Колеса. Колесо представляет собой прикрепляемый к ступице металлический обод, который может быть разъемным или цельным. До недавнего времени на отдельных моделях больших автобусов применялись разъемные ободья. Конструкция разъемного обода представлена на рис. 6.1.
Рис. 6.1. Конструкция разъемного обода: 1 — закраина; 2 — обод; 3 — разрезная часть обода; М — ширина обода; D — диаметр обода
В этом случае обод 2 приварен к диску. Вторая половина обода 3 выполнена разрезной и выполняет одновременно функции части обода и запорного кольца. Конструкция колеса во многом определяется применяемой шиной. Шины могут быть камерные и бескамерные. В первом случае сжатый воздух, выполняющий роль основного несущего элемента шины, заключен в специальную герметичную резиновую камеру. Накачка воздуха в камеру и удержание его в ней осуществляется через специальный вентиль, привулканизированный к камере. При бескамерной шине сжатый воздух находится во внутренней полости колеса, образованной внутренней поверхностью шины и наружной поверхностью обода. Заполнение колеса сжатым воздухом также производится через вентиль, однако в этом случае он герметично установлен непосредственно в ободе.
На современных автобусах в основном применяются бескамерные шины, что требует обязательного применения цельных ободьев. Типичная конструкция цельного обода показана на рис. 6.2.
Рис. 6.2. Конструкция цельного обода: 1 — закраина; 2 — полка; 3 — ручей; М — ширина обода; D — диаметр обода
На поперечном сечении обода можно выделить следующие основные элементы: закраина 1, полка 2, ручей 3. Закраины воспринимают усилия от бортов шин, защищают боковины шин от внешних повреждений. Полка является посадочным местом для шины, она воспринимает вертикальные нагрузки от шины и при бескамерных шинах является элементом герметизации. Полки ободьев для камерной шины имеют наклон 5° в поперечной плоскости относительно горизонтали. Такой же наклон имеют полки дисков для бескамерных шин особо малых и малых автобусов. На больших и особо больших автобусах при бескамерных шинах применяют ободья с наклоном полок в 15°. При бескамерных шинах полка обода выполняет роль элемента герметизации. Для исключения возможности сбрасывания шины при снижении давления в ней в процессе движения автобуса на полке предусматриваются с каждой стороны кольцевые дугообразные выступы (хампы).
Колеса по способу крепления обода к ступице могут быть дисковыми и бездисковыми. В дисковых колесах крепление обода к ступице осуществляется диском. Обод обычно приваривается к диску. В диске предусматриваются отверстия для крепления к ступице. В центральной части диска также имеется центральное отверстие, в которое входит колпак, закрывающий подшипники ступицы колеса.
При применении бездисковых колес обод имеет кольцевой внутренний выступ с коническим пояском, обращенным к ступице. Аналогичный конический поясок имеет и ступица. Таким образом, центрирование обода по ступице осуществляется этими коническими поверхностями. Крепление обода к ступице осуществляется прижимами, затягиваемыми гайками на шпильках. На современных автобусах всех классов в основном применяются дисковые колеса.
Центровка колес на ступицах осуществляется либо коническими фасками в крепежных отверстиях диска (рис. 6.3) (при этом крепления имеют также ответную коническую поверхность), либо специальным центрирующим пояском на ступице, на который садится точно обработанное центральное отверстие диска (рис. 6.4).
Рис. 6.3. Ступица заднего колеса с центровкой колес коническими фасками: 1 — наружная гайка; 2 — гайка подшипников ступицы; 3, 7 — подшипники; 4—обод 5—тормозной барабан; 8 — сальник; 8 — ступица; 9 — замочная шайба; 10 — прокладка; 11 — полуось
Рис. 6.4. Ступица заднего колеса с центрирующим пояском: 1 — тормозной барабан; 2 — сальник; 3,10 — подшипники; 4— ступица; 5 — наружная гайка; 6 — прокладка; 7 — полуось; 8 — замочная шайба; 9 — гайка подшипников ступицы; 11 — центрирующий поясок
Обозначение колес. По существующим международным правилам, в маркировке колес указывается ширина обода по посадочным полкам в дюймах, форма бортовой закраины в виде буквенного обозначения, разъемная или неразъемная конструкция обода (знак « х » для неразъемных и « — » для разъемных ободов), номинальный посадочный диаметр обода в дюймах и тип посадочной полки обода в виде буквенного обозначения с числом таких полок, симметричность обода в виде буквенного символа (буква S).
Конструкция колеса особо малого и малого автобусов «газель» представлена на рис. 6.3. На данных автобусах применяется колесо 51/2 Jx16H2. Это означает, что посадочная полка имеет размер 51/2 дюйма, форма закраины типа J, неразъемный обод (х), посадочный диаметр 16 дюймов, полка типа Н с обеих сторон (2), а также Н означает коническую полку с круглым подкатом. Диск несимметричный, о чем указывает отсутствие в маркировке буквы S. Наружная поверхность обода является элементом герметизации бескамерной шины, наличие двух кольцевых выступов (хампов) на полке исключает возможность разбортирования колеса при малом давлении воздуха в шине во время движения автобуса. Для крепления дисков в ступицы колес запрессованы шпильки с цилиндрической головкой и фаской. Фаска исключает возможность проворачивания шпильки при затяжке крепежных гаек.
Шины. На автобусах применяют шины, способные передавать все виды нагрузок от дорожного полотна к колесу при обеспечении возможности работы с высокими скоростями и нагрузками.
Конструкция современной шины показана на рис. 6.5. Основу шины составляет ее каркас 1, который связывает все составные части шины в единое целое. Каркас должен обладать высокой эластичностью на изгиб и жесткостью на растяжение.
Рис. 6.5. Конструктивные элементы и основные размеры шин: D — наружный диаметр; Н — высота профиля покрышки; В — ширина профиля; d — посадочный диаметр обода колеса (шины); 1 — каркас; 2 — брекер; 3 — протектор; 4 — боковина; 5 — борт; 6 — бортовая проволока; 7 — наполнительный шнур
Каркас изготавливается из одного или нескольких слоев специальной прорезиненной кордной ткани (корда) толщиной 1…1,5 мм. Кордная ткань образована набором продольных параллельных нитей (основа) и связывающих их редких поперечных нитей (уток). Нити корда могут изготовляться из хлопчатобумажного материала, вискозы, капрона или нейлона, полиэфиров и стали. На современных автобусах наибольшее распространение получили вискозные и полиамидные (капрон или нейлон) нити, имеющие вдвое болыную прочность в сравнении с хлопчатобумажным кордом. Стальной корд наиболее прочен, но отличается высокой стоимостью. Кордная ткань пропитывается резиновой смесью с последующей вулканизацией, в результате чего получается так называемая каркасная резина. Число слоев корда определяет его прочность и несущую способность. На современных автобусах применяют шины с числом слоев корда от 4 до 14. При формировании корда нити его могут располагаться под большим углом к продольной плоскости (30…38°). Такие шины называются диагональными (рис. 6.6,а). Второй вариант — нити корда расположены практически перпендикулярно к продольной плоскости колеса (угол наклона 85…90°), при этом нить корда расположена по радиусу колеса. Такая конструкция называется радиальной (рис. 6.6.б). При радиальной конструкции корда шина имеет меньшее сопротивление при деформации, что положительно сказывается на ее долговечности и экономичности автобуса. Концы слоев корда при сборке каркаса оборачиваются вокруг бортовых колец, изготовленных из нескольких стальных проволок. Свободное пространство между кольцом и кордом заполняется наполнительным шнуром. Бортовое кольцо, наполнительный шнур и оборачивающий их корд образуют борта шины. Борт шины обеспечивает передачу всех сил и моментов от шины на обод. В бескамерных шинах борт также выполняет функции герметизирующего элемента. В многослойных шинах могут применяться не одно, а несколько бортовых колец. Весь борт покрыт бортовой лентой, защищающей его от истирания о полку обода и от повреждений при монтаже. В бескамерных шинах борт покрывается слоем герметизирующей резины. Каркас снаружи покрыт слоем привулканизированной резины. У этой резины выделяют боковину 5 и протектор 6. Боковина шины является гибким и прочным элементом, чем обеспечивается многократная необходимая деформация шины при качении колеса. Толщина боковины — 1,5.,..3,5 мм. Протектор 6 образован толстым слоем резины и расположен по наружному диаметру шины. Через протектор осуществляется контакт шины с дорожной поверхностью, поэтому он должен создавать необходимое сцепление шины с дорогой и в сухом, и во влажном состоянии. Для обеспечения хорошего сцепления колеса с дорогой при влажном состоянии дорожного полотна протектор должен иметь развитый рисунок. Рисунок протектора образуется глубокими канавками на наружной поверхности и подканавочным слоем. Толщина подканавочного слоя составляет 20…40 % от толщины протектора. Глубина канавок рисунка протектора уменьшается по мере износа протектора. Допустимая остаточная высота рисунка протектора для автобусов составляет 2 мм. При большем износе протектора шину необходимо заменить. Форма рисунка шин зависит от условий эксплуатации транспортного средства. На автобусах применяют шины с дорожным иди универсальным рисунком протектора. По конструкции все автомобильные шины можно разделить на четыре основных группы: тороидальные, низкопрофильные, широкопрофильные и арочные. На автобусах применяют только тороидальные и низкопрофильные шины. В последнее время происходит интенсивное вытеснение тороидальных шин низкопрофильными как более экономичными.
Рис. 6.6 Конструкция диагональной (а) и радиальной (б) шин: 1 — борта; 2 — бортовая проволока; 3 — каркас; 4 — брекер; 5 —боковина; 6 — протектор
С 1975 г. в нашей стране действует правило 30 ЕЭК ООН, касающееся типовых испытаний шин и их обозначений. В соответствии с этим правилом в маркировке шины указывается ширина профиля шины (по боковине) в дюймах или мм для тороидальных и низкопрофильных шин. Специальный знак обозначения размера в дюймах не ставится. Определить, в каких единицах указан размер, можно только по порядку числа. Числа в пределах десятка или сотни означают дюймовое обозначение, трехзначные числа — миллиметровое. У низкопрофильных шин за размером ширины со знаком дроби указывается процентное отношение высоты шины к ее ширине. После значения ширины шины у тороидальных шин через дефис указывается посадочный диаметр обода в дюймах или миллиметрах. У низкопрофильных шин дефис следует за процентным отношением высоты шины к ее ширине, а при радиальной конструкции корда добавляется индекс R. У некоторых шин кроме чисел, обозначающих размер шины, и индекса, обозначающего радиальную конструкцию корда, ставятся индексы грузоподъемности и скорости. Индекс грузоподъемности представляет собой двух- или трехзначное условное число, соответствующее определенной максимально допустимой нагрузке на шину. Индекс скорости — это определенная латинская буква, соответствующая максимально допустимой скорости автомобиля.
Так, например, на особо малых автобусах ГАЗ-2217 «соболь» применяют шины 225/60 R16 с индексом грузоподъемности «102». Это означает, что на этих автобусах применяются низкопрофильные шины с шириной профиля 225 мм и процентным отношением высоты профиля к ширине 60 %, с посадочным диаметром обода 16 дюймов и несущей способности шины в 850 кг. Индекс скорости на этих шинах не приводится.
На больших городских автобусах ЛиАЗ-5256 применяются шины 11/70R 22,5 (280/70R 572) с индексом грузоподъемности 146 и индексом скорости G. Это означает, что ширина профиля 11 дюймов (280 мм), процентное отношение высоты шины к ширине 70 %, радиальная конструкция корда, посадочный размер обода 22,5 дюйма (572 мм). Шина способна выдерживать нагрузку в 3000 кг (индекс 146) при максимальной скорости автобуса 90 км/ч (индекс G).