Нагреваются колёса автомобиля: какие бывают причины и их устранение
Обычно искать причины нагрева колёс машины водитель начинает после того, как в салоне появился горелый запах, на дисках появились следы гари, накат стал хуже, слышны потрескивания в колесе или во время торможения авто уходит в сторону. Существует несколько причин, из-за которых подобное может появляться.
Данная статья расскажет, как узнать причины неисправности и поможет решить их.
Интенсивное торможение
Колёсные диски могут нагреваться, и это считается обычным явлением. Такое происходит при остановке машины, когда образуется трение колодок тормозов о диски.
Греться передние колёса могут по следующим причинам:
Для избегания такого перегрева необходимо пронаблюдать температуру дисков после движения в прохладное время года, при нормальной скорости, а также когда совершенна остановка без использования тормозов. Эксперты обращают внимание, что при отсутствии палящего солнца и частых торможений у исправной машины диски будут холодными или немного тёплыми.
Езда на ручном тормозе
Часто такая ошибка встречается у новичков, но и опытные водители иногда могут забыть снять автомобиль с ручного тормоза при начале движения. Это не просто невнимательность, а безответственное отношение к машине, так как может повлечь множество серьёзных проблем, и перегрев задних дисков покажется лёгкой дилеммой.
По утверждению экспертов, частой причиной искривления колодок тормоза является именно езда на ручном тормозе.
Заклинивание поршней цилиндров тормозной системы
Когда водитель при движении нажимает на тормоз, в системе благодаря жидкости образуется избыточное давление, отвечающее за движение поршней в цилиндрах тормоза. Это способствует прижиманию колодок к дискам, и машина останавливается.
Эксплуатация цилиндров происходит в непростых условиях, и на них появляются различные загрязнения и вода. А из-за этого они начинают портиться. Обычно под проблемой подразумевают невозможность поршня самостоятельно возвращаться в исходное положение, из-за образовавшегося вакуума. В этом случае тормозные колодки также не полностью могут отодвигаться от диска, приводя к нарастанию трения.
Для диагностики данной неприятности достаточно лишь разобрать узел и рассмотреть его на наличие различных дефектов. После его смазывают и герметизируют. Последнее действие нужно выполнять ответственнее, с помощью резиновых колпачков. Поэтому обратите внимание, что при утрате или повреждении этих элементов и образуется перегрев дисков.
Воздух в тормозах
При наличии воздуха в системе тормоза страдают поршни, которые из-за этого не могут вернуться в своё исходное положение. А это в свою очередь приводит к нагреву металлических изделий, расположенных рядом.
Часто данная проблема может наблюдаться у автомобиля, ранее прошедшего ремонт, во время которого полностью или частично была слита или добавлена жидкость. Когда такие действия проводятся, водители должны знать об обязательной прокачке системы, благодаря которой удаляют попавший внутрь воздух. При неправильном проведении этих действий могут нагреваться диски, а также проваливаться тормозная педаль, снижаться эффективность всей тормозной системы.
Определить наличие воздуха невозможно, поэтому если у водителя имеются подозрения, ему необходимо провести повторную прокачку, исходя из рекомендаций производителя машины. Обычно это требуется когда был проведён самостоятельный ремонт или в СТО с неопытными рабочими.
Прикипевшая колодка
Перегрев дисков чаще всего наблюдается по причине прикипевшей колодки. Эта неисправность может возникнуть в результате множества причин. Обычно такое происходит на фоне плохого качества деталей, их неравномерного износа, неправильного размера, образовавшейся грязи и т. д.
Для такой диагностики потребуется:
Поведённый или повреждённый тормозной диск
К вышеописанным причинам можно также добавить и езду «на ручнике», прикипевшие колодки. Из-за этой проблемы теряется геометрия, и тогда, даже при исправных колодках, деталям приходится постоянно контактировать между собой, приводя к чрезмерному перегреву обвязки.
Серьёзнее считается разрушение диска тормоза. Образуется проблема при попадании воды на перегретую деталь. А это очень часто встречается. К примеру, когда автомобиль наезжает на лужу. Здесь происходит резкий температурный перепад и образование на диске паутинных трещин или происходит его деформация.
Выявить проблему поможет простой осмотр. Деталь не восстанавливается, её требуется менять.
Перетянутый ступичный подшипник
Данная причина не имеет никакого отношения к неисправности тормозов. Так, при сильно затянутом ступичном подшипнике происходит его мгновенный перегрев, даже если авто движется с маленькой скоростью. Далее в нём испаряется вся смазка, и тогда нагрев ещё больше возрастёт, что в свою очередь ведёт к нагреву дисков. Если водитель будет игнорировать такой дефект, тогда после наезженных пару десятков километров подшипник полностью перестанет работать.
Отсутствие смазки в ступичном подшипнике
Помимо сильно затянутой гайки, испарение смазки может происходить из-за вымывания водой, что в свою очередь происходит по причине неисправности пыльников. Тогда данная деталь также при движении подвергается нагреву, передавая тепло коленным дискам. Исправить проблему поможет замена подшипников.
Износ ступичного подшипника
Износ этого элемента увеличивает силу трения, перегревая весь узел. Чтобы определить неисправность подшипников, следует обратить внимание на следующее:
Подклинивание направляющих суппорта
Такая проблема возникает на фоне износа деталей, образовавшейся грязи, коррозии, различных повреждений. Определить, что это именно та неприятность, которая нагревает колёса, поможет визуальный осмотр, который может провести любой водитель самостоятельно. Если проблема подтвердилась, в большинстве случаях она решается очисткой, а также промывкой узла. К примеру, для этого подойдёт керосин.
Как вы видите, существует немало причин, из-за которых происходит нагревание колёсных дисков. В первую очередь проверяется тормозная система, а после остальные элементы. Удачи!
Особенности нагрева шин при эксплуатации автомобиля
При эксплуатации автомобиля шины, установленные на его колеса, катятся под нагрузкой. При этом происходит нагрев шин. Особенности этого процесса в этой статье описывают ученные из Волгоградского государственного технического университета и Махачкалинского филиала МАДИ.
Особенности нагрева покрышки
Нагрев шины при ее качении происходит в основном в результате трения в материалах шины, поскольку потери на трение между частицами воздуха в шине ничтожно малы. Механическое и молекулярное трение между структурными элементами покрышки преобразуется в тепловую энергию, а трение о дорожное покрытие – также в тепло и износ протектора.
Температура в той или иной точке шины преимущественно определяется на основе баланса между количеством тепла, создаваемого в данной точке в каждую единицу времени, и возможностью отвода этого тепла.
Если разделить шину на сектора – немного большие, чем сектор, охватывающий пятно контакта шины с дорогой, то можно увидеть, что тепло выделяется в каждом секторе шины. Это происходит циклически только в небольшой промежуток времени, когда сектор приближается и проходит пятно контакта с дорогой. Затем каждый сектор остывает, передавая тепло окружающему воздуху до нового приближения к пятну контакта с дорогой.
В тех местах профиля шины, где толще резина и значительнее деформация, выделяется больше тепла. На температуру в данной точке шины оказывает также влияние теплообразование в смежных точках. Поэтому во время работы шина имеет различную температуру в каждой точке своего профиля. В начале движения колеса выделенное тепло идет на нагрев тела шины и частично рассеивается в окружающей среде. По мере дальнейшего движения температура шины повышается, и происходит перераспределение тепла между различными зонами профиля шины.
Как посчитать количество тепла при нагреве шины
Количество тепла, создаваемого в единицу времени в той или иной точке шины, определяется видом трения, величиной и скоростью деформации, а также температурой окружающей среды.
Величина трения зависит от свойств материала и загруженности элементов шины. Более нагруженные элементы шины при своей работе выделяют и больше энергии. Молекулярное трение обычно меньше механического трения между отдельными элементами. В тех местах, где не обеспечено хорошее молекулярное сцепление между резиной и кордом, т. е. где преобладает механическое трение, там при работе шины наблюдается быстрое локальное повышение температуры.
Потери на трение возрастают с увеличением деформации шины и скорости движения автомобиля, но уменьшаются с увеличением температуры. Отвод тепла от шины осуществляется благодаря конвекции, теплопроводности и теплоизлучению. Он усиливается при обдуве шины ветром и увеличивается с ростом скорости обдува.
В нормальных условиях работы колеса основная часть тепла отводится от шины конвекцией в атмосферный воздух, и лишь около 15% – теплоотдачей в сухое дорожное покрытие. Соотношение между теплом, отводимым в воздух и дорогу, зависит от многих факторов. В первую очередь, это соотношение зависит от разности температур между поверхностью шины и дороги, а также количества тепла, выделяемого в результате трения в контакте.
От чего зависит температура шины
Зависимости температуры в точках поперечного сечения шины при качении ее по барабану с различными постоянными скоростями, приведены на рис. 1.
Рис. 1. Зависимости температуры в точках поперечного сечения шины при качении ее по барабану с различными постоянными скоростями
Из рисунка 1 видно, что с повышением скорости в одних точках поперечного сечения шины температура увеличивается, а в других – уменьшается. При высоких скоростях движения колеса шина имеет максимальную температуру в сечении 1-3, расположенном посередине беговой дорожки протектора. Поэтому температуру шины оценивают либо средней температурой воздуха в шине, либо действительной температурой в заданной точке профиля шины. Последнюю измеряют обычными игольчатыми термопарами, специальными термисторами и тепловизорами.
Температура шины зависит от ее размера, температуры внешней среды, нагрузки, приходящейся на колесо, давления воздуха и скорости качения колеса. Влияют также конструкция шины, рисунок протектора и степень его износа, гистерезисные и тепловые характеристики шинных материалов, шероховатость. Не обходится без влияния ровности опорной поверхности дороги и интенсивность отвода тепла (обдува воздухом, движения по мокрой дороге, по снегу и льду и т.д.). Неустановившееся тепловое состояние шины, кроме того, зависит от времени качения в данном режиме.
Эксперименты и исследования
Экспериментальные зависимости температуры в различных точках камерной шины 8-15, от времени качения колеса по барабану с постоянной скоростью приведены на рисунке 2. На этом рисунке видно, что при скорости 160 км/ч температура в плечевой зоне протектора увеличивается до 135°С, а температура воздуха в камере примерно на 20°С ниже. Рост температуры продолжается приблизительно 10 минут, после чего она становится постоянной. Такой рост температуры, обусловлен высокой скоростью качения и быстрым разгоном барабана до этой скорости.
Рис. 2. Экспериментальная зависимость температуры шины от времени качения колеса по барабану с постоянной скоростью 160 км/ч, нагрузке 600 кгс, давлении воздуха 1,7 кгс/м 2 и температуре окружающего воздуха 38°С: 1 – температура протектора в плечевой зоне шины; 2 –температура воздуха в камере
В процессе эксплуатации шины редко достигают такой скорости и температуры. На рисунке 3а представлены эксплуатационные зависимости максимальной температуры воздуха внутри шины (для шин 11-12) от скорости при различной температуре окружающего воздуха, наличии или отсутствии ветра и различной нагрузке на шину.
Эксперименты проводились в лабораторных условиях при постоянном начальном давлении и двух значениях нормальной нагрузки (2 300 и 1 840 кгс). Испытания проводили при отсутствии обдува шины воздухом (кривые 1 и 4), при обдуве шины, когда температура окружающей среды достигала 25°С (кривые 2 и 6) и 5°С (кривые 3 и 6).
Рис. 3. Зависимости максимальной температуры воздуха внутри шины (для шин 11-12) от скорости:
а) – при различной нагрузке на шину и различной температуре окружающего воздуха, наличии или отсутствии обдува ветром, где: 1 – качение без ветра, G к = 2300 кгс, температура воздуха 25ºС; 2 – тоже самое, но при ветре; 3 – при ветре, температура 5ºС; 4 – без ветра, G к = 1840 кгс, температура 25ºС; 5 – тоже самое при ветре; 6 – тоже самое при температуре 5ºС;
б) – при различной слойности шины, где: 1 – при 14 слоях корда, 2 – при 12 слоях, 3 – при 10 слоях.
Выводы
Из рисунка 3а можно сделать следующие выводы:
– при одном и том же давлении воздуха уменьшение нагрузки на колесо на 20% значительно снижает температурный режим шины;
– снижение температуры окружающего воздуха даже на 20°С незначительно уменьшает температуру воздуха в шине;
– уменьшение нагрузки оказывает тем большее влияние на снижение рабочей температуры шины, чем выше скорость движения колеса;
– обдув шины ветром оказывает тем большее влияние на уменьшение ее температуры, чем больше она нагружена.
Из рисунка 3б видно, что чем больше слоев корда имеет покрышка, тем выше температура шины при той же скорости качения шины.
Таким образом, с повышением температуры шины все большее количество тепла рассеивается во внешней среде. После определенного времени движения колеса с постоянной скоростью шина приобретает такое распределение температуры, при котором устанавливается равновесие между притоком тепла и рассеиванием его во внешней среде. Наиболее высокая температура при этом наблюдается обычно в зоне брекера посередине беговой дорожки и в плечевых зонах шины.
Температура оказывает большое влияние на сопротивление качению и на срок службы шины. Повышение температуры шины приводит к существенному уменьшению гистерезисных потерь в ней. Это является положительным фактором с точки зрения уменьшения сопротивления движению. Зависимости коэффициента сопротивления качению и средней температуры шины от времени ее обкатки с постоянной скоростью показаны на рисунке 4.
Рис. 4. Зависимость коэффициента сопротивления качению и средней температуры шины от времени ее обкатки с постоянной скоростью, где: 1 – 10 км/ч; 2 – 30 км/ч; 3 – 60 км/ч.
Повышение температуры приводит к уменьшению прочности резины и корда. При повышении температуры от нуля до 100°С прочность капронового корда снижается примерно на 20%, а прочность резины и связь ее с кордом – примерно в 2 раза. Поэтому выбору оптимальной температуры, обеспечивающей малое сопротивление движению колеса и высокий срок службы шины, необходимо уделять серьезное внимание.
Температура считается опасной, когда при ней происходит процесс вулканизации и девулканизации резины, т. е. резкое изменение механических качеств резины и корда. В катящейся шине допускается температура 100 о С.
Температура от 100 до 120 о С называется критической, а выше 120 о С – опасной, поскольку может привести к быстрому разрушению шины. Начиная от критической температуры, возможно повреждение шины, особенно если температура будет держаться продолжительное время.
При повышенных температурах появляются явления усталости, которые обусловлены появлением и развитием на поверхности нитей капронового корда микродефектов. Уменьшение прочности резины и корда при повышении температуры приводит к отслоению протектора, расслоению и разрыву каркаса в местах с наибольшей температурой. Поэтому нельзя допускать нагрева шины выше 100 о С.
Гудков В.А., Рябов И.М., Гудков Д.В., Малинин Н.Н., Волгоградский государственный технический университет
Мамакурбанов М.М., Устаров Р.М., Махачкалинский филиал МАДИ
10 причин почему могут греться колеса автомобиля
В преобладающем большинстве случаев поиск причины, по которой греется ступица колеса, начинается уже тогда, когда в салоне ощущается характерный горелый запах или на диске видны следы гари. Также потрогать диск возникает желание, если автомобиль при торможении уводит в сторону, ухудшился накат, либо после остановки от колеса слышно потрескивание. Вибрации на педали при торможении тоже могут быть симптомом перегрева колес.
На практике причин подобной неисправности встречается несколько. При этом, виноваты могут быть не только тормоза. В статье кратко описаны самые часто встречающиеся причины, почему греются колеса, как диагностировать проблему, и какими способами ее можно устранить.
Причина №1. Интенсивное торможение
Начать, наверное, стоит с того, что, нагрев колесных дисков является вполне естественным явлением. Это происходит из-за трения тормозных колодок о поверхность диска (барабана) во время остановки автомобиля. Энергия движения машины превращается в тепло, которое передается на колесные диски, что и является причиной их нагрева.
На степень нагрева колес с вполне исправной тормозной системой влияет несколько факторов.
Чтобы исключить описанные причины перегрева колесных дисков, достаточно проверить их температуру после езды на нормальной скорости в прохладную погоду и остановки без применения тормозов. Если нет палящего солнца, не было частых или длительных торможений, то на исправном автомобиле колесные диски должны быть холодными или чуть теплыми.
Причина №2. Езда «на ручнике»
Вопреки расхожему мнению такую ошибку допускают далеко не только новички. Опытные водители тоже довольно часто забывают снять машину с ручного тормоза перед началом движения. К сожалению, такая невнимательность может обойтись намного дороже, чем простой перегрев задних колесных дисков.
Если проехать на ручнике достаточно долго, то из-за чрезмерного перегрева могут безвозвратно искривиться тормозные диски. В дальнейшем это и будет служить причиной нагрева колес, так как колодки постоянно будут контактировать с диском независимо от положения педали тормоза.
Причина №3. Заклинивание поршней тормозных цилиндров
При нажатии на педаль тормоза в системе за счет жидкости создается избыточное давление, которое двигает поршни в тормозных цилиндрах. Благодаря этому колодки прижимаются к тормозным дискам, и происходит остановка автомобиля.
Поскольку тормозные цилиндры находятся в жестких условиях эксплуатации, то из-за пыли, грязи, воды и прочих факторов они могут начать подклинивать. Чаще всего проблема заключается в том, что поршень тормозного цилиндра не может самостоятельно возвращаться в исходное положение за счет создаваемого в системе вакуума. Соответственно, тормозные колодки тоже отодвигаются от диска неполностью, и их трение продолжается постоянно.
Диагностируется подобная проблема достаточно просто. Узел разбирается, осматривается на предмет механических дефектов, смазывается и герметизируется. Последнему следует уделять особое внимание, так как попадание пыли, влаги и грязи между плотно подогнанными друг к другу поршнем и цилиндром непременно приводит к подклиниванию. Как правило, герметичность узла обеспечивается резиновыми колпачками. Потому, если они повреждены или утратили эластичность – скорее всего, это и стало причиной перегрева дисков.
Причина №4. Воздух в тормозной системе
Принцип работы тормозной системы основан на передаче усилия посредством тормозной жидкости. Если в ней находится воздух, то это неминуемо приводит к тому, что поршни тормозных цилиндров не могут вернутся в исходное положение после торможения. Даже один маленький пузырек воздуха может стать причиной так называемого «не расторможения». То есть тормозные колодки постоянно, хоть и немного, остаются прижатыми к дискам, что по понятным причинам вызывает чрезмерный нагрев всех находящихся рядом металлических деталей.
Чаще всего такой дефект наблюдается после ремонта тормозной системы, который сопровождался полным или частичным сливанием/доливанием жидкости. После таких операций обязательно следует прокачка системы, целью которой как раз и является удаление попавшего внутрь воздуха. Если эта процедура была выполнена неправильно или поспешно, то это может привести не только к нагреву дисков. Попутно из-за воздуха в системе могут наблюдаться провалы педали тормоза, а также снижение эффективности тормозов.
Выявить воздух в системе никак невозможно. Поэтому, если есть подозрение на его наличие, то остается только повторная прокачка по правилам, предписанным производителем автомобиля. Как правило, это приходится делать после самостоятельного ремонта, либо после посещения СТО с неквалифицированным персоналом.
Причина №5. Прикипевшая тормозная колодка
Прикипевшая колодка является одной из самых часто встречающихся причин перегрева колесных дисков. Такой дефект может возникать по самым разным причинам. В частности, тормозные колодки прикипают к дискам из-за плохого качества, несоответствия размеров, неравномерного износа, попавшей грязи, и описанных дефектов тормозных цилиндров.
Диагностируется поломка достаточно просто. Для этого машину достаточно вывесить на подъемнике или домкрате, и вручную проворачивать колеса со снятым ручным тормозом и на нейтральной передаче. Если на каком-то из колес есть прикипевшая тормозная колодка, то по инерции вращаться оно не будет. Если перегревающееся колесо после передачи ему небольшого усилия от руки провернулось по инерции хотя бы на полтора-два оборота, то причина не в прикипевших колодках.
Причина №6. Поведенный или поврежденный тормозной диск
Тормозные диски ведет из-за перегрева, который возникает по описанным выше причинам. В том числе, покоробить его может после езды на ручнике или из-за прикипевшей колодки. Когда это происходит, диск утрачивает свою геометрию, и даже исправные колодки постоянно контактируют с ним, вызывая чрезмерный перегрев всей обвязки.
Более критичной проблемой является частичное разрушение тормозного диска. Происходит такое, как правило, если на перегретую деталь попадает вода. Поскольку с колесом автомобиля такое очень даже часто случается (при наезде в лужу), то диск в результате резкого перепада температуры покрывается паутиной трещин, либо выкрашивается или деформируется.
Выявить дефектный тормозной диск иногда бывает возможно при простом визуальном осмотре. Восстановлению эта деталь не подлежит, потому проблема уйдет только после замены.
Причина №7. Перетянутый ступичный подшипник
Эта, и следующие возможные причины, по которым греются колеса на машине, не относятся к неисправностям тормозной системы. Именно поэтому на них обращают внимание в последнюю очередь, что в корне неправильно.
Если при ремонте ступичный подшипник был затянут с чрезмерно большим усилием, то в результате он будет мгновенно перегреваться даже при невысокой скорости движения. Позже в подшипнике из-за высокой температуры испарится вся заложенная в нем смазка, и нагрев из-за трения увеличится в разы.
Все это и может стать причиной нагрева колесных дисков. Если продолжить эксплуатировать автомобиль с подобным дефектом, то уже через несколько десятков километров это приведет к полному выходу из строя подшипника. Он просто заклинит и развалится.
Чтобы проверить, не перетянуты ли ступичные подшипники, проводятся все те же операции, что и в пункте №5. Раскрученное вручную вывешенное колесо не должно сразу же останавливаться. Если оно не вращается по инерции, то при исправных тормозах это говорит либо о перетянутом, либо об изношенном ступичном подшипнике. Если он не вышел из строя при такой эксплуатации, то проблема решается затяжкой гайки с правильным усилием.
Причина №8. Отсутствие смазки в ступичном подшипнике
Смазка в ступичных подшипниках может отсутствовать по нескольким причинам. Одна из них описана выше – смазывающий материал просто выгорает и испаряется при чрезмерно затянутой гайке. Кроме того, смазка может быть вымыта водой из-за поврежденных пыльников, либо же выработаться после долгих лет эксплуатации без надлежащего обслуживания. В результате деталь перегревается, и тепло от нее передается на колесные диски.
К сожалению, если ступичные подшипники некоторое время эксплуатируются без смазки, то исправить проблему можно будет только из полной заменой на новые.
Причина №9. Износ ступичного подшипника
При чрезмерном износе ступичного подшипника также увеличивается сила паразитного трения, что и приводит к перегреву всего узла. Непригодные к эксплуатации подшипники можно выявить по нескольким признакам. Во-первых, изношенные подшипники заметно гудят во время движения. Во-вторых, рассматриваемый здесь нагрев тоже может указывать на износ. В-третьих, при поврежденных ступичных подшипниках вывешенное на подъемнике или домкрате колесо будет заметно шататься поперек осей автомобиля.
Причина №10. Подклинивание направляющих суппорта
Последняя возможная причина перегрева колес на автомобиле, о которой не стоит забывать, заключается в подклинивании направляющих суппорта. Происходит это как из-за износа деталей, так и из-за грязи, коррозии металла, механических повреждений (наезд на яму и пр.) Выявить подобные проблемы достаточно просто без обращения к специалисту. Подклинивание направляющих суппорта определяются на вывешенном колесе без диска.
Во многих случаях исправить поломку можно простой очисткой и промывкой узла, например, в керосине.
Итоги
Как видно из вышеописанного, причин для чрезмерного перегрева колесных дисков может быть несколько. Чтобы найти и устранить неисправность, необходимо, в первую очередь, проверить элементы тормозной системы. Если тормоза исправны, то причиной нагрева может служить изношенный, несмазанный или банально перетянутый ступичный подшипник.