Преждевременный выход из строя и повышенный износ деталей, и прежде всего трансмиссии, ходовой части и кузова, возникают в ряде случаев из-за несбалансированности колес по распределению массы относительно оси вращения. Это обусловлено тем, что автомобили развивают большие скорости, а неуравновешенность влечет за собой появление весьма больших центробежных сил и их моментов, значение которых растет пропорционально квадрату скорости.

Несбалансированность приводит к дополнительным динамическим нагрузкам на подшипники, вызывая вибрацию и биение колес, что уменьшает устойчивость машины при движении. Дисбаланс, вызывает также вибрацию элементов подвески, радиатора, пола, крыльев, рулевого колеса и других деталей и механизмов. Вибрации снижают комфортабельность езды, повышают утомляемость водителей и приводят к образованию трещин на панелях кузова и оперения, повреждению, а в отдельных случаях и разрушению других деталей.

Дисбаланс неизбежен в связи с неравномерным износом покрышек, погрешностями изготовления дисков колес и введением дополнительных материалов, используемых при ремонте камер, покрышек и частично колес.

После ремонта и последующей сборки, необходимо отбалансировать колеса статически и динамически на специальных стендах. Грубую статическую балансировку проводят непосредственно на автомобиле. Для этого поднимают автомобиль, проверяют, не задевают ли тормозные колодки за барабан, и вращением колеса определяют наиболее тяжелый участок. Отметив место расположения несбалансированной массы, на диаметрально противоположной стороне укрепляют грузик. Значительное трение в подшипниках, а также невозможность устранения момента центробежных сил, возникающего при быстром вращении, требуют обязательного дополнения статической балансировки динамической на специальном стенде.

Колесо с шиной в сборе автомобилей ЗИЛ-130 и его модификаций балансируют относительно сферических поверхностей. Дисбаланс устраняют постановкой баланcировочных грузов на бортовое кольцо специальным приспособлением, исключающим удары по пружине или грузу. При этом кольцо плотно прижимают к замочному кольцу. В правильности и надежности размещения грузов убеждаются после накачки шин. Для устранения дисбаланса передних колес число грузов должно соответствовать данным, приведенным в таблице 2, и не превышать пяти.

2. Дисбаланс и число устанавливаемых грузов автомобиля ЗИЛ-130

Дисбаланс колеса с шиной в сборе, г-см

        свыше до       Число устанавливаемых грузов

300        750                         1

750        1200                   2

1200        1650                    3

1650        2100                    4

2100        2500                   5

Стенд, показанный на рисунке 36, предназначен для статической и динамической балансировок колес автомобилей в условиях автохозяйств, авторемонтных и шиноремонтных заводов. Он состоит из механизма 1 балансировки, привода этого механизма, тормоза, корпуса 8 сварной конструкции, тумбочки для хранения инструмента, приспособлений для крепления колес на стенде и балансировочных грузиков.

 

Основанием корпуса 8 служит рама 10 с отверстиями для крепления стенда к фундаменту. Механизм балансировки закреплен к верхним полкам 11. На корпусе приварены опоры электродвигателя, рычага подъема двигателя, колодки тормоза и рычага продольного пе-ремещения подвижного кулака. Механизм приводится в действие от электродвигателя ременной передачей. Ремень натягивается за счет массы электродвигателя. Пластина 9 перемещается вверх и вниз между пластинами 6 и 7, выполняющими роль направляющих.

При подъеме электродвигателя вместе с плитой и при нажатии на педаль 13 ремень освобождает верхний шкив, что приводит к разъединению механизма балансировки от привода. При продолжении подъема электродвигателя толкатель кронштейна 5 упирается в шарнирно закрепленную колодку тормоза и прижимает ее к шкиву вала механизма балансировки. Балансируемое колесо останавливается.

С помощью механизма балансировки определяют место неуравновешенности колеса. Вал 2 (рис. 37) вращается на двух сферических подшипниках 3 и 14. Причем передняя опора 4 неподвижная, а задняя 15 — качающаяся. Верхний конец последней подвешен на резьбовом вале 16, который установлен на стойке 13 в двух шариковых подшипниках 11. Опора 4 и стойка 13 механизма балансировки закреплены болтами на полках корпуса стенда.

Во внутренней обойме подшипника 14 качающейся опоры 15 находится резьбовая втулка 12, которая вращается вместе с валом. При вращении маховика 17 качающаяся опора 15 передвигается вдоль резьбового вала, вследствие чего резьбовая втулка 12 поворачивается относительно вала 2, а втулка 12 перемещается и поворачивается независимо от вращения вала. Резьбовая втулка 12 с помощью направляющей шпонки 9 передает вращение кулачкам 7 и 10, связанным шпонкой 6, а также предотвращает угловое перемещение кулачков один относительно другого. Следовательно, кулачки 7 к 10 вращаются вместе с резьбовой втулкой 12 и валом 2 и могут быть повернуты относительно него.

Шаг резьбы втулки обеспечивает полный оборот кулачков относительно вала. Кулачок 7 также может передвигаться вдоль ступицы кулачка 10, зафиксированного от осевого перемещения пружинным кольцом 8. Шкив 5 расположен на шпонке и фиксируется от осевых перемещений с помощью стопорных болта и кольца. Установочные приспособления для дисков колес различных автомобилей находятся на переднем конце вала 2 и фиксируются от проворачивания шпонкой 1 и гайкой. К качающейся опоре 15 крепят резонансный индикатор, воспроизводящий колебания опоры вала от неуравновешенных масс колеса с той же частотой, но с большей амплитудой.

Индикатор представляет собой маятник, состоящий из упругих пластин 3 (рис. 38) и колеблющейся массы из нескольких грузиков 4, 5, 6 и 7. К раме 2 маятника монтируют пластину 1 с нанесенными на ней черными и белыми полосками. При наличии колебаний края черных и белых полосок четко различаются, а при больших амплитудах колебаний они сливаются в общий серый фон.

Массу колеблющихся деталей и упругость пластин 3 выбирают таким образом, чтобы частота собственных колебаний индикатора была равна частоте вынужденных колебаний, т. е. 830 колебаний в минуту. Для настройки индикатора в резонанс служит грузик 7, массу которого подбирают на заводе-изготовителе.

Колесо, подлежащее балансировке, размещают на вал станка как со ступицей, так и без нее. При установке колес со ступицей исключаются погрешности балансировки, связанные с несоосностью диска колеса и вала.

 

Рис. 38. Резонансный индикатор:

1 — пластина; 2 — рама; 3— упругая пластина; 4, 5, 6 и 7 — грузики.

 Для монтажа со ступицей и без нее в комплект к стенду входят различные приспособления, балансировочные грузики и инструмент.

Колеса со ступицей устанавливают с помощью двух конусов сменной втулки и гайки вала, а без ступицы — диска с резьбовыми отверстиями. На диске имеется несколько концентричных рядов отверстий, рассчитанных на крепление колес автомобилей различных марок. Колеса чаще всего соединяют с диском пятью болтами таким образом, чтобы конусные головки болтов фиксировались по фаскам отверстий в диске.

Колеса с иным, чем у установочного диска, расположением посадочных отверстий монтируют с помощью универсального диска с кулачками. Для этого диск с заранее установленными по отверстиям в диске колеса кулачками ставят на специальную подставку. На диск размещают колесо таким образом, чтобы отверстия в последнем диске своими фасками совпали со сферическими головками кулачков. Затем на колесо кладут планшайбу, чтобы ее пазы совпадали с головками кулачков, и затягивают гайку.

Для установки кулачков по отверстиям, диск устанавливают горизонтально фасками посадочных отверстий вверх. Отпускают гайки кулачков па диске. Сферические головки кулачков должны плотно сесть на фаски посадочных отверстий дисков колеса. Затем затягивают гайки. Колесо вместе с дисками крепят на валу станка с помощью конусов сменных втулок и гайки, обеспечивая минимальный зазор между колесом и корпусом стенда (примерно 20 мм).

При статической балансировке необходимо обеспечить минимальный момент трения вала стенда, для чего педаль тормоза ставят в среднее положение, а приводной ремень отключают от ведомого шкива.

При наличии статической неуравновешенности наиболее тяжелая точка колеса займет нижнее положение. На диаметрально противоположной стороне наносят мелом метку и крепят на диске балансировочный груз. Если при повороте на 90 градусов, колесо продолжает поворачиваться, а груз опускаться вниз, то значит он слишком тяжел, и наоборот. Подбором массы и места установки грузиков достигается равновесие колеса. Статически уравновешенное колесо должно оставаться неподвижным при повороте на любой угол. При массе грузиков более 45 г их рекомендуется заменять на два и ставить с каждой стороны диска, что уменьшает их динамическую неуравновешенность.

Поскольку статически сбалансированное колесо при работе (при движении) может оказаться неуравновешенным под воздействием неуравновешенного момента от пары центробежных сил, то для ее определения и устранения проводят динамическую балансировку.

Способ динамической балансировки колес на стенде заключается в том, что при его вращении, изменяется положение кулачков балансировочного механизма до тех пор, пока момент от их центробежных сил уравновесит момент от неуравновешенных масс колеса. Величину уравновешивания определяют по резонансному индикатору, передающему колебания вала от неуравновешенных масс, с той же частотой, но с большей амплитудой.

Балансировку проводят после тщательной статической балансировки следующим образом. Рукоятку подвижного кулачка отводят в крайнее правое положение, что обеспечивает расположение обоих кулачков строго на одной оси. Включают ременную передачу постановкой педали в верхнее положение и электродвигатель. Колесу придается постоянная угловая скорость (830 мин-1). Если колебания шкалы индикатора указывают на наличие динамической неуравновешенности, то подвижный кулак передвигают немного влево, вводя дисбаланс по шкале (30 г-см).

Вращением маховика поворачивают кулачки относительно вала до тех пор, пока колебание индикатора будет наименьшим. В этом положении момент, создаваемый кулачками, и момент от динамической неуравновешенности колеса имеют противоположные направления. Насколько правильно будет определен этот момент, зависит точность нахождения места постановки балансировочных грузиков.

Для облегчения этой операции находят границы уменьшения и увеличения колебаний с подсчетом частоты вращения, а затем принимают среднее положение.

Далее медленным поворотом рукоятки перемещают кулачок до исчезновения колебаний индикатора. Выключают электродвигатель и, нажимая на педаль, затормаживают колесо. Далее его поворачивают рукой таким образом, чтобы белая полоска на подвижном кулачке под шкалой совпала со стрелкой, и определяют массу балансировочного грузика. Затем наносят мелом метки в плоскости, проходящей через вал и оба кулачка, до последующей постановки грузиков. В заключение проверяют правильность установки и массы выбранных грузиков. Для этого подвижный кулачок ставят в нулевое положение, включают стенд и контролируют балансировку. При этом не должно быть колебаний индикатора. В противном случае необходимо повторить балансировку.

Для уравновешивания колес используют машину (рис. 39) AMR-2 (производство ГДР).

 

Основные технические данные машины AMR-2

Максимальный диаметр колес, мм       850

Максимальная ширина, мм         250

Максимальная масса, кг           30

Мощность электродвигателя, кВт       0,8

Масса машины, кг                         170

Качество уравновешивания, г       ±5

               >>           градусов         ±10

Габариты, мм                                 970X970X520

Машина AMR-2 служит для динамической балансировки колес с массой до 30 кг и допустимым дисбалансом около 300 г-см. Если дисбаланс больше, то во избежание поломки машины вначале рекомендуется провести предварительную статическую балансировку. Для этого колесо закрепляют в зажимном приспособлении и, разъединяя стопор, освобождают главный вал. Поворачивая колесо на 90°, определяют место размещения грузиков и после их установки повторно проверяют качество уравновешивания.