Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
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. Митина и Л. В. Асташенок
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. Митина и Л. В. Асташенок
Сдано в набор 24.04.85. Подписано в печать 17.07.85. Т-12156 Формат 60X90Vie- Бумага типографская № 1. Гарнитура литературная. 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 издательство «Машиностроение». 107076, Москва, Стромынский пер., 4
Ленинградская типография № 6 ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского 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.
Сдано в набор 24.04.85. Подписано в печать 17.07.85. Т-12156 Формат 60X90Vie- Бумага типографская № 1. Гарнитура литературная. 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 издательство «Машиностроение». 107076, Москва, Стромынский пер., 4
Ленинградская типография № 6 ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского 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 Союзполиграфпромапри Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной тор-говли. 190000, Ленинград, Прачечный переулок, 6. Зак. 305.
(§^ Издательство «Машиностроение», 1985 г.
58813324172728284901131161221225881332417272828490113116122122134 Приложения 2201451. .Алгоритм расчетаразборного обода ко-145леса грузового авто-147мобиля .. . .220148И. Пример расчета напряженного состоя-148иия обода 7,0—20 поддействием давления149воздуха в шине. . .224134 Приложения 2201451. .Алгоритм расчетаразборного обода ко-145леса грузового авто-147мобиля .. . .220148И. Пример расчета напряженного состоя-148иия обода 7,0—20 поддействием давления149воздуха в шине. . .224
5
8
8
13
32
41
72
72
82
84
90
113
116
122
122
5
8
8
13
32
41
72
72
82
84
90
113
116
122
122
134 Приложения 220
1451. .Алгоритм расчета
разборного обода ко-
145леса грузового авто-
147мобиля .. . .220
148И. Пример расчета на
пряженного состоя-
148иия обода 7,0—20 под
действием давления
149воздуха в шине. . .224
134 Приложения 220
1451. .Алгоритм расчета
разборного обода ко-
145леса грузового авто-
147мобиля .. . .220
148И. Пример расчета на
пряженного состоя-
148иия обода 7,0—20 под
действием давления
149воздуха в шине. . .224
Введение
Динамика колеса и расчет его элементов
Рабочие параметры колеса с пневматической шиной .......
Силовые факторы, действующие на колесо. .
Силовое взаимодействие шины и обода колеса . .
Напряженно-деформированное состояние элементов конструкции колеса и основы теории их расчета . . .
Конструкции колес . . . .
Классификация колес
Обозначение колес .
Технические требования к колесам. . . .
Конструктивные параметры колес . . .
Применение колес .
Материалы, применяемые при изготовлении колес
Крепление и арматура колес
Типы и конструкция крепления дисковых и бездисковых колес . .
Типы, конструкция и классификация вентилей и удлинителей
Испытания колес . . .
Виды испытаний . . .
Техническое задание
Программа испытаний
Подготовка к испытаниям . . .. .
Испытания при переменных нагрузках . .
Исследование дисков колес на долговечность 157
Испытания методом разрушающего дав
ления 168
Лабораторно-дорожные испытания . .170
Полигонные и ускоренные дорожные испытания 173
Эксплуатационные испытания 174
Технология производства колес 180
Производство колес грузовых автомобилей180
Производство колес легковых автомобилей187
Изготовление тракторных колес и колес к сельскохозяйственным машинам 187
Эксплуатация колес..191
Правила эксплуатации колес автомобилей, тракторов и сельскохо
зяйственных машин191
Обслуживание колес194
Балансировка колес . .210
Техника безопасности217
III. Обозначение грузе-
IX. Нормы внутреннего
подъемности шин .
244
давления воздуха в
251
IV. Нагрузка на шины легковых автомоби-
шинах
X. Параметрыуста
новки колес автомо-
лей
V. Размеры шин легко-
245
бнлей ..
XI. Балансировочные
253
вых автомобилей .
VI. Эксплуатационные параметры шин лег-
246
грузы
XII. Классификация автомобильных и тракторных колес в соответ-
257
ковых автомобилей VII. Параметры пневматических шин грузовыхавтомобилей,
248
ствии с МКИ . . . .
XIII. Методы испытаний колеслегковых
(ИСО 3006—76) и грузовых (ИСО 3894—77
260
автобусов, троллей-
автомобилей . . .
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 применения колес для пневматических шин, стимулируют интенсификацию научно-исследовательских и опытпо-копструктор- ских работ, направленных на более полное удовлетворение эксплуатационных требований, снижение массы и совершенствование технологии изготовления колес.
Правильный выбор конструктивных параметров колеса обеспечивает реализацию эксплуатационно-технических характеристик машины, включая такие важнейшие, как долговечность, безопасность, производительность и экономичность. Отсутствие систематизированных источников, где можно почерпнуть необходимые сведения по конструкциям колес, выпускаемых в настоящее время промышленностью, основам теории и расчета элементов колеса, технологии их производства и правилам эксплуатации, создает известные трудности для работников автомобильной промышленност!!, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения, а также специалистов, занимающихся эксплуатацией огромного парка колесных машин в промышленности и сельском хозяйстве.
В справочнике рассмотрены вопросы динамики колеса и приведены основные расчетные зависимости для определения напряженного состояния элементов, конструкции, методы и результаты лабораторных, дорожных и эксплуатационных испытаний. Дано описание технологии колесного производства, содержатся необходимые сведения по эксплуатации колес с описанием монтажного, демонтажного и балансировочного оборудования.
Справочник предназначен для инженерно-технических работников автомобильной и тракторной промышленности, сельскохозяйственного машиностроения и специалистов, занимающихся 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.
Рис. 1. Конструктивные схемы колес: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 вылетом соответственно вручную и с использованием крутящего момента на колесе; / — вертикальная ось колеса; 2 — обод; 3 — диск; 4 — крепежное отверстие диска; 5 — центральное отверстие диска; 6 — элементы крепления; 7 — ступица; 8 — направляющая скоба; 9 — винтовые планкиа — одинарного; б — сдвоенного; в—д — с вылетом диска соответственно нулевым, положительным и отрицательным; е — бездисковое колесо; ж—з — с регулируемым вылетом соответственно вручную и с использованием крутящего момента на колесе; / — вертикальная ось колеса; 2 — обод; 3 — диск; 4 — крепежное отверстие диска; 5 — центральное отверстие диска; 6 — элементы крепления; 7 — ступица; 8 — направляющая скоба; 9 — винтовые планки
Рис. 1. Конструктивные схемы колес:
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 вылетом соответственно вручную и с использованием крутящего момента на колесе; / — вертикальная ось колеса; 2 — обод; 3 — диск; 4 — крепежное отверстие диска; 5 — центральное отверстие диска; 6 — элементы крепления; 7 — ступица; 8 — направляющая скоба; 9 — винтовые планки
а — одинарного; б — сдвоенного; в—д — с вылетом диска соответственно нулевым, положительным и отрицательным; е — бездисковое колесо; ж—з — с регулируемым вылетом соответственно вручную и с использованием крутящего момента на колесе; / — вертикальная ось колеса; 2 — обод; 3 — диск; 4 — крепежное отверстие диска; 5 — центральное 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. I, б) —два колеса, устанавливаемых на одной ступице.
Колесо с нулевым вылетом диска (рис. 1, в) — колесо, собранное 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 симметрии обода смещена относительно привалочноп 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 симметрии обода смещена относительно привалочной плоскости диска к ступице в сторону от продольной оси машины.
Дисковое колесо (рис. 1, а—д) — колесо, состоящее из обода и диска для соединения со ступицей.
Бездисковое колесо (рис. 1, е) —колесо, в котором обод 1 непосредственно устанавливается на ступицу 2.
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 установки 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, предназначенная для установки замыкающих съемных деталей обода (замочные и бортовые кольца).
Ручей обода — часть обода, расположенная между посадочными полками, имеющая углубление для монтажа-демонтажа шины.
Бортовое кольцо — съемная бортовая закраина, устанавливаемая 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 крепления.
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, расположенные в периферийной части диска и служащие для облегчения конструкции.
Спица —участок периферийной части диска, расположенный между соседними ручными отверстиями.
Посадочный конус обода — коническая поверхность, предусмотренная на ободе для посадки бездисковых колес на ступицу.
Распорное кольцо —деталь кольцевой формы, устанавливаемая на ободе между бортами шины и служащая для плотного прижатия бортов шины к бортовым закраинам обода.
Проставочное кольцо —деталь кольцевой формы, устанавливаемая между сдвоенными бездисковыми колесами.
ДИНАМИКА КОЛЕСА И РАСЧЕТ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕСА С ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНОЙ
Функциональные качества автомобиля или трактора находятся в прямой зависимости от совершенства рабочих параметров колеса, которое, являясь одновременно элементом ходовой системы, органов управления и трансмиссии, определяет практически все основные эксплуатационные показатели машины: тягово-скоростные, топливно-экономические и тормозные, устойчивости и управляемости, колебаний и плавности хода [1 ].
Как тело качения колесо определяется такими параметрами, как масса, момент инерции, сопротивление качению, геометрические и сцепные характеристики. Эластичная пневматическая шина определяет упругие и демпфирующие характеристики, которые оказывают значительное влияние на динамику процесса взаимодействия 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 тяговую и тормозную динамику, топливную экономичность и другие характеристики машины, особенно при неустановившихся режимах 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 поступательно-вращательное движение, и массы элементов машины, движущихся только поступательно.
Исключая из рассмотрения различного рода потери, можно считать, что затраты энергии при разгоне машины (количество энергии высвобождаемой при торможении) будут соответствовать приобретенной ею кинетической энергии Еп. Эта энергия для поступательно движущейся массы тп, если она разгоняется (затормаживается) в диапазоне скоростей, разность которых равна и, определяется уравнением
Еп = 0,5шпи2.
Для массы колеса пгк, участвующей в сложном вращательнопоступательном движении, кинетическая энергия
Ек = 0,5mKua + 0,5JKw2,
где JK 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 + 0,098/7^, можно определить соотношение К между потребляемой при разгоне (высвобождаемой при торможении) энергией единицы поступательно движущейся массы и энергией единицы массы колеса легкового автомобиля:
Л =Ю0% = [I - (0,78 - 0,098//гк) ——I 100%,
buifTln /и L V, к ^„^ |/ >
где /к — радиус качения колеса.
Применительно к автомобилю ВАЗ-2101 (//гк ^ 15 кг, гк = = 0,272 м) X = 162 %. Это позволяет заключить, что каждая единица массы колеса легкового автомобиля ВАЗ-2101 потребляет 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 автомобиля, оказывая сложное влияние на относительные перемещения кузова и колес в зависимости от частоты колебаний, в целом, с учетом реальных условий движения, является эффективным мероприятием для снижения эксплуатационных расходов и экономии топлива.
Увеличение неподрессоренной массы машины вызывает рост ее средних квадратических ускорений при одновременном уменьшении критических скоростей и, наоборот, уменьшение неподрессоренной 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 поверхностью 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 резонансных колебаний колес, возникающих при высоких скоростях движения, характерных для современных автомагистралей [51.
Наружный диаметр DНаружный диаметр DРис. 1.1. Основные геометрические параметры колеса и действующие на него силовые факторы
Наружный диаметр D
Наружный диаметр D
Обобщая изложенное, можно заключить, что снижение массы и момента инерции колес автомобильного подвижного состава позволяет получить значительный экономический эффект в эксплуатации за счет создания более совершенной конструкции колес, применения улучшенных материалов, включая низколегированные стали, легкие сплавы и пластические массы.
Значения массы и момента инерции колеса во многом зависят от размеров колеса, в частности от наружного диаметра, высоты и ширины профиля шины, диаметра посадочной 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 высоты к ширине профиля составляет 70 % и менее. Как показывают специальные испытания, увеличение ширины профиля шины улучшает устойчивость и управляемость автомобиля, снижает давления в контакте, повышает износостойкость шин и дает другие преимущества.
Суммарное осевое усилие на бортовую закраину обода, необходимое 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, посадочный диаметр обода которых может быть 245—406 мм (10— 18"). Посадочные диаметры тракторных колес изменяются в еще
больших пределах 406—1067 мм (18—40"). Колеса грузовых автомобилей с бескамерными 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 конусность 5е, этот же угол конусности выбран для бескамерных колес легковых автомобилей, а для бескамерных шин грузовых автомобилей угол наклона посадочных полок неразборного обода составляет 15°. Наличие конусности посадочных полок обеспечивает более плотное соединение шины и обода, что особенно важно для бескамерных шин.
Ширина В; обода зависит от ширины профиля шины. В последние 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 результате взаимодействия с полотном дороги. Степень изменения размеров зависит от упругих свойств шины. Опи 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 силовой спектр нагруженности 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 линейной (в случае сил) или угловой (в случае моментов) деформации.
Жесткость шин зависит от скорости нагружения, в связи с чем различают статические и динамические характеристики, из которых первые снимаются в условиях статического нагружения, а вторые определяются при скоростях нагружения, близких к реальным. Эксперименты по определению жесткостных характеристик проводят с помощью соответствующих приспособлений или специальных стендов, как правило, на пекатящейся шине.
Кроме этих характеристик жесткости, существует еще одна, имеющая важное значение при качении колеса по криволинейной траектории. Эта характеристика определяется только на катящемся колесе и измеряется коэффициентом сопротивления боковому уводу, определяющимся интенсивностью нарастания боковой силы в зависимости от угла увода колеса. Определенность эта
характеристика приобретает, если оговаривается угол наклона плоскости колеса к плоскости опорного основания в процессе эксперимента, например 90°.
Все упругие характеристики колеса взаимосвязаны, оказывают влияние на то или иное функциональное качество машины и с этой точки зрения подобно другим рабочим параметрам колеса могут рассматриваться как объект оптимизации эксплуатационных свойств машины.
Демпфирующие характеристики колеса обусловлены рассеянием энергии при деформации шины в процессе качения. Они определяют птилощающие свойства колеса при взаимодействии с неровностями дороги. Кроме того, эти характеристики определяют 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 факторов: скорости поступательного перемещения колеса, нагрузки на колесо, давления воздуха в шине, материала, рисунка и степени изношенности протектора шины, типа и состояния дорожного 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 диаграмму, показывающую зависимость коэффициента сцепления ф от степени проскальзывания колеса S. Семейство кривых fp (S) для различных скоростей поступательного перемещения колеса наиболее полно описывает его сцепные свойства с дорогой, позволяя 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 протектора со специальным рисунком, способствующим быстрому удалению воды из зоны контакта и исключающим вероятность возникновения явления аквапланирования. На обледенелых дорогах 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
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 нагрузке, действующей на колесо. Сопротивление качению зависит от нагрузки на колесо, давления воздуха, конструкции колеса и шины, скорости качения и является основным фактором, обусловливающим расход топлива автомобилем или трактором, если последний используется на транспортных работах.
При работе колеса на мягких грунтах доминирующим фактором 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 совершенствованием конструкции колеса и профиля шины; улучшением качества резиновых смесей, рисунков протектора; применением прогрессивной радиальной конструкции каркаса и других мероприятий [8].
СИЛОВЫЕ ФАКТОРЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ [НА КОЛЕСО
Общая характеристика. В процессе работы колеса подвергаются силовому воздействию машины и дороги. Работая в сборе с пневматическими 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 приближением, 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
образом, чтобы одна из плоскостей этой системы совпала с плоскостью 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 внешний 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 вращения колеса в сторону опоры по линии пересечения его центральной плоскости вращения и центральной поперечной плоскости. Реакция дороги Rz —проекция равнодействующей сил в контакте шины с опорной поверхностью на направление Рг — приложена в точке пересечения центральной поперечной плоскости и плоскости вращения с опорной плоскостью колеса. Сила Pz определяется весом, приходящимся на колесо, в совокупности с тем силовым положительным или отрицательным приращением, 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 движения.
Окружная сила Рх приложена от шасси в центре колеса и совпадает по направлению с перпендикуляром к его поперечной плоскости. Реакция дороги Rx — равнодействующая перпендикулярных к поперечной плоскости колеса элементарных реакций — приложена к колесу со стороны опорной поверхности.
Эта сила имеет направление, совпадающее с направлением движения или противоположное ему в зависимости от того, работает колесо в режиме ведущего, ведомого или тормозного. Окружная сила обычно достигает наибольшего значения при торможении, однако ограничена сцепными свойствами шины с опорным основанием.
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 Рц действует от автомобиля в центре колеса и направлена вдоль оси его вращения. Реакция дороги Ru — проекция разнодействующей сил в контакте шины с опорной поверхностью на направление оси вращения колеса — приложена в точке пересечения центральной поперечной плоскости и плоскости вращения с опорной плоскостью колеса.
На горизонтальном и ровном основании осевые силы являются следствием действия на шасси боковых сил, например центробежной силы при повороте машины или составляющей веса, обусловленной поперечным наклоном дороги. На неплоской поверхности, выпуклой или вогнутой, и при движении ио дороге, имеющей неровности, 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 моментом и его реакция от дороги М'м.
Момент Mz относительно оси Z приложен от шасси, его реакция от дороги M'z. Этот момент действует на колеса при повороте машины в результате увода шин и возникновения стабилизирующего момента. Момент Мх относительно оси X приложен к колесу от шасси, его реакция от дороги М'х. Эти факторы возникают вследствие 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, значимыми 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 окружную силу Рх и моменты Afz, Ми, Мх, значительного влияния на напряженность элементов колеса не оказывают, что позволяет исключить их из дальнейшего рассмотрения и анализа.
Внешние силы, возникающие на колесах в результате изменения режимов движения шасси по гладкой дороге. Рассмотрим внешние силы, действующие на колеса при прямолинейном и криволинейном движениях.
Прямолинейное движение одиночной машины по гладкой горизонтальной дороге с постоянной скоростью в случае, если последняя 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 равномерном прямолинейном движении но гладкой дороге является идеальным случаем. В реальных условиях такой дороги не существует, а если бы и существовала, то даже при качении по такой дороге не может быть сохранено постоянство радиальной силы. Причиной тому является наличие ряда конструктивных факторов,
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 колебания нагрузки. Действие осевой силы на колеса в случае прямолинейного движения автомобиля может быть обусловлено их схождением, развалом или деформацией моста, а также рядом других факторов.
Изменение режима движения и связанное с ним появление положительного или отрицательного ускорения приводит к возникновению динамических сил, которые воздействуют на центр масс автомобиля, вызывая перераспределение нагрузки на колеса (при ускорении задние колеса автомобиля получат дополнительную нагрузку, а передние разгружаются, при замедлении передние колеса догружаются, а задние разгружаются). Степень такого 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 значения отрицательного ускорения при аварийном торможении на сухой дороге с малой скоростью. Фактор скорости и связанное с ним аэродинамическое торможение будет способствовать уменьшению нагрузки на передние колеса.
Для современных грузовых автомобилей, способных реализовать замедление при торможении 5—6 м/с2, нагрузка на передние колеса увеличивается до 60—70 %.
При движении машины на подъеме или под уклон также происходит перераспределение нагрузки между передними и задними колесами. Наибольшего значения перераспределение достигает при движении под уклон с торможением и при движении на подъеме тягача, буксирующего прицеп.
Криволинейное движение, если оно совершается при фиксированных значениях скорости и кривизны траектории, характеризуется постоянной величиной перераспределения нагрузки между колесами, а также появлением на них осевой силы. При этом вектор центробежной силы Р}, 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 машины, 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.
Рис. 1.2. Схема действия сил при повороте шасси
Рис. 1.3. Схема плоской двухмассовпй колебательной с кете мыРис. 1.3. Схема плоской двухмассовпй колебательной с кете мыВ связи с этим сложный вопрос распределения сил между колесами машины при ее повороте еще более усложняется при изменении режимов: радиуса поворота и скорости движения. Очевидным является увеличение радиальной нагрузки на колеса наружной 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 наружное колесо является экстремальной: действуют максимальные радиальные и осевые силы. При этом увеличение нагрузки может достигать более 100 %.
Рис. 1.3. Схема плоской двухмассовпй колебательной с кете мы
Рис. 1.3. Схема плоской двухмассовпй колебательной с кете мы
Из всех режимов движения машины по гладкой дороге наиболее нагруженным режимом работы колеса следует считать поворот, наименее нагруженным — прямолинейное движение без торможения со средними эксплуатационными скоростями.
Внешние силы, возникающие на колесах в результате их взаимодействия с неровностями дороги. Неровность дорожной поверхности 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 динамического воздействия на элементы системы, модель которой обычно
описывается одним или двумя дифференциальными уравнениями, выражающими сумму проекций сил на вертикальную ось.
Теоретический анализ силового взаимодействия колеса и дороги основан на рассмотрении взаимодействия двухмассовоп колебательной системы с макро- или микилпоофилем поверхности дороги [10, 11, 121.
В случае двухмассовой модели (рис. 1.3) справедлива система m^i — ka (z2 — Zx) — ср (z2 — Zx) = 0; 1
m2z2 — ka (z2 — zx) — cp (z2 - Zx) — сш (q — z2) = 0 J
где mx H m2 — соответственно подрессоренная и неподрессорен- ная масса автомобилей; Zx и z2 — вертикальное перемещение соответственно подрессоренной и неподрессоренной масс; ka — коэффициент неупругого сопротивления подвески; ср — жесткость подвески; сш — жесткость шин; q — функция микропрофиля.
При одномассовой колебательной системе учитывают колебания только неподрессоренной массы. Полагая, что движение совершается по дороге с гармоническим микропрофилем q = q0 cos v/, получают дифференциальное уравнение [13, 141
-^2—г —г ®н2 = ®н₽ш<7о COS V?,
где k0 = к81(^т^ — коэффициент затухания колебаний непод- рессоренных масс; сои = V (ср + c™^m.-z — собственная частота колебаний неподрессоренной массы; еш = сш/(срсш) — коэффициент учета сглаживающей и поглощающей способности) шин (еш = 0,5-г-0,7); q0 ■—максимальная высота неровности дороги; v = 2nv/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 сужают область возможного использования полученных результатов, 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 возбуждающей функции микропрофиль поверхности дороги записывается с использованием профилографа, содержащего измерительный элемент (колесо с пневмошиной, имеющей определенные размеры и упругие характеристики). Применение такой записи при решении уравнений колебательной системы, содержащей колесо с иными геометрическими и упругими характеристиками, неминуемо приведет к ошибке, так как исследуемое колесо обладает другой сглаживающей и поглощающей способностями. По тем же причинам
нельзя исключить неточность при использовании микропрофиля дороги, снятого с помощью нивелира, если при решении уравнений не вводить коэффициент коррекции, учитывающий сглаживающую и поглощающую способность шин.
Аачению колеса по неровной дороге всегда сопутствует осевая 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 одной переменной, а зависит от многих параметров колебательной системы и режимов движения, отличаясь от жесткости при статических условиях.
Значительная погрешность, особенно при экстремальных значениях сил, может быть обусловлена тем, что реальные характеристики сопротивления амортизаторов, шарниров подвески, трения 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, естественно, исключает возможность воссоздания реального взаимодействия колеса и дороги, заменяя пространственные неровности плоскими, которые не могут вызывать действия осевых сил на колеса. Между тем, как показали специальные исследования, проведенные Центральным научно-исследовательским автомобильным полигоном НАМИ и Центральным конструкторско-технологическим бюро колесного производства, движение автомобиля по неровной дороге в любом случае, включая и прямолинейное, сопряжено 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 площадке. имеющей поперечный наклон. При этом качение второго колеса осн рассматривается при условии отсутствия или ограниченности поперечного скольжения (например, при въезде колес на наклонную площадку с обратным уклоном), так как в противном случае осевая сила на колесах возникнуть не может.
Этот случай движения колеса на наклонной площадке представляет интерес, так как к нему может быть сведено взаимодействие 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 колен автомобиля. Действующая на колесо нагрузка Pz (рис. 1.4) может быть
Рис. 1.4. Схема взаимодействия одного из колес оси с неровностью дорогиРис. 1.4. Схема взаимодействия одного из колес оси с неровностью дорогиРис. 1.5. Кривые зависимости осевой силы Ру {в долях от Р^ от угла неровности сеРис. 1.5. Кривые зависимости осевой силы Ру {в долях от Р^ от угла неровности се
Рис. 1.4. Схема взаимодействия одного из колес оси с неровностью дороги
Рис. 1.4. Схема взаимодействия одного из колес оси с неровностью дороги
Рис. 1.5. Кривые зависимости осевой силы Ру {в долях от Р^ от угла неровности се
Рис. 1.5. Кривые зависимости осевой силы Ру {в долях от Р^ от угла неровности се
реализована на наклонной плоскости при условии, если ее составляющая Рг sin а на поверхности площадки будет уравновешиваться силой трения Рт = PzpT cos а (где рт — коэффициент сцепления, определяемый трением колеса о поверхность дороги). Если же Рт < Рг sin а, то колесо начнет скользить по площадке вниз и восстановить равновесие можно приложением силы Р# со стороны оси колес. Уравнение действующих на колесо проекции сил на поверхности площадки имеет вид
Рг sin а — Ру cos а — Рт = 0.
Заменив Рт и решив уравнение относительно Ру, будем иметь Ри = Рг (sin а — рт cos a)/(cos а + рт sin а).
На 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 интенсивность 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 максимальных значений Ру = Рг при а = 0,5л.
Отбрасывая случай взаимодействия колеса с неровностью, имеющей а = 0,5л, как нереальный, тем не менее правомерно констатировать возможность возникновения значительных Ри 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)
и в еще большей степени для этой же дороги, находящейся в мокром состоянии, рт которой уменьшается примерно вдвое. Зависимость Pti 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 несмотря на имеющиеся исследования в этой области, уровень существующих разработок (полнота описания колебательной системы с учетом действия на колесо бокового возмущения и степень изученности 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 приемлемой степенью точности и более или менее полным охватом характерных условий эксплуатации по ровности дорог и режимам движения машины теоретически исследовать силовое взаимодействие колеса и дороги. Оптимальное решение задачи изучения динамических сил, действующих на колеса шасси в различных эксплуатационных условиях, может быть достигнуто прямой записью Pz и Ру, действующих на колесах при движении в характерных дорожных условиях, с последующей статистической обработкой полученного материала и определением динамического воздействия по радиальной и осевой составляющим. По этим параметрам можно оценивать уровень нагруженности колес в эксплуатации и учитывать его при расчете.
Экспериментальное исследование сил, действующих на колесе машины в реальных условиях движения, имеет чрезвычайно важное 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 определения сил по изменению ускорений неподрессоренной и подрессоренной масс машины или деформации одного из элементов, расположенных 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.
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 приведенных масс осей и кузова в точках замера ускорений, определения положения осей инерции и др.
Использование в качестве индикатора внешних сил пневматической шины, деформации которой в радиальном и осевом направлениях эквивалентны Рг и Ри и могут быть рассчитаны, если известны соответствующие упругие характеристики шины. Основными недостатками этого способа является нестабильность упругих характеристик шины при изменении температуры и связанного 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.
Измерение деформаций обода колеса, на который с определенным 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 обусловливает те же неточности в измерении сил, которые присущи предыдущему способу.
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 нестабильности положения линии действия исследуемых сил, что в конечном итоге отражается на точности получаемых данных.
Запись деформаций упругого элемента подвески (рессоры или пружины). Этот способ в основном применяется для исследования 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 возмущению.
Сравнительная оценка рассмотренных выше способов показала, что расхождения результатов по максимальному их значению могут достигать 50 % [15]. Из этого следует, что необходимы поиски путей и средств измерения, обеспечивающих более высокую точность. Использование специальных измерительных устройств — динамометрических ступиц обеспечивает высокую точность и является наиболее перспективным направлением экспериментального исследования внешних сил. В настоящее время известно несколько конструкций таких устройств. Первая из конструкций, отличаясь совершенством в метрологическом плане, может применяться только на специальных измерительных тележках [16]. Установка ее на автомобиль или трактор невозможна ввиду сложности и громоздкости.
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 дифференцирование поступающих сигналов по шести компонентам.
Динамометрическое устройство ЦКТБ колесного производства автополигона (рис. 1.6) отличается простотой и малой массой конструкции, которая обеспечивает высокое качество дифференцирования внешнего силового потока на составляющие без применения ЭВМ, что значительно упрощает процесс подготовки и проведения эксперимента. Это устройство положительно зарекомендовало себя и в настоящее время находит все более широкое применение при решении разнообразных технических задач. Низкая масса и компактность устройства позволяют устанавливать 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 угловых перемещений специальными элементами — тензометрическими опорами 3, 5, 9,12,15 и 16. Каждая из трех групп этих опор.
расположенных парами, ориентирована в направлении соответствующей оси координат. Все тензоопоры имеют одинаковое конструктивное исполнение (рис. 1.6, Б—5) и состоят из корпуса 18, твердых вставок 19, эластичной (резиновой) втулки 21, упругого стержня 20 со сферическими торцовыми поверхностями, описанными из общего центра, равноудаленного от концов стержня. Упругий элемент несет на себе тензорезистор 17, фиксирующий продольные деформации стержня. От самоотвинчнвания тензоопору удерживает контргайка 22.
Сферическая форма поверхностей стержней, во-первых, позволяет им воспринимать только одну (нормальную к поверхности сферы) силу, а во-вторых, использовать стержни одновременно как направляющий аппарат. Совмещение одним стержнем функций измерительного приспособления и направляющего элемента существенно упрощает конструкцию динамометрического устройства.
Упругие стержни тензоопор, ориентированных в вертикальном направлении, устанавливаемых в основании 6, воспринимают радиальную силу и опрокидывающий момент.
Одновременно эти стержни вместе со стержнями, оси которых расположены параллельно продольной оси автомобиля (рис. 1.6, А—Д), выполняют функцию направляющего устройства, обеспечивая подвижность основания в осевом направлении, ограниченную соответствующими тензоопорами, установленными соответственно во внутреннем 4 и наружном 13 корпусах и служащими для измерения осевого усилия. Кроме того, стержни этих тензоопор совместно со стержнями, осп которых ориентированы вдоль продольной оси автомобиля, выполняют роль направляющего устройства в вертикальном направлении. Эти тензоопоры кроме функций направляющего аппарата могут выполнять функции упругих измерительных элементов для записи продольной силы, крутящего (тормозного) и поворачивающего моментов.
Таким образом, каждый из стержней тензоопор работает как измеритель усилия, направленного вдоль оси, и выполняет функции направляющего устройства при перемещении основания от силовых факторов, действующих перпендикулярно осевой линии стержней. Стержни измерительных элементов работают на сжатие, поэтому при сборке тензоустройства необходимо обеспечить предварительное их сжатие с усилием, гарантирующим контакт между стержнем и сопрягаемыми деталями во всем диапазоне действующих сил.
Измерительные элементы перед сборкой тензоустройства подвергаются 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
Рис. 1.7. Градуировочные графики сил динамометрического устройства: о — радиальной; б — осевой; х, о — экспериментальные точки режимов соответственно разгружеиия и нагруже- имеет резьбу, на которую навинчен наружный корпус 13 и зафиксирован контргайкой 14.
В целях упрощения процесса измерений, принимая во внимание, что на напряженность колеса из всего комплекса силовых факторов действуют только радиальные и осевые силы, в динамометрическом устройстве для автомобилей 4x2 не предусмотрена передача крутящего момента, колесо работает в режиме ведомого, а дифференциал автомобиля выключен, замер сил ведется по радиальной Рг и осевой Ру составляющим. Точность разделения составляющих, линейность сигналов и масш
табные коэффициенты определяются при градуировке динамометрического 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) приведены 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 данным 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 автомобиля, имеющей среднюю грузоподъемность и эксплуатируемой в наиболее разнообразных дорожных условиях. Перед проведением испытаний автомобиль прошел специальную подготовку. В перечень подготовительных работ входили контроль и приведение в норму всех геометрических и регулировочных параметров, характеризующих техническое состояние автомобиля, балансировка колесных узлов и карданной передачи, регулировка углов уста-
новки управляемых колес и шкворневых узлов, а также проведение специальных стендовых испытании по определению характеристик 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- демпфирующие 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 подвергся специальной проверке и регулировке в соответствии с техническими условиями.
Для исследований были выбраны основные и специальные дороги автополигона, представляющие собой те виды покрытий, которые характерны для дорожной сети СССР.
Скоростная дорога с ровным цементобетонным покрытием, имитирующая скоростные отечественные и зарубежные автомагистрали.
Булыжная дорога, проезжая часть которой состоит из двух расположенных рядом полос движения с замощением двух (в основном) видов на общей бетонной плите толщиной 18 см, служащей 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, которые образованы лицевой поверхностью булыжных камней, камни уложены в песчаный слой толщиной 10—15 см (иногда более), насыпанный поверх бетонной плиты. Эта полоса имитирует обычные 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 профиль, специально разработанный специалистами НАМИ и автополигона на основе изучения ряда дорог общего пользования -с булыжным покрытием. Профиль каждой полосы повторяется через 100 м. При этом профили правой и левой полос последовательно чередуются. Размеры валунного булыжного камня, уложенного с целью обеспечения неизменности поверхности дороги в цементобетон, составляют 120-—130 мм.
Ровная брусчатая дорога, гладко вымощенная камнями (ширина 120—150 мм, длина 200—250 мм), уложенными длинной -стороной перпендикулярно оси проезжей части дороги на цементопесчаную 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.
Неровная брусчатая дорога — «бельгийская мостовая» воспроизводит старинные мощеные дороги европейских стран. Этот тип дороги, служащий для испытаний автомобилей на сопротивление усталости и надежность в условиях сильной тряски и вибраций, встречается на большинстве зарубежных полигонов.
Покрытие дороги выполнено из таких же гранитных блоков, как и в предыдущем случае, однако поверхность, ими образованная, имеет чередующиеся впадины овальной формы размерами 180X100, 330X100 и 400X100, глубиной до 35 мм, а также малые неровности, образующиеся за счет разности уровней верхней плоскости камней. Камни уложены рядами, в которых большим размером они направлены поперек дороги. Между камнями в рядах и между рядами оставлены зазоры шириной (20 zb 5) мм, что создает дополнительные ударные взаимодействия.
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 высотой 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 необходимых случаях смещение фаз возмущающих воздействий выступов 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 автомагистрали, а «бельгийская мостовая» имеет неровность, выходящую за пределы очень плохих дорог.
Методикой исследований предусматривалось движение автомобиля с постоянной скоростью, начиная с 10 или 20 км/ч с последовательным ее увеличением на 10 км/ч до максимального значения 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 процесса нагружения переднего и заднего колес при движении по дорогам автополигона с различной скоростью. Обработка магни-
тограмм, которая проводилась по типовой программе на ЭВМ, сводилась к получению функции экспериментального распределения Ру и Р2 в различных условиях движения, а также установлению теоретического закона распределения действующих на колесо сил и оценке его параметров, определяющих степень нагруженности 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 дифференциальную функцию эмпирического распределения — кривую накопленных частостей применительно к передним и задним колесам при движении по измерительным участкам испытательных дорог, построенную в координатах с нормально вероятностной шкалой деления. Близость экспериментальных точек прямой линии характеризует возможность описания эмпирического распределения нормальным законом распределения.
Как показала статистическая обработка результатов исследования, полученные ряды распределения достаточно хорошо соответствуют гауссовскому процессу, что позволяет спектры накопленных частостей мгновенных значений внешних сил изображать прямыми линиями, если воспользоваться координатами с нормально вероятностной шкалой. Графики силовых спектров значений Ру и Р2 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 аналогичные результаты. Здесь же даны значения коэффициентов динамической нагруженности колес:
APz-(Pz + 3SPz)/^ZCT,
ДР у = 38ру(Рz ст и Ая = APz -| А ру.
Как показывают результаты исследований, движение автомобиля даже по такой ровной дороге, как скоростная дорога автополигона, приводит к довольно заметному колебанию сил, которое по радиальной составляющей характеризуется приращением к статической от SPz = 7,86 кН при оа = 20 км/ч до SPz = 12,18 кН при иа = 80 км/ч. Максимальная Ру = 3 кН при иа = = 60 км/ч; минимальная Ру = 1,62 кН при щ = 30 км/ч.
Общей закономерностью для всех типов дорог является возрастание нагруженности колес автомобиля при увеличении скорости движения. При этом на некоторых дорогах, таких, например, как булыжная и с короткими волнами, наблюдается резкое увеличение нагруженности колес при вполне определенной, от-
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 — дорога с короткими волнами; VI — брусчатая неровная дорога («бельгийская мостовая»)
™™
™
™
Рис. 1.9. Гистограмма основного (среднего квадратического) отклонения сил при различной скорости движения автомобиля: а — радиальной: б — осевой; I — VI — то же, что на рис. L8; VII — асфальтированная дорога хорошего качества (и = = 60 км/ч); VIII — асфальтированная разбитая дорога (и — 50 км/ч); IX — щебеночная разбитая дорога (и = 50 км/ч); X — булыжное шоссе (г- — 50 км/ч)
личной от максимальной, скорости движения, вызванное ре- зонансными колебаниями подвески автомобиля.
На рис. 1.9 представлены гистограммы основных отклонений радиальной нагрузки и осевой силы. Эти гистограммы дают наглядное представление о степени воздействия каждой из испытательных дорог полигона на колеса автомобиля в зависимости от иа (на рис. 1.19 обозначена на каждом столбце цифрой, соответствующей 0,1 ца в км/ч). Там же нанесены горизонтальные линии, соответствующие величинам основных отклонений, полученных при исследовании силового взаимодействия поверхности наиболее типичных дорог общего пользования с колесами автомо
биля ЗИЛ-130 при движении со среднеэксплуатационными скоростями.
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 исследования дороги полигона вполне представительными, а полученный материал по нагруженности колес достаточно полным для определения коэффициентов их динамической нагруженности, соответствующих Ри и Рг.
Полученные результаты позволяют выбрать типы испытательных дорог и режимы проведения испытаний, которые обеспечивают динамическую нагруженность колес автомобиля, эквивалентную тем или иным категориям эксплуатации. Так, например, силовое воздействие поверхности профилированной дороги и
Основные отклонения радиальной Spz и осевой Spy сил от статической нагрузки Pz ст = 30 кН на колесо для различных скоростей автомобиля
Уа, км/ч
SPZ. кН
^Pz
Spy, кН
ДРУ
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
S0
4,06
1,35
0,98
0,08
1,43
Ровная брусчатая (шумосоздаюи^ая) 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
«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, нижняя граница которых соответствует уровню нагруженности, создаваемому при движении автомобиля по ровной брусчатке со скоростью 20 —30 км/ч. Всю зону ниже этого уровня можно принять соответствующей хорошим условиям.
В зависимости от того, для каких условий эксплуатации предназначены колеса, можно рекомендовать различные коэффициенты динамической нагруженности, значения которых определяются отношением максимальных значений Pz и Ры к Рст.
Результаты исследования также показали, что силовой спектр нагруженности колес на дороге с короткими волнами полностью укладывается в спектр динамического воздействия ровных брусчатой и булыжной дорог. Это дает основание считать первую дорогу по силовой нагруженности колес взаимозаменяемой с последними.
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 предписанную скорость, что усложняет процесс испытаний, а учитывая адекватность воздействия упомянутых выше дорог, дороги с короткими волнами при испытаниях колес целесообразно вообще исключить.
СИЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ШИНЫ И ОБОДА КОЛЕСА
Нагруженность обода под действием давления воздуха в шине. Находящийся в шине сжатый воздух через камеру флеп или непосредственно (в случае применения бескамерных шин) воздействует на среднюю часть обода, а через борта шины — на бортовую 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 состояния элементов колеса. Характер силового взаимодействия обода и шины оказывает существенное влияние на работоспособность последней и определяет возможность реализации колесом предельных 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-
Рис. 1.10. Схема установки для определения суммарной силы N, действующей на бортовую закраину обода при различных его ширине и давлении воздуха в шине:/ — рама; 2 — опорный цилиндр; 3 — гидравлическйй домкрат; 4 — обод; 5 — шина; 6 — бортовое кольцо; 7 — манометрРис. 1.10. Схема установки для определения суммарной силы N, действующей на бортовую закраину обода при различных его ширине и давлении воздуха в шине:/ — рама; 2 — опорный цилиндр; 3 — гидравлическйй домкрат; 4 — обод; 5 — шина; 6 — бортовое кольцо; 7 — манометр
Рис. 1.10. Схема установки для определения суммарной силы N, действующей на бортовую закраину обода при различных его ширине и давлении воздуха в шине:
/ — рама; 2 — опорный цилиндр; 3 — гидравлическйй домкрат; 4 — обод; 5 — шина; 6 — бортовое кольцо; 7 — манометр
Рис. 1.10. Схема установки для определения суммарной силы N, действующей на бортовую закраину обода при различных его ширине и давлении воздуха в шине:
/ — рама; 2 — опорный цилиндр; 3 — гидравлическйй домкрат; 4 — обод; 5 — шина; 6 — бортовое кольцо; 7 — манометр
висимость, полученная для устаревшей, хотя и применяемой конструкции обода с цилиндрическими посадочными полками, позволяет определить только значение суммарной осевой составляющей 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 бортов шины с определенным натягом, вносит существенные коррективы в тот механизм силового взаимодействия обода с шиной, который 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 восприняты конической полкой.
Суммарная сила, действующая на бортовую закраину обода, определяется, исходя из давления р воздуха в шине, радиуса нулевой кривизны г0 ее оболочки и посадочного диаметра DT обода (для колес с плоским разборным ободом в сборе с камерными шинами вместо посадочного диаметра следует брать диаметр цилиндрической части обода в сумме с удвоенными толщинами камеры и флепа):
N = рл(^ - ^\ (1.1)
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-
П/р И. В. Балабина
Рис. 1.11. Зависимость ширины В и радиуса нулевой кривизны г0 шины 260—20 от ширины обода St
жит основанием для опорного цилиндра 2, а верхняя —для упора (через шарик) штока гидравлического датчика, измеряющего суммарную N, действующую на бортовую часть обода при накачивании шины воздухом. Специальный широкий обод 4 с надетой на него шиной 5 устанавливают 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 В, устанавливается по разности переменной величины Нг и исходных постоянных размеров высоты опорного цилиндра с бортовым кольцом /г3 и ширины бортовой закраины обода Ь. Замерив и установив требуемую 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, воздействуют на обод, выдвигая его из опорного цилиндра. Так как этому препятствует шток домкрата, то возникающее усилие воспринимается рабочей жидкостью, степень сжатия которой определяют по манометру, соединенному трубкой с рабочей полостью домкрата. Зная давление жидкости и диаметр штока, можно определить N, действующую на бортовую часть обода, при заданных значениях ширины последнего и давления воздуха в шине.
Влияние ширины обода на изменение геометрических параметров шины иллюстрирует график рис. 1.11. Приведенные зависимости представляют собой прямые линии, устанавливающие связь между шириной обода Вг, с одной стороны, и максимальной шириной профиля В, а также величиной радиуса нулевой кривизны г0 шины, с другой.
Кривая В показывает, что с увеличением ширины обода ширина профиля шины тоже увеличивается, однако в меньшей степени, в связи с чем увеличение ширины обода сопровождается уменьшением размера I, определяющего величину перекрытия шиной обода по ширине. Этот размер является важным эксплуатационным параметром, от которого зависит степень вероятности соударения бортовой закраины обода с неровностями дороги, особенно при движении по глубокой колее и пересеченной местности.
Как видно из графика, В = 228 мм при Вг = 152 мм. При этом для обода, имеющего ширину бортовой закраины b = 27 мм,
I = 0,5 (В — В^ — b = 0,5 (228 — 152) — 27 =
= 11 мм. (1.2)
С увеличением ширины обода до Bv = 177,8 мм ширина профиля шины увеличится до В = 242 мм и при той же ширине бортовой закраины b = 27 мм / = 5,1 мм. При дальнейшем увеличении ширины обода размер / уменьшится до нуля, а затем станет отрицательным, так как ширина бортовой закраины будет превышать перекрытие шиной обода, что делает последний весьма уязвимым со стороны неровностей дороги.
С увеличением ширины обода радиус нулевой кривизны профиля 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 аналитической форме, что дает возможность получить выражения для определения ширины профиля В и радиуса нулевой кривизны г0 шины при монтаже последней на ободе различной ширины. Применительно к шине 9.00—20 эти зависимости будут иметь вид
(1.3)(1.3)(1-4)(1-4)5 = Во + 0,4920;
(1.3)
(1.3)
(1-4)
(1-4)
г0 = г0 — 0,3440,
где Во, г0 — соответственно ширина и радиус нулевой кривизны профиля шины при монтаже ее на стандартный обод; С — приращение (положительное или отрицательное) ширины обода по отношению 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 эксперимент, проведенный на специальной установке, описанной выше, действительное значение N, измеренное при различной ширине обода и отмеченное на рис. 1.12 отдельными точками, довольно хорошо согласуется с теми
Рис. 1.12. Изменение суммарной силы N, воспринимаемой бортовой закраиной обода, в зависимости от ширины при различных давлениях воздуха в шине 260—20
2*
Рис. 1.13. Датчик давленияРис. 1.13. Датчик давления
Рис. 1.13. Датчик давления
Рис. 1.13. Датчик давления
значениями N, которые получены расчетным путем по формулам (1.4) и (1.1) и изображены на рассматриваемом рисунке сплошными линиями. Некоторое отклонение действительных значений осевой силы от расчетных объясняется погрешностью эксперимента.При увеличении ширины обода параллельно с уменьшением нагрузки на бортовой закраине происходит также уменьшение ее на посадочной полке, в результате чего при достижении Вг определенного значения силовой контакт обода с бортами шины может полностью исчезнуть и для надежной посадки шины необходимо прибегать к специальным зажимным устройствам, как это делается, например, при использовании колес с арочными шинами.
Изучение силового взаимодействия шины с ободом, имеющим значительно большую, чем стандартная, ширину, приобретает важное значение в связи с разработкой и внедрением широкопрофильных колес.
Исследование величины и характера распределения нормальных 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 растяжению.
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 чувствительный элемент, несущий тензорезистор 6. Регистрация деформации 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, передаваемое 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
пропиткой клемм БФ-2 и заливкой бакелитовым лаком. Чувствительный 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 исследований 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 воспринимаемого поверхностью обода 6,00Т—20, с цилиндрическими и обода 7,0—20 с коническими (5°) посадочными полками со стороны шины 260—20, находящейся под различным внутренним давлением 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, которые зафиксированы в четырех различных сечениях.
Анализируя графики рис. 1.14, а, можно отметить, что поверхностное давление, воспринимаемое бортовой закраиной обода, имеет сложный закон распределения, изменяясь от нуля у основания 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 положение максимума нагрузки, как это видно из графика, остаются неизменными независимо от внутреннего давления воздуха в шине. Изменяется лишь значение этой нагрузки, линейно возрастая с увеличением давления воздуха. Так, максимальное значение 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 бортовой закраиной обода, подсчитанных путем интегрирования распределенной 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 существенно изменяет характер распределения нормальных усилий, воспринимаемых ободом от шины.
Рис. 1Л4. Эпюры давления борта шины 260—20 на обод:
а — 6,СОТ—20, не имеющий наклона посадочных полок;^ — 7,0—20, имеющий наклон посадочных полок 5°
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 бортовой части и, во-вторых, уменьшение суммарной нагрузки, воспринимаемой 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 видеть из графика, перераспределением нагрузки на бортовой закраине 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 закраиной 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 полки, в результате чего N и Q, действующие на бортовую закраину обода 7,0—20, становятся примерно одинаковыми.
Взаимодействие борта шины с конической посадочной полкой обода носит также неравномерный характер. Достигая максимума в зоне расположения металлических бортовых колец шины, обладающих значительной радиальной жесткостью (датчик /2), эта нагрузка затем быстро снижается и на датчике 14, положение которого соответствует середине плоской части посадочной полки, становится незначительной. Как видно из графика (заштрихованная зона), значение максимума нагрузки практически не зависит 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, возникающих 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 зависимости от положения, которое занимает рассматриваемое сечение по отношению к опоре. Изучение процесса силового взаимодействия шины и обода катящегося колеса наиболее целесообразно проводить с помощью специального тензоприцепа, который позволяет строго дозировать величину внешних силовых факторов, в частности радиальную и осевую силы, обеспечивая
Рис. 1.15. Изменение давления борта шины на бортовую закраину и посадочную полку обода при вращении колеса под действием сил:
с — радиальной; б — радиальной и осевой
независимость их действия, чего невозможно добиться при проведении исследований непосредственно на машине.
На рис. 1.15, а показаны кривые изменения силового взаимодействия 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 статического 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, превышая статические давления соответственно (рис. 1.15, а) на 0,65 и 1,00 МПа. Это позволяет сделать вывод: при качении колеса в нижнем, наиболее нагруженном сечении обода усилие от деформированной под нагрузкой шины воспринимается в основном 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.
Характерным является и то, что перед тем как давление на бортовую закраину достигнет максимального значения, оно несколько 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 Ри = 20 кН, как видно из рис. 1.15, б, качественно не меняет картины процесса силового взаимодействия шины и обода, изменяются лишь максимальные и минимальные значения нагрузки. При этом наибольший прирост давления порядка 1,5 МПа наблюдается на бортовой закраине в зоне датчика <5, несколько (примерно на 0,60 МПа) возрастает давление и на посадочной полке (в зоне датчика /2).
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 центральной 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 внешними силами — радиальной и осевой.
Напряжения, возникающие под действием давления воздуха в шине, передаются через камеру и флеп, производят концентрическое сжатие обода по цилиндрической части и одновременно стремятся 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, поперечные деформации и напряжения будут сопровождаться кольцевыми деформациями и напряжениями, чему также способствует указанное выше концентрическое сжатие обода по цилиндрической поверхности, а также по поверхности бортовых закраин составляющей 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 разборной конструкции обода 203В—508, предназначенного для шины 300—508, которая устанавливается на грузовых автомобилях семейств МАЗ и КрАЗ, и неразборной конструкции глубокого обода 114/X330 (4,5/X 13), работающего в сборе с шиной
татат rawwin шта тати шкз уйшиешм а)5)6)
Рис. 1.16. Изменение напряжения в ободе:
а — от давления воздуха в шине 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 давлении 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 значения напряжений, а по оси абсцис — координаты спрямленной поверхности обода.
Как видно из графиков на рис. 1.16, а поперечные напряжения оп (штриховые линии) и кольцевые напряжения ок (сплошные линии) по ширине профиля имеют неравномерное распределение. Максимального значения поперечные напряжения достигают в области перехода бортовой закраины в посадочную полку. С удалением 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 своеобразный характер распределения и зависят от равномерности передачи усилия между контактирующими поверхностями замочного кольца и обода, что более подробно будет рассмотрено ниже.
В бортовой части обода поперечные напряжения имеют максимальное значение примерно на середине тороидального участка и равняются нулю на кромке бортовой закраины, там где кольцевые напряжения приобретают максимальное значение, как это видно из рис. 116, а. С удалением от края кольцевые напряжения
Рис. 1.17. Распределение напряжений по сечению профилированного глубокого обода прн различном давлении воздуха в шине
быстро уменьшаются, принимая минимальное значение на середине тороидального участка в той зоне бортовой закраины, где поперечные напряжения имели максимальное значение, и вновь возрастают с приближением к области перехода бортовой закраины в посадочную полку. При перемещении от этой области вдоль посадочной полки кольцевые напряжения снижаются до незначительных в цилиндрической части подобно поперечным напряжениям, и остаются такими же или возрастают в области замочной канавки в зависимости от того, отсутствует или имеется контакт в рассматриваемом сечении поверхностей обода п замочного кольца. Распределение напряжений по ширине глубокого неразборного обода 114/ X 330 (5/ х 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 профилирования обода.
Напряжения под действием радиальной силы целесообразно рассматривать, начав с анализа механизма взаимодействия шины
с опорным основанием.
При приложении к колесу радиальной силы шина деформируется и передает нагрузку на основание через область контакта, имеющую форму овала, большая ось которого для шин общецелевого назначения расположена в плоскости колеса. При этом среднее давление шины на опору определится частным от деления Pz на площадь контакта. В результате деформации высота
профиля шины уменьшится, а ширина возрастет. Наибольшая деформация шины наблюдается в зоне контакта, с удалением от этой зоны она постепенно уменьшается в обе стороны по окружности колеса, доходя практически до нуля в крайних точках основания 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 чрезвычайно ценным свойством, которое значительно снижает напряжения в наиболее нагруженном месте —нижнем сечении обода.
На рис. 1.16, бив слева показаны соответственно кривые изменения главных поперечных и кольцевых напряжений, которые претерпевают отдельные указанные на рисунке точки обода 8,0—20 при качении под действием Рг = 20 кН. На этих графиках по осям ординат отложены напряжения с учетом тех значений, которые 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 центральной поперечной плоскости колеса. Наибольший прирост поперечные напряжения от внутреннего давления воздуха в шине имеют в сечении /. Для кольцевых напряжений эта закономерность не всегда соблюдается, однако как для тех, так и для других характерным является то, что приращение напряжений, вызванных качением колеса под действием радиальной силы номинального значения, существенно меньше напряжений от внутреннего давления воздуха в шине.
Напряжения под действием осевой силы нарушают симметрию деформированного под действием Р7 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 соответствующее перераспределение деформаций и напряжений между бортовыми закраинами обода.
Как видно из графиков (рис. 1.16, б и в справа), иллюстрирующих изменение главных напряжений на нагруженной закраине обода, при приложении Р,. в целом сохраняется характер
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 возможность 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 оп 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 Ру, 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 Рг и Ру. Анализ полученных материалов позволяет сделать вывод, что приращение Pz или Ру вызывает пропорциональные приращения сп.
Прямая пропорциональность ск 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 поперечных и кольцевых напряжений по сечению обода представлены на рис. 1.18, б. Они иллюстрируют характер распределения напряжений на внутренней поверхности обода 114/Х330, находящегося в сборе с шиной 165Р—13, под давлением 0,19 МПа и при совместном действии Рг = 4,5 кН и Ру = 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 изменяет характера распределения напряжений, возникающих от давления воздуха в шине. Однако кривая будет смещаться относительно исходной. Даже в случае совместного действия радиальной Рг и осевой Ру сил приращение напряжений в самом нагруженном нижнем сечении не превышает напряжений, обусловленных 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-
Рис. 1.18. Распределение напряжений по сечению ободьев при различных их положениях относи тель но опоры:
а — плоского разборною с коническими посадочными полками; б ■—- глубокого неразъем-
Рис. 1.19. Схема замочного соединения ободьев: а — трехкомпонентного; б — двухкомпонентного
мочное кольцо 1 выполняет только функции стопорного элемента (рис. 1.19, а), наиболее характерной формой поперечного сечения кольца является прямоугольная, поэтому профиль замочной части 3 обода имеет прямоуголь
ное очертание.
Для конструкции обода, у которой замочное кольцо объединено с посадочной полкой, характерна форма замочной части, показанная на рис. 1.19, б. Внутренняя стенка замочной части выполнена конической и предназначена для установки на спицевую ступицу автомобиля в случае использования бездискового
колеса.
Анализ работы замочной части обода (рис. 1.19, а) показывает, что основной нагрузкой, обусловливающей ее напряженность, является осевая сила, которая передается от замочного кольца и приложена с учетом некоторого перекоса сечения последнего в области, близкой к максимальному диаметру замочного 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, воспринимаемая посадочной полкой обода, что создает наиболее неблагоприятные условия с точки зрения нагруженности замочной частид вух- компонентного обода.
Ниже приводятся результаты исследования условий посадки замочных и комбинированных бортовых колец для двух компонентного обода конструкций, определяющих характер нагружения и напряженность замочной части. Для проверки влияния конструкции замочной части и чистоты контактирующих поверхностей кольца и обода на механизм передачи усилия исследованию подвергали экспериментальный точеный обод 6,00Т—20 и ободы из горячекатаного профиля 5,005—20 (рис. 1.19, о) и 152Б — 508 (рис. 1.19, б).
Исследование проводилось при номинальных значениях внутреннего давления в шине и силы. Характер посадки замочных колец на ободе оценивали по размерам и положению пятен контакта на буртике замочной части с помощью краски. Результаты опытов приведены на рис. 1.20 в виде схем. Для получения видимых пятен краску наносили ровным слоем на замочное кольцо, которое затем устанавливали в замочную канавку несколько раз, чтобы исключить появление на ободе случайных пятен, нанесен-
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 при р = 0,45 МПа и Pz = 13 кН; / — торцевой контакт; 2 — радиальный
ных при неосторожном монтаже. Характер распределения пятен контакта при проведении эксперимента для каждого обода оставался постоянным, а изменение размера пятен было незначительным. 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 радиальной силы (рис. 1.20, б и а).
Как показал эксперимент, на точечном ободе 6,00Т—20, имеющем гладкие контактирующие поверхности, при действии давления воздуха в шине пятно контакта представляет сплошную линию шириной 6 мм, контакт начинается в области перехода радиуса закругления буртика в вертикальную его стенку и не изменяет своего положения при действии Q. На остальных двух ободьях, изготовленных из проката, в силу неровности их поверхности сплошность линии контакта, как видно из рис. 1.20, нарушается, контакт становится прерывистым и неравномерным вслед-
Рис. 1.21. Распределение напряжений замочной части трехкомпонентного обода, изготовленного методом точенияРис. 1.21. Распределение напряжений замочной части трехкомпонентного обода, изготовленного методом точенияРис. 1.22. Экспериментальные значения напряжений замочной части трехкомпонентного обода, изготовленного из горячекатаного профиляРис. 1.22. Экспериментальные значения напряжений замочной части трехкомпонентного обода, изготовленного из горячекатаного профиля
Рис. 1.21. Распределение напряжений замочной части трехкомпонентного обода, изготовленного методом точения
Рис. 1.21. Распределение напряжений замочной части трехкомпонентного обода, изготовленного методом точения
Рис. 1.22. Экспериментальные значения напряжений замочной части трехкомпонентного обода, изготовленного из горячекатаного профиля
Рис. 1.22. Экспериментальные значения напряжений замочной части трехкомпонентного обода, изготовленного из горячекатаного 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 конструкций 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, усиливает 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 жесткостью 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 напряжения 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).
Главные кольцевые напряжения ок даже в самом опасном сечении также незначительны (рис. 1.22). Для ободьев из горячекатаного проката в качестве исследуемых выбирались сечения в области контакта с наибольшим давлением: сечение Л расположено посередине короткого участка контакта между двумя длинными промежутками, сечение Б — в средней части наибольшего интервала между пятнами контакта.
Как показали результаты эксперимента (рис. 1.22), неравномерность 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 Оц = 220 МПа при р = 0,45 МПа. Напряжения в сечении Б ничтожно малы. Приложение силы Q несколько увеличивает напряжения, однако это увеличение не превосходит значения Q в основном профиле обода. Такая же неравномерность напряжений характерна и для замочной части обода 152Б—20, хотя абсолютное значение напряжений здесь меньше в результате действия диска, приваренного к замочной части обода. Полученные результаты показывают, насколько велико влияние шероховатости поверхностей контактирующих деталей на напряженность замочной части обода.
Нагруженность и напряженное состояние диска колеса. Диск колеса в меньшей степени реагирует на изменение сил, которые возникают 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 Ру, из которых первый постоянно действует и зависит от вылета диска, а второй зависит от гд и действует эпизодически по мере возникновения осевого возмущения, однако его значение и влияние на напряженность диска в экстремальных случаях оказывается, как правило, значительным.
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 /), а также при совместном действии Pz и Ру для случая, когда моменты этих сил совпадают по направлению (кривые 2), и графики главных напряжений 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-
Рис. 1.23. Главные напряжения ot и (У2 на наружной поверхности спицы диска колеса 8,0—20
мая область по отношению к опоре. Если направление момента МРу от осевой силы совпадает с направлением момента MPz от радиальной силы, то, как видно по кривым 2, напряжения, сохраняя прежний характер изменения, получают приращение. Если Mpti действует в противоположном направлении, напряжения в диске оказываются меньше значения, которое вызвано действием момента МРг.
Рассмотрим нагружен- ность дисков колес задней оси грузового автомобиля со сдвоенными колесами. Из
всех возможных случаев
движения остановимся на тех, когда возникают Р„. 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 Рб, приходящейся на задний мост автомобиля, создаст на колесах осевые реакции Rti, направленные к центру поворота, а Д4С = hgP6 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
Р2 л. н = R, л. в = 0,25G2 + О.бР^/В»;
Rz п. и = Rz п. в — 0,25G20,5P^hg;BK.
(1.5)(1.6)(1.5)(1.6)Предположим, что Р6, действующая на заднюю ось автомобиля, равномерно распределяется между колесами оси. Это возможно до тех пор, пока левые колеса будут способны реализовать половину Рб, т. е. пока справедливо неравенство 0,5Рс < А^нф.
(1.5)
(1.6)
(1.5)
(1.6)
Рис. 1.24. Схема сил и моментов, действующих на диски колес задней оси грузового автомобиля при повороте вправоРис. 1.24. Схема сил и моментов, действующих на диски колес задней оси грузового автомобиля при повороте вправо
Рис. 1.24. Схема сил и моментов, действующих на диски колес задней оси грузового автомобиля при повороте вправо
Рис. 1.24. Схема сил и моментов, действующих на диски колес задней оси грузового автомобиля при повороте 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:
Мл. „ = Rz Л.ВА - R/m = 0,25G2& - 0,5Рс (0,5rm - khg/BK);(1.7)
Ма. в = Pz л. в£ + R/m = 0,25G2£ + 0,5Рб (0,5rm + khsIBK)-(1.8)
Мп. h = Rzh. нй + R/m = 0,25G2& + 0,5Ре (0,5rm - khelB^,(1.9)
Мп. В = Pz п. В^ + R/m = 0,25G2fe — 0,5Рб (0,5rm + khg/B^,(1.10)
где к — расстояние от рассматриваемой точки диска до вертикальной плоскости симметрии шины; rm — расстояние рассматриваемой точки диска до плоскости опоры.
Используя уравнения (1.7)—(1.10), можно проанализировать нагруженность каждого из четырех дисков задних колес автомобиля в зависимости от режимов поворота.
Из этих зависимостей видно, что самый большой момент испытывает диск левого внутреннего колеса, так как приращение момента (в данном случае положительная величина) имеет постоянный коэффициент, представляющий сумму положительных величин. На остальных дисках момент будет меньше.
Если 0,5Рс > Р2П<р, то при правом повороте левые колеса автомобиля будут испытывать большую осевую силу, чем правые. Записав применительно к этому случаю нагружающие моменты для каждого из четырех дисков оси автомобиля, можно отметить, что результирующий момент на диске левого внутреннего 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 МРг на диске внутреннего
Рис. 1.25. Главные напряжения в диске колеса задней оси грузового автомобиля:
а — прямолинейнее 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 — с^; 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 деформации шин плоскости колес наклоняются в сторону действия центробежной силы, а это вызывает появление дополнительной осевой 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 окажется диск правого внутреннего колеса. Данные выводы оказываются справедливыми и для случая, когда автомобиль движется с поперечным наклоном.
На рис. 1.25 представлены результаты испытаний дисков колес 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 наружной поверхности одной из спиц диска при вращении колеса в процессе движения автомобиля на повороте.
По оси ординат на графике отложены главные напряжения at и о2, а по оси абсцисс — координаты развертки окружности колеса
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 последовательно 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 наружных колес, так как в экстремальных случаях они оказываются более нагруженными, что должно учитываться при их конструировании и установке на автомобиль.
Характеризуя напряженное состояние диска колеса в целом, следует отметить, что в отличие от обода напряжения в нем практически не имеют постоянной составляющей, они значительно ниже и имеют знакопеременные значения. Такой режим нагружения с точки зрения сопротивления усталости является наиболее опасным.
Усложнение конструкции дисков, наличие вырезов, отверстий на дисках колес грузовых автомобилей, всевозможных выштамповок на дисках колес легковых автомобилей, часть которых выполняет чисто декоративную функцию, приводит к тому, что закон распределения напряжений по поверхности диска становится 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 равнопрочное™ 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 посредством 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
Рис. 1.26. Кольцевые напряжения в окрестности крепежных отверстий диска при затяжке гаек крепления
превосходят те, которые присущи раскатанному диску переменной толщины с несквозными ручными отверстиями меньшей величины.
Наиболее нагруженной зоной диска является центральная часть, ее напряженность и работоспособность существенно зависят от конструкции крепления. Для применяемых на отечественных автомобилях способов крепления большое значение имеет степень затяжки крепежных гаек. Недостаточное усилие затяжки вызывает ослабление соединения диска со
ступицей, снижение сил трения между ними и концентрацию внешних 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 предыдущему случаю результатами.
Напряжения в окрестности крепежных отверстий диска показаны на рис. 1.26, из которого видно влияние степени затяжки крепежных гаек на напряжения в диске (кривые /—5). Кривые распределения кольцевых напряжений в окрестности двух крепежных отверстий (рис. 26, а и б) показывают, насколько велики 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 затягивания 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.
В этой связи актуальным является вопрос поиска путей совершенствования конструкции крепления дисковых колес.
Конструкция крепления с центрированием диска по центральному 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 пружинящих шайб. Шайбы не только предотвращают самоотвинчивание гаек, но и распределяют момент затягивания по окружности, отстоящей от кромки отверстия на таком расстоянии, при котором 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 общеизвестных факторов, как механические характеристики материала, чистота поверхности и прочие, непосредственное влияние оказывают конструктивные параметры, в частности конфигурация, величина и число ручных отверстий, глубина диска, вылет и особенно толщина.
Расчет обода и диска колеса. Основные расчетные зависимости, применяемые для определения напряженно-деформированного состояния обода, получены путем решения задачи составной оболочечной конструкции, находящейся в условиях осесимметричного нагружения, обусловленного давлением воздуха в шине и являющегося главным силовым фактором.
Плоский разборный обод колеса грузового автомобиля рассчитывают, используя совместное решение для кольца (участок АВ), короткой (участок ВС) и бесконечно длинной (участок CD) цилиндрических оболочек (рис. 1.27).
Анализ полученных зависимостей показывает, что на величину изгибающих моментов, действующих вблизи наиболее опасной зоны перехода от бортовой закраины в посадочную полку обода, влияние членов, учитывающих осевую силу Nx и распределенное 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 цилиндрическую оболочку, для которой решение трудоемко, и получить выражения для начальных значений изгибающего момента MR 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,
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 бортовой закраины и примыкающей к ней части посадочной полки, несущий сложную распределенную нагрузку, рассматривается как кольцо, а остальная часть посадочной полки совместно с центральной частью обода отнесена к цилиндрической оболочке, свободной от внешней нагрузки, которой в силу ничтожности ее влияния на величину начальных значений Мо и Qo можно пренебречь.
Ниже приведены аналитические зависимости для определения начальных значений 7И0 и Qu, которые выражены через внешние силовые факторы (значения всех силовых факторов приведены к единице длины срединной окружности цилиндрической оболочки радиуса р) и геометрические параметры обода:
^x?+J^^2h-??£2Ll£zL££L£5•]+2pe/(]_0,5g) + c№ ’
Qo = ^№-Z/(1 ^d^,
где Mxq и Qq —крутящий момент от нагрузки q (S), распределенной по бортовой закраине обода, и силы Nx относительно
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 факторы будут определены ниже:
1 + 2оР
51 + а[3 + рсрзбМбГ (1 — р2)] ’
рс0363.
^ 6F (1 — р2) ’
3(1 — р2) ._ 6F (1 — р2) .
р263*6 — рср263
f=W
NX = N = 0,5Р (^ - 0,25£>f)/p;
M2q = Mqc + (c — p) ^
где Mqc —крутящий момент от распределенной нагрузки q (S); с — радиус центра тяжести сечения кольца, имеющего пло-
щадь F и момент инерции Jy относительно вертикальной оси Y; а — расстояние от центра тяжести О кольца до торца цилиндрической оболочки радиуса р; р — коэффициент Пуассона; 6 — толщина оболочки.
На участке справа от начального сечения параметры напряженно-деформированного состояния в меридианальной плоскости, в частности WK — перемещения, 6Х —углы поворота, Мж — изгибающие моменты и апх—напряжения, определяются выражениями:
№х = —-^^(cosp.v- sinрх)+ -2^-6cosрх-
Рр2 /. , Nx \ .
ех = -^ = ^- е cos рх^- е (cos рж + sin рх);
Мх = "^~= ~ M°e (cos Рх + sin Игу6 sin Рх;
Gnx = FU<V^6Mj№;(1.11)
где е = exp (—^х); D = Е68/ [12 (1 — р2) ] — цилиндрическая жесткость; Е —модуль упругости первого рода; х —текущая координата.
Параметры напряженно-деформированного состояния: силу Ny, изгибающие моменты Му и напряжения ак в окружном направлении — вычисляют по выражениям:
Ny = vNx-VEbWlp; Му = рМх;
GK = jVy/6±(6My/62).(1.12)
На участках посадочной полки п бортовой закраины, расположенных слева от начального сечения, изгибающие моменты и напряжения определяются последовательным составлением уравнений равновесия для каждой отсеченной части, расположенной 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 = [7И0 + Qoe — Nx (pn — р)] p/pn +
i №n + Qnd — NqnQ"n — pn)P'n/Pn ~r M^;(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 центра тяжести его сечения, представляется возможным всегда иметь информацию относительно идентичных перемещений каждой из
•Рис. 1.29. Схема силовых факторов, действующих на отсеченную часть бортовой закраины обода
Рис. 1.30. Расчетная схема внешних силовых факторов Nq, Q^ и Mq распределенной нагрузки q (А)
отсеченных частей кольца, а затем по известным формулам [19] определить момент М и поперечную силу Q, соответствующие указанным перемещениям, предварительно вычислив площадь сечения Fn, момент инерции Jyn относительно оси Y и радиус центра тяжести площади рп отсеченного участка кольца:
М = EJyn6/p2;(1.15)
Q^EF^VM.(Мб)
где Wn — радиальное перемещение центра тяжести сечения отсеченной части кольца, равное алгебраической сумме радиального 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 = ппе.
Подстановка найденных значений момента Л4 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 посадочной полки, расположенной слева от начального сечения.
Напряжения на этом отрезке профиля обода определяются зависимостями
о„ = [(Qn cos ср -1 Nqn sin ф)/6] + 6Mn/62;
ок = (Mq — Мо — Qoa) pyjjy + [(Qo + Q^p)//7] ± 6рЛ1п/б2;
где у — угол наклона сечения; уп — расстояние между рассматриваемым волокном поверхности кольца и осью Y.
Приведенные выражения дают возможность полностью рассчитать напряженно-деформированное состояние обода, если известны геометрические параметры, физические константы материала и внешние силовые факторы.
Определение осевой Nq, радиальной Qq составляющих равнодействующей, а также крутящего момента ЛДС 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 выделить тороидальный АВ и плоский ВС участки бортовой закраины, тороидальный участок CD поверхности перехода закраины в посадочную полку и, наконец, участок конической полки DE (рис. 1.30).
Выбирая в качестве аргумента функции нагрузки q (S) на участке АВ угол у, определим бесконечно малую силу dNAB, сосредоточенную на элементарном кольце с текущим радиусом R:
dNq АВ = p-1q (у) rR cos у dtp.
Принимая во внимание, что R = r0- + г sin у, выражение для силы NqAB можно записать в следующем виде:
<Г1
NgAB = r2/p \ q^ Vo'h + sin у) cos у dtp,(1-17)
б
где ф! —угол, на дуге которого действует распределенная нагрузка q (у).
На плоском участке ВС, если в качестве аргумента функции принять текущий радиус- Д, бесконечно малая сила
dNqBC = p-1q(R)RdR.
Значение Nq вс, действующей на весь- плоский участок ВС, определится интегралом с пределами интегрирования от минимального г0- до максимального г0» значения его радиуса R-. го"
NqBc = 1/р I q(R)RdR.
ГО'
Для участка тороидальной поверхности перехода от бортовой закраины в посадочную полку
Nq CDNq CD(1.18)(1.18)= r\!p q (у) Ro"/r\ — sin ф) cos tpdcp,
Nq CD
Nq CD
(1.18)
(1.18)
о
где ф2 — угол, соответствующий зоне действия распределенной нагрузки q (ф) на этом участке.
Значение NqDE, 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 — No — (NqAB -р NqBC ф- NqCD).
Выражения для радиальных составляющих силы для тороидальных участков АВ и CD аналогичны выражениям (1.17) и (1.18) для осевых составляющих с той разницей, что cos (ф) следует заменить на sin (ф):
<Pi
QqAB = r2/p J q (ф) Vo4r + Sin гр) Sin фб1ф;
О
Ф1
QqCD = Г1/р J q(ч) Vo-lD — Sin ф) sin tpdtp.о
На участке посадочной полки радиальная составляющая равнодействующей распределенной нагрузки выражается зависимостью
и
QqDE = cos а/p J q (x) (rs — x sin a) dx,
где a — угол наклона посадочной полки; /, и /2 — начальное и конечное значение текущей координаты х; rs — радиус точки пересечения линии продолжения профиля посадочной полки с перпендикуляром, опущенным из центра тяжести сечения кольца.
Полная радиальная составляющая равнодействующей распределенной нагрузки Qq = QqAB + QqCD + QqDE. ""
Элементарный крутящий момент MqAB от нагрузки, распределенной на тороидальном участке бортовой закраины, определится выражением
dMqAB = (/ /р) q (ф) h^dtp, где hi —расстояние от линии действия нагрузки, сосредоточенной на элементарном кольце, до центра тяжести сечения кольца О (см. рис. 1.30).
Подставляя в последнее выражение R = r0- + г sin ф, 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 тяжести сечения кольца О, выражение
<Pi
MqAB = /»'2/р J q (ф) Sin (ф — у) Vo-Jr sin ф) dtp,о
где h — расстояние от центра тяжести сечения кольца О до центра окружности тора бортовой закраины; у — угол, под которым расположен отрезок h к горизонтали (см. рис. 1.28).
На участке ВС вертикальной стенки бортовой закраины элементарный и полный крутящий момент
dMqBC = р~К/ (Д) R (с — R) dP;
ГО"
MqBC = ^ j q(R)R(c-R)dR.
ro-
Крутящий момент на участке CD тороидальной поверхности перехода от бортовой закраины в полку
MqCD = !\h’Iр J q (ф) (/'О-//1 — Sin Ф) cos (V1 — ф) d^s0
где h* — расстояние между центром радиуса /у и центром тяжести сечения кольца О; “ft = arctg (г, + ^)/(с —r0.^ (k — расстояние от центра тяжести кольца до поверхности вертикальной стенки бортовой закраины, см. рис. 1.30).
Крутящий момент на участке DE посадочной полки
1.
MqDE = Р-1 J Я (х) х (rs — xsin a) dx.
к
Для определения полного крутящего момента MEq 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 крутящий момент от осевой силы Nx (см. рис. 1.28), приложенной в месте разреза обода между правой и левой его частями:
^Sq — MqAB 4" MqBC -|- MqCD -j- MqDE + MNDE -^ MNx,^NDE Nde^V
^Nx == N:.d^->
где m^ 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 подвержена действию изгибающего момента 7ИЖ и осевой силы Nx, напряжения от которой, складываясь с напряжениями от изгибающего момента, увеличивают суммарные напряжения на поверхности, примыкающей к замочному кольцу, и уменьшают напряжения от изгиба на противоположной поверхности.
Рис. 1.31. Схема обода как регулярной структуры чередующихся колец и оболочек*. а — разбивка профиля обода на кольца и оболочки; б — регулярная структура чередующихся колец и цилиндрических оболо-
Применяя изложенную выше методику, можно рассчитать замочную часть обода, рассматривая ее как кольцо, однако, принимая во внимание геометрические размеры замочных частей, можно считать радиус окружности замочной части бесконечно большим по отношению к высоте ее буртика. Тогда, пренебрегая мо
ментом Му в силу его незначительности, определим действующий в поперечном направлении 7ИЖ = Nxh (h — расстояние, равное сумме высоты буртика и половины толщины сечения обода в основании замочной канавки). Определив Мж и зная толщину основания замочной канавки, можно по формуле (1.11) подсчитать поперечные напряжения оп в наиболее опасном сечении. Учитывая неравномерность контакта кольца и канавки и связанную с этим концентрацию усилия на отдельных участках замочного буртика, рекомендуется вводить поправочный коэффициент п = 2,0-г-2,5 для трехкомпонентного обода и п' = = 2,5 -г-3,0 для двухкомпонентного, который имеет более сложный характер передачи усилия от кольца к канавке.
Расчет неразрезных бортовых колец полностью аналогичен расчету бортовой закраины обода с той разницей, что в этом случае 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].
у = ^(1=1, 2, 3, 4),у = ^(1=1, 2, 3, 4),(1.19)(1.19)Введем в рассмотрение вектор
у = ^(1=1, 2, 3, 4),
у = ^(1=1, 2, 3, 4),
(1.19)
(1.19)
компоненты которого задаются выражениями yt = w; уй = 6; Уз = Q; у4 = М (где w — радиальное перемещение,6 — угол
поворота). Тогда соотношения для параметров w, 6, Q, /И применительно к коротким цилиндрическим оболочкам, определяющие 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 начальных параметров:
Р = [Л(х)]'^ + 6‘(^(1-20)
где элементы матрицы [Л (х)] = \aij\ и вектора b (х) = |6г} (г, / = 1, 2, 3, 4) выражаются известным образом через функции Крылова [21].
Используя соотношение (1.20), можно установить связь параметров напряженно-деформированного состояния на торцах 1 и 2 каждой оболочки:
^ = И]> ф Ь\
[Л]г = [Л (Л)]1; 1)1 = "ЬЧЦ;(1.21)
(Ki<A0-
Если воспользоваться зависимостями для осесимметричного нагруженного i-ro кольца конструкции, состыкованного с r-й и (i—1)-й оболочками, можно получить алгебраическую связь между параметрами напряженно-деформированного состояния двух соседних оболочек:"
yi^tKf^ + d'd cz c^V-l 1).(1.22)
Элементы матрицы [^ J выражаются через геометрические и жесткостные характеристики t-ro кольца, а элементы вектора d‘ определяются через внешние силовые факторы, действующие на кольцо.
Применяя последовательно, начиная с первого кольца и первой оболочки, соотношения (1.21) и (1.22), можно легко алгоритмизировать задачу вне зависимости от количества ручьев, которые содержат конструкции обода колеса:
yi = №'^+d!;
^ = №2 7г + d2 = [К]2 {[Л]1^1 -ф 71} -ф7/2 =
- №2 [Л]1 {[К]1 ^ + d1} + [К]2? + d2 =
= [К]2 [Л]1 [К]1 7г + [К]2 [Л]1 d1 + [К]2? -ф d2.(1.23)
Если ввести вспомогательные матрицу [Т3 ]г и вектор 7 (1 <• <5 I <3 N + 1), причем [Р]1 = [К]1; 71 = d1; [Р]2 = [/(]2 X
П/р И. В. Балабина
X [Л]1 [Р]1; /2 = [^]^ [Л]1 Р + [/<]2 b1 + d2, то соотношение (1.22) примет вид
yi-VPryHl1;
У\ — [^1 У2А~^-
Выполняя для оболочек и колец операции, аналогичные (1.23), можно записать
^ = [P]'^ + 7i(lct«:/V+l),(1.25)
[Р]1‘ и У — матрица и вектор, определяемые по рекуррентным зависимостям
[P]’=[K]i; 7* = d;
[PF = [КРИГ"-1 И*’1;
ti = [/Qi [Л]‘—1 Р^1 + [KF 6*—1 + ^ (2 С I с ^ + 1). (1.26)
Используя выражение (1.25), можно получить зависимость параметров напряженно-деформированного состояния на торцах конструкции
yN+v = [р]М-ы уо д_ 7м+1.(1.27)
Считая правый край конструкции всегда свободным, имеем две компоненты вектора у”+х равные нулю:
Qjv+i = мм+1 = о(128)
На левом краю конструкции, если обод соединяется с жестким элементом, например с диском, что характерно для колес легковых автомобилей, тракторов и сельхозмашин, задаются равными нулю две компоненты вектора у°, а именно
W0 = 6° = 0.(1.29)
В случае же использования колес с плоским разборным ободом, применяемым на грузовых автомобилях, задается условие
QO = yn° = O.(1.30)
Располагая двумя компонентами вектора у®, остается определить из алгебраических уравнений (1.27) с учетом (1.28) две неизвестные его компоненты, решая только два уравнения из четырех системы (1.27)."
Если использовать условие (1.29), то компоненты Q° и М° вектора у® определяются с помощью компонент Рт, п , tm (т, n = 1, 2, 3, 4) матрицы [Р] и вектора / по выражениям:
Q0 = (р^^Г1 - Р^з^/А;
^ = (^+^+1 -Р^+'Ш,^ = (^+^+1 -Р^+'Ш,(1-31)(1-31)
^ = (^+^+1 -Р^+'Ш,
^ = (^+^+1 -Р^+'Ш,
(1-31)
(1-31)
д n^y+!n^v+i pN-Vl piV-Y-1
Л— ^3,3 ^4,4 — -г 4,3 ^3,4 •
Аналогичным образом можно получить выражения для неизвестных компонент вектора у® при задании условия (1.30).
Располагая компонентами вектора у^, с помощью выражений (1.25) можно вычислить параметры напряженно-деформированного состояния на левом конце каждой из оболочек, определяемые вектором у[ (1 с i с N), а используя соотношения (1.20) для r-й оболочки, можно определить параметры напряженно-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, рассматриваемых 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 давления соответствующих геометрических и внешнесиловых характеристик для каждого кольца;
вычисление осевых усилий Мж в сечениях оболочек и колец на основании условия равновесия;
определение для каждого кольца и каждой оболочки компонент матриц [ML [А] и векторов b, d;
определение на основе рекуррентных соотношений (1.26) значения матриц [Рр и векторов Р;
расчет по формулам типа (1.31) параметров напряженно- деформированного состояния у® на левом торце конструкции обода;
определение с помощью соотношений (1.25) начальных значений ух для каждой оболочки;
3*
вычисление с помощью формул (1.20) параметров напряженно- деформированного состояния у0, а также напряжений в точках с текущей координатой х каждой оболочки;
определение параметров напряженно-деформированного состояния в заданных точках профиля каждого кольца по методу сечений.
Вычисление всех одномерных интегралов осуществляется по методу трапеций.
Сравнение расчетных и экспериментальных результатов показывает хорошую их сходимость. Это обстоятельство в совокупности с незначительностью требуемых ресурсов памяти ЭВМ, необходимых для реализации программы (порядка нескольких секунд), обосновывает правомерность рекомендации для практического использования предложенного метода расчета.
Достижения строительной механики и возможности современных вычислительных средств позволяет практически решать проблему расчета напряженно-деформированного состояния элементов 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 состояния 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 окружной координате и сведения задачи к совокупности связанных краевых задач для систем обыкновенных дифференциальных уравнений восьмого порядка. Решение строилось по методу перемещений в комбинации с методом сведения краевой задачи к задаче Коши. Устойчивость численного интегрирования обеспечивалась применением метода дискретной ортогонализации С. К. Годунова [231). 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, учитывающих действие радиальной и осевой сил.
Расчет диска можно осуществлять по описанным выше методам, наличие ручных отверстий учитывается уменьшением общей жесткости и производится по схеме «размазывания».
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 /—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 инженерную практику электронно-вычислительных средств, без наличия которых практическое использование метода конечных элементов в силу чрезвычайно большого объема вычислительных операций было бы невозможным.
При применении метода конечных элементов [24 ] выбор конечно-элементной модели и построение решения применительно к конструкции колеса имеют особенности. В качестве основы построения конечно-элементной модели выбран треугольный плоский элемент с тремя узловыми точками в вершинах, что позволяет определить матрицу его жесткости аналитически и не прибегать к численному интегрированию. Построение расчетной модели начинается с выбора сетки узлов, соединяя которые определенным образом отрезками прямых, можно получить конечно-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 глобальной 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 несущей приложенную к конструкции нагрузку, аппроксимируемую системой сил в узлах конечно-элементной модели.
f
Рис. 1.33. Конечно-элементная аппроксимация колеса
Первоначальным, предшествующим расчету этапом является оценка топологических свойств исследуемого объекта. Расположение 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 относительно плоскости симметрии не является обязательной, если решение представить двумя задачами симметричного и несимметричного 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 отверстия, а другое — посредине между рассматриваемым и соседним 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-пластинчатых элементов (с правым и левым расположением половины,
крепежного отверстия и различными, определяемыми числом и размерами ручных отверстий; диско-оболочечными частями).
Общий алгоритм решения задачи включает следующие этапы.
Ввод и проверка исходной информации.
Построение системы разрешающих уравнений для выбранной 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.
Решение системы линейных алгебраических уравнений и определение обобщенных перемещений.
Определение напряжений в каждом узле конечно-элементной модели.
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 десяти основных, двух вспомогательных подпрограмм и объединяющей управляющей программы, что в совокупности составляет примерно 730 операторов.
Для эффективного решения задачи методом конечного элемента необходима ЭВМ с достаточно большой оперативной памятью (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 разрушения диска, работающего в условиях высоких знакопеременных 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 составляющая нагрузки является доминирующей.
КОНСТРУКЦИИ колес
КЛАССИФИКАЦИЯ КОЛЕС
Колеса являются изделием массового и крупносерийного производства. Изготовляют их, как правило, на специализированных заводах или в специальных цехах, оборудованных высокомеханизированными и автоматическими линиями, в связи с чем к колесам предъявляют высокие требования по однотипности конструкции, уровню унификации деталей, профилей металлопроката, технологических процессов и оборудования. Однако для полного удовлетворения современных высоких требований, предъявляемых каждой отраслью машиностроения к конструкции и качеству изготовления колес, необходимо многообразие колес, отличающихся эксплуатационным назначением, характером нагружения, сроками службы и другими показателями, что обусловливает тенденцию их разунификации.
Компромиссное удовлетворение этих противоречивых требований на различных этапах технического развития и уровня производства транспортных средств обеспечивается разработкой и реализацией оптимального по количественному и качественному уровню и экономически обоснованного типажа колес. Для разработки типажа необходима классификация колес на основе общих и принципиальных для различных колес признаков. Классификация колес по классам, видам и типам обеспечивает возможность 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 транспортного средства. Согласно такой классификации имеются следующие классы колес:
класс 1 —для внутризаводского транспорта, автопогрузчиков и электрокар;
класс 2 —для автомобилей с полной массой до 2 т и для прицепов 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 прицепов;
класс 6 —для тракторов и сельскохозяйственных машин с ободом условного диаметра до 20" (включая опорные и ведомые колеса);
класс 7 -—для тракторов и сельскохозяйственных машин с ободом 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 бездисковые;
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 регулируемые (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 диском;
по месту соединения диска с ободом — колесо с диском, соединенным с ободом в средней части; колесо с диском, соединенным с ободом в замочной части; колесо с диском, соединенным с ободом в бортовой части;
по технологии изготовления —с профилированным ободом; с ободом из фасонных профилей проката; со штампованным; с литым ободом (литое колесо); с ободом, получаемым методом ротационной раскатки.
Виды и обозначения профилей ободьев. В зависимости от назначения ободья подразделяют на разъемные и неразъемные. Разъемные ободья могут иметь профиль плоский, плоский с коническими полками под углом 5°, полуглубокий, а также разъемный 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;
Виды профилей ободьев, их обозначение и применение ободьев
, о
% Ф Си
2 $ и
5 X к
О ^”0
Пример условного обозначения профиля обода
Тип обода
Профиль обода
Применение ободьев
Разъемные ободья
Плоский
р, R, 5, Т, W, V
5,005—20
Двух, трех- или четырехэлементный и сегментный
Грузовые автомобили, автобусы, троллейбусы, прицепы, полуприцепы, строительно- дорожные машины, электрокары, мотокары и погрузчики
Плоский 5°
5^"'
—
8,0—20
То же
То же
—
440—533
Р, R, 5, т
5,005—12
Трех- или четырехэлементный
Электрокары, мотокары и погрузчики
11,25—24 14,00—25/15
Трех-, четырех- или пятиэлементный
Строительнодорожные машины и грузовые автомобили большой грузоподъемности
Полуглубокий
Е, F, G, Н, I, N
5,00Е— 165DC
Двух-, трех- или четырехэлементный
Грузовые автомобили малой грузоподъемности, тракторные и автомобильные прицепы
А, Б, в, г
254Г—508
Грузовые автомобили повышенной проходимости
Продолжение табл. 2.1
Профиль обода
6 ^з 'о£ к
2 к к g К « о £ и
Пример условного обозначения профиля обода
Тип обода
Применение ободьев
Разъемный посередине
2,45—8
В большинстве случаев исполняется как часть разъемного колеса
Мотороллеры, сельскохозяйственные машины, тележки
с, D,
Е, F, Р, R, S, Т
2,50С— 4 4,СОЕ—12
То же
Электрокары, мотокары, погрузчики, ручные тележки, сельскохозяйственные машины
Разъемные по бортам шин
XF-v^
1140—700
Разъемный для арочных шин
Грузовые автомобили, прицепы
Неразъемные ободья
Глубокий
—
2.50Х 12
Симметричный
Легковые автомобили малого класса, мотороллеры
А, В, С, D, Е, F
4.50FX 16
То же
Легковые автомобили, тракторы, прицепы, самоходные и подвесные сельскохозяйственные машины
Глубокий с основным исполнением профиля обода
1, К, L, IK,
II
4-1-IX14—S
»
5КХ 15
Асимметричный
То же
Продолжение табл. 2.1
Профиль обеда
о"£ а Ё й о о го с; а ~ £ = о
Пример условного обозначения профиля обода
Тип обода
Применение ободьев
Глубокий с допустимым исполнением профиля обода Н2 или Н1
I. К, L, IK, II
51X 15Н2— S
Симметричный с допустимым профилем посадочной части Н с двух сторон обода (Н2)
Легковые авто-
5-^- IX14H1
Асимметричный с допустимым профилем посадочной части Н с внешней стороны обода
томобили
Глубокий с допустимым исполнением профиля обода ЕНА
I, К, L, IK,
II
5 у IX 14FHA
С профилем посадочной части FHA с внешней стороны обода
То же
Глубокий с допустимым исполнением профиля обода СН
I, К, L, IK,
II
4у1Х15СН
С допустимым профилем посадочной части FHA с внешней стороны обода и Н с внутренней стороны
»
Глубокий с допустимым исполнением профиля обода SL
I, К, L, IK, II
4—X13SL
С допустимым профилем посадочной части SL с внешней стороны обода
»
Глубокий с допустимым исполнением профиля обода СР
I, К, L, IK, II
41X 13СР1
5 у IX15CP2
Симметричный и несимметричный
»
Продолжение т а б л. 2.1
Профиль обода
2 s к
Пример условного обозначения профиля обода
Тип обода
Применение ободьев
Глубокий с формами бортовых закраин плоских ободьев
S, T
5,50—20DC 8,001—24DC
Симметричный
Грузовые автомобили, тракторы
Глубокий, широкий
—
9,00—15
Несимметричный, допускается симметричный
Прицепы, самоходные подвесные сельскохозяйственные машины
Глубокий типа W
—
W8— 32
Симметричный и асимметричный
Тракторы, самоходные сельскохозяйственные машины (комбайны)
Особо глубокий типа DW
DW14— 30
То же
То же
Глубокий 15е
5,25х 19,5
Симметричный и несимметр ичны й
Грузовые автомобили, автобусы, прицепы
Глубокий 15е, широкий
13,00X22,5
Несимметричный
Грузовые автомобили, прицепы
2.2. Типы посадочных полок ободьев и их условное обозначение
Эскиз посадочной полки
Тип посадочной полки
о я ^
HI
Цилиндрическая
•51
Коническая с углом наклона 5е
5°
°-Д-
Коническая с утлом наклона 15е
15°
Коническая с радиусным выступом в начале полки
Н
г
Тороидальная
—
■ Rj
Коническая с цилиндрическим выступом в начале полки
FHA
Комбинация конической и
SL
цилиндрической
полок
Комбинация двух конических полок, состыкованных по меньшему диаметру
СР
/—1
формы бортовой закраины обода;
типа посадочной полки обода;
номинального диаметра обода.
Между условными обозначениями ширины и диаметра для разъемных ободьев автомобильных колес ставят тире, а для неразъемных знак «X». Например, разъемный обод шириной и диаметром, условно обозначенными соответственно 8,0 и 20, имеет обозначение 8,0—20. В условном обозначении обода 5,005—20 индекс S соответствует определенному профилю бортовой закраины по международным нормам. В СССР для ободьев, не применяемых за рубежом, распространено обозначение ширины и диаметра в мм, например 254—508 или 330—533. Тип посадочной полки (табл. 2.2) в условном обозначении обода проставляют после условного обозначения диаметра, например 41X 13Н1.
Иногда для обозначения симметричности профиля обода в состав условного обозначения вводят букву S, например 4IX13H1— S
Для тракторных неразъемных ободьев для обозначения их типа по глубине монтажного ручья перед условным обозначением обода ставят букву W (глубокий) или DW (очень глубокий).
Типы ободьев колес. Ободья классифицируют по конструктивному признаку — числу входящих в обод отъемных
Рис. 2.1. Основные типы ободьев колес:
а — неразъемный (глубокий) симметричный; б — разъемный посередине; в — сегментный (разъемный по радиусу) типа «Т рил леке»; г—-ж — разъемный соответственно двух-, трех-, четырех- и пятиэлементный; 1 — основание обода; 2 — соединительный элемент;
3 — разрезное бортовое кольцо; 4 — съемное бортовое кольцо; 5 — пружинное замочное кольцо; 6 — посадочное кольцо; 7 — уплотнитель под бескамернуто 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 диаметра, определяемого по длине окружности, измеренной с помощью специальных рулеток: шариковой (рис. 2.3), предварительно проверенной по контрольному кольцу диаметром Dx;
плоской (рис. 2.4).
Расчетный размер в = D —Dy (см. рис. 2.2) ободьев с различными углами у наклона посадочной полки с неотъемными
бортовыми закраинами должен соответствовать 1,3387 мм для у = 5°, 3,1771 мм для у = 15°.
Номинальные посадочные диаметры D, диаметры Dt контрольных колец и контролируемые длины окружности посадочных полок ободьев
Рис. 2.2. Схема контроля наклонных посадочных полок ободьев:
/ — бортовая закраина; 2 — посадочная полка; з —
шарик контрольной рулеткн|
Рис. 2.3. Шариковая рулетка:
1 — шарик диаметром 16 мм с отверстием; 2 — место маркировки рулетки; 3 — измерительные метки: а$ и а» — положения меток максимально и минимально допустимой длины окружности обода
Ант, max = л Фх + 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 закраинами размеры посадочных диаметров D и контролируемые длины окружностей /т1п = л ф — 0,8) и /тах = лФ +0,4) принимают по табл. 2.4.
Рис. 2.4. Плоская рулетка
2.8. Диаметры ободьев и колец и длины окружностей полок ободьев
Условный ди аметр обода
D, мм
Dv мм
Длина окружности полки обода, мм
^rnin
^шах
13
329,4
Полка 5° 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
(462
460,66
1445,9
1448,5
\463,6
462,26
1451
1453,5
(512,8
511,46
1605,5
1608,1
\514,4
513,06
1610,6
1613,1
21
538,2
536,86
1685,3
1687,9
1563,6
562,26
1767,1
1767,6
t 565,2
563,86
1770,2
1772,7
/614,4
613,06
1924,7
1927,2
1616
614,66
1929,8
1932.3
26
665,2
663,86
2084,3
2086.8
28
716
714,66
2243,9
2216,4
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
17,5
444,5
Полка 15°
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
Условный диаметр обода
D. мм
Длина окружности, мм
Услоп-
ди аметр обода
D. мм
Длин а окру жно - сти, ММ
^min
zmax
zniin
^max
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.
ОБОЗНАЧЕНИЕ КОЛЕС
В обозначение колеса включают следующие данные: сокращенное наименование или товарный знак завода-изготовителя колеса; условное обозначение обода; год и месяц выпуска, например 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 «Общему классификатору промышленной и сельскохозяйственной продукции» (ОКП) цифровой код состоит из десяти цифр: первые шесть цифр составляют код высшей классификационной группировки (ВКГ), а последние четыре — регистрационный (порядковый) 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 зависимости 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 базовой 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
45 9244 1000—1999
45 9244 2000— 3999
Внутризаводской транспорт
Легковые автомобили и прицепы к ним
Грузовые автомобили полной массой до 40 т с камерными шинами
45 9244 4000— 4999
45 9244 5000— 5999
Грузовые автомобили полной массой свыше 40 т
Грузовые автомобили полной массой свыше 2 т с беска- мерными шинами
45 9244 6000— 6999
Автомобили повышенной проходимости с арочными широкопрофильными, камерными и бескамерными шинами
45 9244 7000—7999
Тракторы и сельскохозяйственные машины с диаметром обода до 20"
45 9244 8000— 8999
45 9244 9000—9999
То же, свыше 20" Резерв
В специализированном колесном производстве, как правило, применяют обезличенную, не связанную с обозначением модели транспортного средства, систему обозначения (индексацию) базовых моделей колес. По этой системе индекс базовой модели обозначается тремя цифрами: первая цифра определяет тип колеса в зависимости от эксплуатационного назначения и класса транспортных средств; две вторые цифры — условное обозначение обода колеса в пределах типажа колес данного типа — соответствуют порядковому номеру по книге регистрации базовых моделей колес.
Для обозначения типа базовой модели колеса установлено девять разрядов в зависимости от эксплуатационного назначения транспортных средств: 1 — внутризаводской транспорт; 2 — легковые автомобили, а также грузовые автомобили и фургоны полной массой до 2 т и прицепы к ним; 3 — грузовые автомобили полной массой 2—40 т с камерными шинами; 4 — грузовые автомобили полной массой свыше 40 т с камерными шинами; 5 — грузовые автомобили с бескамерными шинами; 6 — автомобили повышенной проходимости с камерными, бескамерными и арочными шинами, пневмокатками и шипами; 7 —тракторы и сельскохозяйственные 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 документации непосредственно потребителями колес, например автомобильным 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 обезличенной системе полное обозначение сборочных единиц и деталей
колес состоит из индексирующей части (индекса базовой модели или модификации) и классификационной части, отделяемой от индексирующей точкой.
Классификационная часть согласно установленной в автомобильной 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 подгруппу 3101, а задние колеса — в подгруппу 3107. Поэтому все сборочные единицы и детали колес имеют обозначение классификационной части 3101000 или 3107000.
Сборочные единицы и детали, входящие в колесо, классифицируют в зависимости от функционального назначения, и им присваивают типовые номера. Например, для обозначения сборочных 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 условного 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 обозначение 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., например 000.3101000—01 или 000.3101000—20.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОЛЕСАМ
Технические требования к конструкции и качеству изготовления зависят от класса, вида и типа разрабатываемого или изготовляемого колеса.
Технические требования к конструкциям колес подразделяют на общие, имеющие отношение ко всем колесам независимо от их класса, и на специальные, зависящие от специфических особенностей каждого вида и типа колеса. Основными признаками формирования общих для всех классов колес технических требований являются объем производства колес в год, характеристика условий 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, поставляемые металлургической промышленностью. Для мелкосерийного производства ободьев использование фасонных профилей проката экономически нецелесообразно. Для этого вида производства разрабатывают конструкции ободьев, которые могут быть изготовлены холодной штамповкой, холодной или горячей раскаткой деталей обода из кольцевых заготовок стандартного профиля. Для неразъемных колес легковых автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных 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, грузоподъемности (пассажировместимости) и т. и., позволяет определить конструктивный класс разрабатываемого или уже выпускаемого 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 транспортных средств, тракторов, сельскохозяйственных машин и другой колесной техники разрабатывают типаж и определяют конкретные типоразмеры колес, подлежащие разработке и внедрению в производство. В табл. 2.6 приведена характеристика классов колес.
Колеса различных видов отличаются только требованиями к конструкции обода. Для камерных шин обод может быть негерметичным. Конструкция разборного обода должна обеспечивать легкий и безопасный монтаж покрышки, имеющей камеру и обод-
2.6. Характеристика классов колес
Класс колеса
Характерные условия эксплуатации
Максимальная скорость движения, км/ч
Нагрузка на колесо, кН
Масса колеса.
Давление воздуха в шине, МПа
1
Внутри цеха, ha заводских и портовых территориях
25
10—30
10—25
0,7—1,0
2
Дороги высшей I и II категорий
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 вентиля 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 обращать на создание надежной герметизации бортов шины на посадочных полках обода. Очень важно для ободьев колес с бескамер- ными шинами обеспечить первоначальную герметизацию шины на ободе, что позволяет накачивать шины воздухом через вентиль обода.
При создании ободьев колес для шин с регулируемым давлением воздуха (как камерного, так и бескамерного типа) дополнительными требованиями являются применение устройств, позволяющих изменять давление воздуха в шинах при движении транспортного средства, а также обеспечение плотной и надежной посадки 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 работающими без давления воздуха (при внезапном проколе), основными 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-
вается очень высокое давление (1,8 МПа и более), необходимо, чтобы конструкции ободьев были рассчитаны на это давление. Необходимо предусматривать также, чтобы в момент вулканизации 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 размере эти шины могут иметь различные жесткость, условия взаимодействия 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 расстояние (для сдвоенных колес); массу; допустимое радиальное и осевое биение, статический дисбаланс; ресурс; запас прочности обода по внутреннему давлению воздуха в шине.
Специальные технические требования, предъявляемые к различным видам и типам колес, содержат требования на герметичность ободьев колес для бескамерных шин, надежность посадки на ободе бортов шины с регулируемым низким и нулевым давлением воздуха в шине, необходимость регулирования вылета диска в ободе колеса.
Профиль обода колеса. Каждому размеру шины должен соответствовать определенный профиль обода. На условное обозначение шин и профилей ободьев существуют международные нормы и стандарты.
При монтаже на обод колеса шин нескольких размеров конструкция колеса по прочностным и другим показателям, как правило, должна соответствовать наибольшему размеру шин.
В профиле ободьев обычно стандартизуют следующие параметры: ширину обода; профиль бортовой закраины; профиль посадочных полок; размеры ручья. Правильный выбор профиля обода имеет большое значение, так как от него зависит работоспособность 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 стандартизованы присоединительные размеры к ступице, включая диаметр расположения, число и диаметр отверстий для крепления к ступице, диаметр центрального отверстия в диске.
При выборе присоединительных размеров необходимо учитывать, что чем больше диаметр расположения крепежных отвер-
стий в диске, тем выше его долговечность и тем меньше его масса. Присоединительные размеры колеса стандартизованы также в зависимости 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 крутящим 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 грузовых автомобилей, автобусов и прицепов, вылет диска колеса равен половине межцентрового расстояния между шинами, и его центральная часть, как правило, находится вне обода. Для одинарных колес, например прицепов и полуприцепов, характерно и более целесообразно положение диска внутри обода ближе к плоскости симметрии последнего. Такое положение диска позволяет уменьшить на нем изгибающий момент от радиальной составляющей силы, а следовательно, массу диска, расход металла при изготовлении колеса, нагрузку на ступицу и ее подшипники.
Минимальные межцентровые расстояния между шинами сдвоенных колес грузовых автомобилей определяют, исходя из максимального размера поперечного сечения шины, с учетом его изменения 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, топливную экономичность и напряженное состояние деталей рулевого управления, на интенсивность изнашивания шин и тормозных 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-
ные в Центральном научно-исследовательском автомобильном и автомоторном институте (НАМИ) на грузовом автомобиле типа 4X2 грузоподъемностью 5,5 т, показали, что при скорости движения 22,2 м/с и дисбалансе колес 12 и 48 кг-см усилия на поворотный 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 сбалансированными колесами.
Допустимое биение колеса является основным стандартизуемым параметром. Допустимая величина статического дисбаланса колеса в сборе с шиной для различных автомобилей имеет большой диапазон, так как зависит от класса и конструктивных особенностей 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 надежность 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 герметичными 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.
Надежность посадки бортов шины на ободе. Для современных конструкций шин и ободьев плотная и надежная посадка бортов шины на ободе, исключающая возможность проворачивания 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 демонтажа 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 автомобилей 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 трудоемкость 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 расходуется больше металла, они имеют большую массу и трудоемкость их изготовления выше.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЕС
Выпускаемые в нашей стране колеса изготовляют в соответствии с нормативно-техническими документами, заводскими техническими условиями и технической документацией, разработанной 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). Конструкции 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 размеры профилей ободьев колес легковых автомобилей (рис. 2.6, с) приведены в табл. 2.9.
Рис. 2.5. Колеса класса 1:
а — 5,00F—10; б —- 5.00F—13; в — 5,OOP—15; / — основание обода; 2 — детали крепления; 3 — бортовое кольцо; 4 — замочное кольцо; 5 — съемная пружина бортовой закраины; 6 — диск
2.7. Основные размеры (в мм) колес класса 1
Условное обозначение обода
В
ь
Г
h
к
L
Dx
d2
Ds
d4
D,
t
F
Крепление диска к ступице
Ч исло отверстий
Диаметр отверстия
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 обозначение обода
Индекс модели
Код ОКП
Размер hi ины
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
^’1%
/'г
Г
Г1
Г2
41
101,6
17,3
17(19,1)
(9,7) 10,3
9,7 (10,6)
4 (4,5)
(8) 9,5
4У 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
41
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.
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.
Колеса изготовляют в соответствии с требованиями нормативно-технической и конструкторской документации, утвержденной в установленном порядке.
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 металлом. На остальных поверхностях размеры выступов, впадины и дефекты шва не должны превышать 0,5 мм.
Края вентильного отверстия должны быть затуплены с обеих сторон.
Радиальное и осевое биение обода в сборе с диском на посадочной полке и бортовой закраине не должны превышать 1,2 мм.
Колеса транспортируют партиями без упаковки любым транспортом.
Предприятие-изготовитель гарантирует безотказную работу колес в течение гарантийного срока эксплуатации автомобиля .
Колеса для грузовых автомобилей, автобусов, прицепов и полуприцепов (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 чертежам 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 разделяют на дисковые и бездисковые. Колеса с бездисковым креплением 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 трехэлементное исполнение отъемной бортовой части. У колес с двухэлементным ободом только одна съемная деталь — разрезное бортовое
2.10. Основные размеры (в мм) колес класса 2
Условное обозначение обода
Индекс модели
В
/г!
^2
L
Вл
о2
В»
t
Крепление диска к ступице
Число отвер-
Диаметр отверстий
41X13
969— 3101015
102
19
13
65
328
82
115
3,5
5
15
411X13
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 2.1x13
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
2.11. Технические характеристики колес класса 2
Условное обозначение 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 у 1X13
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)
175—330 (6,95—13)
4,7
6,7
51X14
24—3101015
45 4313 1202
185—355 (7,35—14)
4,9
7,4
5КХ15
21—3101015
45 4312 1471
170—380 (6,70—15)
180—380 (7,10—15)
5,9
8,8
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
П р и м е ч а н
с. Скорость ДО 160 КМ
ч; давление в шипе 0
,17— 0,24 МПа.
2.12. Основные размеры (в мм) профилей ободьев колес класса 3
Обозначение профиля обода
В
7г=Ы,2
b (не менее)
Г
гх (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;
16,5; 17,8
6,5
(18)
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;
(21,6); 22,9;
(19); 20,3;
8
43,2
24,2
21,6
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);
(24,2); 26,7
22,9; (21,6);
8
48,3
24,1 -.
10,0
254±4,7
(43,2); 50,8
(24,2); 28
(21,6); 25,4
8
Примечание. Размеры, приведенные в скобках, при проектировании применять не следует.
кольцо, выполняющее функции съемной бортовой закраины, съемной посадочной полки и замочного (стопорного) кольца. У колес с трехэлементным ободом две съемные детали — неразрезное бортовое кольцо, выполняющее функцию бортовой закраины, и разрезное кольцо, выполняющее одновременно функцию посадочной полки и стопорного кольца.
При установке колес на машины, скорость которых при эксплуатации 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 машинах, кранах и других типах машин вопрос о нормах эксплуатации решается при согласовании.
Основные размеры профилей ободьев колес грузовых автомобилей 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.
Колеса изготовляют в соответствии с требованиями ГОСТ 10409—74*, техническими условиями завода-изготовителя колес и конструкторской документацией, утвержденной в установленном порядке.
Рис. 2.7. Колеса класса 3:
а — основные размеры профилей ободьев; б — 3,75Р—20 и 5,OOP—20; е — 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 бортовое кольцо; 4 — бортовое кольцо; 5 — замочное кольцо; 6 — ограничитель
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.
На вентильном пазе обода не допускаются острые кромки со стороны, обращенной к шине, и заусенцы с противоположной стороны.
П/р И. В. Балабина
2.13. Основные размеры (в мм) колес класса 3
Условное обозначение обода
Индекс модели
В
L
К
Dt
D,
Ds
£>4
о.,
D.
F
t
Крепление диска к сту-
Число отвер-
Диа- метр отверстий
3.75Р—20
95
97
35
508
500
117
174,6
229
17,5
8,25
6
32
5,OOP—20
127
126
64
508
498
163
222,25
280
11,5
10
6
32
6,СОТ— 18
152
76
75
457
446
163
222,25
280
8
11
6
32
6,0—20
52—3101014
152
130
70
508
499
163
222,25
275
24
8,25
6
32
53—31010
152
140
70
508
499
163
222,25
275
24
9
6
32
7,0—15
178
111,5
90
381
370
342
14
85
7,0—20
178
111,5
90
508
498
470,5
13,5
160
Бездисковое
7,5—20
190
116
100
508
495
469,3
26
120
8,0—20
203
124,9
100
508
495
467,3
15,1
100
8,5—20
216
131,5
100
508
495
467,3
29
140
7,0—20
7,0—20—31010I2A5
178
155
90
508
497
214
275
350
15,5
11
8
32
8,5—20
380.3101012— 01
216
194
120
508
495
222
286
350
38,6
11
10
32
7,0—20
3495.3101012
178
145
508
497
214
275
350
155
11
8
32
7,5—20
7,5—20—3101012В
190
160
100
508
495
272
335
390
24
11
10
32
2.14. Технические характеристики колес класса 3
*6
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
46 9244 2078
8,5—20 3101012—62
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
—
ДА—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
6,001—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
2.15. Допускаемое биение обода (в мм)
Размер обода
Ради- аль-
Осе-
Размер обода
Радиальное
Осе-
От 5,0—15 до 6,5—20
От 7,0—15 до 7,0—20
2,5
2,5
2,0
2,5
От 7,5—15 до 8,5—20
От 9,0—20 до 10,0—24
3,0 5,0
2,5 5,0
Крепежные отверстия в дисках колес должны быть равномерно расположены по окружности. Смещение осей отверстий и фасок от номинального положения по окружности не должно превышать допуска на диаметр расположения крепежных отверстий.
Биение обода на участках, прилегающих к шине, не должно превышать значений, указанных в табл. 2.15
Колеса транспортируют партиями в комплекте с отъемными деталями обода без упаковки любым транспортом.
Покрытие колес производят согласно ГОСТ 7593—80, применяемые материалы — по ОСТ 37.002.0618—80. Допускается применение грунтовки ФЛ-093 по ОСТ 6 10—427—79.
Предприятие-изготовитель гарантирует безотказную работу колес в течение 36 месяцев при пробеге не более 80 тыс. км со дня ввода в эксплуатацию.
Колеса для большегрузных автомобилей и строительно-дорожных машин (класс 4). Колеса данного класса предназначены для установки на автомобили большой и особо большой грузоподъемности, а также для строительно-дорожных машин большой мощности.
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 4е
Ободья колес изготовляют в соответствии с технической документацией, утвержденной в установленном порядке.
На вентильном пазу обода острые кромки со стороны, обращенной к шине, не допускаются.
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; / — 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 вентильного паза; D* — для колеса 24,00—25
2.16. Основные размеры (в мм) профилей ободьев колес класса 4
Обозначение профиля обода
В± ±12,7
a±i,6
г 2
ь
(не менее)
Р (не менее)
D
ло!1,;!
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
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 обозначение обода
В
L
к
F
Е
Ь
bi
Г
h
D,
d2
D,
DB
^в
dy
13,00—24 15,00—28 22,00—25 24,00—25 13,00—25 15,00—33 19,50—49 24,00—51 29,00—57
330
381
559
610
330
381
495
609,6
736,6
157 198,5 287
3 185 212
188
210
294
85
200
225
300
225
225
30
26,5
20
24
24,5
51
240
60
60
25
25
80
85
65
85
97
152
186
188
57
70
84
101
126
150
619 711,2 635 635 635
838,2 1244,6 1295,5 1447,8
573
663
585
549
585
788
1122
1152
1299
532
608
532
530
557
760
41
20,5
13
Примечание. Крепление колес — бездисковое по конусу с углом 28°.
2.18. Технические характеристики колес класса 4
Условное обозначение обода
Индекс модели
Код окп
Размер шины
"1
й:
си оз к 5а
2
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
Ободья и отъемные посадочные кольца для бескамерных шин должны быть герметичными. Требования к степени герметичности устанавливаются в конструкторской документации.
Покрытие ободьев производят по ГОСТ 7593—80.
Ресурс ободьев должен быть не менее ресурса шасси машины.
Правила приемки предусмотрены ГОСТ 16768—81.
Ободья поставляются комплектно и могут транспортироваться любым видом транспорта без упаковки.
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 полноприводных автомобилей, тягачей и специальных машин применяют камерные шины обычного профиля и широкопрофильные шины с регулируемым давлением воздуха, а на обычных грузовых автомобилях и тягачах — бескамерные арочные шины. Для этих типов шин характерным является наличие специального протектора 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 посадочными полками под углом 5° и распорным кольцом.
Удержание бортов шины от сползания и проворота ее относительно обода колеса первого вида при пониженном давлении
2.19. Основные размеры (в мм) колес класса 5 (первого вида)
УсловноеобозначениеободаУсловноеобозначениеободаВВ66hhККD,D,D2D2228Г—508 228Г—457 254Г—508 3 ЮГ—508 400Г—508228Г—508 228Г—457 254Г—508 3 ЮГ—508 400Г—508228228254310400228228254310400303029292929131313131313242424242424242424244342,54243,543,54342,54243,543,592601201201159260120120115437791437791518469519533514518469519533514514465515514465515472423472472423472214163222222222214163222222222275 222,25 286 286 286275 222,25 286 286 286330280330330280330153115127153115127101010111110101011118610101086101010
Условноеобозначениеобода
Условноеобозначениеобода
В
В
6
6
h
h
К
К
D,
D,
D2
D2
228Г—508 228Г—457 254Г—508 3 ЮГ—508 400Г—508
228Г—508 228Г—457 254Г—508 3 ЮГ—508 400Г—508
228
228
254
310
400
228
228
254
310
400
30
30
29
29
29
29
13
13
13
13
13
13
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
43
42,5
42
43,5
43,5
43
42,5
42
43,5
43,5
92
60
120
120
115
92
60
120
120
115
43
77
91
43
77
91
518
469
519
533
514
518
469
519
533
514
514
465
515
514
465
515
472
423
472
472
423
472
214
163
222
222
222
214
163
222
222
222
275 222,25 286 286 286
275 222,25 286 286 286
330
280
330
330
280
330
153
115
127
153
115
127
10
10
10
11
11
10
10
10
11
11
8
6
10
10
10
8
6
10
10
10
2.20. Технические характеристики колес класса 5 (первого вида)
Условное обозначение обода
Ин-
модели
Код О КП
Размер шины
Нагрузка 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
254Г— 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 давлением. Четырехэлементные ободья колес этого вида имеют конические 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, крепящихся 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-
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 регулируемым давлением; 1 — основание обода; 2 — диск; 3 — кронштейн для крепления крапа 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
2.21. Основные размеры (в мм) колес класса 5 (второго вида)
Условное обозначение обода
В
ъ
Г
h
L
К
К,
К2
Di
пг
D5
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.
Колеса предназначены для эксплуатации во всех климатических зонах при температурах окружающего воздуха от +55 до —60 °C."'
Колеса не стандартизованы, изготовляются по конструкторской документации, утвержденной в установленном порядке.
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. Выступание сварного шва на поверхности, обращенной к шине, допускается не более 0,5 мм, на остальных поверхностях —до 1,0 мм, а в местах, труднодоступных для зачистки, —до 1,5 мм.
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.
В зоне стыкового сварного шва обода допускается местное увеличение биения колес до 2 мм.
Колеса поставляются комплектно, без упаковки, и могут транспортироваться любым видом транспорта.
Качество покрытия колес должно соответствовать ГОСТ 7593—80.
Завод гарантирует работу колес не менее 36 месяцев при пробеге 25—30 тыс. км.
Ресурс работы колес должен соответствовать ресурсу работы транспортного средства.
2.22. Технические характеристики колес класса 5 (второго вида)
Условное обозначение 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
Ь.
h
И
L
к
п2
D3
d4
D6
F
t
r
Крепление диска к ступице
Число отверстий
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
276
128
23
22
11
24,5
8 (по О3)
6 (по О4)
32
32
2.24. Технические характеристики колес класса 5 (третьего вида)
Условное обозначение обода
Индекс модели
Код ОКП
Размер шины
Нагрузка на колесо, кН
Давление в шине, МПа
Скорость дай жен ия, 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
Колеса для тракторов и сельскохозяйственных машин (классы 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 исполнения, а в табл. 2.25 —их основные размеры.
По подобию конструкций п 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 предназначены 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 переменным вылетом диска, позволяющим изменять колею машин ступенчато, относятся к типу 2. Эти колеса, как правило, устанавливают на ведущие мосты тракторов.
Конструкция колес данного типа показана на рис. 2.10,6, их основные размеры приведены в табл. 2.28. а основные технические характеристики —в табл. 2.29.
Тип 3 — колеса с профилированным неразъемным ободом с постоянным 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 установки 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 технические характеристики —в табл. 2.33.
Технические требования на изготовление колес классов 6 и 7.
Ободья колес изготовляют в соответствии с требованиями ГОСТ 10410—82 и конструкторской документацией, разработанной и утвержденной в установленном порядке.
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,
Рис. 2.10. Колеса классов 6 и 7:
а — основные размеры профилей ободьев; б — дисковое с неразъемным ободом; в — с неразъемным 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
2.25. Основные размеры (в мм) профилей ободьев колес классов 6 и 7
Обозначение профиля обода
Вариант исполнения профиля
в
А^ой
^1
П±1
г2±1
b (не ме-
Р (не менее)
г3 (не более) при толщине металла
Г±1
н
ме* и ее)
Гб — 1
а°, (не менее)
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
И
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
11
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
И
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
П (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
И (13)
18
37
6,4
8
15
28
14,3 (25)
20
DW20
508+6,4
28,6
И (13)
18
41,3
6,4
8
15
28
I' " (25)
20
DW24
II
610+6,4
28,6
11 (13)
18
37
6,4
8
15
38
14,3 (25)
20
DW25
635+6,4
28,6
11 (13)
18
37
6,4
8
15
38
14,3 (25)
20
Примечание. В скобках указаны значения при толщине металла обода свыше 4 мм.
2.26. Основные размеры (в мм) колес классов 6 и 7 (тип 1)
Условное обозначение обода
В
Л»
к г
Di
сг
D,
d4
t
Крепление диска к ступице
Чнс-
Дна- метр отверстий
4,50Е—16
5,50Е—20
114
140
25,8
24
13
15,5
23,5 25
405,6
512,8
135
135
175
175
220
230
4,5 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
• о* « ^ ы L S С Енё
§ . го и SiC
8 *
4,50Е—16
36—3101010А2
47 6211 3658
5,50—16;
6,50—16
7,5
0,34
9,7
5,50Е— 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
hx
L
D.
d2
Ds
о.
/
Крепление диска к ступнце
о •
О ahs
Е о и
1 &»я
^ о о
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
2.29. Технические характеристики колес классов 6 и 7 (тип 2)
Условное обозначение обода
Индекс модели
Код о кп
Размер шины
. 61 р х х £™ к й “ о К и ч
Ч _ СО чх?
5
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 сбозначение обода
В
hv
нй
L
Ог
d2
D.
с»
Крепление диска к с ту-
Чис-
Диаметр отверстия
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 обозначение обода
Индекс модели
Код ОКП
Размер
у 9*5
~ S
5 - ® «ус ч£^
5 2
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,ЗР24
25
0,16
55
DW18— 24
18—24—3101012
45 9244 8044
21,3—24
42
0,25
66,1
2.32. Основные размеры (в мм) колес классов 6 и 7 (тип 4)
Условное обозначение обода
В
ь
^1
L
Lt
Di
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° п диаметру Da.
2.33. Технические характеристики колес классов 6 и 7 (тип 4)
Условное обозначение обода
Индекс модели
Код О КП
Размер шины
На-
кН
Дав- лепие
МПа
Масса,
DW20—26
DW24— 26
700—3101014
894
45 9244 8063
45 9244 8031
23,1—26;
23.1Р26
28.1Р26
36,1
42
0.14
0,17
48
64,5
шириной 14—35 мм и на расстоянии от борта обода, равном 8—12 мм.
Кромки отверстия под вентиль должны быть притуплены с обеих сторон фасками не менее 0,4 X 45° или радиусами не менее 0,4 мм.
Радиальное и торцовое (осевое) биение ободьев колес не должно быть более приведенного ниже.
Условный диаметр обода, мм Биение, мм . .. . .Условный диаметр обода, мм Биение, мм . .. . .16216217—2021—2829—38 Св. 38
Условный диаметр обода, мм Биение, мм . .. . .
Условный диаметр обода, мм Биение, мм . .. . .
16
2
16
2
3456,5
Окраска ободьев колес производится вместе с диском по ГОСТ 6572—82 и ГОСТ 5282—82.
Ресурс обода колеса должен быть не менее ресурса ходовой части машины.
Гарантийный срок службы—24 месяца со дня ввода ободьев в эксплуатацию при гарантийной наработке не более 4000 моточасов.
ПРИМЕНЕНИЕ КОЛЕС
Каждая конструкция колеса разрабатывается, как правило, для конкретного транспортного средства, а затем находит применение на других объектах, отвечающих техническим требова-
2.34. Применение колес
Условное обозн ачение обода
Индекс модели колеса
Примечание
Класс 1
5.00F—10
5,00F—10—3107013
Автопогрузчики 4022
5,00F—13
168
То же
5,OOP—15
5,00Р—15—3101012
Автопогрузчики ЧО 4014, снегоболото* ходы, сельскохозяйственные машины
Класс 2
4IX 13
965—3101015
ЗАЗ-965 «Запорожец»
41X13
969—3101015
ЛуАЗ-969
4yIX13
412—3101015
«Москвич-412»
41lX13
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,OOP—20
5,00Р— 20— 3101012
Прицепы 1ПТС-9, для запчастей
6,00Т—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
Продолжение та б л
. 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
8,00CV—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—3101010A2
Бороны, культиваторы, плуги, сеялки, жатки, косилки, картофелекопалки, самоходные 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», «Нива», «Сибиряк»
5,50F—20
40— 3101010A3
Тракторы МТЗ-50, МТЗ-80, ЮМЗ-6, плуги, 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
DW12—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
ниям к этому колесу. Таким образом обеспечивается высокая степень унификации колес в промышленности. В табл. 2.34 приведены сведения о применяемости выпускаемых колес.
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КОЛЕС
Для изготовления деталей колес различных классов применяют 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, замочных и посадочных оснований обода, установочных.
На рис. 2.11—2.13 и в табл. 2.36 приведены различные фасонные профили и их основные размеры. Характеристики профилей представлены в табл. 2.37.
Ниже приведены основные требования к поставке полосового и фасонного проката.
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; 6 — 8,5—20, 7,0—20, 7,5 — 20, 8,0—20, 6,0 — 20, 6.00F—20; в — Т —1020 — В; г — ПР 5,00Р—20; д — 120—ЗЮЮ20А; е — 502—3101020; ж — 310—023; з — 310—022; и — 400Г —023; к — 400Г—022
2.35. Материалы, применяемые в колесном производстве
Деталь колеса
Металлопрокат
Материал
Обод разъемный посере-
Колеса класса 1
Лист
Сталь 15кп
дине
Обод
Колеса класса 2
Специальная полоса с ка-
Сталь 08кп, 08ЮА
Диск
такой кромкой Полоса
Сталь 15кп
Основание обода
Колеса класса 3
Специальный фасонный
Специальная ободная
Бортовое неразрезное
прокат
То же
сталь
Сталь 15кп, СтЗкп
СтЗкп, сталь 15 и 20
КОЛЬЦО
Замочное кольцо
»
Сталь 20
Диск
Полоса
Сталь 15кп
Бортовое кольцо разрез-
Фасонный прокат
Сталь 45 и 20
ное
Замочное кольцо
Колеса класса 4
Специальный фасонный
СтЗкп и сталь 20
Детали обода
прокат То же
Сталь 20 и СтЗ
Основание обода
Колеса класса 5
Специальный фасонный
Специальная ободная
Бортовое кольцо
прокат То же
сталь
Сталь 20 и СтЗкп
Замочное кольцо
»
Сталь 45
Замочные части
»
Сталь 20 и СтЗкп
Обод
Колеса классов 6 и 7
Лист
Сталь 08кп и 08пс
Диск
Полоса
Сталь 15кп и СтЗкп
Рис. 2.12. Профили для замочных колец ободьев:
й — 440—26 и 15,00—26; б — PW—204; в — 13,00—26; г — 254Г—031—01; д — замочнопосадочных колец
сками на длину соответственно +(20—30), +(25—35), +50 и +70 мм. Максимальная длина заготовки не должна превышать 5000 мм.
Профили проката должны поставляться по теоретической массе.
Масса одной пачки не более 5 т.
Ребровая кривизна должна быть не более 3—6 мм на 1 м или до 0,3 % измеряемой длины полосы.
Кривизна по плоскости не более 5—8 мм на 1 м или не более 0,5 % измеряемой длины.
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
2.36. Основные размеры (в мм) фасонных профилей (см. рис. 2.11—2.13)
Обозначение профиля обода
В
Ь
h
hi
h2
s
Si
s2
sa
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
| 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
j 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, 9
15,00—28
62
76
14
. 14
45
13,00—28
48
62
11
11
38
2 54Г—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,e
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
| 2,13г
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
} 2,13, 9
15,00—21
127
15
2
17
15
13
6,4
'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
Продолжение табл. 2.37
Обозначение профиля
Номер ТУ
Масса 1 м, кг
Марка стали
440—533—021
15,00—16
15,00—22 13,00—022
Профили для замочных частей
14—121—31—80 84—340—72 14—2—382—79 14—2—266—77
4,59
11,7
17,4
10,4
20
20 БСтЗ
БСтЗ—2
15,00—21
Профили для посадочных колец
14—2—81—73I11,9
БСтЗкп
394—033—01
14—2—480—82
4,2
20
440— 533—017—02
Профили для установочных колец
14—2—377—79 I3,3
БСтЗкп
Правила приемки по ГОСТ 7566—81.
Отбор проб по ГОСТ 7565—81, ГОСТ 7564—73*.
Испытания по ГОСТ 1497—73*.
Профили для ободьев должны поставляться в изогнутом виде.
3. КРЕПЛЕНИЕ И АРМАТУРА КОЛЕС
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 действующие на автомобиль вертикальные нагрузки, горизонтальные •силы и моменты, возникающие при повороте, торможении и движении в тяговом режиме.
Местом установки деталей крепления является вращающийся элемент —ступица, поэтому при неизменном направлении вектора вертикальной нагрузки в деталях крепления возникают знакопеременные напряжения. Крепление работает в условиях нестационарного динамического режима нагружения, испытывая удары и перегрузки со стороны дороги.
Необходимость быстрой и сравнительно частой замены (ремонта, перестановки) колес не позволяет использовать для крепления 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 балансировки колесного узла, появлению повышенных вибраций автомобиля, снижению ресурса ряда узлов и деталей, особенно рулевого привода, к возникновению интенсивного изнашивания и неравномерного износа шин.
Конструкция крепления колес должна отвечать высоким требованиям 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 конструкции 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
и имеют шлицованный участок или лыску на головке, взаимодействующую с пояском ступицы, для предотвращения проворота болта. Шпильки запрессовываются во фланец ступицы с наружной 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 элементам:
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 поверхностям 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 международным стандартам (табл. 3.1).
Крепежные отверстия дисков 3 колес легковых автомобилей имеют фаски с конусом под углом 60 или 80° (рис. 3.1). Конфигурация диска за счет выштамповок в местах расположения крепежных отверстий обеспечивает возможность его упругого деформирования 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 приведены ниже.
Резьба . . . .. . М10Х1.25 М12Х 1,25 М12Х1.5М14Х1.5
S, мм 17—0,2719—0,3322—0,33
Н, мм ... ...16—0,4318—0,43
Dlt мм -.
..18,9
21,1
24,5
Da, мм . . . ..
.. .11+0,2
13+0,214+0,2
14,5+0,2
£>з, мм
. . . .13+0,2
15+0,2
16±0,2
Примечание. Предельное смещение оси отверстия относительно граней 0,4 мм.
На некоторых автомобилях, например автомобиле семейства «Запорожец», используется специальная гайка с декоративным колпачком с конусом под углом 80°.
3.1. Стандартные присоединительные размеры (в мм) дисковых колес
Диск колеса
Ступица
Диаметр расположения крепежных отверстий
Диаметр центрального отверстия
Креп
отве
диаметр
ежное рстие
фаска
Центральный диаметр
Крепежные детали
Чис-
лек (болтов)
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 60е
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+0,15 275+0,20
163+0,8
214+0.8
Сфериче
160 ”
210**М20Х1.5
6
8
286+0,20
222+0,8
ская R22
32+0,8 Сфериче
218 **
10
335+0,20
272+0,8
ская R22
268 **
10
7'о 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
5120X1,5
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
5120X1,5
6
Тракторов (ГОСТ 11646—82)
162+0,1 175+0,1
190+0,1
205+0,1
122+0,8
135+0,8
145+0,8
161+0,8
20+0,52
Коническая 90°
Не регламентируется
5118X1,5
6
5
8
6
210+0,1
230+0,1
165+0,8
180+0,8
6
6
250+0,1 365+0,25 415+0,25
199±0,8
322+0,8
368+0,8
24+0,52
5122X1,5
8
8
8
330+0,25
280+0,8
20+0,52
М18Х1.5
5
* Допускаемые.
* * Не более.
Df=3(B9)Df=3(B9)19-0,3319-0,33T^SlBg)T^SlBg)Фис. 3.1. Схема и элементы крепления дискового колеса легковых автомобилей:Фис. 3.1. Схема и элементы крепления дискового колеса легковых автомобилей:1 — ступица; 2 — гайка; 3 — диск колеса; 4 — тормозной барабан; 5 — болт; I — вариант исполнения1 — ступица; 2 — гайка; 3 — диск колеса; 4 — тормозной барабан; 5 — болт; I — вариант исполнения
Df=3(B9)
Df=3(B9)
19-0,33
19-0,33
T^SlBg)
T^SlBg)
Фис. 3.1. Схема и элементы крепления дискового колеса легковых автомобилей:
Фис. 3.1. Схема и элементы крепления дискового колеса легковых автомобилей:
1 — ступица; 2 — гайка; 3 — диск колеса; 4 — тормозной барабан; 5 — болт; I — вариант исполнения
1 — ступица; 2 — гайка; 3 — диск колеса; 4 — тормозной барабан; 5 — болт; I — вариант исполнения
У автомобилей семейства ВАЗ колеса закрепляются болтами 5, которые завинчиваются в резьбовые отверстия ступицы. Предварительное центрирование осуществляется направляющими штифтами. 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 крепежных отверстий имеют стальные кадмированные втулки, предотвращающие смятие диска, а колеса из полимерных материалов дополнительно снабжаются металлическими фланцами под гайки.
Особенностью крепления колес грузовых автомобилей (прицепов, автобусов и троллейбусов) является необходимость установки на задней оси сдвоенных колес. Изображенный на рис. 3.2 способ крепления колес гайками 8—10 долгое время оставался
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 завальдоваиной 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 автомобилей. Он обеспечивает точное центрирование и надежное закрепление одинарных колес, но вызывает большие неудобства в эксплуатации при креплении сдвоенных колес вследствие раздельного закрепления внутреннего и наружного дисков. Внутренний диск центрируется и закрепляется колпачковыми гайками- футорками, а наружный-—наружными гайками, наворачиваемыми на футорку. Это не дает возможности контролировать затяжку внутреннего диска, что в ряде случаев приводит к преждевременному 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 контакт футорок с фасками внутреннего диска. Момент трения в резьбе МЗО X 1,5 наружной гайки (рис. 3.3, о) 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 наносить 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.
Рис. 3.3. Гайки:
а — крепление одинарных и наружных колес; б — внутренняя (футорка); в — типа DIN 74361 со сферической фаской и плоским торцом под пружинную шайбу; г с плоским фланцем
В ряде западноевропейских стран широкое распространение получил способ крепления, при котором внутренний диск центрируется 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 служащая 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 внутреннего 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»,
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 сферическим (коническим) фаскам крепежных отверстий вызывает возникновение высоких (до 270 МПа) контактных напряжений на фасках дисков, возникающих от:
затяжки гаек;
деформации шпилек, обусловленной геометрическими погрешностями 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, вызывающими 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 недостаточная —- к разбиванию фасок дисков и выходу трещин на центральное отверстие диска. Оптимальные величины моментов затяжки гаек приведены в гл. 6.
Снизить перечисленные отрицательные последствия можно, применяя для выполнения фасок дисков пластическую деформацию 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 применения 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, е и е, является наличие привалочного фланца, ограничивающего возрастание контактных напряжений на фасках. Той же цели подчинено 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. Центрирование внутреннего диска в вариантах рис. 3.5, в и г осуществлено по съемной конической шайбе, как и в рассмотренных выше ва-
г)г)Рис. 3.5. Варианты крепления сдвоенных колее одними наружными гайками с центрированием внутреннего колеса:Рис. 3.5. Варианты крепления сдвоенных колее одними наружными гайками с центрированием внутреннего колеса:а и б — по тыльной стороне навернутых до упора футорок; в и г — по коническим’шайбам, установленным на болтах; д и е — по цилиндрическому буртику шпилек; ж — по центральному отверстию диска, а наружного диска — по коническим пружинным шайбам, завальцованным на гайках; з — по центральному разрезному кольцу с противоположно направленными конусамиа и б — по тыльной стороне навернутых до упора футорок; в и г — по коническим’шайбам, установленным на болтах; д и е — по цилиндрическому буртику шпилек; ж — по центральному отверстию диска, а наружного диска — по коническим пружинным шайбам, завальцованным на гайках; з — по центральному разрезному кольцу с противоположно направленными конусами3)3)
г)
г)
Рис. 3.5. Варианты крепления сдвоенных колее одними наружными гайками с центрированием внутреннего колеса:
Рис. 3.5. Варианты крепления сдвоенных колее одними наружными гайками с центрированием внутреннего колеса:
а и б — по тыльной стороне навернутых до упора футорок; в и г — по коническим’шайбам, установленным на болтах; д и е — по цилиндрическому буртику шпилек; ж — по центральному отверстию диска, а наружного диска — по коническим пружинным шайбам, завальцованным на гайках; з — по центральному разрезному кольцу с противоположно направленными конусами
а и б — по тыльной стороне навернутых до упора футорок; в и г — по коническим’шайбам, установленным на болтах; д и е — по цилиндрическому буртику шпилек; ж — по центральному отверстию диска, а наружного диска — по коническим пружинным шайбам, завальцованным на гайках; з — по центральному разрезному кольцу с противоположно направленными конусами
3)
3)
риантах. Центрирование по утолщенному цилиндрическому буртику 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 центрирования и закрепления колес распределены между различными элементами: центрируются диски по центральному разрезному кольцу с противоположно направленными конусами, которое установлено на ступице, а закрепляются гайками с подложенным под них общим кольцевым фланцем. Подобное крепление устраняет недостатки описанных вариантов, так как не требует обработки фасок крепежных отверстий, не вызывает высоких контактных напряжений и разгружает шпильки от изгиба под действием нормальной нагрузки. Однако это крепление очень громоздко и металлоемко, но главным его недостатком является затрудненность 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 отвер-
5 П/р И. В. Балабина
Рис. 3.6. Гайки крепления дисковых ко-Рис. 3.6. Гайки крепления дисковых ко-лес:G — грузовыхлес:G — грузовыхавто мобилейавто мобилейИСО 7575—84; б — тракторов и хозяйственных машинИСО 7575—84; б — тракторов и хозяйственных машинстию и закреплениемстию и закреплениемтипа сельско-типа сельско-обоихобоихдисков ганками с завальнованной шайбой (рис. 3.6. с). Контакт гаек с диском колеса осуществляется по плоской опорной поверхности шайб, благодаря чему гайки полностью разгружаются от передачи вертикальных сил и моментов, действующих на колесо, поэтому на надежность крепления практически не влияет направление резьбы, что позволяет использовать один тип гаекдисков ганками с завальнованной шайбой (рис. 3.6. с). Контакт гаек с диском колеса осуществляется по плоской опорной поверхности шайб, благодаря чему гайки полностью разгружаются от передачи вертикальных сил и моментов, действующих на колесо, поэтому на надежность крепления практически не влияет направление резьбы, что позволяет использовать один тип гаекс правой резьбой для всех колес таких гаек приведены ниже.с правой резьбой для всех колес таких гаек приведены ниже.Размеры М18': 1,5 М20Х1.5 М22Х1,5Размеры М18': 1,5 М20Х1.5 М22Х1,5SДт1пСтахН max° mln2725,540254,5302845274,5323046274,5SДт1пСтахН max° mln2725,540254,5302845274,5323046274,5(рис. 3.6, с). Размеры (в мм)(рис. 3.6, с). Размеры (в мм)
Рис. 3.6. Гайки крепления дисковых ко-
Рис. 3.6. Гайки крепления дисковых ко-
лес:
G — грузовых
лес:
G — грузовых
авто мобилей
авто мобилей
ИСО 7575—84; б — тракторов и хозяйственных машин
ИСО 7575—84; б — тракторов и хозяйственных машин
стию и закреплением
стию и закреплением
типа сельско-
типа сельско-
обоих
обоих
дисков ганками с завальнованной шайбой (рис. 3.6. с). Контакт гаек с диском колеса осуществляется по плоской опорной поверхности шайб, благодаря чему гайки полностью разгружаются от передачи вертикальных сил и моментов, действующих на колесо, поэтому на надежность крепления практически не влияет направление резьбы, что позволяет использовать один тип гаек
дисков ганками с завальнованной шайбой (рис. 3.6. с). Контакт гаек с диском колеса осуществляется по плоской опорной поверхности шайб, благодаря чему гайки полностью разгружаются от передачи вертикальных сил и моментов, действующих на колесо, поэтому на надежность крепления практически не влияет направление резьбы, что позволяет использовать один тип гаек
с правой резьбой для всех колес таких гаек приведены ниже.
с правой резьбой для всех колес таких гаек приведены ниже.
Размеры М18': 1,5 М20Х1.5 М22Х1,5
Размеры М18': 1,5 М20Х1.5 М22Х1,5
S
Дт1п
Стах
Н max
° mln
27
25,5
40
25
4,5
30
28
45
27
4,5
32
30
46
27
4,5
S
Дт1п
Стах
Н max
° mln
27
25,5
40
25
4,5
30
28
45
27
4,5
32
30
46
27
4,5
(рис. 3.6, с). Размеры (в мм)
(рис. 3.6, с). Размеры (в мм)
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 металлоемкости крепления и трудоемкости установки и снятия колес более чем в 2 раза. Крепление не требует точной обработки крепежных 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 нагрузки передаются со ступицы непосредственно на диски колес благодаря наличию у них конических выступов, входящих в конические углубления ступицы (рис. 3.7, б). Из рис. 3.7, в видно, что при перестановке колес это свойство утрачивается. Для исключе-
Рис. 3.7. Крепление одинарного и сдвоенных дисковых колес с различными способами центрирования:
а — по центральному отверстию гайками с плоским торцом; б—д — коническими выштамповками крепежных отверстий соответственно по впадинам ступицы гайками с плоской и конусной опорной поверхностью; по внутреннему конусу закрепляемых гаек; по впадинам ступицы гайками с конической поверхностью; по конусной поверхности закрепляемых гаек
ния этого предложено выполнять диски с чередующимся направлением 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 крепления с центрированием дисков по центральному отверстию (рис. 3.7, й). Варианты рис. 3.7, гид 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 сельскохозяйственных машин принципиально не отличается от ранее рассмотренных типов. Наиболее употребительным является закрепление дисков гайками с коническими фасками по ГОСТ 11646—82, конструкция которых приведена на рис. 3.6, б, а размеры (в мм) ниже.
5»
Размеры SНDD1
М18Х1.5—6Н 27—0,5222—0,5229,920+0,35
М22Х1.5—6Н 32—1,0025—0,5235,024 +0,35
Колеса с изменяемой колеей имеют диск, крепящийся к ободу с возможностью изменения его вылета, и в части крепления к ступице 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 общепринятым в международной практике углом конуса 28°, реже 18°, на периферийной части спицевых ступиц (рис. 3.8, аУ Колеса имеют соответствующую коническую поверхность, которая может быть выполнена в замочной части
Рис. 3.8. Установка на ступице бездисковых колес:
а — одинарного (типа «Трилеке»); б — сдвоенного с продольно-разборным ободом:
1 — обод; 2 — ступица; 3 — прижим, 4 — болт; 5 — гайка; 6 — мостиковая шайба вентиля; 7 — вентиль; 8 — наружное колесо; 5 — проставочное кольцо; 10 — удлинитель вентиля; 11 — внутреннее колесо
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 ободаРис. 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
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
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 клиновым прижимом 3. Этот тип крепления применяется, как правило, только для одинарных колес с широкопрофильными шинами. Выявившаяся в последнее время необходимость сдваивания подобных колес для тракторов связана с установкой различных дополнительных проставочных элементов.
Между сдвоенными колесами грузовых автомобилей устанавливают проставочное кольцо, необходимое для обеспечения заданного зазора между шинами. Зазор должен быть не менее 35 мм, фактически его выполняют значительно большим для установки 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 иаРис. 3.10. Установка с глубоким ободом иабездисковых колес ступицах тракторовбездисковых колес ступицах тракторовРис. 3.11. Клиновые прижимы, используемые для крепления автомобильных колес с продольно-разборным ободом: а — наружного; б — одинарного типа «Spring Rim» с разрезами в замочной части обода; 1 — обод; 2 — прижим; 3 — ступица; 4 — проставочное кольцоРис. 3.11. Клиновые прижимы, используемые для крепления автомобильных колес с продольно-разборным ободом: а — наружного; б — одинарного типа «Spring Rim» с разрезами в замочной части обода; 1 — обод; 2 — прижим; 3 — ступица; 4 — проставочное кольцо
Рис. 3.10. Установка с глубоким ободом иа
Рис. 3.10. Установка с глубоким ободом иа
бездисковых колес ступицах тракторов
бездисковых колес ступицах тракторов
Рис. 3.11. Клиновые прижимы, используемые для крепления автомобильных колес с продольно-разборным ободом: а — наружного; б — одинарного типа «Spring Rim» с разрезами в замочной части обода; 1 — обод; 2 — прижим; 3 — ступица; 4 — проставочное кольцо
Рис. 3.11. Клиновые прижимы, используемые для крепления автомобильных колес с продольно-разборным ободом: а — наружного; б — одинарного типа «Spring Rim» с разрезами в замочной части обода; 1 — обод; 2 — прижим; 3 — ступица; 4 — проставочное кольцо
бусах или автомобилях, вплотную приближающихся по ширине к предельному для дорог общего пользования габариту 2500 мм).
В ряде конструкций функцию проставочного кольца выполняют дискретные проставочные элементы, установленные на спицах ступицы. Колеса автопогрузчиков, имеющие обод со значительно выступающим за замочную часть основанием, устанавливают без проставочных колец.
Сдвоенные колеса фиксируют наружными прижимами с клиновой поверхностью (рис. 3.11, а). От проворота колеса удерживаются 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. Поверхность 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 биениями 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.
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).
Рис. 3.12. Вентили для камерных шин постоянного давления различных типов:Рис. 3.12. Вентили для камерных шин постоянного давления различных типов:
Рис. 3.12. Вентили для камерных шин постоянного давления различных типов:
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 обрезиненным 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 — шайба мостиковая; 10 — гайка
Рис. 3.13. Вентили для бескамерных шин постоянного давления различных типов:
а — УБ с металлическим основанием; б — КГ с металлическим основанием и увеличенной пропускной способностью; в — ЛБ с обрезиненным корпусом диаметром 15,2 и 19,6 мм; 1 — корпус; 2 — золотник; 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 вентили с обрезиненным корпусом типа ЛК (рис. 3.12, а), водовоздушные 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 давления состоят в основном из корпуса 1 с выполненной в нем золотниковой 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 промышленности.
Ниже приведены основные размеры (в мм) вентилей камерных шин (см. рис. 3.12).
L95;115; 120; 125; 135; 145; 155; 165
Диаметр вентильного отверстия в ободе 11,516
d 11,716,5
Для бескамерных шин применяются как металлические вентили типов УБ (рис. 3.13, а) и КГ с увеличенной пропускной способностью (рис. 3.13, б), устанавливаемые в вентильное отверстие в ободе с герметичным соединением с помощью резиновых уплотнителей 6 и 7, круглых металлических шайб 5, так и вставные резинометаллические вентили типа ЛБ (рис. 3.13, в), обеспе-
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 85240320360
L 102 257337337
а 100°
Для вентилей типа ЛБ при диаметре вентильного отверстия в ободе 11,5 мм^1 = 15,2 мм и dA = 19,5 мм; при диаметре вентильного отверстия 16 мм d = 19,5 мм и ^ = 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 1, 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-
3.2. Классификация вентилей
Форма вентиля
Обозначение типа вентиля
Применение
Для камерных шин постоянного давления по ГОСТ 8107—75
С обрезиненным корпусом
лк тк
Легковые автомобили, сельскохозяйственные машины
Тракторы
С обрезиненным основанием
гк
Для бескамерн
Грузовые автомобили, автобусы, троллейбусы, автомобильные и тракторные прицепы и полуприцепы, тракторы и сельскохозяйственные машины
ых шин
С металлическим основанием
УБ, КГ *
Легковые и грузовые автомобили, сельскохозяйственные и другие машины
С обрезиненным корпусом
ЛБ
Легковые автомобили
Для камерных шин с регулируемым давлением по ОСТ 37.001.215—79
С обрезиненным основа-
РК-5
Грузовые автомобили повышенной
нием и проходным отверстием диаметром 5 мм
РК-5А (с конусной муфтой)
и высокой проходимости
1 Вентиль типа КГ имеет увеличенную пропускную способность (для крупногабаритных шин), 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 пневматической шины или с ободом колеса для бескамерной шины. Его наружная резьбовая часть служит для навинчивания колпачка-ключика и присоединения наконечников манометра, насоса, компрессора, удлинителей вентилей и других устройств.
Золотники предназначены для герметизации внутренней полости 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
Рис. 3.15. Золотниковая камера вентилей с золотником:
а — при накачивании шины (клапан золотника открыт); б — в рабочем положении (клапан закрыт)
от механических повреждений, а также для монтажа и демонтажа золотника.
Золотниковая камера (рис. 3.15, а) представляет собой полость для установки золотника, переходящую из цилиндрической резьбовой части Р в коническую поверхность С и далее в цилиндрическую камеру К с несколько большим внутренним диаметром (для обеспечения необходимой пропускной способности вентиля) и выступа Н для упора направляющей чашечки 10 золотника (рис. 3.15, б) и предварительного 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 герметизации золотника в корпусе 8 вентиля; клапана с пружиной 9, состоящего из стержня 1 в сборе с нижней чашечкой 7, уплотнительным 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 наполнения и выпуска воздуха из шины. Поэтому для сокращения времени обслуживания крупногабаритные шины комплектуют вентилями 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)
Рис. 3.16. Вентильная резьба
и нижней чашечки 7 золотника по ее наружному диаметру в сечении 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), применяемые на деталях вентилей, имеют гарантированный зазор по среднему диаметру, необходимый для легкого свинчивания деталей в эксплуатационных условиях, и обладают достаточным сопротивлением самоотворачиванию при работе колесного узла в условиях вибрации и ударных нагрузок.
Вентильная резьба характеризуется следующими основными параметрами: d — наружный диаметр резьбы болта; dT — внутренний диаметр резьбы болта; d2 — средний диаметр резьбы болта; D — наружный диаметр резьбы гайки; Dt — внутренний диаметр резьбы гайки; D2 — средний диаметр резьбы гайки; Н — высота исходного треугольника; h — высота профиля резьбы болта; ht — высота профиля резьбы гайки; г — радиус закругления впадины резьбы; / — 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.
V5 — резьбовая головка золотников и золотниковая камера вентилей типов 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.
1Л2— основание корпуса вентиля типа ГК, стебель вентиля типа КГ; прижимные гайки вентилей типов ГК и КГ.
1/13— корпус и накидная гайка стебля вентиля типа КГ.
3.3. Основные и предельные размеры (в мм) специальной вентильной резьбы
Обозначение резьбы
3
За,
§ 2 bl
Н (0.866Р)
h
/21
Г
f
d
У5 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
Обозначение резьбы
di
d.
D
Dt
n.
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 V12 с диаметрами: 7,02 8 вместо 6,978; 12,03 0 вместо 12,083 мм.
Материал и вид защитного покрытия, применяемые при изготовлении 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.
Конструкция вентилей должна обеспечивать их работоспособность при эксплуатации транспортных средств во всех климатических зонах при температуре окружающего воздуха от —60 до +55 °C.
Конструкция золотника должна обеспечивать герметичность вентилей в интервале температур от —60 до +100 °C, а кратковременно (в течение 60 мин) до +150 °C при внутреннем давлении воздуха 0,049—1,47 МПа.
Площадь проходного сечения золотников для вентилей типов ЛК, ТК, ГК, УБ и ЛБ при полностью открытом клапане должна быть не менее 3,0 мм2.
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 устанавливается чертежом
То же
Круглая шайба вентиля типа УБ
Мостиковая шайба вентиля типа ГК
Сталь по
ГОСТ 1050—74 **.
Марка стали устанавливается чертежом
Цинковое толщиной 15 мкм фосфатированное Ц15 фос. или хроматированное Ц15 хр. по ГОСТ 9.073—77*
Осевое перемещение стержня золотника, необходимое для максимального открытия клапана, должно быть не менее 2,0 мм.
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 различных 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 нажимает на стержень золотника и открывает его клапан, обеспечивая свободное поступление сжатого воздуха в камеру.
Бескамерные шины следует накачивать при вывернутом золотнике для улучшения посадки бортов шины на обод и сокращения времени наполнения шины воздухом.
Корпуса вентилей и золотников имеют маркировку, характеризующую тип вентиля и товарный знак предприятия-изготовителя, а маркировка вентилей типа ГК содержит еще и типоразмер.
Рис. 3.17. Гибкий удлинитель вентиля:
1 — накидная гайка; 2 — резиновый уплотнитель; 3 — штуцер; 4 — обжин на я 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 маркировки на золотниках наносят товарный знак предприятия- изготовителя и год выпуска (две последние цифры).
Удлинители. Для обеспечения возможности установки манометра при контроле внутреннего давления воздуха в шине и подкачивания шин воздухом в процессе эксплуатации и техническом обслуживании грузовых автомобилей, автобусов и троллейбусов со сдвоенными колесами используют удлинители вентилей пневматических 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 внутреннего 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 корпусом 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 обозначение типоразмера удлинителя
/
и
L
Резьба по ГОСТ 8107—75
Размер под ключ S
Тип вен-
d
D
УГ8—170
170
210
225
УГ8—190
УГ8—260
УГ8—280
190
260
280
230
300
320
245
315
335
V5
V8
12
ГК
УГ12—480
УГ12—650
480
650
530
700
557
727
V8
И2
17
кг
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 резинового рукава. Например, УГ8—170, т. е. удлинитель гибкий с накидной гайкой, имеющей резьбу V8 и длину резинового рукава 170 мм.
ИСПЫТАНИЯ КОЛЕС
ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ
Испытания колес, как и многих других видов изделий, имеют целью определение соответствия реальной конструкции требованиям, положенным в основу конструкции при ее разработке. Колесо работает в сборе с пневматической шиной, поэтому должно иметь относительно невысокую трудоемкость монтажа-демонтажа.
Принимая во внимание, что система шина — колесо подвержена в процессе работы действию внутреннего давления и комплекса 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 обладают эксплуатационные испытания, однако учитывая ресурс современных автотракторных колес, полная реализация которого возможна лишь в течение многих лет, становится очевидной важность 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 относятся, 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 профиля обода, натяга в сопряжении шина — обод, а также монтажного инструмента и наиболее рациональных приемов монтажа.
В процессе разработки конструкции колеса нередко возникает необходимость определить, например, распределение контактных давлений в сопряжении шина — обод, взаимное перемещение
деталей колеса при различных видах нагружения или напряженно-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 тензометрическая аппаратура.
Перечисленные виды испытаний (за исключением эксплуатационных), по месту их проведения, относятся к лабораторностендовым.
К испытаниям, характерным для этапа создания конструкции, относятся также лабораторно-дорожные, включающие специальные исследования в условиях, приближенных к эксплуатационным, например, силового взаимодействия колеса с опорным основанием, 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 лабораторнодорожные испытания, как непродолжительные и обладающие довольно высокой информативностью, проводят на стадии изготовления опытных образцов. При положительных результатах испытаний изготовляют опытно-промышленную партию, которая, в свою очередь, подвергается испытаниям, имеющим целью проверку надежности в условиях, более приближенных к экс- пл уата ци онным.
Пробеги достигают 30—100 тыс. км, а число колес может достигать сотен. Такие испытания обычно объединяют с испытаниями транспортного средства (заводскими, длительными контрольными, или приемочными). Одновременно (взамен) могут проводиться полигонные, ускоренные дорожные испытания, позволяющие за счет выбора вида специальных дорог и испытательных 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 технического 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 существенного 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
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 испытаний): 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 средства и рекомендуемый момент затяжки элементов крепления.
Сведения о транспортном средстве: колесная формула; технические ресурсы до капитального ремонта и до списания; максимальная 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 свободный 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 документации на колесо.
Перечисленные сведения и документация, как правило, должны содержаться в ТЗ на испытания вновь разрабатываемого или существенно модернизируемого колеса, а также в случае изменений 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 вероятности 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).
Составление ТЗ является чрезвычайно важным этапом, нередко определяющим успех испытаний.
ПРОГРАММА ИСПЫТАНИЙ
На основе ТЗ испытательные службы разрабатывают программу, содержащую дальнейшую детализацию процесса испытаний. В программе указывается процедура приемки партии колес, схема дополнительных замеров, оговаривается необходимость предварительных испытаний и требуемый характер разрушений, число колес (общее), испытательные режимы (уровни нагрузок, диапазон изменения нагрузок, базовое число циклов), устанавливаются (ориентировочно) коэффициенты перегрузок, уточняется подход к анализу результатов испытаний, устанавливаются критерии предельного состояния. Определяется перечень технических документов (отчетов и др.), привлекаемых для сравнительного анализа результатов и заключения.
ТЗ и программа могут корректироваться в процессе испытаний по мере оперативного анализа получаемых данных.
ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ
На этом этапе устанавливается соответствие опытной партии колес, представленных на испытания, требованиям конструкторской документации, принимаются решения о приемлемости различных отклонений (если они имеются), уточняются существенные, с точки зрения прочности, размеры элементов колес, проверяется состояние оборудования, метрологическое обеспечение.
Основным документом, независимо от целей испытаний, отражающим указанное соответствие, является карта замеров, в которую вносится следующая информация:
описание общего состояния поверхности деталей колеса (коррозия, раковины, трещины, расслоения, закаты и т. д.);
описание качества сварного шва (раковины, трещины, прожоги, поры, пропуски, смещения и др.);
схема замеров;
толщины диска в зонах tT, t2, ts, t4 (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 характеристик (металл одной плавки, единая технология изготовления, минимальные колебания толщины дисков). Отбор колес для
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.
ИСПЫТАНИЯ ПРИ ПЕРЕМЕННЫХ НАГРУЗКАХ
Методы нагружения и оборудование. Из всего комплекса силовых факторов наиболее существенным с точки зрения прочности диска является изгибающий момент
М = PJp,
где Рг —• нормальная к оси колеса нагрузка; /р — расстояние от линии действия Рг до плоскости диска; момент Л1 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 метода: нагружение при изгибе с вращением и нагружение динамической радиальной нагрузкой. Испытания при изгибе с вращением проводятся по схемам, показанным на рис. 4.2 («прямой», «обратной»).
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.
Рис. 4.2. Схемы нагружения колеса:
а — «прямая»; б — «обратная»; 6* — под углом 45°
Рис. 4.3. Кинематическая схема карусельного испытательного стенда:Рис. 4.3. Кинематическая схема карусельного испытательного стенда:1 — планшайба; 2 — станина; 3 — электродвигатель; 4 — пускатель; 5 — нагрузочный винт; 6 — пружина; 7 — трос; 8 — вал; 5 — концевой выключатель; 10 — колесо1 — планшайба; 2 — станина; 3 — электродвигатель; 4 — пускатель; 5 — нагрузочный винт; 6 — пружина; 7 — трос; 8 — вал; 5 — концевой выключатель; 10 — колесоКак показала практика, последняя схема обеспечивает условия работы сварного шва колес грузовых автомобилей, более приближенные к эксплуатационным.
Рис. 4.3. Кинематическая схема карусельного испытательного стенда:
Рис. 4.3. Кинематическая схема карусельного испытательного стенда:
1 — планшайба; 2 — станина; 3 — электродвигатель; 4 — пускатель; 5 — нагрузочный винт; 6 — пружина; 7 — трос; 8 — вал; 5 — концевой выключатель; 10 — колесо
1 — планшайба; 2 — станина; 3 — электродвигатель; 4 — пускатель; 5 — нагрузочный винт; 6 — пружина; 7 — трос; 8 — вал; 5 — концевой выключатель; 10 — колесо
Схему нагружения выбирают с учетом характера разрушения в процессе предварительных испытаний. Карусельный испытательный 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.
Автомобильные2050078014Автомобильные2050078014Колеса Тракторные
Автомобильные
20
500
780
14
Автомобильные
20
500
780
14
Максимальный изгибающий момент на диске колеса Мтах, кН-м . 20
Частота вращения планшайбы, об/мин. . .300
Диаметр планшайбы, мм .. .1200
Мощность электродвигателя, кВт ..28
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, аналогичные размерам ступицы соответствующего транспортного средства.
Для создания изгибающего момента используются пружинные, силовые или пневматические нагрузочные устройства, обеспечивающие стабильность нагрузки с точностью +2,5 % для колес легковых автомобилей и +5 % для колес остальных транспортных средств. Нагрузка, как видно из рис. 4.2, прикладывается перпендикулярно 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 противовесом 3 по отношению к стенду в целом. Этим и объясняется его определение как стенда, имеющего сбалансированный нагрузочный узел.
Возбудитель, установленный на свободном конце нагрузочного вала, приводится во вращение электродвигателем постоянного тока 2. Величина изгибающего момента определяется центробежной силой и плечом /рее приложения относительно диска:
М = to1 г ml р,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 нагружающим устройством:
1 — амортизирующее основание; 2 — электродвигатель; 3 — уравновешивающая масса (противовес); 4 — устройство фиксации и центровки нагрузочного вала; 5 — испытуемое колесо; 6 — нагрузочный вал; 7 — узел крепления колеса к стенду; 8 — станина стенда; 9 — соединительная муфта привода вращения неуравновешенной массы; 10 — возбудитель инерционной нагрузки; 11 — редуктор; 12 — трансмиссия
некоторого, сравнительнонекоторого, сравнительно
некоторого, сравнительно
некоторого, сравнительно
Рис. 4.5. Схема нагружения колеса с использованием 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 замедлению испытаний. Варьирование нагружения изменением радиуса г и неуравновешенной массы т возможно 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 карусельными. 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 оборудования является высокая точность нагружения, а также возможность программирования испытательного режима путем задания того или иного случайного эксплуатационного процесса нагружения. Из других особенностей такого оборудования следует отметить высокую (сравнительно) стоимость, что объясняется использованием современных специализированных вычислительных систем и сложность обслуживания в процессе эксплуатации. Все рассмотренные схемы стендов снабжены системами стабилизации, задания и контроля нагрузки и числа циклов.
В практике испытаний колес нередко возникает необходимость исследований различных явлений, обусловленных взаимодействием элементов колеса и шины, а также элементов узла крепления 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.
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:
эксплуатационное 0,32—0,460,47—0,590,6—0,730,74—0,850,86—0,94
при испытаниях 0,560,700,921,021,12
РадиальнаяРадиальнаянагрузка Ргисп, задаваемая на стенде, опреде
Радиальная
Радиальная
ляется по выражению
^zncn — Pza^n,
где Pza — максимальная статическая нагрузка на колесо транспортного средства по его технической характеристике; кп— коэффициент перегрузки (к = 1,6-^2,2).
Критерий предельного состояния устанавливается техническим заданием и программой испытаний. Нередко, например при исследовании взаимодействия элементов, задается определенный пробег, в процессе которого при испытаниях прототипа четко проявлялось 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, применяемых для испытаний колес при переменных нагрузках, позволяет точно определить следующие области их использования:
Рис. 4.6. Схема нагружения колеса при динамической радиальной нагрузке:
1 — станина стенда; 2 — приводной барабан; 3 — испытуемое колесо; 4 — нагрузочное устройство
для опытно-конструкторских работ по созданию новых и совершенствованию выпускаемых конструкций колес, а также для контроля качества серийно выпускаемых колес — карусельные стенды с различными нагрузочными устройствами, стенды с инерционным 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 — универсальное испытательное оборудование на основе электрогидропульсаторов 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 кп — коэффициент перегрузки (йп = 2-4-0,8).
Уровни нагрузок подбирают таким образом, чтобы обеспечить долговечность в пределах 5-104—1,0-106 циклов.
Испытания ведут до оговоренного техническим заданием предельного состояния:
полного разрушения, которое ведет к утрате способности объекта противостоять испытательной нагрузке;
образования усталостной трещины определенных размеров;
образования усталостной трещины в определенном месте .(например, между крепежными отверстиями);
достижения заданного числа циклов при определенном уровне нагружения.
Образование усталостных трещин не является критерием предельного состояния, так как при их наличии колесо не утрачивает работоспособности.
Наиболее характерным при испытаниях, проводимых для доводки 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 вероятности разрушения Р = 0,5:
^; = (<^м)(^Мг —lgyW)-|-lgjV4,(4-2)
где Nt и Mt — соответственно число циклов до разрушения и изгибающий момент; oN, ам — средние квадратические отклонения логарифмов числа циклов и изгибающего момента;
Ом = V ITCW^li®^^
См = VS (Ig^-lg^A/z- 1),
где lg Мц, lg Al — соответственно среднее арифметическое значение логарифмов числа циклов до разрушения и изгибающего момента; и — число образцов, разрушенных при испытаниях.
Мера индивидуального рассеяния определяется по формуле о = а^у'1—г2,г = £(^Мг - lgM)(lgMz —
— lg Ny [(zz — 1)0^0^.
Предполагается, что рассеяние результатов испытаний соответствует распределению Стьюдента. Корреляционные уравнения доверительных границ для вероятностей разрушения Р = 0,01 и Р = 0,99:'
lg Nt = г (pN/oM) (lg Mt — lg Al) + lg A — tpo при P = 0,01;
lg Ni = r ^NiCM^ (lg Мг — lg Al) + lg N + tpa при P = 0,99, где tp — критерий Стьюдента, зависящий от доверительной вероятности Р и степени свободы vc = м — 2. Значения tp табулированы.
Число образцов, подлежащих испытаниям, выбирают из компромиссных соображений, имея в виду, что увеличение партии улучшает достоверность результатов испытаний, но увеличивает их трудоемкость. Традиционно при испытаниях по доводке конструкций объем партии составляет 9—15 образцов, испытываемых на 3—5 уровнях нагружения. Предварительную оценку проводят по результатам испытаний 3—6 образцов на 1—3 уровнях нагружения при базовом числе циклов 10е, т. е. в интервале долговечности, соответствующем верхней части левой ветви кривой усталости. Ограниченный предел выносливости по силовому фактору (изгибающему моменту) устанавливается экстраполяцией до базы 107 циклов по корреляционному уравнению или графически. Погрешность в определении таким образом предела выносливости по нагрузке не превышает 20 %.
Анализ результатов выполняют по экстраполированным кривым усталости с приближенным определением эксплуатационных нагрузок в следующих типичных условиях:
прямолинейное движение транспортного средства по дороге высокого качества
М = МРг = Рг1,
гдеМРг — изгибающий момент, обусловленный радиальной силой; прямолинейное движение по дороге низкого качества (постоянный переезд неровностей)
М = MPz + МРу = Рг1 + (0,3. . .0,7)Pzra = PZU + (0,3. . .0,7)гд],
где МРу — изгибающий момент, обусловленный осевой силой; криволинейное движение (поворот)
М = МРг + Мр„ = Рг1 ± (0,3.. .0,7) PzrR = PZU + (0,5. ..1,5)гд].
При наличии данных о ходимости серийного колеса в эксплуатации 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 выполняется в первом случае по кривым усталости в координатах knN, во втором — MNiNpec или knNlNpec (Wpec — 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 испытываемого диска выполнить обоснованный выбор новой толщины либо учесть разнотолщинность в анализе результатов испытаний.
Испытания по контролю качества колесной продукции путем определения предела выносливости при ступенчато возрастающей нагрузке, а также на основе решения уравнения Вейбулла имеют некоторые методические особенности. Колесо подвергают ступенчато возрастающему нагружению, начиная с некоторого начального уровня 7И0, который сохраняется в течение ц0 циклов. Затем нагрузку увеличивают на величину ДМ до уровня Ми 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 = ^.МРц.
Режимы испытаний наносят на диаграмму, на которой в логарифмических координатах (Mg, Ng) изображена фактическая кривая усталости и ее крайние возможные положения для данной конструкции колеса. Далее суммируют отношение njNg на различных ступенях нагрузки для каждой из трех кривых усталости. По полученным результатам суммирования графическим интерполированием определяют уровень нагрузки, для которого сумма повреждений равна единице. Этот уровень и принимается в ка-
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 Вейбулла, записанного в виде [29]
Nt 4- Ву = A (Mi - Af j)~₽, (4.3) где By — параметр левой ветви кривой усталости; 4 и Р — постоянные, определяемые по результатам испытаний; М_г — предел выносливости по нагрузке.
Учитывая, что при логарифмировании выражения (4.1) получается уравнение прямой линии lg (Ni + Ву) = lg А — Р lg (Mt —■ — уИ^), можно установить предел выносливости по нагрузке, не зная всех параметров уравнения. Задаваясь различными значениями М_у, наносят несколько значений lg (Nt + Ву) и lg (Mt —■ —■ ALj), принадлежащих левой ветке кривой усталости на графике с логарифмической сеткой. При М_ъ меньших действительного предела выносливости, кривая выпуклая, в противном случае — вогнутая. Подбор М_г продолжается до получения прямой линии. Определенная таким образом величина М_г соответствует действительному пределу выносливости по нагрузке.
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 (более 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 усталостных 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 учетом влияния перечисленных выше факторов.
Диски колес были изготовлены из металла одной плавки с разбросом толщин, охватывающим поле допуска (П^о.’б) мм. По данным химического анализа, состав металла дисков (приведен ниже) соответствовал указанной в чертеже стали 15кп
Рис. 4.7. Разрушения колеса:
а — центральной части диска; б — замочной части обода
(ГОСТ 1050—74)**. Колеса испытывались при изгибе с вращением по трем схемам нагружения (см. рис. 4.2). Партия (генеральная совокупность) составила 67 колес. Испытания проводили при базовом числе циклов 2-106, 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 характерно для эксплуатации, и замочная часть (рис. 4.7, б), чего, напротив, в эксплуатации не наблюдается. Анализ данных позволил 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 поломок способствует снижение уровня нагружения. Так, при испытаниях 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 установлено, что изменение характера разрушения не приводит к существенному изменению долговечности. Это объясняется достижением предельного состояния по диску и замочной части практически одновременно.
Таким образом, установлено, что характер разрушения, соответствующий эксплуатационному, может быть определен в процессе 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.
4.1. Статистическая обработка результатов испытаний 44 образцов при трех уровнях нагружения (генеральная совокупность)
Нагрузка M -, даН- м
lg Mi
«i
y'i
Nl
lg Nt
>1 *
x;
Xib'i
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
4-0,0002
1250
3,0969
0,0047
0,0
190 000
5,2788
+0,0726
0.0053
4-0,0003
1250
3,0969
0,0047
0.0
202 100
5,3056
+0,0994
0,0099
-Ю,0005
1250
3,0969
0,0047
0,0
164 100
5,2151
4-0,0089
0,0001
-1-0,0000
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
* 1/, = lg М i — lg A! .
* * Xj - lg AC — ]g N-
По данным табл. 4.1 можно определить коэффициенты корреляционного уравнения (4.2). Данные о долговечности Nt в циклах для трех уровней нагружения и вероятностей разрушения 0,1; 0,5 и 0,9 подсчитаны и приведены ниже.
1 550
1 250
940
31 370
85 490
322 800
56 100
152 900
577 300
100 300
273 300
1 032 000
Mi, даН-м
Ni при Р:
0,1
0,5
0,9
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 максимальных отклонений по угловому положению и смещению усталостной кривой.
Выборки, представленные в табл. 4.2, составлялись следующим образом:
— 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 м
lg N
6М
GN
lg N
lg M,
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 ч>
<р°
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
Рис. 4.8. Параметры долговечности: / — основные кривые для трех и пяти режимов нагружения; II — кривые с максимальной погрешностью смещения; III — доверительные границы основной кривой
2 и 3 — частные выборки с максимальной погрешностью смещения кривой усталости, составлены соответственно по максимальным и минимальным значениям долговечности
(3 образца испытаны по трем
уровням нагружения);
и 5 — частные выборки с максимальной погрешностью утла наклона, образованы по минимальным и максимальным значениям долговечности (3 образца испытаны по трем уровням нагружения);
— генеральная совокупность, получена по результатам испытаний 67 образцов по пяти уровням нагружения;
и 8 — частные выборки (по 9 образцов) с максимальной
погрешностью смещения, составлены соответственно по максимальным и минимальным значениям долговечности, полученным при испытаниях по пяти уровням нагружения;
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 определяется в основном положением крайних точек. Полученные графики могут быть представлены прямыми линиями, уравнения которых 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 количества уровней нагружения (при неизменном объеме выборки).
Для определения зависимости долговечности от толщины дисков 7Иг = / (/) выполнена статистическая обработка результатов испытаний, причем в качестве параметра функции принимался уровень нагружения, а в качестве ее аргумента — толщина. Получены следующие корреляционные уравнения: 1g У; =
6 П/р И. В. Балабина
6)
= 7,4000 lg/ —2,4866— для уровня нагружения 1250 даН-м; lg Nt = 9,33331g/— 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 существенно зависит от толщины дисков даже в пределах поля допуска (рис. 4.9, а). В зависимости от принятого уровня нагружения 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 эксплуатационным нагрузкам. Ниже приведены данные влияния рассеяния толщины в пределах поля допуска на усталостную прочность диска.
1 250
940750
117 600
416 000
596 900
202 400
825 600
2 593 000
1,74
2
4,3
0,3368
0,7179
0,9909
Mt, даН-м
Nt при толщине диска, мм:
10,5
11,3
Nt max^i mln
Jr
Рис. 4.10. Схема нагружения колес при испытаниях:
/ н // — нагружение под углом соответственно 90 и 45°; 1 — силовой элемент; 2 — шток; 3 — корпус подшипника; 4 — нагрузочный вал
Для практического использования полученных результатов можно рекомендовать график долговечности с параметром — уровень нагружения (рис. 4.9, в), который позволяет при изменении норм нагружен- ности колес, а также в случае недостаточной или избыточной прочности существующего диска обосновать необходимость 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 ориентировочной 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 90е к оси вращения (см. рис. 4.2). В то же время анализ информационных 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 режимов, 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.
Рис. 4.11. Погрешность определения среднего значения долговечности частных выборок относительно генеральных совокупностей при трех уровнях нагружения: /—3 — Мнзг соответственно равен 9,4; 12,5; 15.5 кН.м
Пневматическая схема, состоящая из регуляторов давления, влагоотделителя, ресивера и контрольно-измерительных 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 определить таким образом: выбрать два образца, имеющих минимальную долговечность, и суммировать их долговечность с последующими, наиболее близкими к ним, что позволит определить среднее значение долговечности каждой выборки и ее погрешность в сравнении со средним арифметическим значением долговечности, полученным для полной выборки (16 образцов). Полученная погрешность будет являться максимальной, так как соответствует 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 циклической 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 исследований также подтверждают необходимость проведения испытаний при нескольких уровнях нагружения, что находится в соответствии с требованиями ГОСТ 27.503—81, регламентирующими
планирование наблюдений и методы оценки показателей надежности.
Ниже приведены данные по долговечности дисков колес грузовых 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, сельскохозяйственных 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 сведения. В совокупности эта информация дает представление о прочности перечисленных колес при переменных нагрузках. Эти данные 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 представление о долговечности колес.
Колесо 5,005—20: шина 240—508; гст = 0,46 м; применяется для прицепов; схема испытаний — прямая; PZmax= 13 кН; / = 0,126 м; t = (lOZbo's) мм; расположение крепежных отверстий —• DK. 0 = 222,25 мм; сталь СтЗсп; эксплуатационный изгибающий момент при коэффициенте перегрузки Ап = 1 М8 = = 582 даН-м; при Р = 0,5 lg Nt = —2,7203 lg Mt + 13,6578.
Mt, даН-м
. . .990
900
820
750
600
Nf, тыс. циклов . . . .
. . . 322,8
418,3
538,8
686,6
1260
^п
. . .1,72
1,55
1,41
1,29
1,03
n* 21122
n. — число колес, испытанных на i-м уровне.
Колесо 5,00Р—20 имеет те же характеристики, что и
предыду-
щее, кроме lg Nt =—3,8318 lg/Иг + 16,6563.
Мь даН. м 990820750
600
Nj, тыс. циклов 150,6308,8436
1025
кп 1,71,411,29
1,03
п. 3141
Колесо 6,00Т—-20: шина 260—508; гст =0,488 м; применяется для автомобилей семейства ЗИЛ; схема испытаний ■— прямая; Рашах = 15,5 кН; Z = 0,1525 м; Z = (ll±o:D мм; DK. о = 275 мм; сталь СтЗсп; Д4Э = 766 даН-м.
Mi, даН-м
Nt, тыс. циклов
^П
1560125094046,5139,9667,62,041,631,234451560125094046,5139,9667,62,041,631,23445Mi, даН-мNi, тыс. циклов ^пMi, даН-мNi, тыс. циклов ^п7560 61,4 2,0737560 61,4 2,0731250175,91,6631250175,91,663940681,11,253940681,11,253Колесо 7,0—20: шина 260—508; гст =0,488 м; применяется для автомобилей семейства ЗИЛ; схема испытаний — прямая; Ргтах = 15,5 кН; / =0,145 мм; t = 11 мм; £>к. 0 = 275 мм; сталь СтЗкп; Мэ = 754 даН-м; lg Nt = —4,7490 lg Mt + 19,9524.
1560
1250
940
46,5
139,9
667,6
2,04
1,63
1,23
4
4
5
1560
1250
940
46,5
139,9
667,6
2,04
1,63
1,23
4
4
5
Mi, даН-м
Ni, тыс. циклов ^п
Mi, даН-м
Ni, тыс. циклов ^п
7560 61,4 2,07
3
7560 61,4 2,07
3
1250
175,9
1,66
3
1250
175,9
1,66
3
940681,11,253
940681,11,253
Колесо 7,0—20: шина 260—508; гст =0,488 м; применяется для автомобиля ЗИЛ-130; схема испытаний — прямая; Pz тзх = = 20,3 кН; / = 0,155 мм; t = (llto’.s) мм; Г>к. о = = 275 мм; сталь 15кп; Ма = 1008 даН-м; lg Ni =—4.5125Х X IgTM i 1- 19,442.
Mt, даН-м 155014001250940
Ni, тыс. циклов 55,8188,3147,2533,1
Колесо 8,5—20: шина 320—508; гст = 0,542 м; применяется для автомобилей КрАЗ-256; схема испытаний — обратная; Ргтах =27,3 кН; I =0,194 м; / =(11±ол) мм; DK.O = 286 мм; сталь 15кп; Мэ = 1565 даН-м; lg Ni = —5,6042 lg Al г + 23,846.
Мь даН-м 19401700
Nt, тыс.циклов 279,5551,1
kn 1,241,09
n; 33
Колесо 8,5В—20 имеет те же характеристики, что и предыдущее, кроме lg Ni = —6,8125 lg Al t + 28,101.
Mi,даН-м 2550228019401700
Ni,тыс. циклов 89,71664181246
kn 1,61,461,241,09
n 2244
Колесо 7,5B—20: шина 280—508; rCT =0,5 м; схема испыта ний — прямая; Ргтах =28,6 кН; Z =0,16 м; / = (llZ^s) мм; DK о =335 мм; сталь 15кп; Д1э = 1544 даН-м; lg Ni = =/—4,4922 1g Мг + 19,5947.
2700
2200
1900
205,4
249,2
571,2
1,95
1,59
1,37
3
3
3
Mi, даН-м
Ni, тыс. циклов ^п
Колесо 228Г—457: шина 12,00—18; гст = 0,505 м; применяется для автомобиля ГАЗ-66; схема испытаний — прямая; Ргтах = = 18,5 кН; / =0,06 м; t = (lOi^) мм; DK. о =222,25 мм; сталь 15кп; Me =765 даН-м; lg Nt =—7,3428 lg Mt + + 28,8216.
930
820
700
101,6
354,9
906,6
1,22
1,07
0,92
3
2
2
Mt, даН-м
N}, тыс. циклов
^п
п
Колесо 228Г—508: шина 12,00—20; гст =0,533 м; применяется для автомобиля ЗИЛ-131; схема испытаний— прямая; Pz max =22 кН; I = 0,092 м; / = (10ta’,5) мм; DK.O = 275 мм; сталь 15ки; Л4Э = 1023 даН-м.
Колесо 245Г—508: шина 14,00—20; гст 0,6
м; применяется
для автомобиля «Урал-375»; схема испытаний — прямая; Р
z max —
= 28,6 кН; /=0,12 м; Z =(10±£Л мм; DK. о :
= 286 мм;
; сталь
15кп; Ма = 1544 даН-м; lg Ni = •—4,4922 lg Mi +
19,947.
M[, даН-м 18001550
1250
940
Ni, тыс. циклов 110,3158,8
385
1883
£п 1,171
0,81
0,61
п. . 11
2
2
1250 189,1 1,22
4
1100
363,2 1,08
4
940 903 0,92
4
М), даН-м . . Nt, тыс. циклов ^п п,. . .
Колесо 330—533: шина 1000x400—-533; гст = 0,518 м; приме
няется для автомобилей «Урал-375Г»; схема испытаний — прямая; Ргтах =28,6 кН; / =0,11 м; t =(11+0'5) мм; lg М = = —3,9796 lg Mi + 18,4019.
Mt, даН-мNt, тыс. циклов^пMt, даН-мNt, тыс. циклов^п1940207,91,4321940207,91,4321700351,81,261700351,81,261450661,91,0731450661,91,073
Mt, даН-м
Nt, тыс. циклов
^п
Mt, даН-м
Nt, тыс. циклов
^п
1940207,91,432
1940207,91,432
1700
351,8
1,26
1700
351,8
1,26
1450
661,91,07
3
1450
661,91,07
3
110098073071226,611951,090,970,73242110098073071226,611951,090,970,73242
1100
980
730
71
226,6
1195
1,09
0,97
0,73
2
4
2
1100
980
730
71
226,6
1195
1,09
0,97
0,73
2
4
2
Колесо DW11—38: шина 330—965; гст =0,738 м; применяется для трактора МТЗ, схема испытаний — прямая; Р2тах = = 15,7 кН; I = 0,125 м; tt = (6 ± 0,35) мм; 1г = 10 мм; DK. 0 = = 250 мм; сталь 15кп; /Иэ = 1008 даН-м.
Mi, даН-м
Nt, тыс. циклов . . .. . .
^П ....
п.
Колесо DW18—24: шина 530—610; гст =0,6 м; применяется доя комбайнов СК-5 и СК-6; схема испытаний — прямая; Ргтах = = 42 кН; / =0,14 м; t =(1О±о:5) мм; DK о =210 мм; сталь Зкп; Л4Э= 2352 даН-м; lg Nt =—4,19691g Mt + 18,3743.
1800
1450
1200
308,2
547,5
1050,1
0,77
0,62
0,51
3
4
2
Mt, даН-м
Ni, тыс. циклов
4
«I
Колесо 50Е—16: шина 170—406; гст =0,5 м; применяется для тракторов и сельскохозяйственных машин; схема испытаний — прямая; Pzmax = 8,75 кН; t = (Sio’®) мм; сталь 15кп; /Иэ = ... ...даН-м; 1g А74 =—4,3207 IgM i +’ 14,903.
27021015045,31701173,633327021015045,31701173,6333Mi, даН-м
270210150
45,31701173,6
333
270210150
45,31701173,6
333
Nj, тыс. циклов nt
Колесо 6L—15: шина 215—380; гст = 0,37 м; применяется для автомобиля УАЗ-459; схема испытаний — прямая; Рг шах = = 7,5 кН; I = 0,03 м; t = (4,3 ± 0,3) мм; Duo =115 мм; сталь 16кп; М» - 216,8 даН-м; lg Nt = —5,5433 IgWl i + 17,6954.
Mi, даН-м 300250180140
Nt, тыс. циклов 9,225,3156,2629,4
4 1,381,150,830,65
nz 2233
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 установкой колеса на ступицу, а также внутренними (остаточными) напряжениями 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 несущую 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 автомобилей 220 кН). Для колес автомобилей особо большой грузоподъемности (например, самосвалов семейства БелАЗ грузоподъемностью 180 т) это усилие может составлять 3000 кН.
Очевидно, что разрушение колеса и высвобождение запасенной сжатым воздухом энергии может иметь катастрофические пос-
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 испытания получили название гидростатических.
Методика испытаний. Колесо, подлежащее испытаниям, проходит обычную проверку соответствия конструкторской документации, причем для ряда размеров фиксируют специальным образом выбранную базовую поверхность с целью их контроля после испытаний. Обнаруженные изменения размеров характеризуют степень остаточной деформации, которую учитывают при анализе результатов испытаний. После указанной подготовки колесо 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 процессе испытаний. Нагрузка на обод колеса и элементы, удерживающие шину на ободе, постепенно, по мере повышения давления
4.3. Параметры колес транспортных средств при гидростатических испытаниях
Обозначение
Обозначение шины
р *, МПа
рр**
МПа
к = =Р/Рр
Характер разрушения (предельное состояние)
3,00Д—8
140—203 мод. ВФ-213
0,90
1,80
>2
Предельное состояние не достигнуто
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 демонтаж замочного 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 замочного кольца в зоне
330—533
110X400—533 мод. 0-47А
0,8
2,5
3,12
разреза
Разрушение борта шины
433R— 8
18X7,8 мод. Ф-62
0,90
2,3
2,55
Предельное состояние не достигнуто
5,00Р—20
0,70
2,5
3,6
Деформация бортового кольца и демонтаж шины
5,00Р—25
830X240—381 мод. П-132
0,50
1,8
3,5
То же
* Эксплуатационное давление.
** Разрушающее давление.
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 эксплуатационному. После окончания испытаний анализируются характер предельного состояния, степень остаточной деформации деталей обода и упомянутый запас прочности (коэффициент запаса). В случае разрушения шины достигнутое максимальное давление и соответствующий коэффициент запаса прочности рассматриваются 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 коэффициентов для ряда колес, по данным ЦКТБ, приведены в табл. 4.3.
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 предназначены, или на машинах, идентичных по весовым, геометрическим 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 прочностные 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 стойкость его против самоотвинчивания, а также другие вопросы, включая определение трудоемкости монтажа-демонтажа колеса с шиной и разработки рациональных приемов монтажно-демонтажных 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 также испытания с применением специальных установок-тестеров в виде буксируемых тележек или прицепов, на которых в зависимости от их типа устанавливают одно или два испытуемых колеса и подвергают испытаниям под действием силовых факторов, создаваемых системой нагружения, предусмотренной конструкцией тестера.
Рис, 4.12. Схема дорожной тензометрическом установки:
/ — датчик параметров движения; 2 — объект испытаний (колесо); 3 — соединительные и коммутирующие элементы; 4 — усилительная и регистрирующая аппаратура; 5 — блок питания
Прочностные свойства при лабораторно-дорожных испытаниях оценивают на основании анализа напряженно-деформированного состояния элементов конструкции, которое определяется посредством 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 коммутации 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 напряжения бортовой сети транспортного средства в стабилизированные напряжения, необходимые для питания усилительной и регистрирующей аппаратуры. Нередко блок питания выполнен конструктивно как единое целое с приборными блоками.
Усилительная и регистрирующая аппаратура имеют многоканальный электронный усилитель, предназначенный для усиления сигналов, поступающих с тензодатчиков, регистрация которых осуществляется шлейфовым осциллографом на специальную светочувствительную ленту, магнитографом на магнитную пленку, режимомером или классификатором, накапливающими информацию сигналов по определенным, заранее установленным уровням. Перечисленные приборы имеют типовую конструкцию, серийно выпускаются и подробно описаны в литературе.
Соединительные провода должны быть экранированы с внешней защитой в виде металлической оплетки для предохранения ее от помех и повреждений.
Токосъемники, применяемые при тензометрировании, могут быть различного типа, включая ртутные, контактные и бесконтактные (индуктивные), однако наибольшее распространение получили ртутные. Они обладают стабильным переходным сопротивлением, мало зависящим от частоты вращения колеса, что очень важно с точки зрения точности получаемых результатов. Конструкция ртутных токосъемников достаточно широко известна.
Рис. 4.13. Конструкция тензометрического прицепа для испытаний колес грузовых автомобилей
Применение тестеров позволяет создать реальную картину работы колеса, обеспечивает высокую точность эксперимента, аналогичную той, которая достижима в стендовых условиях.
На рис. 4.13 показана конструкция тензометрического прицепа, разработанная в ЦКТБ колесного производства, для испытаний колес грузовых автомобилей. На раме 6 размещается кузов 1, в котором располагается балласт для создания требуемой нагрузки на испытуемые колеса 8 и 12, устанавливаемые на заднюю 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 поворотными кулаками 14 управляемого ведущего моста 13 автомобильного типа, снабженного дифференциалом и связанного карданным валом 9 и промежуточным редуктором 10 с балансирным тормозом 11 для создания на испытуемых колесах тормозного момента, который благодаря наличию дифференциала делится между колесами строго пополам. Разворот колес 8 и 12 для создания на них осевых сил осуществляется воздействием на штурвал 2
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.
ПОЛИГОННЫЕ И УСКОРЕННЫЕ ДОРОЖНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
Особенностью этого вида испытаний является определение работоспособности и надежности отдельных элементов и в целом всей конструкции колеса в условиях длительного пробега по различным дорогам, которые характерны для эксплуатации данной машины. В целях ускорения испытаний те дорожные покрытия, на которых колеса не получают заметного динамического воздействия, 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 замощения.
Испытания строятся по блокам объемом по 3—5 тыс. км. Состав 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 использование (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 сравнительные испытания опытных и серийных колес в одинаковых условиях. Учитывая разброс данных при испытаниях, минимальное число автомобилей не должно быть менее трех.
В отдельных случаях пробег по горной дороге может быть заменен выполнением специальных заездов на асфальтобетонной площадке по траектории двойной или одинарной восьмерки, движение 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 результатам испытаний, а также рекомендации по доработке конструкции колес, если в этом есть необходимость.
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ
Цели и задачи. Общие цели эксплуатационных испытаний (ЭИ): определение ресурса колес и оценка показателей их надежности;
выявление характера отказов колес и их элементов;
оценка удобства операций монтажа-демонтажа узла ступица— колесо—шина, а также эффективности соответствующего инструмента;
определение качества защитных покрытий;
оценка условий эксплуатации и технического обслуживания колес в автохозяйствах.
Организация ЭИ предусматривает проведение следующих мероприятий:
разработку технического задания на сбор информации, содержащего 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 обозначения.
В связи с тем, что в настоящее время отсутствует отработанная типовая технология восстановительного ремонта, при выборе плана
наблюдений принято допущение — колесо отнесено к перемонтируемым 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 — установленная продолжительность наблюдений либо наработка (пробег) колес.
Наблюдения прекращаются, когда установленное программой количество колес /Е достигнет предельного состояния в ходе наблюдений (план NKUrK) либо будет достигнута наработка для каждого неразрушенного колеса (план NKUTY
Число колес, подвергаемых ЭИ. Минимальное число колес Мк, необходимых для ЭИ с точки зрения обеспечения заранее заданной степени достоверности оценок показателей надежности, определяется по ГОСТ 27.502—83. Исходными данными для определения гамма-процентных показателей надежности (закон распределения отказов неизвестен) при планах наблюдений NKUrc служат односторонняя доверительная вероятность р, установленная вероятность безотказной работы Р U) либо заданное значение вероятности у/ЮО исчерпания технического ресурса.
Интервалы изменений указанных величин составляют у = = 0,84-0,99; г = 04-50; 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 N таблица может быть использована для определения процентных показателей надежности (через число отказов г и вероятность Р ^У
При планах наблюдений NKUT число колес NK 'определяют также по таблицам ГОСТ 27.502—83 с использованием следующих исходных данных: относительной погрешности 6; односторонней доверительной вероятности Р; предполагаемого коэффициента вариации V; предполагаемого отношения х = ТН,.^ (Т •— установленная длительность наблюдений, /Ср — оцениваемый показатель надежности — среднее время работы до отказа); вида закона распределения исследуемой величины.
Опыт ЭИ колес показывает, что в большинстве случаев закон распределения исследуемых показателей надежности удовлетворительно соответствует распределению Вейбулла. Пределы изменения указанных величин составляют: 6 0,054-0,2; р = 0,84- 4-0,99; V =0,74-3,0; и =0,14-0,7.
Максимальное число колес не превышает 1000.
Показатели надежности и предельные состояния. В соответствии с ГОСТ 23642—79* при выборе показателей надежности используются следующие признаки: класс изделия; способ восста-
Рис. 4.Н. 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 количестве 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
новления работоспособности; размерность показателей; ограничения 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 накладываются, 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 показателей 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 предельного 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 также анализа рекламаций, поступавших от автотранспортных предприятий. В соответствии с этой классификацией колесо рассматривается 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 надежности исключаются.
На рис. 4.14 приведены различные дефекты. Трещины (рис. 4.14, а, бив) в центральной и периферийной зонах дисков являются, как правило, следствием исчерпания несущей способности диска в нормальных условиях эксплуатации. Неудовлетворительную эксплуатацию иллюстрирует дефект, представленный на рис. 4.14, г (разработка крепежных отверстий), возникающий при несвоевременной подтяжке гаек крепления колеса к ступице. Трещины, показанные на рис. 4.14, б и рис. 4.14, е, характеризуют низкий уровень технологии производства колес (отклонения от требований конструкторской документации по
4.4. Данные о пробегах и отказах колес грузовых автомобилей
Типоразмер колеса
Машина
ё 2
о в
Ч S
У с к
Пробег, тыс. км
Число отказов по элементам колес
s 3
К в
ч
S S
й
§
о
6 ™ i§
1 о
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.). Естественно, что указанные причины дефектов являются в их совокупности 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 допускается износ торцовых поверхностей проставочного кольца не более чем на 1/3 толщины бурта.
По бортовым и замочным кольцам предельные состояния наступают 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 надежности. В связи с этим классификация предельных состояний любых объектов испытаний включается, как правило, в состав нормативной базы.
Рис. 4.15. Вероятность безотказной работы колес грузовых автомобилей:
1 — МАЗ-500; 2 — ЗИЛ-ММЗ-555; 3 — ГАЗ-53А; 4 — МАЗ-200; 5 — БелАЗ-548
Справочные данные о надежности колес грузовых автомобилей.
В табл. 4.4 представлены данные о пробегах и отказах некоторых колес грузовых автомобилей, полученные ЦКТБ колесного производства. На рис. 4.15 показаны графики вероятностей безотказной работы Р (L*) колес грузовых автомобилей ЗИЛ-ММЗ-555, ГАЗ-53А, МАЗ, БелАЗ-548. По оси абсцисс отложен пробег в долях 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 показателя надежности колеса, а соотнесения его с требованиями, предъявляемыми к уровню надежности транспортного средства.
5. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КОЛЕС
Колесное производство является специальной отраслью машиностроения с массовым и крупносерийным выпуском продукции. Значительные масштабы современного колесного производства обусловливают высокий уровень его автоматизации, что повышает производительность. Изготовление деталей колес, их сборку и сварку осуществляют на поточных механизированных и автоматизированной линиях с применением специального оборудования, включая многоголовочные сварочные и контрольные автоматы, разнообразное прессовое оборудование, систему шаговых и транспортных транспортеров, которые сокращают до минимума долю применения ручного труда.
Одну из основных деталей — основание обода и его комплектующие элементы колес массовых типоразмеров — изготовляют из специального фасонного проката, что позволяет обеспечить равнопрочность конструкции и снизить ее металлоемкость. Применение нераскатанных спицевых дисков (прочно утвердившаяся тенденция в современном колесном производстве) позволяет ликвидировать одну из самых трудоемких операций — горячую раскатку диска и существенно сократить расход металла, однако при этом повышаются требования к качеству и прочности сварного 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 автоагрегатном заводе (ЗААЗ), Кузнечном заводе тяжелых штамповок (КЗТШ), г. Жодино. Ниже приведены типы колес, выпускаемые перечисленными заводами.
Колеса для грузовых автомобилей, автобусов, прицепов, полуприцепов, автопогрузчиков КрКЗ, ЧКПЗ, ГАЗ, ЗААЗ, КЗТШ
Колеса для легковых автомобилей . . КрКЗ, ГАЗ, ВАЗ
Колеса для тракторов и сельскохозяйственных машинКрКЗ
ПРОИЗВОДСТВО КОЛЕС ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
Производство оснований ободьев колес. Наиболее распространенным для колес грузовых автомобилей является обод, изготовленный из горячекатаного фасонного профиля. Технологический
процесс изготовления ободьев такого типа состоит из ряда операций, 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 механизации и автоматизации, требований к точности исполнения и качеству обработки поверхностей, а также других факторов.
Заготовительные операции включают очистку проката от окалины, ржавчины, различных загрязнений и рубку полосы профиля на заготовки.
Для очистки проката обычно применяют процесс травления в серной или соляной кислоте или дробеметную обработку в специальных проходных камерах. Предпочтение обработке дробью отдается в связи с тем, что применение дробеметных камер позволяет создавать комплексные линии, в которых заготовительные
операции связаны с основным технологическим потоком.
Штанги на однократные заготовки рубят на прессах или сортовых ножницах. Применяется как безотходная рубка, так и фасонная с отходом (рис. 5.1), которая обеспечивает получение бортовой 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 заготовок 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 станком, или непосредственно в процессе завивки. Общепринятым типом оборудования для завивки являются специальные завивочные станки. Конструктивно они представляют собой трехроликовые завивочные станки с асимметричным расположением рабочих валов. Завивка происходит вокруг верхнего рабочего вала, подъем и опускание которого происходит под действием давления, переда
Рис. 5.2. Схема завивки заготовок: 1, 3 и 4 — ролики; 2 — заготовкаРис. 5.2. Схема завивки заготовок: 1, 3 и 4 — ролики; 2 — заготовкаРис. 5.1. Раскрой профиля обода с отходомРис. 5.1. Раскрой профиля обода с отходомваемого пневмоцилиндром через рычажную систему (рис. 5.2). Рабочие валы приводные; поддерживающий ролик не
Рис. 5.2. Схема завивки заготовок: 1, 3 и 4 — ролики; 2 — заготовка
Рис. 5.2. Схема завивки заготовок: 1, 3 и 4 — ролики; 2 — заготовка
Рис. 5.1. Раскрой профиля обода с отходом
Рис. 5.1. Раскрой профиля обода с отходом
Рис. 5.3. Схема стыковой сварки заготовок:
1 — прижим; 2 — электроды; 3 — свариваемая обечайка (обод)
Рис. 5.4. Схема обработки детали на срезном станке:
1 — резцовые оправки; 2 — зажимные губки; 3 — обрабатываемая деталь
приводной; верхний рабочий вал, левый рабочий вал и поддерживающий 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 подготовительных 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 установлены 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 используется кулачковый механизм с электроприводом или пневмогидравлическая система, которая обеспечивает более высокую скорость осадки, что позволяет повысить качество сварки ободьев.
Зажатие свариваемых ободьев осуществляется рычажными зажимами с пневматическим приводом. Электрическая схема машины обеспечивает автоматическое управление процессом сварки. Вторичное напряжение регулируют изменением числа витков первичной обмотки сварочного трансформатора. Сварочный трансформатор и токоведущие части машины, подверженные нагреву, охлаждаются 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 профиля обода по ширине срезку грата и чеканку шва проводят за две операции: со стороны бортовой закраины и со стороны замочной части, что исключает выступание сварочного шва над поверхностью обода и ручную зачистку на наждачных станках. Для устранения 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, гидроцилиндр механизма срезки, гидроцилиндр подъема траверсы верхнего резцового вала, механизм регулировки и рог с нижними прижимами. В верхней части станины расположены ползун с приводом 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 процессе которых происходит пластическая деформация ограниченных кольцевых зон или всего обода, в результате чего обеспечиваются 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 механизированных и автоматизированных линиях.
На рис. 5.5, а показана схема современной автоматизированной линии изготовления ободьев из горячекатаных профилей и последовательность технологических операций.
Производство бортовых колец. Технологический процесс изготовления бортовых колец из горячекатаных профилей в принципе
Рис. 5.5. Схемы автоматизированных линий изготовления элементов колес грузовых автомобилей:а — оснований ободьев; бив — соответственно бортовых и замочных колец; 1 — гидроочистка; 2 — химочистка; 3 — долевая резка; 4 — завивка; 5 — подготовка к сварке;6 — сварка; 7 — срезка грата; 8 — завальцовка острых кромок; 9 — калибровка обжатием; 10 — калибровка разжатием; // — контроль и маркировка; 12 — разрезка спаренных полос проката вдоль; 13 — калибровка в штампе; 14 — термообработкаРис. 5.5. Схемы автоматизированных линий изготовления элементов колес грузовых автомобилей:а — оснований ободьев; бив — соответственно бортовых и замочных колец; 1 — гидроочистка; 2 — химочистка; 3 — долевая резка; 4 — завивка; 5 — подготовка к сварке;6 — сварка; 7 — срезка грата; 8 — завальцовка острых кромок; 9 — калибровка обжатием; 10 — калибровка разжатием; // — контроль и маркировка; 12 — разрезка спаренных полос проката вдоль; 13 — калибровка в штампе; 14 — термообработка0006 П J , 00080006 П J , 0008
Рис. 5.5. Схемы автоматизированных линий изготовления элементов колес грузовых автомобилей:
а — оснований ободьев; бив — соответственно бортовых и замочных колец; 1 — гидроочистка; 2 — химочистка; 3 — долевая резка; 4 — завивка; 5 — подготовка к сварке;
6 — сварка; 7 — срезка грата; 8 — завальцовка острых кромок; 9 — калибровка обжатием; 10 — калибровка разжатием; // — контроль и маркировка; 12 — разрезка спаренных полос проката вдоль; 13 — калибровка в штампе; 14 — термообработка
Рис. 5.5. Схемы автоматизированных линий изготовления элементов колес грузовых автомобилей:
а — оснований ободьев; бив — соответственно бортовых и замочных колец; 1 — гидроочистка; 2 — химочистка; 3 — долевая резка; 4 — завивка; 5 — подготовка к сварке;
6 — сварка; 7 — срезка грата; 8 — завальцовка острых кромок; 9 — калибровка обжатием; 10 — калибровка разжатием; // — контроль и маркировка; 12 — разрезка спаренных полос проката вдоль; 13 — калибровка в штампе; 14 — термообработка
0006 П J , 0008
0006 П J , 0008
сходен с технологией изготовления ободьев. Завивку заготовок осуществляют на специальных завивочных станках с выводом кольца из роликов по спирали. Специальные операции по скруглению концов, как правило, не применяют. Сваривают кольца на стыковых сварочных машинах, а грат срезают на срезных станках с последующей чеканкой шва. Из калибровочных операций в технологическом процессе применяют разжатие с правкой плоскости бортового кольца. Для этой операции применяют механические 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 бортовых колец и последовательность технологических операций.
Производство замочных колец. Замочное кольцо колес грузовых автомобилей — более простая деталь по сравнению с ободом и бортовым кольцом с точки зрения его изготовления.
Рис. 5.6. Раскрой полосового материала на заготовки дисков:
а — нергскгтаниых; б — раскатанных
Прокат также очищают от окалины, рубят на заготовки (возможна одновременная пробивка монтажного паза), завивают с выходом кольца по спирали. В некоторых конструкциях колец после завивки пробивают монтажный паз.
Затем правят концы кольца по радиусу и термически обрабатывают кольца в проходных нагревательных печах.
На рис. 5.5, в показана схема автоматизированной линии изготовления замочных колец из сдвоенного проката и последовательность технологических операций.
Производство дисков. В колесах для грузовых автомобилей применяются диски двух конструкций — нераскатанный спицевой 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 изготовления. Технологический процесс изготовления спицевых дисков 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 толщиной по сечению применяются два технологических процесса: горячая раскатка заготовки с последующей формовкой на прессе и холодная раскатка с одновременной формовкой диска на специальных раскатных станках.
С целью повышения качества колес грузовых автомобилей целесообразно 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 степени зависят от конструкции диска колеса и числа сварочных швов.
Сборка и сварка обода со спицевым нераскатанным диском проводится на механизированных линиях. Технологический процесс 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-
700007000066г)г)Рис. 5.7. Схемы автоматизированных линий обработки дисков колес грузовых автомобилей:Рис. 5.7. Схемы автоматизированных линий обработки дисков колес грузовых автомобилей:
70000
70000
6
6
г)
г)
Рис. 5.7. Схемы автоматизированных линий обработки дисков колес грузовых автомобилей:
Рис. 5.7. Схемы автоматизированных линий обработки дисков колес грузовых автомобилей:
а и с - формовка: биг — сборка-формовка; / — очистка; 2 — рубка; 3 — обрубка углов; 4 — формовка; 5 — мойка; 6 и 7 — сварка швов соответственно наружного и внутреннего; 8 — зачистка сваренных швов; 9 — пробивка отверстия; 10 — правка плоскостей; 11 и 12 - механическая обработка отверстий; 13 — пробивка паза; 14 — контроль биения
сварочных брызг, пробивка вентильного отверстия; зачеканка заусенцев на вентильном отверстии; контроль.
Сборка полностью обработанного диска с ободом не обеспечивает требуемого стабильного качества колеса по биению.
На рис. 5.7, б показана схема автоматизированной линии сборки и сварки обода с диском. Для обеспечения минимального
Рис. 5.8. Схема формообразования профиля на обечайках но переходам:
/ — заготовка обечайки; 2 — профилирование по переходу /; 3 — то же (по переходу //); 4 — предварительная растяжка; 5 — профилирование по переходу ///; 6 — окончательная растяжка
биения в указанных линиях центральное и болтовое отверстия обрабатываются после запрессовки и сварки диска с ободом с базировкой обода относительно поверхностей, по которым проверяется биение колеса.
ПРОИЗВОДСТВО КОЛЕС ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
Исходным материалом для изготовления ободьев является стальной лист в виде полос и рулона. Диски колес легковых автомобилей 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 рулонной стали.
Технологический процесс изготовления ободьев состоит из ряда операций, которые включают изготовление обечаек и образование профиля на обечайках (рис. 5.8). Наиболее прогрессивный технологический процесс — изготовление ободьев из рулонной стали.
На рис. 5.9 показана схема автоматизированной линии изготовления ободьев колес легковых автомобилей и последовательность 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 многоточечных сварочных машинах. Готовое колесо затем проходит контрольные операции.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТРАКТОРНЫХ КОЛЕС И КОЛЕС К СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМ МАШИНАМ
Ободья малых и больших тракторных колес и колес к сельскохозяйственным машинам изготовляются по технологии, аналогичной 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-
50000
Рис. 5.9. Схемы автоматизированных линий изготовления ободьев колес:
-а — легковых автомобилей; б — малых тракторных; в — больших тракторных: г — виды операций; 1 и 33 — разжатие; 2 и 14 — профилирование; 3 и 15 — раздача; 4 — охлаждение; 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; // — контроль; 12 и 35 — пробивка вентильного 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 II; 31 — раздача н осадка; 32 — профилировка III и IV; 34 — обжатие; 36 — клеймение; 37 — контроль
торных колесах применяются спицевые диски. Сборка и сварка их с ободьями проводится на специальных установках карусельного типа.
На рис. 5.9, б показана схема автоматизированной линии изготовления ободьев малых тракторных колес и последовательность технологических операций.
Технике-экономические показатели линий н показатели качества продукции
Назначение линии
Показатели линии
Показатели качества продукции *
я л
а» У « о
ей а
О ч
X X
У
Я а.
^ ° к
О О g
к о
^ Я Я
Отклонение от круглости, мм
Отклонение от плоскостности, мм
Отклонение длины окружности,
Колеса грузовых автомобилей
Изготовление: ободьев бортовых колец замочных колец
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
П
13
шктор!
350
ше 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 дисков
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.
Некруглость в зоне сварного шва при изготовлен ин бортовых колец грузовых автомобилей 1,5 (3) мм.
Допуск на расположении крепежных отверстий при сборке-сварке колес грузовых автомобилей d^O, 1 (=ЬО,2) мм.
73000
Рис. 5.10. Схема автоматизированной линии изготовления дисков тракторных колес: 1 — очистка; 2 — рубка; 3 — вырубка; 4 — формовка; 5 — отбортовка; 6 — пробивка отверстий
Технологический процесс изготовления деталей больших тракторных колес аналогичен приведенному на рис. 5.9, б и отличается только размерами и мощностью применяемого оборудования.
На рис. 5.9, в и 5.10 показаны схема автоматизированных линий изготовления ободьев и дисков больших тракторных колес, а также последовательность технологических операций. Технико-экономические и качественные показатели описанных линий приведены в табл. 5.1.
6. ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОЛЕС
ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ КОЛЕС АВТОМОБИЛЕЙ, ТРАКТОРОВ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН
Соблюдение правил эксплуатации шин и колес, систематический 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 приемами монтажа-демонтажа, рекомендованными в инструкциях и правилах эксплуатации, умелом пользовании инструментом, в первую очередь монтажно-демонтажными лопатками.
Необходимо помнить, что техническое состояние колес оказывает большое влияние на изнашивание шин, надежность и экономичность работы в целом. Поэтому к колесу предъявляются следующие основные эксплуатационные требования.
По геометрическим размерам, форме, грузоподъемности колесо должно соответствовать конструкции шины и транспортного средства и условиям их работы.
Колесо должно надежно работать в течение всего срока службы изделия. Это обусловлено требованиями безопасности, так как внезапный выход колеса из строя, особенно колеса переднего моста, может явиться причиной тяжелой аварии.
Биения, дисбаланс, отклонения размеров и формы конструктивных элементов и прежде всего сопрягаемых с шиной и ступицей, не должны превышать норм, предусмотренных технической 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 скорости рассчитано транспортное средство.
Колесо должно быть таким, чтобы на монтаж и демонтаж шины, а также установку и снятие колеса со ступицы расходовались минимальные усилия и время. Это оказывает большое влияние на трудоемкость обслуживания машины, на которой оно устанавливается.
Окраска колес должна быть прочной, т. е. предохранять их от коррозии в течение длительного времени. Внешний вид колеса должен гармонировать с внешним видом автомобиля.
Рис. 6.1. Трещина по замочной части обода
Рис. 6.2. Обрыв шпильки крепления и разработка крепежных отверстий
К колесам для бескамерных шин предъявляются дополнительные требования по герметичности и надежности удержания бортов шины, особенно на полках внешней стороны ободьев колес.
В целях обеспечения взаимозаменяемости колес основные геометрические, посадочные и присоединительные размеры и нагрузочные характеристики их должны соответствовать международным нормам и в первую очередь нормам СЭВ.
Одним из основных факторов, снижающих долговечность шин и колес транспортных средств, является перегрузка. К перегрузке шин и колес приводит нагружение машины, превышающее ее грузоподъемность, неравномерное распределение груза в кузове, а также снижение давления воздуха в одной из шин сдвоенных колес. Особенно часто наблюдаются перегрузки при перевозке 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.), работающие без дополнительных опор, при этом вся нагрузка передается на шины и колеса. В таких случаях водители должны особенно тщательно следить за состоянием колес и не допускать перегрузок при работе. Неравномерное распределение груза и чрезмерная 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 преждевременному выходу его из строя в результате появления трещин в замочной части (рис. 6.1). Поврежденный обод может не разрушаться только потому, что нагрузка, обусловленная давлением воздуха в шине, частично воспринимается элементами крепления обода к ступице. Если при этом, не выпустив воздух из шины, отвернуть гайки для снятия колеса со ступицы, то его отдельные
части будут выброшены с большой силой и могут причинить серьезную 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 несвоевременного подтягивания резьба крепежных шпилек сминается, что приводит к разработке крепежных отверстий дисков колес, 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 следующие причины, способствующие снижению сроков службы шин и колес при монтаже-демонтаже.
Некомплектность шин и колес, т. е. использование элементов шин и колес (ободная лента, камера, замочное или бортовое кольцо и пр.) от колес разных типов.
Несоответствие размеров шин размерам колес.
Применение неисправного или нестандартного инструмента.
Монтаж шины на ржавые пли поврежденные ободья.
Несоблюдение правильных приемов при выполнении монтажно-демонтажных операций.
Даже опытный шиномонтажник не всегда может правильно сочетать определенные части обода, если они не имеют соответствующей 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 накачивании шины и эксплуатации колеса.
Трудоемкость монтажа-демонтажа в значительной мере зависит от состояния колес: качества окраски, степени коррозии контактирующих поверхностей, состояния деталей крепления, а также от степени «прикипания» посадочных поверхностей обода к бортам шины.
Несоблюдение правильных приемов при монтажно-демонтажных работах приводит к затрате значительных усилий и механическим повреждениям элементов шин и колес. Применение при монтаже и демонтаже шин неисправного или нестандартного монтажного инструмента может вызвать порезы и разрывы посадочных бортов и герметизирующего слоя шин, камер и ободных лент,
7 П/р И. В. Балабина
механические повреждения закраин, посадочных полок ободьев и дисков колес.
Одной из причин сокращения сроков службы шин и колес, в особенности неразъемных профилированных, является попадание внутрь шины при монтажно-демонтажных работах песка, грязи, посторонних мелких предметов, которые разрушают камеры и повреждают отдельные нити корда внутреннего слоя каркаса. Для их удаления необходимо проводить дополнительные монтажно-демонтажные работы, а это может привести к повреждению элементов обода.
ОБСЛУЖИВАНИЕ КОЛЕС
Общая характеристика работ. Обслуживание колес и шин включает большой объем работ и отличается значительной трудоемкостью. Наиболее трудоемки монтажно-демонтажные операции. Поэтому на каждом предприятии, осуществляющем эксплуатацию автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин или другой колесной техники, необходимо организовать шиномонтажную площадку, участок или цех, которые должны быть оснащены необходимым оборудованием и инструментом в зависимости от количества эксплуатируемых колес и их номенклатуры.
При ручном выполнении монтажно-демонтажных работ низка производительность труда и велики простои машин. Ручной инструмент 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 монтажника, а также исключает механические повреждения шин и колес.
Следует отметить, что необходимость широкой механизации монтажно-демонтажных работ обусловливается и другими обстоятельствами: все более возрастающим применением колес с уширенными ободьями с коническими или тороидальными посадочными полками (борта шин на таких ободьях имеют увеличенный натяг, что затрудняет демонтаж шин с ободьев); расширением применения бескамерных шин (с целью предупреждения механических повреждений герметизирующего слоя шин и закраин ободьев монтаж-демонтаж должен производиться на станках или с применением специального монтажного инструмента); ростом производства автомобилей-самосвалов особо большой грузоподъемности и мощных тягачей, масса ободьев которых в сборе с крупногабаритными шинами достигает более 3000 кг.
В связи с увеличением выпуска автомобилей особо большой грузоподъемности шиномонтажные цехи в хозяйствах необходимо оснащать вспомогательным оборудованием для обслуживания
крупногабаритных шин — устройствами для отсоса воздуха из камер и специальными расширителями бортов шин.
Технологический процесс в шиномонтажном цехе включает следующие работы:
прием колес с шинами в сборе;
чистка, мойка и сушка шин и колес в сборе;
демонтаж шин (ручной или с помощью станков и приспособлений);
осмотр и сортировка шин, камер, ободных лент, ободьев с дисками, съемных бортовых и замочных колец;
проверка герметичности камер;
ремонт мелких повреждений покрышек, камер и ободных лент;
очистка и мелкий ремонт деталей колес, окраска их;
комплектование шин и колес;
монтаж шин;
накачивание и контроль внутреннего давления воздуха в шинах;
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 сушильном шкафу. При отсутствии этих средств колеса рекомендуется протирать обтирочным материалом.
После демонтажа обода бортовые и замочные кольца осматривают и разделяют на группы. При этом необходимо обратить внимание на механические повреждения, особенно в области замочной части. Дефекты могут быть следующие: деформации в области основания обода и замочных колец, общая деформация этих частей, 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 элементов колес устраняют с помощью различных стальных оправок, гладилок, молотков, слесарного инструмента. При этом необхо- у*
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 просушивают.
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 состоянии поверхности обода, взаимодействующей с бескамерной шиной. На поверхности не должно быть ржавчины и грязи. Ее присутствие мешает плотной установке бортов шины на обод, приводит к дисбалансу и неравномерному износу шин. Вследствие коррозии неравномерно уменьшается толщина обода, что приводит к утечке воздуха.
Окраска колес предупреждает появление ржавчины и тем самым увеличивает долговечность их, исключая вредное воздействие коррозии на шины.
Общие правила монтажа и демонтажа шин. Техника безопасности. Особое внимание необходимо обращать на следующие моменты, 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 соответствующего участка борта шины;
правильное (в соответствии с инструкцией) использование монтажного инструмента, обеспечивающее максимальный выигрыш в силе и предотвращающее повреждение бортов шины.
Анализ процессов монтажа и демонтажа шин с ободьями различных конструктивных схем (неразборных, с монтажным ручьем и разборных, многокомпонентных) показывает, что этим процессам 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 предварительная 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
схемой работы монтажных станков, конструкцией ручного монтажного 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 демонтажа шины. Поэтому при монтаже или демонтаже колес необходимо соблюдать следующие основные правила, выполнение которых позволит в значительной степени повысить безопасность и облегчить монтажно-демонтажные работы.
Монтажно-демонтажные работы нужно проводить только согласно инструкции на монтаж и демонтаж данного типа колес, прилагаемой к машине.
Перед монтажом необходимо проверить комплектность шины и деталей колеса и собирать колесо с шиной только установленного размера.
Нельзя эксплуатировать ободья и другие детали колес, имеющие нарушение формы (недопустимое отклонение от некруглости бортового кольца и обода, «винт» замочного кольца, вмятины 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 очищать 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 эксйлу- атации может произойти самопроизвольный демонтаж.
Монтаж-демонтаж следует проводить на специальных стендах, предназначенных для монтажа или демонтажа данного типа колес и шин, или ручным монтажным инструментом, прикладываемым к машине. Нельзя допускать образования на монтажных лопатках или на рабочих органах монтажно-демонтажных стендов (станков) острых кромок, заусенцев, ржавчины и грязи.
При снятии колес со ступицы для демонтажа шин (в случае 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 выпустить воздух из шин. При снятии одного из сдвоенных колес воздух необходимо выпустить из обеих шин. Категорически запрещается демонтаж шин, из которых не полностью выпущен воздух.
Накачивать шину в сборе с колесом в гаражных условиях следует в специальном металлическом ограждении (монтажной
камере), способном защитить обслуживающий персонал от удара выбрасываемыми съемными деталями колеса в случае самопроизвольного демонтажа или разрыва шины.
Для обеспечения безопасности при накачивании шины необходимо использовать самозакрепляющие прижимы, с помощью которых шланг может быть закреплен на вентиле, что дает возможность накачивать шину, находясь от нее на достаточном расстоянии.
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 соединениями необходимо убедиться, что все гайки затянуты одинаково рекомендуемым инструкцией моментом. Не допускаются к эксплуатации колеса, у которых нет хотя бы одной гайки.
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.
Недопустимо применение при монтаже и демонтаже тяжелых предметов (кувалд, ломов и др.), способных деформировать детали колеса.
Монтажный инструмент и оборудование. Монтажно-демонтажные 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 шиномонтажник в мелких автохозяйствах или других предприятиях, эксплуатирующих колесную технику, где экономически нецелесообразно использование шиномонтажных стендов, а также владельцы индивидуального транспорта.
Для проведения шиномонтажных работ вручную применяют специальные монтажные лопатки, входящие в комплект инструмента, прилагаемого к каждой машине.
Для каждого типа колес применяются свои монтажные лопатки, 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 монтажного 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-
Рис. 6.3. Лопатки для монтажа шин легковых автомобилей: а — с неразрезными концами, б — вильчатая
ловлях любого автохозяйства, ремонтно-механической мастерской из высокопрочных марок стали: 40Х, сталь 45. Оба конца монтажных лопаток с целью упрочения термообрабатывают до твердости HRC3 = ЗОч-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
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 «прикипания» 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 демонтажа шин: сдвиг шины с посадочных полок упорами специаль-
Рис. 6.5. Лопатки для монтажа шин на колеса грузовых автомобилей трехкомпонентной конструкции:
<1 — 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 заводом «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,
Рис. 8.6. 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, гпдроцилиндр 3, съемник, состоящий из восьми размещенных по окружности клинообразных лап 4, положение которых можно регулировать в радиальном направлении. Демонтаж выполняется на стенде полностью, монтаж предусматривает предварительную сборку шины с ободом. Ниже приведена техническая характеристика стенда Ш509.
Производительность при демонтаже и монтаже, шин/ч . .6
Усилие отжатия борта покрышки, кН 215
То же, бортового кольца, кН 142
Давление в гидросистеме, МПа 14
Ход штока цилиндра, мм 360
Время полного хода штока, мин: рабочего 1,2
обратного 0,9
Максимальное усилие гидроподъемника, кН 2,5
Высота подъема, мм 175
Мощность электродвигателя,кВт 3
Размеры, мм 1400X926X1620
Масса стенда, кг 600
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 общей оси, качающихся в вертикальной плоскости. На рычагах с возможностью регулировки установлены исполнительные органы — два диска и ролик, свободно вращающиеся на своих осях. Рычаги способны сближаться либо расходиться, в зависимости от направления перемещения штока привода. Монтаж-демонтаж осуществляется в результате взаимодействия вращающейся шины с дисками и роликом. Ниже приведена техническая характеристика стенда Ш501М.
Производительность при монтаже-демонтаже, шпв/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 .... 1180X625X1085
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 нажимное кольцо опускается вниз, сдвигая борт шины с посадочной полки — основная операция демонтажа. К вспомогательным операциям относятся предварительная установка и взаимная ориентация 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 предохраняющим устройством. В состав стенда входит гидростанция с пультом управления. Стенд должен быть установлен в зоне действия грузоподъемного устройства, обеспечивающего перемещение деталей колеса, шины и стенда.
На предприятиях нашей страны находят также применение стенды для демонтажа шин грузовых автомобилей, выпускаемые
Рис. 6.8. Стенд для демонтажа шин грузовых автомобилей народного предприятия ЧССР «Ваг»Рис. 6.8. Стенд для демонтажа шин грузовых автомобилей народного предприятия ЧССР «Ваг»
Рис. 6.8. Стенд для демонтажа шин грузовых автомобилей народного предприятия ЧССР «Ваг»
Рис. 6.8. Стенд для демонтажа шин грузовых автомобилей народного предприятия ЧССР «Ваг»
Рис. 6.7. Стенд для монтажа и демонтажа крупногабаритных шин (зона рабочих органов)
народным предприятием ЧССР «Baz» (г. Братислава) (рис. 6.8). Ниже приведена техническая характеристика этого стенда.
Диапазон диаметров ободьев, 15—20
Максимальная ширима 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 закрепления на штоке гидроцилиндра колеса с шиной, из которой полностью выпущен воздух (замочное и бортовое кольца должны быть предварительно сняты), упоры съемника подводятся в радиальном направлении вплотную к бортовой части колеса, в осевом — к борту шины. Органами управления являются три рычага гидрораспределителя, управляющие гидроцилиндром (осевое перемещение колеса), упорами (радиальное перемещение) и подъемником (на стадии установки и закрепления колеса). Чередуя радиальное поджатие упоров съемника и осевое перемещение колеса, осуществляют сдвиг бортов шины с посадочной полки обода.
Монтаж и демонтаж шин и колес ручным монтажным инструментом. 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:
шину укладывают на помост или брезентовую подстилку;
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 повторяют до полного ввода борта покрышки за закраину колеса (рис. 6.9, а и б);
после того как один борт покрышки разместился в ручье обода, вставляют камеру, при этом контролируют положение вентиля — не следует допускать его перекоса;
второй борт покрышки перемещают монтажными лопатками на посадочную полку обода. Монтаж начинают со стороны, противоположной вентильному отверстию, и завершают около него. При этом перемещать борт следует постепенно. Нужно следить, чтобы часть борта, смонтированная на обод, находилась в монтажном ручье. Монтаж проводится осторожно, чтобы избежать защемления и разрыва камеры монтажными лопатками (рис. 6.9, в и г);
проверяют правильность установки вентиля и нагнетают в шину воздух.
Демонтаж шины осуществляют следующим образом:
полностью выпускают воздух из камеры;
снимают борта покрышки с посадочных полок обода, отжимая их последовательно монтажными лопатками от закраины. Для этого монтажную лопатку вставляют между закраиной обода и бортом шины, вторую лопатку вставляют между закраиной и бортом шины на расстоянии 10—15 см от первой. Освобождая первую монтажную лопатку и отступив 10—15 см от второй, вставляют ее снова между закраиной и бортом шины и отжимают
а)в)в)
Рис. 6.10. Демонтаж шины
вниз. Продолжают эту операцию последовательно по всей окружности шины (с двух сторон), пока борта шины не будут сняты с посадочных полок обода (рис. 6.10, tz);
кладут колесо вентилем вверх и отжимают вентиль в полость покрышки;
со стороны, противоположной вентилю, сдвигают борт покрышки в монтажный ручей обода. Удерживая борт покрышки в монтажном ручье, вставляют обе монтажные лопатки на расстоянии не более 10 см по обе стороны от вентиля. Лопатки нужно вставлять осторожно и на небольшую глубину во избежание повреждения камеры. После этого легкими движениями сначала одной лопатки, а затем и второй, без значительных усилий перемещают часть борта за закраину обода (рис. 6.10, б). Отступив от извлеченной части на расстояние, позволяющее без труда завести лопатку между бортом и закраиной обода, повторяют операции до полного снятия борта шины. При этом нельзя прилагать больших усилий, чтобы не повредить борт покрышки или закраину обода;
приподнимая покрышку, извлекают из нее камеру;
переворачивают колесо с покрышкой обратной стороной, вводят борт покрышки в монтажный ручей обода. Вставляют монтажную лопатку между верхним бортом шины и нижней закраиной обода и выводят обод под бортом покрышки (рис. 6.10, в). Таким же образом, действуя второй монтажной лопаткой на расстоянии 15—20 см от первой, отжимают обод, повторяя эти операции до полного освобождения колеса.
Перемещать борт покрышки за закраину обода не следует одновременно двумя монтажными лопатками во избежание растяжения или разрыва бортового кольца покрышки или повреждения бортовой закраины обода.
Бескамерные шины легковых автомобилей демонтируют и монтируют на обод почти так же, как камерные шины. Отличительной особенностью является установка вентиля на обод и использование специальных приспособлений, облегчающих герметизацию внутренней полости шины в начальной стадии. К ним относятся стяж-
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 монтажного инструмента, показанного на рис. 6.4.
Монтаж проводят в такой последовательности:
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 закраиной обода и, отжимая к ободу, перемещают часть борта на закраину обода (рис. 6.11, а). Повторяя эту операцию по окружности обода, полностью устанавливают обод в шину;
ставят колесо с шиной вертикально, вентильным отверстием вверх, оттягивая на себя обод, вкладывают камеру в полость шины, предварительно вставив вентиль в отверстие обода и закрепив его кожухом (рис. 6.11, б);
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 лопаткой 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 рекомендуемого давления (рис. 6.11, в). "
Демонтаж шины осуществляют в следующем порядке:
очищают колесо и шину от грязи, выпустив полностью воздух из шины, отворачивают кожух вентиля и отжимают внутрь шины;
г)8)е)
Рис. 6.12. Демонтаж шины трактора (сельскохозяйственной машины)
вставляют прямой конец монтажной лопатки между бортом 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 окружности колеса, полностью снимают борт шины с полки обода (рис. 6.12, я);
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);
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;
приподняв шину или установив вертикально, отжимают внутрь колесо и извлекают камеру (рис. 6.12, а);
положив шину с колесом вентильным отверстием вниз, приподняв руками обод в шине до упора в борт, вставляют пло-
г?6)е)
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);
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:
шину в сборе кладут наклонно на обод и вводят вентиль в вентильный паз (рис. 6.13, а);
приподняв шину со стороны вентиля, надевают ее на обод. Устанавливают бортовое, затем замочное кольца (рис. 6.13, б);
осадив борт шины, устанавливают замочное кольцо в замочную канавку (рис. 6.13, в). Убеждаются, путем внешнего осмотра, в правильности сборки;
помещают колесо в сборе в предохранительную камеру и, нагнетая в шину воздух, устанавливают рекомендуемое давление.
Демонтаж шины осуществляют в следующем порядке:
перед демонтажом полностью выпускают воздух из шины;
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, а).
8 П/р И. В. Балабина
Повторяя эту операцию по окружности, снимают борта шины с посадочных полок обода с обеих сторон;
вставив острый конец прямой лопатки в демонтажный паз замочного кольца, отжимают его. Второй лопаткой приподнимают кольцо вверх, как показано на рис. 6.13, д;
поддерживая кольцо одной лопаткой, второй лопаткой повторяют предыдущую операцию. Передвигая лопатки таким образом по окружности замочного кольца, извлекают его полностью (рис. 6.13, е);
сняв бортовое кольцо, переворачивают колесо и освобождают его от шины.
в.з. балансировка колес
Неуравновешенность и биения колес. К факторам, существенно влияющим на техническое состояние колесного узла и эксплуатационные качества автомобиля, относятся неуравновешенность колес и их биения. В технической литературе (в том числе в ГОСТ 4754—80) используются различные термины и определения рассматриваемых факторов, что, нередко, приводит к недоразумениям (например, различие в размерностях и определении термина «дисбаланс»). Поэтому дальнейшее рассмотрение проводится в соответствии с положениями, изложенными в ГОСТ 19534—74. '
Сказанное в известной мере справедливо и в отношении биений. 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 биении 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 должна быть соотнесена с конкретной поверхностью. Отметим, что в большинстве практических случаев неуравновешенность п биения, 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-
честву балансировки предъявляют к колесам легковых автомобилей, 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 неравномерного износа шин и повреждений колес, что обусловливает необходимость их периодического контроля и поддержания в допустимых 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 неуравновешенность. Неуравновешенность шин составляет 55— 75 % суммарной величины, колеса 20—25 % и ступицы с тормозным 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: статическую, моментную, динамическую и квазистатическую.
Статическая неуравновешенность колеса — неуравновешенность, при которой ось колеса и его главная центральная ось инерции параллельны (полностью определяется главным вектором 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 — неуравновешенность, при которой ось колеса и его главная центральная ось инерции пересекаются в центре масс колеса. Полностью определяется главным моментом дисбалансов колеса или двумя, равными по значению антипараллельными векторами дисбалансов, лежащими в двух произвольных плоскостях, перпендикулярных оси колеса (рис. 6.14, б).
Динамическая неуравновешенность колеса — неуравновешенность, при которой ось колеса и его главная центральная ось инерции пересекаются не в центре масс или перекрещиваются (рис. 6.14, в). Динамическая неуравновешенность состоит из статической и моментной неуравновешенности. Полностью определяется главным вектором и главным моментом дисбалансов колеса или двумя дисбалансами, в общем случае различными по 8*
Рис. 6.14. Схема образования неуравновешенности колеса:
/ — плоскость коррекции; // — главная центральная ось инерции; III — ось вращения колеса; ест — эксцентриситет центра масс колеса, мкм; е^, ё — эксцентриситеты 1-й соответственно корректирующей и неуравновешенной масс; I — расстояние между плоскостями коррекции; Ц — осевое расстояние от i-й точечной массы или плоскости, перпендикулярной оси колеса до центра масс колеса; т- (i — 1, 2 ...) — Z-я точечная неуравновешенная масса; т^ — Z-я точечная корректирующая масса; т^ — масса колеса
величине и непараллельными, лежащими в двух произвольных плоскостях, перпендикулярных оси колеса.
Квазистатическая неуравновешенность — динамическая неуравновешенность, при которой ось колеса и его главная центральная ось инерции пересекаются не в центре масс колеса. При этом главный вектор дисбалансов перпендикулярен оси колеса, проходит через центр его масс и лежит в плоскости главной центральной 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 момента дисбалансов (проводится не менее чем в двух плоскостях коррекции).
Динамическая балансировка — процесс уменьшения дисбалансов колеса, корректирующих его динамическую неуравновешенность.
Полная балансировка — приведение к нулевому значению главного вектора и главного момента.
Статическая неуравновешенность колеса характеризуется главным вектором дисбалансов колеса, а моментная неуравновешенность — главным моментом дисбалансов колеса. Комбинации этих двух частных случаев определяют более общий случай, а именно квазистатическую (m2 > ^i) и динамическую неуравновешенности. Наиболее общий случай характеризуется также различными, 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.
1000 (1050) **1200 (1300)1300 (1400)1700(2000)200017005000 * (5400)45001500800150070082085020001000 (1050) **1200 (1300)1300 (1400)1700(2000)200017005000 * (5400)4500150080015007008208502000155—13/6,15—13
1000 (1050) **
1200 (1300)
1300 (1400)
1700(2000)
2000
1700
5000 * (5400)
4500
1500
800
1500
700
820
850
2000
1000 (1050) **
1200 (1300)
1300 (1400)
1700(2000)
2000
1700
5000 * (5400)
4500
1500
800
1500
700
820
850
2000
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 ..
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 допустимые пределы установкой трех грузиков, то необходимо изменить положение шины относительно 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 динамического 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 автомобиля УАЗ) 70
В ГОСТ 5513—75 установлено, что статический дисбаланс шин грузовых автомобилей не должен превышать 0,5 % произведения массы шины на радиус для шин первого сорта. Это значение, как и в предыдущем случае, может рассматриваться как допустимое и для колеса в сборе с шиной (в связи с тем, что влияние дисбалансов шины на уравновешенность колесного узла значительно выше, чем влияние колеса).
Станки для балансировки колес. В настоящее время выпускается два вида балансировочного оборудования: для балансировки со снятием колеса с автомобиля и без снятия — балансировки на месте.
Стационарный станок модели К 121, разработанный и изготовленный 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 индукционным преобразователем в электрический сигнал, который поступает в электронный измерительный блок. По показаниям измерительного прибора, установленного на выходе блока, определяют неуравновешенную массу в граммах. Угол дисбаланса
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 положение, 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 грузов, 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, прижимаемый 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 закрепляют на подвеске.
Механические колебания, возникающие вследствие дисбаланса колеса, преобразуются датчиком в электрические сигналы, которые после обработки в измерительном устройстве выводятся на индикатор, показывающий величину неуравновешенности в единицах массы. Для определения положения уравновешивающих грузов также используется стробоскопический эффект. На колесе наносят произвольную метку, которая в свете импульсной лампы будет казаться неподвижной (на вращающемся колесе). Положение метки запоминают и после остановки колеса поворачивают его до наблюдаемого при вращении положения метки. Грузик устанавливают на верхнюю точку обода с внешней стороны. Масса грузика (или набора грузиков) должна соответствовать показаниям индикатора. Операцию повторяют до получения приемлемых результатов, о чем судят по положению стрелки индикатора в определенной зоне, вблизи нуля.
Ниже приведена техническая характеристика станка К 125.
Масса балансируемых колес, кг До40
Диаметр балансируемых колес,мм 595—800
Точность балансировки, г 15
Масса грузов, г 0—150
Цена деления шкалы измерения масс балансировочных грузов, г 5
Эквивалентная скорость движения, км/ч 172
Мощность привода, кВт 2,2
Размеры, мм 1015X870X590
Масса, кг 65
В качестве примера современного балансировочного оборудования для балансировки колес легковых автомобилей можно привести стенд, показанный на рис. 6.16.
Ниже приведена техническая характеристика этого стенда.
Масса, кг 150
Размеры, мм 910X520X1300
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, необходимо установить на пульте управления основные размеры балансируемого колеса — диаметр и ширину обода, а также величину,
характеризующую относительное положение колеса в осевом направлении (по специальному выдвижному упору). Остановка (примерно через 7 с) и запоминание результатов происходят автоматически. Информация выводится на цифровое табло. После остановки необходимо медленно поворачивать колесо вручную и по состоянию индикации на цифровом табло определить положение и массу уравновешивающих грузов для внутренней и внешней плоскостей коррекции.
Рис. 6.16. Стенд для балансировки колес легковых автомобилей
Описанный процесс балансировки характерен в основных чертах для современных балансировочных средств.
При балансировке независимо от типа применяемого оборудования необходимо соблюдение общих правил:
все балансируемые элементы колес должны быть тщательно очищены от грязи и разного рода посторонних предметов;
перед балансировкой необходимо проверить радиальное и осевое биение шины;
при балансировке колеса без снятия с автомобиля следует" убедиться, что колодки не касаются тормозных барабанов или дисков, шина при этом должна иметь нормальную рабочую температуру (быть нагретой);
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 опорной поверхностью. Для повышения безопасности выполнения работ второе ведущее колесо лучше снять;
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 накачивания шин. Станки для динамической балансировки должны быть оборудованы защитным кожухом;
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.
Монтировать можно только те колеса, у которых не нарушена окраска всех деталей как с наружной, так и с внутренней стороны. Применение деталей, поврежденных коррозией, затрудняет монтаж и последующий демонтаж, так как к неокрашенным поверхностям шины «прикипают» сильнее, и может стать причиной 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-
Рис. 6.17. Рекомендуемая последовательность затяжки гаек крепления бездисковых колес:
а — с пятью спицами; б — с шестью спицами
назначенные для металла. Особенно тщательно необходимо осматривать окраску колес, предназначенных для бескамер- ных шин.
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.
Не следует устанавливать на колеса какие-либо дополнительные элементы, например вторые съемные бортовые кольца для уменьшения ширины обода, или применять съемные детали от колес другого типа, так как это нарушает условия контактирования деталей и может привести к преждевременному выходу колес и шин из строя.
Ободья п диски колес необходимо периодически осматривать. При обнаружении механических повреждений нужно принять меры к их устранению.
При установке колеса на машину необходимо гайки крепления 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 закрепления колес и вызывают преждевременный выход из строя дисков или проворот бездисковых колес, приводящий к срезанию вентиля шины. Превышение приведенных значений для колес легковых автомобилей приводит к снижению долговечности дисков, а для колес грузовых автомобилей — к повреждениям резьбы шпилек и болтов.
Колеса устанавливают на ступицу и центрируют в вывешенном состоянии. Окончательно затягивать гайки следует при опущенном колесе в последовательности «крест-накрест» (рис. 6.17).
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 автомобилей ослабляются значительно интенсивнее, чем при последующей эксплуатации; для креплений колес этот период сокращается до 200—300 км. Особое внимание в это время следует уделять 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 Vs 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.
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 стационарным демонтажным станком либо прессом.
Обнаруженные при демонтаже дефекты деталей колес необходимо устранить, а в случае невозможности их устранения — выбраковать колесо.
ПРИЛОЖЕНИЯ
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА РАЗБОРНОГО ОБОДА КОЛЕСА ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ
Вычерчивание профиля обода, выбор нулевого сечения, определение геометрических характеристик сечений закраины обода для отдельных участков.
Площадь Ft.
Координаты центра тяжести xci и уй относительно начальных осей X' и К'.
Статические моменты относительно начальных осей
Six ::= ^iy^, Siy = FiXci-
Моменты инерции Jiy относительно центральных вертикальных осей К участков.
Определение геометрических характеристик сечений для отсеченных частей закраины.
Площадь Kn = U Ft.
Статические моменты Snx = У! Sin; Sny = У Siu. i=lZ=1
Координаты центров тяжести хсп = Sny/Fn-, усп — Snx/Fn.
Моменты инерции относительно центральных осей К (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 60 в нулевом сечении.
Площадь F сечения закраины.
Радиус с центра тяжести закраины.
Центральный момент инерции Ju всего сечения закраины относительно 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 тяжести всей закраины).
еп = а — ап — плечо действия силы Qo относительно центра тяжести отсеченной части.
рп = ру 4- усп (ру — расстояние от оси обода до оси Хгу
Гц — расстояние от оси обода до середины сечения, образующего n-й участок.
dn — расстояние от середины сечения, образующего л-й участок, до центра тяжести отсеченной части.
Определение внешних нагрузок по отдельным участкам закраины. Определение констант.
h —• расстояние от центра О' окружности, образующей профиль закраины, до центра тяжести сечения окраины, h = = V (Уэ- — хс)2 + («/о' — Ус)2; h' — расстояние от центра О" окружности, образующей профиль закраины, до центра тяжести сечения закраины, h' = V(хо— хс)2+ (Уо- + Ус)2; хо- и у0. — координаты точки О';
хо" и уо- — координаты точки О";
хс и ус — координаты центра тяжести сечения закраины. Угол 7, tg 7 = (г — к)Цго'—с) (г0' — радиус окружности с центром О); к = хо- — хс + г; го- = ру + уо-- Угол у1, tg 71 » (л + k)Rc — r0"), (г0- — радиус окружности, проходящей через точку О").
Определение подынтегральных функций.
Построение эпюр внешней нагрузки по отдельным участкам: для участка АВ q = ^ (ср); для участка ВС q = ^ (х); для участка CD q =t2 (ф); для участка DE q =^ (х). Вычисление функций фг (х) и фг (ср) и построение эпюр: для участка АВ ф1 (ср) = (го-/г + sin ф) cos ф; фз (ф) = = Vo'lr + sin ф) sin ф; ф5 (ф) = (rodr + sin ср) cos (7 — ср); для участка ВС фг (х) = R; ф3 (х) = R (R — с) (R — текущий радиус); для участка CD фг (ф) = {rcrih — sin ф) cos ф;
ф4 (ф) = Vo'-lri — sin ф) sin ф; ф6 (ф) = Ro-ln — sin ф) х X cos (7! — ф); для участка DE ф2 (х) = (г8 — х sin 5°); ф4 (х) = х (г8 —■ х sin 5°) (5° — угол наклона конической полки обода; г8 — расстояние от оси обода до точки пересечения образующей конуса посадочной полки с осью Y).
Вычисление значений внешних силовых факторов по участкам.
Осевая сила Nqn:
л/2—<р,
для участка ЛВ У9П — (г2/р) J ^(ф)Ф1(ф)^ф (ф„ — угол
наклона n-го сечения относительно оси X; фг — угол между сечением начала приложения нагрузки q = ^ (ф) и осью У);
го-
для участка ВС А^ = (1/р) J £1 (х) ф4 (х) d(x) + NqB (rn~ rn
радиус обода, определяющий положение n-го сечения относительно оси обода; NqB — суммарное значение осевой
Л/2—ф,
силы на участке АВ, NqB — (r2/p) JL (ф) Фх (ф) ^ф! Для
о
4>п
участка CD Nqn = (rf/p) J g2 (ср) ф2 (<p) dtp + NqC (tph — угол, о
определяющий положение n-го сечения относительно оси X); NqC — осевая сила на тороидальном и плоском участках, го-
NqC=Qjp) J gx (х) фх (х) dx 4- NqB; для начального сечения No =
= р!2р (щ — dll4); do = 2 (р„ + 6 + 6Кф) (6 — суммарная толщина стенок камеры и флепа); для участка ED NED = No — — Nqn (NqD — суммарное значение осевой силы на участке "л/2—5°
AD); NqD= V2M j 62 (Ф) Фг (Ф2) dtp + NqC. о
Поперечная сила QQn, действующая на отсеченную часть закраины от нулевого до n-го сечения:
для участка ED Q9n = cos5°/P J 62 (х) ф2 (х) dx Щ, 12 — In
расстояние от точки S до точки пересечения посадочной полки с текущим и нулевым сечениями), QqD = cos 5°/р J£2 (х)X X^(xldx(QqD—суммарная поперечная сила для всего участка ED\, для участка DC Qqn=QqD + (r^/p) J g2 (ф) ф4 (ср) dtp (<pi = 85л/ /180 — угол, определяющий положение точки D относительно оси X); для участка В A Qqn Q9b +42/P)J 1х(ф) ф3(ф) N о
(QqB — поперечная сила Qqn для сечения, проходящего через точку В), QqB = QqC = (r^/p) [ g2 (ср) ф4 (ср) dtp -j- QqD; б
полная поперечная сила, действующая на всю закраину, Л/2—<р
Qq = QqA = QqB + (^/Р) J fel (ф) Фз (ф) dtp.
0
Внешний момент Mgnc, действующий на отсеченную (от нулевого до n-го сечения) часть закраины, взятый относительно центра тяжести сечения закраины:
для участка ED Мдпс=—Ыо^—^/р) J ^2(x)^4(x)dx (NDE = in
= No — NqD; тл — расстояние по вертикали от центра тяжести сечения всей закраины до середины отрезка DE; NqD — суммарная осевая сила на участке AD); для участка DC
Mqne = MqDC — (r^h'/p) J |2 (ср) фв (ф) dtp (K = (c — rO")/cos ft,
MqDC = Mqne при /„ = /J; для участка CB MqTtc =
= M?Cc + (l/P) f £1(*)Ы*)^ (Mqcc = Mqne При ф„ = 0); rO"
st/2—<pt
для участка BA Mqnc = MqBC + (^/P) J ^ (ф) фБ (ср) йф
(MqBC =Mqnc ПРИ Гп = Г0"\
Полный момент, действующий на закраину, Mq = MqAC =
Л/2—<р,
= MqBC + ГО?) J £1 (ф) Фв (ф) ^Ф-
о
Момент М qn от внешних нагрузок, действующий на отсеченную часть закраины, относительно центра тяжести отсеченной части Mqn = Qqn (Ус ~ Усп} cos (ф — ft)/(cos ft sin ф) + 4 М qnc 1ф = arctg (QqiJ N ^ = (хсп ^с)МУс Усп), ^i = = Мо — Nqn; у2 = arctg (хсп — хс)/(ус — усп) 1.
Определение внутренних силовых факторов Мо и Qo в нулевом сечении.
Коэффициенты Ро = ^3(1 — ц2)/(р26о); % = (pc6oPo)/[6K (1 — р2)]; со = Ро/Х; f = Jy!F-, go = (l+2«po)/(l+«Po + %).
Изгибающий момент W1 оИзгибающий момент W1 о1 Ц- 2ср0е0/ (1 — О,5Ео) -р яРо^о1 Ц- 2ср0е0/ (1 — О,5Ео) -р яРо^оСиловые факторы в начальном сечении.
Изгибающий момент W1 о
Изгибающий момент W1 о
1 Ц- 2ср0е0/ (1 — О,5Ео) -р яРо^о
1 Ц- 2ср0е0/ (1 — О,5Ео) -р яРо^о
[д4 2q = Mq + No (с р) 1.
Поперечная сила Qo =М oSoPo — Qq IBo % /(1 +2tzP0)J.
Определение внутренних силовых факторов в сечении закраины
и цилиндрической части обода, построение эпюры изгибающих моментов, действующих в сечении обода.
Сечения закраины обода.
Изгибающий момент Мп = p/(rnp„) |[(Abq — М о — Q«a) X X (Fn dnen + Jn) d J у} — [c (Qo + Qg) FndnIF] + (Qo + T" Qq) Pn^n [AI qn Al 0 ’ Qo^n "K Ag (pn P) I Pn}
Kn Pn) Nqn.
Поперечная сила Qn = [F„dn/(rnpn) ] { [(А129 — M о — Qoa) X X caJJyA — [c (Qo + Qq)/F]} + P (Qo + Qq^n.
Сечения цилиндрической части обода: Мп = М0 fexp (—pnx) ] X X (cos рпх + sin рпх) — Qo [exp (—Рх) 1 sin px/pnp2 (х — расстояние от рассматриваемых сечений до нулевого; рп = = ^3(1 — р2)/р26„; 6П — толщина обода в рассматриваемом сечении). Напряжение в закраине.
Поперечные напряжения о„ = (Qn cos ф + Nqn sin ф)/6„ ± SMjbn (плюс — для напряжений на наружной стороне обода, минус— для внутренней стороны; 6П — толщина закраины в п-м сечении).
Кольцевые напряжения ок = ^M^q — Мо — Qon) pxn[Jy — (Qo+ + Qq) PlF + 6pAln/6„ (xn — горизонтальная координата середины n-го сечения х, у, начало отсчета которой лежит в центре тяжести сечения закраины, хп = оп — dn; плюс — для наружной стороны обода, минус ■— для внутренней).
Напряжения в цилиндрической части.
Коэффициент Р для n-го сечения р„ = у'З (1 — р2)/(р26п) (6П —толщина обода в n-м сечении).
Цилиндрическая жесткость Dn = (Eb^j [12 (1 — у2)].
Перемещение ю„ = — [ АТ0/(2О„рЛ)] [exp (— pnx)] (cos Р„х — — sin р„х) + [Q0/(2Z)np®)] [exp (— p„x)J cos p„x.
Кольцевая сила Nti = Eton6Jp.
Поперечные напряжения on = No/8n + 67H„/6„ (плюс для наружной поверхности обода). Кольцевые напряжения oh = = Ny/bn ± брАЦ/бп (плюс для наружной поверхности обода).
Построение эпюры напряжений в сечениях обода.
ПРИЛ1ЕР РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБОДА 7,0—20 ПОД ДЕЙСТВИЕЛ1 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 давлении воздуха в шине (см. рис. 1.14, б);
коэффициент Пуассона материала обода у = 0,28.
Определение геометрических характеристик отдельных участков обода.
Рис. ПЛ. прил. Схема разделения сечения бортовой части ободаРис. ПЛ. прил. Схема разделения сечения бортовой части ободаРис. II.2. прил. Участок ЕВ посадочной полкиРис. II.2. прил. Участок ЕВ посадочной полки
Рис. ПЛ. прил. Схема разделения сечения бортовой части обода
Рис. ПЛ. прил. Схема разделения сечения бортовой части обода
Рис. II.2. прил. Участок ЕВ посадочной полки
Рис. II.2. прил. Участок ЕВ посадочной 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.).
F11 = 0,5DE-DD'; F12 = 0,5D'E' ЕЕ';
хси = xdd* + (1/3) (DEcoses — DD' sin os);
yctl =(Al3>) (2DD' cos a — DE sin a);
л"<?12 = xdd- 4- 2D'E' /3 — DD' sin a;
Ус12 = EE /3;
Siix = FиУаъ Slly = Fnxcn;
Siax — F мУсС, S12y = F 12xci2;
Ji4n = (DEY DD'/36; Jum = DE-(DD'Y№
Jnx = Jи (i) sin2 a Ц- /„ (2) cos2 a;
J12B = J11 (i)COS2a + /11(2) sin2 a.
Участок DC можно представить как прямоугольник NC'KD' (рис. II.3 прил.), треугольник ND'O", квадрат О’ЕКМ, малый O"'LM с центральным углом л/2 и большой О"CD с центральным углом (л/2 — 5°) круговые секторы.
Прямоугольник NC'KD'-.
Fa = KD'СК;
хсз1 ~ хс*к _F KD 1*2;
Усз1 — С К(2;
Saix — Faticsu Saiy ■— FsiXC31;
J^x = KD' (A-C')3/12; T31i, = (KD')3 KC4\2.
Треугольник ND'О”;
F32 = (O'C' — D'K) C’KI^xC32 = xc.r + D'K + (0"C — D'K)/3;
Усзз = 2C KIK,
S32« = FзгУсзй, Sgag = F32xC3S;
j32x = (CK)3 (O"C — KD’) I 36:
/з2У = С'К (0"C — KD'Y^.
Квадрат O"'LKNV.
F33 = (0"'Ц2;
Хсзз = Xc-k + 0" Ll^,\
yC33 = О'"Ш;
Ss3x = F заУсЗз', 8ззд = F ззХд38;
JS3X = J^y = (O'"L)V12.
Малый круговой сектор O"'LM:
^LM = 45° = 0,785;
FS1 = Km <O"'LV = 0,785 (О”ЬУ;
yx = O'"L-2 sin 0,785/(3-0,785) = 0,6000"'L;
xC34 = xc-k + O"'L — yv sin Km == xc-K + 1,424O'"L;
Усз4 = ОТ — уг cos yLM = 0,576O"'L;S34X = F З4УСЗ4, Sg4y = Рз4Хс84,J34 (i) = (ЯОТу1 (у^м 4- sin yLM cos yLM —- 16 sin2 yLM/9yLMW = 0,0384 (O"'L)4;^34(2) = (20"'Lf <yLM — sin yLM cosyLM) = 0,0714 (0"'L)4;
J34X = Js4y = 0,5 (Js4(i) + «^34(2)) = 0,0549 (O"'L)4.
Большой круговой сектор O"CD:
yCD = 42° 30' = 0,742;
F35 = У cd (0"C)2 = 0,742 (O"C)2;y2 = O"C-2 sin у(ЛДу<л> = 0,6070"C;xC3B = XcD 4- O"C — 0,6070"C = xCD + 0,3930"C;
Усзз = C К —* Уз sin yCD = С К — 0,4110 С;
Sgbx = Рззусзз, Sssy = Рз5хсз5;
Asti) = (2О"С)4 (усд + sinусд-cos yCD —- 16 sin2 yCD/9yCD)/64 = 0,0364 (O"C)4;
J35(2) = (20 C)4 (Yen — sin Yeo-cos Ycd)/64 == 0,0608 (O"C)4;
J^x — Jas (i) sin2 у cd + J 35 (2) COS2 yCD = 0,0496 (O"C)4;Jssy = J35 (i) cos2 yCD 4- J35(2) sin2 Yeo — 0,0476 (0"C)4.
Участок CG можно представить как большой О"СО, малый О'" LM круговые секторы, треугольник О"С"О"' и прямоугольник С"С"'КМ (рис. II.4 прил.).
Большой круговой сектор O"CG:
Усс = Усс- = 0,5 arctg (С"О"7О"С");
Fзх = О CyCG",
Уз = 2О"С sin усс/Зусс-,XC21 = XCD 4-0 С — Уз COS Усс",Ус21 — С К Уз sin Усс",•^Isc = F 21Уси", S21y = F 21ХС21",J21 (1) = [(2О'С)4/64] (ycg 4- sin Ycg cos yCG — 16 sin2 Ycg/9Tcg);
42i (2) = [(2O"C)4/64J (ycg — sin yCG cos Ycg);J2ix = J21 (i) sin2 Ycg 4~ J21 (2) cos2 yGc,J2iu = J21 (i) cos2 Ycg г 421 (2) sin2 yGG-
Малый круговой сектор O"'LM:
FM = (O”Ly TcG;
У» = (20"’Ly sin Ycg^Ycg!
Хем = x<;D — у 4 cos Ycg»
Ус 22 — O'M • — у4 sin Vcg>
S22X — F мУсил S22y = F22xC22‘,/22 (i > = [(2О'"Му/641 (yCG + sin Ycg cos Ycg — 16 sin2 Ycg/9Ycg);^22(2) = 1(20"'M)4/64 1 (Ycg —" sin Ycg cos Ycg)"»
J22x — ^22 (i) sin2 Ycg г *7г (2) cos2 Ycg»
*^22y = ^22(0 cos2 Ycg 7 ^22(2) sin2 Ycg-
Треугольник 0"C"0"':
FM = 0,5C'L (0"C — O"'LY
Хем = Xcd + (0"C — 0”L)/3;
yCM = 0"M + 2CL/3;
Smx — F2sIJcm‘, S.My = F23XC23',JMX = \<0"C — O’"L) (C'LyW;
J2Sy = VC'L (0"C' — O"’Ly 1/36.
Прямоугольник C"C'LO"':
F24 = C'L-O"'L;
Хем — Xc'K + 0,5O"'L;
yC24 = 0"'M + 0,5C'£;
S24X — F^iyc^F ^24y = F 24X^24",
J24X - 0-"L (C'LyiV2-,J24V = C'L (O"'Ly/\2.
Участок СВ является прямоугольником BB'C'C (рис. 11.4 прил.):
F41 = CC’BC;
хС44 = хс-кЛ"^>^СС ;
Усп ^^С К — 0,5С L',
S41X = F41Ус«; S41y = F4jXC41;
j41x = (C'L)SCC712; J41y = (CC'f CL/12.
Участок BH можно представить как большой О'ВН, малый 0wH' Н" секторы, прямоугольник OWH"B'B" и треугольник O'OWB" (рис. II.5 прил.).
Рис. П.5, прил. Участки ВН и ВЛ бортовой акраииы
Большой круговой сектор О'ВН; ^нв = 0,5 arctg (OwB"/O'B"y
^6i — ЧнвО'В;
Уь = 20'В sin унв/(3?нв);
хсы = хо* + Уб COS ^нв"'
Усы — С'К + Уь sin Чнв>
Ssix = Вь1Усы> Saly =Вб1хс51">
/яр) = [(2О'В)4/64] ^нв +
+ sin ^ив cos у//в — 16 sin2 Чнв^нвУ
Зы^ = l(2O'B)4/64] ^нв — sin ^нв cos чнвУ, /six = /si (1) sin2 Чнв + /51 (2)) COS2 ^HB; /siy = /51 (i) cos2 Yhb 4" /51 (2) sinzYHB- Малый круговой сектор Ow H"H';
Fa = (0IV В')2 ^нв", У& = 201уЯ' sin Упв/Зупв!
хС52 = xow + Уб cos у™;
Уса = С'К + О1Х В" + у6 sin YbbSSs2X = В52УС52; S52y = FS2XCb2",/52(1) = t(2OIv^')V64] (-\HB ++ sin Yhb cos Yhb — 16 sin2 Yhb/9Yhb);
/52(2) = [(2OIv//')4V64 (Yhb — sin Y/ib cos ^HBy
/52Х = /-52(1) Sin2 ^HB + /52(2) COS2 YhbJ /згу = /52(1) COS2 ^HB + /й2(2) Sill2 YHB-
Прямоугольник OIVH"B’B":
FM =OWB"B'B"-,xcss = xyiv -}- 0,5B'B";
yC53 = B'K + 0,5OivB";
Sssx =Fb3yc53-1 Sb3y =РбзХС5э;
J53x = (O^B"')8 B'B"/12;
/53y - O^B" (B'BT/\2.
Треугольник О'О^В";
F54 = 0,5O'B"B"Ow;
Хс54 = xoW + 25'5'73;
yCS4 = В'К + 0IV5"/3;
S54X — F54yCb4, Sb4ti — FmxC54;
Jb4x = O'B" ф™В"У№
азд = <0'в'т^в^№-
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 О^В'^'Н" (рис. 5 прил.).
Большой круговой сектор О’АВ;
F61 = л/4 (O'S)2 = 0,785 (O'S)2;
Уч = [2O'Bsin л/4]/(Зл/4) = 0,60'5;
Xcci = х0- + У1 cos л/4 = х0- -|- 0,4240'5;
Усвг = В'К + Уч sin л/4 = В'К + 0,4240'5:
Seix—F6iyceit S61ti = F61xC61;
Jei (i) = [(20'5)4/64j (уАД + sin ^Ав cos улв —
— 16 sin2 ^ав1^ав) = 0,0385 (O'S)4;
/б1 (2) = [(20'5)4/641 ^AB — sin ^ab cos yAB) =
= 0,0714 (O'S)4;
J six = Jeiy = 0,5 Цб\ (i) 4* *^6i (2>)-
Малый круговой сектор OWA"H'';
F62 = 0,785 (0IV//')2;
y8 = 0,60IV//';
xc62 = ^o'V + 0,424OIV//';
yc№ = B'K + 0wB" + 0,424OIV5';
Sezx = Р^УсбА 8в2у = РвгХсвг»
^62(1) = 0,0385 (О1 v/7')4;
462(2) = 0,0714 (0IV5')4;
J№» = J^y = 0,055 <O^H'y.
Прямоугольник A' A” O'В”;
F63 = A'A"-A’O';
Xc«3 = Xq» -I- 0,54 A ;
уС63 = В'К + 0,5Л'0';
5бзх — РезУс вз", Везу = FegXces",J63x = Л'Л"(Л"в")3/12;
Je3M = (Л'Л")3-^"5712.
Прямоугольник 0IVВ"В'Н':
F64 - OWH"OWB"\хс^а — Xo*v 4~ 0,50 H"-,Усн = В'К + 0,5OIVB";5б4Ж =Вв4Усе4‘, Sety = F 64X034,J64x = OWFT (0IVS")3/12;J61u = (OwH"y О^Н"!\2.
Участок AJ (рис. II.5. прил.):
Fiy = Xq» ■ AA ;
Xc?i== 0,5xp,;yC71 = B’K 4- AO' — 0,5ЛЛ';^7ix ^ F 11Ус1ъ S71y = F71xC71;Л1ж = х0,(ЛЛ')3/12;/71у = (х0,)3ЛЛ712.
Определение геометрических характеристик последовательно отсеченных частей бортовой закраины и посадочной полки.
Площади Fn отсеченных частей:
Fi = Fn + F12;
F2 = F3 4- F21 — F23 — F22 — F24;
F3 = Ft 4~ F31 + FSg — F33 4" F34 — FS5;
F4 = F3 4- F41;
FB = F4 + FB1 - F52 - F63 - F64;
Fe = F4 4- Fei — F62 — Fes — F64;
F = F. = Fe 4- F71.
Статические моменты Snx, Sny отсеченных частей Fn:S1X = Sux + Si2xJ
Six = Sax 4" S21X S23x S22X S24xi
Sax = Six -J- Saix S32X S33X 4* S34X ■ Sssx?
Six — S3X + S4ix;
S5X = S4x 4~ SsixSssxS53XS54X;
Sex = S4x -J- SeixSesxSeaxSe4x",
5л = S7x = Sex + S74x-
Siy = S14y + S12y;
Say = Say 4~ Siiy S2sy S2ay S24y,
Sgg = Sly 4" Ssiy + S32y Sggy + Ss4y SssyiS4y = Ssy + S41y;
Sby = S4y -j- S5iy — S52y — S53y — S54y;
S6y= S4y 4~ S61y S62y S63y S^;
Sy == S^g = Sgg 4“ S7ly.
Координаты центров тяжести xci = Siy/Рг; XC2 = S^y/F^; хсз~ S3y/F3; xci= S^y/F^, хсь= S5y/F6; xce ~ S6y/F6; xci = xc — S^y/F 7;Координаты центров тяжести xci = Siy/Рг; XC2 = S^y/F^; хсз~ S3y/F3; xci= S^y/F^, хсь= S5y/F6; xce ~ S6y/F6; xci = xc — S^y/F 7;-^cn, Усп отсеченных частей Fn: Усг — Six/Fi, УС2 = S^JF-/, Усз — S3x/F з", УC4 ^^ S^xjF4, У os= S6x/Fa;Усе = S6X/F 6;Уст — Ус — Six/F 7.-^cn, Усп отсеченных частей Fn: Усг — Six/Fi, УС2 = S^JF-/, Усз — S3x/F з", УC4 ^^ S^xjF4, У os= S6x/Fa;Усе = S6X/F 6;Уст — Ус — Six/F 7.
Координаты центров тяжести xci = Siy/Рг; XC2 = S^y/F^; хсз~ S3y/F3; xci= S^y/F^, хсь= S5y/F6; xce ~ S6y/F6; xci = xc — S^y/F 7;
Координаты центров тяжести xci = Siy/Рг; XC2 = S^y/F^; хсз~ S3y/F3; xci= S^y/F^, хсь= S5y/F6; xce ~ S6y/F6; xci = xc — S^y/F 7;
-^cn, Усп отсеченных частей Fn: Усг — Six/Fi, УС2 = S^JF-/, Усз — S3x/F з", УC4 ^^ S^xjF4, У os= S6x/Fa;
Усе = S6X/F 6;
Уст — Ус — Six/F 7.
-^cn, Усп отсеченных частей Fn: Усг — Six/Fi, УС2 = S^JF-/, Усз — S3x/F з", УC4 ^^ S^xjF4, У os= S6x/Fa;
Усе = S6X/F 6;
Уст — Ус — Six/F 7.
Моменты инерции Jnu отсеченных частей Fn относительно их центральных осей уп:
-$Ху — JllyA" F11 (ХС1 — ХСиУ + J12» + ^12 (,ХС1 — ХС12)Ч
Jb» = Jsy 4“ F3 (Хс2 -^сз)2 + J2iy 4~ Fn (ХС2 " xCai)
Uasy 4“ Fas (-Xci -^сгз)2 1
1-*^22y 4“ F 22 ^XC2 -^Сгг)2 1 1-424y 4~ F14 (Xpi -Xc24) 1,
Fay — Jiy 4- Fi (xcs — xc^ 4~ 7з1у 4~ Fai (xcs — -^csi)2 4-
4“ J32y 4“ F32 (Xcs -^сзг)2 IVs3y 4“ F33 (Xcs Xcss) 1 4"
4* J34y 4- F34 (Хсз ХСЗ4)2 ^35y 4" F35 (Xcs ' -Vess) 1,
J 4у — Ад 4" Аз (Xp4 Хсз)2 Ж" J41 4" F44 (Хр4 ХС41)2»
J5y = Jiy + F4 (xCs — ХС4)2 +
И- Jsi 4~ Fai (хсь — xCEI)2 [JB2 + АЕ2 (хсе хСЕ2)2]
"— [АЕ3 4~ АЕз (хс5 Х^бз)2] ■ [АЕ4 ~Г F54 (хс5 А'сд4)2];
Ау — А4у 4" А4 (хС6 — хС4^ 4- A6iy + А61 (хС6 — хсс1)2
— [A62y 4~ АС2 (Хее -^сег)2][Авзу "4" А6д (хСб Хдо)2]
■ [Ав4у "4" Fм (хС6 хСС4)2];
Jу = Jly — Абу 4~ А6 (Хс — ХС6)2 + А71 + А71 (хс — ХС71)2.
Числовые значения геометрических характеристик элементов1 бортовой закраины приведены в табл. 1 прил.
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 закраины С = Оу 4- ус = 26,741, (ру = 24,85 — расстояние между осью X и осью вращения обода);
расстояния а = 2,364 между нулевым сечением и осью У;
геометрических параметров отсеченных частей бортовой закраины по расстояниям между осью Y и центрами тяжести отсеченных частей закраины сп = хСп — хс, нулевым сечением и центрами тяжести отсеченных частей еп = а — ап, радиусам центров тяжести сечений закраины р„ = ру 4- Уст радиусам окружностей гп сечений по срединному слою закраины; расстояниям dn между серединой сечения закраины и центром тяжести отсеченной части;
параметров гп и dn по построению, исходя из заданных размеров обода.
Определение внешних силовых факторов Nq, Qq и Mq.
Определение подынтегральных функций iiy (ф), ф3 (ф), ф5 (<;) на участке АВ, функций ф4 (х), трз (х) на участке ВС, функций Ч’г (ф), 4ч (ф), 4т (ф) на участке CD и функций чр4 (х) и ф4 (х) на участке DE.
Используя заданную эпюру давления шины на обод, можно построить функцию q = ^ (х) на участке АВ, функции q = = Еу (х) на участке ВС, функции q = ^2 (ф) на участке CD и функции q = ^2 кх^ на участке DE, а затем, производя интегрирование в пределах каждого участка, определить значение осевых Nqn, 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.
Таблица 1 пр и л. 11
= §
и о.
Fn
X
Cn
UCn
S
пх
S
пу
J
пх
J
ny
Fn
0,579
xcu
3,785
УС11
0,492
5цх
0,285
Зцу
2,192
J11X
0,021
■Fity
0,066
1
^12
0,508
xcia
4,263
tiCia
0,225
S12X
0,114
SiaH
2,167
Jiax
0,013
Jiay
0,064
Fi
1,087
xci
4,009
УС1
0,367
&1х
0,400
SH/
4,359
Fly
0,192
Fai
0,296
xCai
2,940
УСа1
1,369
Saix
0,405
5г1у
0,871
J 21Х
0,007
^21y
0,009
Faa
0,167
XC22
2,305
УСаа
0,428
^22Х
0,071
Saay
0,384
Jaax
0,002
Jaay
0,003
2
Fas
0,374
хС^з
2,900
УСаз
1,265
Згзх
0,474
Зазу
1,085
^23Х
0,021
J азу
0,012
Fai
0,599
XCai
2,350
УСад
1,099
$24Х
0,658
Зады
1,407
^ 24Х
0,050
Faiy
0,018
Fa
1,737
XCa
3,594
УСа
0,376
^2Х
0,654
Зед
6,245
Fay
0,745
F3i
1,934
XCsi
2,655
УСз1
0,799
331Х
1,545
331Н
5,135
^ 31Х
0,412
Jsiy
0,236
F 32
0,112
хСз2
3,307
УСза
1,065
$32Х
0,119
З3ау
0,369
^зах
0,0001
Fsay
0,016
3
Fаз
0,630
хСзз
2,350
УСзз
0,300
S33X
0,108
Зззу
0,846
J 3SX
0,011
^ззу
0,011
Fsi
0,283
XCsi
2,395
УС34
0,345
^34Х
0,098
Зз1у
0,677
J 34Х
0,007
Fsiy
0,007
F35
0,475
XC35
3,041
УСзз
1,269
S35X
0,602
Зззу
1,444
^ 35Х
0,020
Fssy
0,020
F3
2,581
XCs
3,197
УСз
0,562
^зх
1,451
Ззу
8,251
Fsy
1,618
Продолжение табл. 1 при л. II
ГО ^ а: х
g К
6 £
Fn
xCn
Усп
snx
sny
•^пх
Jny
4
F»1
F4
0,469
3,050
XC41
ХС»
2,325
3,063
Ус»»
УС»
2,025
0,787
Silt
S4X
0,949
2,400
8» iy 8»y
1,090
9,340
•?41Х
0,028
F»iy
J4y
0,012
1,931
Fei
0,938
XCSI
1,911
УСы
2,772
8siX
2,598
8ыу
1,791
Jeix
0,050
Feiy
0,174
Fea
0,260
xCb2
1,688
УСег
2,819
Ssax
0,732
8&2У
0,438
Jb2X
0,004
-hey
0,013
5
F53
0,200
XC53
1,55
УСез
2,55
^53Х
0,510
8&8Ы
0,310
^53Х
0,001
Fesy
0,017
Fs4
0,035
xcS4
0,933
УСм
2,517
854»
0,088
8«y
0,033
А43С
0,0001
J&4y
0,0002
f5
3,492
XCe
2,964
УС5
1,050
^5Х
3,688
8ьу
10,351
Jsy
2,178
Fei
2,835
xcei
1,511
УСв!
3,261
Seix-
9,246
8eiy
4,284
Jeix
0,716
Feiy
0,716
Fea
0,785
^Сб2
1,477
УСеа
3,077
5б2Х
2,417
8бгу
1,160
Jeax
0,055
Feay
0,055
6
Fes
0,420
хСез
0,875
УСез
3,050
$63Х
1,281
Stay
0,368
J^X
0,061
Jegy
0,004
Fei
0,200
хСб4
1,550
У Се»
2,550
^б^Х
0,510
8в»у
0,310
J 64Х
0,001
F»»y
0,017
Fe
4,480
xc6
2,631
УСе
1,660
Sex
7,438
8^у
11,787
Fey
4,122
7
Fll
0,490
kCia
0,350
Усп
4,000
841$
1,960
8цу
0,172
F71X
0,020
Fuy
0,020
F,
4,970
XCi
2,406
УСч
1,891
$7Х
9,398
87 у
11,958
Fiy
6,440
Определение начальных значений внутренних силовых факторов изгибающего момента Мо и поперечной силы Qo:
Ро = V 3(1 -Н2)М) = 0,314;
% = (pc6spW(l -Ц2) = 0,231;
ео = Ро/Х= 1,359;
/ = /^=1,296;
^0 = (1 + 2оР}/(1 + ср + %) = 1,258;
M, = (/V2p)(/2~d2/4) = 81,475;
MZq = Mq + (с - р) No = 145,336.
Определение начальных значений изгибающего момента Д40 и поперечной силы Qo:
М° 1 + 2a0ef (1 — 0,5g) + apg od,b«2,
Qo = ^рЛ40 - ^%Qq/(1 + 2«P) = 18,877.
Определение внутренних силовых факторов Мп и Qn, действующих в сечениях бортовой закраины обода.
Для удобства расчета следует ввести постоянные Аг и Аа и переменные Вт, В2, Bs, В4, В5, Вс, В7 и Сг:
Д4 = [(М2д - Мо - Qaa) c^/J = 154,539;
Л = [№о+ QqW = 392,861;
А3 = [(УИ29 — Л40 — Qod) p]/J = 145,2;
Л = №o + QQ)p]/B = 369,12;
Bi = FndnQn + /п;
в2 = FA;
Вз — (,Qo Ч- Qqn) Pndn>
^4 — [^gn ^0 QoPn 4" ^0 (Pn Р)] Pn>
Въ = (Гп Рп) ^q-ц,
В6 = [Fп (А^<1п • Т12)р]/(гпрп),67= [(Qo г Qgn) p]/rn;
С^ — АД — Х2В2 + В3 — В4,
где Mqn = VQqn (Ус — yen cos a]/(sin ф cos у2) + Mqnc.
Тогда
Мп = [C!p/(rnpn] — В5; Qn = В6 + В^
Числовые значения внутренних силовых факторов, действующих в бортовой закраине обода, приведены в табл. 2 прил.
Определение изгибающего момента /и п, действующего в сечениях цилиндрической части обода.
Необходимо определить толщину обода в начальном 60 и в текущих сечениях цилиндрической части обода, а также значения параметров р в этих сечениях:
р„ = ^3 (1 — pW; Dn = (Е63)/[12 (1 - ^J;
60 = 0,673; р0 =0,317; DJE = 0,0275;
6Х =0,585; ₽х =0,336; DJE =0,0181;
62 = 63 = ... = 0,550; р2 = рз = ... = 0,346; DJE = = DjE = ... = 0,0150.
Используя формулу
Мп^ = Aloe~Pz (cos рх ф- sin рх) — (Qoe-₽x sin px)/P
с подставкой в нее текущих величин х и р и начальных значений /и о и Qo, можно вычислить значения изгибающего момента 7ИП. Числовые значения изгибающего момента приведены в табл. 3 прил.
Уточнение эпюры изгибающего момента на участке бортовой закраины обода. Определение поперечных ож и кольце-
Сечение на рис. 1
прил.
Параметр
1
2
3
4
5
6
7
Qyn
18,710
20,785
22,610
22,610
28,325
54,139
54,139
^qnc
—61,671
-63,883
—66,168
—64,325
—44,047
13,572
13,572
Nqn
54,140
53,388
50,351
41,642
22,157
0
0
Nt = No— N qn *
27,335
28,087
31,125
39,833
59,318
81,475
81,475
QqrJ N t
0,685
0,740
0,726
0,568
0,478
0,665
0,665
<p = arctg (.QqjNO
34° 23'
36!° 30'
36°
29° 35'
25°31'
ЗЗ^Зб'
33° 36'
^Cn-^cWc- M
1,063
0,825
0,602
0,601
0,699
0,975
0
V2=arctg(Xcn^xc)/(i/-i/cn)
46° 45'
39° 32'
31° 03'
31°0Г
34° 58'
44° 16'
0
a = ф_ Ya
— 12° 22'
—3°02'
4° 57'
— lc26'
—9° 27'
— 10е 40'
33я 36'
COS cc
0,977
0,999
0,996
0,999
0,987
0,983
0,833
COS V2
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
^C Усп
1,524
1,515
1,329
1,104
0,841
0,231
0
l$?n (^C~ ^Cn) X X cos cc j/sin <p cos у2
71,981
68,550
59,445
58,991
66,563
31,012
0
N^-q-n
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
&П
1,603
1,188
0,791
0,657
0,558
0,225
0
^n
0,713
0,993
0,872
0,742
0,827
1,925
2,406
en
0,756
1,171
1,568
1,702
1,801
2,134
2,359
Продолжение т а б л. 2 п р и л. П
Сечение на рис. I
прил.
Параметр
1
2
3
4
5
s
7
^П
25,251
25,391
26,448
27,300
28,110
28,850
28,850
^2 BTldn
0,775
1,725
2,250
2,263
2,888
8,624
11,933
Вз'Оп
1,242
2,049
1,780
1,487
1,612
1,940
0
^1 ™ В^-ан -]- JПу
1,434
2,794
3,398
3,418
3,790
6,062
6,440
ЛА
221,609
431,782
525,124
528,214
585,703
936,815
995,231
Qo + Qqn
37,587
39,662
41,487
41,487
47,202
73,016
73,016
^3 = (Qo 4” Qqn) Рп'^п
675,804
993,510
919,321
789,193
1011,034
3726,134
4688,003
Wo (Pn — p)
7,496
8,229
23,383
41,715
63,143
112,84
131,66
Qo'cn
14,271
22,105
29,599
32,129
33,997
40,284
44,531
A^qn ' ^0 Qo^n 4“ M) ^
—60,147
—72,891
—76,621
—59,430
— 12,020
53,458
37,018
x (Pn — P)
B4
— 1516,727
— 1838,748
— 1947,093
— 1523,607
—311,318
1417,172
989,898
S5 = Vn- Pn) Nqn
1,841
8,809
52,164
69,251
48,967
0
0
A^B^.
304,467
677,685
883,937
889,044
1134,582
3388,033
4688,010
C1= ЛА — A2B2 +
2109,673
2586,355
2507,601
1951,970
773,473
— 142,256
5,326
+ S3-S4 p/(Pnrn)
0,040
0,039
0,037
0,036
0,035
0,033
0,033
. (С^^РдГ^1)
83,332
101,385
93,784
70,076
26,685
—4,680
0
^n ~ (ClP)/(Pnrn)B5
81,491
92,576
41,62
0,825
—22,282
—4,680
0
^l^n Л2
— 145,135
—209,269
—270,621
—291,329
—306,628
—358,090
—392,861
B6
—6,232
— 14,249
—26,123
—31,899
—36,941
—52,780
—63,652
Bi
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
Фис. П.6, прил. Графики изгибающего момента Л1И, поперечных и кольцевых напряжений на наружной <7V„, и внутренней и поверхностях обода
вых ау напряжений на наружной и внутренней поверхностях обода.
Исходя из анализа полученных значений изгибающего момента, 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 Fa, Fg, Flo, координаты центров тяжести этих площадей хС8, хС9, хс10, уС8. Усэ, Усю> их центральные моменты инерции Jy8, Jyg, Jyl0, а также все необходимые параметры аналогично тому, как это делалось выше, после чего подсчитать 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 участка цилиндрической оболочки, можно найти поперечные и кольцевые напряжения для наружной ажн, аун и внутренней ожв, о9В 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.
Сечей не на рис. I прил.
Параметр
1
2
3
4
5
6
₽
0,336
0,347
0,347
0,347
0,347
0,347
Рх
0,336
0,694
1,041
1,388
1,734
2,081
е-^
0,714
0,500
0,353
0,250
0,177
0,124
COS Рх
0,944
0,769
0,506
0,182
— 0,163
—0,489
sin Рх
0,330
0,639
0,863
0,983
0,987
0,872
cos Рх + sin Рх
1,274
1,408
1,368
1,165
0,824
0,383
(cos Рх + sin рх) е—Р*
0,910
0,704
0,483
0,291
0,145
0,048
Л40 (cos Рх + sin Рх) е—Р*
57,957
44,813
30,782
18,532
9,259
3,039
е-Рх/р
2,124
1,441
1,018
0,720
0,509
0,359
(е—Р^/р) sin р%
0,701
0,921
0,879
0,708
0,502
0,303
(sin PxePxQ0)/p
13,233
17,388
16,583
13,361
9,476
5,904
44,724
27,425
14,199
5,171
—0,217
—2,865
. Балабина
Таблица 3 и р и л. 11
Сечение на рис. 1 прил.
Параметр
0
1
2
3
4
5
6
7
Хп = ctn dn
2,364
0,890
0,195
—0,081
—0,085
—0,269
— 1,700
—2,406
^3 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
6ц/6=
3,676
2,605
1,516
5,554
3,554
6,720
3,429
3,429
W^
234,095
212,284
140,345
231,157
4,582
— 149,735
— 16,048
0
^8хП — ^4
—25,867
—239,892
—340,806
—380,881
—381,462
—408,179
—615,960
— 718,471
С№
208,228
—27,608
—200,461
—149,724
—376,880
—557,914
—632,008
— 718,471
°№
—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
Nqn sin ф
81,475
53,923
42,764
0
0
19,188
0
0
(Qn cos ф + + Nqn sin ф)/б
120,525
70,529
54,831
24,160
11,420
43,614
0
0
(6Mnw
836,054
758,157
501,232
825,561
16,364
—534,768
—57,314
0
°XB
—715,529
—687,628
—446,401
—801,401
—4,944
578,382
57,314
0
°XH
956,579
828,686
556,063
849,721
27,784
—491,154
—57,314
0
Таблица 5 п р и л. и
Параметр
Сечей и е на рис. 1
прил.
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-Рл-
1
0,714
0,500
0,353
0,250
0,177
0,124
cos Рх
1
0,944
0,769
0,506
0,182
—0,163
—0,489
sin Рх
0
0,330
0,639
0,863
0,983
0,987
0,772
cos Рх ■— sin Рх
1
0,614
0,129
—0,357
—0,801
— 1,150
— 1,361
Р3
0,098
0,113
0,114
0,114
0,114
0,114
0,114
е-Рх/(рг.2Г>/Е)
185,185
174,244
146,971
103,882
73,441
51,912
36,588
<e^xEI-ZD^ X X (cos рх — sin Рх)
185,185
106,968
19,018
—37,096
—58,826
—59,673
—49,786
M6(e~^xEl2D^ X X (cos рх — sin Рх)
1179,040
6812,000
1211,009
2362,389
3746,207
3800,096
3170,467
Ее-РЛ/(2Бр8)
590,326
517,966
436,244
308,348
217,991
154,087
108,603
EQe~ ^х cos рх/(2Ор8)
11143,508
9230,104
6331,051
8943,519
749,757
—473,827
— 1001,674
Eton
—677,908
3210,152
4947,079
5142,022
4364,451
3233,308
2111,102
Eton!9 " ^у^п
—26,981
91,946
196,899
204,658
173,710
128,689
84,024
Шк!№
844,781
784,406
543,967
281,627
102,483
—4,312
—56,833
Nolb
121,152
139,297
148,136
148,136
148,136
148,136
148,136
ожн = No/b + 6Д40/62
965,933
923,697
692,103
429,763
250,619
143,824
91,303
о«в= AV6-6Mn/68
—723,629
—648,109
—395,831
—133,491
45,653
152,448
204,969
6цМ„/62
236,539
219,634
152,311
78,856
28,695
— 1,207
— 15,913
<тун= ^у/б-Р бцМп/62
209,558
311,580
349,210
283,514
202,405
127,482
68,111
оув= Ny/б- 6^Мп№
—263,520
— 127,688
44,588
125,802
145,015
129,896
99,937
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 грузоподъемности
Максимальная нагрузка на одну шину, ДаН
Индекс грузоподъемности
Максимальная нагрузка на одну шину, даН
Индекс грузоподъемности
Максимальная нагрузка на одну шину, ДаН
Индекс грузоподъемности
Макси - мальная нагрузка на одну шику.
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
ПО
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
11 800
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
IV. НАГРУЗКА НА ШИНЫ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ, Н
Обозначение
Индекс грузо-
Внутреннее давление. МПа
подъем- ности
0,120,140,150,160,170,180,190,20
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
Индекс грузе-
Внутреннее давление, МПа
Ооозначение
подъем - и ости
0,210,220,23 0,24 0,250,260,27 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*5640578759356033————
43654414*461047584905————
667068677014716173577602*
5542569058375984613162786346*——
5052——— —————
412042184414——————
5690*588660336180 —————
39734169—— ——___
421844144660——————
3875——4169 —————
4218 4365 4512 4708 4905 5101 5297 7063 8684*
* Значения нагрузок являются экономичными, обеспечивающими оптимальную работоспособность шин и комфортабельность езды.
V. РАЗМЕРЫ ШИН ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
Обозначение шииы
51
[ К
Обозначение профиля обода *
Размеры шии. мм
Наружный диаметр
g § 2 к к § О-'&ХС s о Я <^ф
Статиче-
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
Продолжение табл, при л. V
Обозначение шины
<5 й
в о р
Обозначение профиля обода *
Размеры шин, мм
Наружный ди а-
g £ аа о
У СХФ
Уск
Статический 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 знаменателе — допускаемого.
* * В скобках приведены значения для шин с рисунком протектора повышенной проходимости.
VI. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ АВТОМОБИЛЕЙ
ШИН
ЛЕГКОВЫХ
О Позначение шины
Тип рисунка протектора
(К
к К
°«
6=5
О®
о ь
6 g
в „ и ~
м s <
8 С и
3 о
го о
о g ь
S П о
5 о
О X
Массг кг, н
ка
мерной
ШИНЫ, еболее
бес- камер- ной
155—13/6,15—13
Диагонал
Дорожный Универсальный Зимний
ъные ш
3629
ины
0,19
150
р
7,7
7,7
8,1
7,5
165—13/6,45—13
Дорожный Универсальный 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
Радиалы-
Дорожный
4169
ые шт
3973
0,17
Ш
0,20 |
150
180
р
S
12
8,3
8
205/70R14
То же
5690
0,21 |
180
S
13
12,5
155/80R13
»
3629
0,19 |
180
S
7,7
7,3
165/80R13
»
4022
0,20 |
180
S
7,9 |
7,5
155/82R13
»
3629
0,19 (
160
Q
8,3 |
7,7
185/80R15
»
8684
0,45 |
120
L
17 I
16
VII. ПАРАМЕТРЫ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИН ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ, АВТОБУСОВ, ТРОЛЛЕЙБУСОВ
Размеры шин, мм
Нормы эксплуатационных режимов
4
Обозначение шин
§*
jo
Си
сх
X
К <
£
К 14 S е о
к
а
6
a g а gags
5 = о «
Й " к о
>>Ч Ф
< с t£ ч
» о «
® л _ и а я ^
2 К о 5
О У $ Й
6 X о §
” а
О л К е* се У sg
3
2
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
(10,00 Р—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
(11,00Р—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, допускается применять по согласованию разработчика автомобиля с ЦКТБ колесного производства.
VIII. ПАРАМЕТРЫ КОМПЛЕКТУЮЩИХ ИЗДЕЛИЙ ШИН
Обозначение шин
Обозначение камеры
Размеры камеры, мм
Тип вентиля Камеры по ГОСТ 8107-75
Обозначения ободной ленты
Размеры ободной ленты, мм
длина внутренней
окружности плоско-сложенной камеры
ширина плоско- сложенной
камеры
двойная толщина стенки, ие менее
длина ленты, сложенной вдвое
ширина
толщина средней части
толщина по кром-
более
говой части
даж- ной части
220—508Р (7,50Р—20)
220—508
805+10
235±5
4.8
3,8
ГК-
115
170—508
830+10
170+
10
7,5+1
1,5
220—508 (7,5—20)
220—508
805+10
235^=5
4,8
3,8
ГК-
115
170—508
830+10
170+
10
7.5±1
1,5
240— 508Р
240— 508 Р
790+10
260±5
5
4
ГК-
1 15
170—508
830+10
170+
10
7,5+1
1,5
(8,25Р— 20)
240—508Р
790+10
260±5
о
4
ГК-
115
170—508
830+10
170 +
10
7,5+1
1,5
210—508 (8,25—20)
240—508
805+10
255+5
5
4
ГК™
115
170—508
830+10
170 +
10
7,5+1
1,5
260—508Р (9,00Р —20)
260—508
785±10
290+5
5
4
ГК-
135
170—508
830+10
170 +
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 +
10
7,5 + 1
1,5
280—508Р (10,OOP —20)
280—508
800±10
295±5
6
6
ГК-
145
195—508
830+10
195+
10
7,5 + 1
1,5
280—508 (10,00—20)
280—508
800±10
295±5
6
6
ГК-
145
170—508
830+10
170 +
10
7,5 + 1
1,5
300—508Р
300—508
810+10
325+5
6
6
ГК-
145
195—508
830 л-1 0
195 +
10
7,5+1
1,5
(11,OOP—20)
300—508
810±10
325±5
6
6
ГК-
145
195—508
830+10
195+
10
7,5+1
1,5
300—508 (11,00—20)
300—508
810+10
325±5
6
6
ГК-
145
195— 508
830+10
195=t
10
7,5±1
1,5
320—508 Р
320—508
790^10
350325
6
6
ГК-
145
195—508
830+10
195±
10
7,5 — 1
1,5
(12,OOP—20)
320—508
790^10
350^5
6
6
ГК-
145
195—508
830+10
195+
10
7,5+1
1,5
320—508 (12,00—20)
320—508
790+10
350+5
6
6
ГК-
145
195—508
830+10
195+
10
7,5+1
1,5
IX. НОРМЫ ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА В ШИНАХ
Обозначение шины
=s
3
= ё
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 11 10 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 95010101080 1120118012301290133013901420
1000 105011 101190 1230130013501420146015301560
910 95010101080 1120118012301290133013901420
1000 105011101190 1230130013501420146015301560
260—508Р
Сдвоенная Одинарная
12
12
790 860 910 1000 1070 1 160 1220 1300 1360 1450 1510
870 950 1000 1 100 1180 1280 1340 1430 1500 1600 1660
260—508
Сдвоенная Одинарная
12
12
1110 1170 1230 1320 1360 1400 1460 1530 1580 1650 1690
1220 1290 1350 1450 1500 1540 1610 1680 1740 1820 1860
280—508Р
Сдвоенная
Одинариая
16
16
870 930 1000 1100 1170 1280 1330 1430 1500 1590 1650
940 1020 1 100 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
Сдвоенная Одинарная Сдвоенная Одинарная
14
14
16
16
930 10101080 1200 1270 1370 1440 1550162017201790
1020 11101190 1320 1400 1510 1580 1710178018901970
930 10101080 1200 1270 1370 1440 1550162017201790
1020 11101190 1320 1400 1510 1580 1710178018901970
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 1850 1950 2040 2120 2200 2290 2350
320—508Р
Сдвоенная Одинарная Сдвоенная Одинарная
14
14
16
16
980 10601140125013301440 15201620170018001880
108 0 11701 2 5 01 3 7 014 6 01 58 0 1 67 01 7 801 8701 9 8 02 070
980 10601140125013301440 15201620170018001880
1080 1 1701250137014601580 16701780187019802070
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 2640 1530 1620 1700 1810 1880 1990 2070 2160 2230 2340 2400 1680 1780 1870 1990 2070 2190 2280 2380 2450 2570 2640
Продолжение табл, и р и л. IX
Обозначение шины
Нагрузка на шины (даН) при внутренних давлениях, МПа
0,18 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 1130 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 15001570162016351700——————
1620 16501730178018001870——————
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— 608Р
Сдвоенная Одинарная Сдвоенная Одинарная
1890 195020502120 2150 2280 2380 2440 2510 2600——
2080 215022602330 2370 2510 2620 2680 2760 2860——
1890 195020502120 2150 2280 2380 2440 2510 260027502900
2080 215022602330 2370 2510 2620 2680 2760 286030603190
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 Одинариая
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 облегчения управляемости автомобиля допускается изменение давления в шинах против указанных в табл. I норм на 15 % по согласованию между автомобильной и шинной промышленностью.
X. ПАРАМЕТРЫ УСТАНОВКИ КОЛЕС АВТОМОБИЛЕЙ
Автомобили
Угол развала колес
Наклон шкворня (оси поворота)
Схождение колес *
3 с о к и-
Максимальный угол поворота управляемых
речный
продольный
вого
вого
ЗАЗ-965, -965А «Запорожец»
0° 40'±20'
4° 20'
2° 30'
0°—0° 20' (0-3)
17°
—
—
ЗАЗ-966, -966В «Запорожец» и их модификации
0° 20'—Г
4° 20'
2° 30'
о° 07'—0° 13' (1-2)
17°
—
—
ЗАЗ-968, -968А, -968М
«Запорожец» и их модификации
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)
—
35е
35°
ВАЗ-2101, -2102, -21011, -2105 «Жигули»
0° 25'—0° 45'
6° 10'
3° 30'—4° 30'
о° 16'—0° 58' (2-7)
16° 30'
—
ВАЗ-2103, -2106, -2107 «Жигули»
0° 28'±20'
6° 06'
4°±20'
0° 17'—Г 08' (2-7)
—
—
—
ГАЗ-24 «Волга» и его модификации
0°±30'
4° 30'
0°—Г
о° 10'—0е 25' (1,5—3)
18° 30'
—
—
ГАЗ-13, -14 «Чайка»
—0° 30' ±0° 30'
3° 30'—
4° 30'
0°—Г
- (1,5-3)
18° 20'
39° -
-40°
Продолжение табл, пр и л. X
Автомобили
Угол развала колес
Наклон шкворня (оси поворота)
Схождение колес *
о 2
о
О £в
Максимальный угол поворота управляемых колес
поперечный
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
1°30'±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'
0°—1°
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'
Л АЗ-695, -697 и их модификации
1°
8°
Г 30'
0° 34'—0° 50' (4-6)
—
—
—-
ЛиАЗ-677
г
8°
2°
0° 42'—1° 08' (4-6)
—
41° 30'
ЛАЗ-699А, -69 9Н
1°±20'
8°±15'
0°±30'
0° 40'—Г 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'
1°
0° 03'—0° 28' (1,5-3)
18°—
0° 30'
28°
28°
Продолжение табл, лри л. X
Автомобили
Угол развала колес
Наклон шкворня (оси поворота)
Схож дени е колес *
Р
О б;*
Максимальный угол поворота управляемых колес
речный
продольн ый
вого
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, 51 И, -93А
г
8°
2° 30'
0° 03'—0° 22' (1,5-3)
—
33°
36°
ГАЗ-52-03, -52-04 и их модификации
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 модификации
0° 45'
—
—
0° 20'—0е 52' (2-5)
—
—
—
ЗИЛ-164, ММЗ-585 и их модификации
Г
8°
1° 30'
0° 40'—1° 04' (5-8)
18°
—
—
ЗИЛ-130, -130Г, ММЗ-555 и их модификации
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 модификация
Г
8°
—
—
—
—
МАЗ-500, -503,-504, -500А, MA3-5335, МАЗ-6422
1°
8°
2° 30'
0° 28'—0° 46' (3-5)
17°
38°
42°
Продолжение табл, при л. X
Автомобили
Угол развала колес
Наклон шкворня (оси поворота)
Схождение колес
S е.
К ° я g
о §
<3^
Максимальный угол поворота управляемых колес
поперечный
продольный
правого
вого
«Урал-377», -377С и их модификации
1°
8°
2° 10'
о° 36'—1° 28' (3-5)
31°
30'
Урал-375Д. -375С и их модификации
1°
6°
2° 10'
0° 36'—1° 38' (3-8)
—
31°
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'
5°
0°—0° 18' (0—2)
—
32°
31°
КАЗ-608, -608В «Колхида»
1°
8°
5°
0° 40'—1° 04' (5-8)
—
—
БелАЗ-540
1°
6°
—
(3-5)
—
—
—
Б ел АЗ-548
1°
6°
—
(4-6)
_
—
—
БАЛАНСИРОВОЧНЫЕ ГРУЗЫ
В соответствии с СТ СЭВ 2457—80 «Грузы балансировочные колес с пневматическими шинами» для балансировки колес применяются балансировочные грузы следующих типов: R — разъемные; N — неразъемные с одной или двумя пружинами.
Для устранения дисбаланса дисковых колес с пневматическими шинами используют грузы типа R различных исполнений.
Исполнение RA (рис. X.I. прил., а)
Профиль ободаМасса балансировочных грузов, г . . . Ширина а прижимной пружины, мм, не менее Посадочный зазор 6, мм, не более . . . Размеры профиля груза, мм:ширина с, не менее высота h, не болеерадиус г Наружный радиус R груза, мм . . . .Профиль ободаМасса балансировочных грузов, г . . . Ширина а прижимной пружины, мм, не менее Посадочный зазор 6, мм, не более . . . Размеры профиля груза, мм:ширина с, не менее высота h, не болеерадиус г Наружный радиус R груза, мм . . . .Исполнение RB (рис.Исполнение RB (рис.Профиль ободаМасса балансировочных грузов, г . . . Ширина а прижимной пружины, мм, не менее Посадочный зазор Ь, мм, ие более . . Размеры профиля груза, мм:ширина с, не болеевысота Л, не более радиус г Наружный радиус R груза, мм ... .УстановкаПрофиль ободаМасса балансировочных грузов, г . . . Ширина а прижимной пружины, мм, не менее Посадочный зазор Ь, мм, ие более . . Размеры профиля груза, мм:ширина с, не болеевысота Л, не более радиус г Наружный радиус R груза, мм ... .Установка41; 4 1/21; 51; 5 1/21; 61; 4 I/2К и 5К20; 30; 40; 50; 60; 75 и 100162,510168195X.I. прил., 6)5,00 S; 6,5; 7,0 и 8,0100; 125; 150; 200; 250 и 300236152412290На бортовую закраину обода41; 4 1/21; 51; 5 1/21; 61; 4 I/2К и 5К20; 30; 40; 50; 60; 75 и 100162,510168195X.I. прил., 6)5,00 S; 6,5; 7,0 и 8,0100; 125; 150; 200; 250 и 300236152412290На бортовую закраину обода
Профиль обода
Масса балансировочных грузов, г . . . Ширина а прижимной пружины, мм, не менее Посадочный зазор 6, мм, не более . . . Размеры профиля груза, мм:
ширина с, не менее высота h, не более
радиус г
Наружный радиус R груза, мм . . . .
Профиль обода
Масса балансировочных грузов, г . . . Ширина а прижимной пружины, мм, не менее Посадочный зазор 6, мм, не более . . . Размеры профиля груза, мм:
ширина с, не менее высота h, не более
радиус г
Наружный радиус R груза, мм . . . .
Исполнение RB (рис.
Исполнение RB (рис.
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 Л, не более радиус г
Наружный радиус R груза, мм ... .
Установка
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 Л, не более радиус г
Наружный радиус R груза, мм ... .
Установка
41; 4 1/21; 51; 5 1/21; 61; 4 I/2К и 5К
20; 30; 40; 50; 60; 75 и 100
16
2,5
10
16
8
195
X.I. прил., 6)
5,00 S; 6,5; 7,0 и 8,0
100; 125; 150; 200; 250 и 300
23
6
15
24
12
290
На бортовую закраину обода
41; 4 1/21; 51; 5 1/21; 61; 4 I/2К и 5К
20; 30; 40; 50; 60; 75 и 100
16
2,5
10
16
8
195
X.I. прил., 6)
5,00 S; 6,5; 7,0 и 8,0
100; 125; 150; 200; 250 и 300
23
6
15
24
12
290
На бортовую закраину обода
Исполнение RC (рис. Х.1. прил., в)
Профиль обода 5,00 S; 6,5; 7,0; 7,5 и 8,0
Масса балансировочных грузов, г . . .100, 150, 300, 400, 200, 250
Число прижимных пружин 12
Расстояние е между прижимными пружинами, мм —55
Ширина а прижимной пружины, мм, не менее 23
Посадочный зазор 6, мм, не более . .4
Размеры профиля груза, мм: ширина с, не более 18
высота /г, не более 25
радиус г, 5
радиус г2 18
Наружный радиусR груза, мм ... .290
Установка Насъемную бортовую закраину
Исполнение RD (рис. Х.1. прил., г)
Профиль обода
Масса балансировочного груза, г . . . Число прижимных пружин Расстояние е между прижимными пружинами, мм Ширина а прижимной пружины, мм, не менее Посадочный зазор 6, мм, не более . . Размеры профиля груза, мм:
ширина с, не, более высота h, не более радиус г
5,50 DC50, 75, 100, 175, 200, 125, 150124220417,515,5102455,50 DC50, 75, 100, 175, 200, 125, 150124220417,515,510245Наружный радиус R груза, мм ... .
5,50 DC
50, 75, 100, 175, 200, 125, 150
12
42
20
4
17,5
15,5
10
245
5,50 DC
50, 75, 100, 175, 200, 125, 150
12
42
20
4
17,5
15,5
10
245
Балансировочные грузы неразъемного типа также имеют различные исполнения.
Исполнение NA (рис. Х.1. прил., 5)
Профиль обода41, 4 1/21, 4 1/2К, 51, 5К, 5 1/21, 61, 6К
Масса балансировочного груза, г . . .10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90
Ширина а прижимной пружины, мм, не менее 1220
Посадочный зазор b (мм) для дисковых колес с профилем обода: 41 1,8
4 1/21 2
4 1/2К и 51 2,5
5К и 5 1/21 2,8
61 и 6К 3
Размеры профиля груза, мм ширина с, не более 11
высота h, не более 20
радиус г 8
Наружный радиус R груза, мм ... .195
Исполнение NB (рис. Х.1. прил., е)
Профиль обода . . . . 5,0; 6,5; 6,00 G; 7,0; 8,0; 8,5; 9,0; 13,0
Масса балансировочного груза, г . . .100, 150, 200, 250, 300
Ширина а прижимной пружины, мм25
Посадочный зазор b (мм) для дисковых колес с профилем обода: 5,0; 6,5; 9,0; 6,00G 4
7,0 5
8,5 в 13,0 6
8,0 8
Размеры профиля груза, мм: ширина с, не менее 18
высота h, не менее 32
радиус г 12
Наружный радиус R груза (мм) для колес номинального диаметра: 16 233
20 290
К балансировочным грузам предъявляются следующие технические требования:
Конструкция груза и прижимной пружины должна обеспечивать надежное соединение груза с колесом.
Конструкция груза должна обеспечивать его контакт с наружной закраиной обода не менее чем в двух точках.
Конструкция прижимной пружины должна обеспечивать сохранение ее конфигурации при установке и снятии.
Зазор между торцом бортовой закраины обода и прижимной пружины должен быть не более 1,0 мм.
При наличии на прижимной пружине демонтажного отверстия его диаметр должен быть не менее 3,0 мм.
Толщина пружины балансировочного груза должна быть в пределах 0,8—1,6 мм.
Для изготовления груза применяют сплавы твердого свинца, литейную сталь или другие материалы.
Для изготовления прижимных пружин применяют углеродистую пружинную сталь с последующей термообработкой.
Механические свойства:
сопротивление на разрыв не менее 540 МПа;
наименьшее относительное удлинение 610 = 14 %;
твердость прижимной пружины после термообработки HRC 37—48.
Поверхность груза не должна иметь трещин и острых заусенцев.
Поверхность прижимной пружины должна быть гладкой и без заусенцев. Кромки прижимной пружины должны ’быть притуплены, остальные кромки должны быть без заусенцев.
Поверхностная пружина или груз из литейной стали или другого материала должны быть со всех сторон защищены цинковым покрытием толщиной 10—20 мкм.
КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ И ТРАКТОРНЫХ КОЛЕС В СООТВЕТСТВИИ С МКИ
Международная классификация изобретений (МКИ) в настоящее время получила распространение более, чем в 50 странах. Б нашей стране МКИ введена в 1970 г. Индексы МКИ проставляются на описаниях и рефератах публикуемых изобретений, патентов и заявок и позволяют наиболее оперативно проводить поиск систематизированной информации по интересующей специалиста 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)
1/12трубчатыми (1/08 имеет преимущество)
1/14•, крепление спиц к ободьям и ступицам
3/00 Дисковые колеса, т. е. колеса, в которых нагрузка воспринимается диском (неметаллические 5/00; защитные или декоративные колесные колпаки 7/00) 3/02 —■ — с диском, выполненным, как одно целое с ободом
3/04с раздельно выполненным ободом
3/06литые
3/08с двумя и более параллельными дисками
ЗЧОс отверстиями для имитации спицевого колеса
3/12средства для упрочнения дисков
3/14, крепление диска к ступице (упругое крепле
ние 9/00; крепление обода к колесу 23/00)
3/16болтами и т. п.
3/18пружинными 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 эластичности 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
7/04составные
7/06скрепляющие приспособления для них
9/00 Колеса повышенной эластичности
9/02 — с использованием пружин (колеса с упругими спицами 9/26)
9/04листовых
9/06— — спиральных
9/08в форме плоскойспирали
9/10резиновых ит.п
9/12в форме муфт или колец, располо
женных концентрично оси колеса
9/14со средствами, ограничивающими
относительное боковое смещение между ступицей и остальной частью колеса
9/16 приспособленных для обеспечения
электропроводимости
9/18с использованием газа или жидкости (внутри спиц 9/26)
9/20в кольцах, расположенных кон
центрично оси колеса
9/22надувных
9/24в цилиндрах с поршнями
9/26с упругими спицами
9/28телескопическим
11/00 Колесные узлы с несколькими соосно расположенными колесами; колеса с несколькими ободьями или шинами
11/02состоящие из разделенных колес, имеющих возможность независимого или совместного вращения
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 (балансировка колес 01М)
15/00 Колеса или приспособления к ним, предназначенные для увеличения силы сцепления колес с поверхностью дороги (шины, противоскользящие устройства, временно прикрепляемые к упругим шинам или колесам с упругими шинами В 60С)
15/02с грунтозацепами в виде шипов
15/04— упруго смонтированными
15/06 поворотно смонтированными
15/08смещенными в осевом направленииотно
сительно рабочей поверхности протектора шины
15/10—■радиально регулируемыми;устройствами
для регулирования шипов
15/12с кулачковыми или эксцентриковыми
кольцами
15/14с аксиально-перемещаемыми кониче
скими обоймами
15/16с механической передачей, например
с зубчатым колесом, сцепленным с резьбовыми валиками грунтозацепов
15/18с плоскими грунтозацепами (башмаками)
15/20— упругосмонтированными, например из
крестовины
15/22соединенными 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-
ностью дороги, прикрепляемые к основному колесу 15/28 — балластные грузы для колес; их крепление 17/00 Колеса с рельсозацепляющимися элементами 17/02с эластичными шинами
19/00 Колеса не отнесенные к другим группам
19/02 — преобразуемые, например колеса шоссейных транспортных средств, преобразуемые для движения по рельсам; колеса, специально сконструированные для использования как на шоссейных, так и на рельсовых дорогах
19/04 ■— с изменением аксиального положения колес на оси
19/06 — с отделениями для помещения жидкости, набивки, балласта; колеса-поплавки
19/08 —снабженные проходами, каналами и резервуарами для смазки
19/10 — с охлаждающими ребрами
19/12 —■ барабанного типа (19/06 имеет преимущество)
19/14 — шарового типа (19/06 имеет преимущество)
21/00 Ободья (неметаллические 5/00; повышенной эластичности 9/00; с несколькими шинами, расположенными на одном ободе 11/04; с несколькими ободьями, расположенными на одном колесе 11/06; составные ободья 25/00; металлические шины В 60с)
21/02 — отличающиеся формой поперечного сечения
21/04 — с радиальными ребордами (с рельсозацепляющимися ребордами 17/00)
21/06 — отличающиеся средствами для крепления спиц 21/08 — отличающиеся наличием тормозной поверхности 21/10 — отличающиеся формой реборды или посадочной поверхности для шины, например волнистой (21/02 имеет преимущество)
21/12 —, детали ободьев, например ленты-прокладки
23/00 Крепление ободьев к колесам (крепление спиц к ободу 1/04, 1/14; упругое крепление ободьев к колесам 9/00)
23/02 с помощью разрезных или иных расширяющихся кольцевых приспособлений
23/04 —с помощью байонетных соединений, резьбовых и т. и. креплений
23/06 с помощью винтов, болтов, шпилек, скоб
23/08 ■расположенных радиально
23/10расположенных аксиально
23/12с помощью устройств, позволяющих изменять аксиальное положение ободьев относительно' корпуса колеса при движении по дорогам с различной шириной колес
264
приложение хи
В 25
25/00 25/02
25/04
25/06
25/08
25/10
25/12 25/14
25/16 25/18 25/20 25/22
27/00
27/02 27/04
27/06
Составные ободья
— сегментные, например ободья с сегментами, расположенными секциями; соединительные приспособления, например пегли, шарниры; вставные ребордные кольца для них
со съемными ребордными опорными или замковыми кольцами
, разрезные ребордные кольца, например с поперечным разрезом; приспособления для соединения прорезей внахлестку
, неразрезные ребордные кольца; расположение углублений (выточек), дающих возможность ребордному кольцу скользить по ободу
, опорные кольца для борта шины, например разрезные
с отбортовкой
, запирающие приспособления для ребордных или опорных колец
, байонетные захваты
, разъемные кольца
винтовые, болтовые, штифтовые
— прочие вспомогательные средства, например для уплотнения составных частей, дающих возможность использовать бескамерные шины
Ступицы (неметаллические 5/00; повышенной эластичности 9/00)
— вращающиеся на осях
со встроенными приводными устройствами, например со звездочками
— неподвижно закрепленные на осях
Ручные инструменты
В 60С 25/00 29/00
31/00
31/02
31/04 31/06
В 21
53/26 53/30 53/32
Инструменты для монтажа шин
Устройства и инструменты для монтажа и демонтажа колес
Устройства и инструменты для сборки и разборки колес
— для крепления и выправления проволочных спиц на месте; для извлечения спиц из колес
— для сборки разъемных ободьев
— для снятия колесных колпаков и т. п.
Механическая обработка давлением листового, сортового, профильного материала или труб;
, изготовление колес
, ободьев для колес
, колпаков для колес
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, цилиндров, 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 изделий в положении для сварки Прочие способы обработки
, устройства для соединения изделий запрессовкой
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, например, колес транспортных средств — комбинированные машины или устройства для одновременного определения и коррекции дисбаланса
— 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 давления колес.
ческого воздействия на колесо реактивной силы, нагрузки под углами 40 и 90°, радиальных и осевых сил и центрально приложенной угловой нагрузки.
Для испытаний следует использовать только новые колеса, полностью обработанные и выбранные из числа колес, предназначенных для установки на автомобиль. Не допускается использовать одно и то же колесо в нескольких испытаниях.
Испытания колес при действии боковой реактивной силы. Испытательный стенд должен иметь приводное поворотное устройство, обеспечивающее либо вращение колеса под действием постоянного изгибающего момента, либо воздействие вращающего изгибающего момента на неподвижное колесо.
Бортовая закраина обода колеса должна быть надежно закреплена на испытательном стенде. Поверхность кронштейна испытательного стенда должна иметь места крепления, аналогичные местам крепления на ступице автомобиля. Если испытывается колесо легкового автомобиля в сборе с шиной, то давление воздуха в шине должно быть повышено для обеспечения надежности ее посадки на ободе. Рекомендуемое давление — не менее 375 кПа.
Нагрузочное устройство в сборе с рычагом должно быть закреплено на привалочной поверхности диска колеса с помощью шпилек или гаек (или болтов) без смазочного материала, отобранных из числа используемых на автомобиле. Значение крутящего момента, с которым гайки (болты) должны быть затянуты перед началом испытаний, должно соответствовать рекомендациям завода-изготовителя автомобиля.
Допускается проводить в процессе испытаний однократное подтягивание болтов или гаек крепления колес. После выполнения 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 параллельно плоскости посадочной поверхности, определяют по формуле
М = (.Rp -ф d) Fy^S,
где М в Н-м; Я —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.
Табл. 1 прил. XIII. Коэффициенты ускорения испытаний при нагружении боковой реактивной силой (при ц = 0,7)
Матери ал диска колеса
Диаметр расположения крепежных отверстий,мм
Условное обозначение номинального Диаметра обода
d, мм
S
Сталь
Любой
13; 14; 15
Наружу менее любой внутрь
100 и
1,60
»
»
16 и более *
То же
1,33
»
»
Любой обод
Наружу 100 и
более
1,10
Сплав алюминия
285,75 и более (10 отверстий)
То же
Любой
1,35
* Исключая колеса с диаметром обода 17,5 и более и шириной обода 266,7 мм и бо-
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 заданном расстоянии (плечо момента). Результирующую диагональную нагрузку определяют по формуле
D = FS,
где F — номинальная нагрузка на колесо, установленная заводом-изготовителем колеса или автомобиля, Н.
Плечо момента
I = Я tg 40° + d.
При этом методе испытаний используют коэффициенты ускорения 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
’Fx = FSi;
F» = FS„
где Sj и S2 — коэффициенты ускорения испытаний при нагружении соответственно под углами 90 и 40°.
Осевую силу прикладывают к бортовой закраине обода параллельно оси колеса.
Табл. 2 прил. XIII. Коэффициенты ускорения испытаний при нагружении под углами 40 и 90е
Материал диска колеса
Диаметр расположения крепежных отверстий.
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
Балабин И. В., ЛогуновА. А., Ракляр А. М. Шины и работа автомобиля. М.: НИИНАвтопром, 1973. 95 с.
Упругие и сцепные характеристики пневматических шин/И. В. Балабин, А. Н. Кнорез, В. В. Проконов, А. М. Ракляр. М.: НИИНАвтопром, 1979. 62 с.
Петров М. А. Работа автомобильного колеса в тормозном режиме. Западно-Сибирское кцижное изд-во. Омское отд-ние, 1973. 223 с.
Яценко Н. Н., Прутчиков О. К- Плавность хода грузовых автомобилей. М.: Машиностроение, 1969. 218 с.
Балабин И. В. О влиянии массы колеса на рабочие процессы автомобиля. — Межвузовский сборник научных трудов МАМИ, 1980, с. 130—138.
Яценко Н. Н. Поглощающая и сглаживающая способность шин. М.: Машиностроение, 1978. 132 с.
Работа автомобильной шины/В. И. Кнороз, Е. В. Кленников, И. П. Петров и др. М.: Транспорт, 1976. 238 с.
Бухин Б. Л. Выходные характеристики шин. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1978. 82 с.'
Балабин И. В. Исследование и расчет напряженного состояния ободов колес грузовых автомобилей. — Автомобильная промышленность, 1970, № 2, с. 17—20.
Динамика системы дорога—шина—автомобиль—водитель/А. А. Хачатуров, В. Л. Афанасьев, В. С. Васильев и др. М.: Машиностроение, 1976. 534 с.
Ротенберг Р. В. Подвеска автомобиля. М.: Машиностроение, 1972. 390 с.
Яценко Н. Н. Колебания, прочность и форсированные испытания грузовых автомобилей. М.: Машиностроение, 1972. 350 с.
Силаев А. А. Спектральная теория подрессор ив ан и я транспортных машин. М.: Машиностроение, 1972. 190 с.
Смирнов А. В. Динамика дорожных одежд автомобильных дорог. Западно-Сибирское книжное изд-во. Омское отд-ние, 1975.
Дамберг Е. Методы измерения динамических сил на колесах автомобиля.— Автомобилестроение: Экспресс-информ., 1970, №38, с. 1—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.
Балабин И. В., Зорин В. В., Борисов Г. Г. Исследование внешних сил, действующих на колесо автомобиля. — Автомобильная промышленность, 1978, № 2, с. 13—15.
Кнороз В. И., Кленников Е. В. Шины и колеса. М.: Машиностроение, 1973. 182 с.
Тимошенко С. П., Войновский—Кригер С. Пластинки и оболочки. М.: Физматгиз, 1963. 635 с.
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.
Бояршинов С. В. Основы строительной механики машин. М.: Машиностроение, 1973. 454 с.
Григорьев И. В., Фролов А. Н. Нелинейная осесимметричная деформация многосвязных оболочечных конструкций. — В кн.: Избранные проблемы прикладной механики. М.: Наука, 1974, с. 283—293.
Григолюк Э. И., Фролов А. Н., Балабин И. В. О напряженном состоянии дисковых колес грузовых автомобилей при неосесимметричном нагружении. — Автомобильная промышленность, 1982, № 9, с. 21—23.
Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. 539 с.
Балабин И. В., Путин В. А. Автомобильные и тракторные колеса. Челябинское книжное изд-во, 1963. 335 с.
Колеса для пневматических шин/В. А. Винокуров, П. П. Хорев, Е. В. Ку- рец и др М.: НИИНАвтопром, 1976. 107 с.
Курец Е. В. Повышение технического уровня конструкции колес для грузовых автомобилей. — Конструкция автомобилей: Экспрессинформ. НИИНАвтопром, 1978, № 11, с. 28—39.
Зубарев Н. А. Исследование долговечности дисков автомобильных колес. — Автомобильная промышленность, 1970, № 3, с. 22—25.
Гольд Б. В., Оболенский Е. П., Трофимов О. Ф. Прочность и долговечность автомобиля. М.: Машиностроение, 1974. 327 с.
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
Б
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
— 1950—74 142
— 1497—73* 12]
__ 4754—80 213
— 5017—74* 142
— 5282—82 ИЗ
— 5513—75* 93, 214
— 6572—82 ИЗ
— 7564—73* 121
— 7565—81 121
— 7566—81 121
— 7593—80 100, ЮЗ, 106
— 8107—75 138, 143, 250
— 8430—76* 96, 10 0
— 10409—74* 93, 96, 124, 218
— 10410—82 108
— 11646—82 108, 124, 131
— 15527—7 0 14 2
— 16768—81 103
— 19534—7 4 210
— 23642—79* 175, 177
Графики градуировочные 25
Груз балансировочный 212, 257
Грузоподъемность шин 191, 244
Грунтоз ацепы 12
Д
Давление воздуха в шине 12, 15, 168
— , нормы 251
— в сопряжении шина—обод 145
— иа грунт 13
Датчики давления 36
Дефекты диска 17 6
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
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
— монтаж иые 145
— —, методы 265
— полигонные 146
— по определению разрушающего давления 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
Матери алы 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
И
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 145е 168
Неуравновешенность 210
Ниппель 139
Норма слойности 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
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
Стаики 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
Тензометр и ров ан ие 171
Тензоопоры 24
Технические требоваиия 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 шии 11
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
* Универсальный тип рисунка протектора.
** Зимний тип рисунка протектора.
Примечание. В скобках даны значения для типа рисунка повышенной проходимости.'
В процессе балансировки количество уравновешивающих грузиков 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 балансировки, а также некоторыми другими факторами (надежность, экономичность и т. д.). Балансировочный грузик колеса легкового автомобиля и приспособления для установки и снятия показаны на рис. 6.15.
Балансировке на стационарном станке подлежат колеса в сборе с шиной при втором техническом обслуживании автомобилей и
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 типажу и конструкциям колес, а также крепежей и вентильной арматуры, методам лабораторных и дорожных испытаний колес, технологии изготовления, правилам эксплуатации в различных дорогкных условиях.
Для инженерно-технических работников, занимающихся вопросами проектирования, конструирования, эксплуатации автотракторных колес, а также колес дорожных и сельскохозяйственных машин.
193-85193-85ББК 39.33—04 6Т2.1ББК 39.33—04 6Т2.13603030000-193038 (01)-85
193-85
193-85
ББК 39.33—04 6Т2.1
ББК 39.33—04 6Т2.1
ИБ № 3552
Игорь Венедиктович Балабин, Вальдемар Константинович Вазиигер, Александр Константинович Васильев и др.АВТОТРАКТОРНЫЕ КОЛЕСАРедакторы: Е. В. Радовская, Н. Ю. СкачковаХудожественный редактор С. С. Водчиц Переплет художника Н. В. Беланова Технический редактор Т. И. Андреева Корректоры О. Е. Митина и Л. В. АсташенокИгорь Венедиктович Балабин, Вальдемар Константинович Вазиигер, Александр Константинович Васильев и др.АВТОТРАКТОРНЫЕ КОЛЕСАРедакторы: Е. В. Радовская, Н. Ю. СкачковаХудожественный редактор С. С. Водчиц Переплет художника Н. В. Беланова Технический редактор Т. И. Андреева Корректоры О. Е. Митина и Л. В. АсташенокСдано в набор 24.04.85. Подписано в печать 17.07.85. Т-12156 Формат 60X90Vie- Бумага типографская № 1. Гарнитура литературная. 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 издательство «Машиностроение». 107076, Москва, Стромынский пер., 4Ленинградская типография № 6 ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского 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.Сдано в набор 24.04.85. Подписано в печать 17.07.85. Т-12156 Формат 60X90Vie- Бумага типографская № 1. Гарнитура литературная. 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 издательство «Машиностроение». 107076, Москва, Стромынский пер., 4Ленинградская типография № 6 ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского 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.
Игорь Венедиктович Балабин, Вальдемар Константинович Вазиигер, Александр Константинович Васильев и др.