No Image

Устройство колеса и крепление к ступицам

СОДЕРЖАНИЕ
0
37 просмотров
20 августа 2019

Ступица – это деталь, которая являет собой подшипниковый узел, обеспечивающий соединение колес с подвеской. Иногда понятие «ступица» подразумевает под собой весь комплекс деталей, а иногда — лишь одну его часть (подшипниковый узел). В сегодняшней статье мы подробно расскажем вам о том, как устроен данный механизм и какую функцию выполняет.

Назначение автомобильной ступицы

Обычно автомобильная ступица соединяется с диском, спицами или ободом колеса. Подшипники зачастую устанавливаются в отверстие, которое находится в ступице. Такой механизм будет максимально прочным, если сделать автомобильную ступицу в два раза больше самого отверстия по диаметру. Если посмотреть на ступицу любого автомобиля, можно убедиться в этой особенности машинной конструкции. Для того чтобы избежать перекосов, ступицу обычно делают длиннее диаметра ее отверстия.
По сути, автомобильная ступица представляет собой вращающийся элемент подвески, к которому должны крепиться колеса машины. Если речь идет о ведущих колесах, ступица является элементами трансмиссии. Помимо колес, к ступице крепятся еще и тормоза. То же самое можно сказать и о фланцах полуосей. Они также закрепляются на ступицах. Особенно такая конструкция бывает характерна для грузовых автомобилей.

Можно сказать, что ступица используется для крепления автомобильных колес и дает им возможность вращаться. Даже тормозная система автомобилей завязана на такой важной детали, как ступицы. Обычно стандартные автомобильные ступицы изготавливаются из чугуна или различных сортов стали.

Особенности крепления ступицы к колесу

Ступица обычно крепится к колесу при помощи разнообразных подшипников. Крепление осуществляется на балку моста или ось вращения, которую еще называют цапфой. Также на ступице предусмотрено наличие фланца. На фланце обычно закрепляется диск колесного тормоза, если тормоза являются дисковыми. Если тормоза барабанные, осуществляется крепление барабана на фланце.

Для чего предназначена ступица?

Ступица – это важная автомобильная деталь, которая осуществляет соединение двух деталей между собой, а именно – вала с колесным диском, которые отвечают за крутящий момент. Одна сторона этой детали насажена на вал, а другая при этом сопряжена с колесным диском и имеет для этого специальное посадочное место.

Именно через ступицу вращательное движение оси коленвала передается на само колесо. К ступице прикреплён и тормозной диск, поэтому она является неотъемлемой частью тормозной системы любого транспортного средства. Вращение колеса автомашины происходит благодаря подшипникам, которыми оснащена ступица.

Какие виды ступиц и подшипников бывают?

Автомобильное средство оснащено множеством подшипников разного размера и назначения, но именно подшипник ступицы испытывает наибольший груз по сравнению со всеми остальными подшипниками.

Он удерживает большую часть массы всего транспортного средства. Максимальные нагрузки появляются в процессе движения, особенно сильно это выражено в момент разгона, резкого ускорения или торможения автомобиля.

К качеству подшипника всегда предъявляются особенно высокие требования, так как во время движения транспортного средства он испытывает на себе действие сразу двух сил: осевой и радиальной.

РЕМОНТ И ЗАМЕНА СТУПИЦ

Сама по себе ступица, фото которой можно увидеть в любом руководстве по ремонту – это достаточно прочная деталь, которая сама по себе редко ломается. Возможно искривление или поломка при сильном ударе в результате ДТП. При нормальных условиях эксплуатации ступица подлежит замене лишь в случае, когда подшипник не извлекается, или посадочное гнездо подшипника прослаблено, а наружная обойма не удерживается прочно.

Также следует производить замену при износе резьбового соединения колёсных болтов или шпилек. Если ступица колеса имеет съёмные подшипники, то срок её эксплуатации практически не ограничен. В технической литературе не указаны сведения о том, после какого пробега следует производить замену. Такое решение принимается для каждого конкретного авто при проведении ремонта или планового техосмотра.

Стандартные размеры ступицы

Разные модели автомобилей оборудованы разными по диаметру ступицами. Но всегда должно соблюдаться правило, что цилиндр ступицы может быть установлен на колес с минимальным допуском. Существует так называемая система DIA, которая устанавливает диаметры автомобильных колес. Если колеса будут меньше положенного им размера, их не получится установить на ступицу. Если же колеса будут больше, они будут просто болтаться. Иногда производители изготавливают колеса с достаточно большими диметрами. Правда для правильной установки диска на ступицу приходится применять специальные переходные кольца. В данном случае эти переходные кольца помогают обеспечить центровку колеса на ступице.

Каждому автомобилисту нужно уметь выполнять крепеж колес на своем автомобиле и знать, как работает механизм крепления запасного колеса. Пробой может произойти далеко от автосервиса. В таком случае возможность и безопасность дальнейшего движения будет зависеть от того, насколько правильно установлена запаска.

Виды и особенности крепления колес на ступице

Перед установкой колеса обязательно нужно очистить от грязи место посадки.

Диск крепится к ступице двумя способами:

  • специальными болтами;
  • с помощью шпилек с гайками.

На ступице имеется 2 или 3 специальных штифта. Соответственно, на диске для них предусмотрены отверстия. После размещения диска на штифтах, колесо отцентрируется.

Болты для крепления колес должны соответствовать марке авто.

Колесный крепеж с использованием шпилек более прост в применении. Он дает возможность уменьшить количество деталей. К ступице шпильками крепится тормозной диск и колесо. Различают три типа шпилек по способу крепления в ступице:

Шпильки с резьбой на двух концах (вворачиваемые) могут иметь ограничительный буртик со стороны короткой резьбы. Шпилька вворачивается в ступицу короткой резьбой. Заменить ее не сложно даже своими силами.

Читайте также:  Турбо на приору цена

Запрессованную шпильку снять гораздо сложнее. Она имеет резьбу с одной стороны. Для запрессовки на нее нанесены шлицы и ограничительная шляпка.

Закладные шпильки также имеют резьбу с одного конца. С внутренней стороны находится специальная головка. Шпилька вставляется с обратной части ступицы, головка удерживает ее от проворачивания.

На шпильки надевается тормозной барабан и колесный диск. Затягивание производится гайками.

Шпильки могут иметь два вида резьбы. Правую, или нормальную резьбу. И левую, обратную резьбу. Производители устанавливают на ступицы правой стороны шпильки с правой резьбой. На левую сторону монтируют шпильки с левой резьбой. Это повышает безопасность и надежность крепления.

Гайки-секретки и болты-эксцентрики

Выбор крепежных элементов желательно производить в специализированных магазинах. Прижимная сторона гаек и болтов имеет форму конуса или сферы и должна соответствовать профилю отверстия в диске. Гайки можно разделить на:

Стандартные гайки имеют форму шестигранника и закручиваются обыкновенным баллонным ключом. Они имеют сквозную резьбу.

Нестандартные гайки могут иметь закрытую резьбу, они выполнены в форме колпачков. Их откручивают внутренним шестигранником, обыкновенным ключом, или ключами TORX.

Крепеж колес также выполняется с помощью гаек-секреток. Данный тип гаек и болтов производится под специальный ключ. Делается это с целью предотвращения хищения. Гайки-секретки и болты-эксцентрики устанавливаются по одной штуке на колесо.

Следует обратить внимание на диаметр и шаг резьбы. Традиционно используется крепеж диаметром 12 и 14 мм. Шаг резьбы может быть 1,25 или 1,5 мм.

Использование проставок

Проставки устанавливаются между ступицей и диском и выполняют две цели:

  • изменение величины выступа диска при тюнинге. Ширина проставок может быть от 3 до 20 мм;
  • изменение крепежных отверстий или количества отверстий. Эти проставки крепятся болтами к ступице.

Почему может ослабнуть крепление колеса

Ослабление крепежа приводит к обрезанию шпилек или болтов, повреждению колесных дисков. Основные причины:

  • использование поврежденных дисков;
  • слабая затяжка гаек (болтов);
  • несоответствие колесных дисков крепежным элементам.

Отдельные водители считают запаску не слишком важной деталью: на нее можно поставить резину похуже и диск особого внимания не требует. Это опасное заблуждение. Все без исключения диски нужно осматривать на наличие трещин и раковин. На скорости при эксплуатации поврежденного диска возникает биение. Если вовремя не остановиться, можно спровоцировать аварию.

При затяжке болтов или гаек следует обратить внимание на силу затяжки. Большинство водителей притягивают гайки на глаз. Даже в автосервисах динамометрический ключ используется редко. Проехав десяток километров после ремонта, следует перетянуть крепление колес.

Каждому виду диска соответствует свой крепеж. Диски бывают трех видов:

Литые и кованые диски толще штампованных. Для их установки применяются более длинные шпильки или болты крепления колес. Если при установке железного диска использовать болт большей длины, он будет выступать с обратной стороны ступицы и задевать детали тормозного механизма. Также опасно использовать короткий болт при установке литого диска. Резьбовая часть болта должна входить в ступицу на всю толщину фланца.

Конструктивные особенности крепления запасного колеса на легковых автомобилях

Отдельные европейские производители вместо запаски комплектуют автомобили компрессором и баллоном герметика. В лучшем случае авто снабжается «докаткой». Это уместно при наличии широкой сети автосервисов. На российских дорогах запаска просто необходима, ведь можно не просто поймать шиной гвоздь, но и повредить диск, когда до автосервиса больше сотни километров. Места крепления запасок варьируются, в зависимости от конструкции машины и ее предназначения.

В багажнике

В авто семейства ВАЗ (классика) запаска крепится в багажнике с левой стороны, в специальном кармане. Она фиксируется ремнем, извлечь ее очень просто. Минус – занимает 1/3 и без того небольшого багажника. Во многих современных марках автомобилей в багажнике имеется углубление для запаски. Недостаток – чтобы достать ее, нужно освободить багажник.

Под капотом

Крепление под капотом (Лада 4×4) очень удобно. Нужно просто открыть капот и открутить болт крепления запасного колеса. К сожалению, шина подвергается большим колебаниям температуры. Это снижает срок ее годности. В японском заднеприводном автомобиле Ниссан Серена такое крепление более оправданно.

На задней двери автомобиля

Возможно, самое удобное крепление запасного колеса – на заднюю дверь. Таким способом производится крепеж в автомобилях Шевроле Нива и УАЗ Патриот.

На багажнике на крыше

При установке газового оборудования владельцы автомобилей вынуждены искать место для крепления запаски. Иногда ее размещают на багажнике, на крыше автомобиля.

Под днищем, сзади

Крепление запасного колеса на Лада Ларгус, на внедорожниках Киа и Хендай предполагает размещение запаски под днищем, сзади автомобиля.

В Ларгусе для снятия запаски нужно отвернуть болт в багажнике и снизу отстегнуть кронштейн. Такое же крепление предусмотрено на Рено Дастер. Чтобы положить запаску обратно, придется стать на колени, что особенно нежелательно в дождливую погоду.

На внедорожниках такое расположение запаски удобно только при ремонте на ровной площадке. Подъем и опускание колеса водитель выполняет с помощью лебедки. На бездорожье или в снегу без помощи лопаты достать запаску очень трудно.

Еще один недостаток такого расположения – запаску очень легко похитить. Трос лебедки перекусывается за несколько секунд. Учитывая, что запаску практически не видно из-под машины, пропажу часто не сразу замечают. Поэтому разработана и устанавливается специальная механическая защита. Кожух закрывает трос лебедки и крепится срывными болтами. Это позволяет предотвратить вандальный демонтаж.

Читайте также:  Как определить когда менять тормозные диски

Необходимо в обязательном порядке обращать внимание на место крепления запаски при выборе автомобиля. Ведь в городе можно обойтись и «докаткой», а на бездорожье и пара запасных колес не помешает.

Колеса крепятся к ступицам и вращаются на них. Существует два типа ступиц: фланцевые и спицевые.

На легковых автомобилях, грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности и тракторах для дисковых колес применяются фланцевые ступицы (рисунок 2.21). Колесо автомобиля крепится к фланцу ступицы 5, вращающейся на роликовых подшипниках 4 и 6, установленных на цапфе 17 поворотного кулака.

Таблица 2.2 – Соответствие размеров шин размерам профилей ободьев колес

Обозначение шины 135/80R12 155/80R13 155/65R13 145/80R13 175/70R13 185/65R13 175/60R13
Обозначение обода колеса 4,00В 4½J 5J 5J, 5½J 5½J
Обозначение шины 155/65R14 185/70R14 165/65R14 175/65R14 185/55R14 165/55R14 205/70R14
Обозначение обода колеса 4,5J, 5J, 5½J 5J, 5½J 5J, 5½J, 6J 6J 6J, 6½J
Обозначение шины 175/65R15 175/60R15 185/65R15 175/50R15 205/65R15 195/55R15 215/75R15 205/60R15 195/45R15 235/75R15 225/75R15
Обозначение обода колеса 5½J, 6J 6J 6J, 6½J 6½J, 7J 7J
Обозначение шины 175/80R16 205/60R16 235/60R16 225/65R16 205/50R16 245/70R16 225/55R16 265/70R16 255/65R16 245/50R16
Обозначение обода колеса 5½J, 6J 6J, 6½J, 7J 6½J, 7J 7J, 7½J 8J
Обозначение шины 235/60R17 215/50R17 205/50R17 225/50R17 215/35R17 245/60R17 235/45R17 255/65R17 245/50R17 285/70R17 265/65R17
Обозначение обода колеса 7J 7J, 7½J 7½J, 8J 8J 8J, 8½J
Обозначение шины 235/60R18 255/55R18 245/45R18 265/65R18 235/40R18 255/45R18 245/40R18 285/55R18 275/40R18
Обозначение обода колеса 7½J 7½J, 8J 8J 8J, 8½J 8½J, 9J
Обозначение шины 225/55R19 235/55R19 225/35R19 255/45R19 245/35R19 235/35R19 255/30R19 265/50R19
Обозначение обода колеса 7½J 8J 8J, 8½J 8½J, 9J 9J, 9½J
Обозначение шины 255/50R20 225/30R20 245/40R20 265/50R20 275/40R20 305/50R20 285/50R20
Обозначение обода колеса 8J 8J, 8½J 8½J, 9J 8½J, 9J, 9½J 9J, 10J
Обозначение шины 245/40R22 265/40R22 295/40R22 285/45R22 305/40R22 305/30R26
Обозначение обода колеса 8½J 9½J 9½J, 10J, 10J, 10½J 10J

На грузовых автомобилях для бездисковых колес применяются спицевые ступицы (см. рисунок 2.14, поз. 2). В их конструкции пять или шесть спиц выполняют функции дисков колес, а разъемно-разборный обод 3 (рисунок 2.22) устанавливают на конических посадочных поверхностях, выполненных на концах спиц 1. Колесо от поперечных перемещений удерживается прижимами, крепящимися на шпильках 2 к спицам.

Рисунок 2.21 – Фланцевая ступица:

1– колпак ступицы; 2 – гайка; 3 – стопорная шайба; 4 и 6 – подшипники;

5 – ступица; 7 – сальник; 16 – упорная шайба; 17 – цапфа

Рисунок 2.22 – Спицевая ступица:1 – спица; 2 – шпилька крепления прижима; 3 – разъемно-разборный обод

Ступицы колес изготавливают литьем из ковкого чугуна.

Применяются два способа центрирования дисковых колес при креплении на ступицах:

— по коническим и сферическим поверхностям, по которым сопрягаются прижимные части крепежных болтов (или гаек) (рисунок 2.23) и гнезда крепежных отверстий в диске – на всех колесных машинах. Радиус сферы обычно составляет 14…18 мм, а угол конуса – 60…90 0 . При сдвоенных колесах точное центрирование внутреннего колеса не обеспечивается;

— по центральному отверстию в диске (рисунок 2.24) – на грузовых автомобилях и тракторах. При этом обеспечивается точное центрирование как одиночных (рисунок 2.24, а), так и сдвоенных (рисунок 2.24, б) колес колесных машин.

Рисунок 2.23 – Крепежные детали: а и б – с конической прижимной частью; в – со сферической прижимной частью

Внутренний диаметр центрального отверстия и наружный диаметр ступицы имеют размеры с допусками. Зазор между указанными деталями может составлять от 0,2 до 0,6 мм. Крепежные отверстия – цилиндрические, требующие лишь грубой обработки. Их диаметр на 3…4 мм больше диаметра шпильки, что необходимо для предотвращения двойной посадки.

а) б)
Рисунок 2.24 – Центрирование по центральному отверстию одиночных (а) и сдвоенных (б) колес

Преимуществом способа центрирования по центральному отверстию в диске является малое радиальное биение колеса, поэтому такое центрирование применяется также на спортивных легковых автомобилях, а недостатком – коррозия в зоне центрирования как при стальных колесах, так и колесах из легких сплавов.

Центрирование разъемных в продольной плоскости ободов на ступицах (передние и задние внутренние колеса) и прижимах (задние наружные колеса) осуществляется по коническим поверхностям А (см. рисунок 2.13), которые имеют обода в замочной части с внутренней стороны.

Присоединительные размеры для крепления дисковых колес стандартизованы и включают:

Рисунок 2.25 – Параметры дисков: PCD–диаметр расположения крепежных отверстий; ЦО–диаметр центрального отверстия; ЕТ–вылет колеса

— диаметр окружности расположения отверстий под шпильки (или болты) крепления колеса (PCD);

— количество (LZ) и диаметр крепежных отверстий;

— диаметр центрального отверстия под ступицу (DIA);

— вылет колеса (обозначение ET на рисунке 2.25, от немецкого слова Einpresstiefe).

Вылет колеса – расстояние от плоскости симметрии обода до плоскости крепления к фланцу ступицы. Вылет колеса может быть положительным (как показано на рисунке 2.25) и отрицательным.

Формула колеса (рисунок 2.26) (например, PCD 4/100) указывает, что крепежных отверстий – 4, а диаметр окружности расположения их центров – 100 мм.

Читайте также:  Регулятор тормозных усилий ваз 2108 схема

Параметр PCD должен обязательно соответствовать автомобилю, так как, если диаметр расположения отверстий будет отличаться всего на 2…3 мм, то колесо при качении будет иметь биение. Колеса легковых автомобилей имеют 3…6 отверстий.

Рисунок 2.26 – Формула расчета PCD по расстоянию между центрами отверстий (А)

В таблицах 2.3 и 2.4 приведены основные характеристики колес некоторых легковых автомобилей и значения коэффициентов ширины обода их шин.

Таблица 2.3 – Основные характеристики колес некоторых легковых автомобилей

Модель автомобиля ВАЗ-1113 «Ока» ВАЗ- 2101-07 Лада Приора (Калина) ВАЗ- «Нива» ГАЗ- GAZ Siber
Обозначение шины 135/80R12 175/70R13 185/65R14 (175/65R14) 175/80R16 195/65R15 205/65R15 205/60R16
Обозначение обода колеса 4.00Вх12 5J х 13 5½J х 14 5½J х 16 6J х 16 6½J х 15 6J х 15 6½J х 16
Вылет колеса (ЕТ), мм
Диаметр расположения шпилек (болтов) (PCD), мм 139,7
Диаметр центрального отверстия, (ЦО), мм 58,5 58,6 98,5 58,1 57,1
Модель автомобиля Ford Focus Renault Logan Chevrolet Niva UAZ Patriot Ssang Yong Rexton II Hummer H2
Обозначение шины 195/65R15 205/55R16 165/80R14 185/65R15 205/75R15 215/65R16 245/70R16 235/75R16 255/60R18 315/70R17
Обозначение обода колеса 6J х 15 6½J х 16 5½J х 14 6J х 15 6½J х 15 6½J х 16 7J х 16 6½J х 16 7½J х 18 9J х 17
Вылет колеса (ЕТ), мм 52,5 43 (5½J) 50 (6J)
Диаметр расположения шпилек (болтов) (PCD), мм 139,7 139,7 165,1
Диаметр центрального отверстия, (ЦО), мм 63,3 60,1 84,1

Анализ данных таблицы 2.4 позволяет определить коэффициент ширины обода (отношение ширины профиля обода колеса к ширине профиля шины, b/В) шин для легковых автомобилей, который составляет 0,69…0,92. При этом на легковые автомобили устанавливаются как низкопрофильные (с посадочным диаметром d от 12 до 17”), так и сверхнизкопрофильные шины (d ≥ 13”).

Таблица 2.4 – Значения ширины обода шин легковых автомобилей

Профиль шины Низкопрофильная (Н/В = 0,70. 0,80) Сверхнизкопрофильная (Н/В = 0,30. 0,65)
Посадочный диаметр обода 12” 13” 14” 13” 14” 15”
Ширина про- филя обода колеса (b) 4” (4½. 5)” (5. 6½)” (5. 5,5½)” (4½. 6)” (5. 5,5½)”
Ширина про- филя шины (В), мм 145. 165 185. 205 155. 185 155. 185 185. 205
Коэффициент ширины обода 0,75 0,74. 0,88 0,69. 0,80 0,73. 0,85 0,74. 0,92 0,74. 0,91
Посадочный диаметр обода 15” 16” 17” 16” 17” 18”
Ширина про- филя обода колеса (b) (6½. 7)” (5½. 8)” (7. 8½)” (6. 8)” (7. 8½)” (5½. 6,5½)”
Ширина про- филя шины (В), мм 215. 235 175. 265 245. 285 205. 255 205. 265 225. 285
Коэффициент ширины обода 0,73. 0,83 0,73. 0,87 0,71. 0,77 0,70. 0,87 0,76. 0,92 0,74. 0,90
Посадочный диаметр обода 19” 20” 22”
Ширина про- филя обода колеса (b) (6. 8)” (7. 8½)” (5½. 6,5½)”
Ширина про- филя шины (В), мм 205. 255 205. 265 225. 285
Коэффициент ширины обода 0,70. 0,87 0,76. 0,92 0,74. 0,90

Список литературы

1. Автомобильные шины: Устройство, работа, эксплуатация, ремонт / В.Н. Тарновский, В.А. Гудков, О.Б. Третьяков. – М.: Транспорт, – 1990.

2. Афанасьев Б.А., Даштиев И.З. Проектирование элементов подсистем автомобиля из композиционных материалов: Учеб. пособие / Под ред. Б.А. Афанасьева. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, – 2007.

3. Барский И.Б. Конструирование и расчет тракторов. – М.: Машиностроение, – 1980.

4. Иванов А.М., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. и др. Основы конструкции автомобиля. – М.: ООО КЖИ «За рулем», – 2005.

5. Кнороз В.И., Кленников Е.В. Шины и колеса. – М.: Машиностроение, – 1975.

6. Колеса и шины. Краткий справочник. С рекомендациями журнала «За рулем». – М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», – 2000.

7. Лукин П.П., Гаспарянц Г.А., Родионов В.Ф. Конструирование и расчет автомобиля. – М.: Машиностроение, – 1984.

8. Отчет о НИР «Исследование проблем расширения состава унифицированных семейств и улучшения эксплуатационных свойств военной автомобильной техники». ОКР «Буерак». Этап 3. «Исследование направлений улучшения параметров основных эксплуатационных свойств ВАТ». – ФГУП 21 НИИИ МО РФ, Инв.№ 9824, – 2007.

9. Оценка и выбор пневматических шин регулируемого давления для армейских автомобилей / В.Н. Абрамов, М.П. Чистов, И.В. Веселов, А.А. Колтуков; Под ред. В.В. Шипилова. – ФГУП 21 НИИИ МО РФ, – 2006.

10. Проектирование полноприводных колесных машин: В 2 т., Т.2 / Под общ. ред. А.А. Полунгяна. – М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, – 2000.

11. Раймпель Й. Шасси автомобиля: Амортизаторы, шины и колеса / Пер. с нем. В.П. Агапова; Под ред. О.Д. Златовратского. – М.: Машиностроение, – 1986.

12. Родичев В.А., Родичева Г.И. Тракторы и автомобили. – М.: Колос, – 1998.

13. Техническое обслуживание автомобилей КрАЗ-255Б, КрАЗ-255В, КрАЗ-256Б, КрАЗ-257 и КрАЗ-258. Инструкция. – М.: Воениздат, – 1973.

14. Шарипов В.М. Конструирование и расчет тракторов. – М.: Машиностроение, – 2004.

15. Янчевский В. Линии жизни протектора // Коммерческий транспорт. 2007, № 2. С.134-136.

Комментировать
0
37 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Автоваз
0 комментариев
No Image Автоваз
0 комментариев
No Image Автоваз
0 комментариев
Adblock detector