Лек 5 4.7 Оборудование для балансировки колес

Балансировка колеса в сборе — это процесс равномерного распределения массы колеса по окружно­сти качения.

Существует два вида дисбаланса: статический и динамический (рисунок 4.16).

Рисунок 4.16 Виды дисбаланса: а — статический дисбаланс; б — динамический дисбаланс; ЦП — центральная плоскость вращения колеса; ГП — горизонтальная поверхность обода; З0 — закраина обода

При статическом дисбалансе масса колеса неравномерно распределена относительно оси вращения, при этом ось колеса и его главная центральная ось инерции параллельны. В статическом положении тяжелая часть колеса всегда окажется внизу. При вращении колеса за счет смещения центра масс возникает центробежная сила инерции , равная по величине:

где — неуравновешенная масса колеса; — угловая скорость вращения колеса. Р — радиус расположения неуравновешенной массы.

При движении автомобиля статический дисбаланс вызывает биение колеса в вертикальной плоскости, возникает вибрация кузова, ослабевают крепления и сварочные соединения, увеличиваются зазоры в кинематических парах подвески.

Динамический дисбаланс — это неравномерное распределение массы колеса относительно центральной продольной плоскости качения колеса, при этом ось колеса и его главная центральная ось инерции пересекаются не в центре масс или перекрещиваются. При вращении колеса из-за наличия неуравно­вешенных масс возникает момент сил инерции, который определяется по формуле

где Z — плечо сил инерции.

При движении автомобиля под действием динамической неуравновешенности происходит биение колеса в горизонтальной плоскости. На детали рулевого механизма (при дисбалансе передних колес), на подшипники ступицы действует знакопеременная высокочастотная нагрузка, и они интенсивнее изнашива­ются. Характерным признаком такого дисбаланса является биение (вибрация) рулевого колеса при больших скоростях движения автомобиля.

Почти в 90% случаев автомобильное колесо, не прошедшее процесс балансировки, имеет оба вида дисбаланса. Любой вид дисбаланса вызывает пятнистый износ протектора. Процесс балансировки колеса основан на общей теории уравновешивания вращающихся масс.

Из-за проявления негативных последствий эксплуатации автомобиля с неуравновешенными колесами рекомендации автомобильных заводов предусматривают проведение балансировочных работ после каждого демонтажа — монтажа шины, ремонта шины, камеры или диска, смены диска.

Балансировка автомобильных колес производится на специальном оборудовании, которое называется балансировочными станками. Балансировочные станки по своему назначению относятся к группе технологического оборудования, предназначенного для проведения диагностики и регулировки объектов (в данном случае автомобильных колес). Они устанавливаются на рабочих местах шиномонтажных участков.

Современные балансировочные станки позволяют производить полное уравновешивание (балансировку) автомобильных колес в сборе, при этом колеса могут быть установлены на автомобиле или сняты с него.

Для балансировки колес используют балансировочные станки (БС). Стенды (в ряде случаев их называют станками) для балансировки колес, снятых с автомобиля, нашли широкое применение в шиномонтажных автомастерских и на специализированных участках ПТС.

Широкая номенклатура и большой типоразмерный ряд моделей балансировочных стендов представлены на рынке оборудования для автосервиса значительным количеством отечественных и зарубежных производителей. Наиболее широко представлены станки для балансировки колес легковых автомобилей с горизонтально расположенным валом, электроприводом или ручным приводом и компьютерной обработкой диагностической информации (рисунок 4.18).

Балансировочное оборудование может работать в одной из трех зон колебаний измерительной системы под действием сил инерции неуравновешенных масс: резонансной, зарезонансной и дорезонансной. Современные стенды работают в дорезонансной области колебаний, так как измерению подвергается не амплитуда колебаний колеса от неуравновешенных сил, а динамические реакции в подшипниках стенда. Вал станка с установленным на нем колесом раскручивается до определенной частоты (от 250 об/мин при ручном приводе до 800 об/мин при электромеханическом), на которой фиксируется момент измерения сил, заданный программой вычислительной машины станка.

Функциональная схема балансировочного станка. В вычислительную машину станка заносятся исходные данные диагностируемого колеса: диаметр и ширина шины, размеры и тип диска. Привод станка разгоняет вал, после чего привод отключается, а вал и колесо продолжают свободное вращение. В таком состоянии система вал—колесо представляет собой колебательную систему, совершающую свободные колебания под действием сил и моментов инерции, возникающих от имеющихся неуравновешенных масс колеса. В результате действия сил и моментов инерции в подшипниках вала стенда возникают динамические нагрузки. При вращении вала его частота фиксируется импульсным датчиком, динамические нагрузки в опорах вала измеряются пьезоэлектрическими датчиками, а местоположение дисбаланса определяется импульсно-частотным индуктивным датчиком, катушка которого охватывает диск с прорезями, закрепленный на валу станка. В вычислительную систему станка «вложены» программы расчета динамиче­ских реакций для различных колес (шин и дисков).

Величина плеча силы инерции определяются конструкцией оборудования, остальные задаются оператором.

После установления значения реакций опор и их направления (угол а относительно оси колеса) ЭВМ рассчитывает значение масс уравновешивающих грузов, которые должны быть установлены на колесе, и их местонахождение, чтобы динамические реакции стали равны нулю. При этом статические реакции от общего веса колеса не учитываются.

Информация заполняется и выдается на табло в виде цифр — масс уравновешивающих грузов, и в виде светового сигнала, указывающего, на какое место диска их надо крепить.

Для точной балансировки необходимо не только надежно зафиксировать колесо на балансировочном стенде, но и точно его центрировать, т. е. совместить реальную ось вращения колеса (ось, относитель­но которой колесо вращается на ступице автомобиля) и ось вращения вала станка.

Для уравновешивания дисбаланса колеса применяются различные виды балансировочных грузиков. Грузики с крепежной скобой устанавливаются на закраину обода. На легкосплавных дисках колес жела­тельно применять грузики со специальным покрытием, предотвращающим возникновение коррозии в месте контакта двух разных металлов. Неаккуратная установка грузиков с крепежной скобой может привести к повреждению лакокрасочного покрытия диска колеса.

Помимо «универсальных» грузиков со скобой выпускаются грузики, предназначенные для колес ав­томобилей конкретных автопроизводителей. Они отличаются от «универсальных» в первую очередь фор­мой и размером крепежной скобы. Например, существуют грузики для колес фирм-производителей Японии (Toyota, Honda и т. д), Франции (Renault, Peugeot и т. д), фирм BMW, Opel и т. д.

Чем дальше от оси вращения колеса находится балансировочный грузик, тем большую величину дисбаланса он может компенсировать. Поэтому для устранения одной и той же величины дисбаланса требу­ется меньший вес грузиков с крепежной скобой по сравнению с самоклеющимися грузиками.

Самоклеющиеся грузики наклеиваются на внутреннюю поверхность обода, расположенную горизон­тально. Установка на вертикальную или расположенную под углом к горизонту поверхность может привести к их отрыву во время движения.

Эти грузики применяются в основном для легкосплавных дисков колес, когда конструкция обода не позволяет разместить грузик с крепежной скобой на закраине, при балансировке дисков со спицами и т. д. Поверхность колеса, на которую устанавливаются самоклеющиеся грузики, должна быть тщательно очище­на и обезжирена.

Кроме стандартных самоклеющихся грузиков существуют тонкие самоклеющиеся грузики. Тонкие грузики используются при балансировке колес, которые невозможно отбалансировать стандартными само­клеющимися грузиками из-за небольшого расстояния между тормозными механизмами автомобиля и местом установки грузика на колесе (стандартные грузики задевают за тормозные механизмы автомобиля при вра­щении колеса). Как правило, балансировочные грузики выпускаются весом, кратным 5 граммам.

Дата добавления: 2015-06-04