Статья раскрывает сущность дисковых колес, их особенности преимущества и недостатки их применения.
Ключевые слова: дисковые колеса, выбор дисковых колес.
Автомобильное колесо за последние 100 лет претерпело немало изменений, от деревянных колес до композитов и сверхпрочных сплавов (рис.1).
Рис. 1. Разновидность автомобильных колес
Большинство исследователей сходятся во мнении, что первое колесо было изобретено в 3500г. до нашей эры, изготовлено оно было из камня, а применение его было исключительно в бытовых целях. Прорыв в области колес произошел в 1908 году, в этом году выпустили первый автомобиль Ford Model T (рис. 2), который имел в виде движителя деревянные колеса, в 1907 году, происходит замена деревянных колес, на стальные. Необходимость в использовании деревянных колес исчезла, так как оно имело огромное количество недостатков: оно не смягчало толчки и удары, которые приходились на подвеску автомобиля, не осуществлялось надежное сцепление колес с дорожным покрытием, а также управляемость таких колес была на низком уровне [1].
Рис. 2. Автомобиль Ford Model T на деревянных колесах
В настоящее время 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.
На сегодняшний день на планете существует огромное количество автомобилей, и способ изготовления дисков под каждый автомобиль имеет исключительный характер. Все диски делятся на три типа: штампованные, литые и кованные.
Штампованные диски (рис. 3) — самые дешевые: это те самые колеса, что вы видите на базовых комплектациях бюджетных автомобилей, и их обычно прикрывают пластиковыми декоративными колпаками. Они изготовлены из стали и окрашены эмалью. Среди их преимуществ, помимо самой низкой цены — высокая ремонтопригодность. Дело в том, что штампованные диски при ударе не ломаются, а мнутся, и впоследствии их можно легко починить. Главный недостаток таких колес — высокий вес и отсутствие дизайна: это сугубо функциональное изделие.
Рис. 3. Штампованные диски
Литые диски (рис. 4) — составляют конкуренцию штампованным по популярности. Такие диски изготавливаются не из стали, а из более легкого сплава — как правило, алюминиевого. Благодаря технологии изготовления литые диски могут иметь самую разнообразную форму, что в совокупности с меньшим, чем у «штампов» весом и обеспечивает им популярность. Из недостатков таких колес можно упомянуть более высокую цену и более низкую ремонтопригодность: литые диски при сильном ударе не мнутся, а трескаются. Разумеется, технология сварочного ремонта и прокатки давно освоена, но гарантировать сохранение изначальных свойств после ремонта невозможно.
Рис. 4. Литые диски
Кованые диски (рис. 5) — наиболее качественный и дорогой вариант. Они изготавливаются методом горячей объемной штамповки, который обеспечивает наилучшую внутреннюю структуру металла и, соответственно, наивысшую прочность при наименьшем весе. Обратная сторона такого метода — малая распространенность изделий и высокая цена [2].
Рис. 5. Кованые диски
Производство дисковых колес в настоящее время является преобладающим в силу простоты конструкции, высокой точности крепления колес на ступицах и обработанности технологи серийного производства.
Для легковых, грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости применяются дисковые колеса с неразборными глубокими ободами градусов (рис. 6), имеющими угол наклона посадочных полок Упп=5 градусов.
Рис. 6. Симметричный обод с комбинированным подкатом: — подкат с внутренней стороны обода; 2 — плоский подкат с наружной стороны обода; 3 — ручей
Данный обод состоит из следующих элементов: закраин 1, представляющих собой боковые упоры для бортов шины; полок 2, представляющих собой посадочные места бортов шины и осуществляющих передачу сил в окружном направлении; ручья 3, который для осуществления монтажа и демонтажа шины выполняется глубоким.
В положительную стороны отмечается демонтаж шины с данного обода, связано это с тем, что плоский подкат с наружной стороны обода имеет угол наклона в 5 градусов. С отрицательной стороны имея предельное давление на шину вызванного со стороны дороги, шина как упругий элемент может вылететь с пазов, что приведет к дорожно-транспортному происшествию.
Наиболее безопасным вариантом является плоский подкат. Подкат (рисунок 7) представляет собой расположенный на поверхности одной из полок обода закругленный выступ 1, а плоский подкат — выступ 2 с относительно острой кромкой [2].
Рис. 7. Симметричный обод с комбинированным подкатом: 1, 2 — подкаты с наружной стороны обода
Положительным является то, что осуществляется надежная посадка бортов радиальных бескамерных шин и предотвращения их сползания с полок ободов колес. С отрицательный стороны отмечается трудоемкий процесс, связанный с демонтажем шины.
В процессе эксплуатации радиальных бескамерных шин (рис. 8) было установлено, что безопасные контуры целесообразно применять на обеих сторонах ободов для легковых автомобилей.
Рис. 8. Обод с двухсторонним подкатом
Для автомобилей, оборудованных шинами с регулируемым давлением воздуха, применяются дисковые колеса с разъемным ободом и с внутренним распорным кольцом, которые бывают обычного и уширенного профиля, а также колеса с полуглубоким ободом с тороидальными посадочными полками.
Колеса с разборными ободами с косыми полками являются наиболее простыми по конструкции и широко распространенными, несмотря на то, что при одинаковой массе могут воспринимать меньшую нагрузку по сравнению с неразборными колесами с ободами с крутыми полками. Кроме того, они оставляют меньше места для охлаждения тормозных механизмов и больше нагреваются [2].
Разборные обода бывают двух- или трехкомпонентными (рис. 9)
Рис. 9. Колесо с плоским разборным ободом: а — трехкомпонентный обод; б — двухкомпонентный обод; 1 — основание обода; 2 — замочное кольцо; 3 — бортовое кольцо; 4 — диск колеса; 5 — посадочная полка; b — ширина профиля обода; Ymm — угол наклона посадочных полок; d — посадочный диаметр; D1 — диаметр расположения крепежных отверстий; D2 — диаметр центрального отверстия
Разборный обод по своей конструкции является простым по конструкции и довольно широко распространим, однако периодически возникают проблемы, которые приводят к травматизму, связано это с тем, что при снятии колеса со ступицы, машинально откручивают не те винты которые необходимо, так как в этой плоскости находятся не только винты крепления колеса к ступицы, но и диска колеса к основанию обода. Отличительно чертой является длина винта, винт, который имеет большую длину, прикручивается к основанию обода, а винт с меньшим к ступице колеса.
Подводя итоги, следует отметить, что в настоящее время не существует каких либо особенных дисковых колес, можно увидеть, что дисковые колеса изготавливаются исключительно для машин, у которых будет свое предназначение, а именно для легковых автомобилей рационально будет использовать цельное дисковое колесо, но для грузовых автомобилей правильным будет использовать разборный обод, так как нагрузки приходящиеся на каждое колесо у такого вида транспортного средства значительно выше, чем у легковых автомобилей.
Литература:
- https://ru.wikipedia.org/wiki/ %D0 %9A %D0 %BE %D0 %BB %D0 %B5 %D1 %81 %D0 %BE_(%D0 %B0 %D0 %B2 %D1 %82 %D0 %BE %D1 %82 %D1 %80 %D0 %B0 %D0 %BD %D1 %81 %D0 %BF %D0 %BE %D1 %80 %D1 %82)
- Учебное пособие «Шины и колеса для автомобилей и тракторов» -Острецов А. В., Красавин П. А. Воронин В. В.
