Когда мы обращаем внимание на какую-нибудь деталь грузовика безотносительно его марки, чаще всего это оказываются диски. Колесный диск — важнейший элемент экстерьера любого автомобиля, который помимо эстетического значения выполняет и массу утилитарных функций. Расскажем, что нового предлагается на рынке дисков, и как перевозчику сделать правильный выбор во всем многообразии предложений.
Для начала разберемся с понятиями. В справочной литературе «диском» называется соединительный элемент между ступицей и ободом. Поэтому мы будем использовать технически грамотное определение «колесо» и подразумевать под этим понятием колесный диск и обод в сборе (без шины).
Итак, автомобильное колесо включает в себя обод и диск. Обод, внешняя часть колеса, представляет собой цилиндр сложного профиля, предназначенный для установки на нем шины. Обод может быть разъемным и неразъемным. Разъемный обод, который еще недавно считался визитной карточкой тяжелого грузовика, уступает место более жестким и технологичным неразъемным конструкциям. Неразъемные ободья отличаются малой массой и легко поддаются герметизации.
Если говорить о дисковой части колеса, то она, как правило, выполняется выгнутой наружу. Это вызвано компоновочными соображениями, а еще сложный профиль способствует увеличению поперечной жесткости диска. В плоскости диска в обязательном порядке имеются крепежные отверстия и центральное отверстие для монтажа колеса на ступицу. Помимо этого просверливается еще ряд отверстий-окон, выполняющих сразу несколько функций: декоративная привлекательность, разнообразие дизайна, уменьшение массы и вентиляция тормоза.
Ряд полезных сведений отражается в маркировке колеса. Международное обозначение включает в себя характеристики обода, расположенные в определенной последовательности: ширина обода по посадочным полкам в дюймах; буквенное обозначение формы закраины; пометка «х» для неразъемных и «–» для разъемных ободьев; посадочный диаметр в дюймах; буквенное обозначение типа посадочной полки.
Также на колесе проставляются дата изготовления, максимальная статическая нагрузка (в кгс или фунтах), знак соответствия при обязательной сертификации (по ГОСТ Р50460) и величина вылета обода (в мм). Последнее означает расстояние от продольной плоскости симметрии обода до привалочной плоскости диска. Наиболее распространенные обозначения: OFFSET, ET и DEPORT.
Вылет для колес транспортного средства рассчитывается производителем. И соблюдение этого параметра при изготовлении или подборе колеса является важным условием его безопасного расположения в колесной арке.
К тому же разность расчетной и реальной величин образует своего рода плечо, и сила, действующая на него, нагружает элементы подвески и поворотный механизм. Результатом может стать опасное отклонение автомобиля от курса. Допущение составляет порядка ±5 мм.
Вкратце о требованиях, предъявляемых к колесу. Эта деталь, в первую очередь, должна быть прочной, чтобы выдерживать не только стандартные нагрузки, но и пиковые, во время внештатных ситуаций: наезды на препятствия, аварии и т. д. Поэтому при подборе колеса следует помнить, что обозначенная на нем предельная статическая нагрузка как минимум должна быть не меньше четверти максимальной массы снаряженного автомобиля, указанной в сопроводительных документах.
Второе важнейшее требование, предъявляемое к колесам, — их малый вес. Колеса входят в состав неподрессоренных частей автомобиля, и уменьшение их массы благотворно сказывается на работе подвески. По расчетам специалистов, снижение массы колеса (неподрессоренных частей) на 1 кг при определенных скоростных режимах эквивалентно изменению массы кузова (подрессоренных частей) на 15 кг.
То есть только для шести колес грузовика облегчение составит порядка 90 кг.
При вращении тяжелого тела гироскопический эффект проявляется в полной мере, поэтому колесо с пониженной массой проще повернуть, что, в свою очередь, снижает нагрузку на рулевой привод. Да и разгон/торможение осуществляется за меньшие промежутки времени у колес с малой инерцией вращения. Таким образом, при облегчении колеса мы имеем целый комплекс положительных изменений, вплоть до снижения расхода топлива и повышения безопасности движения.
Другим важным моментом является точность исполнения колеса — отсутствие у него радиальных и осевых биений. Например, по ГОСТ 37.001.429-98 для колес, производимых в России, отклонения на участках, максимально удаленных от оси вращения, не должны превышать 1 мм в радиальном направлении и 0,7 мм в осевом.
Материалы и технологии
В зависимости от того, каким способом и из какого материала изготовлены колеса, существенно отличаются их технические характеристики, внешний вид и цена. Стальные колеса изготавливают штамповкой, а легкосплавные — литьем или ковкой.
Сталь является самым дешевым конструкционным материалом. Поэтому стальные колеса вплоть до середины 20 века монопольно властвовали на дорогах, да и сейчас по годовому объему выпуска в мире они с большим отрывом удерживают лидирующее место. Все составные части колеса выштамповываются из стального листа, вальцуются и привариваются друг к другу. Поскольку сталь не обладает коррозионной стойкостью, колеса, изготовленные из нее, покрывают грунтовкой, эмалью и лаком. Главными достоинствами этих колес считаются традиционно невысокая цена и достаточная пластичность материала, позволяющая колесу при ударе не лопаться, а деформироваться. Последнее обстоятельство — важный аргумент в пользу безопасности, потому что колесо не разрушается полностью, сохраняя какое-то подобие своей геометрии и вероятность отсутствия разгерметизации шины.
Из недостатков штампованных колес обычно называют их увеличенную массу, недостаточную геометрическую точность изготовления, слабую коррозионную устойчивость и не слишком разнообразный дизайн. На российском рынке стальных штампованных колес основную конкурентную борьбу ведут немецкие производители и предприятия, расположенные на территории СНГ. Вот некоторые из них: KFZ, Mefro, Hayes Lemmerz, Maxion Wheels, КрКЗ (Кременчугский колесный завод), ЧКПЗ (Челябинский кузнечнопрессовый завод), Группа «ГАЗ».
Что касается технологии алюминиевого литья, то ее стали использовать для производства колес с 1960-х годов. Позже в ход пошел и магний. Отливки, изготовленные методом гравитационного литья, могли иметь самый разнообразный дизайн, отличались плавностью линий и требовали лишь незначительной доводки режущим инструментом. Алюминиевые и магниевые сплавы легче и прочнее стали, что позволяет снизить массу колеса на 15–20 % и значительно увеличить прочностные характеристики.
Немаловажно и то, что теплопроводность легких сплавов выше, чем у стали, в несколько раз. Это обстоятельство способствует существенно лучшему отводу тепла от тормозных механизмов. Другие преимущества легкосплавных литых колес заключаются в высокой демпфирующей способности и хорошей коррозионной устойчивости алюминия. Обратная сторона медали — высокая цена, определяемая используемым материалом, и то, что при сильных динамических нагрузках они не мнутся, а колются, так как отливка имеет кристаллическую структуру. Правда, в последнее время разработчики активно борются с этим неприятным явлением. Российский рынок литых легкосплавных колес существенно более разнообразен, нежели его «стальной собрат». Основная конкурентная борьба происходит между российскими (Каменск-Уральский металлургический завод, ООО «КиК»), немецкими (Artec, BBS), итальянскими (Alessio) и турецкими компаниями, и объективно выделить среди них однозначного лидера весьма сложно. Ковка, или так называемая объемная штамповка — на данный момент вершина конструкторской мысли в сфере производства колес для автомобилей.
Впервые эта технология была разработана и применена в России в середине 1980-х на заводе «ВИЛС». Поковка, получаемая путем поэтапной деформации заготовки, обрабатывается и доводится полностью на металлорежущих станках. Точная механическая обработка гарантирует идеально круглую форму колеса, исключает биение. Но для осуществления этих действий требуется дорогостоящее, сложное и мощное оборудование (усилие пресса достигает 8000 тонн). Между тем, преимущества полной механообработки изделия налицо: прочность выше, чем у стальных колес, в 2,5 раза и превышение в 2 раза уровня требуемых по ГОСТу пластических свойств. Слоистая структура металла (вместо зернистой у литых колес) обеспечивает конструкции максимальную прочность.
Именно поэтому кованые колеса под воздействием предельных динамических нагрузок не колются, а сминаются, и никаких трещин не возникает. Также происходит уменьшение массы по сравнению с литыми колесами на 15–20 % (со стальным штампованными — на 40–55 %). Кстати, именно этот пункт приобретает особую актуальность в контексте объявленного увеличения штрафов за перегруз.
Единственный недостаток кованых колес — их высокая цена плюс ограниченность в дизайнерском разнообразии (внешне они чуть проигрывают литым). Добавим, что основными поставщиками кованых легкосплавных колес на российском рынке являются компания Alcoa, Белокалитвинское металлургическое производственное объединение (БКМПО), Красноярский металлургический завод (КРАМЗ) и Ступинская металлургическая компания (СМК).
Новинки рынка
Компания Alcoa, создатель кованых алюминиевых колес и мировой лидер в области их разработки, в этом году представила самые прочные и простые в эксплуатации колеса для грузовых автомобилей — Dura-Bright EVO. Сохранив все преимущества своего предшественника — модели Dura-Bright с технологией XBR (специальная обработка, придающая блеск поверхности), новое колесо с покрытием Dura-Bright EVO демонстрирует совершенно новый уровень эксплуатационных характеристик. Колесо с покрытием Dura-Bright EVO в 10 раз более устойчиво к коррозии, вызванной солью на дорогах и атмосферными осадками. Кроме того, новое изделие в 3 раза более устойчиво к воздействию химикатов, включая кислоту, входящую в состав агрессивных моющих средств для грузовых автомобилей. Эти характеристики позволяют использовать более широкий ассортимент моющих средств, сохраняя при этом целостность колесного диска и его блеск. Колеса Dura-Bright EVO уже поступили в продажу в Европе, ожидается, что к 2015 году эта продукция поступит и на рынки других стран. Интересно, что сегодня в производственном портфеле Alcoa имеется еще две модели кованых колес для тяжелых грузовиков: Dura Flange с защитным покрытием зоны обода (делает колеса наиболее подходящими для транспорта, работающего с тяжелыми грузами в условиях бездорожья) и Work Horse без вентиляционных отверстий (для защиты тормозов строительной техники от песка и грязи).
Maxion Wheels — глобальный производитель автомобильных колес, образованный при слиянии компаний Hayes Lemmerz и Iochpe-Maxion продолжает работу по непрерывному улучшению характеристик выпускаемой продукции. В качестве примера можно назвать новую модель стального колеса размера 22,5x8,25. Вес новинки 37,5 кг, что на 1 кг меньше, чем вес моделей предыдущего поколения. При этом максимально допустимая нагрузка на колесо, при которой возможна его эксплуатация, выросла на 200 кг и составляет 3750 кг. Новая модель успешно прошла все испытания на соответствие требованиям стандартов Европейской ассоциации производителей колес (EUWA).
Вместе с тем новая модель колеса является взаимозаменяемой со старыми моделями и может устанавливаться, в том числе, и на транспортные средства, находящиеся в эксплуатации долгое время. Новинка уже доступна на российском рынке.
