Как устроено колесо машины: Как устроено колесо автомобиля?

Содержание

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.

Как устроено автомобильное колесо

Автор: iforget • Дата публикации: 25.03.2020

У любой машины есть колеса. Их конструкция в общем одинакова, различаются лишь нюансы. В любом колесе есть обязательные элементы: диск, шины. Приспособление предназначено для сцепления с дорогой и обеспечения передвижения транспортного средства. От колеса зависит, как машина будет разгоняться, интенсивность торможения, легкость управления, устойчивость, возможность делать крутые повороты.

Устройство

Колесо имеет в своей основе диск. Он крепится к ступице или заднему мосту болтами, гайками.

Само колесо состоит из:

диска,
камеры,
покрышки.

Шины

Камера и покрышка представляют собой шину. Этот элемент бывает камерный и бескамерный. В камерных шинах есть отсеки из резины, заполненные воздухом. Покрышка – наружная часть шины. Ее скелетом является корд, изготовленный из специального прочного материала. Корд должен выдерживать давление с двух сторон:

изнутри – от сжатого воздуха,
снаружи – от дорожного покрытия.

Чаще всего корд делают из металлической проволоки или синтетических гибких нитей.

Снаружи корд покрыт протектором. Так называется толстая резина, которая обеспечивает сцепление покрышки с дорогой. Протекторы имеют разнообразные рисунки. Каждый производитель разрабатывает собственную форму протекторов, стараясь сделать их такими, чтобы они обеспечивали равномерность износа колес.

Протекторы бывают:

универсальными,
специальными,
дорожными.

Различают протекторы для зимней и летней резины. Водителю важно знать, что для разных дорог нужно выбирать шины с разным типом протектора – это повышает безопасность вождения.

Особенности бескамерных шин

Такие изделия не имеют воздушных камер. Шины этого типа подходят не для всех транспортных средств, поэтому при их покупке приходится проявлять внимательность. Бескамерные шины считаются более надежными и крепкими. Прочный герметизирующий слой позволяет изделиям сохранять работоспособность даже после нескольких проколов. Камерная шина в таких случаях приходят в негодность и нуждается в ремонте.

Камерные и бескамерные шины, диски, покрышки в огромном ассортименте имеются в онлайн шинном гипермаркете Колесо. Купить любое представленное в каталоге изделие можно через интернет, воспользовавшись веб-страницей компании. При покупке онлайн действуют те же гарантии, что и в других случаях. Заказы доставляются транспортной компании и курьерской службой. Заказ колес или их элементов через интернет – удобная услуга, которые пользуются многие автомобилисты.

Оставьте первый комментарий

Ждем ваш первый комментарий

Как работают колеса? | Наука о колесах и осях

Вы здесь: Домашняя страница > Транспорт > Колеса и оси

Дом
индекс А-Я
Случайная статья
Хронология
Учебное пособие
О нас
Конфиденциальность и файлы cookie

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 8 октября 2022 г.

Колеса повсюду в нашем мире сегодня — в самых очевидных местах (в автомобилях, грузовиках и самолетах), но и спрятанных внутри всего от компьютерные жесткие диски и стиральные машины для электрические зубные щетки и посудомоечные машины. Шесть тысяч лет назад не было колес на все. Возникновение колеса из простого проигрывателя, который помог людям сформировать глиняные горшки ключевым компонентом в сотнях важных изобретений, обязаны все к простому и эффективному способу, которым это помогает нам захватывать и использовать энергию и преобразовывать силы. Давайте посмотрим поближе!

Фото: The Wheel, колесо обозрения с неоновой подсветкой в Орландо, Флорида. Фотография из американского проекта Кэрол М. Хайсмит в архиве Кэрол М. Хайсмит любезно предоставлена Отделом эстампов и фотографий Библиотеки Конгресса.

Содержимое

Зачем нужны колеса
Как работают колеса?
Кто изобрел колесо?
Развертка колеса
Узнать больше

Зачем нам колеса

В наше время мы предполагаем, что должны быть дороги, чтобы колеса могли путешествовать по.

Но колеса впервые стали использовать на телегах именно потому, что там не было ровных путей, по которым можно было бы надежно транспортировать. До изобретения телег люди тащили грузы на санях и рамах. буксируемых за животными, такими как лошади и собаки. Сани были эффективный способ перемещения тяжелых грузов до того, как колеса изобретены, но трение замедляет их. Рамы, частью которых является груз перетащили и часть пронесли, помогите решить эту проблему. А-образный считается, что была изобретена тяговая рама, известная как травуа. тысячи лет назад, и коренные американцы использовали его до 19 века.й век. Даже с помощью животной силы трение между неровной землей и рамой увеличивалось. идет трудно.

Фото: Трение не является проблемой, когда вы путешествуете по льду, как и пассажир. этой собачьей упряжке. Но санки не так хорошо двигаются по нормальной местности: вот почему колеса были изобретены. Фото Джо Голдманн, предоставлено Службой охраны рыбных ресурсов и дикой природы США.

Как работают колеса?

Перетаскивание груза с помощью колесной тележки далеко легче, чем тащить его по земле — по двум причинам:

Колеса уменьшают трение. Вместо того, чтобы просто скользить по земле, колеса закапываются и вращаются, поворачивая вокруг прочных стержней, называемых осями. Это означает, что единственное трение приходится преодолевать животным в точке, где встречаются колесо и ось — между относительно гладкой внутренней поверхностью колес и одинаково гладкая наружная поверхность осей вокруг которые они поворачивают.
обеспечивают рычаги (другими словами, они являются примерами мультипликаторов силы или простых механизмов). Тележку с большими колесами легче толкать, потому что у нее колеса большего диаметра. работают как большие рычаги, увеличивая тянущую или толкающую силу и делая легче крутить колеса вокруг своей оси — точно так же так что длинный гаечный ключ облегчает ослабление гайки.

Давайте рассмотрим обе эти вещи более подробно.

1. Фрикцион переключения на ось

Когда вы толкаете коробку на землю, возникает сильное трение между дном коробка и земля под ней, потому что обе поверхности относительно шероховатые:

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

Тележки легче толкать, потому что единственное реальное трение, с которым вам приходится бороться, возникает между четырьмя колесами и их осями. Когда вы толкаете тележку, относительно гладкие внутренние поверхности колес вращаются и скользят вокруг относительно гладких внешних поверхностей осей. Здесь важно слово smooth ; ключ к тому, как колеса уменьшают трение, заключается в том, что они могут более плавно скользить вокруг своих осей, чем объект может скользить по неровной поверхности. Если бы земля всегда была гладкой, как лед, нам бы вообще не понадобились колеса и оси — мы могли бы просто скользить и скользить повсюду! Иногда колеса и оси разделены шарикоподшипниками (маленькими сферическими шариками из твердого металла, часто смазанными маслом или жиром), которые помогают еще больше уменьшить трение между двумя поверхностями, перекатываясь в пространстве между ними. Без подшипников или без них трение намного меньше, чем при движении ящика прямо по земле, и поэтому тележка облегчает перемещение грузов:

2. Предоставление рычага

Колеса на тележках помогают и в другом важном аспекте: они работают как рычаги. Это немного более очевидно, когда вы смотрите на штурвал корабля внизу.

Штурвал. Фото Шеннон Хивин предоставлено ВМС США и Викисклад.

Если повернуть колесо таким образом снаружи, ось в центре будет вращаться медленнее, но с большей силой. Другими словами, большой штурвал помогает моряку легче поворачивать руль корабля, чем маленький штурвал. Если представить, что каждая спица — это рычаг, легко понять, как работает это колесо. Почему колесо не твердое? Толстые спицы обеспечивают большую прочность при меньшем весе по сравнению с цельным колесом того же размера.

Так что насчет колес у тележки? 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 действительно полезно, если у вашей тележки большие колеса, потому что они дают вам больше рычагов, увеличивают силу толкания и помогают преодолеть силу трения на осях.

Поверните колесо на ободе, и сила, которую вы прикладываете (красная стрелка), умножается, чтобы дать 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 рычагов вы получите.

Вместо этого поверните колесо в центре, и оно сработает в обратную сторону. Теперь обод колеса движется дальше и быстрее. Вот как вы можете использовать большее колесо, чтобы увеличить скорость. Однако, если вы прикладываете усилие к центру колеса, рычаг работает в обратном направлении, и вы получаете меньшую силу на ободе, хотя там вы получаете большую скорость. Как и в случае с шестернями, вы не можете одновременно увеличить и силу, и скорость. Если вы увеличиваете один из них, вы должны уменьшить другой, иначе вы будете использовать колесо для получения энергии из воздуха (что нарушает основной закон физики, называемый сохранением энергии).

Рекламные ссылки

Кто изобрел колесо?

Люди использовали животных для передвижения задолго до изобретения колеса и даже до появления человека поселения и сельское хозяйство на Ближнем Востоке около 8–9 тысяч лет до нашей эры. Считается, что собак приручили и одомашнили в Китае около 13000 г. до н.э.; лошади были одомашнены совсем недавно, около 4500 г. до н.э. Животные, используемые для перевозки людей таким образом, называются тварями. 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 гончар мог прийти к этой идее после того, как многократное вращение стула для работы на горшке с разных сторон. Мы не знаем, когда появился гончарный круг. тоже был изобретен, но некоторые историки считают, что он может быть датирован 8000 г. до н.э. В начале форме, это было немногим больше, чем поворотный стол или «турнет», установленный на центральная поддержка.

Фото: С помощью гончарного круга сделать круглый горшок намного проще и быстрее. который также можно использовать для украшения готового горшка. Некоторые колеса медленно поворачиваются вручную; другие быстро вращаются, приводимые в движение педалью. Фото Г. Эрика и Эдит Мэтсон предоставлено Библиотека Конгресса США, отдел печати и фотографий [LC-DIG-matpc-20729].

Возможно, кто-то со временем превратился в гончара развернуться на 90 градусов, чтобы создать новый вид транспорта, или возможно, колесо было полностью заново изобретено для этой новой цели, но прошло еще 1000–1500 лет, прежде чем колеса были впервые использованы на телегах. Скорее всего, кто-то, используя стволы деревьев в качестве катков, реализовал свою работу было бы проще, если бы бревна можно было как-то закрепить на месте внизу груз, нарезанный, как салями, чтобы было легче пройти через него и вокруг препятствий. Такая эффективная идея должна была получить широкое распространение и колесо попало в Европу и Азию в течение следующих тысячелетие.

Фото: Ранние колеса изготавливались из закругленных срезов стволов деревьев или кусков камня. с прорезанными отверстиями для оси. Цельные колеса, подобные этому, превратились в более легкие и быстрые полутвердые колеса. с большой цельной планкой посередине и несколькими спицами по диагоналям. Полностью спицевые колеса, как модель колеса тележки, показанная здесь, продвиньте идею на шаг вперед, покончив с максимально тяжелая масса без ущерба для прочности. Это сделало возможным изобретение быстрых колесниц, такие, как те, которые использовались в римские времена.

Колеса работают более эффективно, когда они имеют гладкую поверхность дороги. путешествовать по. Римляне начали строительство дорог примерно с 300 г. до н.э. способ связать разрозненные части своей империи. Римский дороги были построены аналогично современным из слоев различные материалы, в том числе большие валуны для поддержки веса, и более мелкие камни, песок и плитка для дренажа. Часто цемент и бетон (еще один важный римский технологии) использовались для связывания сыпучих материалов. Сверху была износостойкая поверхность из сплющенные камни разрезаны и собраны вместе, как головоломка. Римские дороги были построены по прямой линии, чтобы минимизировать время в пути.

Разработка колеса

С точки зрения фундаментальной науки, колеса, на которых ездят наши автомобили сегодня практически идентичны тем, которые впервые использовались в древние времена: несмотря на то, что они построены из более сложных материалов, они по-прежнему по существу плоские диски, вращающиеся на сплошных осях. Более интересным является как колеса развивались другими способами в ряде все более сложные машины.

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

С добавлением зубьев вокруг обода колеса становятся шестернями, способны изменять крутящий момент (силу вращения) машины или ее скорость: шестерни позволяют велосипеду двигаться быстро или очень медленно взбираться на холм, причем всадник крутит педали с одинаковой скоростью в обоих случаях. Вытянутые в барабаны колеса можно использовать как лебедки для подъема воды из колодцев, камней из мин или с якоря в корабли: простые машины такого рода известные как шпили и лебедки. Лебедки, использующие несколько колес, соединенные несколькими отрезками веревки, становятся шкивами: мощные машины что значительно увеличивает силу тяги, позволяя человеку поднимать много раз больше их собственного веса.

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

Колеса — сердце турбины (машины, извлекающие энергию из движущейся жидкости или газа): водяные колеса и ветряные мельницы, самые важные источники машинной энергии в Средние века, оба развились от основного колеса, вращающегося вокруг оси. Двигатели слишком полагаются на колеса преобразовывать топливо в энергию и управлять транспортным средством: в современном автомобиле двигатель, например, сгорание топлива в цилиндрах качает поршни назад и вперед, поворачивая смещенную от центра ось, известную как коленчатый вал, который затем приводит в действие коробку передач и опорные катки.

За 7000 лет колесо ушло далеко за пределы своего первоначального использования как гончарный инструмент. Помогая нам перемещать грузы, использовать энергию, и трансформировать силы, это простое, но удивительно эффективное изобретение буквально дал людям возможность завоевать мир!

Узнайте больше

На этом сайте

Тормоза
Шестерни
Маховики
Шкивы
Инструменты и простые механизмы
Транспорт

Книги

Для читателей постарше

Колеса: иллюстрированная история Эдвина Туниса. Johns Hopkins University Press, 2002. Современное переиздание классической книги 1955 года, в которой представлена история колес с древних времен до 20 века.

Для младших читателей

Для детей от 9 до 12 лет, если не указано иное:

Изготовление машин с колесами и осями, Крис Окслейд. Raintree, 2015. Очень хорошее 32-страничное предисловие для детей от 7 до 9 лет.это помещает колеса в более широкий контекст простых машин.
Изобретение Лайонела Бендера. DK, 2013. Экскурсия по классическим механическим, электрическим и электронным изобретениям, которые мы склонны принимать как должное. Довольно устаревший и с очень небольшим освещением современных изобретений, но все же разумный обзор древних технологий, включая различные типы колес.
«Все о физике» Ричарда Хаммонда. ДК, 2015. Более легкое и увлекательное введение в физику, предназначенное для той же аудитории. (Переиздание более ранней книги под названием Чувствуешь силу? .)
Колесо от Дэвида и Патриции Патрисия Арментраут. 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 колеса.
«Переделка колеса: эволюция колесницы», Джон Ноубл Уилфорд, The New York Times, 22 февраля 1994 г. Увлекательное введение в разработку колес со спицами и боевых колесниц из архива NY Times.

Более академический

Гончарный круг: анализ идей и артефактов в изобретении Джорджа М. Фостера, Southwestern Journal of Anthropology, Vol. 15, № 2 (лето 1959 г.), стр. 99–119. Как появление колеса произвело революцию в гончарном деле.

Упражнения

Повышение мотивации вашего класса физики: Учащиеся учатся интегрировать принципы силы посредством проектирования и изготовления бумажных автомобилей Стэнли Эйзенштейном, Учитель естественных наук, Vol. 75, № 3, март 2008 г., стр. 62–66. Занятие в классе (описанное с точки зрения учителя), призванное помочь учащимся исследовать силы и движение с помощью колес и осей.
Наука о колесах поезда от Свеньи Лохнер, друзей науки. Почему колеса поездов имеют сужающуюся, коническую форму?

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Подпишитесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2022) Колеса. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howwheelswork.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Бибтекс

@misc{woodford_wheels, автор = «Вудфорд, Крис», title = «Как работают колеса», publisher = «Объясните это», год = «2009», url = «https://www.explainthatstuff.com/howwheelswork.html», urldate = «2022-10-08» }

Подробнее на нашем веб-сайте.

Связь
Компьютеры
Электричество и электроника
Энергия
Машиностроение
Окружающая среда

Гаджеты
Домашняя жизнь
Материалы
Наука
Инструменты и приборы
Транспорт

↑ Вернуться к началу