Технічні науки / 3. галузеве машинобудування

Малькутник П.В. Ткачук В.П.

Хмельницький національний університет

ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ БАЛАНСУВАННЯ КОЛІС АВТОМОБІЛЯ

Неврівноваженість коліс автомобіля збільшує вібрацію і затрудняє керування, зменшує термін використання шин та деталей ходового вузла автомобіля, що тягне за собою додаткові витрати на технічне обслуговування, погіршує безпеку руху автомобіля на дорозі.

Підвищений рівень вібрацій в автомобілі викликає дискомфорт водія та пасажирів, що може призвести до погіршення самопочуття, органів слуху та зору, а також викликати нудоту.

Загальна неврівноваженість колеса складається із суми дисбалансів: шини, диска, гальмівного барабана, півосі і деталей, за допомогою яких диск закріплюється на піввісь (гвинтів кріплення, підшипників, гайки і контргайки кріплення підшипників, стопорної шайби, шпильки кріплення півосі, ковпачкової гайки кріплення, внутрішнього диска коліс, гайки кріплення зовнішнього диска коліс маточини колеса)

Конструктивні причини дисбалансу коліс обумовлені особливостями конструкції деталі. Наприклад, для накачування шини на ободі є вентиль , маса якого порушує їх зрівноваженість.

Технологічні причини пов’язані з допустимими відхиленнями розмірів і параметрів деталей (у тому числі і дисбалансу), що забезпечують їх взаємозамінність.

Експлуатаційні причини – нерівномірне зношування шини, деформації дисків.

На сьогоднішній день найбільш розповсюдженим методом зрівноваження коліс автомобіля є їх балансування на спеціальних, стаціонарних верстатах. Проте можна вказати деякі недоліки такого балансування:

1. вісь балансування не є робочою віссю і після перемонтажу колеса з балансованого верстата на робочу вісь, відбувається зміщення осі обертання, а це породжує нову неврівноваженість;

2. неможливо виправити дисбаланси деталей, за допомогою яких колесо закріплюється на піввісь;

3. кожен балансувальний верстат дозволяє балансувати колеса, маса та розміри яких лежать в певному діапазоні.

Отже, для того щоб балансувати колеса на станції технічного обслуговування будь-яких розмірів необхідно мати декілька моделей верстатів, тобто окремо для легкових та вантажних автомобілів.

Для підвищення точності врівноваженості коліс авторами автомобіля запропоновано виконувати їх добалансування на робочій осі методом обходу вантажем [1]. Експериментальні дослідження методу проводилась на автомобілі ВАЗ 21099 після встановлення раніше відбалансованого на верстаті колеса на робочу вісь.

Для виконання операції балансування колеса методом обходу вантажем використали електронний осцилограф ВМ 8020 із п’єзодатчиками ДН-4 та набір важків (5,10,15 і 50 г). Добалансування виконувалось наступним чином.

Перед виконанням балансування підіймали домкратом 2 колесо 1 (рис.1,а). дисбаланс якого необхідно було виправити. Домкрат встановили на відстані l₁=0.5 м від центра колеса.

Місце встановлення вібродатчика 3 на осі вибиралось таким чином, щоб він знаходився між центром колеса і домкратом, а також якомога ближче до колеса, де більша амплітуда вібрацій. Датчик встановили на відстані l₂=0.2 м від центра осі колеса. Запустили двигун, і за допомогою трансмісії привели в рух колесо. Амплітуду вихідної вібрації записали за допомогою осцилографа на ПК за допомогою програми.

Рис .1 Схема балансування колеса автомобіля

Швидкість обертання колеса підтримувалася постійно під час запису амплітуди вібрацій. Стрілка спідометра у кожному експерименті стояла на позначці 60 км/год.

Рис 2. Амплітуда вихідної вібрації вісі, до балансування

Крейдою виконали розмітку колеса на чотири рівних сектори і пронумерували мітки (рис1,б) На диску, за допомогою пластиліну, встановили вантаж (положення №1) масою 10г Радіус встановлення . Знову запустили двигун і привели в рух колесо. Амплітуду вібрації вісі, після встановлення вантажу, записали на комп’ютер. Швидкість обертання колеса, як і при пробному пуску, відповідала значенню 60 км/год.

Почергово повертаючи вантаж за годинниковою стрілкою на 90° не змінюючи радіуса встановлення і маси вантажу. Приводили в рух колесо і знімали показники амплітуди вібрацій за допомогою осцилографа на комп’ютер.

Рис 3. Амплітуди вібрацій вісі автомобіля після добалансування

_{Проаналізували результати записів амплітуди вібрацій, було виявлено, що найменша амплітуда вібрацій осі була тоді, коли вантаж був розміщений в положеннях 3 і 4 (рис.4,а)}

_{Сектор між мітками 3 і 4 розбили навпіл (положення 5) і знову встановили вантаж на радіусі RВ. Амплітуда вібрацій осі при обертанні колеса із швидкістю, що відповідає 60 км/год, знову зменшилась. Таким чином було вибране місце встановлення корегуючого вантажу.}

_{Для визначення оптимальної маси корегую чого вантажу експеримент було продовжено. Не змінюючи місце закріплення вантажу, поступово збільшували масу на 5 г ,10г,15г і 50 г (. Після кожного збільшення вантажу приводили в рух колесо і знову записували показники з допомогою осцилографа на комп’ютер. За результатами вимірювань амплітуд побудували діаграму(рис.4,б).}

_{кут встановлення вантажу}

_{а) б)}

_{Рис3: діаграма амплітуди вібрацій}

_{Під час експерименту при встановлені вантажу масою до 15 г на радіусі RB=025 в положенні між мітками 3 і 4 біла зафіксована мінімальна амплітуда вібрацій (рис.2,б). На цьому подальше балансування було припинено .А амплітуда вібрації осі після встановлення корегую чого вантажу зменшилась приблизно в 2,5 рази. Ефективність балансування була помітно візуально, а також відчувалось зменшення вібрацій кузова автомобіля.}

_{ВИСНОВКИ}

_{Виконання операції до балансування коліс автомобіля на робочій осі методом обходу вантажем дозволяє суттєво підвищити точність балансування однак даний метод потребує значних затрат часу. В подальшому, заради скорочення часу, що затрачається на операцію балансування коліс на робочій осі, необхідно розробити методи до балансування коліс за меншу кількість пусків.}

_{Література}

_{1. Справочник по балансировке / [ред.-упоряд. М. Щепетильников]. – М. : Машиностроение, 1992. – 320 с.}