Про балансування коліс - що це таке і навіщо потрібне балансування
НАВІЩО ЇХ БАЛАНСУЮТЬ
Про те, якими неприємностями загрожує неврівноваженість коліс, більшість із нас знає з власного досвіду: прискорено зношуються шини, розбовтуються зчленування підвіски. Нехтування цією обставиною коштує дорого. Справа ускладнюється ще й тим, що відчути дисбаланс у вигляді вібрацій кузова або рульового колеса не дуже просто: частоти такі, що до швидкості 80-90 км/год, а також понад 110-120 км/год людина практично не сприймає цих коливань , якщо", звичайно, дисбаланс не катастрофічно великий. І нерідкі випадки, коли водій заявляє приблизно таке: «Знаєш, змонтував нові покришки, вже третій день їжджу містом і нічого не відчуваю. Не стану я витрачатися на балансування». Жаль з приводу настільки необачного рішення приходить набагато пізніше.
Тепер про суть дисбалансу. Це неврівноваженість колеса щодо осі обертання. просто — коли колесо має важке і легке місце. Причини можуть бути різні: нерівномірний розподіл маси матеріалу (головним чином, протекторної зоні покришки), геометричне зміщення колеса щодо центру. До речі, в останньому випадку з'являється ще й биття протектора, яке, у свою чергу, викликає приблизно ті ж наслідки, що й дисбаланс. Варіанти найбільш серйозних порушень схематично показано на рис. 1.
Варіант А - ексцентриситет посадкових полиць обода. При виготовленні колеса биття полиць не повинно перевищувати 1 мм, але в експлуатації де диски б'ють і правлять, буває набагато більше. Але навіть "штатний" міліметр за інших ідеальних умов викликає значний дисбаланс (500-800 г см), бо від центру зміщується вся маса колеса.
Можливо й інше - різновисока покришки (варіант Б). Биття протекторащодо бортів за умовами виготовлення не повинно перевищувати 1мм. однак і цей міліметр позначається помітно, оскільки основна маса шини зосереджена в підпротекторній зоні.
Нарешті, варіант В., який багато хто безпідставно вважає головним винуватцем дисбалансу. Стінки покришки можуть мати неоднакову товщину в різних місцях (фахівці так і кажуть – різнотовщинність), і знову ж таки це найбільше стосується підпротекторної зони. Буває, що зовнішня геометрія покришки бездоганна, а неврівноваженість очевидна, ановажність очевидна, Нормативів на різнотовщинність не існує.
Як боротися із дисбалансом? Це загальновідомо: на зібране, змонтоване колесо в потрібних місцях навішують спеціальні грузики так, щоб вся маса, що обертається, досягла стану байдужої рівноваги. Втім, це поняття зовсім не просте і навіть не однозначне.
У СТАТИЦІ ТА У ДИНАМІЦІ
Припустимо, що перед нами колесо, у якого, як завжди, є легка сторона, є важка. Прикріплюємо до легкої компенсуючі грузики-все зрівнюється. Будучи повернутим, таке колесо довільно зупиняється у будь-якому положенні. За цим принципом і проводять так зване статичне балансування. Статично відбалансоване колесо рівноважне саме по відношенню до осі обертання і саме у стані спокою.
Такий «нейтралітет» зберігався б і при їзді з будь-якою швидкістю, якби колесо було плоским, як млинець. Звідки тут з'являться обурюючі відцентрові сили та моменти? Однак автомобільне колесо досить широке, внаслідок чого можливі певні неприємності. На рис. 2 показаний такий випадок. Як бачимо, колесо на малюнку цілком врівноважене щодо осі, але має неоднорідне розподілення мас за своєю шириною. Внаслідок цього сили Р на плечі Остворюють момент, який при кожному обороті прагне повернути саму площину обертання вліво-вправо, просто змусити колесо виляти. Явище шкідливе, що провокує зношування шини і деталей рульового приводу, а при їзді з великою швидкістю навіть небезпечне через порушення стійкості машини. Боротися з ним можна лише відповідною установкою балансувальних вантажів: вони повинні компенсувати неоднорідний розподіл мас не тільки по відношенню до осі, а й по ширині тіла, що обертається. Таке балансування називають динамічним; тільки вона може гарантувати «пристойну» поведінку колеса на дорозі (без галопування та виляння, спричинених відцентровими силами).
ЯК БАЛАНСУЮТЬ КОЛЕСО
Спочатку про статичне балансування. При всіх її недоліках вона аж ніяк не марна — як кажуть, набагато краще, ніж нічого. Зокрема, для задніх некерованих коліс автомобіля таке балансування зазвичай цілком достатньо.
Найстаріший спосіб - пристосування у вигляді спрощеної маточини, що сидить на дуже легких, ніжних шарикопідшипниках (рис. ЗА). Колесо, закріплене на такій маточині, само повертається важким місцем вниз. Після цього на протилежній верхній частині обода закріплюють стандартні грузики (порівну із зовнішньої та внутрішньої сторони колеса), домагаючись байдужої рівноваги. Цей метод іноді називають статичною балансуванням з горизонтальною віссю обертання. Пристосування не дуже складно зробити самотужки, але потрібно дотримати достатню точність, особливо в частині токарних робіт.
Набагато простіше виглядає інший метод статичного балансування – з вертикальною віссю (рис. ЗБ). Якщо покласти колесо плашмя так, що єдиною опорою буде точка на осі обертання (вістря штиря, прикріпленого до колеса і поставленого на будь-який твердийпредмет), то воно відразу ж стане нахилятися у бік важкого місця. Але якщо точка опори знаходиться вище за центр ваги колеса, воно не перекинеться і не впаде, а зависнете похилому положенні. У зоні піднесеного легкого місця ставлять грузики (знов-таки порівну з обох боків), домагаючись, щоб колесо розташувалося строго горизонтально. Треба пам'ятати, що чутливість методу підвищується зі зменшенням відстані від точки опори до центру ваги колеса (розмір «а» малюнку).
Існує технологічний різновид того ж методу - з підвішуванням колеса на гнучкій нитці (їй може служити тонкий дріт. Шнур, ланцюжок і т. д.), як показано на рис ЗВ.
Що стосується динамічного балансування колеса, то це завдання значно складніше (або, якщо з іншого погляду, простіше). Справа в тому. що така робота може виконуватися тільки на спеціальному стенді — приблизно такому, про який йшлося в АР N 18. Інших варіантів тут не існує, переказувати ж інструкцію до балансувального стенду просто не потрібно.
Для повноти картини треба згадати ще один метод, який отримав певне поширення на станціях технічного обслуговування. Йдеться про так зване статичне балансування в динамічному режимі. За кінцевим результатом це звичайне статичне балансування, що дозволяє, проте, економити сили та час за рахунок того, що колесо не потрібно знімати з машини, достатньо його вивісити. Ролик спеціального стенду, виконаного у вигляді підкатного візка, розкручує піднесене колесо, а датчик коливань, поєднаний із стробоскопом, показує легку зону, в якій на обід необхідно встановити балансувальні грузики (теж, зрозуміло, з обох боків, щоб не посилювати динамічний дисбаланс, якщо такийє). Операція швидка. Але підкатний стенд коштує дорого. Відомості про такий агрегат були наведені у статті (див. АР, № 18,1993).
 |
Мал. 1. Основні причини дисбалансу колеса: А - ексцентриситет посадкових полиць обода; Б - ексцентриситет протектора щодо бортів шини; В – різнотовщинність підпротекторної зони покришки; 1 - підпротекторна зона; 2 - коло посадкових полиць обода
 |