Лебедєв А.Т., Антощенков В.М., Бойко М.Ф. та ін. Трактори та автомобілі. Частина 3. Шасі

Подождите немного. Документ загружается.

289

y за типом обода — нерознімний (симетричне, асиметричне), роз-

німний (посередині, сегментного типу);

y за способом закріплення бортів шин — залежно від тиску повіт-

ря, незалежно від тиску повітря.

До гусеничного рушія ставлять такі основні вимоги:

y забезпечення високих тягово-зчіпних якостей і прохідності трак-

тора, високий ККД і мінімальний тиск на ґрунт;

y достатня довговічність;

y малі маса і габаритні розміри за достатніх міцності і надійності,

простота і технологічність конструкції, зручність обслуговування і

ремонту в польових умовах;

y мінімум регулювань і експлуатаційного обслуговування;

y збереження крони рослин та їхньої кореневої системи під час ро-

боти машини в міжряддях.

Гусеничний рушій складається з двох замкнених гусениць, двох

напрямних і двох ведучих коліс, опорних і підтримувальних котків,

амортизаційних і натяжних пристроїв.

11.2. ВЗАЄМОДІЯ РУШІЇВ

З ОПОРНОЮ ПОВЕРХНЕЮ

При коченні еластичного колеса по твердій дорозі деформації в

передній частині контакту шини з дорогою наростають, а в задній —

зменшуються, тому елементарні вертикальні реакції, що діють з боку

дороги на окремі точки протектора, у передній частині контакту бі-

льші, ніж у задній (рис. 11.1). У резуль-

таті прикладена рівнодійна

нормаль-

них реакцій, що за величиною дорівнює

силі

G , зміщується від вертикального

діаметра вперед на деяку величину

а .

Виникає пара сил

G і створюється

момент

кш

Z а , що протидіє коченню ко-

леса. Щоб неведуче колесо котилося рів-

номірно, до нього потрібно прикласти

штовхальну силу

Т , що разом із гори-

зонтальною реакцією

P дороги утво-

Рис. 11.1. Сили, що діють

на колесо

290

рить пару сил. Момент цієї пари зрівноважить момент

кш

Z а . Вели-

чину сили опору коченню

P знаходять з умови рівноваги колеса

кш кf

Z а Pr= , звідки

кш к к

PZа rZf==.

Відношення

шк

/а r називають коефіцієнтом опору коченню. Для

асфальтобетонного покриття

f = 0,014...0,018. Коефіцієнт f можна та-

кож визначити через відношення сили

P , здатної спричинити рівно-

мірне кочення колеса, до величини вертикального навантаження ав-

томобіля

G , тобто

PG= . Для руху по горизонтальній дорозі

сила опору коченню пропорційна повній вазі автомобіля

PfG

Гусеничний рушій пра-

цює в такий спосіб. Підве-

дений від двигуна момент

обертає ведучу зірочку

(рис. 11.2), що перемотує

гусеничний ланцюг

Гусениця, що знахо-

диться у зчепленні з опор-

ною поверхнею, сприймає

зусилля реакцій опорної

поверхні і передає його

остову трактора. Гусени-

ця, що перемотується зі-

рочкою, безупинно укла-

дається на опорну поверх-

ню в напрямку руху трак-

тора і водночас підіймається з опорної поверхні, передаючи остову

реакцію, що штовхає трактор.

У процесі роботи гусеничного рушія на опорну частину гусениці

діють нормальні сили

, спричинені в основному ваговими на-

вантаженнями G, і дотичні реакції опорної поверхні

Р від крутного

моменту

на ведучій зірочці, що обертається зі швидкістю

ω .

Рис. 11.2. Схема роботи гусеничного рушія:

1 — гусеничний ланцюг; 2 — підтримувальні

ролики; 3 — ведуча зірочка; 4 — опорні кот-

ки; 5 — амортизаційний пристрій; 6 — на-

прямне колесо

291

11.3. АНАЛІЗ КОНСТРУКЦІЙ КОЛІСНИХ РУШІЇВ.

МАРКУВАННЯ ШИН

Колесо складається з шини, обода, сполучної частини з деталями

кріплення, маточини, підшипників.

Типову конструкцію колеса з глибоким ободом, з тих, що встанов-

люються на легкових автомобілях, вантажних автомобілях вантажо-

підйомністю до 1,5 т і колісних тракторах, ілюструє рис. 11.3.

Для легкових автомобілів колеса виконують нерознімними, зваре-

ними з двох частин — обода і диска. Сталевий лист чи смуга, придат-

ні для холодної обробки тиском, завтовшки 1,8 – 4,5 мм застосовують

для обода і 2,4 – 5,75 мм — для диска. Диски виконують суцільними,

з вирізами і ребрами. Вирізи роблять для охолодження гальмового

механізму і зменшення маси диска.

Обід складається із закраїн, тобто бічних упорів для бортів шини

(відстань між закраїнами є шириною обода); полиць, тобто посадоч-

них місць бортів шини, похилих до середини на 5 чи 15

°; заглиблення

для полегшення монтажу шини. Заглиблення обода може бути розмі-

щене симетрично віднос-

но центральної площини

обертання чи зі зміщен-

ням (див. рис. 11.3,

а).

Ободи зі зміщенням за-

глиблення поширені біль-

ше, оскільки зручніші

для компонування галь-

мового механізму.

Обід позначають за

шириною і діаметром

через косий хрест у разі

глибокого ободу або че-

рез тире — у разі плоско-

го ободу. Для камерних і

безкамерних шин кут на-

хилу конічних смуг обода

дорівнює 5

°. Натяг бортів

камерних шин на коніч-

них полицях становить

Рис. 11.3. Конструкція колеса з глибоким

ободом:

а — колесо з асиметричним ободом; б — про-

філі посадочних полиць для безкамерних шин;

в — симетричний профіль обода; 1 — обід; 2

—

диск; 3 — ребра жорсткості

292

0,75 – 1,0 мм на діаметр, а для безкамерних — 1,2 – 1,5 мм. Колеса

безкамерних шин повинні мати велику жорсткість і добру герметич-

ність. Для безкамерних радіальних шин застосовують безпечні конту-

ри полиць обода з підкатом для запобігання миттєвому виходу повіт-

ря (див. рис. 11.3,

б). Підкатом називають виступ по колу для надійної

посадки борту. Підкат дещо утруднює демонтаж шини.

Колеса вантажних автомобілів і автобусів виконують з розбірним

ободом, вони бувають дисковими (рис. 11.4) або бездисковими.

Диск колеса має сприймати значні вертикальні, бічні і поздовжні

навантаження від дороги і передавати їх через елементи кріплення

на маточину колеса. Кут нахилу конічних полиць обода: 5

° —

для шин загального призначення; 10

° — для аркових шин і пневмо-

котків; 15

° — для глибоких ободів безкамерних шин. Допуски на

кут нахилу +1

°, на посадочний діаметр обода +0,4 мм. Для по-

легшення центрування рознімних у поздовжній площині ободів

останні мають у замковій частині з внутрішнього боку конічні по-

верхні (кут конуса 28

°) для контакту з конічними поверхнями на

маточині і притискачах. Маточини мають п’ять — шість спиць, їх

виливають зі сталі або високоміцного чавуну.

Колесо для аркових шин

складається з обода з при-

вареними до нього внутрі-

шніми бортовими кільцями

і диском. Знімні бортові кі-

льця з гумовими ущільню-

вачами кріплять до коліс

бортами і затискають шину.

Для великогабаритних

шин застосовують бездис-

кові колеса. Замкова части-

на має конічну поверхню з

кутом 28

° для монтажу на

бездискову маточину, а по-

садочні кільця — конічні

поверхні з кутом 5

° для по-

садки бортів шини. Матері-

алами для виготовлення ме-

талевих частин коліс (дисків

Рис. 11.4. Дискові колеса вантажних

автомобілів з двокомпонентним (а)

і трикомпонентним (б) ободами:

1 — основа обода; 2— нерозрізне бортове

кільце; 3 — розрізне замкове кільце; 4

—

розрізне бортове кільце; 5 — диск

293

коліс, ободів і бортових кілець) є вуглецеві сталі — Ст3, 15, 20 або

киплячі сталі — Ст3кп, 15кп, 08кп. Для замкових коліс застосовують

сталь 45 чи 20. За глибокого витягування ободи виконують зі сталі 08кп.

З метою зниження маси і моменту інерції колéса доцільно виготов-

ляти з легких сплавів чи пластмас. Так, маса колеса зі сталевого листа

в середньому становить 6,5 кг, а лите алюмінієве колесо на 1 кг лег-

ше. Штамповане алюмінієве колесо легше на 25 %, однак вартість

його в кілька разів вища. Висока вартість алюмінію і велика трудомі-

сткість виготовлення алюмінієвих коліс стримує їх широке застосу-

вання. З тих самих причин обмежене застосування пластмасових ко-

ліс; крім того, в них складно зміцнювати кріпильні отвори.

Шина — це еластична гумокордова оболонка складної конструкції,

що монтується на обід колеса і наповнюється стисненим повітрям.

Пневматичні шини є відповідальними деталями ходової частини авто-

мобіля і колісного трактора, що виконують велику і складну роботу.

До

шин ставлять такі вимоги:

y відповідність пружних властивостей нормальної, бічної, крути-

льної і кутової жорсткостей, тангенціальної еластичності параметрам

автомобіля та умовам руху;

y камерні і безкамерні шини, змонтовані на ободі, мають бути гер-

метичними і забезпечувати задану стабільність внутрішнього тиску;

y зчеплення шини з покриттям дороги має бути достатнім, а опір

коченню — мінімальним;

y шина має забезпечувати низьке питоме навантаження в контакті

з дорогою;

y рисунок протектора має відповідати дорожньому покриттю;

y биття шин не повинне перевищувати: для радіальних шин з по-

садочним діаметром 13 і 14 дюймів — радіальне 1, бічне 1,5 мм; для

радіальних шин з посадочним діаметром 15 дюймів — радіальне 1,5,

бічне 2 мм; для діагональних шин — радіальне 2, бічне 3 мм;

y рівень шуму під час руху має бути в межах допустимого;

y шина має бути достатньо міцною (протистояти проколам та ін-

шим видам пошкоджень), зі зносостійким протектором, забезпечува-

ти задану довговічність;

y бути зручною для монтажу і демонтажу, ремонтопридатною.

За зовнішнім виглядом і робочими ознаками у шині розрізняють

такі основні частини: каркас, брекер, протектор, боковину, борти

(рис. 11.5).

294

Пневматичні шини класифікують

y за призначенням — для легкових, вантажних автомобілів та ав-

томобілів високої прохідності;

y за способом герметизації — камерні, безкамерні;

y за профілем — звичайного профілю (Н/В = 0,89; С/В = 0,65...0,76),

широкопрофільні (

Н/В = 0,60...0,90; С/В = 0,76...0,89), низькопрофіль-

ні (

Н/В = 0,70...0,88; С/В = 0,69...0,76), аркові (Н/В = 0,39...0,50;

С/В = 0,9...1,0), пневмокоток (Н/В = 0,25...0,39; С/В = 0,9...1,0);

y за розмірами — великогабаритні (В ≥ 350 мм, незалежно від діа-

метра), средньогабаритні (

В = 200…350 мм, d ≥ 457 мм), малогабарит-

ні (

В ≤ 260 мм, d ≤ 457 мм);

y за конструкцією — діагональні (кут нахилу нитки в середині бі-

гової доріжки 45 – 60

°), оперезані діагональні (у брекері кут нахилу

нитки понад 60

°), радіальні (кут нахилу нитки в каркасі 0°, у брекері

менше 65

°), з регульованим тиском, безкамерні, зі знімним протекто-

ром у каркасі.

Стандартні шини, параметри яких відповідають ДСТУ, застосову-

ють для автомобілів і тракторів різних моделей, для причепів та ін-

ших транспортних засобів. Шини виконують за замовленням заводу

як для автомобілів і тракторів масового виробництва, так і автомобі-

лів і тракторів дрібно- чи средньосерійного виробництва.

Рис. 11.5. Радіальний розріз

шини:

1 — каркас; 2 — брекер; 3

—

протектор; 4 — боковина; 5

—

борт; 6 – 8 — відповідно носок,

основа і п’ятка борту; 9 — бо

това стрічка; 10 — бортовий

дріт; 11 — обгортка; 12 — на-

повнювальний шнур; Н — висо-

та профілю; Н

— відстань від

основи до горизонтальної осьо-

вої лінії профілю; Н

— від-

стань від горизонтальної осі до

екватора; В — ширина профілю;

— корона; R — радіус кри-

визни протектора; D — зовніш-

ній діаметр шини; d — посадо-

чний діаметр шини; h — стріла

дуги протектора; с — ширина

розходження бортів; а — шири-

на борту

295

Під час вибору шин для вантажних автомобілів і колісних тракто-

рів особливу увагу звертають на надійність, строк служби, малий опір

коченню, на відповідність рисунка протектора дорожнім умовам. Од-

ночасно з вибором шини добирають обід колеса.

Основні тенденції розвитку конструкцій шин: зменшення віднос-

ної висоти профілю, застосування радіальних і безкамерних шин. Для

безкамерних шин потрібен спеціальний глибокий обід, що забезпечує

повне ущільнення за простоти монтажу. Кут нахилу полиці в такому

ободі становить 15

° замість 5° у камерних.

У разі вибору шин для легкового автомобіля особливі вимоги став-

лять до безпеки, економічності, комфортабельності і забезпечення

оптимального діаметра шини за заданої вантажопідйомності.

Вимоги до безпеки шини передбачають:

y виключення розриву (можливий за зростання тиску до 2,0 –

2,5 МПа; експлуатаційний тиск, за якого гарантований запас міцності

на розрив становить близько 0,2 МПа);

y надійність прилягання бортів до закраїн обода;

y запобігання зсуву бортів шини за зниження тиску;

y сповільнення або запобігання зниженню тиску при проколі шини

(у цьому разі найбезпечніша безкамерна шина, оскільки герметизува-

льний шар заповнює прокол);

y передачу тягових і гальмових сил без проковзування;

y швидкісну міцність, тобто міцність на розрив шини під дією від-

центрової сили; для високошвидкісних автомобілів (за швидкості по-

над 200 км/год) небезпека розриву шин стає реальною, а для гоноч-

них автомобілів може бути катастрофічною;

y зниження можливості ушкоджень бічних стінок; мале нагрівання.

Вимоги до економічності шини передбачають:

y низьку вартість комплекту шин;

y зносостійкість (тривале збереження глибини рисунка протектора

8 – 9 мм);

y малий опір коченню;

y допустимий дисбаланс і ремонтопридатність.

Каркас шини (покришки) є її силовою частиною, обмежує об’єм

накачаної камери (у разі камерної шини) і передає навантаження, що

діють на колесо з боку дороги, на обід колеса. Каркас складається з

одного чи декількох накладених один на одного шарів, вкритих гу-

мою текстильного корду (див. рис. 11.5).

296

На роботу каркаса істотно впливає товщина вкритого гумою текс-

тильного корду. Зменшення його товщини забезпечує зниження втрат

на внутрішнє тертя, й отже, зменшення тепловиділення, поліпшення

умов охолодження, зменшення витрати гуми, маси шини, рівномір-

нішу роботу та поліпшує інші якості. Міцність покришки в основно-

му визначається міцністю корду.

У діагональних шинах (рис. 11.6,

а) нитки корду в середніх шарах

каркаса перехрещені, тобто розміщені під деяким кутом. Кут нахилу

ниток корду по біговій доріжці

протектора до меридіональної

площини перетину профілю ши-

ни становить 52 – 54

°. Такий на-

прямок ниток корду в каркасі за-

безпечує добрий розподіл зусиль

у разі деформації покришки і

найбільшу її міцність за достат-

ньої амортизації. У каркасі по-

кришки діагональної будови зав-

жди парне число шарів корду.

Особливість конструкції раді-

альних шин (див. рис. 11.6,

б) ти-

пу

R полягає насамперед у тому,

що нитки корду в шарах каркаса розміщені радіально по профілю ши-

ни в напрямку від одного борту до іншого, тобто в усіх шарах каркаса

нитки корду паралельні одна одній. Отже, кожен шар корду в каркасі

шин типу

R працює начебто самостійно (не в парі із сусіднім шаром). У

результаті цього напруження, які виникають під час роботи в нитках

корду каркаса шин типу

R, приблизно вдвічі менші, ніж у діагональних

шинах, що дає змогу відповідно зменшити число шарів корду.

Оскільки каркас шин типу

R тонший і нитки корду в його шарах

паралельні, він еластичніший, легше деформується, й отже, теплови-

ділення в ньому менше, ніж у діагональних шинах.

Щоб зменшити деформацію бічних поверхонь шин, тиск повітря в

шинах типу

R має бути трохи вищим (до 20 – 30 %), ніж у шинах діа-

гональної будови, але при цьому радіальна деформація шин типу

все-таки на 10 – 20 % вища через більшу їх еластичність.

Брекером називають гумовий, гумокордовий або гумометалокор-

довий шар, розміщений між каркасом і протектором. Як правило, він

Рис. 11.6. Діагональна (а) та раді-

альна (б) шини:

1 — каркас; 2 — брекер

297

складається з двох і більшої кількості шарів зрідженого, вкритого гу-

мою корду. Брекер забезпечує міцний зв’язок протектора з каркасом і

запобігає відшаруванню протектора від каркаса під дією на шину га-

льмових і відцентрових сил, а також сприймає частину ударного на-

вантаження на шину, зменшуючи силу ударів, що передаються від

протектора до каркаса.

Функції брекера реалізуються правильним добором матеріалів

(корду і гуми), які мають забезпечувати плавний перехід жорсткості

від каркаса до протектора.

Найперспективнішим армувальним матеріалом для брекера шин

легкових автомобілів є металокорд. Це пояснюють тим, що серед тра-

диційних армувальних матеріалів йому немає рівних за показниками

розривної міцності і модулем. Це особливо важливо для нерозтяжно-

го брекера радіальної шини.

Протектором називають товстий шар гуми, розміщений по короні

покришки і який стикається з дорогою при коченні колеса. Призна-

чення протектора — забезпечувати зносостійкість шини, добре зчеп-

лення з дорогою, ослаблювати вплив поштовхів і ударів на каркас

шини, частково поглинати коливання, і насамперед крутильні в

трансмісії, оберігати каркас і камеру від механічних пошкоджень і

вологи.

У процесі кочення колеса протектор працює на розтяг, двобічний

стиск і зсув.

Протектор складається з рельєфного малюнка і підканавного шару.

Останній зазвичай становить 20 – 40 % товщини протектора. Занадто

тонкий підканавний шар спричинює розтріскування протектора, під-

вищення деформацій ниток корду першого шару каркаса, зменшення

міцності каркаса під дією зосередженого навантаження, а надмірно

товстий — погіршує умови охолодження шини, збільшує частку за-

лишкових деформацій у гумі, призводить до перегрівання і розшару-

вання покришки.

Високий рельєфний малюнок протектора збільшує масу шини, зу-

мовлює швидше її нагрівання і розшаровування, збільшує момент

інерції колеса та його опір коченню. Особливо інтенсивне тепловиді-

лення спостерігається за підвищених швидкостей руху, коли

з’являються додаткові деформації протектора через дію сил інерції.

Рисунок протектора (рис. 11.7) визначає експлуатаційне призна-

чення шини. Від нього залежить зчеплення шини з дорогою, інтенсив-

298

ність зношення, видалення бруду і вологи із зони контакту з дорогою,

тепловідведення від каркаса покришки, безшумність під час руху ав-

томобіля, рівномірність тиску на каркас шини і дорогу, прохідність

автомобіля чи трактора по дорогах різних категорій.

Шини з дорожнім рисунком протектора (див. рис. 11.7,

а) призна-

чені для експлуатації переважно на дорогах з удосконаленим капіта-

льним покриттям.

Шини з універсальним рисунком протектора (див. рис. 11.7,

б)

призначені для експлуатації на дорогах з удосконаленим полегшеним

покриттям.

Рисунок протектора підвищеної прохідності (див. рис. 11.7,

в) за-

стосовують на шинах, призначених для експлуатації в умовах бездо-

ріжжя і важкопрохідних ґрунтових доріг. Їх використання переважно

на дорогах із твердим покриттям недоцільне, оскільки це скорочує

строк їх служби, збільшує жорсткість ходу і погіршує стійкість.

Зимовий малюнок протектора (див. рис. 11.7,

г) призначений для

поліпшення стійкості автомобілів на дорогах, вкритих шаром льоду і

снігу. Для зимового рисунка протектора характерні невелика площа

виступів звивистої поверхні (55 – 65 % загальної площі бігової доріж-

ки) й отвори для шипів протиковзання в ґрунтозачепах з боків бігової

доріжки протектора. На сухих дорогах у літню пору року ґрунтозачепи

швидко зношуються, тому шини із зимовим рисунком протектора ре-

комендують застосовувати тільки взимку, напровесні і пізно восени.

Рис. 11.7. Рисунки

протектора шин

автомобілів:

а — дорожній; б

—

універсальний; в

—

підвищеної прохід-

ності; г — зимовий;

д — кар’єрний; е

—

асиметричний