре с шиной при втором техническом обслуживании автомобилей и
214
ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОЛЕС
Рис. 6.15. Установка уравновешивающего
грузика на бортовую закраину колеса
легкового автомобиля
прицепов к ним, а также после
каждого демонтажа шин. Если
дисбаланс не приводится в до-
пустимые пределы установкой
трех грузиков, то необходимо
изменить положение шины отно-
сительно этого же обода или
установить ее на другой обод.
Динамический дисбаланс устраняется установкой грузиков
в двух плоскостях коррекции для шин в сборе с колесами.
Ниже приведены допустимые значения корректирующих
масс — грузиков (г), устанавливаемых для устранения динами-
ческого дисбаланса шин легковых автомобилей.
Посадочный диаметр 13 дюймов, шпны диагональные................. 80
175—16/6,95—16 (автомобиль «Нпва»).............................. 60
Посадочный диаметр 13 дюймов, шпны радиальные................... 60
Посадочные диаметры 14—16 дюймов, шпны радиальные (кроме автомоби-
ля УАЗ)......................................................... 70
В ГОСТ 5513—75 установлено, что статический дисбаланс
шин грузовых автомобилей не должен превышать 0,5 % произве-
дения массы шины на радиус для шин первого сорта. Это значение,
как и в предыдущем случае, может рассматриваться как допусти-
мое и для колеса в сборе с шиной (в связи с тем, что влияние дис-
балансов шины на уравновешенность колесного узла значительно
выше, чем влияние колеса).
Станки для балансировки колес. В настоящее время выпу-
скается два вида балансировочного оборудования: для балан-
сировки со снятием колеса с автомобиля и без снятия — балан-
сировки на месте.
Стационарный станок модели К 121, разработанный и изго-
товленный Новгородским производственным объединением «Авто-
спецоборудование», предназначен для выявления статической и
динамической неуравновешенности колес легковых автомобилей
и устранения ее постановкой балансировочных грузиков.
В основу определения неуравновешенности положен принцип
возбуждения колебаний системы вал—колесо—-упругая связь
инерционными неуравновешенными силами, возникающими при
вращении колеса с валом. Эти колебания преобразуются индук-
ционным преобразователем в электрический сигнал, который
поступает в электронный измерительный блок. По показаниям
измерительного прибора, установленного на выходе блока, опре-
деляют неуравновешенную массу в граммах. Угол дисбаланса
балансировка колес
215
определяют с помощью градуированного диска, вращающегося
синхронно с колесом, и стробоскопической лампы, управляемой
электронным измерительным блоком.
При статической балансировке колеса вал станка разобщают
с приводом и предоставляют колесу возможность занять положе-
ние, определяемое дисбалансом.
Балансировка грузиками ведется в двух плоскостях коррекции.
Ниже приведена техническая характеристика станка К 121.
Масса балансируемых колес, кг......................... 15—40
Диаметр балансируемых колес, мм....................... 595—800
Точность балансирования, г .................................. 15
Диапазон измерений по шкале для определения массы гру-
зов, г............................................... 0—250
Цена деления шкалы, г ....................................... 5,0
Цена деления шкалы определения угловой координаты, ° . . 5,0
Частота вращения, об/мин ............................. 780
Мощность электропривода, кВт............................... 1,1
Размеры станка, мм ................................... 1050X645X905
Размеры стола, мм..................................... 750X500X750
Масса станка, кг........................................... 305
Масса стола, кг............................................. 43
Масса комплекта планшайб, кг.............................. 25
Передвижной станок мод. К 125 предназначен для статической
балансировки колес легковых автомобилей без снятия. Станок
представляет собой передвижной электропривод для вращения
вывешенного колеса автомобиля через пригодной диск, прижи-
маемый к боковине шины, оборудованный электронным блоком
регистрации величины и расположения неуравновешенной массы.
Индукционный датчик блока устанавливают под автомобилем,
а его подвижную систему с помощью постоянного магнита закреп-
ляют на подвеске.
Механические колебания, возникающие вследствие дисбаланса
колеса, преобразуются датчиком в электрические сигналы, ко-
торые после обработки в измерительном устройстве выводятся
на индикатор, показывающий величину неуравновешенности в еди-
ницах массы. Для определения положения уравновешивающих
грузов также используется стробоскопический эффект. На ко-
лесе наносят произвольную метку, которая в свете импульсной
лампы будет казаться неподвижной (на вращающемся колесе).
Положение метки запоминают и после остановки колеса повора-
чивают его до наблюдаемого при вращении положения метки.
Грузик устанавливают на верхнюю точку обода с внешней сто-
роны. Масса грузика (или набора грузиков) должна соответ-
ствовать показаниям индикатора. Операцию повторяют до по-
лучения приемлемых результатов, о чем судят по положению
стрелки индикатора в определенной зоне, вблизи нуля.
'216
ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОЛЕС
Ниже приведена техническая характеристика станка К 125.
Масса балансируемых колес, кг.........................
Диаметр балансируемых колес, мм ......................
Точность балансировки, г .............................
Масса грузов, г.......................................
Цена деления шкалы измерения масс балансировочных гру-
зов, г................................................
Эквивалентная скорость движения, км/ч.................
Мощность привода, кВт ................................
Размеры, мм...........................................
Масса, кг.............................................
До 40
595—800
15
0—150
5
172
2,2
1015X870X590
65
В качестве примера современного балансировочного оборудо-
вания для балансировки колес легковых автомобилей можно
привести стенд, показанный на рис. 6.16.
Ниже приведена техническая характеристика этого стенда.
Масса, кг ............................................ 150
Размеры, мм............................................. 910X520X 1300
Диапазон диаметров ободьев, дюймы .................... 10—18
Максимальный диаметр колеса, мм............................. 900
Максимальная ширина колеса, мм ............................. 250
Максимальная масса колеса, кг......................... 50
Частота вращения при балансировке, об/мин .................. 420
Точность балансирования, г .................................. ±2
Длительность цикла уравновешивания, с......................... 7
Стенд оснащен набором установочных фланцев, что позволяет
балансировать практически все выпускаемые колеса в указанном
диапазоне размеров.
Перед балансировкой после закрепления на стенде, необхо-
димо установить на пульте управления основные размеры балан-
сируемого колеса — диаметр и ширину обода, а также величину,
характеризующую относительное поло-
жение колеса в осевом направлении
(по специальному выдвижному упору).
Остановка (примерно через 7 с) и запо-
минание результатов происходят авто-
матически. Информация выводится на
цифровое табло. После остановки не-
обходимо медленно поворачивать ко-
лесо вручную и по состоянию индика-
ции на цифровом табло определить поло-
жение и массу уравновешивающих
грузов для внутренней и внешней пло-
скостей коррекции.
Рис. 6.16. Стенд для балансировки колес легковых
автомобилей
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
217
Описанный процесс балансировки характерен в основных
чертах для современных балансировочных средств.
При балансировке независимо от типа применяемого обору-
дования необходимо соблюдение общих правил:
1) все балансируемые элементы колес должны быть тщательно
очищены от грязи и разного рода посторонних предметов;
2) перед балансировкой необходимо проверить радиальное
и осевое биение шины;
3) при балансировке колеса без снятия с автомобиля следует-
убедиться, что колодки не касаются тормозных барабанов или
дисков, шина при этом должна иметь нормальную рабочую тем-
пературу (быть нагретой);
4) в процессе балансировки важно точно контролировать,
скорость вращения. Если вращаются ведущие колеса легкового
автомобиля, не имеющего самоблокирующего дифференциала,
скорость вращения должна быть ограничена до 50 км/ч, при этом
необходимо следить, чтобы оба колеса не контактировали с опор-
ной поверхностью. Для повышения безопасности выполнения
работ второе ведущее колесо лучше снять;
5) рабочее место для балансировки колес на стационарных
станках должно быть оснащено стеллажами для колес, верстаком
с тисками, подъемным устройством для установки колес на станки
и их снятия, контрольным манометром и наконечником для на-
качивания шин. Станки для динамической балансировки должны
быть оборудованы защитным кожухом;
6) работы на балансировочных станках должны проводить,
специально обученные операторы.
6.4. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
Техническое состояние колес имеет большое значение для
обеспечения нормальной эксплуатации транспортного средства.
Поэтому правильный уход за колесами при эксплуатации не
менее важен, чем обслуживание других агрегатов и узлов машин.
При эксплуатации колес рекомендуется выполнять следующие
правила.
1. Монтировать можно только те колеса, у которых не нару-
шена окраска всех деталей как с наружной, так и с внутренней
стороны. Применение деталей, поврежденных коррозией, затруд-
няет монтаж и последующий демонтаж, так как к неокрашенным
поверхностям шины «прикипают» сильнее, и может стать причи-
ной аварии во время движения.
Перед монтажом шины колесо должно быть осмотрено, участки,
подвергнутые коррозии, очищены от ржавчины, обезжирены и
подкрашены. При разрушении более чем на 25 % окраски колеса
целесообразно его покрасить, используя грунтовки и эмали, пред-
218
ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОЛЕС
Рис. 6.17. Рекомендуемая последователь-
ность затяжки гаек крепления бездисковых
колес:
а — с пятью спицами; б — с шестью спи-
цами
назначенные для металла. Осо-
бенно тщательно необходимо
осматривать окраску колес,
предназначенных для бескамер-
ных шин.
2. Погнутости бортовых закраин обода, бортовых и замочных
колец нужно исправить, не прибегая к сильным ударам непосред-
ственно по погнутому месту, а применяя для этого различные
прокладки с тем, чтобы избежать забоин. Выступы металла на
поверхности обода, обращенной к шине, высотой более 0,4 мм
необходимо удалить.
3. Не следует устанавливать на колеса какие-либо дополни-
тельные элементы, например вторые съемные бортовые кольца
для уменьшения ширины обода, или применять съемные детали
от колес другого типа, так как это нарушает условия контакти-
рования деталей и может привести к преждевременному выходу
колес и шин из строя.
4. Ободья и диски колес необходимо периодически осматри-
вать. При обнаружении механических повреждений нужно при-
нять меры к их устранению.
5. При установке колеса на машину необходимо гайки креп-
ления колеса к ступице затягивать определенным моментом.
Ниже приведены значения моментов (Н-м) затяжки крепле-
ния колес.
Легковых автомобилей......................................... 60—70
Грузовых автомобилей:
с креплением дисков по ГОСТ 10409—74 и ИСО 4107—79 .... 400—500
одинарных с малым или нулевым вылетом диска................ 320—400
с креплением по DIN ...................................... 280—360
бездисковых................................................ 220—280
Меньшие моменты затяжки не гарантируют надежного закреп-
ления колес и вызывают преждевременный выход из строя дисков
или проворот бездисковых колес, приводящий к срезанию вен-
тиля шины. Превышение приведенных значений для колес легко-
вых автомобилей приводит к снижению долговечности дисков,
а для колес грузовых автомобилей — к повреждениям резьбы
шпилек и болтов.
Колеса устанавливают на ступицу и центрируют в вывешен-
ном состоянии. Окончательно затягивать гайки следует при опу-
щенном колесе в последовательности «крест-накрест» (рис. 6.17).
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
219
Для подтягивания гаек крепления внутреннего заднего колеса
необходимо отвернуть гайки наружного колеса не менее чем на
два оборота, затянуть гайки внутреннего колеса, после чего,
вновь затянуть гайки наружного колеса.
В период обкатки (1000 км) все резьбовые соединения автомо-
билей ослабляются значительно интенсивнее, чем при последу-
ющей эксплуатации; для креплений колес этот период сокра-
щается до 200—300 км. Особое внимание в это время следует уде-
лять креплению левых колес гайками с правой резьбой, так как
тенденция к самоотвинчиванию проявляется здесь более заметно.
При ослаблении гаек их следует довернуть заданным крутящим:
моментом. В дальнейшем нормальным считается такое ослабление
затяжки в период между ТО, для устранения которого требуется
доворот некоторых гаек не более чем на l!s оборота. Рекомендуется
ежедневно визуально контролировать состояние креплений колес.
Не допускается эксплуатация машины, если отсутствует хотя
бы одна гайка или другой элемент крепления колеса (шпилька,
прижим и пр.), разработаны шпилечные отверстия в дисках колес,,
колеса имеют повышенное биение.
Перед установкой колес необходимо смазать резьбу шпилек
крепления.
6. Недопустимо при демонтаже выбивать ободья из шин
с помощью кувалд во избежание образования забоин, трещин,
погнутостей и др. Если шина не снимается с обода с помощью
демонтажного инструмента, необходимо воспользоваться стацио-
нарным демонтажным станком либо прессом.
Обнаруженные при демонтаже дефекты деталей колес необ-
ходимо устранить, а в случае невозможности их устранения —
выбраковать колесо.
ПРИЛОЖЕНИЯ
I. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА РАЗБОРНОГО ОБОДА КОЛЕСА ГРУЗОВОГО
АВТОМОБИЛЯ
Вычерчивание профиля обода, выбор нулевого сечения, опре-
деление геометрических характеристик сечений закраины обода
для отдельных участков.
Площадь Fi.
Координаты центра тяжести xci и yci относительно начальных
осей X' и Y'.
Статические моменты относительно начальных осей
Six == РгУсг! = FiXci.
Моменты инерции Jiy относительно центральных вертикаль-
ных осей Y участков.
Определение геометрических характеристик сечений для отсечен-
ных частей закраины.
п
Площадь Fn = 2 Fi.
i=i
п п
Статические моменты Snx = Sin; Sny = У Sty
i—\ i=\
Координаты центров тяжести хсп = Sny/Fn; ycn — Snx/Fn.
Моменты инерции относительно центральных осей Y (ось Y
перпендикулярна оси симметрии обода и проходит через центр
тяжести отсеченной части закраины).
Определение для закраины параметров — констант.
Средний радиус р цилиндрической части обода.
Толщина закраины б0 в нулевом сечении.
Площадь F сечения закраины.
Радиус с центра тяжести закраины.
Центральный момент инерции Jv всего сечения закраины отно-
сительно вертикальной оси Y.
Расстояние а от нулевого сечения до оси Y.
Определение других геометрических параметров для отсеченных
частей закраины.
ап = хсп — хс (хс — горизонтальная координата центра тяже-
сти всей закраины).
еп = а — ап — плечо действия силы Qo относительно центра
тяжести отсеченной части.
рп = р(/-г усп (ру — расстояние от оси обода до оси Xi).
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА РАЗБОРНОГО ОБОДА КОЛЕСА
221
гп — расстояние от оси обода до середины сечения, образу-
ющего n-и участок.
dn — расстояние от середины сечения, образующего п-й уча-
сток, до центра тяжести отсеченной части.
Определение внешних нагрузок по отдельным участкам закраины.
Определение констант.
h — расстояние от центра О' окружности, образующей про-
филь закраины, до центра тяжести сечения окраины, h =
= V (*о' — хс)2 4~ {уо' — Ус)2', h' — расстояние от центра О"
окружности, образующей профиль закраины, до центра тя-
жести сечения закраины, h' = -j/(х0— xc)2Jr (у о- 4~ Ус)2',
х0- и уо- — координаты точки О';
хо" и у0" — координаты точки О";
хс и ус — координаты центра тяжести сечения закраины.
Угол у, tg у = (г — k)!(ro'—с) (г0- — радиус окружности
с центром О); k = х<у — хс + г; го' = р,, + уо--
Угол Yi, tg Yi = (и + k)/(c — го"), (г0- — радиус окруж-
ности, проходящей через точку О").
Определение подынтегральных функций.
Построение эпюр внешней нагрузки по отдельным участкам:
для участка АВ q = (ф); для участка ВС q = (х);
для участка CD q = Ё,2 (ф); для участка DE q = g2 (х).
Вычисление функций фг (х) и фг (ср) и построение эпюр:
для участка АВ ф1 (ср) = (го-!г + sin <р) cos <р; фз (<р) =
= (гО'1г + sin ср) sin <р; ф5 (<р) = (rodr + sin ср) cos (у — <р);
для участка ВС фг (х) = /?; ф3 (х) == R (R — с) (R — текущий
радиус); для участка CD фг (ф) = {ro"!ri — sin ср) cos ф;
ф4 (<р) = (го"/п — sin <р) sin ф; ф6 (ф) = (rO"lri — sin ср) х
X cos (ух — <р); для участка DE ф2 (х) = (rs — х sin 5°);
ф4 (х) = х (rs — х sin 5°) (5° — угол наклона конической
полки обода; rs — расстояние от оси обода до точки пересе-
чения образующей конуса посадочной полки с осью V).
Вычисление значений внешних силовых факторов по уча-
сткам.
Осевая сила Nqn:
л/г—ср,
для участка АВ Nqn — (r2/p) J (ф) фг (ф) dtp (<рп — угол
Ч’п
наклона n-го сечения относительно оси X; <рг — угол между
сечением начала приложения нагрузки q = (ср) и осью Y);
Гог
для участка ВС Х9П = (1/р) f (х) фх (х) d(x) ф- (гп~
222
ПРИЛОЖЕНИЕ I
радиус обода, определяющий положение n-го сечения
относительно оси обода; NqB — суммарное значение осевой
Л/2—ср,
силы на участке АВ, NqB~ (r2/p) J L (<р) фт (<р) dtp; для
о
<₽п
участка CD Nqn = (r2/p) J g2 (tp) if2 (tp) dtp Ц- NqC (tp/, — угол,
о
определяющий положение n-го сечения относительно оси X);
NqC — осевая сила на тороидальном и плоском участках,
ГО’
X9f,=(l/p) J (х) (х) dx 4- X9bJ Для начального сечения No =
ТО"
= р/2р (щ — do/4); do = 2 (р„ + б + бкф) (6 — суммарная тол-
щина стенок камеры и флепа); для участка ED NED — No —
— Nqd (NqD — суммарное значение осевой силы на участке
л/2—5°
ADY, NqD= (r2/p) j g2 (ф) 4-2 (<р2) dtp + NqC.
о
Поперечная сила Qqn, действующая на отсеченную часть
закраины от нулевого до n-го сечения:
^2
для участка ED Q(?n = cos57p J |2 (х) 4-г (х) dx {ln, l2 —
In
расстояние от точки S до точки пересечения посадочной
12
полки с текущим и нулевым сечениями), QqD = cos 5°/р J£2 (х)X
ii
X4>2(x)dx(QgD—суммарная поперечная сила для всего участка
Ф/г
ED\, для участка DC Qqn=QqD + (r^/p) J g2 (<p) ij’4 (<p) dtp (tp[ = 85л/
ф!
/180 — угол, определяющий положение точки D относительно
оси X); для участка В A Qqn =Q9B + (r2/P)J L (ф) Фз (ф) Й»
о
(Q<jb — поперечная сила Qqn для сечения, проходящего
o’!
через точку В), QqB = QqC = (r?/p) [ (tp) (tp) dtp -j- QqD;
6
полная поперечная сила, действующая на всю закраину,
Я/2—
Qq = QqA = QqB + (^/Р) J fel (ф) Фз (ф) dtp.
0
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА РАЗБОРНОГО ОБОДА КОЛЕСА
223
Внешний момент j\/[ q пс, действующий на отсеченную (от ну-
левого до n-го сечения) часть закраины, взятый относительно
центра тяжести сечения закраины:
^2
для участка ED Mqnc=^—NDEmx—{\lp) J l2(x)^(x)dx (NDE =
In
= No — NqD; mr — расстояние по вертикали от центра тяже-
сти сечения всей закраины до середины отрезка DE; NqD —
суммарная осевая сила на участке AD); для участка DC
Mqnc = MqDC — (r^h'/p) J g2 (ср) фв (<p) dtp (h' = (c — ro»)/cos ft,
4>n
MqDC = Mqnc ПрИ ln = /J; ДЛЯ уЧЗСТКЗ CB Mqnc =
rn
= MqCC 4- (1/p) J gi (x) 4?3 (x) dx (Mqcc =Mqnc при фп = 0);
rO"
cpt
для участка BA Mqnc = MqBC (f^h/p) J gi (<p) фБ (<p) tty
<₽71
(M qBC = Mgnc при r,1 = r0")’
Полный момент, действующий на закраину, Mq = MqAC ==
Л/2—<р,
= MqBC + (r2/i/p) J (<p) фБ (<p) dtp.
0
Момент M. qn от внешних нагрузок, действующий на отсечен-
ную часть закраины, относительно центра тяжести отсеченной
части Mqn = Qqn (Ус ~ Усп) COS (<р — ft)/(cOS ft sin <jp) 4
4" M qnc = arctg (Qqn/^i) = tycn %с)/(Ус Усп), Nj =
= No — Nqn-, ft = arctg (xcn — xc)/tyc — ycn) ].
Определение внутренних силовых факторов Мо и Qo в нулевом
сечении.
Коэффициенты Ро = ^3(1 — ц2)/(р26о); X = (pc6o₽o)/[6F (1 — р2)];
со = ₽о/х; f = Jv!F-, lo = (1 + 2а₽о)/(1 +< 4 х).
Mvq+Qq [gx/(l+2aP0)] (a-eof)
1 -j- 2ap0e0f (1 — O,5Eo) 4 aPo?o
Силовые факторы в начальном сечении.
Изгибающий момент М о
[Д4 Sq = Mq Аг Nо {с — р) ].
Поперечная сила Qo =МоШ> — Qq 1Во % /(1 +2аР0)].
Определение внутренних силовых факторов в сечении закраины
и цилиндрической части обода, построение эпюры изгибающих
моментов, действующих в сечении обода.
224
ПРИЛОЖЕНИЕ II
Сечения закраины обода.
Изгибающий момент Мп = p/(rnpn) {— М о — Qo«) X
X (Fn dnen + Jn) с/J у] — [c (Qo + Qq) Fndn!F] + (Qo +
T Qq) Pndn [-A4 qn M 0 Q(F’n 4“ Nq (pn p) ] pn|
(Gl Pn) Nqn.
Поперечная сила Qn = [Fndn/(rnpn) ] {[(ТИ2? — M о — Q(fi) X
X can/Jy] — lc (Qo + Qq)/F ]} + p (Qo + Qqn)/rn.
Сечения цилиндрической части обода: Мп =Мо [ехр (—pnx) ] X
X (cos pnx + sin рпх) — Qo [ехр (—рх) 1 sin рх/рпр2 (х — расстоя-
ние от рассматриваемых сечений до нулевого; рп =
= ул3 (1 — ц2)/р2б^; 6П — толщина обода в рассматриваемом
сечении). Напряжение в закраине.
Поперечные напряжения on = (Qn cos <р Ц- Nqn sin <p)/6n ± 6Mn/6n
(плюс — для напряжений на наружной стороне обода, ми-
нус — для внутренней стороны; 6П — толщина закраины в п-м
сечении).
Кольцевые напряжения ок = (ТИ2(7 — 7И0 — Qaa) pxn/Jy — (Qo+
+ Qq) P/F + 6ц7Йп/6£ (xn — горизонтальная координата середи-
ны n-го сечения х, у, начало отсчета которой лежит в цен-
тре тяжести сечения закраины, хп = ап — dn; плюс — для
наружной стороны обода, минус — для внутренней).
Напряжения в цилиндрической части. _____________
Коэффициент р для n-го сечения р„ = yz3 (1 — р2)/(р2б,2)
(6П —толщина обода в n-м сечении).
Цилиндрическая жесткость Dn = (Еб^)/[12 (1—р,2)].
Перемещение <лп = — [Л40/(2Ппр^)] [ехр (— pnx)] (cos рпх —•
— sin [V) + [Qo/(2Enp®)] [ехр (— pnx)J cos рпх.
Кольцевая сила Ny = Eton6n/p.
Поперечные напряжения о„ = No/$n + вММ (плюс для
наружной поверхности обода). Кольцевые напряжения oh =
= Ny/&n ± бцА-Ц/б2, (плюс для наружной поверхности обода).
Построение эпюры напряжений в сечениях обода.
II. ПРИМЕР РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОДА
7,0—20 ПОД ДЕЙСТВИЕМ ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА В ШИНЕ
Исходные данные:
размеры профиля обода (см. рис. 1.28);
давление воздуха в шине р = 0,6 МПа;
эпюра распределений нагрузки q на обод при заданном давле-
нии воздуха в шине (см. рис. 1.14, б);
коэффициент Пуассона материала обода ц = 0,28.
I. Определение геометрических характеристик отдельных уча-
стков обода.
ПРИМЕР РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОДА
225
Рис, П.1, прил. Схема разделения сечения Рис. II.2. прил. Участок ED посадочной
бортовой части обода полки
Выбрав нулевое сечение в средней части плоского участка
посадочной полки обода, следует разделить эту часть обода на
отдельные участки (рис. II. 1 прил.). Каждый из участков можно
представить в виде алгебраической суммы элементарных площадок,
для которых определяем площади, координаты центров тяжести,
центральные статические моменты и моменты инерции относительно
оси Y.
Участок ED составляют два треугольника DED' и D'Е’Е
(рис. II.2 прил.).
Fu = 0,3DE-DD'; F12 = 0,5D'Е' • ЕЕ';
хсп = xDD> + (1/3) (DE cos а — DD' sin a);
yCu = (1/3) (2DD' cos a — DE sin a);
*ci2 = xDD^ Ц- 2D'E'/3 — DD' sin a;
Уса = EE /3;
•$iix = EиУси', = Fiixcii>
S12X = F 12УС!2г = E 12Xci2i
Ju (1) = (DE)3 DD'/3fr, Ju (2) = DE (DD')3/3b-
Jnx = Jn (i) sin2 a -|- Ju (2) cos2 a;
J 12g = Ai (i) cos2 a + /ц (2) sin2 a.
Участок DC можно представить как прямоугольник NCKD'
(рис. II.3 прил.), треугольник ND'O", квадрат O'"LKM,
малый O'"LM. с центральным углом л/2 и большой О"CD с цен-
тральным углом (л/2 — 5°) круговые секторы.
Прямоугольник NC’KD':
FS1 = KD'C'K;
xcsi — xc’K _iL KD /2;
Усз1 — С К/2',
226
ПРИЛОЖЕНИЕ II
Рис. II.3. прил. Участок DC бортовой Рис. П.4, прил. Участки CG и СВ борто-
закраины вой закраины
•Ssix = F з1Усз1\ Ssiy — F з1Л"сз:ь
J31x = KD' (KC')3/12; J31y = (KD')3 KC!\2.
Треугольник ND'O":
F32 = (0"C — D'K) C’K/2;
xC32 = *C'K + D'K + (0"C — D'K)/3;
t/C32 = 2CK/3;
•$32X = FS2!/C32 ’> Sg^y = Fg2XCSZ',
J32x = (C'K)3 (0"Cr ~ KD') I 36;
J32y =c'к (0"C — KD')s/36.
Квадрат O'LKM-
FS3 = (0"'L)2;
xcss ~ Хек ~т 0
ycss = 0"'L/2;
5ззх = F33yc33, S33y = F ззХсзз!
/ззх = J33y = (Р"'Ь)Ш2.
Малый круговой сектор O'"LM'.
yLM = 45° = 0,785;
F3i = Vlm (0"’L)3 = 0,785 (0"£)2;
уг = 0"'L-2 sin 0,785/(3-0,785) = 0,6000’"L;
xC34 = хек + 0"'L — yt sin yLM =
= xc-k + 1,424O'"L;
ПРИМЕР РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОДА
227
Hcsi = 0"'L — yr cos yLM = 0,5760"'L;
Sstx = F 3$УсЗ£, $34у = F3iXC3i',
J34 (i) = (20"'L)4 (у^м + sin yLM cos yLM —
- 16 sin2 tLm/9tlm)/64 = 0,0384 (O'"L)4;
^34(2) = (2O'"L)4 (yLM — sin yLM cosylm) = 0,0714 (0"'L)4;
Jeix = Jsty = 0,5 (J34(i) + «^34(2)) = 0,0549 (O'"L)4.
Большой круговой сектор O"CD:
Yeo = 42° 30' = 0,742;
F35 = Yeo (O"C)2 = 0,742 (O"C)2;
y., = O"C-2 sin yCD/3yCD = 0,6070''C;
xcsi = xCD 4- O"C — 0,6070"C = xCD + 0,3930"C;
Уезз — С К —- y% sin Yen = С K, — 0,4110 C;
Sssx = РззУезз', $33y = РззХезъ',
Л5(1) = (2O"C)4 (Yen + sin Yen-cos Yeo —
- 16 sin2 Ycd/9Ycd)/64 = 0,0364 (O"C)4;
J35(2) = (20 C)4 (Yen — sin Yen’Cos Ycd)/64 =
= 0,0608 (O"C)4;
J35X — J35 (i) sin2 у cd + J 35 (2) cos2 yCD = 0,0496 (O"C)4;
J— J35 (i) cos2 Yen -4- J35(2) sin2 Yeo — 0,0476 (0"C)4.
Участок CG можно представить как большой O"CG, малый
О'" LM круговые секторы, треугольник О"С"О"' и прямоуголь-
ник С" С" КМ (рис. II.4 прил.).
Большой круговой сектор O"CG:
усо = усо- = 0,5 arctg (C"O"7O"C");
F21 = G Cycc;
ys = 2O"C sin Ycg/3Ycg;
XC21 — XCD + О C — y3 COS Ycg!
Ус21 —С К Уз sin Teci
*^2ix = F 21Ус2ъ S2iy = F 2iXC2l;
J21 (i) = [(2O'C)4/64] (ycg + sin ycg cos yCG — 16 sin2 yCG/9yCGyr
J21 (2) = [(2O"C)4/64] (ycg — sin ycg cos yCG);
J2ix = J21 (i) sin2 Ycg J21 (2) cos2 Ycg>
Jsiy — J21 (i) cos2 Ycg г J21 (2) sin2 Ycg-
228
приложение II
Малый круговой сектор O’"LM'-
F22 = (O'"L)2 TcG;
z/4 = (2O’"L)4 sin yCG/3yCG;
-VG22 — XCD -- cos Tcg>
УС22 = 0" M — 1/4 sin yCG;
B22X ~ ^221) — F 22XC22,
/22 (i) = [(2O'"M)‘I/64] (yCG 4~ sin ycccos yCG — 16 sin2 yGG/9yGG);
^22(2) = i(2O’"M)'764 ] (yCG — sin yCG cos yCG);
J%2X — J21 (I) Sin2 yCQ 4“^22 (2) COS2 yCG;
J22y — ^22(1) COS2 yCG 4- J22(2) Sin2 yCG.
Треугольник 0"C"0"':
F23 = 0,5C'L (0"C — 0"'L);
xC23 = xCD + (0"C - O'"L)/3;
yC23 = O’"M + 2C773;
S23x — Р2зУс23\ ~ F23XG23\
JMx = [(O"cz — O’"L) (C'L)s]/36-
JMy = [CL (0”C — 0"'L)3]/36.
Прямоугольник C'CLO"':
F2i = C'L-O"'L\
Xcn = Xc’K 4~ 0,5O"'L;
yC2i = O'"M 4- 0,5C'L;
*^24X = F2iyc2i, F211,j — F2iXc2i,
J2ix = O’’’L (CL)3/12;
J2iv = CL (O'"L)3/12.
Участок СВ является прямоугольником BB'CC (рис. 11.4
прил.):
Fa = CC ВС;
xCil = xc^ + 0,5CC;
уса = СК - 0,5CL;
•Sax — Fлус а; S^y = F4j.xG4l;
Jilx = (CL)SCC/12; Jaij = (CC)3 CL/12.
Участок BH можно представить как большой О’ВН, малый
OlvH'H" секторы, прямоугольник OWH"B'B" и треуголь-
ник О'О^В" (рис. II.5 прил.).
ПРИМЕР РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОДА
229
Рис. П.5, прил. Участки ВН и ВА бортовой
акраииы
Большой круговой сектор О'ВН'.
уИв = 0,5 arctg (О™В"/О'В'У,
^51 — УНвО'В'
Уь = 20'В sin Тнв/(3унв);
ХСЫ — хо* 4~ Уъ COS Унв',
Усы — С’К + Уъ sin унв',
Silx =Вь1Усы> — Впхсы<
J5i(i) = [(2О'В)4/64 ] (уНв +
+ sin уив cos уИБ — 16 sin2 Унв^УнвУ,
Л1(2) = [(20'5)4/64 ] (уНБ — sin унв cos унв);
J-,lx = Ли о) sin2 унв + Д1 (2)) cos2 унв;
«^5ц/ = Jsi (1) COS2 Унв + J5I (2) $'т2унв-
Малый круговой сектор OIV Н"Н':
F^ = (0IV Н')2 унв; ye = 2O1VH’ sin Унв/Зунв',
хс52 = xoIV + Уч cos уНБ;
Усьг = С К + O1VB" + Уч sin Унв',
8мх =Вь2УсЬ2", Sb2y = F Ч2ХСЪ2\
Л2(1) = [(2OIV//')4/64 ] (уНБ +
+ sin уНБ cos унв — 16 sin2 унв^Унв)',
Js2(2) = [(2OIV//')4]/64 (Унв — sin Унв cos уНв);
J52ж = ^52(1) Sin2 Унв + >^52(2) COS2 Унв\
JЧ2у — ^52(1) COS2 Унв + *^52(2) Sin2 Унв-
Прямоугольник OIVН"В’В":
F53 =OlvB"B’B"-,
хс5з — %oIV + 0,5В'В"',
Усъз = в'К + 0,50IV В";
Вчзх =F5Syc53', Зьзу = F53xC53;
j63x = (О^В’У В'В'712;
Лзу = О^В" (В'В'У/12.
230
ПРИЛОЖЕНИЕ II
Треугольник O'OlvB”:
FM = 0,50'В"-B"OIV;
a'cs4 = A'oiv -J- 2B’B"/3;
yc-oi = B’K + OIVB"/3;
F>№x = FЬ$УсЫл ^aMj = F
J54x = O'B''(OIVB'')3/36;
J8W = (O'B")3(OlvB")/36.
Участок AB можно представить как большой О’АВ, малый
OWA"H" круговые секторы с центральными углами л/2 и два
прямоугольника А’ А"О’В" и OlvB"B' Н" (рис. 5 прил.).
Большой круговой сектор О'АВ:
Fel = п/4 (О'ВУ = 0,785 (О'В)2;
z/7 = [2O'Bsln л/4]/(Зл/4) = 0,60' В;
Яси = х0- + Hi cos л/4 = х0- + 0,4240'В;
Усв1 = F'K + У1sin л/4 = В'К + 0,4240'В:
S«ix ~ FвтУсвъ Seiy = FeiXceii
J6i (i) = [(20'5)764] (уЛ11 4- sin уАВ cos уАв —
— 16 sin2 Уав/Оуав) — 0,0385 (О'В)4;
Jei (2> = [(2О'В)‘/64 ] (уАВ — sin Уав cos уАВ) =
== 0,0714 (О'В)4;
Jeix = Jeiy =0,5 (7б1 (1) + 7б1 (2>).
Малый круговой сектор O1VA"H":
F62 = 0,785 (OIV//')2;
у8 = 0,60lvH'-
Хсе2 = Xq + 0,4240 vH'-,
УС62 = В'К + Опв" + 0,424OIVB';
Sg2X — FчгУсй'А = F e2Xce2t
7б2(1) = 0,0.385 (O^H'y-
J62 <2) = 0,0714 (OIVB')4;
Л2а = J62V = 0,055 (OIV//')4.
Прямоугольник A'A" O'В":
Fes = A'A"- A'O';
Хсвз — Xq> -4- 0,5Д A ;
ПРИМЕР РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОДА
231
Усвз = В'К ~Р 0,5Л'0';
5взх — ВбзУсбз> Везу = FegXces',
J№x = Л'Л"(Л"В")712;
JeSU = (Л'ЛТ-Л’В712.
Прямоугольник
F6i =.O1VH"-O1VB";
хеш — x'oIV ~Р 0,50 v№;
Ус^ = В'К + 0,5OivjB";
$64» — Fe^ycBi, Siiy = 7’64'^064»
J6ix = O1VH" (0wBy/l2-
Jeiv = (0IV//")3 0IV//712.
Участок AJ (рис. II.5. прил.):
Fn = Хс ЛЛ';
Xq77 == 0,5xo'j
ycn = B'K 4- AO' — 0.5ЛЛ';
Sjix = F пУси', S71y = F nXC71',
Jnx = xot(AA’)s/l2-,
J71y = (x0,fAA'/l2.
2. Определение геометрических характеристик последова-
тельно отсеченных частей бортовой закраины и посадочной полки.
Площади Fn отсеченных частей:
= Ви + F12;
F2 = Fs -J- F21 — F23 — F22 — F
Fa = Fj FS1 F32 — F33 -p F34 — F35;
Ft = F3 -p F41;
F5 = F4 + F51 - FS2 - F53 - FS4;
Fb = F4 -p Fbi -- Fb2 - Fbs -- Fei,
F = F7 = Fb + F71.
232
ПРИЛОЖЕНИЕ II
Статические моменты Snx, Sny отсеченных частей Fn:
S'JX
Sjx = Sllx + *S12X»
S2X — Sax 4" *^21X ^23x ~ ^22X ~ S24X,
~ Six Saix *5з2эс Sg3X S34X *Ss5xi
Sjx — Ssx 4~
S5X — S4X ~h *$51X S&2X S53X S&4XJ
Sex ~ S^x Ч~ *5б1х? 5б2ЭС S&sx Sq^x*9
Sx = S?x = Sex ~b 571x-
Slr/ ~ S11?/ + 512г/;
S^y — Say 4“ *^21г/ S%3y S^y *$24г/>
’ *^1?/ 4" *$31y 4- *$32£/ Sssy 4“ *5з4г/ Ss5yi
Siy = Sgy 4~
S&y — + S61y — S62y — S53y — S64y;
S$y== Ч- Seiv Se%y S6sg
== S?y = Sgy 4~ S^iy.
xCn, Усп отсеченных частей Fn:
Ус1 — Six/Fi,
Ус2 — S^x/Fz",
Усз — SSx/F 3;
Уz= Sqx/F4,
Усе = Sgx/F^‘,
Усе = S6X/F e;
У ci — Ус — Six/F 7.
Координаты центров тяжести
xci = Sj.y/Fi,
ХС2 = ^2ylF2,
хсз — S^.jF 3;
ха = Sty/F'4;
хсъ= S6y/F6'
хСв — Sey/Fe',
Хс1 == хс — $iJF 1,
Моменты инерции Jny отсеченных частей Fn относительно их
центральных осей уп:
Jiy~ Fn (ха — xcn)z + J12?; + KJ2 (xCi — xci2)2;
J By = JSy 4“ F 3 (л"с2 -^C-'i)2 4~ J 21y 4“ F21 (XC2 ' XC21)
[>^23г/ 4“ F2s (Xc2 Xc2b)Z ]
[ J22y 4-^22 (XC2 -- XC22)2 ] - [424y 4~ F2i (-''Сг -^024) 11
Jsy = J iy 4- Fx (xcs — xci)2 4~ J sly 4* F31 (xcs — хсз1)2 4-
4- JS2y 4- F22 (Xos --- Xcsz)2 - [4ззу 4“ F3S (Xcs Xcss) 1 4"
4* J Sly 4- Fs^ (Хсз Xc3i)Z ---- iJs5y 4" F 35 (Xcs ' Xcss) ]>
ПРИМЕР РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОДА
233
F — F Зу 4" F3 (Хц4 ^сз)2 JЦ 4" F41 (Л'с4 ^С41)2;
F5y = jiy + Fi (хСз — XCi)2 +
4~ Jsi 4“ F51 (хС5 — хСБ4)2 [^62 4“ F52 (хС5 хсв2)2]
— [*^БЗ 4“ ^53 (ХС5 Л"сбз)2] 1*^54 4~ ^54 (ХС5 Л7'Б1)2] >
^ву — ty 4- F4 (хС6 — хс^2 -j- Jgiy 4~ F61 (xce — xccl)2
— [F<2y 4~ Fw (xC6 л’сег)2] IVвзу 4~ FeS (xC6 л'да)2]
• IVety 4~ ^ 64 (AC6 %.)2];
Fy = F7y = Jey-{-Fe (xc — XCe)2 4~ Jn 4~ Fn (xc — xC7l)2.
Числовые значения геометрических характеристик элементов1
бортовой закраины приведены в табл. 1 прил.
3. Определение по чертежу расчетных параметров обода:
радиуса срединной окружности цилиндрической оболочки
р =25,125;
толщины оболочки в нулевом сечении 60 = 0,673;
радиуса окружности центров тяжести сечения бортовой за-
краины С = Ру + ус = 26,741, (ру = 24,85 — расстояние между
осью X и осью вращения обода);
расстояния а = 2,364 между нулевым сечением и осью И;
геометрических параметров отсеченных частей бортовой за-
краины по расстояниям между осью Y и центрами тяжести отсе-
ченных частей закраины ап = хСп — хс, нулевым сечением и
центрами тяжести отсеченных частей еп = а — ап, радиусам
центров тяжести сечений закраины рп = pv + уСп, радиусам
окружностей гп сечений по срединному слою закраины; расстоя-
ниям dn между серединой сечения закраины и центром тяжести
отсеченной части;
параметров гп и dn по построению, исходя из заданных раз-
меров обода.
4. Определение внешних силовых факторов Nq, Qq и Mq.
5. Определение подынтегральных функций aiy (ф), ф3 (ф), ф5 (tp)
на участке АВ, функций (х), ф3 (х) на участке ВС, функций
4г (ф)> ^4 (ф), Фе (ф) на участке CD и функций ф4 (х) и (х) на
участке DE.
Используя заданную эпюру давления шины на обод, можно
построить функцию <7 = £] (х) на участке АВ, функции q =
= (х) на участке ВС, функции q = £2 (ф) на участке CD и
функции q = 5г (х) на участке DE, а затем, производя интегри-
рование в пределах каждого участка, определить значение осе-
вых Ngn, радиальных Qqn сил и моментов Mqn, действующих на
каждый отдельный участок, а также суммарное их значение Nq,
Qq и Mq, воспринимаемое всей бортовой закраиной обода.
234
ПРИЛОЖЕНИЕ II
Таблица 1 при л. 11
Сечение на рис. 1, прил. xCn УСп s nx Sny Jnx Jny
1 ^12 fl 0,579 0,508 1,087 *'C11 XC12 xci 3,785 4,263 4,009 УСц УС12 УС1 0,492 0,225 0,367 Co Co Co и ЬЭ I-» и и 0,285 0,114 0,400 $ » W « S5 о? ОЭ1 CO1 2,192 2,167 4,359 J11X J]2X 0,021 0,013 Jny ^120 fl0 0,066 0,064 0,192
fzi 0,296 XC21 2,940 УС21 1,369 §21Х 0,405 s210 0,871 21X 0,007 ^210 0,009
f22 0,167 %C22 2,305 УС22 0,428 ^22X 0,071 $22y 0,384 J22X 0,002 f220 0,003
2 f2s 0,374 2,900 УС23 1,265 §23X 0,474 ^231/ 1,085 •^23X 0,021 f230 0,012
f24 0,599 XC24 2,350 УС2А 1,099 $24X 0,658 S'iAy 1,407 24X 0,050 f240 0,018
f2 1,737 XC2 3,594 УС2 0,376 $2X 0,654 S3y 6,245 f20 0,745
f3l 1,934 XCsi 2,655 УС31 0,799 S31X 1,545 Sgly 5,135 *^31x 0,412 ^310 0,236
f 32 0,112 ^C32 3,307 УС32 1,065 S32X 0,119 S32y 0,369 J32X 0,0001 Js2y 0,016
3 F 33 0,630 XC33 2,350 УС33 0,300 *$33X 0,108 Sssy 0,846 ^33X 0,011 Jssy 0,011
Fst 0,283 XC34 2,395 УС34 0,345 *^34X 0,098 Ssty 0,677 J 34X 0,007 J34U 0,007
F3.5 0,475 Хсзь 3,041 УС35 1,269 S35X 0,602 S350 1,444 35X 0,020 Jssy 0,020
F3 2,581 ХСз 3,197 УСз 0,562 $3X 1,451 •$30 8,251 Jsy 1,618
ПРИМЕР РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОДА
235
Продолжение табл. 1 при л. И
Сечение на | рис. I, прил. Fn xCn «Cn snx Sny ^nx
4 Fn Fi 0,469 3,050 XCn xa 2,325 3,063 УСп yCi 2,025 0,787 •$4IX ^4х 0,949 2,400 Oj CO . « >- <C 1,090 9,340 J41x 0,028 •^ily ^ty 0,012 1,931
Fsi 0,938 xcn 1,911 УСп 2,772 2,598 St,111 1,791 J51X 0,050 ^ыу 0,174
F$2 0,260 XC52 1,688 УС52 2,819 S52X 0,732 Sny 0,438 J52X 0,004 Fny 0,013
5 Fss 0,200 xcn 1,55 УСъз 2,55 ^53X 0,510 S5gy 0,310 ^53X 0,001 Jssy 0,017
Fn 0,035 ХСы 0,933 УСп 2,517 ^54X 0,088 Sny 0,033 A4X 0,0001 •fny 0,0002
F6 3,492 XCs 2,964 УСъ 1,050 ^5X 3,688 S&y 10,351 J&y 2,178
F„i 2,835 xcel 1,511 yen 3,261 9,246 Sgiy 4,284 61X 0,716 Fny 0,716
F»2 0,785 %Сб2 1,477 УСв2 3,077 ‘Я'.гя 2,417 1,160 Jg2x 0,055 0,055
6 Fes 0,420 хСвЗ 0,875 УСвз 3,050 ^63X 1,281 Stay 0,368 Азх 0,061 J my 0,004
Fm 0,200 xCet 1,550 У Cm 2,550 •^64X 0,510 Sgiy 0,310 *^64X 0,001 J<ny 0,017
Fe 4,480 xCe 2,631 УСв 1,660 •Sex 7,438 Sky 11,787 fey 4,122
7 Fn 0,490 xCn 0,350 УСп 4,000 S-nx 1,960 S-ny 0,172 J-11X 0,020 f-ny 0,020
F, 4,970 XC-! 2,406 УС-! 1,891 ^7X 9,398 S-iy 11,958 Ay 6,440
236
ПРИЛОЖЕНИЕ II
6. Определение начальных значений внутренних силовых
факторов изгибающего момента 7И0 и поперечной силы Qo:
₽о = У 3(1 -р2)/(р2б2) = 0,314;
% = (pc6®|32)/6F(l — р2)==0,231;
^о = ₽о/х= 1,359;
f = J!)/F= 1,296;
1о = (1 т 2ф)/(1 + + %) = 1,258;
Л^0 = (р/2р) (/2-^/4) = 81,475;
= Мд + (с - р) No = 145,336.
7. Определение начальных значений изгибающего момента Мо
и поперечной силы Qo:
° 1 +2ф7(1 — 0,5g) + <zpg
Qo = gR0 - &Qq/(1 + 2o|3) = 18,877.
8. Определение внутренних силовых факторов Мп и Qn,
действующих в сечениях бортовой закраины обода.
Для удобства расчета следует ввести постоянные Аг и Л2 и
переменные Вх, В2, В3, Ве,, Вь, Ве, В-, и Сг:
Д = [(Л4Ха - Л10 - Q„«) c]/J = 154,539;
A = ((Qo + Qq)c]/F = 392,861;
A = - Mo - Qoa) p]/J = 145,2;
A = [(Q0 + Qg)p]/F = 369,12;
Bj, = Fndnctn Jn,
в2 = ЛА;
Bg == (Qo A Qqn) Pn^nt
ПРИМЕР РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОДА
237
^4 -- [Мдп М0 Qo^n ! М) (pn p)] pn;
®6 — if n Pn) Nqn,
Eg = [Fn (A10n -^2)Р]/(7пРп)>
B7 = [(<2o -Г <2gn) Pl/Z'n;
Ci — AiB^ — A2B2 i Ba — Bit
где 7Wgn = [Qg„ (Ус — Усп cos a]/(sln <p cos y2) -f- Af,mc.
Тогда
Mn = [Cip/(rnpn] — B5; Qn = B6 + B7.
Числовые значения внутренних силовых факторов, действу-
ющих в бортовой закраине обода, приведены в табл. 2 прил.
9. Определение изгибающего момента М п< действующего в се-
чениях цилиндрической части обода.
Необходимо определить толщину обода в начальном 60 и в те-
кущих сечениях цилиндрической части обода, а также значения
параметров Р в этих сечениях:
Р„ = -ГЗ (1 - ц2)/(р2^); Dn = (£62)/[12 (1 - р«)];
60 = 0,673; р0 = 0,317; Do/E = 0,0275;
6Т =0,585; ₽! =0,336; DJE = 0,0181;
62 = 63 = ... = 0,550; р2 = ₽з = ... = 0,346; D2/E =
= = ... = 0,0150.
Используя формулу
МпМ = Л10е-₽* (cos рх -ф- sin рх) — (Qoe-P% sjn рх)/р
с подставкой в нее текущих величин х и (J и начальных значе-
ний М о и Qo, можно вычислить значения изгибающего момента Л4П.
Числовые значения изгибающего момента приведены в табл. 3 прил.
10. Уточнение эпюры изгибающего момента на участке борто-
вой закраины обода. Определение поперечных ох и кольце-
238
ПРИЛОЖЕНИЕ II
Таблица 2 и р и л. II
Сечеиие и а рис. 1 прил.
Параметр 1 2 3 4 5 6 7
Qqn 18,710 20,785 22,610 22,610 28,325 54,139 54,139
Mqnc —61,671 —63,883 —66,168 —64,325 —44,047 13,572 13,572
N qn 54,140 53,388 50,351 41,642 22,157 0 0
Ni = No — Nqn 27,335 28,087 31,125 39,833 59,318 81,475 81,475
QqrJ N i 0,685 0,740 0,726 0,568 0,478 0,665 0,665
<p = arctg (Qqn/Ni) 34° 23' 36!° 30' 36° 29° 35' 25°31' ЗЗ^Зб' 33° 36'
(XCn~ Хс)1(Ус~ Усп) 1,063 0,825 0,602 0,601 0,699 0,975 0
Ta=arctg (xCn~xc)/(y(-yCn) 46е 45' 39е32' 31° 03' 31°01' 34° 58' 44° 16' 0
a= <p — y2 — 12° 22' —3°02' 4° 57' —1°26' —9° 27' — 10° 40' 33° 36'
cos a 0,977 0,999 0,996 0,999 0,987 0,983 0,833
cos Ya 0,685 0,771 0,857 0,857 0,820 0,716 1
sin ф 0,565 0,595 0,588 0,494 0,431 0,553 0,553
Ус Усп 1,524 1,515 1,329 1,104 0,841 0,231 0
[^?n (УC Усп) Х X cos a]/sin <р cos у2 71,981 68,550 59,445 58,991 66,563 31,012 0
-^<771 10,310 4,667 —6,723 —5,334 22,516 44,584 13,572
Pn 25,217 25,226 25,412 25,637 25,900 26,510 26,741
ап 1,603 1,188 0,791 0,657 0,558 0,225 0
dn 0,713 0,993 0,872 0,742 0,827 1,925 2,406
еп 0,756 1,171 1,568 1,702 1,801 2,134 2,359
ПРИМЕР РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОДА
239
Продолжение табл. 2 пр и л. II
Сечение на рис. 1 прил.
Параметр
1 2 3 4 5 6 7
гп 25,251 25,391 26,448 27,300 28,110 28,850 28,850
В% ~ РтАг 0,775 1,725 2,250 2,263 2,888 8,624 11,933
В2-ап 1,242 2,049 1,780 1,487 1,612 1,940 0
~ Вз*ап Ч- Jпу 1,434 2,794 3,398 3,418 3,790 6,062 6,440
А1В1 221,609 431,782 525,124 528,214 585,703 936,815 995,231
Qo 4“ Qqn 37,587 39,662 41,487 41,487 47,202 73,016 73,016
В% = (Qo + Qqn) $п'&п 675,804 993,510 919,321 789,193 1011,034 3726,134 4688,003
No (pn — p) 7,496 8,229 23,383 41,715 63,143 112,84 131,66
Qo'^n 14,271 22,105 29,599 32,129 33,997 40,284 44,531
^qn M Qo^n 4~ M) X x (Pn — P) —60,147 —72,891 —76,621 —59,430 — 12,020 53,458 37,018
B4 — 1516,727 — 1838,748 — 1947,093 — 1523,607 —311,318 1417,172 989,898
B$ ~ (fn ' Pn) Nqn 1,841 8,809 52,164 69,251 48,967 0 0
^2^2 304,467 677,685 883,937 889,044 1134,582 3388,033 4688,010
Ci = AjBi — A2B2 + + В3-Я4 2109,673 2586,355 2507,601 1951,970 773,473 — 142,256 5,326
pl(Pnrn) 0,040 0,039 0,037 0,036 0,035 0,033 0,033
(ClP)/(Pnrn) 83,332 101,385 93,784 70,076 26,685 —4,680 0
Mn~ (Ci^))l(^nrn) В5 81,491 92,576 41,62 0,825 —22,282 —4,680 0
Aian A2 — 145,135 —209,269 —270,621 —291,329 —306,628 —358,090 —392,861
Be —6,232 — 14,249 —26,123 —31,899 —36,941 —52,780 —63,652
B7 37,399 39,246 39,412 38,182 42,190 63,588 63,588
Qn 31,167 24,997 13,288 6,283 5,249 10,808 —0,064
240
ПРИЛОЖЕНИЕ II
Фис. П.6, прил. Графики изгибающего момента 7Ии, поперечных и кольцевых напря-
жений на наружной и внутренней и <7,го поверхностях обода
Art »**. ЛИ УЧ
вых ву напряжений на наружной и внутренней поверхностях
обода.
Исходя из анализа полученных значений изгибающего мо-
мента, следует выбрать дополнительные сечения в точках 8, 9
и 10 (см. рис. 1 прил.), определить для участков между сечениями 5
и 8, 8 и 9, 2 и 10 площади Fs, Fa, Flo, координаты центров тя-
жести этих площадей хС8, хС9, хс10, уС8, уса, yCio> их центральные
моменты инерции Jv8, Jya, Jyl0, а также все необходимые пара-
метры аналогично тому, как это делалось выше, после чего под-
считать изгибающие моменты Мп в сечениях 8, 9 и 10.
Используя формулы (10.11) и (10.12) алгоритма для участка
бортовой закраины, а также формулы (10.21)—(10.26) для уча-
стка цилиндрической оболочки, можно найти поперечные и коль-
цевые напряжения для наружной ожн, оун и внутренней ожв, оЙВ
поверхностей обода. Числовые значения этих напряжений, а также
величин, необходимых для их вычисления, приведены в табл. 4
и 5 прил., а графики зависимости —на рис. II.6. прил.
ПРИМЕР РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОДА
9 П/р И. В. Балабина
242
ПРИЛОЖЕНИЕ II
Таблица 4 прил. II
Сечение на рис. 1 прил.
Параметр 0 1 2 3 4 ь 6 7
%п = &п 2,364 0,890 0,195 —0,081 —0,085 —0,269 — 1,700 —2,406
/43 — хп 343,253 129,228 28,314 — 11,761 — 12,342 —39,059 —246,84 —349,351
6 0,676 0,803 1,053 0,550 0,550 0,500 0,700 0,700
62 0,457 0,645 1,108 0,303 0,303 0,250 0,490 0,490
6м/б2 3,676 2,605 1,516 5,554 3,554 6,720 3,429 3,429
(Л1„6ц)/62 234,095 212,284 140,345 231,157 4,582 — 149,735 —16,048 0
АзхП — ^4 —25,867 —239,892 —340,806 —380,881 —381,462 —408,179 —615,960 —718,471
аун 208,228 —27,608 —200,461 — 149,724 —376,880 — 557,914 —632,008 — 718,471
°ув —259,962 —452,176 —481,151 —612,038 —386,044 —258,444 —599,912 —718,471
Ф 1,571 1,484 0,929 0 0 1,048 1,571 1,571
sin ф 1 0,996 0,801 0 0 0,866 1 1
COS Ф 0 0,087 0,599 1 1 0,499 0 0
Qn cos q> 0 2,712 14,973 13,288 6,283 2,619 0 0
JV9n sin ф 81,475 53,923 42,764 0 0 19,188 0 0
(Qn cos ф + 120,525 70,529 54,831 24,160 11,420 43,614 0 0
+ Nqn sin ф)/б (6Мп)№ 836,054 758,157 501,232 825,561 16,364 —534,768 —57,314 0
°дав —715,529 —687,628 —446,401 —801,401 —4,944 578,382 57,314 0
956,579 828,686 556,063 849,721 27,784 —491,154 —57,314 0
ПРИМЕР РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОДА
243
Таблица 5 п р и л- 11
* Сечеиие на рис. 1 прил.
Параметр 0 I 2 3 4 5 6
6 0,673 0,585 0,550 0,550 0,550 0,550 0,550
DIE 0,028 0,018 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015
Р 0,314 0,336 0,337 0,337 0,337 0,337 0,337
Рх 0 0,336 0,674 1,011 1,348 1,685 2,021
е 1 0,714 0,500 0,353 0,250 0,177 0,124
COS Р% 1 0,944 0,769 0,506 0,182 —0,163 —0,489
sin р% 0 0,330 0,639 0,863 0,983 0,987 0,772
cos Рх — sin Рх I 0,614 0,129 —0,357 —0,801 — 1,150 — 1,361
Р3 0,098 0,113 0,1)4 0,114 0,114 0,114 0,114
е-₽х/(рг.2Г>/Е) 185,185 174,244 146,971 103,882 73,441 51,912 36,588
(e-₽A'£/2Dp2) X X (cos р% — sin Рх) 185,185 106,968 19,018 —37,096 —58,826 —59,673 —49,786
Мо (e~₽*£/2Dp2) X X (cos Рх — sin Рх) 1179,040 6812,000 1211,009 2362,389 3746,207 3800,096 3170,467
£e“pA7(2Dps) 590,326 517,966 436,244 308,348 217,991 154,087 108,603
EQe~$x cos Px/(2DP») 11143,508 9230,104 6331,051 8943,519 749,757 —473,827 — 1001,674
E(i)n —677,908 3210,152 4947,079 5142,022 4364,451 3233,308 2111,102
E(On/p == —26,981 91,946 196,899 204,658 173,710 128,689 84,024
6Л4п/б2 844,781 784,406 543,967 281,627 102,483 —4,312 —56,833
Njb 121,152 139,297 148,136 148,136 148,136 148,136 148,136
Охн = ^/6 + 6A40/62 965,933 923,697 692,103 429,763 250,619 143,824 91,303
oXB = — 6Л4п/б2 —723,629 —648,109 —395,831 —133,491 45,653 152,448 204,969
6pM„/62 236,539 219,634 152,311 78,856 28,695 — 1,207 — 15,913
Оун = Ny/6+б^М^ 209,558 311,580 349,210 283,514 202,405 127,482 68,111
<tvb = Ny/6 - 6уМп/& —263,520 — 127,688 44,588 125,802 145,015 129,896 99,937
244
приложение III
III. ОБОЗНАЧЕНИЕ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ШИН
В международной практике максимально допустимые нагрузки на шины
принято обозначать индексами грузоподъемности, числовые значения которых
с соответствующими им значениями нагрузок приведены ниже.
Индекс грузо- подъем- н ости Макси- мальная нагрузка на одну шину, ДаН Индекс грузо- подъем- ности Макси- мальная нагрузка на одну шину, даН Индекс грузо- подъем- ности Макси- мальная нагрузка на одну шину, ДаН Индекс грузо- подъем- ности Макси- мальная нагрузка на одну шину. ДаН
60 250 96 710 132 2 000 168 5 600
61 257 97 730 133 2 060 169 5 800
62 265 98 750 134 2 120 170 6 000
63 272 99 775 135 2 180 171 6 150
64 280 100 800 136 2 240 172 6 300
65 290 101 825 137 2 300 173 6 500
66 300 102 850 138 2 360 174 6 700
67 307 103 875 139 2 430 175 6 900
68 315 104 900 140 2 500 176 7 100
69 325 105 925 141 2 575 177 7 300
70 335 106 950 142 2 650 178 7 500
71 345 107 975 143 2 725 179 7 750
72 355 108 1 000 144 2 800 180 8 000
73 365 109 1 030 145 2 900 181 8 250
74 375 НО 1 060 146 3 000 182 8 500
75 387 111 1 090 147 3 076 183 8 750
76 400 112 1 120 148 3 150 184 9 000
77 412 113 1 150 149 3 250 185 9 250
78 425 114 1 180 150 3 350 186 9 500
79 437 115 1 215 151 3 450 187 9 750
80 450 116 1 250 152 3 550 188- 10 000
81 462 117 1 285 153 3 650 189 10 300
82 475 118 1 320 154 3 750 190 10 600
83 487 119 1 360 155 3 875 191 10 900
84 500 120 1 400 156 4 000 192 11 200
85 515 121 1 450 157 4 125 193 11 500
86 530 122 1 500 158 4 250 194 И 800
87 545 123 1 550 159 4 375 195 12 150
88 560 124 1 600 160 4 500 196 12 500
89 580 125 1 650 161 4 625 197 12 850
90 600 126 1 700 162 4 750 198 13 200
91 615 127 1 750 163 4 875 199 13 600
92 630 128 1 800 164 5 000 200 14 000
93 650 129 1 850 165 5 150
94 670 130 1 900 166 5 300
95 690 131 1 950 167 5 450
НАГРУЗКА НА ШИНЫ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
245
IV. НАГРУЗКА НА ШИНЫ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ, Н
Обозначение Индекс грузо- подъем- ности Внутреннее давление. МПа
0, 12 0, 14 0, 15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20
155—13/6,15—13 165—13/6,45—13 175—13/6,95—13 185—14/7,35—14 185—14/7,35—14 5,90—13 6,40—13 8,40—15 6,50—16 175—16/6,95—16 175/70Р13 205/70Р14 155/80Р13 165/80Р13 155/82Р13 185/80Р15 75 78 82 88 91 78 84 99 93 85 80 92 78 82 78 103 2746 2992 3139 3237 3335 3482 3629* — 2992 3139 3384 3482 3629* 3727 3924 4122 3139 3531 — — 4071* — 4365 — 3924 4169 4414 4610 4758* 4954 5159 5346 3924 4169 4414 4610 4758 4954 5159 5346 2746 3090 — — 3629 3727* 3924 4169 3139 3384 3531 3678 3776 3924 4071 4218 4806 5248 5493 5690 5886 6082 6278 6474 4022 4365 4561 4708 4905 5101 5248 5395 3482 3776 3924 4022 4169* 4316 4561 4806 — 2796 2992 3188 3384 3581 3776 3973* — 3875 4169 4463 4708 4954 5199 5444 — 2796 2992 3139 3286 3482 3629* 3826 — 2992 3188 3335 3531 3678 3875 4022* 2354 2746 — 3139 3335 3482 3629* 3727 2648 3041 3188 3335 3531 3727 3875 4022
Обозначение Индекс грузо- подъем- ности Внутреннее давление, МПа
0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,38 0,45
155—13/6,15—13 165—13/6,45—13 175—13/6,95—13 185—14/7,35—14 185—14/7,35—14 5,90—13 6,40—13 8,40—15 6,50—16 175—16/6,95—16 175/70Р13 205/70Р14 155/80Р13 165/80Р13 155/82Р13 185/80Р15 75 78 82 88 91 78 84 99 93 85 80 92 78 82 78 103 3895 — — — — — — — — 4169 — — — — — — — — 4660 — — — — — — — — 5493 — — — — — — — — 5493* 5640 5787 5935 6033 — — — — 4365 4414* 4610 4758 4905 — — — — 6670 6867 7014 7161 7357 7602* 5542 5690 5837 5984 6131 6278 6346* — — 5052 — — — — — — — — 4120 4218 4414 —— — — — — 5690* 5886 6033 6180 — — — — — 3973 4169 _ — _ _ _ — _ 4218 4414 4660 —— — — — — 3875 — — 4169 — — — — — 4218 4365 4512 4708 4905 5101 5297 7063 8684*
* Значения нагрузок являются экономичными, обеспечивающими оптимальную
работоспособность шин и комфортабельность езды.
246
ПРИЛОЖЕНИЕ V
V. РАЗМЕРЫ ШИН ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
Обозначение шииы I Индекс! гру- зоподъемно- сти Обозначение профиля обода * Размеры шии, мм
Наруж- ный диа- метр Ширина профиля, не более Статиче- ский радиус Радиус качения
Диагональные шины
155—13/6,15—13 75 1141 (41/21) 1021 (41) 600 158 278 284
165—13/6,45—13 78 1141 (41/21) 1271 (51) 610 167 285 291
175—13/6,95—13 82 1271 (51) 610 178 282 288
185—14/7,35—14 88 1271 (51) 668 185 310 316
185—14/7,35—14 91 1271 (51) 668 185 310 316
185—14/7,35—14 88 1271 (51) 670 185 315 321
185—14/7,35—14 91 1271 (51) 670 185 315 321
5,90—13 78 1021 (41) 1141 (41/21) 620 154 292 298
6,40—13 84 1141 (41/21) 1271 (51) 645 172 303 309
8,40—15 99 152L (6L) 777 (791) “ 218 364 (370) * * 371 (377) **
6,50—16 93 114Е (4,50Е) 760 (765) ** 180 360 367
175—16/6,95—16 85 1271 (51) 692 178 322 328
РАЗМЕРЫ ШИН ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
247
Продолжение табл. прил. V
Обозначение шины Индекс гру- зоподъемно- сти Обозначение профиля обода * Размеры шин, мм
Наруж- ный диа- метр Ширина профиля, не более Статиче- ский радиус Радиус качения
Радиальные шины
175/70R13 80 1271 (51) 1401 (51/21) 1141 (41/21) 1521 (61) 580 176 265 281
205/70R14 92 1401 (51/21) 1521 (61) 1651 (61/21) 652 206 295 313
155/80R13 78 1141 (41/21) 1021 (41) 1271 (51) 1401 (51/21) 578 157 263 279
165/80R13 82 1141 (41/21) 1271 (51) 1021 (41) 1401 (51/21) 596 167 271 287
155/82R13 78 1141 (41/21) 1021 (41) 1271 (51) 1401 (51/21) 588 158 272 288
185/80R15 103 1401 (51/21) 127К (5К) 1521 (61) 674 188 310 329
* В числителе приведены обозначения рекомендуемого профиля обода, в знамена-
теле — допускаемого.
** В скобках приведены значения для шин с рисунком протектора повышенной про-
ходимости.
248
ПРИЛОЖЕНИЕ VI
VI. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ ШИН ЛЕГКОВЫХ
АВТОМОБИЛЕЙ
О бозначеиие шины Тип рисунка протектора Экономичная на* грузка, Н Давление, соответ- ствующее экономич- ной нагрузке, МПа Максимально-допу- стимая скорость," км/ч Индекс максималь- но допустимой скорости Масса глины, кг, не более
ка- мер- ной бес- камер- ной
Диагональные шины
155—13/6,15—13 Дорожный Универсальный Зимний 3629 0,19 150 р 7,7 7,7 8,1 7,5
165—13/6,45—13 Дорожный У н иверсаль ный Зимний 3629 0,17 150 р 9 9 9,5 8,6
175—13/6,95—13 Дорожный Зимний 4071 0,17 150 р 9,8 10,2 —
185—14/7,35—14 Дорожный 4757 0,17 160 Q 11,8 11,3
185—14/7,35—14 Дорожный 5493 0,21 150 Р 13,2 12,4
185—14/7,35—14 Зимний 4757 0,17 150 Р 12,5 12
185—14/7,35—14 Зимний 5493 0,21 150 Р 13,7 12,9
5,90—13 Повышенной проходимости 3727 0,18 95 — 11 —
6,40—13 Дорожный 4414 0,22 140 — 12 —
8,40—15 Универсальный Повышенной проходимости 7553 0,26 100 — 24,0 26,0 —
6,50—16 Универсальный Повышенной проходимости 6425 0,27 95 90 — 22 —
175—16/6,95—16 175/70R13 Универсальный | 4169 Радиальные им Дорожный | 3973 | 0,17 1Ы 0,20 | 150 180 р S 12 8,3 | 8
205/70R14 То же | 5690 | 0,21 | 180 S 13 1 12,5
155/80R13 » 1 3629 | 0,19 | 180 S 7,7 | 7,3
165/80R13 » 1 4022 | 0,20 | 180 S 7,9 | 7,5
155/82R13 » 1 3629 | 0,19 | 160 Q 8,3 | 7,7
185/80R15 » 1 8684 | 0,45 | 120 L 17 | 16
ПАРАМЕТРЫ ШИН ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
249
VII. ПАРАМЕТРЫ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИН ГРУЗОВЫХ
АВТОМОБИЛЕЙ, АВТОБУСОВ, ТРОЛЛЕЙБУСОВ
Обозначение шин Обозначение обода по ГОСТ 10409—74 * Размеры шин, мм Нормы эксплуата- ционных режимов Масса шины, кг, не более
Наружный диаметр Ширина профиля Статический радиус Максимальная до- пустимая нагрузка для сдвоенных ко- лес, даН Соответствующее максимальной допу- стимой нагрузке давление, МПа Максимальная ско- рость, км/ч
220—508Р (7,50Р—20) 152Б—508 (6, ОБ—20) 928±9 217 440+4 1250 0,6 100 39
220—508 (7,50—20) 152Б—508 (6,ОБ—20) 932+9 217 445+4 1250 0,5 100 39
240—508Р (8,25Р—20) 165Б—508 (6,5Б—20) 970±10 972+10 235 235 457+5 457+5 1500 1400 0,6 0,6 100 100 48 50
210—508 (8,25—20) 165Б—508 (6,5Б—20) 976+10 972+10 235 235 465± 5 465± 5 1500 1700 0,5 0,6 100 100 52 48
260—508Р (9,00Р—20) 178—508 (7,0—20) 1020±10 262 476± 5 2050 0,65 100 60
260—508 (9,00—20) 178—508 (7,0—20) 1028+10 1023±10 260 260 488± 5 488± 5 2050 2050 0,6 0,6 100 100 60 60
280—508Р (10,OOP—20) 203В—508 (8,ОБ—20) 1045+10 282 488+5 2700 0,8 80 75
280—508 (10,00—20) 190В—508 (7,5В—20) 1060+11 275 498+5 2080 0,53 100 67
300—508Р (11,OOP—20) 203В—508 (8,0В—20) 1080+11 1080+11 296 292 505+5 505+5 2600 2900 0,7 0,8 100 100 83 80
300—508 (11,00—20) 203В—508 (8,0В—20) 10 5+11 292 507+5 2350 2600 2900 0,53 0,63 0,75 100 80 80 70 75 80
320—508Р (12,OOP—20) 216В—508 (8,5В—20) 1120+11 (313) 525± 5 2730 3000 0,7 0,8 90 85 90 85
320—508 (12,00—20) 216В—508 (8,5В—20) 1140+11 1125+11 315 315 537±5 527+5 2730 3000 0,5 0,6 85 85 90 90
Примечание, Ободья под шины с давлением, превышающим 0,7 МПа, допу-
скается применять по согласованию разработчика автомобиля с ЦКТБ колесного произ-
водства.
250
ПРИЛОЖЕНИЕ VIII
VIII. ПАРАМЕТРЫ КОМПЛЕКТУЮЩИХ ИЗДЕЛИЙ ШИН
Обозначение шин Обозначение камеры Размеры камеры, мм Тип вентиля Камеры по ГОСТ 8107-75 Обозна- чения ободной ленты Размеры ободной ленты, мм
длина внут- ренней полу- окружно- сти пло- ско-сло- женной камеры ширина плоско- сложен- ной камеры двойная толщина стенки, не менее длина ленты, сложен- ной вдвое ширина толщина средней части толщина по кром- ке, ие более
в бе- говой части в бан- даж- ной части
220—508Р (7,50Р—20) 220—508 805=1=10 235±5 4,8 3,8 ГК—115 170—508 830=±= 10 170=*= 1 0 7,5=*= 1 1,5
220—508 (7,5—20) 220—508 805=*= 1 0 235=1=5 4,8 3,8 ГК—115 170—508 830=±= 10 170=*=10 7.5±1 1,5
240—508Р (8,25Р— 20) 240—508 Р 240—508Р 790=1=10 790=*= 1 0 260±5 260±5 5 4 4 ГК—115 ГК-П5 170—508 170—508 830=*= 1 0 830=*= 10 170=*=10 170=*=10 7,5=1 7,5=1=1 1,5 1,5
210—508 (8,25—20) 240—508 805=1= 1 0 255 ±5 5 4 ГК—115 170—508 830=*= 10 170=5=10 7,5=±=1 1,5
260—508Р (9,OOP —20) 260—508 785±10 290 ±5 5 4 ГК— 135 170—508 830=*= 10 170=5= 10 7,5±1 1,5
260—508 (9,00—20) 260—508 785=*= 10 290=*= 10 5 4 ГК—135 170—508 830=*=10 170=1=10 7,5=5=1 1,5
280—508Р (10,OOP —20) 280—508 800=1=10 295±5 6 6 ГК—145 195—508 830=5= 10 195± 10 7,5=1=1 1,5
280—508 (10,00—20) 280—508 800±10 295±5 6 6 ГК—145 170—508 830=±= 10 170=5=10 7,5=5=1 1,5
300—508Р (11,OOP—20) 300—508 300—508 810=*= 10 810=t 10 325=1=5 325=1=5 6 6 6 6 ГК—145 ГК— 145 195—508 195—508 830=1=10 830=*= 10 195=1=10 195+10 СЛ Cl о 1,5 1,5
300—508 (11,00—20) 300—508 810=1=10 325±5 6 6 ГК—145 195—508 830=5=10 195=tl0 7,5±1 1,5
320—508Р (12,OOP—20) 320—508 320—508 790=10 790=ь 10 350=1=5 350±5 6 6 6 6 ГК—145 ГК— 145 195—508 195—508 830+10 830=1=10 195=*=10 195=1=10 7,5=*=! 7,5=5=1 1,5 1,5
320—508 (12,00—20) 320—508 790=*= 10 350=1=5 6 6 ГК—145 195—508 830=*=10 195± 10 7,5=*=1 1,5
НОРМЫ ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА В ШИНАХ
251
IX. НОРМЫ ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА В ШИНАХ
Обозначение шины Норма слои- я ости Нагрузка на шины (даН) при внутренних давлениях, МПа
0,21 0,23 0,25 0,28 0,30 0,33 0,35 0,38 0,40 0,43 0,45
220—508Р Сдвоенная Одинарная 8 8 510 560 620 660 700 755 790 850 890 940 980 560 620 680 730 770 830 870 940 980 1040 1080
220—508 Сдвоенная Одинарная 8 8 770 815 855 915 950 1000 1040 1070 1100 1150 1170 850 900 940 1010 1050 1110 1150 1180 1210 1270 1290
240—508Р Сдвоенная Одинариая 10 10 600 640 690 750 800 870 910 970 1000 1070 1110 660 700 760 830 880 960 1000 1070 1100 1180 1220
240—508 Сдвоенная Одинарная Сдвоенная Одинарная 10 10 12 12 910 950 1010 1080 1120 1180 1230 1290 1330 1390 1420 1000 1050 1110 1190 1230 1300 1350 1420 1460 1530 1560 910 950 1010 1080 1120 1180 1230 1290 1330 1390 1420 1000 1050 1110 1190 1230 1300 1350 1420 1460 1530 1560
260—508Р Сдвоенная Одинарная 12 12 790 860 910 1000 1070 1160 1220 1300 1360 1450 1510 870 950 1000 1100 1180 1280 1340 1430 1500 1600 1660
260—508 Сдвоенная Одинарная 12 12 1 110 1170 1230 1320 1360 1400 1460 1530 1580 1650 1690 1220 1290 1350 1450 1500 1540 1610 1680 1740 1820 1860
280—508Р Сдвоенная Одинарная 16 16 870 930 1000 1 100 1170 1280 1330 1430 1500 1590 1650 940 1020 1100 1210 1290 1410 1460 1570 1650 1750 1820
280—508 Сдвоенная Одинарная 12 12 1210 1280 1340 1440 1490 1570 1630 1710 1770 1840 1890 1330 1410 1470 1580 1640 1730 1790 1880 1950 2020 2080
300—508Р Сдвоен и ая Одинарная Сдвоен ная Одинарная 14 14 16 16 930 1010 1080 1200 1270 1370 1440 1550 1620 1720 1790 1020 1110 1190 1320 1400 1510 1580 1710 1780 1890 1970 930 1010 1080 1200 1270 1370 1440 1550 1620 1720 1790 1020 11 10 1190 1320 1400 1510 1580 1710 1780 1890 1970
300—508 Сдвоенная Одинарная Сдвоенная Одинарная Сдвоенная Одинарная 12 12 14 14 16 16 1370 1450 1510 1620 1680 1770 1850 1930 2000 2080 2140 1510 1600 1660 1780 1850 1950 2040 2120 2200 2290 2350 1370 1450 1510 1620 1680 1770 1850 1930 2000 2080 2140 1510 1600 1660 1780 1850 1950 2040 2120 2200 2290 2350 1370 1450 1510 1620 1680 1770 1850 1930 2000 2080 2140 1510 1600 1660 1780 I860 1950 2040 2120 2200 2290 2350
320—508Р Сдвоенная Одинарная Сдвоенная Одинарная 14 14 16 16 980 1060 1140 1250 1330 1440 1520 1620 1700 1800 1880 1080 1170 1250 1370 1460 1580 1670 1780 1870 1980 2070 980 1060 1140 1250 1330 1440 1520 1620 1700 1800 1880 1080 1170 1250 1370 1460 1580 1670 1780 1870 1980 2070
320—508 Сдвоенная Одинарная Сдвоенная Одинарная 14 14 16 16 1530 1620 1700 1810 1880 1990 2070 2160 2230 2340 2400 1680 1780 1870 1990 2070 2190 2280 2380 2450 2570 264Q 1530 1620 1700 1810 1880 1990 2070 2160 2230 2340 2400 1680 1780 1870 1990 2070 2190 2280 2380 2450 2570 2640
252
ПРИЛОЖЕНИЕ IX
Продолжение табл, пр мл. IX
Обозначение шины Нагрузка на шины (даН) при внутренних давлениях, МПа
0,48 0,50 0,53 0,55 0,56 0,60 0,63 0,65 0,67 0,70 0,75 0,80
220—508Р Сдвоенная Одинарная 1040 1070 ИЗО 1160 1180 1250 — — — — — — 1150 1180 1240 1280 1300 1380 — — — — — —
220—508 Сдвоенная Одинарная 1200 1250 — — — — — — — — — — 1320 1380 — — — — — — — — — —
240—508Р Сдвоенная Одинарная 1160 1210 1265 1310 1340 1400 1500 — — — — — 1280 1330 1390 1440 1470 1540 1650 — — — — —
240 — 508 Сдвоенная Одинарная Сдвоенная Одинарная 1470 1500 — — — — — — — — — — 1620 1650 — — — — — — — — — — 1470 1500 1570 1620 1635 1700 — — — — — — 1620 1650 1730 1780 1800 1870 — — — — — —
260—508Р Сдвоенная Одинарная 1590 1650 1750 1780 1800 1860 1970 2030 1750 1820 1930 1960 1980 2050 2170 2230
260—508 Сдвоенная Одинарная 1760 1800 1860 1930 1950 2030 — — — — — — 1940 1980 2050 2120 2150 2230 — — — — — —
280—508Р Сдвоенная Одинарная 1750 1810 1900 1950 1980 2080 2230 2300 2350 2440 2600 2700 1930 1990 2090 2150 2180 2280 2453 2530 2590 2680 2860 2970
280—508 Сдвоенная Одинарная 1970 2000 2080 — — — — — — — — — 2170 2200 2290 — — — — — — — — —
300—508Р Сдвоенная Одинарная Сдвоени ая Одинарная 1890 1950 2050 2120 2150 2280 2380 2440 2510 2600 — — 2080 2150 2260 2330 2370 2510 2620 2680 2760 2860 — — 1890 1950 2050 2120 2150 2280 2380 2440 2510 2600 2750 2900 2080 2150 2260 2330 2370 2510 2620 2680 2760 2860 3060 3190
300—508 Сдвоенная Одинарная Сдвоенная Одинарная Сдвоенная Одинарная 2220 2260 2350 — — — — — — — — — 2440 2490 2590 — — — — — — — — — 2220 2260 2350 2400 2430 2520 2600 — — — — — 2440 2490 2590 2640 2670 2770 2860 — — — — — 2220 2260 2350 2400 2430 2520 2600 2670 2710 2780 2900 — 2440 2490 2590 2640 2670 2770 2860 2940 2980 3060 3190 —
320—508Р Сдвоенная Одинарная Сдвоенная Одинарная 1980 2050 2150 2230 2260 2390 2500 2570 2630 2730 — — 2180 2260 2370 2450 2490 2630 2750 2830 2890 3000 — 1980 2050 2150 2230 2260 2390 2500 2570 2630 2730 2850 3000 2180 2260 2370 2450 2490 2630 2750 2830 2890 3000 3140 3300
320—508 Сдвоенная Одинарная Сдвоенная Одинарная 2500 2550 2640 2730 — — — — — — — — 2750 2810 2900 3000 — — — — — — — — 2500 2550 2640 2730 2760 2820 2920 2950 3000 — — — 2750 2810 2900 3000 3040 3100 3210 3250 3300 — — —
Примечание. Для обеспечения необходимой боковой устойчивости и облегче-
ния управляемости автомобиля допускается изменение давления в шинах против указан-
ных в табл. I норм на 15 % по согласованию между автомобильной и шинной промышлен-
ностью.
ПАРАМЕТРЫ УСТАНОВКИ КОЛЕС АВТОМОБИЛЕЙ
253
X. ПАРАМЕТРЫ УСТАНОВКИ КОЛЕС АВТОМОБИЛЕЙ
Автомобили Угол развала колес Наклон шкворня (оси поворота) Схожден не колес * Соотношение углов поворо- та * * Макси- мальный угол по- ворота уп- равляемых колес
попе- речный продольный пра- вого ле- вого
ЗАЗ-9С5, -965А «Запоро- жец» 0° 40'±20' 4° 20' 2° 30' 0°—0° 20' (0-3) 17° — —
ЗАЗ-966, -966В «Запоро- жец» и их модифика- ции 0° 20'—Г 4° 20' 2° 30' о° 07'—0° 13' (1-2) 17° — —
ЗАЗ-968, -968А, -968М «Запоро- жец» и их модифика- ции ЛуАЗ-969А, -969М 0° 10'—0° 50' 4° 30' 5° 30' 0° 08'—0° 30' (1-3) 17° 40' 33° 33°
«Москвич- -2140» -2138, -2137,-2136 0° 15'—1° 15' — 0° 20'—Г 20' о° ю'—0° 18' (1-2) — 35° 35°
ВАЗ-2101, -2102, -21011, -2105 «Жигули» 0° 25'—0° 45' 6° 10' 3° 30'—4° 30' 0° 16'—0° 58' (2-7) 16° 30' — —
ВАЗ-2103, -2106, -2107 «Жигули» 0° 28'±20' 6° 06' 4°±20' 0° 17'—1° 08' (2-7) — — —
ГАЗ-24 «Волга» и его моди- фикации 0°±30' 4° 30' 0°—Г о° 10'—0° 25' (1,5—3) 18° 30' — —
ГАЗ-13, -14 «Чайка» —0° 30' ±0° 30' 3° 30'— 4° 30' 0°—1° - (1,5-3) 18° 20' 39° - -40°
254
ПРИЛОЖЕНИЕ X
Продолжение табл. прил. X
Автомобили Угол развала колес Наклон шкворня (оси поворота) Схождение колес * Соотношение углов поворо- та * * Макси- мальный угол по- ворота управляе- мых колес
попе- речный продольный
пра- вого ле- вого
ЗИЛ-111 0°—0° 30' 4° 30'— 5° 30' —г±г 0° 10'—0° 25' (1,5-3) 16° —- —
ЗПЛ-114, 117,-4104 0° 15'±15' 7° 0° 45'±30' 0°05'±10' 36° 30'
ВАЗ-2121 «Нива» 0° 30'±20' 11° 30' 3° 30'±30' 0° 14'—0° 30' (2—4) — — —
ГАЗ-69, -69А 1° 30' 3°±30' 3°±30' 0° 03'—0° 30' (1,5-3) 18° 30' — —
УАЗ-469, -469Б Г30'±15' 8° 3°30' 0° 03'—0° 30' (1,5-3) — — —
РАФ-977Д 0° 30'± 0° 30' 6° +г—г 0° 03'—0° 30' (1,5-3) — — —
РАФ-2203 0°±30' 4° 30' о°—г 0° 03'—0° 30' (1,5-3) — 39°—40°
КАвЗ-651, -685 и их модпфика-' ции 1° 8° 2° 30' 0° 03'—0° 22' (1,5-3) — 28° 30'
ПАЗ-652Б, -672, -3102 1° 8° 3° 30' 0° 14'—0° 30' (2-4) 17° 30' 28° 30'
ЛАЗ-695, -697 и их модифика- ции 1° 8° 1° 30' 0° 34'—0° 50' (4-6) — — —
ЛиАЗ-677 г 8° 2° 0° 42'—Г 08' (4-6) — 41° 30'
ЛАЗ-699А, -69 9Н Г±20' 8°±15' 0°±30' 0° 40'—1° 04' (5-8) — — —
ЛАЗ-4202 Г 8° 4° 30' - (6) 17° 50' 43° 32°
У АЗ-451 Д, -451, -451 ДМ, -451М Г 30' 4° 30' Г 0° 03'—0° 28' (1,5-3) 18°— 0° 30' 28° 28°
ПАРАМЕТРЫ УСТАНОВКИ КОЛЕС АВТОМОБИЛЕЙ
255
Продолжение табл. прил. X
Автомобили Угол развала колес Наклон шкворня (оси поворота) Схождение колес * Соотношение углов поворо- та * * Макси- мальный угол по- ворота управляе- мых колес
попе- речный продольный пра- вого ле- вого
УАЗ-450, -450Д Г 30' 5° 30' 3° 0° 03'—0° 28' (1,5-3) 18° 30' 28° 28°
УАЗ-452, -452Д, -452В 1° 30' 5° 30° 3° 0° 03'—0° 28' (1,5-3) — 28° 28°
ГАЗ-51А, 51П, -93А г 8° 2° 30' 0° 03'—0° 22' (1,5-3) — 33° 36°
ГАЗ-52-03, -52-04 и их модифика- ции г 8° 3° 0° 03'—0° 22' (1,5-3) — 31° 34°
ГАЗ-53А, -53Б г 8° 2° 30' 0° 14'—0° 36' (1,5-3) — 34° 34°
ГАЗ-66 и его модифи- кации 0° 45' — — 0° 20'—0° 52' (2-5) — — —
ЗИЛ-164, ММЗ-585 и их моди- фикации 1° 8° Г 30' 0° 40'—1° 04' (5-8) 18° — —
ЗИЛ-130, -130Г, ММЗ-555 и их моди- фикации Г 8° 2° 30' 0° 16'—Г 04' (2-5) 18° — '—
ЗИЛ-157 К 0° 45' 0° 2° 30' 0° 20'—0° 52' (2-5) 18° — —
ЗИЛ-131 и его моди- фикация Г 8° — — — —- —
МАЗ-500, -503,-504, -500А, MA3-5335, МАЗ-6422 Г 8° 2° 30' 0° 28'—0° 46' (3-5) 17° 38° 42°
256
ПРИЛОЖЕНИЕ X
Продолжение табл. прил. X
Автомобили Угол развала колес Наклон шкворня (оси поворота) Схождение колес * Соотношение углов поворо- та * * Макси- мальный угол по- ворота управляе- мых колес
попе- речный продольный
пра- вого ле- вого
«Урал-377», -377С и их модифика- ции 1° 8° 2° 10' о° 36'—г 28' (3-5) — ЗГ 30'
Урал-375Д, -375С и их модифика- ции 1° 6° 2° 10' 0° 36'—1° 38' (3-8) — ЗГ 30'
КрАЗ-256Б, -257, -258 1° 8° 0° 0° 28'—0° 46' (3-5) — 35° 32°
КрАЗ-255Б, -260 о3 30'—0° 45' 9° 30' КО О 0°—0° 18' (0—2) *** — 32° ЗГ
КАЗ-608, -608В «Колхида» г 8° 5° 0° 40'—Г 04' (5-8) — — —
БелАЗ-540 1° 6° — (3-5) — — —-
Б ел АЗ-548 г 6° — (4-6) — — —
* В скобках приведены значения (в мм) замера по выпуклой части боковины и а
высоте 200 мм для легковых автомобилей и по кромке обода на высоте 350 мм для гру-
зовых автомобилей и автобусов.
** Значения соответствуют углу поворота наружного колеса при повороте вну-
треннего на 20е.
*** По торцам тормозных барабанов.
БАЛАНСИРОВОЧНЫЕ ГРУЗЫ
257
XI. БАЛАНСИРОВОЧНЫЕ ГРУЗЫ
В соответствии с СТ СЭВ 2457—80 «Грузы балансировочные
колес с пневматическими шинами» для балансировки колес при-
меняются балансировочные грузы следующих типов: R — разъ-
емные; N — неразъемные с одной или двумя пружинами.
Для устранения дисбаланса дисковых колес с пневматиче-
скими шинами используют грузы типа R различных исполнений.
258
ПРИЛОЖЕНИЕ XI
Исполнение RA (рис. X.I. прил., а)
Профиль обода......................41; 4 1/21; 51; 5 1/21; 61; 4 1/2К и 5К
Масса балансировочных грузов, г . . . 20; 30; 40; 50; 60; 75 и 100
Ширина а прижимной пружины, мм, не
менее............................................ 16
Посадочный зазор Ь, мм, не более . . . 2,5
Размеры профиля груза, мм:
ширина с, не менее ............................ 10
высота h, не более............... 16
радиус г........................................ 8
Наружный радиус 7? груза, мм .... 195
Исполнение RB (рис. X.I. прил., б)
Профиль обода .....................
Масса балансировочных грузов, г . . .
Ширина а прижимной пружины, мм,
не менее ..........................
Посадочный зазор Ь, мм, ие более . .
Размеры профиля груза, мм:
ширина с, не более...............
высота h, не более...............
радиус г ........................
Наружный радиус R груза, мм ... .
Установка .........................
Исполнение RC (рис.
Профиль обода ......................
Масса балансировочных грузов, г . . .
Число прижимных пружин..............
Расстояние е между прижимными пружи-
нами, мм............................
Ширина а прижимной пружины, мм, не
менее ..............................
Посадочный зазор Ь, мм, не более . .
Размеры профиля груза, мм:
ширина с, не более................
высота h, не более................
радиус п .........................
радиус г2 ........................
Наружный радиус R груза, мм ... .
Установка...........................
5,00 S; 6,5; 7,0 и 8,0
100; 125; 150; 200; 250 и ЗСО
23
6
15
24
12
290
На бортовую закраину обода
Х.1. прил., в)
5,00 S; 6,5; 7,0; 7,5 и 8,0
100, 150, 300, 400, 200, 250
1 2
— 55
23
4
18
25
5
18
290
На съемную бортовую закраину
Исполнение RD (рис. Х.1. прил., г)
Профиль обода......................
Масса балансировочного груза, г . . .
Число прижимных пружин.............
Расстояние е ъиежру прижимными пружи-
нами, мм ..........................
Ширина а прижимной пружины, мм, не
менее .............................
Посадочный зазор Ь, мм, не более . .
Размеры профиля груза, мм:
ширина с, не, более..............
высота h, не более ..............
радиус г ........................
Наружный радиус R груза, мм ... .
5,50 DC
50, 75, 100, 175, 200, 125, 150
1 2
— 42
20
4
17,5
15,5
10
245
КЛАССИФИКАЦИЯ КОЛЕС ПО МКИ
259
Балансировочные грузы неразъемного ти-
па также имеют различные исполнения.
Исполнение NA (рис. Х.1. прил., о)
Профиль обода.......................
Масса балансировочного груза, г . . .
Ширина а прижимной пружины, мм,
не менее ............................
Посадочный зазор Ь (мм) для дисковых
колес с профилем обода:
41 . . . '.........................
4 1/21 ............................
4 1/2К и 51.......................
5К и 5 1/21.......................
61 и 6К...........................
Размеры профиля груза, мм ...........
ширина с, не более................
высота h, не более ................
радиус г .........................
Наружный радиус R груза, мм ... .
41, 4 1/21, 4 1/2К, 51, 5К, 5 1/21, 61, 6К
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90
12 20
1,8
2
2,5
2,8
3
11
20
8
195
Профиль обода .......................
Масса балансировочного груза, г ...
Ширина а прижимной пружины, мм
Посадочный зазор b (мм) для дисковых ко-
лес с профилем обода:
5,0; 6,5; 9,0; 6,00G................
7,0 .............................
8,5 в 13,0 ........ ............
8,0 ...............................
Размеры профиля груза, мм:
ширина с, не менее ................
высота h, не менее..................
радиус г ..........................
Наружный радиус R груза (мм) для ко-
лес номинального диаметра:
16.................................
20..................................
Исполнение NB (рис. Х.1. прил., ё)
5,0; 6,5; 6,00 G; 7,0; 8,0; 8,5; 9,0; 13,0
100, 150, 200, 250, 300
25
4
5
6
8
18
32
12
233
290
К балансировочным грузам предъявляются следующие техни-
ческие требования:
1. Конструкция груза и прижимной пружины должна обеспе-
чивать надежное соединение груза с колесом.
2. Конструкция груза должна обеспечивать его контакт
с наружной закраиной обода не менее чем в двух точках.
3. Конструкция прижимной пружины должна обеспечивать
сохранение ее конфигурации при установке и снятии.
4. Зазор между торцом бортовой закраины обода и прижимной
пружины должен быть не более 1,0 мм.
5. При наличии на прижимной пружине демонтажного отвер-
стия его диаметр должен быть не менее 3,0 мм.
260
ПРИЛОЖЕНИЕ XII
6. Толщина пружины балансировочного груза должна быть
в пределах 0,8—1,6 мм.
7. Для изготовления груза применяют сплавы твердого свинца,
литейную сталь или другие материалы.
8. Для изготовления прижимных пружин применяют угле-
родистую пружинную сталь с последующей термообработкой.
Механические свойства:
сопротивление на разрыв не менее 540 МПа;
наименьшее относительное удлинение б10 = 14 %;
твердость прижимной пружины после термообработки HRC
37—48.
9. Поверхность груза не должна иметь трещин и острых
заусенцев.
10. Поверхность прижимной пружины должна быть гладкой
и без заусенцев. Кромки прижимной пружины должны ,быть
притуплены, остальные кромки должны быть без заусенцев.
11. Поверхностная пружина или груз из литейной стали или
другого материала должны быть со всех сторон защищены цин-
ковым покрытием толщиной 10—20 мкм.
XII. КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ И ТРАКТОРНЫХ КОЛЕС
В СООТВЕТСТВИИ С МКИ
Международная классификация изобретений (МКИ) в настоя-
щее время получила распространение более, чем в 50 странах.
Б нашей стране МКИ введена в 1970 г. Индексы МКИ простав-
ляются на описаниях и рефератах публикуемых изобретений, па-
тентов и заявок и позволяют наиболее оперативно проводить
поиск систематизированной информации по интересующей спе-
циалиста области техники.
Информационные материалы по конструкциям автомобильных
и тракторных колес отнесены МКИ к подклассу Б 60Б.
Ниже приведены индексы, соответствующие классификации
по МКИ.
В 60Б Колеса транспортных средств
1/00 Колеса со спицами (неметаллические 5/00)
1/02----, работающими на растяжении, например из
проволоки
1/04 — —, крепление спиц к ободьям и ступицам
1/06 — —, работающими на сжатие (колеса повышенной
эластичности 9/00)
1/08-----, изготовленными отливкой
1/10-----, изготовленными из листового металла (1/12,
3/08 имеют преимущество)
1/12-----трубчатыми (1/08 имеет преимущество)
КЛАССИФИКАЦИЯ КОЛЕС ПО МКИ
261
1/14-----, крепление спиц к ободьям и ступицам
3/00 Дисковые колеса, т. е. колеса, в которых нагрузка
воспринимается диском (неметаллические 5/00; за-
щитные или декоративные колесные колпаки 7/00)
3/02 —• — с диском, выполненным, как одно целое с обо-
дом
3/04------с раздельно выполненным ободом
3/06------литые
3/08------с двумя и более параллельными дисками
3z10------с отверстиями для имитации спицевого ко-
леса
3/12------средства для упрочнения дисков
3/14------, крепление диска к ступице (упругое крепле-
ние 9/00; крепление обода к колесу 23/00)
3/16-----------болтами и т. п.
3/18-----------пружинными кольцами и т. п.
5/00 Колеса, спицы, диски, ободья, ступицы, полностью
или преимущественно выполненные из неметалли-
ческих материалов (защитные или декоративные
колесные колпаки 7/00; колеса повышенной эластич-
ности 9/00)
5/02 — из синтетических материалов
5/04 — деревянные
7/00 Колесные колпаки, кольца и т. п. для декоративных
целей или для защиты от грязи
7/02 — — цельные
7/04------составные
7/06------скрепляющие приспособления для них
9/00 Колеса повышенной эластичности
9/02 — -----с использованием пружин (колеса с упру-
гими спицами 9/26)
9/04--------------листовых
9/06 — _ --------спиральных
9/08 ------------ в форме плоской спирали
9/10--------------резиновых и т. п
9/12-----------------в форме муфт или колец, располо-
женных концентрично оси колеса
9/14-----------------со средствами, ограничивающими
относительное боковое смещение между ступицей
и остальной частью колеса
9/16------------------ приспособленных для обеспечения
электропроводимости
9/18--------с использованием газа или жидкости (вну-
три спиц 9/26)
9/20-----------------в кольцах, расположенных кон-
центрично оси колеса
2
ПРИЛОЖЕНИЕ XII
9/22-------------------надувных
9/24----------------в цилиндрах с поршнями
9/26---------с упругими спицами
9/28--------------телескопическим
11/00 Колесные узлы с несколькими соосно расположен-
ными колесами; колеса с несколькими ободьями или
шинами
11/02------состоящие из разделенных колес, имеющих
возможность независимого или совместного враще-
ния
11/04------, колеса с несколькими шинами, монтируемыми
на одном ободе
11/06------, колеса с несколькими ободьями, монтируе-
мыми на одном корпусе колеса
11/08------, балансирные устройства, обеспечивающие
равномерное распределение нагрузки на шины
13/00 Балансирующие грузы; их расположение (баланси-
ровка колес 01М)
15/00 Колеса или приспособления к ним, предназначенные
для увеличения силы сцепления колес с поверх-
ностью дороги (шины, противоскользящие устрой-
ства, временно прикрепляемые к упругим шинам
или колесам с упругими шинами В 60С)
15/02------с грунтозацепами в виде шипов
15/04 —----упруго смонтированными
15/06 ---- поворотно смонтированными
15/08---------смещенными в осевом направлении отно-
сительно рабочей поверхности протектора шины
15/10 —----радиально регулируемыми; устройствами
для регулирования шипов
15/12--------------с кулачковыми или эксцентриковыми
кольцами
15/14--------------с аксиально-перемещаемыми кониче-
скими обоймами
15/16--------------с механической передачей, например
с зубчатым колесом, сцепленным с резьбовыми
валиками грунтозацепов
15/18------с плоскими грунтозацепами (башмаками)
15/20-----------— упругосмонтированными, например из
крестовины
15/22-----------соединенными с помощью звеньев со
ступеней
15/24 — протекторные ленты или кольца, закрывающие
шипы колес при движении по дороге
15/26 — вспомогательные колеса или кольца, снабженные
средствами для увеличения силы сцепления с поверх-
КЛАССИФИКАЦИЯ КОЛЕС ПО МКИ
263
15/28
17/00
17/02
19/00
19/02
19/04
19/06
19/08
19/10
19/12
19/14
21/00
21/02
21/04
21/06
21/08
21/10
21/12
23/00
23/02
23/04
23/06
23/08
23/10
23/12
ностью дороги, прикрепляемые к основному колесу
— балластные грузы для колес; их крепление
Колеса с рельсозацепляющимися элементами
-------с эластичными шинами
Колеса не отнесенные к другим группам
— преобразуемые, например колеса шоссейных
транспортных средств, преобразуемые для движения
по рельсам; колеса, специально сконструированные
для использования как на шоссейных, так и на
рельсовых дорогах
— с изменением аксиального положения колес на оси
— с отделениями для помещения жидкости, на-
бивки, балласта; колеса-поплавки
— снабженные проходами, каналами и резервуарами
для смазки
— с охлаждающими ребрами
— барабанного типа (19/06 имеет преимущество)
— шарового типа (19/06 имеет преимущество)
Ободья (неметаллические 5/00; повышенной эластич-
ности 9/00; с несколькими шинами, расположенными
на одном ободе 11/04; с несколькими ободьями, рас-
положенными на одном колесе 11/06; составные
ободья 25/00; металлические шины В 60с)
— отличающиеся формой поперечного сечения
— с радиальными ребордами (с рельсозацепляю-
щимися ребордами 17/00)
— отличающиеся средствами для крепления спиц
— отличающиеся наличием тормозной поверхности
— отличающиеся формой реборды или посадочной
поверхности для шины, например волнистой (21/02
имеет преимущество)
—, детали ободьев, например ленты-прокладки
Крепление ободьев к колесам (крепление спиц
к ободу 1/04, 1/14; упругое крепление ободьев к ко-
лесам 9/00)
с помощью разрезных или иных расширя-
ющихся---------------------------------кольцевых приспособлений
—•-----с помощью байонетных соединений, резь-
бовых и т. и. креплений
-------с помощью винтов, болтов, шпилек, скоб
--------------расположенных радиально
-------расположенных аксиально
-------с помощью устройств, позволяющих изме-
нять аксиальное положение ободьев относительно'
корпуса колеса при движении по дорогам с различ-
ной шириной колес
264
приложение XII
25/00 Составные ободья
25/02 — сегментные, например ободья с сегмен- тами, расположенными секциями; соединительные приспособления, например пегли, шарниры; встав- ные ребордные кольца для них
25/04 со съемными ребордными опорными или зам- ковыми кольцами
25/06 , разрезные ребордные кольца, например с по- перечным разрезом; приспособления для соединения прорезей внахлестку
25/08 , неразрезные ребордные кольца; расположе- ние углублений (выточек), дающих возможность ребордному кольцу скользить по ободу
25/10 , опорные кольца для борта шины, например разрезные
25/12 с отбортовкой
25/14 , запирающие приспособления для ребордных или опорных колец
25/16 , байонетные захваты
25/18 , разъемные кольца
25/20 винтовые, болтовые, штифтовые
25/22 — прочие вспомогательные средства, например для уплотнения составных частей, дающих возможность использовать бескамерные шины
27/00 Ступицы (неметаллические 5/00; повышенной эла- стичности 9/00)
27/02 — вращающиеся на осях
27/04 со встроенными приводными устройствами, например со звездочками
27/06 — неподвижно закрепленные на осях
В 25 Ручные инструменты
В 60С 25/00 Инструменты для монтажа шин
29/00 Устройства и инструменты для монтажа и демон- тажа колес
31/00 Устройства и инструменты для сборки и разборки колес
31/02 — для крепления и выправления проволочных спиц на месте; для извлечения спиц из колес
31/04 — для сборки разъемных ободьев
31/06 — для снятия колесных колпаков и т. п.
В 21 Механическая обработка давлением листового, сор- тового, профильного материала или труб;
53/26 , изготовление колес
53/30 , ободьев для колес
53/32 , колпаков для колес
МЕТОДЫ ИСПЫТ. КОЛЕС ЛЕГКОВЫХ И ГРУЗОВЫХ АВТОМ. 265^
В 21F
39/00
В 21Н
1/02
1/10
В 21К
1/28
1/32
1/34
1/38
1/40
В 23 К
37/04
В 23Р
19/02
G 01М
1/00
1/28
1/38
1/02*
19/00
Обработка проволоки и изготовление изделий из нее
изготовление колесных спиц из проволоки
Изготовление специальных изделий прокаткой или
накаткой, например винтов, колес, колец, цилин-
дров, шаров
— дисков, дисковых колес
— ободьев для пневматических шин
Изготовление изделий ковкой или штамповкой,
например подков, заклепок, болтов, колес
изготовление колес, дисков
— дисков, например дисков колес
— колес со спицами
— ободьев, бандажей для колес
— спиц
Пайка, сварка (весь подкласс в зависимости от
использованного типа сварки колес)
—, вспомогательные устройства для установки из-
делий в положении для сварки
Прочие способы обработки
-------, устройства для соединения изделий за-
прессовкой
Проверка статической и динамической балансировки
машин, испытания различных конструкций или
устройств, не отнесенных к другим колесам
Статическая или динамическая балансировка машин
или конструкций
-------со специальными приспособлениями для
определения дисбаланса изделий на месте, напри-
мер, колес транспортных средств
— комбинированные машины или устройства для
одновременного определения и коррекции дисба-
ланса
— испытания эксплуатационных свойств шин (и
колес)
Испытания различных конструкций и устройств,
не отнесенных к предыдущим группам
XIII. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ КОЛЕС ЛЕГКОВЫХ (ИСО 3006—76)
И ГРУЗОВЫХ (ИСО 3894—77) АВТОМОБИЛЕЙ
Международные стандарты ИСО 3006—76 и ИСО 3894—77
устанавливают следующие методы испытаний колес легковых
и грузовых автомобилей на сопротивление усталости: от динами-
* Испытания колес, связанные с измерением действующих сил или моментов, см.
подкласс С 01, например G 01 5/20 способы и устройства для измерения бокового давле-
ния колес.
.266
ПРИЛОЖЕНИЕ XIII
ческого воздействия на колесо реактивной силы, нагрузки под
углами 40 и 90°, радиальных и осевых сил и центрально прило-
женной угловой нагрузки.
Для испытаний следует использовать только новые колеса,
полностью обработанные и выбранные из числа колес, предна-
значенных для установки на автомобиль. Не допускается исполь-
зовать одно и то же колесо в нескольких испытаниях.
Испытания колес при действии боковой реактивной силы.
Испытательный стенд должен иметь приводное поворотное уст-
ройство, обеспечивающее либо вращение колеса под действием
постоянного изгибающего момента, либо воздействие враща-
ющего изгибающего момента на неподвижное колесо.
Бортовая закраина обода колеса должна быть надежно за-
креплена на испытательном стенде. Поверхность кронштейна
испытательного стенда должна иметь места крепления, анало-
гичные местам крепления на ступице автомобиля. Если испыты-
вается колесо легкового автомобиля в сборе с шиной, то давление
воздуха в шине должно быть повышено для обеспечения надеж-
ности ее посадки на ободе. Рекомендуемое давление —- не менее
375 кПа.
Нагрузочное устройство в сборе с рычагом должно быть за-
креплено на привалочной поверхности диска колеса с помощью
шпилек пли гаек (или болтов) без смазочного материала, ото-
бранных из числа используемых на автомобиле. Значение крутя-
щего момента, с которым гайки (болты) должны быть затянуты
перед началом испытаний, должно соответствовать рекоменда-
циям завода-изготовителя автомобиля.
Допускается проводить в процессе испытаний однократное
подтягивание болтов или гаек крепления колес. После выпол-
нения минимального количества нагрузочных циклов момент
затяжки не должен быть меньше 50 % первоначального значения.
Отклонение изгибающего момента от номинального значения не
должно превышать ±2,5 % — для колес легковых автомобилей
и ±5 % — для колес грузовых автомобилей.
Изгибающий момент, обусловленный силой, прикладываемой
к колесу на определенном расстоянии перпендикулярно или па-
раллельно плоскости посадочной поверхности, определяют по
формуле
M=</?g + d)FvlS,
где М в Н-м; R—статический радиус шины (под нагрузкой)
наибольшего размера, рекомендуемой для установки на данном
колесе заводом-изготовителем автомобиля, м; р. — допускаемый
коэффициент трения шины о дорогу; d — вылет диска, м; FV1 —
половина максимальной вертикальной статической нагрузки на
передний мост, Н; S — коэффициент ускорения испытаний.
МЕТОДЫ ИСПЫТ. КОЛЕС ЛЕГКОВЫХ И ГРУЗОВЫХ АВТОМ. 267
Табл. 1 прил. XIII. Коэффициенты ускорения испытаний при нагружении
боковой реактивной силой (при ц = 0,7)
Матери ал диска колеса Диаметр распо- ложения кре- пежных отвер- стий,мм Условное обозна- чение номиналь- ного Диаметра обода d, мм S
Сталь » » Сплав алюминия Любой » » 285,75 и более (10 отверстий) 13; 14; 15 16 и более * Любой обод То же Наружу менее 100 и любой внутрь То же Наружу 100 и более Любой 1,60 1,33 1,10 1,35
* Исключая колеса с диаметром обода 17,5 и более и шириной обода 266,7 мм и бо-
лее.
Для обеспечения унификации методов испытаний следует
выбирать коэффициенты ускорения испытаний, указанные
в табл. 1 прил. XIII.
Испытания колес грузовых автомобилей при действии нагрузки,
приложенной под углами 40 и 90°. Для создания изгибающего
момента и осевой нагрузки на колесо силу прикладывают под
углом 40° к плоскости, проходящей через центр колеса, на за-
данном расстоянии (плечо момента). Результирующую диагональ-
ную нагрузку определяют по формуле
D = FS,
где F — номинальная нагрузка на колесо, установленная заво-
дом-изготовителем колеса или автомобиля, Н.
Плечо момента
I = R tg 40° + d.
При этом методе испытаний используют коэффициенты уско-
рения испытаний S, приведенные в табл. 2 прил. XIII (для
ободьев с любым вылетом диска).
Испытания колес грузовых автомобилей под действием осевой
и радиальной сил. Осевую F} и радиальную Fz силы определяют
по формулам
Fi = FSi;
F2 = FS2,
где St и S2 — коэффициенты ускорения испытаний при нагру-
жении соответственно под углами 90 и 40°.
Осевую силу прикладывают к бортовой закраине обода парал-
лельно оси колеса.
268
ПРИЛОЖЕНИЕ ХШ
Табл. 2 прил. XIII. Коэффициенты ускорения испытаний при нагружении
под углами 40 и 90°
Материал диска колеса Диаметр расположения крепежных отверстий, мм Условное обозначение номинального диаметра обода S при нагружении под углом
40° 90°
Сталь Любой 13; 14; 15 1,60
» 222,25 * 15 1,60 .—
» До 285,75 ** До 15 2,00 —
» » 285,75 ** 16 и более 1,60 1,33
» 285,75 и более Любой обод 1,90 —-
Сплав 285,75 и более То же —. 1,35
•алюминия (10 отверстий)
Сталь Любой 16 и более —. 1,33
» » Любой обод '— 1,10
* Для колес низкорамных прицепов.
** Кроме диаметра 222,25 мм для обода диаметром 15.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Балабин И. В., ЛогуновА. А., Ракляр А. М. Шины и работа автомобиля.
М.: НИИНАвтопром, 1973. 95 с.
2. Упругие и сцепные характеристики пневматических шин/И. В. Балабин,
А. Н. Кнорез, В. В. Проконов, А. М. Ракляр. М.: НИИНАвтопром, 1979. 62 с.
3. Петров М. А. Работа автомобильного колеса в тормозном режиме. За-
падно-Сибирское кцижное изд-во. Омское отд-ние, 1973. 223 с.
4. Яценко Н. Н., Прутчиков О. К- Плавность хода грузовых автомобилей.
М.: Машиностроение, 1969. 218 с.
5. Балабин И. В. О влиянии массы колеса на рабочие процессы автомо-
биля. — Межвузовский сборник научных трудов МАМИ, 1980, с. 130—138.
6. Яценко Н. Н. Поглощающая и сглаживающая способность шин. М.:
Машиностроение, 1978. 132 с.
7. Работа автомобильной шины/В. И. Кнороз, Е. В. Кленников, И. П. Пет-
ров и др. М.: Транспорт, 1976. 238 с.
8. Бухин Б. Л. Выходные характеристики шин. М.: ЦНИИТЭнефтехим,
1978. 82 с.
9. Балабин И. В. Исследование и расчет напряженного состояния ободов
колес грузовых автомобилей. — Автомобильная промышленность, 1970, № 2,
с. 17—20.
10. Динамика системы дорога—шина—автомобиль—водитель/А. А. Хача-
туров, В. Л. Афанасьев, В. С. Васильев и др. М.: Машиностроение, 1976.
534 с.
11. Ротенберг Р. В. Подвеска автомобиля. М.: Машиностроение, 1972. 390 с.
12. Яценко Н. Н. Колебания, прочность и форсированные испытания гру-
зовых автомобилей. М.: Машиностроение, 1972. 350 с.
13. Силаев А. А. Спектральная теория подрессор ив ан и я транспортных ма-
шин. М.: Машиностроение, 1972. 190 с.
14. Смирнов А. В. Динамика дорожных одежд автомобильных дорог. За-
падно-Сибирское книжное изд-во. Омское отд-ние, 1975.
15. Дамберг Е. Методы измерения динамических сил на колесах автомо-
биля.— Автомобилестроение: Экспресс-информ., 1970, №38, с. 1—16.
16. Клоуз В., Маззи К- Установка для дорожных измерений механических
характеристик шин. — В кн.: Управляемость и устойчивость автомобиля/Под
ред. А. С. Литвинова. М.: Машгиз, 1963. 301 с.
17. Балабин И. В., Зорин В. В., Борисов Г. Г. Исследование внешних сил,
действующих на колесо автомобиля. — Автомобильная промышленность, 1978,
№ 2, с. 13—15.
18. Кнороз В. И., Кленников Е. В. Шины и колеса. М.: Машиностроение,
1973. 182 с.
19. Тимошенко С. П., Войновский—Кригер С. Пластинки и оболочки. М.:
Физматгиз, 1963. 635 с.
20. Балабин И. В., Боидарь В. С., Сухомлинов Л. Г. Расчет напряженного
состояния ободьев колес автомобилей при осесимметричном нагружении. —
Тр. НАМИ, вып. 189, 1983, с. 24—43.
21. Бояршинов С. В. Основы строительной механики машин. М.: Машино-
строение, 1973. 454 с.
270
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
22. Григорьев И. В., Фролов А. Н. Нелинейная осесимметричная деформа-
ция многосвязных оболочечных конструкций. — В кн.: Избранные проблемы
прикладной механики. М.: Наука, 1974, с. 283—293.
23. Григолюк Э. И., Фролов А. Н., Балабин И. В. О напряженном состоя-
нии дисковых колес грузовых автомобилей при неосесимметричном нагруже-
нии. — Автомобильная промышленность, 1982, № 9, с. 21—23.
24. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. 539 с.
25. Балабии И. В., Путин В. А. Автомобильные и тракторные колеса. Че-
лябинское книжное изд-во, 1963. 335 с.
26. Колеса для пневматических шин/В. А. Винокуров, П. П. Хорев, Е. В. Ку-
рец и др М.: НИИНАвтопром, 1976. 107 с.
27. Курец Е. В. Повышение технического уровня конструкции колес для
грузовых автомобилей. — Конструкция автомобилей: Экспрессинформ.
НИИНАвтопром, 1978, № 11, с. 28—39.
28. Зубарев Н. А. Исследование долговечности дисков автомобильных ко-
лес. — Автомобильная промышленность, 1970, № 3, с. 22—25.
29. Гольд Б. В., Оболенский Е. П., Трофимов О. Ф. Прочность и долговеч-
ность автомобиля. М.: Машиностроение, 1974. 327 с.
30. Гаражное и ремонтное оборудование. Каталог-справочник. М.: ЦБНТИ
Минавтотранс РСФСР, 1979. с. 194.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Автоматизированные линии 184, 186, 189
Автополнгон 26, 173
Аквапланирование 12
Алгоритм расчета обода 67
Б
Балансировка 212
— , правила 217
Безопасность 5, 191
Безотказная работа колес 178
Биение 88, 187, 191, 210, 219
Бортовая закраина 7, 60
Броиевая камера 169
В
Взаимодействие силовое колес и дороги
18, 20
------ обода с шиной 32, 36
Вектор дисбаланса 211
Вентиль 134
— , классификация 138
— , материал 141
— , покрытия защитные 141
резьба специальная 141
Вибрации 140, 210
Г
Гайки крепления 127, 130
Геометрические параметры колеса 10
Герметичность 81, 192
Гидропульсатор 152
ГОСТ 9.0073—77* 125, 142
11.007—75* 177, 179
— 15.001 — 73* 90
- 27.502—83 174
— 27.503—81 164
— 1050—74 142
— 1497 — 73* 12]
— 4754—80 213
— 5017—74* 142
— 5282—82 113
— 5513—75* 93, 214
— 6572—82 113
— 7564—73* 121
— 7565—81 121
— 7566—81 121
— 7593—80 100, 103, 106
— 8107—75 138, 143, 250
— 8430—76* 96, 100
— 10409—74* 93, 96, 124, 21$
— 10410—82 108
— 11646—82 108, 124, 131
— 15527—70 142
— 16768—81 103
— 19534—74 210
— 23642—79* 175, 177
Графики градуировочные 25
Груз балансировочный 212, 257
Грузоподъемность шин 191, 244
Г ру нтоз ацепы 12
Д
Давление воздуха в шине 12, 15, 168-
— — — t нормы 251
— в сопряжении шина—обод 145
— на грунт 13
Датчики давления 36
Дефекты диска 176
Деформация диска 54
— опорной поверхности 13
— остаточная деталей обода 170
— шины 19
Демпфирующая способность шины 19
Детали колес 85
Диаметр посадочной полки 10
— шины наружный 10
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
271
Динамическая нагружеииость шины 8
Динамометрическая ступица 22
— устройство ЦК ТБ 23
Дисбаланс 88, 191
Диск колеса 6
— —, производство 185
— —, расчет 68
— —, срок службы 130
Долговечность 5, 149, 161. 163
Дороги испытательные 25
Дробеметная обработка 181
Ж
Жесткость шин 19
3
Замочное кольцо 47
— часть обода 47, 67
Запас прочности 89, 170
-Затяжка гаек 55, 193
Золотник 134
И
Износостойкость ШИН 13
Индекс грузоподъемности 244
Инструмент монтажный 145, 198
ИСО 3006—76 265
— 3894—77 265
— 4107 — 79 124, 129
— 7575—84 130
Испытания гидростатические 169
— дорожные 5, 173
-— монтажные 145
— —, методы 265
-— полигонные 146
— по определению разрушающего давле-
ния 145
— специальные 146
— - стендовые 5
— усталостные 145
— —, методика 163
— эксплуатационные 5» 145
К
Каркас шины 13
Карта замеров 148
Классификация колес по видам 73
— — по классам 72
---по мки 260
— — по типам 73
Коды колес ОКП 82
Колебания механические 215
Кольцо бортовое 47
— —, производство 183
— замочное 47
---, производство 184
Комплектующие изделия 250
Комфортабельность 210, 245
Контроль качества 147
Коррозия 191, 217
Коэффициент градуировочный 37
— динамической иагруженности колес 28,
30, 32
— жесткости 11
— запаса прочности 170
— затухания колебаний 18
— - иеупругого сопротивления подвески 18
— перегрузки 153
— сопротивления боковому уводу 11
— — качению 13
-— сцепления 12, 20
— ускорения испытаний 266, 270
— учета сглаживающей и поглощающей
способности шин 18
Крепление колеса бездискового 132
---дискового 122
— — — одинарного 131
-------сдвоенного 129, 131, 134
Кривая накопленных частостей 28
— спектральной плотности 27
— усталости 161, 164
Критерии предельного состояния 154
М
Масса колеса 8, 10
Материалы 116
Машина сварочная 182, 184
Метод конечных элементов 70
— наименьших квадратов 154
Модели колес 82
Момент дисбаланса 211
— затяжки гаек 55, 218
— инерции колеса 8
— крутящий 130
— тормозной 130
Монтаж—демонтаж 174, 193
— шин, общие правила 196
Н
Надежность 174, 179
— , показатели 175
Нагруженность обода 39
— шины 9
Нагрузки динамические 17
— ударные 140
— на шины 245
Наклон шкворня 253
Напряжения 43
— в зоне крепежных отверстий 55
— главные диска 53
— замочной части обода 50
— кольцевые 42, 55
— поперечные 42
Натяг в сопряжении шииа—обод 145> 168
Неуравновешенность 210
Ниппель 139
Норма елейности шин 251
О
Обод 6, 196
— глубокий 134
— , обозначение 73
— , производство 180, 187
— , расчет 220
— , типы 78
Оболочечная конструкция 57
Оборудование монтажное 198
Обработка зоны стыка обода 189
— отверстий диска крепежных 120
Операции калибровочные 183
Ослабление затяжки гаек 219
ОСТ 6 10—427 — 79 100
— 37.001.215 — 79 138
— 37.001.227—80 177
— 37.001.501 — 72 90
— 37.001.503—72 90
- 37.001.507 — 73 90
— 37.001.508—73 90
— 37.001.509—73 90
— 37.002.0618 — 80 100
Отказ колес 178
П
Перегрузка колес 192
Повреждения механические 199
Покрытие дорожное 12
— защитное 141
272
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Поломка колеса 55
Посадка шины на обод 90
Посадочная полка 7, 60
Потери 8
Предельное состояние 154, 175
Прижимы клиновые 133
Приемы монтажа 145
Прикипание Шин 196, 217
Применение колес 114
Производительность 5
Пропускная способность вентиля 139
Протектор 12
Профилограф 18
Профиль обода 145
— фасонный 119
Прочность диска 163
Р
Радиус нулевой кривизны 33, 147
— свободный 147
— статический 147
Развал колес 16, 253
Расчет диска 56
— обода 56
— — глубокого ручьевого 64
— —, замочной части 63
Режим движения 8, 15, 17
— эксплуатационный 249
---— иеустановившийся 8
— — остановка 8
— — прямолинейное движение 15
- —- разгон 8
Резьба вентильная 140
Ресурс 13, 89, 174
Рисунок протектора 13, 213
С
Самоотвинчивание гаек 219
Сборка диска с ободом 185
Сборочные единицы колес 83
Сварка стыковая 182
Сила иа колесе 21
— окружная 14
— осевая 14, 19, 266
— радиальная 14, 19. 266
— тормозная 32
— тяговая 32
Система колебательная 18
Скорость перемещения колеса 12
Сопротивление качению 13
Станки для балансировки колес 214
— завивочные 181, 184
— срезные 184
Стенды для демонтажа н монтажа шин 202
— для испытаний 145
---— инерционные 152
— — — карусельные 50, 152
СТ СЭВ 2457—80 257
— 3732—82 100
Схема испытаний 149
Схождение колес 16, 253
Сцепление колес с дорогой 12
Т
Тензометрирование 171
Тензоопоры 24
Технические требования на изготовление
93, 96, 100
— характеристики 112
Типы колес 72
Толщина диска 162
Травление 181
Трещины усталостные 154
Трудоемкость обслуживания 191
У
Угол дисбаланса 213
— наклона посадочной полки 11
Удлинитель 143
Унификация деталей 72
Упругие свойства шин И
Уравнения корреляционные 161
Уровень нагруженности колес 21
Установка колес 253
Устройства нагрузочные 151
Уход за колесами 217
Характеристики демпфирующие колеса 12
— жесткости шин 11
— сопротивление 19
— упругие колеса 12
— усталостные диска 71
Ц
Центрирование колес 132, 218
Ш
Шииы арочные 36
— бескамериые 134
— , размеры 246
— , параметры 248
— широкопрофильные 36
Шипы противоскольжения 12
Ширина обода 11, 33
— профиля 34
— шины 10
Э
Экономичность 5
Экономия топлива 9
Эксплуатация колес 5
Элементы крепления 219
Энергетические затраты 8
Эффект стробоскопический 215