Как определить овальность колеса

Опубликовано: 15.05.2024

Затрясло машину — не паникуй: устранить причину, случается, проще пареной репы. Скажем, при езде по ровному асфальту колеблется руль. Всегда виноваты колеса! Особенно если машина с легким реечным управлением — например, переднеприводный ВАЗ. С колесом следует обращаться на «вы»: чем быстрей оно крутится, тем жестче требования к точности его формы, качеству балансировки и монтажа. Если балансировка «на троечку», при вращении колеса инерционная сила «тяжелого места» и вызывает тряску. А дальше простая арифметика. Допустим, за один оборот колесо проходит 2 м, трясет же сильней всего на 90 км/ч (25 м/с). Значит, резонансная частота колебаний — 12,5 Гц. Запомни: руль может успокоить лишь ювелирная балансировка передних колес. Тщательно ее делают не все и не везде, так что ищи опытных мастеров.

Картина вибраций не всегда проста. Если трясет лишь одно колесо, то все зависит от его дисбаланса и скорости вращения. Максимум — все на той же резонансной скорости. Но если всякий раз после поворота дороги руль трясет иначе, чем до него, значит, не в порядке оба передних колеса. Пройденные ими пути в повороте разные — взаимоположение «тяжелых мест» и их действие на руль меняются. Если с постоянной скоростью гнать круг за кругом по дорожке трека, вибрации будут нарастать и убывать.

Медленно вращая колесо, контролируем биение обода в поперечном направлении. Дополнительно проверим и шину. Биение свыше 0,5 мм нежелательно. Столь же важно ограничить и радиальное биение колеса. Только колесо правильной формы есть смысл балансировать.

Но иногда такое бывает и на прямом шоссе. А о причине немногие догадываются — это плохо сбалансированные колеса. разного размера! Объяснение элементарное: вот ты заменил свежей запаской колесо с протектором, изношенным на 1,5 мм. Если запаска проходит за оборот все те же 2 м, то работавшее колесо — 1,9906 м. С каждым оборотом «тяжелое место» одного колеса смещается относительно другого — и вибропортрет машины будет повторяться через 423 м пути. Конечно, чем больше разница в размерах шин, тем чаще повторы. Ну а все это могут дополнительно запутать скользкие дороги! Короче, если не хочешь головоломок — следи за балансировкой.

Увы, этим проблема не исчерпывается. Например, коленвал отлично уравновешен, а деформированное колесо, как его ни балансируй, продолжает сильно трясти. Ехать на таком «колесе» — увольте! Подайте круглое. Сравним (рис. 1, а, б) поведение деформированного колеса на гладком покрытии и исправного — на ухабистом. Если бугор на шине воспроизводит протяженность и высоту бугра на покрытии, то траектория оси колеса при медленном движении одна и та же. При высокой скорости могут быть свои нюансы, но все же тряска от кривой шины неизбежна.

Как на ходу узнать, что колесо или шина кривые? Если мягко водит руль или кузов покачивает при скоростях 5–10 км/ч, когда роль дисбаланса ничтожна, значит, хотя бы одно колесо повреждено. Все, что сказано выше про переменную тряску в поворотах и т. п., справедливо и для кривых колес.

Итак, одной балансировки колесу мало — важно, чтобы в контакте с дорогой у вращающегося колеса не было геометрических биений — радиальных, осевых и любых иных. А то ведь и совершенно круглое, оказавшись на деформированной ступице, может подкинуть загадку. Вот недавний случай. Водитель ощутил тряску руля — отдал колеса в балансировку. Сделали — опять трясет. Повторили — снова. Прибыл ко мне. Не без труда нашли причину — гнутая ступица! Потому исправное колесо и катилось зигзагом.

А вот типичная ошибка неопытного автомобилиста: навешивает вместо проколотого колеса запаску — и опускает машину при незатянутых болтах — после, мол, лучше затянутся! Ну а колесо под нагрузкой сместится относительно ступицы вверх, насколько позволят зазоры. Если теперь затянуть болты, трение не даст колесу сцентрироваться — и оно будет вращаться с эксцентриситетом е (рис. 2), обзаведется дисбалансом и будет лупить по дороге с амплитудой 2е.

Шишка на протекторе или бугор на покрытии? Как источники толчков, ударов, вибраций они, в сущности, равнозначны!

Правильно начинать не с балансировки, а с корректировки геометрии: радиальные и осевые геометрические биения шины должны быть как можно меньше. Лишь потом отправляйтесь балансировать.

Со времен появления первых автомобилей, их владельцы сталкивались с проблемой балансировки колес. Раньше, скорость движения и качество дорог были не высоки, поэтому проблемы балансировки мало кого волновали. Со временем все кардинально изменилось.

Под дисбалансом колеса понимается наличие неуравновешенных крутящихся масс - ступиц, тормозных барабанов и др. По причине дисбаланса значительно затрудняется управление машиной, понижается срок эксплуатации амортизаторов, подвески, руля и безопасность движения в целом. Все это, следовательно, повышает расходы на тех. обслуживание автомобиля.

Так как колесо является вращающимся объектом любого автомобиля, оно должно обладать симметричной формой. Каждая точка вращения колеса должна быть равноудалена от оси вращения. Центр тяжести колеса при этом, должен находиться на этой самой оси.

Под балансировкой колеса понимается процесс уменьшения до допустимого уровня дисбаланса колеса, ступицы и диска, крепления колеса и элементов подвески.

Причинами нарушения баланса являются: износ резины, деформации диска и прочие причины, нарушающие форму колеса.

Колесо можно назвать правильно сбалансированным, если ось его вращения совпадает с главной центральной осью инерции. При изготовлении колес и резины, допускаются определенные погрешности от номинальных значений. По этой причине, любое колесо не сбалансировано изначально.

Существуют два вида неуравновешенности колес - статическая и динамическая.

При статической неуравновешенности главная ось инерции (O1-O1) параллельна оси вращения (О-О), но с ней не совпадает.

Дисбаланс колес может быть:
- статический;
- динамический.

В случае статического дисбаланса, тяжесть неуравновешенной массы (mH) создает вращающий момент. То есть, свободно вращающееся колесо, будет двигаться до тех пор, пока неуравновешенная масса не займет крайнего нижнего положения. В этом случае движение колеса будет подобно маятнику.

Для того чтобы устранить статический дисбаланс необходимо в месте, противоположном месту нахождения неуравновешенной массы, укрепить уравновешивающий груз (my). Это называется статической балансировкой колеса.

Динамический дисбаланс выражается в неуравновешенности колеса по его ширине. Он заметен только при его вращении. При этом, ось вращения, проходящая по центру тяжести, не совпадает с главной центральной осью инерции. В результате чего, образуется некоторый угол α между осями.

Две массы (mH), лежащие в диаметральной плоскости должны быть приведены к неуравновешенным массам колеса. При вращении такого колеса возникают центробежные силы (Pц), действующие в противоположных направлениях, и, создающие две силы с моментом вращения M=P α. Полученное значение и является характеристикой величины динамического дисбаланса.

Для того, чтобы устранить динамический дисбаланс необходимо на закраинах обода, в месте действия указанных сил, с внутренней стороны и фасаде диска закрепить уравновешивающие грузы (my). Динамическую балансировку необходимо проводить на специальном станке.

Дисбаланс колеса может быть вызван особенностями его конструкции (наличие вентильного отверстия в диске, рисунок протектора шины и др.) или технологией изготовления (погрешности форм колеса, неоднородность материала и т.д.).

Радиальное и боковое биение, овальность и отклонения формы - главные оценки точности изготовления колеса. На баланс оказывают влияние только биения, овальность практически никакого влияния не оказывает.

Радиальное биение (RPO) - это разность расстояний от различных точек протектора покрышки до оси вращения колеса. Другими словами это отклонение округлости шины от идеального круга. Боковое (поперечное) биение - разность расстояния боковой поверхности, за один оборот колеса относительно поверхности, перпендикулярной оси вращения колеса.

Как уже известно, дисбаланс и биения возникают по причине качества производства неуравновешенных, вращающихся масс машины. Создать идеальное колесо практически невозможно. Поэтому, при изготовлении деталей колесного узла и шин устанавливаются определенные допуски и нормы. Шина - самая главная причина дисбаланса колеса, так как она наиболее отдалена от центра вращения, и имеет большую массу, сложную структуру и изготавливается из различных по составам материалов: резины, тканей и стальных проволок и т.п. Влияние на дисбаланс усиливается по мере отдаленности от центра колеса масс материалов шины.

Общий дисбаланс камерных шин складывается из дисбалансов покрышки и ездовой камеры. В самой камере, на баланс колеса влияют разность толщины стенок камеры, стыки и вентили. Поэтому для улучшения баланса вентиль устанавливается на противоположную сторону стыка. Камера устанавливается так, чтобы вентиль совпал с наиболее легким местом покрышки. Тем не менее, величина дисбаланса камеры значительно меньше дисбаланса покрышки.

Главными причинами, оказывающими влияние на величину дисбаланса и биения покрышек, являются:

- стык протектора. Неоднородность его толщины по длине колеса, переменный рисунок протектора, наличие шипов, для зимних шин;
- стыки слоев корда в каркасе и брекере;
- стык герметизирующего слоя для бескамерных шин;
- сильный нахлест проволоки в бортовом кольце;
- разница углов наклона нитей корда в каркасе и брекере;
- расхождение нитей корда в слоях покрышки;
- точность производства пресс-форм;
- различная толщина боковых стенок;
- маркировка на боковине покрышке, которая нанесена на одно место и т.п.

Большинство из названых факторов, влияющих на баланс, внешне себя никак не проявляют. Они относятся к внутренним причинам дисбаланса. Причины, которые можно заметить невооруженным взглядом.

Непременным условием повышения качества производимых колес, является ужесточение требований к технологии производства. Все эти меры, в итоге должны привести к снижению дисбаланса и биений.

Как было сказано выше, идеальное колесо сделать невозможно. Поэтому, существующий государственный стандарт 4754-97 устанавливает требования к показателям дисбаланса.

В процессе эксплуатации авто, рекомендуется проверять балансировку колес после каждых двух-трех тыс. км. После 10 тыс. км. пробега балансировку колес с шинами желательно провести заново.

Правильная балансировка позволяет повысить комфорт езды. Но главное даже не удобство. Дисбаланс колеса создает ударную нагрузку на ступицу и подшипники. И нагрузка эта не слабая! Дисбаланс всего в 20 гр. на колесе размером 14 дюймов, при скорости движения 100 км/ч, создает нагрузку равную ударам трех килограммовой кувалды с частотой 800 ударов в минуту.

Друзья, всем доброго дня!
Сегодня поговорим о важных параметрах – биение и дисбаланс колеса.
Биение — это отклонение от идеальной формы окружности, и является составляющей частью дисбаланса колеса в целом.
Применительно к диску, биение должно проверяться на 4-х поверхностях (см. схему).

Простыми словами – там, где фиксируется шина на диске, там и замеряется биение.
Существует два вида контроля биения диска – осевое и радиальное.
Биение измеряется относительно отверстия колеса и привалочной плоскости ступицы колеса.
— Осевое биение показывает насколько диск может отклоняться при движении в направлении оси автомобиля. Обычно, осевое биение нарушается при боковом ударе колеса о бордюр, к примеру.
— Радиальное биение показывает максимальное отклонение от окружности при движении диска. Обычно радиальное биение становится выше заданных значений при сильном ударе, который вызывает искривление обода диска. Место удара колеса на развернутой диаграмме обычно выглядит как пик, где высота пика – это и есть величина деформации диска.

Обычно после ударов происходит общая деформация колеса, как осевая так и радиальная. Если сила удара превысила упругие свойства материала колеса, то деформация остается в виде вмятин, или колесо может иметь «восьмерку» при движении, и т.д. Поэтому упругие свойства материала колеса очень важны для снижения остаточной деформации колеса после ударов. Соответственно перед эксплуатацией колеса рекомендуется проверить биение как самого диска, так и в сборе с шиной, при шиномонтаже.

Так какие же значения должны быть на дисках, чтобы не возникало рулевого биения.
Российский Технический Регламент оговаривает максимальное значение не выше 0,5 мм, как в осевом, так и в радиальном направлениях. Стандарт подразумевает, что если показатели не будут выше 0,5 мм, то диск не должен являться причиной биения рулевого колеса. Много это или мало?
В международной практике в области производства дисков нет единых значений биения
– у каждой страны они отличаются. Например, базовые требования Японии ограничивают данный показатель как 0,20 мм. Требования американской системы сертификации указывают на 0,3 мм. Европейские требования имеют предел в 0,25 мм.

Часто, каждый автопроизводитель устанавливает свои, более жесткие, значения данного показателя для поставщиков дисков.
Например: в нашей компании приняты нормы Европейских стандартов, которые ограничивают биение (по всем четырем поверхностям) не более 0,25 мм. Да, этого сложно добиться – приходится вводить дополнительные технологические операции, но клиент должен получать технически совершенный продукт. Несколько раз мы заключали договора с Европейскими потребителями из разряда гоночных команд и выполняли заказы с верхним пределом в 0,05 мм. При скоростях более 200 км/час каждая десятая доля мм ощущается не так, как при обычном городском режиме движения. Естественно, каждый раз это эксклюзив в чистом виде.

Да, порою непросто технологически добиться малых значений по биению, т.к. нужно учесть очень много факторов: от жесткости диска до его массы. Очень часто даже форма вентильного отверстия оказывает существенное значение на биение и соответственно дисбаланс.

С дисками разобрались, далее несколько слов о шинах.

Часто, после езды по снегу на нерасчищенных дорогах, мы замечаем, что при разгоне на скорости 50-70 км/час у нас появляется биение на рулевом колесе. В чем причина?
Причина простая – снег в колесе нарушил балансировку колеса в сборе, т.е. в системе диск-шина произошли изменения, которые приводят к большому отклонению от правильной формы окружности.

Что такое скорость 50 км/час. Для примера, если взять стандартную шину 285/55R20 для автомобиля Toyota LC200, то скорость вращения равна 5,3 оборота в секунду. Т.е. колесо в сборе за 1 секунду движения должно совершить 5,3 полных оборота. Попробуйте мысленно такое вращение представить.
Так вот, в эту вращающуюся систему и не должно попасть ничего такого, что выходило бы за рамки установленных стандартами показателей.

Известно (!), что колесо состоит из двух основных элементов – диска и шины, то при сборе самого колеса, шина также влияет на конечный показатель дисбаланса. Я думаю, что многие сталкивались со случаями, когда при забортовке шин мастер шиномонтажа «прокручивает» шину относительно диска, чтобы получить минимальные значения.
Наверняка Вы обращали внимание на цветные круглые пятна диаметром 10-15 мм на шинах. Эти пятна, нанесенные на боковую поверхность шины ближе к диску, бывают желтыми, красными, зелеными, белыми и т.д. В зависимости от цвета и производителя шин эти пятна несут разную информацию:
Желтым пятном, как правило, помечается самая легкая зона шины. При первом шиномонтаже это пятно рекомендуется совместить с ниппелем колеса – таким образом колесо в сборе будет более уравновешенным и потребует меньше компенсирующих грузиков при балансировке. Очевидно, что разница в весе разных частей шины в качественной новой покрышке минимальна (но она существует), и актуальность этой метки пропадет уже при первом экстренном торможении, так что уже при втором шиномонтаже эту метку можно не искать.
Метки любого другого цвета либо несут схожую смысловую нагрузку (например, красной меткой обычно помечена самая тяжелая часть шины, которую рекомендуется установить напротив ниппеля), либо предназначены для использования при первой установке шины на новый автомобиль в заводских условиях, поэтому практически никакой ценности ни для потребителя, ни для мастера шиномонтажа не несут.
В настоящем посте нет возможности раскрыть все особенности шинного производства, да и описывать это лучше специалистам, которые занимаются шинами. Я привел лишь минимально необходимую информацию, которая сформирует общие представления на что обращать внимание и как физически формируется система колеса.

Многие водители ощущали на себе последствия дисбаланса колес. Одним из них являются вибрации, усиливающиеся по мере повышения скорости автомобиля. С проблемой дисбаланса также сталкиваются водители, заменившие колесные диски и шины, а также попадавшие в дорожно-транспортные происшествия. Сегодня Avto.pro подробно разберет виды дисбаланса колеса, характерные признаки данной проблемы, а также все возможные последствия.

Важные моменты

Прежде чем переходить к признакам дисбаланса колес стоит разобраться с тем, что обозначается этим термином. Понятия «дисбаланс» и «разбалансировка» обычно касаются тех элементов автомобиля, которые совершают вращательные движения. Колесо является именно таким элементом. Оно имеет:

Ось симметрии;
Центр тяжести, расположенный на оси вращения колеса;
Множество точек окружности, равноудаленных от центра тяжести.

Если вращающиеся массы неуравновешены, возникает дисбаланс. Однако вместе с колесным диском также вращается, например, шина! Она делает свой вклад в неуравновешенность узла. Колесо можно назвать отбалансированным, если его ось вращения совпала с главной центральной осью инерции. При этом небольшая погрешность все же присутствует, так что любое из колес имеет небольшой дисбаланс. Если он превышен, водитель столкнется с проблемами. Различают такие виды дисбаланса:

Статический;
Динамический.

Статический дисбаланс отражает неравномерность распределении масс вдоль оси вращения. Если неравность слишком велика, неуравновешенные массы будут создавать свою центробежную силу, стремясь переместить колесо в вертикальной плоскости . При этом особенно сильно страдает подвеска, нивелирующая такие перемещения. Для статической балансировки напротив неуравновешенной массы крепят грузик.

Наличие динамического дисбаланса свидетельствует о неравномерности распределения масс в плоскости колеса. В случае статистического дисбаланса центробежная сила постоянно создавала переменные по направлению моменты, то здесь силы разнонаправлены. Устранить такой дисбаланс можно на специальном стенде.

Причины возникновения дисбаланса

Одна из частых причин возникновения дисбаланса – механическое повреждение колесных дисков. Если они имеют вмятины, в дисках появятся неуравновешенные массы. Тоже самое происходит при налипании грязи и снега, однако водитель легко устранит проблему на мойке. Однако наибольшее влияние на баланс колес автомобиля оказывают шины. Они удалены от центра вращения и следствием серьезного дисбаланса может стать сильная вибрация колес, а значит и кузова. На баланс шин влияет:

Неравномерность износа протектора;
Разность давлений;
Разная толщина боковин;
Наличие повреждений (грыжи, нарушение геометрии).

Момент, который часто не учитывают: камни, попавшие в протектор, также влияет на баланс. Отдельный случай: дисбаланс, возникший в результате неправильного монтажа шины или колесного диска. В последнем случае достаточно снять диск и установить его правильно, проследив за плотностью прилегания к тормозному механизму. Бывают и более интересные случаи. При несовпадении диаметров центрального отверстия диска и ступицы также возможен дисбаланс. Чаще всего он проявляется на дисках большого диаметра. Зачастую проблема удается устранить при помощи центровочных колец (супинаторов).

Каковы последствия дисбаланса

Первое и самое явное последствие: появление вибраций. Они дают о себе знать при движении. При слабом дисбалансе их можно почувствовать уже на скорости 80-100 км/ч . А при сильном даже на скорости 40 км/ч и меньше. Характер вибраций меняется с набором скорости, появляются вибрации и толчки рулевого колеса, педалей. В худшем случае будет нарушена курсовая устойчивость. Это не только создает неудобства, но и сказывается на безопасности езды. Возможны такие варианты дисбаланса:

Разбалансированы передние колеса;
Разбалансированы задние колеса;
Все указанное.

В первом случае обычно отмечаются вибрации руля и педалей, незначительная потеря курсовой устойчивости. Во втором случае вибрации также будут, но не всегда сильные, однако машину будет уводить в сторону при быстрых разворотах. В третьем случае наблюдается все из указанного, в салоне появляется шум. Резюмируя, отметим следующие симптомы дисбаланса:

Вибрации руля;
Легкие вибрации кузова, усиливающиеся при наборе скорости;
Появление шумов;
Снижение маневренности транспортного средства;
Снижение комфорта.

При длительном игнорировании указанных симптомов возможна поломка одного или нескольких узлов. Во-первых, быстрее изнашиваются резинометаллические элементы ходовой и подшипники. Не только ступичные, но и триподы ШРУСов. Далее это сказывается на большинстве элементов ходовой. Во-вторых, наблюдается быстрый и неравномерный износ протекторов шин. В-третьих, повышается риск поломки элементов тормозной системы.

Важный момент : если вы чувствуете вибрации только при торможении, дисбаланс колес не является его главной причиной. Рекомендуем снять колеса и осмотреть тормозные диски. Если хотя бы один деформирован, замените оба соответствующей оси. При заклинивании суппорта вибрации тоже появляются. Проблема устраняется чисткой, дефектовкой, установкой новых направляющих и поршней, а также нанесением смазки. Данный материал поможет вам разобраться в смазках тормозных механизмов.

Как часто приходится балансировать колеса

Эксперты расходятся во мнениях, как часто приходится балансировать колеса автомобиля, в ходовую которого не вносились никакие доработки. При этом дисбаланс зачастую возникает по ходу износа шин, а не вследствие нарушения целостности колесного диска. Хотя последний вариант также возможен. Вот на что стоит опираться:

Регулярная проверка: не реже раза в год или чаще – каждые 15 тыс. км;
Обязательная балансировка: после смены резины;
По обстоятельствам: после ДТП, получения удара в переднюю или боковую часть авто, после попадания в глубокую яму.

Любителям спортивной езды стоит балансировать колеса чаще остальных – хотя бы дважды в год. Обычно водители игнорируют данную рекомендацию, вследствие чего появляются вибрации кузова. Они указывают как на дисбаланс, так и на поломку конкретных узлов: внутреннего ШРУСа, подушек силового агрегата и КП, крепежей и демпферов выхлопа.

Где проводят балансировку колес

За данную работу берутся шиномонтажные сервисы . При желании водитель может отбалансировать колесо собственными силами при помощи самостоятельно купленных грузиков, однако мы рекомендуем обращаться к специалистам. Водитель может лишь подтянуть крепежи и очистить колесный диск от загрязнений. Впрочем, специалисты тоже допускают ошибки. Оказавшись в сервисе, проследите за следующим:

Специалист должен вымыть диски и покрышки;
Балансировочный стенд должен быть откалиброван;
Балансировочные грузики должны клеиться к обезжиренной поверхности;
Затяжка крепежей диска осуществляется в правильном порядке с помощью динамометрического ключа;
Финальная проверка баланса, что отклонения равны нулю или очень близки к нему – менее 5 г.

К несчастью, чтобы точно говорить о балансе колес приходится посещать сервис. Ориентируясь на внешние признаки и характерные неисправности (вибрация, тряска руля) водитель не всегда может определить, какие из колес несбалансированы и действительно ли данная проблема актуальна. Многие специалисты рекомендуют обращаться к специалистам при появлении даже слабых вибраций на скоростях 80-100 км/ч.

Какими бывают балансировочные грузики

Чтобы нивелировать действие неуравновешенных масс, к колесному диска крепят небольшие грузики . Шиномонтажные сервисы закупают грузики большими партиями. Обычно они фасуются в упаковке по 100 шт. Рассматриваются следующие варианты:

Грузики со скобой (обычно обозначаются как набивные). Чаще всего ставятся на штампованные диски;
Самоклеящиеся грузики. Клеятся на внутреннюю поверхность обода, причем расположенную горизонтально – в ином случае они открываются при движении.

Как правило, самоклеящиеся грузики используют при балансировке легкосплавных дисков. Однако в силу простоты применения их используют при работе практически с любыми дисками легковых авто. В некоторых случаях требуются тонкие самоклеящиеся грузики. Вес большинства грузиков кратен 5 граммам. При выборе также учитывают:

Тип. Зависит от типа диска/колеса;
Материал. Встречаются свинцовые, но лучше отдать предпочтение цинковым.

Что не учитывают при выборе, так это способ упаковки, состав комплекта, а также качество обработки поверхности изделий (цветовые и защитные покрытия). Хорошие грузики выпускают Tech International, Franken, Reifen, Clipper. Товары «нонейм» брендов также встречаются. Разница в качестве есть, но не существенная. В случае покупки самоклеящихся грузиков лучше взять товар именитого бренда – он оказывается надежнее и реже отклеивается от колесного диска при езде.

Вывод

Проверка и балансировка колес должна быть рядовой процедурой для всех владельцев личного авто. Саму работу рекомендовано доверять специалистам. Выявить дисбаланс можно по косвенным признакам – вибрациям, стукам руля и неравномерному износу покрышек. Отметим, что вибрации также могут быть вызваны износом опор агрегатов и приводов. На балансе колес это не сказывается, но вот симптом тот же. При покупке новых и б.у. дисков, а также установке покрышек обязательно балансируйте колеса – это гарантируют безопасность эксплуатации автомобиля и его надежность.

С другими новостями автомира можно ознакомиться здесь .

Если Вам понравилась публикация, поделитесь новостью в социальных сетях и подписывайтесь на канал .

Проблема балансировки колес возникла со времени появления автомобилей. Однако пока скорость движения была мала, а покрытия дорог – несовершенны, даже значительные дисбаланс и биения колес мало волновали. Но с возрастанием скоростей и улучшением покрытий дорог ситуация в корне изменилась.

Дисбаланс – наличие неуравновешенных вращающихся масс: ступиц, тормозных барабанов, ободьев и особенно шин затрудняет управление автомобилем, снижает срок службы амортизаторов, подвески, рулевого управления, шин, безопасность движения, увеличивает расходы на техническое обслуживание.

Колесо любого транспортного средства является объектом вращения. Оно должно иметь симметричную форму, а это означает, что все точки поверхности колеса в сечениях должны быть равноудалены от оси его вращения, а центр тяжести – лежать на этой оси.

Колесо считается уравновешенным (отбалансированным), когда ось его вращения является и главной центральной осью инерции. Но… как само колесо, его составные части, так и резиновую шину изготовляют с определенными допускаемыми отклонениями от номинальных значений параметров, поэтому оно практически всегда несимметрично, а, значит, и неуравновешенно.

Различают два основных вида неуравновешенности – статическую и динамическую. Статическая это такая неуравновешенность колеса, когда главная центральная ось инерции (О₁ - О₁), на которой находится центр тяжести колеса (ЦТ), параллельна оси вращения (О – О), но не совпадает с ней.

Дисбаланс колеса: а) - статический, б) - динамический

В этом случае сила тяжести неуравновешенной массы (m_н) такого колеса создаст вращающий момент: свободно установленное на оси колесо начнет вращаться (колебаться подобно маятнику) и остановится только тогда, когда неуравновешенная масса (m_н) займет крайнее нижнее положение. Значит, чтобы уравновесить данное колесо статически надо с диаметрально противоположной стороны колеса установить корректирующую массу -уравновешивающий груз (m_у). Такое уравновешивание называется статической балансировкой.

Динамический дисбаланс обусловлен неуравновешенностью по ширине колеса и может быть обнаружен только при вращении его. У такого колеса ось вращения хотя и проходит через центр тяжести, но с главной центральной осью инерции образует некоторый угол α. Неуравновешенные массы колеса в этом случае приводятся к двум массам (m_н), лежащим в диаметральной плоскости. При вращении колеса в местах расположения центров тяжести неуравновешенных масс возникнут центробежные силы (Р_ц), которые, действуя в противоположных направлениях, создадут пару сил с моментом вращения М=Р α . Он-то и характеризует величину динамического дисбаланса.

Теперь для уравновешивания колеса надо на закраинах обода в плоскости действия указанной пары сил с внутренней и с наружной стороны колеса укрепить соответствующие уравновешивающие грузики (m_у), тем самым устранить динамический дисбаланс.

Дисбаланс колеса является следствием либо его конструкции – наличием вентильного отверстия в диске, переменного шага рисунка протектора шины, люком для регулировки тормозов в тормозном барабане, либо технологичности изготовления – неточности геометрической формы, отклонения размеров, неоднородности материалов и т.д.

Точность изготовления деталей колеса оценивается радиальным и боковым биениями, овальностью, местными отклонениями формы. На дисбаланс оказывают влияния биения, овальность – практически не влияет.

Радиальное биение характеризуется разностью расстояний от любых точек беговой дорожки протектора шины до оси вращения колеса. Боковое биение – разностью расстояний боковой поверхности за один оборот колеса от плоскости, перпендикулярной к оси вращения колеса.

Итак, проблема дисбаланса и биений связана с качеством изготовления неуравновешенных вращающихся масс автомобиля. Создать идеальное колесо без дисбаланса и биений практически невозможно. Поэтому на практике при производстве каждой детали колесного узла и шины вводятся определенные ограничения, допуски, исходя из условий их работы и возможностей изготовления. Самую большую «лепту» в дисбаланс колеса вносит шина. Она наиболее удалена от центра вращения, имеет большой вес, сложную многокомпонентную структуру, изготовлена из различных материалов: резины, тканей, стальной проволоки и т.п. Чем дальше от центра лишняя масса материала покрышки, тем большее влияние на дисбаланс она оказывает.

Если шина камерная, то общий дисбаланс ее складывается из дисбалансов покрышки и ездовой камеры, который также зависит от их взаимного расположения. В камере разная толщина стенки, ее стык, особенно если он укреплен стыковочной ленточкой, вентиль оказывают влияние на дисбаланс. Поэтому чтобы его уменьшить, при изготовлении камеры вентиль устанавливают на сторону, противоположную стыку, камеру вставляют в покрышку таким образом, чтобы вентиль камеры совпал с легким местом покрышки. Однако дисбаланс камеры намного меньше дисбаланса покрышки. Основные факторы, влияющие на дисбаланс и биение покрышек:
• стык протектора, неравномерность его толщины по длине окружности, переменный шаг рисунка протектора, в зимних ошипованных шинах – шипы (в новой покрышке и по мере их выпадения);
• стыки в слое корда, стыки слоев корда в каркасе и брекере;
• стык герметизирующего слоя в бескамерной шине;
• неконцентричность бортовых колец, большой нахлест проволоки в бортовом кольце;
• непостоянство углов наклона нитей корда в слоях каркаса и брекера;
• расхождение нитей корда в слоях;
• точность изготовления пресс-формы;
• разная толщина боковых стенок и боковин;
• сгруппированные в одном месте маркировка обозначений на боковине покрышки и пр.

Большинство из перечисленных факторов, оказывающих влияние на дисбаланс, внешне себя не проявляют: они, так сказать, внутренние. Возможные проявления некоторых из них, которые можно обнаружить воочию, представлены на фото 1.

Фото 1. Переменный шаг рисунка протектора как «источник» дисбаланса покрышки

Фото 2. Стыки слоя каркаса, как «источники» дисбаланса покрышки
	а) – одиночный стык
	б) – два стыка
	в) – два стыка рядом

Повышение требований к технологической точности всех процессов производства шин и деталей колеса – непременное условие улучшения их качества, а значит и снижение дисбаланса и биений.

Но поскольку избежать дисбаланса и биений невозможно, ГОСТ 4754-97 регламентирует требования к этим показателям.

При эксплуатации автомобиля дисбаланс колес в сборе с шинами целесообразно проверять через каждые 2-3 тыс. км, а через каждые 10 тысяч колеса с шинами необходимо балансировать заново.

Выписка из ГОСТ 4754- 97 ШИНЫ ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ДЛЯ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ, ПРИЦЕПОВ К НИМ, ЛЕГКИХ ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ И АВТОБУСОВ ОСОБО МАЛОЙ ВМЕСТИМОСТИ (Технические условия)

5.1.7 При вкладывании камеры в покрышку легкое место покрышки должно быть совмещено с вентилем камеры и отмечено на покрышке меткой в виде круга диаметром 5-10 мм, нанесенного прочной несмываемой краской так, чтобы она не закрывалась ободом колеса.

5.1.8 Динамический дисбаланс шин в сборе с колесом должен устраняться корректирующей массой, указанной в таблице 4, с каждой стороны обода колеса.

Т а б л и ц а 4.

5.1.9 Биение шин должно быть не более норм, указанных в таблице 5.

Т а б л и ц а 5

Обозначение шины	Биение шин, мм, не более
Обозначение шины	радиальное	боковое
Радиальная с посадочным диаметром, дюйм 12-14 15-16	1,0 1,5	1,5 2,0
Диагональная всех обозначений	2,0	3,0

Такая выписка из ГОСТ 4754-97 должна быть вывешена в каждой шиномонтажной мастерской.

Читайте также: