Учебное пособие по дисциплине «Конструкция автомобиля и трактора» для студентов вузов, обучающихся по специальности



Pdf просмотр
страница1/6
Дата01.02.2017
Размер0.72 Mb.
Просмотров486
Скачиваний0
ТипУчебное пособие
  1   2   3   4   5   6

МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ« МАМИ »
А.В. Острецов,
П.А. Красавин,
В.В. Воронин
ШИНЫ И КОЛЕСА
ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ И ТРАКТОРОВ
Учебное пособие
Допущено УМО вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно – технологических комплексов в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности
«Автомобиле – и тракторостроение»
Москва – 2011

2
УДК 629.113.012.5
+ 629.113.012.3
Острецов А.В., Красавин П.А., Воронин В.В. Шины и колеса для автомобилей и тракторов: Учебное пособие по дисциплине «Конструкция автомобиля и трактора» для студентов вузов, обучающихся по специальности
190201 (150100) «Автомобиле – и тракторостроение». – М.: МГТУ «МАМИ»,
2011. – 85 с.
В учебном пособии изложены особенности конструкции шин и колес для автомобилей и тракторов, предъявляемые к шинам и колесам требования, классификация и обозначения. Даны назначение и принцип работы системы регулирования давления воздуха в шинах. Рассмотрены перспективные разработки в области создания безопасных и боестойких шин.
Приведен порядок выбора шин и колес для колесных машин.
Рецензенты: Зав. кафедрой «Колесные и гусеничные машины» МГТУ
«МАМИ», Засл. деятель науки РФ, д-р техн. наук, проф. ШАРИПОВ В.М.;
Главный научный сотрудник 21 НИИИ МО РФ, д-р техн. наук, проф.
АБРАМОВ В.Н.
©
ОСТРЕЦОВ А.В., КРАСАВИН П.А., ВОРОНИН В.В., 2011
©
Издательство МГТУ «МАМИ», 2011

3
Содержание
Введение
............................................................................................................. 4
1. Шины для автомобилей и тракторов ....................................................... 7 1.1. Требования, предъявляемые к шинам .................................................. 7 1.2. Классификация шин ............................................................................... 9 1.3. Обозначения и маркировка шин ........................................................... 14 1.4. Конструкция шин ................................................................................... 20 1.4.1. Диагональные и радиальные шины ............................................. 23 1.4.2. Камерные и бескамерные шины .................................................. 27 1.4.3. Шины обычного профиля и широкопрофильные ...................... 30 1.4.4. Арочные шины ............................................................................... 33 1.4.5. Пневмокатки ................................................................................... 35 1.4.6. Шины для Военной автомобильной техники .............................. 36 1.5. Системы регулирования давления воздуха в шинах ........................... 38 1.6. Разработка безопасных и боестойких шин ........................................... 41 1.7. Выбор шин ............................................................................................... 52
2. Колеса для автомобилей и тракторов ....................................................... 55 2.1. Требования, предъявляемые к колесам ................................................. 55 2.2. Классификация колес .............................................................................. 57 2.3. Конструкции колес .................................................................................. 58 2.3.1. Дисковые колеса ............................................................................. 58 2.3.2. Бездисковые колеса ........................................................................ 66 2.3.3. Колеса для специальных колесных машин .................................. 68 2.4. Материалы и технология изготовления колес ...................................... 69 2.5. Обозначения колес .................................................................................. 73 2.6. Способы крепления и центрирования колес ........................................ 74
Список литературы .......................................................................................... 81
Приложение ....................................................................................................... 83

4
Введение
Шины являются важнейшим элементом любой колесной машины.
Взаимодействуя с различными опорными поверхностями, шины оказывают существенное влияние на большинство эксплуатационных свойств колесной машины: безопасность движения, тягово-скоростные свойства, профильную и опорную проходимость, устойчивость и управляемость, комфортабельность, плавность хода, топливную экономичность.
Это влияние соизмеримо с влиянием силового агрегата, трансмиссии и других составных частей колесной машины. Вместе с колесами шины выполняют опорные функции и функции преобразования вращательного движения колес в поступательное движение колесной машины, и все процессы, происходящие в агрегатах и узлах машины и направленные на осуществление ее движения, завершаются и реализуются в контакте шин с опорной поверхностью
(рисунок 1).
Безопасность движения подразумевает сохранение способности управляемого движения колесной машины и предотвращение или предупреждение нежелательных последствий опасных ситуаций, возникающих при движении. В настоящее время на большинство колесных машин устанавливаются пневматические шины, работоспособность которых обеспечивается за счет избыточного давления воздуха внутри них. При сквозных повреждениях шины происходит частичная или полная потеря давления воздуха в ней, что увеличивает сопротивление качению, вызывает ее разогрев и разрушение и приводит к невозможности дальнейшего движения колесной машины без замены колеса, а при движении с большой скоростью
– к потере управляемости и дорожно-транспортному происшествию.
Разработка безопасных и боестойких шин, позволяющих колесной машине после повреждения шины определенное время сохранять возможность безопасного передвижения, является одним из основных направлений повышения ее подвижности, а для армейской машины – и живучести

5
(возможности выполнения поставленной задачи при воздействии внешних окружающих факторов).

Рисунок 1 – Обобщенная схема повышения эффективности колесного движителя,
его взаимосвязи с составными частями колесной машины и влияния на её основные
эксплуатационные свойства
Правильный выбор шин непосредственным образом влияет на тягово- скоростные свойства колесной машины (динамику разгона, максимальную скорость, среднюю скорость движения по дорогам различного состояния), которые, в первую очередь, зависят от мощности двигателя и особенностей ее передачи к ведущим колесам. Максимальная скорость, как правило, ограничивается тепловой нагруженностью шин. Общеизвестно [1, 7, 9 – 11], что

6 одним из решающих факторов, влияющих на достижение максимальной скорости и степень нагрева шин, является сопротивление их качению. Величины же сопротивления качению непосредственно зависят от конструкции шин и их удельной нагруженности.
Топливная экономичность колесной машины определяется величиной
(коэффициентом) сопротивления ее движению, значительную часть которого составляет сопротивление качению шин. По оценкам специалистов [9] применительно к современным автомобилям с поршневыми двигателями снижение коэффициента сопротивления качению на 0,001 (4…10 %) наиболее характерной его абсолютной величины, соответствующей качению по дорогам с твердым покрытием, эквивалентно уменьшению расхода топлива двигателем на тонну массы автомобиля в среднем на 0,08…0,20 л/100 км.
Также, прежде всего от правильного выбора шин, зависит одно из основных эксплуатационных свойств колесных машин – подвижность, которая характеризуется, кроме упомянутых выше тягово-скоростных свойств, опорной и профильной проходимостью, устойчивостью и управляемостью, маневренностью и др. Главной составляющей, ограничивающей подвижность армейских колесных машин, является опорная проходимость. Ее уровень определяется соответствием нагрузочных, размерных, жесткостных показателей шин, рисунка и конструкции их протектора физико-механическим характеристикам деформируемых грунтов различного состояния и снежной целины.
Кроме того, шины являются трудоемкой и дорогостоящей продукцией.
Стоимость комплекта шин для грузового автомобиля составляет около 25 % от его первоначальной стоимости, а в процессе эксплуатации автомобиля на них приходится 10…15 % эксплуатационных расходов [1].
Все это предопределяет важность правильного выбора шин, от чего зависит и безопасность, и хорошие эксплуатационные свойства автомобиля.

7
1. Шины для автомобилей и тракторов
1.1. Требования, предъявляемые к шинам
В данном разделе приведены требования, предъявляемые к шинам с избыточным внутренним давлением воздуха.
1.1.1. Общие требования:
- безопасность (в отношении самой шины и в отношении движения автомобиля);
- легкость и прочность конструкции;
- экономичность: низкая стоимость; малое сопротивление качению (низкие гистерезисные потери); высокая износостойкость; достаточная глубина рисунка протектора; длительный срок службы (ресурс); возможность восстановления протектора шины;
- технологичность изготовления;
- экологичность эксплуатации.
1.1.2. Специальные требования:
- хорошее сцепление с твердой опорной поверхностью, позволяющее снизить буксование и юз колес при передаче тяговых, тормозных и боковых сил
(обеспечение устойчивости движения колесной машины);
- надежная посадка бортов шины на полки обода и обеспечение нераскрытия стыков между бортами шины и закраинами обода;
- низкая температура разогрева, определяемая конструкцией каркаса и типом материала каркаса и брекера;
- возможность продолжительного движения с максимальной скоростью, соответствующей индексу скорости (скоростная прочность);
- восприятие усилий, возникающих при криволинейном движении колесной машины (обеспечение хороших показателей управляемости);
- малое сопротивление повороту колеса;
- стойкость к механическим повреждениям;
- сопротивляемость повреждению боковин радиальных шин;

8
- легкость монтажа и демонтажа;
- возможность длительной работы с цепями противоскольжения.
1.1.3. Дополнительные требования к шинам для легковых автомобилей:
- малая склонность к аквапланированию;
- пригодность к эксплуатации в зимний период;
- хорошие амортизирующие свойства, способствующие повышению плавности хода автомобиля;
- низкий уровень шума, особенно при высоких скоростях движения;
- отсутствие «визга» при разгонах, торможениях и поворотах автомобиля.
1.1.4. Дополнительные требования к шинам с рисунком протектора повышенной проходимости:
- высокие тягово-сцепные свойства;
- низкое удельное давление на опорную поверхность, что обусловливает высокую проходимость колесной машины;
- хорошая самоочищаемость протектора при движении по размокшим связным и липким грунтам (глина, суглинок, чернозем).
1.1.5. Дополнительные требования к шинам для Военной автомобильной техники:
- должны быть обеспечены: работоспособность шин в неповрежденном состоянии при изменении внутреннего давления воздуха от номинального до минимально допустимого; заданный уровень проходимости автомобиля по всем видам дорог и местности; высокая скорость (до 100 км/ч) на дорогах с твердым покрытием;
- приведенная удельная нагруженность шин регулируемого давления по объему, являющаяся качественным показателем уровня опорной проходимости колесной машины, не должна превышать 8,0 и 7,0 т/м
3 для радиальных и диагональных шин, соответственно;
- шины должны оставаться работоспособными в движении при их механических (проколах) и других видах сквозных повреждений при

9 обеспечении соответствующего соотношения между величиной внутреннего давления воздуха в них и скоростью движения автомобиля;
- шины должны обеспечивать сохранение подвижности автомобиля (пробег не менее 50 км со скоростью не менее 50 км/ч) при движении без избыточного внутреннего давления воздуха;
- шины должны изготавливаться из резиновых смесей, приспособленных к работе в диапазоне температур окружающего воздуха от минус 50 0
С до плюс
50 0
С;
- шины должны обеспечивать скрытность автомобиля от тепловой или ИК- заметности, которая определяется контрастом (по разнице температур) внешних элементов автомобиля и окружающей среды.
1.2. Классификация шин
1.2.1. По назначению:
- шины для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости;
- шины для грузовых автомобилей, прицепов к ним, автобусов и троллейбусов;
- шины для тракторов и прицепов к ним;
- специальные шины.
Ассортимент, технические условия, основные параметры и размеры шин для автомобилей регламентируются государственными стандартами:
- шины для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости – ГОСТ 4754, 20993;
- шины для грузовых автомобилей, прицепов к ним, автобусов и троллейбусов – ГОСТ 5513, 12715, 8430;
- шины с регулируемым давлением – ГОСТ 13298, 24985;
- шины с регулируемым давлением для военной техники – ГОСТ РВ 52395.
1.2.2. По типу рисунка протектора (рисунок 1.1).

10
Тип рисунка протектора шин колесных машин в значительной степени зависит от их назначения и условий эксплуатации, а также климатических условий (времени года) и других факторов. В настоящее время не всегда возможно однозначно определить тип рисунка протектора определенной шины, так как в нем могут сочетаться несколько типов рисунков, например, зимняя шина с универсальным ненаправленным рисунком.
а) б) в) г) д) е)
Рисунок 1.1 – Типы рисунков протектора:
адорожный; буниверсальный направленный; вуниверсальный ненаправленный;
гзимний с шипами; дкарьерный;
еповышенной проходимости
Тем не менее, представляется целесообразным назвать основные типы рисунков протекторов шин:
- дорожный (летние шины) – для дорог I – III категорий по СНиП 2.05.02-85.
Шины для эксплуатации в зимний период и на размокших грунтовых дорогах практически непригодны;
- универсальный (универсальные шины) – для дорог с твердым покрытием в летний и зимний периоды эксплуатации и сухих грунтовых дорог;
- всесезонный (всесезонные шины) – для дорог с твердым покрытием в летний и зимний периоды эксплуатации. Характеристики этих шин и шин с универсальным рисунком протектора практически идентичны;
- зимний (зимние шины) – для заснеженных и обледенелых дорог. Протектор шин с зимним рисунком изготавливают из специальной резины, меньше твердеющей при отрицательных значениях температуры окружающего воздуха, что обеспечивает улучшенное сцепление с дорогой. При этом, однако, снижается износостойкость и срок службы шин и повышается уровень шума;

11
- карьерный – для эксплуатации в карьерах на каменистых, щебеночных и гравийных опорных поверхностях. Рисунок протектора очень сильно расчлененный для того, чтобы отдельные камни не застревали в канавках протектора;
- повышенной проходимости – для бездорожья и деформируемых грунтов;
- ненаправленный – допускает любое направление вращения колеса. В настоящее время шины с этим рисунком выпускаются все реже;
- направленный (рисунок 1.2, а) – для размокших и заснеженных грунтовых дорог. Продольные и поперечные канавки расположены, как правило, симметрично относительно продольной плоскости шины, проходящей через середину протектора, и обеспечивают эффективный отвод воды и снежной взвеси из пятна контакта, хорошую самоочищаемость протектора и минимальный риск аквапланирования. Широкая центральная канавка способствует хорошей управляемости и курсовой устойчивости, а большое количество ламелей – улучшенному сцеплению шины с дорогой и снижению тормозного пути. Шины с таким рисунком менее шумные благодаря плечевым блокам специальной формы и различного размера. Однако их недостатком является то, что они требуют определенного направления вращения колеса (т.е. должны быть разные шины для левых и правых колес автомобиля);
- асимметричный (рисунок 1.2, б) – характерен несимметричным расположением дорожек протектора и продольных и поперечных дренажных канавок относительно продольной плоскости шины, проходящей через середину протектора. Это позволяет сочетать в одной шине разные свойства, например, наружную сторону выполняют с рисунком, обеспечивающим наилучшие сцепные свойства при криволинейном движении (в поворотах), а внутреннюю – при торможении.
Зимние шины с шипами противоскольжения применяются только на легковых автомобилях. Они обеспечивают существенное улучшение эксплуатационных свойств только на обледенелых и заснеженных укатанных дорогах:

12
- уменьшение тормозного пути в 2,0…2,5 раза;
- улучшение динамики разгона на 40 %;
- увеличение скорости прохождения поворотов, причем возникающий занос остается контролируемым.
Во всех остальных условиях эксплуатации легковых автомобилей наличие шипов снижает коэффициент сцепления шины с дорогой как в продольном, так и в поперечном направлениях. Кроме того, шипованные шины разрушают твердое дорожное покрытие. Для снижения этого отрицательного явления созданы шины с «плавающими» шипами, втягивающимися при соприкосновении с твердым дорожным покрытием.
Шипы производят металлическими или пластмассовыми. Они должны быть износостойкими, легкими, надежно держаться в шине и как можно меньше повреждать дорожное покрытие. Наиболее распространены одно – или двухфланцевые металлические шипы с прямоугольными вставками из твердого сплава. Их размеры должны соответствовать посадочным отверстиям в шине.
Выступать над поверхностью шашки они должны в пределах от 1,0 до 1,5 мм.
1.2.3. По расположению нитей слоев корда в каркасе – с диагональным или радиальным их расположением (диагональные и радиальные шины, соответственно).
1.2.4. По способу герметизации внутреннего объема – камерные и бескамерные.
1.2.5. По форме профиля (отношению высоты к ширине шины, Н/В) (рисунок
1.3) – обычного профиля (тороидные, Н/В = 0,87…1,0), широкопрофильные
(Н/В = 0,50…0,85), арочные (Н/В = 0,40…0,50) и пневмокатки (Н/В =
0,25…0,40).


а
) б)
Рисунок 1.2 – Направленный (а)
и асимметричный (б)
рисунки протектора

13
Рисунок 1.3 – Геометрические формы профиля шин и их отпечатки:
аобычного профиля (тороидная); бширокопрофильная; варочная; г
пневмокаток; D – наружный диаметр шины; B – ширина профиля шины; Нвысота
профиля шины; d – посадочный диаметр обода колеса; b – ширина обода колеса
Современные широкопрофильные шины подразделяются на низкопрофильные, Н/В = 0,70…0,80 (или шины 70-й, 75-й и 80-й серий) и сверхнизкопрофильные, Н/В = 0,50…0,65 (или шины
50-й, 55-й, 60-й и 65-й серий), а также шины с регулируемым давлением воздуха, Н/В = 0,70…0,85.
Необходимо отметить, что ширина профиля шины
В является чисто конструкционным ее размером, замеренным по гладким боковинам на новой ненакачанной шине. Габаритная же ширина шины В
ш
(рисунок 1.4) учитывает толщину монтажных и декоративных поясков и надписей на номинального боковинах, увеличение размера при заполнении шины воздухом до давления, а также зависит от ширины профиля обода. У шин для легковых автомобилей размер В
ш может превышать ширину профиля на величину до 6 %.
Шины для автомобилей «Формулы I» и «Формулы 3» имеют Н/В ≈
0,30…0,35. Дальнейшее уменьшение этого отношения приводит к резкому ухудшению характеристик эластичности шин.
а) б) в) г)

Рис. 1.4.
Связь ширины
профиля В
и габаритной
ширины шины В
ш

14
1.3. Обозначения и маркировка шин
Устанавливаемая стандартами различных стран маркировка шин наносится на их боковины и включает следующие обозначения, надписи и знаки:
- обозначение шины и ее модели;
- наименование страны – изготовителя на английском языке;
- обозначение стандарта, которому соответствует шина;
- индекс скорости;
- индекс нагрузки (индекс несущей способности (ИНС) или индекс грузоподъемности) – для автомобильных шин или норму слойности – для шин для тракторов и прицепов к ним;
- товарный знак и (или) наименование предприятия – изготовителя;
- дату изготовления;
- порядковый номер шины;
- надпись «Radial» или буквенный индекс «R» для радиальных шин;
- знак «Е» в кружочке и число (условный номер европейской страны, выдавшей сертификат), и номер после кружочка – номер сертификата официального утверждения шины на соответствие Правилам № 30 ЕЭК ООН или знак «DOT» (знак соответствия шины американским стандартам безопасности);
- знак «
» направления вращения или надпись «Rotation» – для шин с направленным рисунком протектора;
- надписи «Tubeless» или «TL» – для бескамерных шин. Для камерных шин могут быть нанесены надписи «Tube Type» или «TT»;
- надпись «WINTER» для зимних шин;
- надпись «Reinforced» (Усиленная) – для шин повышенной грузоподъемности;
- надпись «Regroovable» – для шин, у которых возможно углубление рисунка протектора методом нарезки;
- надпись «Retread» – для восстановленных шин;

15
- показатели максимальной нагрузки (Max Load) в фунтах (LBS) и килограммах (кг) и соответствующего этой нагрузке внутреннего давления воздуха в шине (Max Press) в фунтах на квадратный дюйм (PSI) и килопаскалях
(кПа) для шины в «холодном» состоянии (1 LBS = 0,4536 кгс; 1 PSI = 6,94 кПа).
Как правило, эксплуатационная нагрузка и внутреннее давление в шине несколько меньше, чем ее максимальные возможности, то есть шина подбирается на автомобиль как бы с «запасом»;
- количество слоев и тип корда каркаса и брекера;
- обозначения «M+S» (Mud+Snow - грязь+снег) или «M+S-Е» – для зимних шин без шипов или с шипами;
- обозначения «AS» (All-Seasons) или «AW» (Any Weather) – для всесезонных или всепогодных шин;
- обозначение «R+W» (Road + Winter)для универсальных шин;
- надписи


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал