Влияние дисбаланса колес на устойчивость движения автомобилей

 

 

Применяются устройства для статической  балансировки роторов в собственных  подшипниках. Для снижения трения в  них, которое определяет точность балансировки, применяют вибрацию основания или вращение наружных колец опорных подшипников в разные стороны.

 

 

Балансировочные весы

 

Самым точным и в то же время  сложным устройством статической  балансировки являются балансировочные  весы (Рисунок №4). Конструкция весов для рабочих колес приведена на рисунке. Колесо устанавливают на оправку по оси шарнира, который может качаться в одной плоскости. При повороте колеса вокруг оси, в различных положениях его уравновешивают противовесом, по величине которого находят место и дисбаланс колеса.

 

 

Методы балансировки

 

Величину дисбаланса или количество граммов корректирующей массы определяют следующими способами:

-методом  подбора, когда установкой  противовеса в точке противоположной  центру масс добиваются равновесия колеса в любых положениях;

-методом пробной массы - Мп, которую  устанавливают под прямым углом  к  «тяжелой точке», при этом  ротор совершит поворот на  угол j. Корректирующую массу определяют  по номограмме (Рисунок №5): через  точку, соответствующую пробной массе на шкале Мп, и точку, соответствующую углу отклонения от вертикали j, проводят прямую, пересечение которой с осью Мк дает величину корректирующей массы.

 

 

В качестве пробной массы можно  использовать магниты или пластилин.

 

Метод кругового обхода

 

Самым подробным и наиболее точным, но и наиболее трудоемким является метод кругового обхода. Он применим и для тяжелых колес, где большое  трение мешает точно определить место  дисбаланса. Поверхность ротора делят  на двенадцать или более равных частей и последовательно в каждой точке подбирают пробную массу Мп, которая приводит ротор в движение. По полученным данным строят диаграмму  (Рисунок №6) зависимости Мп от положения ротора. Максимум кривой соответствует «легкому» месту, куда необходимо установить корректирующую массу Мк = (Мп max + Мп min)/2.

 

 

Остаточный дисбаланс

 

После балансировки рабочего колеса из-за погрешностей измерений и неточности устройств сохраняется смещение центра масс, которое называется остаточным статическим дисбалансом. Для рабочих колес вращающихся механизмов нормативная документация задает допустимый остаточный дисбаланс.

Критерием сравнения точности балансировки может служить удельный остаточный дисбаланс. Он равен отношению остаточного  дисбаланса к массе ротора (колеса) и измеряется в [мкм].

Основным недостатком статической  балансировки является необходимость  получения низкого коэффициента трения при больших нагрузках  от веса рабочих колес. Повышение  точности и эффективности балансировки колес можно достичь методами динамической балансировки на станках и в собственных подшипниках.

Статическая балансировка рабочих  колес эффективное средство снижения вибрации, нагрузки на подшипники и  повышения долговечности машины.

Точная статическая балансировка - это необходимая, но иногда не достаточная основа надежной и долговечной работы колеса.

Причины появления  вибрации в руле

 

В основном, такой эффект может  ощущаться при движении на скорости и/или наезде на ямы, и причиной такого явления может оказаться стандартное  сезонное «переобувание». Вибрация может наблюдаться постоянно или же только на определенных скоростях. А может происходить в различных ситуациях, которые проанализировать сложно – на разных скоростях и на различных покрытиях дороги.

Вибрация руля при движении автомобиля, а не во время торможения, может быть следствием различных причин, а именно:

• Если диск колеса засорен грязью. Она может попадать в естественные пустоты и понемногу там накапливаться и если продолжительное время грязь оттуда не вымывать, то она будет причиной разбалансировки колес.
• Если изначально была произведена неправильная балансировка колеса. Это может возникнуть после посещения шиномонтажной мастерской. Если вы сразу заметили несоответствие – вернитесь, чтобы все исправили. Если же заметили много позже, (сразу не проверили, колесо долго валялось в запаске) – на другой раз будьте бдительны, чтобы не приходилось платить дважды.
• Если на шине или на диске повреждена геометрия – значительное превышение допустимого статического дисбаланса. Может возникнуть при некачественном ремонте диска или покрышки, неправильном межсезонном хранении шин, при сильном ударе шины, вследствие чего образуется «шишка», так же возможен и обыкновенный заводской брак.
• При деформации ступицы или другого несущего элемента подвески. Можно проверить колесо путем диагностирования на его возможное биение во время вращения. Это можно сделать в автосервисе или у себя в гараже. Обязательно перед проверкой убедитесь, что на колесе нет повреждений. Проблема с появлением биения может возникнуть после попадания колеса на скорости в яму, открытый люк, «лежачего полицейского».
• Если колесо не правильно установлено или диск не соответствует параметрам ступицы. Проверьте соответствие центровочного отверстия диска к оси, на которую он устанавливается, чтоб не было лишнего люфта, который приводит к биению колеса. Это можно решить или заменой диска, или установкой пластиковой шайбы, специально для этого рассчитанной с нужным размером.

 

Самая частая ошибка, возникающая  среди автовладельцев – неправильное распределение нагрузок при затягивании конусообразного болта. Сначала нужно наживить все болты, потом вручную закрутить до ощутимого упора, а уж потом, затягивая менять поочередность с одного болта на противоположный. Не забывайте, что весь процесс происходит только на весу, а уже потом, поставив автомобиль на колеса, можно перепроверить и если надо слегка дотянуть болт. Также имейте в виду, что затягивать болт до «остервенения» не нужно, иначе рискуете сорвать резьбу на  нем, а это выльется в лишнюю проблему.

 

 

 

 

Приведем пример испытания  на дисбаланс колес автомобиля КрАЗ-255Б

 

Определение влияния неуравновешенности передних колес и параметров их установки  на устойчивость движения автомобиля КрАЗ-255Б  проводилось при нормальном и увеличенном до 200° свободном  ходе рулевого колеса и различных скоростях движения. Изменение развала колес от -2 до 2° с интервалами через 15° и продольного угла наклона шкворня от -6 до 6° с интервалом через 1° достигалось за счет смены клиновидных колец, устанавливаемых между корпусом поворотного кулака и фланцем цапфы, и клиньев между рессорой и картером переднего моста. Схождение колес устанавливалось в пределах ±20 мм. Скорость движения автомобиля выдерживалась в пределах 30- 60 км/ч, что соответствовало диапазону скоростей, при которых возникают интенсивные автоколебания управляемых колес. Перед началом испытаний была произведена статическая и динамическая балансировка передних колес. Неуравновешенность колес до балансировки была в пределах 60-70 тыс. гс-см, что является обычным для шин типа 1300x530-533. Неуравновешенность устранялась приваркой стальных пластин внутри обода колеса. В процессе испытаний дисбаланс изменяли, прикрепляя к шпилькам колес на специальных кронштейнах дополнительные грузы. Максимальный дисбаланс составлял 130 тыс. гс-см.

В результате испытаний получена зависимость  амплитуды колебаний управляемых  колес от угла продольного наклона  шкворня при изменении угла развала  колес, их дисбаланса, схождения, а также  свободного хода рулевого колеса.

Анализ результатов испытаний показывает, что при положительном угле развала колебания управляемых колес носили характер самовозбуждающихся и незатухающих. Их амплитуда в ряде случаев достигала 10°. В то же время при отрицательных углах развала и сравнительно больших положительных углах продольного наклона шкворня (до 5°) колебания колес, как при нормальном свободном ходе рулевого колеса, так и при чрезмерно увеличенном не возникали.

Было установлено также, что  уменьшение схождения колес и  установка их с расхождением способствуют устранению автоколебаний. Изменение дисбаланса управляемых колес в пределах, принятых на испытаниях, не отражается на устойчивости движения автомобиля. Автоколебания передних колес могут возникать у автомобиля даже при весьма малом дисбалансе колес, если углы их установки имеют неудачное сочетание, и напротив, при очень большой неуравновешенности колес колебания не возникают, если сочетание этих углов благоприятное.

Учитывая результаты испытаний, для  автомобиля КрАЗ-255Б были рекомендованы  параметры установки управляемых колес, обеспечивающие хорошую устойчивость движения. Данные параметры отличаются от углов установки колес автомобилей КрАЗ-214Б, которые были склонны к автоколебаниям в большей степени, а также от параметров автомобилей аналогичного класса.

Как показал более чем пятилетний опыт эксплуатации автомобилей КрАЗ-255Б в случае соблюдения сроков и объема работ при техническом обслуживании и проведения необходимых регулировочных работ для поддержания заданных параметров установки передних колес, автоколебания не возникают.

 

Пример появления дисбаланса колес зимой

Дисбаланс штука всегда не приятная и зимой она встречается, как  ни странно чаще. Давайте разберемся почему.

 

Типичная ситуация, только что все  вроде было нормально. Ни надолго  припарковался, вернулся, сел, завел, поехал. А тут на руле ощутимая вибрация. Что могло произойти за эти несколько минут, не могли же появиться грыжи на шинах? Причина в дисбалансе одного или нескольких колес. Колесные диски при движении немного нагреваются. К тому же зимой они, как правило, бывают мокрыми. И когда Вы припарковали автомобиль, на них, либо с наружной, либо с внутренней стороны мог налипнуть снег, который превращается в лед.

Всего несколько десятков граммов, казалось бы, ерунда, но отсюда и возникает  дисбаланс колес. От него страдает резина. Дисбаланс влияет на износ шин, потому что при дисбалансе происходит биение колеса, шины изнашиваются не равномерно.

 

Вообще это быстропрогрессирующая  ситуация, и со временем на колесах  могут появиться лысины. Тем более надо учитывать, что состав зимней резины мягче, а значит и изнашивается оно быстрее. И дело не только в резине. Дисбаланс может привести к неисправности в различных деталях подвески и рулевого управления.

В общем, не стоит недооценивать  дисбаланс колес, последствия могут быть очень не приятны. Поэтому небольшие рекомендации. Не паркуйтесь в глубоком снегу, а если попали в него не останавливайтесь, надо проехать несколько сотен метров, причем с обычной скоростью, чтобы не дать снегу на дисках заледенеть. Если вибрация на руле продолжается, придется остановиться и очистить колесные диски вручную. Ну а если и это не помогает, Вам дорога на мойку, там уж точно решат проблему.

В автомобиле как в жизни все  должно быть сбалансировано.

 

 

 

Инновационная балансировка колёс

 

Балансировка колёс на инновационном  балансировочном  станке  ЕМ8470 BLUE LIGHT. Это лучший в своей серии  балансировочный стенд, имеющий  эксклюзивный дизайн и созданный  с использованием новейших передовых  технологий. BLUE LIGHT – голубой свет.

 

  Технология голубого света  используется для освещения внутренней  поверхности диска и позволяет  получать её четкое изображение  в любой точке освещенной зоны. Это изображение считывается  камерой и передается на сенсорный  экран с высоким разрешением.  При помощи камеры и технологии искусственного технического зрения микропроцессор самостоятельно определяет расположение балансируемых поверхностей колесного диска, указывая необходимое расположение балансировочных грузов.

 

   При необходимости, оператор, основываясь на опыте работы, может изменить положение балансируемых поверхностей. Для изменения положений, рассчитанных системой, достаточно на внутренней поверхности диска, изображенной на мониторе, указать место, где оператор хочет установить грузики. Как только расположение новых балансировочных поверхностей установлено на экране, система автоматически осуществляет запуск процедуры балансировки и пересчитывает размеры балансировочных грузов с указанием их новых мест установки.

 

    Для обработки информации  в балансировочном стенде ЕМ8470 BLUE LIGHT используются передовые интерфейсы обработки и передачи данных, реализованные на базе совершенного высокотехнологичного персонального компьютера. Всё это обеспечивает работу балансировочного стенда в режиме реального времени. В новом балансировочном стенде широко используются лазерные технологии. Во-первых, при измерении расстояния до колеса и его геометрических параметров вместо обычных датчиков используются лазерные. Это позволяет без дополнительных затрат времени вводить необходимые данные о колесе. Во-вторых, в комплект станка включена лазерная указка, которая светящейся точкой показывает точное место расположения груза. Лёгкий доступ к внутренней поверхности диска, его хорошая видимость, а также светящаяся точка места расположения балансировочного груза позволяют быстро и точно произвести процедуру балансировки колеса.

 

   При помощи лазерного  устройства определяется также  радиальное и торцевое биение  колеса. При этом, если значение  биения превышает допустимое, система предлагает процедуру более глубокого анализа.

 Кроме процесса балансировки  автомобильных колес стенд ЕМ8470 BLUE LIGHT позволяет произвести оценку  возможности увода автомобиля  из-за неравномерного износа покрышки  или дефектов конструкции колеса.

 

 

  Для фиксации колеса на валу станка используется система ELS (электронная прижимная система) с электронным контролем прижимной силы.