Что такое ось колеса
Что такое ось ходовой части автомобиля?
Ось ходовой части автомобиля – это зафиксированный на основании кузова прямой вал, на который устанавливаются колеса и/или шестерни зубчатых передач. Колесо и зубчатые передачи могут оснащаться встроенным в них подшипником или втулкой. Подшипник или втулка встраиваются в центр колеса и шестерен, что позволяет осуществлять их вращение без оказания силы трения на саму ось. Цель использования оси заключается в удержании колес или шестерен в заданном им по отношению к другим колесам или шестерням месте.
Любое колесное транспортное средство имеет ось. Каждый раз, «переобуваясь» с летней резины на зимнюю и обратно, вы сталкиваетесь с этой самой осью, снимая и устанавливая на нее колесо. Без использования оси, колеса просто на просто не могли бы оставаться в положенном им месте, а сила и масса автомобиля просто раздавили бы их.
В автомобиле ось ходовой части принимает на себя нагрузки, образующиеся при торможении и ускорении транспортного средства, а также несет массу самого автомобиля. Ось формирует центр конструкционной прочности автомобиля и берет на себя всю самую тяжелую нагрузку, защищая и облегчая работу колес и других соединений автомобиля. В современном автомобиле ось принимает непосредственное участие при езде, разгоне, торможении и рулевом управлении транспортным средством. Чтобы соответствовать постоянно возрастающим требованиям, с течением времени конструкция оси изменялась, обеспечивая автомобилю должную опору.
Кинематическая цепь автомобиля, это механизм преобразования энергии двигателя в силы, вращающие ось. Это вращение, в свою очередь, передается на колеса, при помощи которых и движется автомобиль. Когда вы нажимаете на педаль тормоза, то под действием силы трения вращение оси замедляется, и, соответственно, замедляется скорость вращения колес. Руль крепится на ось рулевого управления, которая через соединение с осью передних колес контролирует направление их вращения.
В автомобилях применяется три вида осей: прямая, усиленная и сдвоенная ось. В прямой оси используется один вал, параллельно соединяющий два колеса. Каждое колесо крепится на своей стороне оси. Скорость и направление вращения колеса определяются осью. Преимущество такой конструкции заключается в фиксации колес в заданном месторасположении и равномерном распределении больших нагрузок.
В случае с усиленной осью, у каждого колеса имеется свой вал. Цель такой конструкции заключается в том, чтобы помимо фиксации колеса в заданном месторасположении, колеса могли вращаться независимо друг от друга. Такой тип оси обычно используется в пассажирских легковых автомобилях с повышенной проходимостью. Если же речь идет о сдвоенной оси, то имеется ввиду конструкция, где несколько осей расположены на относительно близком расстоянии друг от друга. Целью использования такой конструкции является увеличение грузоподъёмности автомобиля, и чаще всего она применяется в тяжелых грузовых автомобилях.
Классификация и особенности устройства осей и колес
Рассмотрим отдельно детали колесных пар:
Ось – это стальной брус круглого, переменного по длине поперечного сечения. Бывают сплошные и полые. Различаются способом крепления внутренних колес подшипников (приставной шайбой или гайкой) на шейке оси и технологией изготовления.
В окончательно обработанных вагонных осях различают следующие части (рис 2): шейки с буртами или резьбовой частью, предпоступичные и подступичные части, галтели (переходные поверхности) и среднюю часть.
Шейки 1 имеют цилиндрическую форму и служат для размещения на них подшипников.
На подступичной части 3 оси напрессовывают колеса.
Между шейками 1 и подступичными частями 3 находятся предпоступичные части 2, служащие для размещения деталей задних уплотняющих устройств букс, а также снижения концентрации напряжений в переходных сечениях от подступичных частей к шейкам оси.
В местах изменения диаметров для снижения концентрации напряжений имеются плавные сопряжения – галтели, выполненные определенными радиусами: от шейки 1 к предподступичной 2, от предподступичной к подступичной 3 и от средней 4 к подступичной частям.
Оси вагонных колесных пар отличаются длиной и диаметром шеек, расстоянием между их серединами, общей длиной сои, диаметром подступичных и предподступичных частей.
Рисунок 2– Вагонная ось
Конструктивно вагонные колёса можно разделить на (цельные); бандажные (составные, состоящие из колёсного бандажа и предохранительного кольца); упругие, имеющие между бандажом и колёсным центром упругий элемент; раздвижные и вращающиеся на оси колёса. По способу изготовления колёса делятся на катаные и литые, а в зависимости от размеров — по диаметру, измеренному в плоскости круга катания, — 950 и 1050 мм.
В эксплуатации колёса, перекатываясь по рельсовому пути, передают ему значительные статические и динамические нагрузки через небольшую площадь. Они работают в сложных условиях окружающей среды. Одновременно с этим в процессе торможения между колёсами и колодками, а также в контакте с рельсами возникают силы вызывающие нагрев и износ обода, что способствует образованию в нем ряда дефектов. Удары на стыках могут вызывать появление трещин и отколов в ободах колёс. В этой связи от их исправного состояния во многом зависит безопасность движения поездов.
Учитывая сложные условия работы и повышение надёжности в эксплуатации, поверхность катания колеса должна обладать высокой прочностью, ударной вязкостью и износостойкостью, а металл диска и ступицы, удерживающейся на оси силами упругости, — необходимой вязкостью. Этим требованиям удовлетворяют составные колёса, в которых бандаж можно изготовлять из стали повышенной прочности и твёрдости, а колёсный центр — из более вязкой и дешёвой стали. Кроме того, при достижении предельного износа или появления другого повреждения в эксплуатации бандаж можно заменить без смены колёсного центра.
Однако в современных условиях эксплуатации железных дорог из-за существенных недостатков по прочности и надёжности, значительной трудоёмкости формирования колёсной пары и повышенной массе бандажные колёса были заменены на безбандажные. Причем, наиболее совершенными и надёжными в эксплуатации признаны стальные цельнокатаные колеса.
 |
Стальное цельнокатаное колесо (рис. 3) состоит из обода,диска и ступицы.
Номинальный размер ширины обода составляет 130 мм. На расстоянии 70 мм от внутренней грани обода, являющейся базовой, расположен воображаемый круг катания. Противоположная грань называется наружной. Ступица объединена с ободомдиском, расположенным под некоторым углом к плоскости круга катания, что придаёт колесу упругость и способствует снижению уровня динамических сил во время движения вагона. Ступица служит для посадки колеса на подступичной части оси.
Цельнокатаные колёса изготавливают из сталей двух марок: 1— для пассажирских вагонов; 2— для грузовых вагонов дорог колеи. Химический состав сталей в %: марки 1— углерода 0,44. 0,52, марганца — 0,8. 1,2, кремния — 0,4. 0,6, ванадия — 0,08. 0,15; марки 2— углерода 0,55. 0,65, марганца 0,5. 0,9, кремния 0,2. 0,42; для обеих марок сталей допускается не более: фосфора — 0,035 и серы — 0,04. Ободья колёс подвергаются упрочняющей термической обработке путём прерывистой закалки и отпуска. Механические свойства стали ободьев после упрочняющей термической обработки должны соответствовать нормам, приведенным в таблице.
На процессы взаимодействия колёс с рельсами и безопасность движения поездов существенно влияет профиль поверхности катания. Стандартный профиль поверхности обода колеса показан на рис.1.
Профиль поверхности катания колеса имеет гребень, служащий для направления движения и предохранения от схода колёсной пары. Он имеет высоту 28 мм, измеряемую от его вершины до горизонтальной линии, проходящей через точку пересечения круга катания с профилем. Угол наклона наружной грани гребня оказывает влияние на безопасность движения: его увеличение повышает устойчивость колёсной пары на рельсах и уменьшает износ.
Стандартный профиль имеет конусность рабочей части 1:10, которая обеспечивает центрирование колёсной пары при её движении на прямом участке пути и предотвращает образование неравномерного износа по ширине обода колеса, а также улучшает прохождение кривых участков пути. Вместе с тем, конусность 1:10 создаёт условия для появления извилистого движения, что неблагоприятно влияет на плавность хода вагона. Поверхность профиля катания колеса с конусностью 1:3,5 гораздо реже катится по рельсу, поэтому она меньше изнашивается. Благодаря наличию этой конусности и фаски наружная грань обода приподнимается над головкой рельса даже при наличии допустимого проката, наплыва металла и других дефектов поверхности катания колес, обеспечивая безопасный проход стрелочных переводов.
СОДЕРЖАНИЕ
История
Колесо и ось были определены учеными эпохи Возрождения как одна из шести простых машин, взяв за основу греческие тексты по технологиям.
Механическое преимущество
Механическое преимущество простой машины, такой как колесо и ось, вычисляется как отношение сопротивления к усилию. Чем больше соотношение, тем больше создаваемая сила (крутящий момент) или достигнутое расстояние. Изменяя радиусы оси и / или колеса, можно получить любое механическое преимущество. Таким образом, размер колеса может быть увеличен до неудобной степени. В этом случае используется система или комбинация колес (часто зубчатых, то есть шестерен ). Поскольку колесо и ось представляют собой тип рычага, система колес и осей подобна составному рычагу.
На колесном транспортном средстве трансмиссия воздействует на ось с меньшим радиусом, чем у колеса. Таким образом, механическое преимущество намного меньше 1. Колесо и ось автомобиля, следовательно, не являются репрезентативными для простой машины (целью которой является увеличение силы). Трение между колесом и дорогой на самом деле довольно низкое, поэтому даже небольшого усилия на ось достаточно. Фактическое преимущество заключается в большой скорости вращения оси благодаря трансмиссии.
Идеальное механическое преимущество
Механическое преимущество колеса и оси без трения называется идеальным механическим преимуществом (IMA). Он рассчитывается по следующей формуле:
Фактическое механическое преимущество
Все настоящие колеса имеют трение, которое рассеивает часть мощности в виде тепла. Фактическое механическое преимущество (АМА) колеса и оси вычисляется по следующей формуле:
η знак равно п из п в <\ displaystyle \ eta =
> \ over P _ <\ text 
КПД колеса, отношение выходной мощности к входной.
использованная литература
Дополнительные ресурсы
Основные машины и как они работают, США. Бюро военно-морского персонала, Courier Dover Publications 1965, стр. 3–1 и следующий предварительный просмотр в Интернете.
ось колеса
Смотреть что такое «ось колеса» в других словарях:
Центральная продольная ось колеса — 11. Центральная продольная ось колеса Линия пересечения центральной плоскости вращения колеса с центральной плоскостью, параллельной опорной Источник: ГОСТ 17697 72: Автомобили. Качение колеса. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
центральная продольная ось колеса — Линия пересечения центральной плоскости вращения колеса с центральной плоскостью, параллельной опорной. [ГОСТ 17697 72] Тематики автомобили, качение колеса Обобщающие термины исходные геометрические элементы и параметры … Справочник технического переводчика
ось — о/си и оси/, на оси/; мн. род. ей, дат. сям; ж. см. тж. осевой 1) Стержень, на котором держатся колёса, вращающиеся части машин, механизмов и т.п. Ось телеги. Передняя, задняя ось. Ось колеса, пушки. Вращаю … Словарь многих выражений
ось зубчатого колеса — ось Геометрическая ось вращения зубчатого колеса в передаче. [ГОСТ 16530 83] Тематики передачи зубчатые Обобщающие термины понятия, относящиеся к зубчатому колесу Синонимы ось … Справочник технического переводчика
ось вращения колеса — Ось вращения подшипников ступицы колеса. [ГОСТ 17697 72] Тематики автомобили, качение колеса Обобщающие термины исходные геометрические элементы и параметры … Справочник технического переводчика
ОСЬ — ОСЬ, оси, мн. осей, жен. 1. Деревянный или металлический стержень, на концах которого помещаются колеса. Тележная ось. Вагонная ось. Автомобильная ось. Задняя ось. 2. Прямая линия, проходящая внутри какого нибудь тела и обладающая особыми… … Толковый словарь Ушакова
ось — сущ., ж., употр. сравн. часто Морфология: (нет) чего? оси и оси, чему? оси, (вижу) что? ось, чем? осью, о чём? (на) оси, о чём? об оси; мн. что? оси, (нет) чего? осей, чему? осям, (вижу) что? оси, чем? осями, о чём? об осях 1. Ось это… … Толковый словарь Дмитриева
ось — оси и оси, на оси; мн. род. ей; дат. сям; ж. 1. Стержень, на котором держатся колёса, вращающиеся части машин, механизмов и т.п. Ось телеги. Передняя, задняя о. О. колеса, пушки. Вращающаяся, неподвижная о. 2. Спец. Воображаемая прямая,… … Энциклопедический словарь
ОСЬ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ — ответственная деталь подвижного состава, воспринимающая на себя через буксовые подшипники вес локомотива или вагона и затем передающая его через колеса рельсам. Отдельные части оси носят след. названия: а) шейки оси 1, на к рые опираются буксовые … Технический железнодорожный словарь
Ось — ж. 1. Деревянный или металлический стержень, на концы которого надеваются колеса. 2. Деталь, поддерживающая вращающиеся части машин или механизмов. 3. Воображаемая неподвижная прямая, проходящая через центр какого либо тела или пространства. 4.… … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
Ось цилиндра — ось, поддерживающая цилиндр и его пружину. Она состоит из цилиндрической части, которую называют центром и крюком, к которому прикреплен внутренний конец основной пружины. Верхняя цапфа оси цилиндра вырезана в форме квадрата для храпового колеса … Словарь часов
Виды автомобильных подвесок, часть 6, зависимая подвеска
Переходим от краткого обзора отдельных деталей непосредственно к конструкциям подвесок.
Сразу скажу, что обозреть все виды подвесок нереально в принципе, так как их видов столько-же, сколько существует моделей автомобилей, в каждой конкретной конструкции есть свои нюансы и отличия, поэтому обзор включит в себя основное, базу и примеры, от которых можно будет отталкиваться и понимать, почему сделано именно так, и зачем все это нужно.
Итак, зависимая подвеска, это подвеска с жесткой осью, связывающей колеса на одной оси, основной чертой такой подвески является то, что перемещение одного колеса, вызывает изменение положения противоположного колеса оси. На данный момент времени такой тип подвески используется в грузовом и внедорожном транспорте, в легковых автомобилях его практически не используют, но до начала 21 века его можно было часто встретить в легковых автомобилях.
Помимо этого в подвесках с однолистовыми рессорами под воздействием неравномерного тягового усилия при движении по неровностям, возникают паразитные крутильные колебания, которые усугубляются мягкой подвеской силового агрегата, допускающей его проворот. Амортизаторы не в состоянии гасить эти колебания из-за маленького плеча воздействия на мост, однако если расположить амортизаторы с разных сторон моста, это благоприятно повлияет на его стабилизацию в плоскости вращения. Кроме того, некоторые производители использовали в качестве направляющего элемента стабилизатор поперечной устойчивости, который работая на сжатие и растяжение воспринимал вращающие усилия, а тяговую нагрузку уже воспринимали листы рессор, но уже без S-образного изгиба и паразитных колебаний.
Помимо тяги панара, для восприятия боковых сил иногда используют механизм Уатта. Он лишен бОльшей части недостатков тяги Панара, не вызывает боковых смещений оси при работе подвески, имеет две точки крепления к кузову, маятник-же крепится к центру оси.
Однако возможна зеркальная установка, при которой маятник крепится к кузову, а штанги к концам оси, такую схему в настоящее время можно увидеть как вспомогательную в полузависимой подвеске Opel Astra J
Расположением тяги Панара также можно влиять на подруливание задней подвески в сторону избыточной либо недостаточной поворачиваемости. Например, если тяга Панара установлена за осью, при боковых нагрузках, за счет податливости резиновых шарниров рычагов и тяг, тяга Панара немного доворачивает ось в сторону поворота, тем самым смещая поворачиваемость в сторону недостаточной. На иллюстрации из умной книги присутствует ошибка, поправил красным.
Также это работает и в зеркальном исполнении, при расположении тяги панара перед осью, она начинает способствовать избыточной поворачиваемости, что благоприятно компенсирует недостаточную поворачиваемость переднеприводных автомобилей. Кроме того, в переднеприводных автомобилях появляется возможность установить верхние реактивные тяги в направлении задней части машины, тем самым сформировав механизм Уатта, это позволяет мосту не смещаться в продольном направлении при работе подвески и и двигаться строго вертикально, кронштейны крепления тяг в этом случае устанавливаются соосно тяге Панара.
В заднем приводе такая кинематическая схема практически не используется, так как мост при работе подвески будет проворачиваться, что неблагоприятно скажется на работе крестовин карданного вала и вызовет волнообразную передачу крутящего момента в крайних положениях подвески, что повлечет за собой быстрый износ и повышенную вибрацию.
При изменении длины и взаимного расположения продольных рычагов, возможно кинематически доворачивать мост в сторону недостаточной поворачиваемости, так как при крене автомобиля рычаги подтягивают наружную от поворота сторону балки вперед.
Также тягу панара можно и никуда не смещать, дабы вообще убрать довороты задней оси и вместе с рычагами по схеме Уатта полностью исключить активную составляющую из подвески, превратив ее в «тележку», как на сааб 900
Также есть сильно упрощенные типы зависимых подвесок, в которых применяются только два продольных рычага, а восприятие вращающего усилия ложится на амортизаторы, которые для этого имеют дополнительный кронштейн
Также есть вариант, где вращающие силы, возникающие при торможении воспринимает центральная А-образная опора. Кроме того, эта опора также принимает и боковые нагрузки, благодаря чему удалось отказаться от тяги Панара, что позволило поднять центр крена и избавиться от влияния тяги на крен автомобиля, также это позволило исключить боковое смещение подвески при ее работе не прибега к механизму Уатта.
Однако эта схема обзавелась другими коварными недостатками, среди них очень большая нагруженность центральной опоры, ее шарниров и тела балки, а также чувствительность к загрузке автомобиля и изменение характера поведения подвески. Так, подруливающий эффект в такой схеме отсутствует только при условии параллельности продольных тяг дорожному полотну. При малой загрузке, когда точка крепления тяг к кузову находится выше оси колес, проявляется подруливающий эффект в сторону избыточной поворачиваемости, и он тем больше, чем выше эта точка, и наоборот, при просадки точки крепления ниже оси возникает эффект подруливания в сторону недостаточной поворачиваемости, и такое вольное поведение подвески негативно влияет на управляемость, особенно на неровной дороге.
А компания вольво извернулась по-своему, поставив два рычага один на другим, прикрепив их рядом с картером главной передачи и закрепив ответные их концы на специальном треугольном подрамнике, при этом применив тягу Панара. Спорное решение, дорогое и без видимого преимущества над другими схемами. Так как унаследовав недостатки схемы с А-образной опорой, добавились недостатки от применения тяги Панара.
Помимо всего прочего, при помощи дышло удалось полностью устранить слабоконтролируемое подруливание задней подвески при крене кузова, присущее зависимым подвескам с двумя продольными рычагами.
Ну и закончим мы последним вариантом зависимой подвески с дышлом и изогнутой осью, которая на мой взгляд является одним из самых удачных вариантов зависимой подвески, который вплотную приблизился к независимой подвеске на косых рычагах. Здесь есть все плюсы подвески с дышлом, однако отсутствует тяга Панара, ее роль переложили на установленные под углом, а не продольно, продольные рычаги.
Пожалуй закончим изучение независимых подвесок, да и лимит изображений подошел к концу. Иллюстрации использованы из книг И.Раймпеля «Конструкции автомобильных подвесок», это одна из самых толковых книг по этой тематике, а в подвесках за 30 лет революции не произошло, скорее упрощение и примитивизация, поэтому она актуальна по сей день)
Будет-ли следующая часть? Не знаю, если судить по популярности предыдущего поста в 150 плюсов, проще написать коммент про говно из трех слов, или запостить фотку с котом\хачиком, чем весь вечер придумывать и писать удобоваримый текст и искать 20+ приятных иллюстраций, первое более в почете. Второе, наверно почти никому не нужно.
Рейтинг мне вообще не нужен, но я по нему ориентируюсь и делаю выводы, и времени мне просто жалко, сорян)