3. Методы балансировки колес автомобилей
Следует рассматривать два основных метода к решению вопроса о балансировке колес автомобилей - компенсационный и аналитический.
3.1. Компенсационный метод
Этот метод предусматривает раздельную статическую и динамическую балансировку.
Статическая балансировка реализуется за счет свойства колеса, имеющего смещение центра тяжести от оси вращения, поворачиваться под действием гравитационных сил. Балансировка осуществляется путем подбора и установки на колесо балансировочных грузиков, обеспечивающих смещение центра тяжести на ось вращения.
Динамическая балансировка осуществляется после выполнения статической и обеспечивается тем, что на валу, на котором закрепляют балансируемое колесо, располагается специальное балансировочное устройство для создания искусственного управляемого по величине и плоскости действия динамического дисбаланса. Суммарный дисбаланс (колесо + балансировочное устройство) оценивают по вибрации вала возникающей при вращении колеса с балансировочным устройством. Путем создания балансировочным устройством искусственного динамического дисбаланса равного по величине, но противоположного по плоскости действия динамическому дисбалансу в колесе добиваются отсутствия вибрации вала (метод вычитания)*. Так как устройство для создания искусственного динамического дисбаланса можно визуально наблюдать, то появляется возможность судить о величине дисбаланса, а после остановки вращения вала и о плоскости его действия. Это позволяет сделать вывод о величине и плоскости действия дисбаланса в колесе, которое находилось в процессе балансировки на одной оси с балансировочным устройством, на основании чего в соответствующих местах колеса устанавливаются балансировочные грузики. Данный метод реализован в балансировочном станке ГАРО модели 191 и более подробно рассматривается ниже.
* При малых дисбалансах, для точной балансировки возможен метод сложения.
3.2. Аналитический метод балансировки
Аналитический метод балансировки заключается в том, что при вращении колеса, установленного на валу балансировочного станка, с помощью датчиков и соответствующих электронных устройств анализируют его колебания в определенной плоскости (обычно в вертикальной). Величина сигнала от датчиков пропорциональна величине дисбаланса, а мгновенное его значение связано с плоскостью действия. Для определения плоскости действия дисбаланса чаще всего используется стробоскоп, лампа которого освещает колесо или диск с делениями, вращающийся синхронно с колесом, в момент его максимального смещения под действием неуравновешенных сил (Станок К-121). При отсутствии диска с делениями для фиксации плоскости действия дисбаланса на колесо предварительно мелом наносят метки. Аналитический метод может предусматривать раздельно статическую и динамическую балансировки.
Современные балансировочные станки могут совмещать в себе статическую и динамическую балансировки. Сущность данного метода заключается в том, что оценивается дисбаланс последовательно в двух плоскостях проходящих через края диска колеса совпадающие с плоскостями установки балансировочных грузиков. В момент оценки дисбаланса в одной из плоскостей, центробежные силы действующие в другой кинематически или аналитически блокируются. Балансировка проводится при вращении колеса, однако оценивается форсированный за счет вращения статический дисбаланс в одной из плоскостей. После статической балансировки двух плоскостей колесо в целом становится сбалансированным и динамически. Данный метод требует максимум двух грузиков на колесо, по одному на внутренней и внешней стороне обода.
Для балансировки колес используются сегментные свинцовые или стальные грузики с заведомо известной массой, которая обычно указана на самом грузике в граммах. Грузики крепятся к ободу с помощью упругих скоб, которые могут быть заделаны в грузики при их изготовлении, приклёпаны к грузику (см. Рис.3.б) или составлять отдельную деталь (см. Рис.3.а). Последний вариант отличается простотой конструкции и удобством подбора при балансировке, так как один раз установив скобу, можно закреплять на ней последовательно несколько грузиков различной массы.
Рис. 3. Крепление балансировочных грузиков на ободе колеса:
а - на бескамерном колесе; б - на камерном колесе; в - с учетом регулирования их действия при статической балансировке;
1 - борт бескамерной шины; 2 - скоба; 3 - грузик балансировочный; 4 - вентиль, 5 - обод.
Так как стандартные грузики выпускаются промышленностью по массе с довольно большим интервалом, то часто бывает невозможно подобрать массу необходимую для балансировки. В этих случаях свинцовые грузики можно взять заведомо большей массы и уменьшать ее удалением части зубилом или кусачками. Без разрушения грузиков процедура подбора осуществляется следующим образом. Берут два одинаковых грузика суммарная масса которых заведомо больше потребной. Грузики устанавливают рядом в необходимой точке обода, поле чего раздвигают их в несколько шагов от точки крепления в разные стороны на равные расстояния, добиваясь получения необходимого результата по балансировке (см. рис.3. в).