Как устроено колесо автомобиля?

Колеса принимают крутящий момент от двигателя и за счет сцепления с дорогой обеспечивают движение автомобиля. Также они воспринимают и сглаживают удары от неровностей поверхности дороги. От них зависят возможность разгона и торможения, управляемость и устойчивость, плавность хода и безопасность автомобиля.

Колесо автомобиля состоят из:

• диска с ободом;
• шины.

СТРОЕНИЕ АВТОМОБИЛЬНОЙ ШИНЫ

Шина может быть камерной или бескамерной. В камерной находится резиновая камера, которая заполняется воздухом. А сама шина без камеры называется покрышкой.Покрышка состоит из каркаса (корда) и протектора, а также боковин и бортов.

Каркас шины является главной частью покрышки, ее силовой основой. Он выполняется из нескольких слоев специальной ткани – корда. Корд воспринимает давление сжатого воздуха изнутри и нагрузки от дороги снаружи. Материалом нитей корда могут служить: хлопок, нейлон, металлическая проволока, стекловолокно и прочие материалы.

Неплохо зарекомендовал себя брекер с нитями корда, свитыми из тонких стальных проволочек. По сравнению с текстильным, данный корд имеет во много раз меньше растяжение. Но у него есть минусы: он менее терпим к нагрузкам на низкочастотном покрытии и, если при проколе шины, в брекер попадает вода, особенно с химическими реагентами, то быстро разрушается от коррозии.

Протектор — это толстый слой резины с определенным рисунком, он расположен на наружной поверхности покрышки и непосредственно соприкасается с поверхностью дороги. Рисунок протектора может быть дорожным, универсальным и специальным.

В бескамерной шине отсутствует и не предусмотрена резиновая камера для воздуха. Полость, заключенная между покрышкой и ободом должна быть герметичной, т.к. непосредственно она заполняется воздухом.

Поэтому диск для бескамерной шины отличается от обычного диска наличием уплотняющих буртиков на ободе.

При покупке дисков на это следует обращать внимание. Если используете шины с камерой, то подойдут любые диски, буртики не помешают.

Шины бывают с диагональным и радиальным расположением нитей корда.

В диагональных шинах нити корда располагаются перекрестно, угол их наклона составляет 35 — 38°. То есть они соединяют боковины покрышки по диагонали.

В радиальных шинах нити корда расположены под прямым углом по отношению к бортам. Основными достоинствами радиальных шин являются: хорошее сцепление с дорогой, малое сопротивление качению и большой срок службы. Радиальные шины являются более современными, чем диагональные, и именно они, в большинстве случаев, используются на автомобилях. С ними машина устойчивее, экономичнее и динамичнее.

Чтобы протектор шины хорошо держал дорогу, он должен приноравливаться к её неровностям — быть достаточно гибким в радиальном направлении. Чему корд каркаса почти не препятствует. Но деформация боковины шины не желательна — она ухудшают управление.

Для решения этой задачи используют дополнительное силовое кольцо из несколько слое корда. Это так называемый брекер, который не допускает сильных деформаций в боковом направлении. Чтобы брекер обладал необходимой жесткостью, нити корда в нем уложены не радиально, а диагонально.

МАРКИРОВКА ШИН

При покупке шин внимательно изучайте их маркировку. Например, на боковине шины можно увидеть надпись 175/70 R14. Это означает:

• • 175 –ширина шины в миллиметрах,
  • 70 – соотношение высоты шины к ее ширине в процентах,
  • R – радиальная шина (с радиальным расположением нитей корда),
  • 14 – посадочный диаметр шины в дюймах (один дюйм равен 2,54 сантиметра).

Ошибкой многих автолюбителей является заблуждение, что буква R в маркировке шины указывает на некий радиус

. Эта буква вообще с числом 14 никак не связана, она указывает лишь то, что данная шина — радиальной конструкции, в отличии от устаревших диагональных. А число 14 — это ее посадочный диаметр по ободу колеса. 14 дюймов = 356 мм.

Смотрите также:

Бриллианты пролетариата

Дело — труба. Может ли замерзнуть выхлопная система автомобиля?

Эффект дежавю: обзор советских автомобилей

Автомобили с пробегом: за и против

Быстроногие бегемоты

Дорогами Победы

Как устроены автомобильное колесо и шина?

 поселок Шушары, ул. Ленина, д.3

Режим работы: 9.00-22.00

Шиномонтаж грузовой, легковой, спецтехники, ошиповка

Октябрьская наб. д. 32

Режим работы: круглосуточно

Шиномонтаж грузовой, легковой, спецтехники, ошиповка

Колесо любой машины состоит из диска, включая обод, и шины. Крутящий момент от мотора переход на него, и колесо обеспечивает сцепление с дорогой и позволяет автомобилю двигаться. От колес зависит торможение и разгон машины, ее устойчивость на поворотах и легкость управления, безопасность и плавный ход.

Устройство колеса

Одним из основных элементов колеса является диск. Если это легковой автомобиль, то к колесам приваривается обод. На грузовых машинах обода съемные. Конические болты или гайки крепят диск к ступице колеса либо полуоси заднего моста.

Строение колеса:

1. диск и обод;
2. камера;
3. покрышка (борт, боковина, протектор, корд).

Строение шины

В зависимости от наличия или отсутствия камеры шины бывают камерные и бескамерные. В первых располагается камера из резины, заполняемая воздухом. Покрышка – это шина, в составе которой не учитывается камера.

Корд

Базовая часть покрышки – каркас. Изготавливают эту силовую основу из специальной ткани, насчитывающей несколько слоев в составе шины, корда. Его задача – воспринимать внутреннее давление сжатого воздуха и внешнее воздействие дороги на шину. Материалы, из которых производится корд, могут быть разные, но чаще всего это металлическая проволока, нейлон, капрон и др.

Протектор

Наружная поверхность покрышки представлена протектором – толстым слоем резины, который и соприкасается с дорожным полотном, обеспечивает сцепление с ним. По рисунку протектора определяют равномерность износа шин.

Он может быть универсальный, дорожный и специальный. Выбор рисунка зависит от условий эксплуатации авто. Правильный подбор рисунка для того или иного периода с учетом внешних факторов повышает безопасность управления транспортным средством.

Зимние покрышки имеют направленный рисунок протектора. Шина должна вращаться исключительно по стрелке, которую можно видеть на боковине. Кроме того, если покрышка предназначается для правой стороны, то именно на нее она и должна быть установлена. Наш шиномонтаж в Петербурге гарантирует Вам правильность всех манипуляций с колесом.

Бескамерные шины

В бескамерных шинах нет резиновых воздушных камер. Для герметичности пространства между ободом и покрышкой используют специальные буртики. Они подходят не для всех колес, поэтому нужно внимательно покупать диски, если требуется их замена.

Основным преимуществом бескамерных шин считается их надежность и прочность. Благодаря герметизирующему слою они могут «пережить» до нескольких небольших проколов. Для камерных шин это недопустимо. Выбор остается за автовладельцем!

Как устроено колесо автомобиля

Строение автомобильных шин

Благодаря колесам автомобиль имеет возможность передвигаться по дороге. На них подается вращение от двигателя через трансмиссию, а за счет сил трения колеса отталкивается от поверхности, и авто движется.

Автомобильные колеса состоят из двух компонентов – шины и диска. Основным рабочим элементом колеса является шина или по-другому скат, а диск выступает в роли посадочного места для нее, а также обеспечивает крепление колеса к ступицам.

Шины обеспечивают:

• Сцепление с дорожным полотном;
• Сглаживание мелких неровностей дороги;
• Возможность движения по поверхностям с разными характеристиками;
• Управляемость авто.

Также от этих элементов зависит шумность при движении.

Внутреннее устройство

Устройство автомобильной шины – сложное, несмотря на простой внешний вид. В поперечном сечении скат имеет С-образную форму, которая формируется рядом слоев.

Одна из схем шины

Эти слои имеют свое название:

• кордовый каркас;
• брекер;
• протектор.

Дополнительно может использоваться подложка между последними слоями.

Кордовый каркас – основа шины. Основой каркаса выступает корд – прорезиненные слои нитей (из хлопка, вискозы, капрона, стальной проволоки), покрывающих всю площадь каркаса и расположенных определенным образом. Каркас может состоять из одного или нескольких кордовых слоев.

По расположению нитей каркаса шины делятся на диагональные и радиальные. В первом случае используется перекрестное расположение слоев корда. В радиальных шинах нити проходят перпендикулярно направлению вращения колеса. Диагональные шины сейчас практически не выпускаются.

Брекер – еще один слой корда, но он располагается не по всей площади каркаса, а лишь на рабочей поверхности. Помимо этого, в брекере используются более прочные нити, что обеспечивает повышение прочности и устойчивости каркаса к повреждениям. По сути, брекер выступает в качестве армирующей соединительной прослойки между каркасом и протектором. Кордовые нити брекера располагаются исключительно диагонально.

Протектор – внешняя рабочая часть шины. Представляет собой достаточно массивный резиновый слой из высококачественных материалов и с нанесенным узором, формируемым углублениями в резине. Этот узор получил название «беговой дорожки», которой контактирует с дорогой. Протектор не только обеспечивает нужное сцепление с поверхностью, он также выступает и в качестве защитного слоя, предохраняющего каркас от повреждения. Тип рисунка, наносимого на протектор, влияет на сцепные качества шины и подразделяет их на дорожные, универсальные, повышенной проходимости.

Внешнее устройство

Если рассматривать устройство автомобильной шины только снаружи, то она состоит из:

• бортов;
• боковин;
• плеч;
• беговой дорожки.

Борта обеспечивают надежную посадку шины на диск. Жесткость этих элементов обеспечивается силовыми кольцами из металлической проволоки, вплавленными в каркас по окружности. Если рассматривать поперечное сечение шины, то борта – это вершины в С-образной форме.

От бортов отходят боковины – боковые части каркаса, покрытые дополнительно защитным слоем резины, предотвращающим повреждение кордового каркаса.

Плечи обеспечивают переход от боковин к беговой дорожке. Помимо этого, при деформации (при наезде на препятствие, вхождении в поворот) плечи принимают участие в обеспечении сцепления с дорогой.

К плечам подходит беговая дорожка, являющаяся основной рабочей поверхностью, поэтому именно она имеет наиболее многослойную структуру.

В поперечном сечении устройство шины такое: имеется два борта, соединенных с двумя боковинами, которые переходят к плечам, а те – подходят к краям одной беговой дорожки, что и формирует С-образную форму.

Классификация

Существует несколько критериев, по которым делится автомобильная «резина»:

• Способ герметизации внутреннего пространства;
• Сезонность использования;
• Тип протектора;
• Сфера использования.

Все эти критерии достаточно важны и учитываются при выборе авторезины.

Метод герметизации

По способу герметизации, существующие виды автошин делятся на камерные и бескамерные.

В камерных воздух, обеспечивающий необходимое давление внутри, закачивается в специальный резиновый баллон – камеру. Основным недостатком таких колес является легкость повреждения, поскольку даже незначительный прокол камеры приведет к спусканию колеса. Но с другой стороны, изгибы обода диска при сильных ударных нагрузках не приводит к спусканию. На легковых авто камерный тип сейчас используются очень редко.

В бескамерных воздух закачивается в пространство, образованное внутренней поверхностью шины и диском. Они менее «чувствительны» к проколам и способны выдержать до 7-8 пробитий (при условии, что элемент, проколовший шину, остается в ней). Но даже незначительный изгиб обода приведет к «отслаиванию» борта и колесо стравит воздух.

Сезонность использования

По сезонности использования шины делятся на летние, зимние и всесезонные. Отличия между ними сводятся к материалу изготовления (в летних используется жесткая резина, а зимних – мягкая), форме рисунка и глубине протектора. Всесезонный вариант является промежуточным, и должных сцепных качеств не обеспечивает ни зимой, ни летом. Оптимальный период использования такой резины – ранняя весна и поздняя осень.

Тип протектора

По типу протектора виды автошин бывают дорожными, повышенной проходимости и универсальными. Первые предназначены для эксплуатации по твердой поверхности. Шинам повышенной проходимости характерны глубокий протектор и ярко выраженные грунтозацепы, обеспечивающие отличные ходовые качества авто по пересеченной местности. Универсальные колеса подходят как для движения по дороге, так и по бездорожью, но не сильному, поскольку грунтозацепы в них есть, но они не очень «мощные».

Сфера использования

По сфере использования шины бывают общего назначения и спортивные. Все виды автошин общего назначения обладают определенным соотношением высоты профиля к ширине, что обеспечивает необходимый объем для закачки воздуха.

К спортивной резине относятся низкопрофильные шины, слики и полуслики. Низкопрофильные отличаются небольшой высотой боковин. Но для обеспечения нужного объема для закачки воздуха, конструкторы увеличили ширину шин. В результате площадь контакта беговой дорожки возросла, поэтому низкопрофильные шины отличаются улучшенными сцепными качествами. Предназначены они для езды только по твердой поверхности. Благодаря наличию протектора, допускается их использование на дорогах общего назначения.

Слики – исключительно спортивные шины. Их особенность – полное отсутствие рисунка протектора, что обеспечивает максимальное пятно контакта колеса с дорогой. Они применяются только на сухих твердых покрытиях.

Полуслики отличаются от сликов наличием небольшого протектора, в центральной части беговой дорожки, по краям же на поверхности узора нет. Несмотря на имеющийся протектор, использовать такую резину на дорогах общего назначения нельзя, на них можно ездить только по автотрекам.

Самая частая проблема, связанная с шинами во время эксплуатации авто, — проколы, в результате которых воздух их колеса выходит и дальнейшая его эксплуатация невозможна.

Частично эта проблема решилась с появлением бескамерных шин. Как уже указывалось, они способны выдержать определенное количество проколов.

Технология Flat

Попытки решить эту проблему привели к появлению так называемой «беспрокольной» резины, она же – Run Flat шина.

Существует две технологии Run Flat, применяемых на автомобилях. Первая из них – усиление боковин. Благодаря увеличению жесткости боковин, при стравливании воздуха вес авто начинает на себе удерживать именно боковины. Благодаря этой технологии на колесе без воздуха можно преодолеть до 100 км пути при сравнительно неплохой скорости – до 80 км/ч.

Технология run flat

Вторая технология – использование поддерживающего кольца. Это кольцо, изготовленное из высокопрочного пластика или металла, устанавливается и фиксируется на диске внутри шины. В случае прокола колеса, при стравливании воздуха, колесо начинает опираться на кольцо, что позволяет продолжать движение без возможного повреждения диска. Несмотря на то, что кольцо изготовлено из твердых материалов, шумность при движении повышается не сильно, поскольку между дорогой и кольцом постоянно находится прослойка резины.

Технология Run Flat действительно позволяет решить проблему с проколами. Но в случае с колесами, имеющими усиленные боковины, то они не помогут при сильном порезе боковины. А колеса с поддерживающим кольцом стоят дорого и для обслуживания требуют специализированное оборудование.

Стоит отметить, что Run Flat – это общее обозначение технологии беспрокольных шин. Производители же зачастую используют свое обозначение такой резины, что создает определенную путаницу.

«Самолечащиеся шины»

Но существует еще одна технология «беспрокольных» шин – «самолечащихся». Она к Run Flat не относится.

Суть этой методики сводится к нанесению на внутреннюю поверхность шины специального вязкого материала. Он в случае прокола полученное отверстие закупоривает и не дает воздуху стравливаться. Эта технология является самой простой и при этом дешевой. Стоимость шин с таким внутренним покрытием практически не отличается от обычной бескамерной резины.

Кстати, на рынке автоаксессуаров сейчас можно встретить специальные составы, которые позволяют из обычных бескамерок сделать «самолечащиеся». И для этого достаточно через вентиль закачать состав внутрь колеса, а в процессе эксплуатации залитый материал равномерно распространяется по внутренней поверхности шины, минус этого способа в том что и вся внутренняя поверхность диска покроется этим составом.

Как работает система рулевого управления

Типичная схема рулевого управления с реечной передачей, показывающая, как стойка действует непосредственно на рычаги рулевого колеса.

рулевое управление Система преобразует вращение рулевого колеса в поворотное движение дорожных колес таким образом, что обод рулевого колеса поворачивает на долгий путь, чтобы сместить дорожные колеса на короткий путь.

Система позволяет водителю использовать только свет сил управлять тяжелой машиной. Обод рулевого колеса диаметром 15 дюймов (380 мм), перемещающийся на четыре оборота от полной левой блокировки до полной правой блокировки, перемещается почти на 16 футов (5 м), в то время как край дорожного колеса перемещается на расстояние, чуть превышающее 12 дюйм (300 мм). Если водитель поворачивает дорожное колесо напрямую, ему или ей придется толкать почти в 16 раз сильнее.

Усилие рулевого управления передается колесам через систему шарнирных соединений. Они предназначены для перемещения колес вверх и вниз с подвеска без изменения угла поворота руля.

Они также гарантируют, что при прохождении поворотов внутреннее переднее колесо, которое должно вращаться по более крутой кривой, чем внешнее, становится более острым.

Шарниры должны быть отрегулированы очень точно, и даже небольшая разболтанность делает рулевое управление опасно неаккуратным и неточным.

Существует две системы рулевого управления общего пользования — стеллаж и шестерня и рулевая коробка.

На больших автомобилях любая из этих систем может быть снабжена электропитанием для дальнейшего уменьшения усилий, необходимых для ее перемещения, особенно когда автомобиль движется медленно.

Реечная система

Реечный механизм

Ведущая шестерня плотно прилегает к зубчатой ​​рейке, поэтому в зубчатых передачах нет люфта. Это дает очень точное рулевое управление.

У основания рулевая колонка есть маленькая шестерня ( шестерня колесо) внутри корпуса. Зубья его сетки с прямым рядом зубьев на стойке — длинной поперечной планкой.

Вращение шестерни заставляет реечку двигаться из стороны в сторону.Концы стойки соединены с дорожными колесами гусеницами.

Эта система проста, с небольшим количеством движущихся частей, которые изнашиваются или смещаются, поэтому ее действие является точным.

А универсальный шарнир в рулевой колонке позволяет ему соединяться со стойкой, не наклоняя рулевое колесо неловко вбок.

Система рулевого управления

У основания рулевой колонки есть червячный редуктор внутри коробки. Червяк резьбовой цилиндр как короткий болт. Представьте, что вы поворачиваете болт, на котором крепится гайка; гайка будет двигаться вдоль болта. Точно так же, вращение червя перемещает все, что находится в его нити.

В зависимости от конструкции, движущейся частью может быть сектор (например, часть зубчатого колеса), колышек или ролик, соединенный с вилкой, или большая гайка.

При червячном управлении червяк перемещает рычаг с помощью штифта, соединенного с вилкой.

Система гайки имеет закаленные шарики, проходящие внутри резьбы между червяком и гайкой. По мере движения гайки шарики раскатываются в трубу, которая возвращает их к началу; это называется системой рециркуляционных шариков.

Червь перемещает стрелу, соединенную направляющим стержнем, к рулевой рычаг это перемещает ближайшее переднее колесо.

При управлении шариками с рециркуляцией нить между червяком и гайкой заполнена шариками.

Центральная направляющая тяги достигает другой стороны автомобиля, где она соединена с другим передним колесом другой направляющей и рычагом.Поворотный рука холостого хода удерживает дальний конец уровня центральной направляющей. Схемы расположения рук меняются.

Система рулевого механизма имеет много движущихся частей, поэтому она менее точна, чем система стоек, так как здесь больше места для износа и смещение ,

Усилитель руля

На тяжелом автомобиле рулевое управление тяжелое или оно неудобно мало приспособлено — рулевое колесо требует много оборотов от упора до упора.

Тяжелая передача может создавать проблемы при парковке в ограниченном пространстве.Усилитель руля преодолевает проблему. двигатель водит насос который поставляет нефть под высоким давление к стойке или рулевой коробке.

Клапаны в рулевой рейке или коробке открывать всякий раз, когда водитель поворачивает колесо, пропуская масло в цилиндр. Масло работает поршень это помогает подтолкнуть рулевое управление в соответствующем направлении.

Как только водитель перестает вращать колесо, клапан закрывается, и действие поршня прекращается.

Усилитель только помогает рулевому управлению — рулевое колесо по-прежнему связано с дорожными колесами обычным способом.

, Как работает трансмиссия | Как автомобиль работает

Вождение через карданный вал

Передний двигатель — задний привод

Двигатель и коробка передач скреплены болтами, а муфта между ними. Двигатель жестко установлен, но карданный вал должен быть гибким, чтобы можно было перемещать заднюю ось.

В автомобиле с задним приводом и передним расположением двигателя мощность передается от двигатель через сцепление и коробка передач сзади ось с помощью трубчатого карданного вала.

Задняя ось должна иметь возможность перемещаться вверх и вниз по подвеска согласно изменениям дорожного покрытия.

Это движение вызывает постоянное изменение угла карданного вала и расстояния между коробкой передач и задней осью.

Чтобы учесть постоянное движение, шлицы на переднем конце карданного вала вставляйте и снимайте коробку передач при изменении расстояния; вал также имеет универсальные шарниры на каждом конце, а иногда и посередине.

Универсальные шарниры обеспечивают гибкость карданного вала и постоянную передачу мощности.

Последняя часть передача инфекции это последний диск, который включает в себя дифференциал и иногда называется дифференциалом.

Последняя поездка

К карданному валу прикреплено ведущее зубчатое колесо, которое входит в корпус дифференциала в центре задней оси. Скошенные шестерни внутри дифференциала поворачиваются с помощью коронного колеса и приводят полуоси к задним колесам, обычно оба с одинаковой скоростью.Во время поворота они позволяют одному колесу вращаться быстрее другого.

Дифференциал имеет три функции: поворачивать направление движения на 90 градусов к задним колесам; позволить одному заднему колесу вращаться быстрее, чем другому при поворотах; и произвести финал редуктор ,

А шестерня внутри дифференциала приводится в движение карданным валом и имеет шестерни скошенный — вырезать под углом. Он сцеплен со скошенным венцом колеса, так что две шестерни образуют угол 90 градусов.

Универсальный шарнир

Наиболее распространенный тип универсального шарнира, шарнир Гука, использует крестообразный «паук» поперек оси приводного вала. «Паук» работает на игольчатых подшипниках, чтобы минимизировать трение.

Зубчатое колесо обычно имеет в четыре раза больше зубьев, чем шестерня, в результате чего колеса вращаются с четвертью скорости вала гребного винта.

Привод передается от дифференциала к задним колесам посредством полуосей или приводные валы ,

На дифференциальном конце каждой полуоси скошенная шестерня соединена с коронным колесом посредством промежуточного набора конических шестерен.

Проезжая через передние колеса

Поперечный двигатель

Коробка передач встроена в картер, и привод передается на передние колеса с помощью универсально сочлененных валов.

Переднеприводные автомобили используют то же самое передача инфекции принципы, как автомобили с задним приводом, но механические компоненты различаются по конструкции в зависимости от двигатель и расположение коробки передач.

Поперечные двигатели обычно устанавливаются непосредственно над коробкой передач, а мощность передается через сцепление к коробке передач поездом передач.

Линейный двигатель

В этой схеме с передним приводом коробка передач находится в обычном положении, в задней части двигателя.

Рядные двигатели соединяются непосредственно с коробкой передач, и привод проходит через сцепление в обычном режиме.

В обоих случаях привод проходит от коробки передач к блоку главной передачи.

В двигателе с поперечной подвеской блок главной передачи обычно находится в коробке передач. В рядном двигателе он обычно устанавливается между двигателем и коробкой передач.

Мощность передается от блока главной передачи на колеса с помощью коротких приводных валов. Справиться с подвеской и рулевое управление При перемещении колес приводные валы используют универсальный тип шарнира, называемый шарниром с постоянной скоростью (CV).

Соединение с постоянной скоростью (CV)

Шарнир рассчитан на одновременную работу привода и рулевого управления на переднеприводных автомобилях.

CV совместного использования канавки со сталью шарикоподшипники в них вместо «паука», встречающегося в универсальном шарнире, передается мощность с постоянной скоростью, независимо от угла и расстояния между блоком конечной передачи и колесами.

Некоторые автомобили, такие как более ранние модели Minis, также имеют соединительные муфты приводного вала, которые представляют собой «паутинные» соединения и выполняют ту же работу, что и универсальные шарниры в заднеприводных автомобилях, обеспечивая перемещение подвески вверх и вниз. Они обычно сделаны из резины, связанной с металлом.

Задний двигатель ведущий задние колеса

Некоторые автомобили, такие как VW Beetles и меньшие Fiats, имеют задние двигатели и коробки передач, приводящие в движение задние колеса.

Мощность передается через сцепление на коробку передач, передавая колеса через карданные валы.

Компоновка похожа на некоторые переднеприводные автомобили, за исключением того, что не требуется допуск рулевого управления колесами.

Иногда валы подключены к фланцы на коробке передач с помощью «кольцевых» муфт.

,

Как работают автомобильные подвески | HowStuffWorks

Когда люди думают об эффективности автомобиля, они обычно думают о лошадиных силах, крутящем моменте и ускорении от нуля до 60. Но вся мощность, создаваемая поршневым двигателем, бесполезна, если водитель не может управлять автомобилем. Вот почему автомобильные инженеры обратили свое внимание на систему подвески почти сразу, как только освоили четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.

Работа автомобильной подвески состоит в том, чтобы максимизировать трение между шинами и поверхностью дороги, обеспечить стабильность рулевого управления при хорошей управляемости и обеспечить комфорт пассажиров. В этой статье мы рассмотрим, как работают автомобильные подвески, как они развивались на протяжении многих лет и как движется дизайн подвесок в будущем.

Если бы дорога была идеально ровной, без неровностей, подвески не были бы необходимы. Но дороги далеко не ровные. Даже у недавно проложенных шоссе есть тонкие недостатки, которые могут взаимодействовать с колесами автомобиля. Именно эти недостатки прикладывают силы к колесам. Согласно законам движения Ньютона, все силы имеют как , , так и , направление .Удар на дороге заставляет колесо двигаться вверх и вниз, перпендикулярно поверхности дороги. Величина, конечно, зависит от того, ударяет ли колесо по гигантскому удару или крошечному пятнышку. В любом случае, колесо автомобиля испытывает вертикальное ускорение , когда оно преодолевает несовершенство.

Без промежуточной конструкции вся вертикальная энергия колеса передается на раму, которая движется в одном направлении. В такой ситуации колеса могут полностью потерять связь с дорогой.Затем под действием силы тяжести вниз колеса могут врезаться обратно в дорожное покрытие. Что вам нужно, так это система, которая будет поглощать энергию колеса с вертикальным ускорением, позволяя раме и кузову двигаться без помех, пока колеса следуют за неровностями на дороге.

Исследование сил при работе на движущемся автомобиле называется Динамика автомобиля , и вам необходимо понять некоторые из этих концепций, чтобы понять, почему подвеска необходима в первую очередь.Большинство автомобильных инженеров рассматривают динамику движущегося автомобиля с двух точек зрения:

1. Ride — способность автомобиля сгладить неровную дорогу
2. Управляемость — способность автомобиля безопасно разгоняться, тормозить и поворачивать

Эти две характеристики могут быть дополнительно описаны в трех важных принципах — дорожная изоляция , дорожная опора и на поворотах . В приведенной ниже таблице описываются эти принципы и то, как инженеры пытаются решать задачи, уникальные для каждого из них.

Подвеска автомобиля с его различными компонентами обеспечивает все описанные решения.

Давайте посмотрим на части типичной подвески, начиная от общей картины шасси до отдельных компонентов, которые составляют подвеску.

,

Как устроена шина автомобиля

История возникновения шины
Основные элементы современной шины, маркировка
Классификация шин
Радиальные и диагональные шины
Камерные и бескамерные шины
Сезонность шин
Профиль шин

 

Краткий экскурс в прошлое: как возникла шина

Свое победное шествие по планете шины начали в 1846 году, когда еще никаких «самодвижущихся экипажей» не было и в помине, а улицы городов  были наполнены грохотом металлических колес карет.

 Молодой Роберт Уильям Томсон, видимо, устав от постоянного шума Лондона после тихой Шотландии, откуда он был родом, предложил «обернуть» ободы колес в эластичный материал.  И не замедлил с заявкой в патентное бюро.

Томсон не просто предложил использовать шину, но и описал ее конструкцию. Прото-шина состояла из нескольких слоев ткани и каучука, которым ткань пропитывалась, а контакт с дорогой обеспечивала кожа, усиленная металлическими заклепками. У первых шин, кроме очевидного шумоподавления, был еще один неожиданный эффект – скорость экипажей значительно увеличилась.

Спустя 15 лет ветеринарный хирург Джон Данлоп, приспособивший к железным колесам велосипеда сынишки садовый шланг, сам того не подозревая, открыл камеру. Сегодня фирма “Dunlop”, названная так в честь изобретателя первой пневмошины – один из самых известных производителей.

Немного позже инженер Чайльд Кингстон Уэлтч, знакомый с работой Томсона и оценивший оригинальное решение Данлопа, отделил камеру от покрышки и упрочнил края проволокой. Это новшество оценили два француза Андре и Эдуард Мишлены, основавшие знаменитую компанию “Michelin” по производству пневматических покрышек.

Основные элементы современной шины

По большому счету, конструкция шины спустя 100 с лишним лет практически не изменилась, подвергаясь лишь модификациям и улучшениям.

Современная шина – это своеобразный «сэндвич», каждый слой которого несет свою функциональную нагрузку. Это продукт труда сотен инженеров различных компаний, призванных создать максимально прочную, комфортную и безопасную покрышку.

Любая шина состоит из 6 основных частей:

Протектор		Внешняя часть шины – массивный слой высокопрочной резины, соприкасающийся с дорогой при качении колеса. Протектор оснащен рельефным рисунком, состоящим из выступов и канавок, что составляет так называемую «беговую дорожку».	Протектор предохраняет внутреннюю часть шины – каркас от механических повреждений. От свойств резины протектора, расположения элементов «беговой дорожки», рисунка рельефной части зависит сезонность шины, сцепление с дорогой, уровень шума при езде, а также приспособленность для работы в различных условиях.
Плечевая зона		Часть протектора, расположенная между протектором и боковиной шины.	Плечевая зона увеличивает боковую жесткость шины, воспринимает часть боковых нагрузок, передаваемых протектором и улучшает соединение протектора с каркасом.
Боковина		Часть шины, расположенная между плечевой зоной и бортом, представляет собой относительно тонкий слой эластичной резины.	Предохраняет протектор от влаги и механических повреждений. На боковинах нанесены обозначения и маркировки шин.
Брекер		Часть шины, состоящая из слоев корда, расположенная между каркасом и протектором шины. Брекер в радиальных шинах более жесткий, усиленный и малорастяжимый по сравнению с диагональными.	Улучшает связь каркаса с протектором, предотвращает отслоение протектора под действием внешних и центробежных сил, амортизирует ударные нагрузки и повышает сопротивление каркаса механическим повреждениям.
Каркас		Состоит из одного или нескольких наложенных друг на друга слоев обрезиненного корда. В зависимости от конструкции каркаса, размеров, допустимой нагрузки и давления воздуха в шине, число слоев корда в каркасе может изменяться от 1 (в легковой) до 16 и более (в грузовых, сельхозшинах и пр)	Обеспечивает прочность шины, воспринимает внутреннее давление воздуха и передает нагрузки от внешних сил, действующих со стороны дороги, на колесо.
Борт		Борт состоит из слоя корда каркаса, завернутого вокруг кольца из стальной обрезиненной проволоки, и круглого или профилированного резинового наполнительного шнура. Стальное кольцо придает борту необходимую жесткость и прочность, а шнур — монолитность и эластичный переход от жесткого кольца к резине боковины. С наружной стороны борта расположена бортовая лента из прорезиненной ткани, или корда, предохраняющая борт от истирания об обод и повреждения при монтаже и демонтаже.	Для крепления и герметизации (если шина бескамерная) шины на ободе колеса

Маркировка шин

Назад

  Классификация шин

• В зависимости от конструкции каркаса все шины делятся на радиальные и диагональные
• По способу герметизации внутреннего объема – на камерные и бескамерные.
• По типу рисунка беговой дорожки – на летние, зимние, всесезонные и шины повышенной проходимости.
• По профилю поперечного сечения на шины обычного профиля, низкопрофильные, широкопрофильные

Радиальные и диагональные шины

В радиальной шине корд каркаса натянут от одного борта к другому без перехлеста нитей. Тонкая мягкая оболочка каркаса по наружной поверхности обтянута мощным гибким брекером – поясом из высокопрочного нерастяжимого корда, как правило, стального. Поэтому к надписи radial (радиальная) на боковинах шин часто добавляют belted (опоясанная) или steel belted (опоясанная сталью). Такое расположение слоев корда снижает напряжение в нитях и уменьшить число слоев, придает каркасу эластичность, снижает теплообразование и сопротивление качению.

Диагональная шина имеет каркас из одной или нескольких пар кордных слоев, расположенных так, что нити соседних слоев перекрещиваются. Благодаря появлению более эффективных радиальных шин, диагональные шины сейчас используются редко. Их единственное преимущество – более прочная боковина.

Камерные и бескамерные шины

Камерная, как следует из названия, это классическая шина, состоящая из покрышки с камерой и вентилем для накачивания. Резиновая камера сделана из износостойкой резины, но служит только для удержания воздуха. В настоящее время камерные шины практически не выпускаются. Используются, в основном, на мотоциклах ,скутерах и велосипедах. 

Все современные легковые автомобили снабжены бескамерными шинами. Это шина, где камера заменена герметизирующим слоем из смеси каучуков толщиной 1,5-2,0 мм . Такая шина образует герметичную полость, которая наполняется воздухом через специальный вентиль. Бескамерные шины более надежны: «не боятся» разгерметизации; меньше масса и инерциальный момент; более долговечны; за счет мягких боковин делают езду комфортной.

Сезонность шин

Летние шины — это «гладкий» рисунок протектора, небольшая глубина и ширина канавок, достаточно жесткая резина. Все эти параметры обеспечивают безопасное движение, экономию топлива, низкий уровень шума. Протектор может быть «асфальтовым» или более грубым «универсальным», который дает возможность без проблем двигаться по грунтовым трассам и дорогам с плохим покрытием.

Зимние шины оснащены протектором с глубокими и широкими канавками, множеством ламелей, крупными шашками. Это определяет хорошие ходовые свойства на обледенелой трассе и глубоком снегу, но совершенно «не работает» летом из-за высокого сопротивления качению, вследствие чего зимние шины стремительно изнашиваются. Шипы на зимних шинах улучшают их сцепные свойства.

Всесезонные шины – нечто среднее между «брутальными» зимними и «интеллигентными» летними шинами. Эти шины позиционируются как универсальные, но из-за рельефности и глубины канавок на асфальте они быстро изнашиваются, больше шумят, зимой недостаточно хорошо держат сцепление с обледенелой дорогой. Экономия на всесезонках кажется таковой лишь на первый взгляд. Из-за жесткой эксплуатации и быстрого износа, менять их приходится гораздо чаще, чем сезонную резину. 

Шины повышенной проходимости – это шины для внедорожников с очень разреженным, мощным рисунком протектора, грунтозацепами по краям, что позволяет такой шине проходить сложные «непролазные» участки дороги.

Подробнее о летних и зимних шинах читайте в статье «Как правильно подобрать шины для автомобиля».

Назад

Профиль шин

Официально под профилем шин понимается соотношение ширины протектора к боковине. Соответственно, чем шире протекторная часть и ниже боковина, тем «низкопрофильнее» шина и наоборот. О «профильности» шины говорит второе число в маркировке шины. Например, в типоразмере 195/55R15, высота составляет 55% от ширины.

	Шины низкого профиля – отношение высоты к профилю составляет 30-50%. Низкопрофильные шины делают автомобиль приземистее, спортивнее. Автомобиль на таких шинах может ехать на большой скорости по ровной асфальтированной трассе без заносов. К минусам низкого профиля относится большая отдача на элементы подвески, сильный износ, низкий комфорт.
	Шины обычного профиля: отношение высоты к профилю составляет 55-65%. Шины обычного профиля применяют на всех типах легковых авто. Они достаточно комфортны, надежны, словом, оптимальны.
	В широкопрофильных шинах отношение высоты к профилю составляет 70 и выше процентов. Широкопрофильные шины обеспечивают повышенную проходимость по дорогам с мягким грунтом или плохим покрытием. Широкопрофильные шины комфортны, уровень шума при езде на них низкий.

Назад

Камерные и бескамерные шины

Камерные шины

Камерная шина легкового автомобиля состоит из покрышки и камеры с вентилем, снабженным колпачком или колпачком-ключиком.

Камера представляет собой кольцеобразную замкнутую резиновую трубу с резинометаллическим вентилем. Она изготовляется из эластичной резины и служит только для удержания сжатого воздуха.

Камеры работают в тяжелых условиях, испытывая знакопеременные деформации при высоких температурах. Поэтому резина для камер должна быть воздухонепроницаемой, эластичной, стойкой к тепловому старению, не изменять свои физико-механические свойства при различных температурах окружающего воздуха. Размер камеры должен строго соответствовать размеру покрышки, с которой она комплектуется.

Если мы говорим о шинах для легковых автомобилей, то на данный момент камерные шины это уже вчерашний день. Зарубежные производители отказались от камер, и сейчас на рынке присутствуют только бескамерные шины. Камеры можно увидеть на отечественных моделях шин, но уже не на всех. Все идет к тому что камеры в ближайшее время станут историей.

Бескамерные шины

Бескамерная шина отличается от обычной — она имеет герметизирующий слой толщиной 1,5…2,0 мм, который привулканизирован к её внутренней поверхности. Он изготовлен из смеси натурального и синтетического каучуков, обладающий пониженной газопроницаемостью.

На бортах шины предусмотрен уплотняющий резиновый слой, обеспечивающий необходимую герметичность в зоне посадки бортов на полках обода колеса. Этому способствует и специальная конструкция бортов шин, предназначенная для увеличения угла наклона носка борта и повышенного натяга бортов на посадочных полках обода.

Для бескамерных шин применяются вставные резинометаллические вентили (рис), которые устанавливаются в вентильные отверстия обода с тугой посадкой.

Преимущества бескамерных шин:

Основными преимуществами бескамерных шин по сравнению с камерными является:

• повышенная надёжность из за отсутствия вероятности быстрой разгерметизации, что улучшает безопасность движения на высоких скоростях;
• меньшие масса и момент инерции;
• уменьшение на 50…70% простоев автомобиля в пути, так как мелкие проколы можно ремонтировать специальной пастой, не снимая шины с колеса;
• больший на 10…12 % пробег, что достигается лучшим температурным режимом за счёт усиленной теплопередачи с шины на обод и устойчивости внутреннего давления воздуха в шине, а также отсутствия трения между покрышкой и камерой;

Внимание:

В тоже время применение бескамерных шин требует аккуратного выполнения монтажно-демонтажных работ. Повреждение бортовых закраин особенно стального, может привести к разгерметизации бескамерной шины. При повреждении шины ее ремонтом должны заниматься специалисты на предназначенном для этого оборудовании.

При потере давления нельзя двигаться на спущенном колесе т.к. это приведет к разрушению герметического слоя.

Камера в бескамерную шину не вставляется. На первый взгляд вы усиливаете прочность шины, на самом то деле между камерой и гермослоем образуется воздушная подушка, способствующая разрушению последнего. При увеличении нагрузки на колесо (например: резкий поворот), может произойти разрыв колеса.

Есть претензии к бескамерным шинам из-за слабой боковины. Хочется сказать, что это не так. Идеальных шин нет. Производитель добивается от шины не только прочности, но и комфорта при движении. Именно мягкость боковины и дает ощущение плавности в движении. Сделав жесткую боковину мы сможем прыгать на нашем автомобиле по бордюрам и канализационным колодцам на при движении по ровной и хорошей дороге мы будем себя чувствовать неуютно.

Отличие камерной шины от бескамерной / В чем разница?

Купить шины и диски в Ставрополе.

Резиновая камера, неотъемлемый элемент автомобильного колеса прошлого века. В данный период, производители резины применяют другую конструктивную особенность своих изделий, для монтажа на диски. В чём отличие камерной шины от бескамерной? Давайте вместе разберёмся.

Отличительные особенности камерных и бескамерных шин

Внешний вид камерных и бескамерных шин, неразличим. Но существуют способы, по которым покупатель может определить какой вид продукции перед ним находится. Самые распространённые методы, как отличить типы покрышек, выглядят так:

• изучить маркировку. Производитель наносит на боковой профиль резины, маркировки и индексы. На бескамерную покрышку, обязательно наносится надпись — «TUBELESS» (бескамерный) или буква «Т». Если конструкция резины подразумевает использование камеры, то на профиле шины будет присутствовать надпись «TUBE TYPE» или «TT»;
• сделать визуальный осмотр собранного колеса. Если обратить внимание на штуцер ниппеля, то можно сразу отличить, какая модификация шины установлена на диск: камерная или бескамерная. Если присутствует камера, то штуцер свободно торчит из отверстия, а иногда находится под углом. Диск с бескамерной покрышкой, обладает герметичным штуцером, плотно зафиксированном в посадочном месте и имеет расширенную конструкцию с юбкой.

Если не удаётся определить тип покрышки, то можно разобрать колесо, чтобы проверить его содержание. Но, этот метод трудоёмкий и времязатратный, поэтому используется в исключительных случаях.

Бескамерные шины – как устроены

Бескамерная шина, сама является камерой. Для герметизации, внутренняя поверхность покрышки обладает усиленным слоем резины, толщиной 2 мм. Во избежание утечки воздуха в месте соединения с диском, борт шины имеет более мягкую структуру и округлую конструкцию, в виде замка. Основные технические преимущества перед камерной шиной выглядят так:

• шины меньше нагреваются во время движения, так как отсутствует трение с камерой;
• после прокола, возможно отремонтировать колесо без разбортировки;
• при попадании «шпиона» в протектор, в большинстве случаев можно продолжить движение;
• меньший вес колеса, так как отсутствует камера, которая весит порядка 0,6 – 1,7 кг. (последний вес для а/м «Газель»).

Дополнительно стоит сказать, что у бескамерных шин улучшенная теплоотдача. Это значительно снижает риск разрыва колеса, при движении на трассе в жаркую погоду.

Камерные шины

В XXI веке, камерные шины практически вымещены с рынка бескамерными аналогами. Новые технологии, позволили улучшить конструкцию колеса и сделать его производство менее затратным.

Среди самых общеизвестных недостатков камерных покрышек, можно вспомнить такие, как:

• увеличение массы собранного колеса, что повышало статический дисбаланс (колесо подпрыгивает) обеспечивая дополнительную нагрузку на подвеску, сокращая её срок службы;
• быстрая утечка воздуха в момент прокола, что застигало врасплох водителей и повышало риск аварийной ситуации;
• неремонтопригодность собранного колеса после прокола. Необходимо было сделать разбортировку, найти место повреждения, отремонтировать камеру и только после этого поставить покрышку на диск;
• При покупке, колёса выходили более дорогими, так как вместе с шинами приходилось приобретать камеры.

Кроме минусов, есть и плюсы. Например, если покрышка прохудилась, то её можно эксплуатировать ещё какое-то время. Такая ситуация может быть связана с тем, что резину определённой модели, очень сложно достать в магазинах.

Как оказалось, отличить бескамерные шины от камерных, достаточно легко. Визуальный осмотр и выискивание индекса на покрышке, в считанные секунды помогут определить тип изделия. Если остаются сомнения, то можно разбортировать колесо и определить его комплектность.

Общее устройство подвески автомобиля.

Подвеска автомобиля – это совокупность устройств и деталей соединяющий колёс с несущей системой автомобиля (Кузов автомобиля) подвеска воспринимает и частично поглощает воздействие неровной дороги на автомобиль, гасит колебания кузова и колёс обеспечивая колёсам необходимый характер перемещения относительно кузова так же передаёт боковые и продольные силы, воздействующие на колёса к несущей системе 

Подвески классифицируются на:

— зависимая подвеска

— независимая подвеска

— полунезависимая подвеска (является промежуточным звеном между зависимой и независимой подвеской)

 

Зависимая подвеска – колёса одной оси жёстко связаны между с собой таким образом колёса между собой зависимы и при наезде на неровность одним колесом второе наклоняется на тот же угол, выполняется в виде жесткой балкой на современных легковых автомобилях практически не применяется 

Только на внедорожниках, широко используется на грузовых автомобилях.

 

 

 

Независимая подвеска – У независимой подвески колеса одной оси не имеют жесткой связи между с собой при наезде на неровность одно из колес может изменять положение, при этом не изменяя положения второго колеса. Выполняется в разнообразных вариациях, самая распространённая независимая подвеска выполняется по типу «МакФерсон» Независимая подвеска устанавливается на передней оси практически на всех легковых автомобилях, на автомобилях высоко ценовой категории независимая подвеска так же устанавливается и на задней оси (реже в средней ценовой категории).

 

 

Полунезависимая подвеска (некоторые классифицируют её как зависимая подвеска) – промежуточное звено между зависимой подвеской и независимой подвеской. В полунезависимой подвески, в место жёсткой балки применяется торсионная балка, которая позволяет снизить зависимость колёс одной оси благодаря скручиванию балки, устанавливается на задней оси на многих легковых автомобилях бюджетного и среднего класса.

 

Подвеска состоит из:

—  Опоры колёс

—  Направляющие детали колёс

—  Упругих элементов

—  Стабилизатор поперечной устойчивости

—  Элементы крепления подвески

 

Опоры колёс – Соединяющая деталь колеса с направляющими деталями подвески состоит из — Ступицы колеса, подшипник ступицы, поворотный кулак. К ступице колеса крепится тормозной диск и колесо, а сама ступица через подшипник ступицы фиксируется на поворотном кулаке позволяя колесу вращаться, на поворотном кулаке имеются крепления для установки необходимых деталей таких как: тормозной суппорт, направляющих деталей колёс, рулевые наконечники.

На задней подвеске, поворотного кулака нет здесь ступица колеса с подшипником ступицы может фиксироваться сразу на направляющих деталях.

 

 

Направляющие детали колёс – Обеспечивают необходимый характер перемещения колёс относительно кузова, а так — же передают боковые и продольные силы, воздействующие на колёса.

Направляющими деталями являются рычаги, и амортизаторная стойка в подвеске «МакФерсона» для нежесткого соединения в рычагах используются сайлентблоки и шаровые опоры, а в амортизаторной стойке используется опора с подшипником.

В роли направляющих деталей могут использоваться разнообразные рычаги, амортизаторные стойки, балки мостов.

 

 

Упругие элементы – Детали которые при воздействие внешних сил деформируются, а после снятия внешних усилий восстанавливают свою первоначальную форму. В автомобиле упругие элементы воспринимают и передают преимущественно вертикальные силы, воздействующие на колёса, а за счёт деформации сглаживают воздействие неровной дороги на автомобиль.

В роли основного упругого элемента могут использоваться:

— пружина

— торсион

— листовые рессоры

— пневморессора

— Амортизатор

 

 

Торсион – выполнены в виде металлического стержня, работающего на скручивании, в легковых автомобилях встречается редко.

 

Листовые рессоры —  выполненные в виде металлических листов, в легковых современных автомобилях не применяются только лишь на некоторых внедорожниках, в основном используются на грузовых автомобилях и автобусах.

 

Пневморессоры – выполненные в виде баллонов с воздухом где воздух благодаря своим свойствам сжиматься выполняет роль упругого элемента. Пневморессоры имеют отличные ходовые показатели, но за счёт сложности всей системы и дорогого обслуживания используются на автомобилях высокой ценовой категории. В основном распространены на грузовом транспорте.

 

Пружина – Самый распространённый вид упругого элемента, который имеет хорошие ходовые характеристики и невысокую цену.

 

Амортизатор —  Устройство гасящее колебание упругого элемента и как последствие кузова и колёс тем самым повышая сцепление колёс с дорогой. Амортизатор на подвеске «МакФерсона» выполняет функцию направляющей детали колёс.

 

 

Стабилизатор поперечной устойчивости – представлен в виде торсионной штанги соединённый концами через стойки стабилизаторов с подвижными элементами подвески, а средняя часть стабилизатора закрепляется втулками стабилизатора на подрамнике подвески либо на кузове автомобиля.

При равномерном наезде на препятствие стабилизатор не работает и свободно вращается во втулках в случае наезда на препятствие одним из колёс стабилизатор работает на скручивание (скручивается по принципу торсиона) и тянет за собой второе колесо делая колёса немного зависимыми. Служит для уменьшения боковых кренов при поворотах.

Элементы крепления подвески – служат для соединения деталей подвески между собой и кузовом автомобиля, так как многие детали подвески движутся относительно друг друга в соединениях применяются не жёсткие крепления к таким деталям можно отнести:

— Сайлентблоки

— Шаровые шарниры

— Опоры амортизаторов

— Втулки стабилизатора

— Подрамник подвески (используется как промежуточная деталь крепления)

Сайлентблоки – Данная деталь состоит из двух металлических втулок объединенных резиновой вставкой, благодаря резиновой вставкой втулки имеют необходимый ход, а так — же частично гася вибрации подвески.

Сайлентблоки применяются в рычагах подвески, торсионных балках, амортизаторах, подрамниках подвески.

 

Шаровый шарнир – Состоит из металлического стержня, корпуса, вкладыша пластикового или полимерного. Стержень внутри корпуса может двигаться и вращаться что позволяет соединённым деталям иметь определенный ход. Используется в рычагах подвески где рычаг через шаровой шарнир крепится к поворотному кулаку. Шаровая опора объединена с рычагом или делается съёмной деталью, шаровые шарниры так же могут применяться в стойках стабилизатора, в рулевом наконечнике, в рулевой тяге.

 

Опоры амортизаторов – амортизаторы крепятся через сайлентблоки реже через другие резиновые крепления, а верхние опоры передних амортизаторов, значительно отличается своим устройством, например, в подвески «МакФерсона» в амортизаторе в верхней опоре устанавливается опорный подшипник так как в такой подвеске амортизатор вращается вместе с колесом, в других видах передней подвески амортизатор может не вращаться, а в верхней опоре будет отсутствовать опорный подшипник.

 

Втулки стабилизатора – Резиновый втулки через которые стабилизатор крепится к подрамнику или кузову автомобиля, стабилизатор может свободно вращаться во втулках.

 

Подрамник – Жесткая рама служащая опора для некоторых деталей подвески, может устанавливаться как спереди, так и на задней оси так же подрамник может отсутствовать, а подвеска будет крепиться непосредственно к несущей системе. Так же подрамник может служить опорой для двигателя и коробки передач рулевой рейки и других механизмов  

 

Как работает рулевое управление

Типичная схема рулевого управления с реечной передачей, показывающая, как рейка воздействует непосредственно на рулевые рычаги ходового колеса.

рулевое управление Система преобразует вращение рулевого колеса в поворотное движение опорных колес таким образом, что обод рулевого колеса поворачивается далеко, а опорные колеса — на короткое.

Система позволяет водителю использовать только свет силы управлять тяжелой машиной.Обод 15 в. (380 мм) Диаметр рулевое колесо двигается четыре оборота от полного левого упора до полного правого замка проходит около 16 футов (5 м), в то время как край дорожного колеса перемещается на расстоянии лишь немногим больше, чем 12 дюйма (300 мм). Если водитель повернул дороги колеса прямо, он или она должны нажать почти 16 раз, как трудно.

Рулевое усилие передается на колеса через систему шарнирных соединений. Они предназначены для того, чтобы колеса могли двигаться вверх и вниз вместе с приостановка без изменения угла поворота.

Они также гарантируют, что при прохождении поворотов внутреннее переднее колесо, которое должно двигаться по более крутой кривой, чем внешнее, становится более крутым.

Шарниры должны быть отрегулированы очень точно, и даже небольшой люфт в них делает рулевое управление опасно неаккуратным и неточным.

Обычно используются две системы рулевого управления — стойка и шестерня и рулевой механизм.

На больших автомобилях к любой системе может быть добавлен усилитель, чтобы еще больше снизить усилия, необходимые для ее перемещения, особенно когда автомобиль движется медленно.

Реечная система

Зубчатая рейка

Шестерня плотно прилегает к рейке, поэтому в шестернях нет люфта. Это дает очень точное рулевое управление.

В основании рулевая колонка есть маленькая шестерня ( механизм колесо) внутри корпуса. Его зубья сцепляются с прямым рядом зубьев на стойке — длинной поперечной штанге.

При повороте шестерни рейка перемещается из стороны в сторону.Концы стойки соединены с опорными колесами рулевыми тягами.

Эта система проста, с небольшим количеством движущихся частей, которые могут изнашиваться или смещаться, поэтому ее действие является точным.

А универсальный шарнир в рулевой колонке позволяет соединяться с рейкой, не наклоняя рулевое колесо в сторону.

Система рулевого управления

В основании рулевой колонки находится червячный редуктор внутри коробки. Червь резьбовой цилиндр как короткий болт.Представьте, что вы поворачиваете болт, на котором держится гайка; гайка двигалась бы вдоль болта. Таким же образом при повороте червяка перемещается все, что входит в его резьбу.

В зависимости от конструкции подвижная часть может представлять собой сектор (например, кусок зубчатого колеса), колышек или ролик, соединенный с вилкой, или большую гайку.

При червячном управлении червяк перемещает опорный рычаг с помощью штифта, соединенного с вилкой.

Система гаек имеет закаленные шарики, проходящие внутри резьбы между червяком и гайкой.По мере движения гайки шарики скатываются в трубку, которая возвращает их в исходное положение; она называется системой с рециркуляцией шаров.

Червяк перемещает опорный рычаг, соединенный поперечной штангой с рулевой рычаг который перемещает ближайшее переднее колесо.

При управлении с рециркуляцией шариков резьба между червяком и гайкой заполнена шариками.

Центральная рулевая тяга достигает другой стороны автомобиля, где она соединяется с другим передним колесом с помощью другой рулевой тяги и рулевого рычага.Повернутый холостой рычаг удерживает дальний конец центральной поперечной рулевой тяги на уровне. Раскладки рук различаются.

Система рулевого механизма имеет много движущихся частей, поэтому она менее точна, чем реечная система, в ней больше места для износа и смещение .

Рулевое управление с усилителем

На тяжелом автомобиле либо тяжелое рулевое управление, либо неудобно низкое зубчатое колесо — рулевому колесу требуется много оборотов от упора до упора.

Тяжелая передача может вызвать проблемы при парковке в ограниченном пространстве.Рулевое управление с усилителем решает эту проблему. В двигатель водит насос который поставляет нефть при высоких давление к стойке или рулевому механизму.

Клапаны в рулевой рейке или коробке открываются всякий раз, когда водитель поворачивает колесо, позволяя маслу попасть в цилиндр. Масло работает поршень это помогает толкать рулевое управление в нужном направлении.

Как только водитель прекращает вращать колесо, клапан закрывается и толкающее действие поршня прекращается.

Электроусилитель только помогает рулевому управлению — рулевое колесо по-прежнему связано с опорными колесами обычным образом.

Как это работает: колеса вашего автомобиля

Шины прошли долгий путь по дизайну и материалам, но колеса, на которых они установлены, тоже есть. Хотя вы можете подумать, что самое главное — это их внешний вид, в различные типы колес, доступных сегодня, многое нужно.

Самые ранние колеса обычно имели цельнолитые резиновые шины. Когда появились шины, заполненные воздухом, возникла и проблема их сохранения. Первым решением был обод «клинчер», в котором борт шины — ее усиленный проволокой внутренний край — загибался в канал в колесе с помощью плоского конца утюга для шин, что могло быть столь же сложной задачей, как это звучит.

Обода с каплевидным центром, которые используются сегодня, стали популярными в 1930-х годах. Углубленная часть колеса, известная как центр падения, позволяет установщику установить шину внутри колеса. Колесо состоит из внутренней части, называемой бочонком, с более высокими внешним и внутренним ободами, на которых располагается шина. Та часть колеса, которую вы видите в автомобиле, называется подвесным мотором или косметической поверхностью. Размер колеса — это его диаметр и измеряется в дюймах, как у 17-дюймового колеса.

У колеса есть внутренний и внешний обод, чтобы удерживать шину.

Центральное отверстие в колесе совпадает со ступицей оси, и это та часть, которая выдерживает вес автомобиля. Меньшие отверстия вокруг него проходят через шпильки колеса. После того, как шпильки протыкаются, колесные гайки, также называемые гайками, накручиваются и затягиваются, что удерживает колесо на оси. Количество шпилек и расстояние между ними называется разболтовкой, и оно может варьироваться в зависимости от производителя. Если вы покупаете сменные колеса, особенно послепродажные, важно убедиться, что они имеют правильный размер осевого отверстия и расположение болтов для вашего автомобиля.Колесо также необходимо точно измерить, чтобы быть уверенным, что оно поместится над тормозами и что у него правильный вылет — насколько далеко он устанавливается на ступицу, чтобы шина не трулась о крылья или подвеску. составные части.

Внешние края колеса расширяются, образуя гребни и плоский внутренний борт колеса, и именно здесь находится борт шины. Шина и колесо образуют полую камеру, которая заполняется воздухом через вентиль шины (который на самом деле входит в колесо, а не в шину).Давление воздуха — единственное, что удерживает шину на колесе.

Шины пористые от природы, и они могут постепенно терять немного воздуха. Воздух также может просачиваться, если колесо достаточно изогнуто, чтобы ослабить уплотнение, или если колесо достаточно сильно заржавело. Важно регулярно проверять давление в шинах, обычно примерно раз в месяц. Шины с небольшим содержанием воздуха будут потреблять больше топлива, но шина с низким содержанием воздуха может фактически отделиться от колеса.

Шиномонтажная машина растягивает борт шины, чтобы он поместился на колесо.

Шины Run-Flat являются исключением. Эти шины могут выдержать вес транспортного средства, даже если они теряют весь свой воздух, используя либо усиленные боковины, либо твердое кольцо, которое оборачивается вокруг колеса изнутри. Однако для обкатки может потребоваться специальный тип колеса.

Самое дешевое и самое простое колесо изготовлено из стали. Чтобы избежать простого незавершенного вида, они обычно одеваются колесными дисками, которые покрывают большую часть или все колесо, включая колесные гайки. Колеса из алюминиевого сплава бывают различных конструкций, и, кроме небольшой крышки над отверстием центральной ступицы, к ним редко что-либо добавляют.Колесные гайки видны на многих конструкциях, и многие водители используют стопорные гайки, чтобы никто не украл колеса.

Хотя достаточно глубокая выбоина может испортить что угодно, стальные диски прочнее, чем легкосплавные, которые легче повредить на неровной дороге или при чистке бордюра. Стальные диски тяжелее легкосплавных, поэтому они редко бывают больше 17 дюймов. Легкосплавные диски доступны в размерах до 22 дюймов, а для любителей кастомизации — до 30 дюймов и более.

Легкосплавные диски также дороже, и, чтобы защитить свои вложения от дорожной соли, многие люди переходят на простые стальные диски в качестве зимних шин. Это может включать изменение размера шины, если легкосплавные диски достаточно большие, и подходящего стального колеса нет. Меньшее стальное колесо устанавливается на шину с более высокой боковой стенкой, чем у легкосплавного диска, поэтому внешние диаметры обеих комбинаций шин и колес одинаковы. Это важно для правильной работы компонентов, откалиброванных для этого диаметра, например, спидометра.

Для изготовления колес используется еще несколько материалов, в том числе легкий кованый алюминий и углеродное волокно, но они могут быть очень дорогими. И это еще не все в будущем. Некоторые производители шин работают над интегрированными комбинациями шин и колес, в которых не используется воздух. В настоящее время Michelin продает один, Tweel, для гольф-каров и работает над одним для автомобилей.

Также в разработке находятся колесные двигатели. Предназначенные для электромобилей, они объединяют электродвигатель в каждое колесо и шину, и все четыре работают независимо, чтобы управлять автомобилем.Колеса сейчас могут показаться обычными, но они становятся высокотехнологичными.

Как работают колеса? | Колеса и оси

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 23 февраля 2021 г.

Колеса повсюду в нашем мире сегодня — в очень очевидных местах (на автомобилях, грузовиках и самолетах), но также спрятаны внутри всего от компьютерные жесткие диски и стиральные машины для электрические зубные щетки и посудомоечные машины. Шесть тысяч лет назад в все.Подъем колеса из простого проигрывателя, который помогал людям лепить глиняные горшки — ключевой компонент в сотнях важных изобретений. все простым и эффективным способом, который помогает нам запечатлеть и использовать энергию и преобразовывать силы. Давайте посмотрим внимательнее!

Фото: Колесо корабля: Колеса помогают транспортным средствам двигаться, передавая и уменьшая трение. (как мы объясним ниже), но они также работают как рычаги. Если вы так повернете внешнюю сторону колеса, ось в центре поворачивается медленнее, но с большей силой.Другими словами, большой штурвал помогает моряку поворачивать. судовой руль легче, чем маленькое колесо. Если представить, что каждая спица представляет собой рычаг, легко понять, как работает это колесо. Почему колесо не твердое? Толстые спицы обеспечивают большую прочность при меньшем весе по сравнению со сплошным колесом того же размера. Фото Шеннон Хевин любезно предоставлено ВМС США.

Зачем нужны диски

В наше время мы предполагаем, что должны быть дороги, по которым колеса путешествовать по.Но колеса впервые стали использовать на тележках именно потому, что там не было ровных путей для надежной транспортировки. До изобретения тележек люди тащили грузы на санях и рамах. тянутся за животными, такими как лошади и собаки. Сани были эффективный способ перемещения тяжелых грузов до того, как колеса изобретены, но трение их тормозит. Рамы, в которые входит нагрузка перетащил и часть отнес, помогите решить эту проблему. А-образный перетаскивание рамки, известное как travois, как полагают, было изобретено тысячи лет назад и коренные американцы использовали его до 19-го века. век.Даже с помощью животной силы трение между неровной землей и корпусом заставляло идет трудно.

Фото: Трение — не проблема, когда вы путешествуете по льду, как и пассажир. этой собачьей упряжке. Но сани не так хорошо двигаются по обычной местности: поэтому колеса были изобретены. Фото Джо Гольдманн, любезно предоставлено Службой охраны рыболовства и дикой природы США.

Как работают колеса?

Перетащить груз с помощью тележки на колесах — далеко легче, чем таскать его по земле — по двум причинам:

• Колеса уменьшают трение.Вместо того, чтобы просто скользить по земле, колеса врезаются и вращаются, поворачиваясь вокруг прочных стержней, называемых осями. Это означает единственное трение животные должны преодолеть это в точке, где встречаются колесо и ось — между относительно гладкой внутренней поверхностью колес и одинаково гладкая внешняя поверхность осей вокруг которые они поворачивают.
Колеса
• обеспечивают рычаги (другими словами, они являются примерами мультипликаторов силы или простых механизмов). Тележку с большими колесами толкать легче, потому что у нее колеса большего диаметра. работают как большие рычаги, увеличивая тянущее или толкающее усилие и делая колеса легче вращать вокруг оси — точно так же Таким образом, длинный гаечный ключ облегчает ослабление гайки.

Давайте рассмотрим обе эти вещи более подробно.

1. Трение переключения на ось

Когда вы толкаете коробку о землю, возникает сильное трение между нижней частью коробка и земля внизу, потому что обе поверхности относительно неровные:

Когда вы толкаете тот же ящик, загруженный на тележку с четырьмя колесами, сопротивление намного меньше. Коробка больше не должна скользить землю так, чтобы часть трения исчезла.Однако колеса не устраняют трение полностью, как думают некоторые — это далеко не так! Между четырьмя колесами и землей должно быть трение, иначе они просто соскользнут (как будто что-то толкают по льду). Трение между каждым колесом и землей помогает ему «вкопаться», чтобы колесо могло вращаться.

Тележку толкать легче, потому что единственное реальное трение, с которым вам нужно работать, — это между четырьмя колесами и их осями. Когда вы толкаете тележку, относительно гладкие внутренние поверхности колес вращаются и скользят вокруг относительно гладких внешних сторон осей.Важное слово здесь — гладкий ; Ключ к тому, как колеса уменьшают трение, заключается в том, что они могут плавнее скользить вокруг своих осей, чем объект может скользить по неровной поверхности. Если бы земля всегда была гладкой, как лед, нам вообще не понадобились бы колеса и оси — мы могли бы просто скользить и скользить везде! Иногда колеса и оси разделены шарикоподшипниками (маленькие сферические шарики из твердого металла, часто смазываемые маслом или консистентной смазкой), которые помогают еще больше уменьшить трение между двумя поверхностями, катаясь в пространстве между ними.Без подшипников или без них трение намного меньше, чем при толкании коробки прямо по земле, и поэтому тележка облегчает перемещение грузов:

2. Предоставление кредитного плеча

Колеса на тележках помогают и в другом важном отношении: они работают как рычаги. Обод колеса поворачивается на большее расстояние, чем ось, поэтому в случае, когда вы толкаете тележку сзади или тянете ее спереди, на ось действует большее усилие, чем на обод. Это означает, что это действительно помогает, если у вашей тележки есть большие колеса, потому что они дают вам больше рычагов, увеличивают вашу толкающую силу и помогают преодолеть силу трения на осях.

Поверните колесо у обода, и прилагаемая вами сила (красная стрелка) умножится, чтобы получить большую силу на оси (синяя стрелка). Чем больше колесо, тем больше эффект, потому что радиус колеса работает как рычаг. Чем больше колесо, тем длиннее рычаг, и тем больше у вас будет рычагов.

Вместо этого поверните колесо в центре, и оно будет работать в обратном направлении. Теперь обод колеса идет дальше и быстрее. Вот как вы можете использовать колесо побольше, чтобы увеличить скорость.Однако, если вы приложите силу в центре колеса, рычаг будет работать в обратном направлении, и вы получите меньшее усилие на ободе, даже если там вы наберете больше скорости. Как и в случае с шестернями, вы не можете одновременно увеличивать силу и скорость. Если вы увеличиваете один из них, вы должны уменьшать другой, иначе вы использовали бы колесо, чтобы получать энергию из воздуха (что нарушает основной закон физики, называемый сохранением энергии).

Кто изобрел колесо?

Люди использовали животных для перевозки задолго до изобретение колеса и даже до развития человека поселения и сельское хозяйство на Ближнем Востоке около 8000–9000 лет до нашей эры.Считается, что в Китае приручили и одомашнили собак. 13000 г. до н. Э .; лошади были приручены гораздо позже, около 4500 г. до н. э. Животных, используемых для перевозки людей таким образом, называют зверями. груз.

Никто точно не знает, когда, где и как были изобретены колеса. Считается, что гончарные круги широко использовались около 7000 лет назад в Месопотамия (регион Ближнего Востока, в настоящее время в значительной степени оккупированный Ираком): легко представить, как горшечнику пришла в голову идея после того, как многократно вращая табурет, чтобы работать над горшком с разных ракурсов.Мы не знаем, когда гончарный круг был изобрели, но некоторые историки считают, что он может датироваться 8000 годом до нашей эры. В самом начале форме, это было немного больше, чем поворотный стол или «турнет», установленный на центральная опора.

Фото: Сделать круглый горшок на гончарном круге намного быстрее и проще, которым также можно украсить готовый горшок. Некоторые колеса медленно поворачиваются вручную; другие быстро вращаются с помощью педали. Фото Дж. Эрика и Эдит Мэтсон любезно предоставлено Библиотека Конгресса США, Отдел эстампов и фотографий [LC-DIG-matpc-20729].

Возможно, кто-то в конце концов превратил поверните колесо на 90 градусов, чтобы создать новый вид транспорта, или возможно, колесо было полностью изобретено для этой новой цели, но еще 1000–1500 лет прошло до того, как колеса впервые стали использоваться на телегах. Скорее всего, кто-то, используя стволы деревьев в качестве катков, реализовал свое дело. было бы проще, если бы журналы можно было как-то закрепить на месте под груз, нарезанный, как салями, чтобы им было легче проходить и вокруг препятствий. Такая эффективная идея должна была получить широкое распространение и колесо попало в Европу и Азию в следующие тысячелетие.

Фото: Ранние колеса делали из закругленных срезов стволов деревьев или комков камня. с прорезанными отверстиями для оси. Такие твердые колеса превратились в более легкие и быстрые полутвердые колеса. с большой массивной доской посередине и несколькими спицами по диагоналям. Колеса со спицами, как и модель колеса тележки, показанная здесь, продвинуть идею дальше, отказавшись от стольких максимально тяжелая масса без ущерба для прочности. Это сделало возможным изобретение быстрых колесниц, такие как те, которые использовались во времена Римской империи.

Колеса работают более эффективно, если у них ровное дорожное покрытие. путешествовать по. Римляне первыми начали строительство дорог примерно с 300 г. до н. Э. способ связать разрозненные части своей империи. Роман дороги были построены аналогично современным из слоев различные материалы, в том числе большие валуны для поддержки веса, и камни меньшего размера, песок и плитка для дренажа. Часто цемент и бетон (еще один важный римский технология) использовались для связывания сыпучих материалов.Сверху имелась износостойкая поверхность из сплющенные камни, разрезанные и соединенные вместе, как лобзик. Римские дороги были построены прямыми линиями, чтобы свести к минимуму время в пути.

Разработка колеса

С точки зрения фундаментальной науки, колеса, на которых сегодня практически идентичны тем, которые впервые использовались в древности: хотя и построены из более сложных материалов, они по-прежнему по существу плоские диски, вращающиеся на твердых осях. Более интересным является колеса эволюционировали другими путями в диапазоне все более и более сложные машины.

Фото: Шестерня произошла от колеса и оси. Поставил много шестерен вместе, и вы можете преобразовывать силу и скорость в машине всеми способами.

С зубьями вокруг обода колеса становятся шестернями, способный изменять крутящий момент (вращающую силу) машины или ее скорость: шестерни позволяют велосипеду двигаться быстро или очень медленно подниматься на холм — при этом велосипедист будет крутить педали с одинаковой скоростью в обоих случаях. Установленные в барабаны колеса могут использоваться как лебедки для подъема воды из колодцев, скал. из шахт или с якорей на корабли: простые машины такого типа известные как кабестаны и лебедки.Лебедки с несколькими колесами, связаны несколькими отрезками троса, становятся шкивами: мощные машины что значительно увеличивает тяговые силы, позволяя человеку поднимать многие раз их собственный вес.

Фото: Гидротурбины (как эта с Плотина Гранд-Кули в штате Вашингтон, США) также произошла от колеса и оси. Фото любезно предоставлено Бюро мелиорации США.

Колеса — сердце турбин (машины, улавливающие энергию движущейся жидкости или газа): водяные колеса и ветряные мельницы, самые цивилизованные важные источники энергии машин в средние века, оба развивались от основного колеса оборачиваясь ось.Двигатели слишком полагаются на колеса преобразовывать топливо в энергию и управлять транспортным средством: в современном автомобиле двигатель, например, топливо сгорает в цилиндрах насосов поршней назад и далее, поворачивая смещенную от центра ось, известную как коленчатый вал, который затем приводит в действие коробку передач и опорные колеса.

За 7000 лет колесо вышло далеко за рамки своего первоначального использования. как инструмент для изготовления гончарных изделий. Помогая нам перемещать грузы, обуздывать энергию, и трансформируйте силы, это простое, но удивительно эффективное изобретение буквально позволил людям завоевать мир!

Если вам понравилась эта статья…

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Breathess: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На сайте

Книги

Для читателей постарше

• Колеса: Иллюстрированная история Эдвина Туниса. Johns Hopkins University Press, 2002. Современное переиздание классической книги 1955 года, в которой показана история колес с древних времен до 20-го века.

Для младших читателей

Это дети в возрасте от 9 до 12 лет, если не указано иное:

• «Изготовление машин с колесами и осями» Крис Окслейд.Raintree, 2015. Очень хорошее 32-страничное введение под руководством проекта для детей от 7 до 9 лет, в котором колеса рассматриваются в более широком контексте простых машин.
• Изобретение Лайонела Бендера. Д.К., 2013. Обзор классических изобретений в области механики, электрики и электроники, которые мы склонны принимать как должное. Довольно устаревший и с очень небольшим охватом современных изобретений, но все же разумный обзор древних технологий, включая различные типы колес.
• Ричард Хаммонд «Все о физике». ДК, 2015.Более легкое и увлекательное введение в физику для такой же аудитории. (Переиздание более ранней книги под названием Can You Feel the Force? .)
• Wheel от Дэвида и Патрисии Патрисии Арментроут. CATS, 2009. Простое (32 страницы) введение в колеса и принцип их работы.

Статьи

Простое знакомство

• «Приветствие колесу» Меган Гамбино, Смитсоновский институт, 17 июня 2009 г. Экскурсия по истории колес.
• Переделка Колеса: Эволюция Колесницы Джона Нобла Уилфорда, The New York Times, 22 февраля 1994 г.Увлекательное введение в разработку колес со спицами и боевых колесниц из архива NY Times.

Более научный

Деятельность

Как работает система рулевого управления автомобиля?

Колесо считается важнейшим изобретением человечества. Это сделало возможным путешествия на большие расстояния и позволило нам распространяться повсюду. Для управления колесами и облегчения передвижения была внедрена система рулевого управления. Сегодня мы объясним, как работает система рулевого управления автомобиля и как простой поворот рулевого колеса приводит к повороту автомобиля.

Подробнее: Разница между SOHC и DOHC | Объяснение конфигурации верхнего кулачка

Типы рулевой системы

Прежде чем мы перейдем к объяснению, в настоящее время существует два основных типа системы рулевого управления. Обычно используется система зубчатой ​​рейки и обычная система, известная как система рулевого управления с рециркуляцией шариков . Мы кратко объясним, как работает система рулевого управления с усилителем, которую обычно называют рулевым управлением с усилителем.

Реечная система рулевого управления

Самая распространенная система рулевого управления, рейка и шестерня, получила свое название от двух используемых шестерен: рейки (линейная шестерня) и шестерни (круговая шестерня). Эта система используется в большинстве автомобилей и обычно не применяется в автомобилях большой грузоподъемности. Его работа может показаться сложной, но в ней используется довольно простая физика.

Конструкция стойки и шестерни Рейка и шестерня

К рулевому колесу прикреплен вал, а на другом конце вала находится шестерня.Шестерня расположена на верхней части рейки и перемещается при перемещении рулевого колеса. На конце стойки есть что-то, что называется рулевой тягой. Тяги соединяются с рулевым рычагом, который, в свою очередь, соединен со ступицей колеса. Вперед к работе рейки и шестерни.

Загрузите приложение GoMechanic прямо сейчас!

Рабочий

При вращении рулевого колеса вал вращается вместе с ним. Это, в свою очередь, вращает шестерню, которая находится наверху рейки.Вращение шестерни заставляет рейку двигаться линейно, перемещая рулевую тягу. Рулевая тяга, соединенная с рулевым рычагом, затем заставляет колесо поворачиваться.

Размер шестерни влияет на скорость вращения. Если шестерня большого размера, это означает, что вы получите больший поворот за счет меньшего вращения рулевого колеса, что затруднит управление. С другой стороны, меньшая шестерня означает, что ею будет легче управлять, но вам понадобится несколько оборотов рулевого колеса, чтобы сделать поворот автомобиля.

Так работает система зубчатой ​​рейки. Это простое устройство, однако оно может использовать несколько сложных и продвинутых систем, которые могут сделать его еще лучше.

Система рулевого управления с рециркуляцией шариков

Известная под несколькими названиями, такими как червяк и сектор и рециркулирующий шарик и гайка, эта система рулевого управления обычно используется в старых автомобилях и тяжелых транспортных средствах, таких как грузовики. Он работает иначе, чем зубчатая рейка. Прежде чем объяснять принцип работы, давайте посмотрим на конструкцию системы рулевого управления с рециркуляцией шариков.

Строительство Система рулевого управления с рециркуляцией шариков

Система рулевого управления с рециркуляцией шариков имеет две передачи: червячную и секторную. Рулевое колесо соединено с валом с резьбой, который соединен с блоком. Червячная передача довольно большая и проходит через блок, навинченный таким образом, что пропускает червячную передачу внутрь. У этого блока есть зубья шестерни снаружи, с которыми соединяется секторная шестерня. Затем эта секторная шестерня соединяется с штангой шатуна, а штанга шатуна прикрепляется к поперечной рулевой тяге.Внутри блока находятся шариковые подшипники, заполняющие резьбу червячной передачи. Работа проста, как зубчатая рейка.

Подробнее: Вспоминая Fiat Petra: малоизвестный преемник Fiat Siena

Рабочий

При вращении рулевого колеса вращается и вал, связанный с рулевым управлением. Шестерня прикручена, чтобы она не двигалась вверх и вниз. Это заставляет блок и червячную передачу вращаться. Вращение заставляет блок двигаться, поскольку он ничем не удерживается.Затем подвижный блок перемещает шестерню сектора, которая, в свою очередь, перемещает штангу шатуна. Резьба червячной передачи заполнена шарикоподшипниками, которые уменьшают трение и предотвращают перекос в передаче.

Так работает система рулевого управления с рециркуляцией шариков. Сейчас он используется редко и в основном встречается в грузовиках.

После объяснения обеих систем рулевого управления мы переходим к системе рулевого управления с гидроусилителем, которая сама по себе не является системой рулевого управления, а является опцией поддержки, которая помогает обеим этим системам рулевого управления, сокращая объем работы, которую должен выполнять водитель.

Популярное чтение: DCT vs CVT vs AMT | Выберите лучшую трансмиссию

Система рулевого управления с усилителем

Эта система позволяет одной рукой управлять автомобилем с легкой прогулки. Мы кратко обсудим усилитель рулевого управления, применяемый в реечной системе рулевого управления.

Рейка и шестерня с усилителем

Рулевое управление с усилителем добавляет некоторые детали к системе реечной передачи, что упрощает ее использование. В основном насос, напорные трубки, поворотный регулирующий клапан, трубопроводы для жидкости и гидравлический поршень.

Работа насоса заключается в том, как вы могли догадаться, перекачивать жидкость, когда это необходимо. Поворотный регулирующий клапан обеспечивает перемещение жидкости только тогда, когда водитель фактически управляет автомобилем. Гидравлический поршень перемещается в зависимости от того, в какой трубопровод подается жидкость под высоким давлением. Это движение поршня на стойке облегчает работу водителя, поскольку он прикладывает большую часть силы, необходимой для управления автомобилем. На этом мы завершаем краткое обсуждение того, как работает система рулевого управления с гидроусилителем.

Как работает трансмиссия автомобиля

Добро пожаловать в Gearhead 101 — серию статей об основах работы автомобилей для новичков в автомобилестроении.

В нашей первой статье из этой серии мы обсудили все тонкости работы автомобильного двигателя. Мы узнали, что в результате кучи крошечных взрывов двигатель вашего автомобиля вызывает вращательное движение в коленчатом валу. Это вращательное движение, называемое крутящим моментом и , является движущей силой автомобиля.

Все хорошо.Но как передать крутящий момент от двигателя, чтобы двигать колеса автомобиля?

Ответ на этот вопрос — тема сегодняшней публикации: трансмиссия.

Что такое трансмиссия

Трансмиссия — это не отдельная часть вашего автомобиля, а скорее набор частей, которые работают вместе, чтобы передавать крутящую силу, вырабатываемую вашим двигателем, на колеса, чтобы ваш автомобиль мог двигаться.

Возможно, вы уже встречали слово «трансмиссия». Хотя это часто используется как синоним трансмиссии, это не одно и то же.Трансмиссия включает в себя все, что заставляет автомобиль двигаться, включая двигатель. Трансмиссия включает в себя то, что движет автомобилем, а не , включая двигатель. Именно на этих эксклюзивных деталях двигателя мы сосредоточимся ниже.

Есть несколько вариантов трансмиссии. В этой статье я остановлюсь на двух компонентах, которые используются в большинстве автомобилей: приводе на задние колеса и трансмиссии на передние колеса. В следующей статье мы познакомимся с удивительно сложным миром полного привода и полного привода!

Трансмиссия задняя

В устройствах с задним приводом мощность передается на задние колеса для перемещения автомобиля.Это трансмиссия, которая существует дольше всего и до сих пор используется во многих легковых и грузовых автомобилях.

Такая компоновка обеспечивает множество преимуществ по сравнению с переднеприводными. Во-первых, он более равномерно распределяет вес между шинами, что, в свою очередь, обеспечивает лучшее рулевое управление и управляемость. Во-вторых, задний привод обеспечивает более эффективное торможение по сравнению с переднеприводными автомобилями. Наконец, что, вероятно, наиболее важно, задняя трансмиссия разделяет функции рулевого управления и управления автомобилем, что может улучшить управляемость и ускорение.В автомобилях с задним приводом только задние колеса должны перемещать автомобиль. В переднеприводных автомобилях колеса должны перемещать автомобиль вперед или назад. и поворачивают его влево или вправо. Мы поговорим об этом подробнее, когда будем обсуждать переднеприводную трансмиссию ниже.

Задний привод состоит из следующих основных частей:

Коробка передач. Я планирую посвятить целую статью тому, как работают трансмиссии, но пока поймите, что трансмиссия контролирует количество мощности, которое передается от вашего двигателя к вашим колесам.В заднеприводных автомобилях трансмиссия прикреплена к задней части двигателя посредством маховика. Трансмиссия принимает вращающееся движение — крутящий момент — от коленчатого вала двигателя и передает его …

Приводной вал. Приводной вал представляет собой вращающуюся трубку, которая соединяется с задней частью трансмиссии и передает крутящую силу, начатую в двигателе, на заднюю часть автомобиля в дифференциале (подробнее об этом чуть позже). Конструкции приводных валов бывают двух типов: торсионная трубка и Hotchkiss.

Приводные валы с торсионной трубкой использовались на старых автомобилях и до сих пор используются на некоторых грузовиках и внедорожниках. Сам карданный вал заключен в трубку . Тормозные трубки соединяют трансмиссию и дифференциал посредством одного карданного шарнира, или коротко универсального шарнира.

Приводные валы Hotchkiss являются наиболее распространенной конструкцией приводных валов. В отличие от приводных валов с торсионной трубкой, приводные валы Hotchkiss имеют открытую конструкцию, что означает, что вы действительно можете видеть вращение приводного вала под автомобилем, когда он движется.Кроме того, вместо использования одного карданного шарнира для соединения трансмиссии и дифференциала, приводные валы Hotchkiss используют два карданных шарнира.

Дифференциал. Дифференциал — это деталь размером с дыню, которая находится между двумя задними колесами. Это последняя остановка трансмиссии перед передачей крутящего момента на задние колеса. Дифференциал передает крутящий момент, заставляя их вращаться, что, в свою очередь, приводит в движение автомобиль.

Его называют «дифференциалом», потому что он позволяет двум задним колесам на одной оси двигаться с разными скоростями.Вы, вероятно, думаете: «Когда мои задние колеса будут двигаться с разной скоростью?» Что ж, обычный случай — это когда вы заходите за угол. Когда вы делаете поворот вправо, ваше внутреннее колесо (правое колесо) проходит меньшее расстояние, чем ваше внешнее колесо (левое колесо). Чтобы не отставать от внутреннего колеса, внешнее колесо должно вращаться немного быстрее. Это возможно благодаря дифференциалу. Если бы между обоими колесами было прочное соединение, одно из колес должно было бы скользить, чтобы ось продолжала двигаться.

Если вы хотите лучше понять, как работает дифференциал, посмотрите это потрясающее видео 1937 года:

Трансмиссия передняя

Сегодня многие автомобили используют передний привод. Вместо задних колес движением движутся передние колеса. Следовательно, вам не нужен длинный приводной вал, который проходит по всей длине автомобиля, чтобы передавать крутящий момент для перемещения колес. Все компоненты трансмиссии — трансмиссия, дифференциал и приводные валы — находятся в передней части автомобиля.Чтобы все эти компоненты располагались спереди, в автомобилях с передним приводом двигатель размещается в автомобиле боком. Это называется «поперечным размещением двигателя». Откройте капот автомобиля — если двигатель работает горизонтально, а не вертикально, вероятно, у вас переднеприводный автомобиль.

Поскольку все части переднеприводной трансмиссии расположены в передней части автомобиля, вы можете сделать их меньше и легче. Или вы можете сделать машины больше, но просто чтобы было больше места для пассажиров.Следовательно, большинство минивэнов используют передний привод.

Еще одно преимущество переднеприводных автомобилей заключается в том, что, поскольку передняя часть автомобиля имеет больший вес из-за того, что все компоненты трансмиссии находятся спереди, она обеспечивает большее сцепление с скользкими поверхностями, такими как снег. Однако вы получаете это преимущество только на более низких скоростях. Когда вы едете на более высоких скоростях, задний привод действительно обеспечивает лучшее сцепление с дорогой.

Передняя трансмиссия имеет такую ​​же базовую настройку, что и трансмиссия на задние колеса, но детали немного другие:

КПП. Вместо трансмиссии у большинства передних трансмиссий есть трансмиссия. Коробка передач объединяет трансмиссию и дифференциал в одно целое. Если у вас переднеприводный автомобиль и вы хотите заработать бонусные баллы Car Guy, называйте свою трансмиссию не трансмиссией, а трансмиссией.

В то время как большинство автомобилей, в которых используются коробки передач, устанавливают их непосредственно рядом с двигателем, некоторые спортивные автомобили используют коробки передач на заднеприводных поездах для равномерного распределения веса.

Полуось. Поскольку все компоненты трансмиссии находятся в передней части автомобиля, автомобили с передним приводом не нуждаются в длинных приводных валах для передачи крутящего момента на колеса. Вместо этого полуось соединяется от коробки передач с колесом в сборе.

Вместо карданных шарниров полуоси соединяют трансмиссию и колесо в сборе с шарнирами равных угловых скоростей или ШРУСами. ШРУСы используют механизм на шарикоподшипниках для уменьшения трения и обеспечения более сложных движений колес, используемых в автомобилях с передним приводом — помните, автомобили с передним приводом должны не только двигать автомобиль вперед, но и поворачивать его влево и вправо. .

Ну вот и все — основы трансмиссии. Теперь вы можете объяснить своему пятилетнему сыну, как движется ваша машина. Если вам нужна дополнительная информация об автомобильных системах, посмотрите книгу How Cars Work . Это очень помогло мне в моих исследованиях. Автор отлично справляется с переводом вещей на язык, понятный даже новичку.

В следующем сеансе Gearhead 101 мы рассмотрим еще два типа трансмиссии: полный привод и 4X4.

Иллюстрации Теда Слампяка

Как работает дифференциал?

Нефтяники любят свою терминологию. Коллектор, крутящий момент, дифференциал. Энтузиасты используют эти термины с большим энтузиазмом, в то время как средний автомобилист кивает, имея очень мало представления о том, что обсуждается.

Если вы поклонник Top Gear или его мега-бюджетного конкурента: The Grand Tour, вы можете узнать выражение «дифференциал с ограниченным скольжением». Вы, наверное, знаете, что это положительный момент и используется на высокопроизводительных автомобилях, но, возможно, не совсем понимаете, почему.

Чтобы ускорить процесс, давайте начнем с объяснения того, что на самом деле представляет собой дифференциал.

ЧТО ТАКОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛ?

Проще говоря, дифференциал — это система, которая передает крутящий момент двигателя на колеса. Дифференциал забирает мощность от двигателя и разделяет ее, позволяя колесам вращаться с разной скоростью.

Вы, наверное, спросите, почему мне нужно, чтобы колеса вращались с разной скоростью друг от друга?

Если вы заправляетесь бензином, это, вероятно, до боли очевидно.Опять же, если вы бензин, вы бы не читали статью, объясняющую, как работает дифференциал.

Все сводится к основам физики.

Представьте себе вагонетку из картона с колесами от молочных бутылок, навинченными на соломенные оси. Вы можете катать его вперед и назад сколько угодно. Он будет катиться свободно и плавно.

Поверните его за угол, и у вас не будет проблем, так как каждое колесо может вращаться независимо от другого.

Теперь попробуйте приклеить колеса к оси соломинки.Вы заметите, что колеса теперь скользят по полу, когда вы пытаетесь повернуться. Это связано с тем, что каждое из колес должно пройти разное расстояние, но заблокировано вместе на одной оси.

Давайте поднимем его на ступеньку выше. Представьте, что вы пытаетесь повернуть двухтонный автомобиль на скорости 60 миль в час с заблокированными колесами. Колеса не будут просто прыгать через дорогу. Их сильно выталкивают на асфальт. Эти огромные силы создают огромную нагрузку на всю конструкцию автомобиля.

Вам вообще будет сложно повернуть, не говоря уже о плавности и безопасности на высоких скоростях.

Инженеры должны были придумать умный способ подключения колес к выходной мощности двигателя, но при этом позволить каждому колесу двигаться со скоростью, отличной от скорости другого.

ЗДЕСЬ КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Если посмотреть на современный дифференциал в сборе, он выглядит невероятно сложно.

Однако, если вы разберете его систематически и поймете основы того, чего он пытается достичь и как он пытается этого достичь, вы заметите, что это действительно очень красивая вещь.

Чтобы увидеть дифференциал в ретро-стиле, посмотрите это видео от Chevrolet motors.

Теперь, когда мы понимаем основы дифференциала, или «открытого дифференциала» в данном случае, давайте обсудим еще немного о дифференциале повышенного трения (LSD).

Представьте, что вы на трассе и пытаетесь выйти из крутого поворота на скорости 50 миль в час. Вся эта сила пойдет по пути наименьшего сопротивления.

Весь вес перенесен в одну сторону.Вся эта мощность просто вращает внутреннее колесо, что приводит к огромной потере мощности или вращению и огромной аварии.

LSD существует, чтобы минимизировать эту потерю привода. Система сцепления обеспечивает трение с каждой стороны оси, позволяя автомобилю перераспределять крутящий момент на каждое колесо, позволяя снизить мощность, насколько это необходимо. Если вы умеете управлять рулем, вы даже сможете управлять автомобилем на повороте, используя только мощность.

Как мы уверены, вы можете себе представить: весь дифференциальный механизм должен выдерживать огромную силу, и это лишь одна из причин, почему эти компоненты сделаны из самых прочных материалов.Не соломинки и крышки от бутылок из-под молока.

Дифференциалы должны быть очень прочными. Когда автомобили были медленнее и менее требовательны, можно было обойтись более дешевыми металлами. Это уже не так.

Даже самые простые автомобили сегодня могут комфортно двигаться со скоростью более 90 миль в час и способны безопасно проходить поворот на относительно высоких скоростях. Высококачественные компоненты больше не предназначены для гоночной трассы.

MAT FOUNDRY GROUP ЯВЛЯЕТСЯ ВЕДУЩИМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ СЕРЫХ И ЧУГУННЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ.ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О НАС ПРОСМОТРЕТЬ НАШИ ПРОДУКТЫ ИЛИ СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ СЕГОДНЯ

Общие сведения о трансмиссии RWD, FWD, AWD

СОВЕТЫ АВТОНОМУ 5 октября 2020 г.

Узнайте о различиях в трансмиссии вашего автомобиля

Когда вы подумываете о покупке нового автомобиля, необходимо учесть несколько моментов.Один из самых важных — найти подходящую трансмиссию для поиска новых дорог. У каждого есть свои преимущества и недостатки, и важно понимать каждый из них, чтобы принять правильное решение за вас. Четыре различных типа трансмиссии — это полноприводный (AWD), передний привод (FWD), задний привод (RWD) и 4WD (полный привод).

Привод передних колес — FWD Значение

FWD означает, что мощность двигателя передается на передние колеса вашего автомобиля. С FWD передние колеса тянут автомобиль, а задние колеса не получают никакой мощности сами по себе.Плюсы переднеприводных автомобилей заключаются в том, что они обычно экономят топливо и выделяют меньше углекислого газа. Поскольку вес двигателя приходится на ведущие колеса, автомобиль с передним приводом может сохранять лучшее сцепление с дорогой на снегу. Однако энтузиасты производительности утверждают, что управлять автомобилем FWD менее увлекательно.

Привод на задние колеса — RWD Значение

RWD означает, что мощность от двигателя передается на задние колеса, а задние колеса толкают автомобиль вперед. Передние колеса не получают мощности и могут свободно маневрировать.Поскольку вес автомобиля с задним приводом распределяется более равномерно, чем у автомобиля с передним приводом, достигается лучший баланс веса. Вот почему большинство спортивных автомобилей, таких как Corvette и Camaro, являются заднеприводными, и ими легче управлять. Недостатком автомобиля с задним приводом является то, что он плохо работает в плохих погодных условиях, таких как дождь или снег, потому что они более склонны к потере тяги на скользких дорогах.

Полный привод — 4WD Значение

4WD означает, что мощность от двигателя передается на все 4 колеса все время, когда 4X4 включен, и имеет возможность работать в формате RWD для экономии топлива.Самым большим преимуществом полноприводного автомобиля является то, что он обеспечивает универсальность и мощность, необходимые для работы на любой местности и в любых погодных условиях. Минус полноприводного автомобиля заключается в том, что он большую часть времени работает в формате RWD и имеет меньшую тягу, чем автомобиль с полным приводом.

Полный привод — AWD Значение

Полный привод: трансмиссия, в которой используется передний, задний и центральный дифференциал для обеспечения мощности всех четырех колес автомобиля.

Как следует из названия, полноприводные системы постоянно приводят в действие как передние, так и задние колеса.Но на практике существует два типа трансмиссии, которые называются AWD.