Устройство переднего колеса легкового автомобиля

Из чего состоит колесо

Такие составные детали как колеса представлены в виде высокопрочной и лёгкой конструкции. Их движение возможно благодаря удержанию во вращательном процессе рамы в вертикальном состоянии. Как правило, 2-колесному транспортному средству характерен задний привод, при котором в роли толкающего выступает колесо сзади устройства, а роль весомого и контролирующего процесс управления колеса выполняется передним.

Основные детали, входящие в состав колеса велосипеда, представлены втулками, ободьями, шинами и покрышкой.

Состав втулки представлен осью, подшипниками и шайбами. Задача данной детали состоит в задании и удержании вращательного состояния. Также втулки заднего колеса являются местом для крепления звезд. Если велосипед дорожной модели, то внутрь втулки заднего колеса внедрен тормозной механизм.

Роль обода, представленного в виде круглого, закрепленного к втулке кольца, направлена придание устойчивости колес к различным ударам и нагрузкам.

Состав шины представлен камерами и покрышками. Внешний вид камеры напоминает полое резиновое изделие, через ниппель которого происходит закачка воздуха во внутреннюю часть шинного элемента. Внешней шинной составляющей является покрышка из бортов, боковин и протектора. Цель предназначения велосипеда влияет на используемый тип покрышки.

Придать колесам видимости помогает катафот, представленный в виде оранжевого вставочного элемента на спицах.

Автоматическое тестирование и визуальный контроль

Это заключительные этапы. Для начало колесо проверяют на специальных барабанах, имитирующие реальную нагрузку. Так крутят несколько часов (если не дней).

НО это еще не все, не должно быть вообще никаких повреждений протектора и корда колеса, поэтому далее идет визуальный контроль. Его делают специалисты высокого уровня, у них что говорится уже руки «набиты» определяют брак с «закрытыми глаза» (если так можно выразится). И только, после этого колеса собирают в комплекты и отправляются покупателям. Именно поэтому брака на производстве меньше 1%.

Опять же проверка готовой продукции, процесс многоступенчатый, и нам не все показали.

Виды шин низкого давления

Рассмотрим, какие бывают виды авторезины с низким давлением.

• Арочные. Давление в покрышке не превышает значение 0,05 МПа. По ширине они могут быть в 4—5 раз больше чем стандартная шина. Толщина составляет 700—800 мм. Подобные изделия предназначены для установки на ведущий мост. Обеспечивают проезд по любому бездорожью.
• Торроидные. Выпускаются в двух вариантах: камерные и бескамерные. Считаются наиболее прочными и универсальными. Усредненный профиль близок к диаметру колеса (коэффициент составляет 0,95 —1,15).
• Широкопрофильные. Этот тип используют для специальной техники, которая рассчитана на большие нагрузки и движение по пересеченной местности. Рекомендуемое давление воздуха в 1,5—2 раза ниже, чем у традиционных колес. Это позволяет без проблем справляться с препятствиями на дороге разной сложности.
• Пневмокатки. Их легко узнать по значительным габаритам. Поверхность покрышки оснащается специальными грузозацепами, которые отстоят друг от друга на значительном расстоянии. Также изделие может похвастаться прочным кордом и высокими эксплуатационными характеристиками. По эластичности пневмокатки в 2 раза превосходят первый вариант. Однако они не подходят для больших нагрузок.

Колёсный диск: труд инженеров и дизайнеров

Обод и диск – они, по сути, представляют собой единое целое, поэтому разделение между этими элементами весьма условное. Зачастую, когда говорят о диске, имеют в виду обе эти детали вместе – мы поступим так же. Различают такие разновидности дисков:

• стальные (обод и диск соединены сваркой). Это классика – дёшево и сердито, из-за чего они получили большое распространение. Недостатки – вес и невозможность придания оригинального дизайна;
• легкосплавные (полностью монолитные). Бывают литые диски и кованые. Первые, хотя и позволяют играть с дизайном, но достаточно хрупкие. Вторые — гораздо более крепкие и вообще практически лишены каких-либо недостатков за исключением одного — цены, из-за сложности изготовления. В целом же легкосплавные изделия во многом превосходят своих стальных собратьев – помимо веса и эстетики они ещё и эффективнее охлаждают тормоза, а также не требуют столь кропотливой балансировки.

Устройство шины

Шина – вторая составляющая колеса. Она также обладает достаточно сложной конструкцией, поскольку в ее задачу входит обеспечение сцепления с дорожным полотном, принятие и гашение колебаний от мелких неровностей, удержание веса. Для выполнения своих функций шина должна быть прочной, но при этом и эластичной. Отметим, что шина является своего рода оболочкой, которая заполняется наполнителем – воздухом или специальными газами.

Шина состоит из эластичного радиального каркаса, задающего форму изделию, на который последовательно нанесены резиновая прослойка, брекер (силовой металлический корд), бандаж из нитей (капроновый корд) и протектор. По внутренней окружности радиальный каркас формирует посадочный борт шины, в который для жесткости установлено проволочное кольцо.

Видимыми элементами шины являются протектор, выступающий в качестве основной рабочей поверхности (он контактирует с дорожным полотном) и боковины. Переход между этими элементами получил название – плечо.

Для обеспечения сцепления с дорогой, протектор обладает сложным узором, который формируется ребрами, блоками с канавками и ламелями.

Шина: под грузом ответственности и автомобиля

Идём дальше – шины. В наши дни покрышки это не просто куски резины, как было на заре автомобилестроения – это поистине высокотехнологичная деталь.

Современные легковушки, как правило, комплектуются бескамерными шинами, варианты с камерами уже давно стали архаизмом и используются иногда на грузовой или специальной технике.

Нас, конечно же, интересует то, что чаще всего встречается на гражданском транспорте.

Бескамерная шина состоит из таких частей:

Основа шины – каркас, который также часто называют кордом. Он представляет собой множество синтетических, стекловолоконных или стальных нитей, которые проложены от одного края покрышки к другому.

Такая конфигурация корда на сегодняшний день считается наиболее оптимальной. Брекер, по своей сути, тоже состоит из прочных нитей, но расположен исключительно между каркасом и протектором и защищает последний от отслоения и излишних нагрузок.

Наверное, самая знакомая часть шины, которая всегда на виду – протектор. Он представляет собой толстый слой специальной резины, которая имеет специфический рисунок на поверхности.

Форма этого рисунка может быть разной в зависимости от назначения покрышки (летняя, зимняя, всесезонная и так далее).

Протектор с обоих боков переходит в боковины. В современных автомобилях они невысокие (иногда вообще тонюсенькие, если это низкопрофильная резина). И последний элемент – борт. Он отвечает за надёжное крепление к ободу и герметичность всей бескамерной шины, для чего армируется специальным нерастяжимым кольцом.

Устройство автомобильного колеса. Не такое простое, как кажется

Формально эта деталь является частью ходовой, и в первую очередь на него возложена задача связать сложный организм машины с дорогой.

По сути, оно является конечной точкой процесса, зарождающегося в двигателе – процесса преобразования энергии топлива во вращение.

В дополнение к этому, наш сегодняшний герой отыгрывает не последнюю роль в безопасности автомобиля, надёжно сцепляясь с покрытием дороги, обеспечивая управляемость машины и её устойчивость.

Одним словом, груз ответственности на нём лежит довольно серьёзный.

Каким образом колесо надёжно выполняет все эти функции? Для этого инженеры придумали особую конструкцию автомобильного колеса, которая состоит из таких частей:

• диск;
• обод;
• шина (покрышка).

Первый элемент из этой тройки служит для соединения колеса с осью. На современных автомобилях делается это при помощи болтовых соединений, причём их количество для гражданских легковых машин может варьироваться от 4 до 6.

Обод в свою очередь выполняет роль посредника между диском и шиной, которая является крайне важным элементом для колеса и связующим звеном между всем автомобилем и дорогой.

Конечно же, с развитием автомобильной промышленности все эти части совершенствовались и преобразовывались, поэтому нам предстоит познакомиться с их разновидностями, устройством и, как следствие, существующими видами колёс.

Из каких элементов состоит конструкция шины

Чтобы разобраться, как устроена шина рассмотрим все ее конструктивные элементы.

• Каркас. Часто этот элемент называют – корд. Это нити корда, придающие автошине достаточную прочность и жесткость. Существует несколько типов покрышек по типу расположения корда в каркасе.
• Брекер. Прослойка отделяющая протектор и каркас. Состоит из нескольких слоев корда, между которыми помещают резину. Обеспечивает дополнительную надежность и устойчивость к повреждениям, при этом достаточно гибкий.
• Протектор. Внешний слой резины на профиле шины. Отличается не только высокой прочностью, но и специальным рисунком, который обеспечивает более надежное сцепление с дорогой.
• Боковина. Слой резины над боковыми частями каркаса, обязательно имеют брекер.
• Борт. Позволяет покрышке наиболее эффективно садиться на обод диска.
• Бортовое кольцо. Специальный элемент борта, который позволяет добиться герметичности при сборке шины и колесного диска.
• Плечо. Часть протектора, которая размещена сбоку профиля. Зимние шины обычно имеют развитую плечевую часть, что улучшает проходимость на снегу.

Как видите, строение автошины достаточно сложное. Ниже рассмотрим основные элементы более подробно.

Общее устройство автомобиля

Основными составными частями в конструкции автомобиля, как мы уже писали выше, являются:

1. Двигатель;
2. Кузов;
3. Шасси;
4. Электрооборудование.

Все они состоят из множества отдельных элементов, деталей, узлов и агрегатов.

Двигатель – это сердце автомобиля. Он является источником механической энергии и приводит наше авто в движение. Наибольшее распространение в автомобилестроении получили двигатели внутреннего сгорания и дизельные моторы. Однако в последние годы все большую популярность завоевывают автомобили, оснащенные электрическими и гибридными двигателями.

Кузов автомобиля может иметь рамную и безрамную конструкцию. Как правило, в современных легковых автомобилях рама отсутствует, а все узлы и агрегаты крепятся непосредственно к кузову. Именно поэтому такой кузов называют несущим – данное конструкторское решение устройства автомобиля позволяет максимально снизить его массу. Советуем также ознакомиться с классификацией автомобилей по типу кузова.

Шасси автомобиля заслуживает отдельного внимания. Оно представляет собой множество механизмов, в задачи которых входит передача крутящего момента от силового агрегата (двигателя) к ведущим колесам, передвижение автомобиля и управление им. Эти группы механизмов называются трансмиссия, ходовая часть и механизм управления автомобилем.

• Трансмиссия автомобиля служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам, тем самым, позволяя изменять крутящий момент по величине и направлению. Трансмиссия двухосного автомобиля с передним расположением двигателя и приводом на задние колеса обычно состоит из таких механизмов: сцепление, коробка передач, карданная передача, главная передача, дифференциал и полуоси.
• Ходовая часть автомобиля состоит из рамы или несущего кузова, переднего и заднего мостов, подвески (рессоры и амортизаторы), колес и шин. Подробнее о видах и типах подвесок автомобилей.
• Механизм управления автомобилем состоит из рулевого управления и тормозной системы (с барабанными и дисковыми тормозами). Он позволяет изменять направление и скорость движения автомобиля, останавливать его и удерживать на месте.

Кроме вышеперечисленных узлов, агрегатов и механизмов абсолютно все автомобили оснащены электрооборудованием, состоящим из источников и потребителей электрического тока.

Электрооборудование автомобиля запускает и дает возможность работать двигателю, освещает и обогревает салон машины, позволяет без проблем передвигаться в темное время суток и в непогоду, поддерживает противоугонную систему, заботиться о нашей с вами безопасности на дороге, превращает автомобиль в концертный зал или даже в кинотеатр, и выполняет множество других полезных и очень важных функций.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Основной элемент авто. Функция – приводит авто в движение.

Машины оснащают бензиновыми, дизельными моторами и электродвигателями.

ДВС, работающие на бензине или дизеле, состоят из: блока и головок цилиндров, распредвала, выхлопной системы, впускной системы (для подачи воздуха), карбюратора, инжектора.

Шины

Назначение пневматической шины — поглощать и смягчать толчки и удары, воспринимаемые колесом от дороги, обеспечивать с ней достаточное сцепление, уменьшать шум при движении автомобиля и снижать разрушающее действие автомобиля на дорогу.

Автомобильные шины классифицируют по назначению, форме профиля, габаритам, способу герметизации и конструкции. По назначению шины разделяют на шины легковых и грузовых автомобилей. Первые, кроме легковых автомобилей и грузовых автомобилей.

По классификации шин по форме профиля во внимание применяют два соотношения: отношение высоты профиля шины к его ширине и отношение ширины профиля обда колеса к ширине профиля шины.

Шины имеют следующие наименования:

-шины обычного профиля — первое соотношение св. 0,89, второе 0,65-0,76

-широкопрофильные — первое соотношение 0,6-0,9, второе 0,76 -0,86

низкопрофильные- первое соотношение 0,70-0,88 , второе 0,69-0,76

сверхнизкопрофильные- первое соотношение св. 0,70, второе 0,69-0,76

арочные- первое соотношение 0,39-0,50, второе 0,9-1

пневмокатки- первое соотношение 0,25-0,39, второе 0,9-1

Шина состоит из:

-покрышки

-камеры с винтелем

Покрышка имеет:

-каркас

-протектор

-боковины

-брекер

-борта

Каркас шины — основная часть покрышки, предает прочность  шине. Представляет собой 12 слоев корда изготовленных из прорезинненных нитей (хлопковых, вискозных, капроновых)

Брекер — подушечный слой — резино тканевая прослойка, связывающая с протектором.

Протектор — служит для предохранения каркаса от повреждения, это износостойкая резина, имеющая грунтозацепы.

Борта — со стальными сердечниками в каждом, повышают прочность шин.

Радиальные шины имеют такое обозначение, например 205/70 R14

где 205 — обозначение ширины профиля

70 — индекс серии

R — радиальная

14 — условное обозначение посадочного диаметра

Из чего состоит велосипедное колесо

Велосипедные покрышки

Велосипедные покрышки влияют на поведение велосипеда на дороге больше, чем любая другая его деталь. От качества вело покрышек зависит не только комфорт езды, но и безопасность передвижения, особенно на мокрой дороге. Чем выше качество резины, тем дороже стоит покрышка.

От сликов до внедорожных

Рисунок и высота протектора определяют к какому типу относится покрышка для велосипеда. Чем глубже протектор, тем выше сцепление с любым дорожным покрытием. Шины с глубоким негативным протектором испытывают высокое сопротивление качению.

Обод велосипедного колеса

Обод велосипедного колеса — наружная часть колеса в виде круга, которая крепится к ступице колеса (втулке) на натянутых спицах. На обод монтируется велосипедная шина.

Обод велосипедного колеса

Для изготовления колёсных ободьев велосипеда используют алюминиевые сплавы, сталь, углепластик. Во многих ободьях, предназначенных для езды по пересечённой местности, для придания колесу большей жёсткости внутри обода коробчатого сечения добавляется дополнительное ребро жесткости. Такие ободья называются двойными.

Обод крепится к ступице колеса (втулке) на натянутых спицах, число которых может быть от 12 до 48.

Велосипедная спица

Велосипедная спица — конструктивный элемент колеса, представляет собой стержень, соединяющий центр колеса (ступицу) и его обод. Использование спиц позволяет значительно облегчить конструкцию колеса, при этом не снижая его прочности.

Спицы для сборки колеса

Спицы производят из стали, алюминия и титана. Спицы из стали хромируются или никелируются. Спица соединяет втулку колеса с ободом при помощи ниппеля, в который она вкручивается (со стороны обода). Ниппель изготавливают из стали, латуни, алюминия.

Для натяжки спиц используется спицной ключ, установка и натяжка производятся путём закручивания ниппеля. Спицы должны быть натянуты с одинаковой силой, чтобы равномерно распределять нагрузку.

Втулки на колесе велосипеда

Втулка велосипедного колеса — центральная деталь колеса, которая вращается вокруг неподвижной оси на подшипниках. Различают два вида: передняя и задняя втулки.

Передняя втулка по конструкции предельно простая, потому что всё, что от неё требуется — вращение колеса. На некоторых втулках с левой стороны может иметься крепление для тормозного диска.

Передняя и задняя втулки

Задняя втулка (англ. freehub) имеет более сложную конструкцию, поскольку является частью трансмиссии. Если с правой стороны имеется резьба, то такая втулка предназначена для установки трещотки — системы задних звёзд с обгонной муфтой.

Втулка под установку кассеты имеет прикреплённую полым болтом трещотку в виде шлицевого барабана, на который надеваются задние звёзды. Такая система гораздо надёжнее, чем трещотка, хотя и дороже. С левой стороны у некоторых моделей может иметься крепление для тормозного диска.

Также задние втулки могут иметь встроенный планетарный механизм переключения передач.

Камера велосипеда

Велосипедная камера – это элемент велосипеда, который поддерживает давление в колесе и придает форму покрышке. Конечно, существуют и бескамерные колеса, но у них есть свои минусы и они подходят не во всех случаях

Кроме того бортировка бескамерки сложнее, чем обычной покрышке, что очень важно в полевых условиях

Камера должна соответствовать размеру велосипедной покрышки. Нужно соотнести размеры камеры с размерами покрышки. На покрышках размеры обычно выбиты на резине с боку, на камерах нанесены несмываемой краской.

Признаки наличия неисправностей в ступице

Выявить те или иные неисправности в работе ходовой системы транспортного средства, водитель сможет, опираясь на такие характерные признаки, как:

• неравномерное стирание установленных протекторов покрышек;
• значительное раскачивание кузова при осуществлении стандартного торможения или поворота;
• часто повторяющееся отклонение автомобиля от прямолинейного направления;
• сжатие и протекание амортизаторов;
• высокий уровень производимой вибрации;
• появление разных посторонних звуков, которые постоянно сопровождают перемещение машины.

Несмотря на четкую слышимость посторонних звуков, водитель на слух не сможет определить, в какой части элемента возникла проблема.

При обнаружении подозрительного звука нужно сразу поднять транспортное средство на домкрат и попытаться вручную прокрутить передние колёса.

При выполнении данной манипуляции стоит внимательно изучить внешний вид колёс. Одним из распространенных проявлений поломки ступицы является повышенная изнашиваемость резины. Вызвано это сильной, отдающей в руль вибрацией, с одновременным нагреванием тормозного диска, что происходит по причине неправильно вращающегося подшипника.

Нагрев диска можно прочувствовать посредством простого прикладывания к нему руки после пройденных 8 — 10 км. Если ступица неисправна, температура данного элемента превышает 70 градусов.

Схожими признаками может характеризоваться такое явление, как выход из строя подшипников ступицы.

Чтобы определить, с какой стороны сломалась ступица, не обязательно останавливать и приподнимать автомобиль

Достаточно будет обратить внимание на степень производимого гула в процессе поворота руля. При поворачивании вправо, гул будет усиливаться в левом колесе, при повороте налево, звук будет исходить с правой стороны

Шина: под грузом ответственности и автомобиля

Идём дальше – шины. В наши дни покрышки это не просто куски резины, как было на заре автомобилестроения – это поистине высокотехнологичная деталь.

Современные легковушки, как правило, комплектуются бескамерными шинами, варианты с камерами уже давно стали архаизмом и используются иногда на грузовой или специальной технике.

Нас, конечно же, интересует то, что чаще всего встречается на гражданском транспорте.

Бескамерная шина состоит из таких частей:

Основа шины – каркас, который также часто называют кордом. Он представляет собой множество синтетических, стекловолоконных или стальных нитей, которые проложены от одного края покрышки к другому.

Такая конфигурация корда на сегодняшний день считается наиболее оптимальной. Брекер, по своей сути, тоже состоит из прочных нитей, но расположен исключительно между каркасом и протектором и защищает последний от отслоения и излишних нагрузок.

Наверное, самая знакомая часть шины, которая всегда на виду – протектор. Он представляет собой толстый слой специальной резины, которая имеет специфический рисунок на поверхности.

Форма этого рисунка может быть разной в зависимости от назначения покрышки (летняя, зимняя, всесезонная и так далее).

Протектор с обоих боков переходит в боковины. В современных автомобилях они невысокие (иногда вообще тонюсенькие, если это низкопрофильная резина). И последний элемент – борт. Он отвечает за надёжное крепление к ободу и герметичность всей бескамерной шины, для чего армируется специальным нерастяжимым кольцом.

На чем держится велосипед

Строение велосипеда схоже с автомобильным: здесь есть несущая конструкция, на которую крепятся все рабочие узлы. Для легковой машины это кузов, а у велосипеда – рама. Тип рамы во многом определяет назначение, а ее качество отвечает за срок эксплуатации байка.

Рама велосипеда представлена ромбовидным остовом, сваренным из элементов:

• главные передние трубы – верхняя и нижняя (закрытые), изогнутая передняя труба (открытые);
• подседельная труба;
• верхние перья;
• нижние перья.

Передние трубы «сшиваются» между собой в рулевой стакан, нижние труба и перья с подседельной – в кареточный стакан, а перья между собой – в дропауты заднего колеса. По обеим сторонам передние трубы и перья приварены сверху к подседельной трубе.

Относительно подседельной трубы передняя и задняя части представлены двумя неодинаковыми треугольниками, размеры и геометрия которых зависят от типа и назначения велосипеда. Для современного ассортимента существует большое количество вариантов рам, но все они разделяются на классы:

• городские – жесткие, прочные и тяжелые;
• горные – стойкие к нагрузкам, мобильные, прочные;
• шоссейные – легкие;
• спортивные – устойчивые к высоким нагрузкам, прочные, ударостойкие;
• трюковые – используют для BMX-велосипедов.

Велосипеды делятся на полноразмерные и складные. Первые не имеют складного механизма, и для перевозки в метро, общественном транспорте и багажнике автомобиля их необходимо разбирать. Складные имеют, по крайней мере, один стык, по которому складывается рама. Они более удобны в перевозке и хранении, но уступают полноразмерным по ходовым показателям.

Большое влияние на эксплуатацию велосипеда оказывает материал несущего остова. Современные велосипеды выпускаются на стальных, алюминиевых и карбоновых рамах.

Сталь используют на сити-байках. Материал обладает высокой прочностью и ударостойкостью, а его недостатки – тяжесть и невысокая гибкость, из-за чего рама плохо сглаживает толчки. Все это не лучшим образом сказывается на динамике велосипеда.

Алюминий – легкий, прочный и гибкий материал. По сравнению со стальными аналогами, рамы из него обладают лучшей маневренностью и пассивной амортизацией. Легкость и прочность улучшают динамику и не создают существенного сопротивления движению. Разумеется, стоимость их будет выше.

Самыми дорогими являются рамы на основе углеродного волокна – карбона. Этот материал используется на дорогих моделях шоссейных, горных и спортивных велосипедов. В числе достоинств по сравнению с металлическими конкурентами – долговечность, прочность, ударостойкость и легкость. Плюс к этому велосипеды на карбоне обладают лучшей маневренностью по сравнению с алюминием.