19.8. Техническое обслуживание шин, балансировка колес

Нарушение балансировки колес проявляется при скорости движения автомобиля более 70—80 км/ч как вибрация кузова, которая при разбалансировке передних колес весьма ощутима на рулевом колесе. Для устранения данной неисправности необхо­димо заменить деформированные диски колес и (или) шины и отбалансировать колеса на специальном стенде для динамиче­ской балансировки.

Балансировка колес

При движении автомобилей на больших скоростях и, в пер­вую очередь, легковых с независимой подвеской, появляется биение колес (в горизонтальной плоскости) и подпрыгивание в вертикальной плоскости. При этом ухудшается сцепление колес с дорогой, затрудняется управление автомобилем, а при опреде­ленных условиях движения, например на скользкой дороге, ав­томобиль может стать вообще неуправляемым.

Статический и динамический дисбалансы имеют место поч­ти в каждой шине. Причиной этому могут быть некоторые отклонения при изготовлении шины, неправильный монтаж, не­равномерный износ протектора.

Статический дисбаланс — неравномерное распределение массы шины (колеса) относительно оси вращения. При движе­нии автомобиля статический дисбаланс вызывает биение колеса в вертикальной плоскости, возникает вибрация кузова, ослабе­вают крепежные и сварочные соединения.

Динамический дисбаланс — неравномерное распределение массы шины (колеса) относительно ее центральной продольной плоскости качения. Биение колеса происходит в горизонтальной плоскости. На подшипники ступицы, детали рулевого привода и механизма действует знакопеременная высокочастотная нагруз­ка, и они интенсивно изнашиваются. Характерным признаком такого дисбаланса является биение рулевого колеса.

Любой вид дисбаланса вызывает пятнистое изнашивание протектора.

Торцевое биение («восьмерка») возникает в результате де­формации автомобильного колеса при его сильных боковых уда­рах. У легкового автомобиля при биении колеса в 4—5 мм ско­рость изнашивания в отдельных частях протектора возрастает на 15—25 %. Для грузовых автомобилей и автобусов, имеющих без­дисковые колеса, торцевое биение может возникнуть при нерав­номерной затяжке или нарушении последовательности затяжек гаек крепления.

Балансировка шины должна проводиться после ее монтажа, а также при проведении ТО-2.

На грузовых автомобилях и автобусах 60—70 % шин снима­ется из-за преждевременного разрушения каркаса, что не позво­ляет использовать шины для наложения нового протектора. В большинстве случаев эти повреждения являются следствием неаккуратного вождения автомобиля, низкого давления воздуха в шинах, плохого состояния дорог. Примерно 30 % шин снима­ется из-за повреждения боковин, 20 % — из-за повреждения протектора, остальные причины: отрыв борта (15 %), расслоение каркаса и брекера (12%), изнашивание до нитей корда (10%), брак заводов-изготовителей в пр.

В шинах, снятых из-за изнашивания протектора, также име­ет место недоиспользования ресурса. Только 25 % шин имеет равномерный износ протектора. При этом преобладает односто­роннее изнашивание (более 40 %).Внешним показателем правильной эксплуатации шины яв­ляется равномерное изнашивание протектора. Любые отклоне­ния в работе шины вызывают дополнительные проскальзывания элементов протектора, его неравномерное изнашивание.

Ухудшение дорожного покрытия сокращает ресурс шин на 25 % на гравийно-щебеночных дорогах и на 50 % на каменистых разбитых дорогах.

На нагрев шины влияет температура окружающего воздуха. Оптимальный температурный режим шины 70—75 °С. При на­греве шины до температуры 100 °С износостойкость резины и прочность связи между резиной и кордом снижаются в полто­ра—два раза. Нагрев до минус 120 °С считается опасным, выше — критическим: при неправильной эксплуатации возможно возго­рание шины.

При температуре минус 40 °С и ниже непрогрстыс шины из неморозостойкой резины при резком трогании автомобиля с места и ударах могут растрескаться.

Скорость движения также влияет на скорость изнашивания. Так, при скорости 140 км/ч износ примерно в два раза выше, чем при скорости 60 км/ч. При увеличении силы тяги или тор­мозной силы скорость изнашивания шины возрастает в геомет­рической последовательности.

Перегрузка шины на 10 % снижает ее ресурс на 20 % в ос­новном из-за перегрева. Это можно компенсировать снижением скорости движения.

Давление в шине является наиболее значимым эксплуатаци­онным параметром. При снижении давления боковины шины испытывают большую нагрузку, что вызывает их деформацию. Увеличивается расход топлива (до 15 %), возрастают усталост­ные напряжения в каркасе, рвутся нити (особенно метал л о кор­да), значительно повышается температура. У радиальных шин наблюдаются случаи кольцевого излома в зоне посадки шины на обод. Быстрее изнашивается протектор, в частности по краям беговой дорожки протектора (радиальные низкопрофильные шины такому виду изнашивания подвержены в меньшей степе­ни). На хороших дорогах эксплуатация шин с давлением, вели­чина которого находится в интервале допустимых для данной модели максимальных значений, наиболее рациональна, но сни­жается комфортность при этом из-за увеличения жесткости шины.

Стенды для балансировки колес. Для устранения дисбаланса колес производят их статическую, а если этого недостаточно, то и динамическую балансировку, используя для этого свинцовые грузики с пластинчатыми прижимами. Для легковых шин, на­пример размерностью 13 дюймов, динамический дисбаланс дол­жен устраняться грузиками массой не более 60 г на каждой из плоскостей балансировки.

На рис. 19.11 показана схема статической балансировки ко­леса с помощью простейшего приспособления при горизонталь­ном положении колеса (есть приспособления для статической балансировки с вертикальным положением колеса). При контак­те приспособления 2 (на нем удерживается колесо) на опоре 3, колесо сразу же накренится по радиальной оси колеса, под дей­ствием силы Р. Данную неуравновешенность необходимо ком­пенсировать путем установки грузика, соответствующей массы, прикрепив его к диску колеса с диаметрально противоположной стороны в точке А (причем неважно — сверху или снизу). Уста­новку грузиков противовесов следует производить только специ­альными комбинированными щипцами с молотком, для забива­ния скоб грузиков в паз между диском и покрышкой, предвари­тельно приспущенного колеса.

Статическая балансировка колеса не устраняет неуравновешенность от момента, создаваемого парой центробежных сил (рис. 19.12), возникающих при вращении колеса и стремящихся наклонить его вместе с установочным приспособлением и осью. Для этого достаточно сделать мелом отметку на оси, в месте наибольшего отклонения (биения), и установить в этой плоско­сти уравновешивающий грузик. Если его масса будет слишком велика, то следует установить два грузика в точках Б.

Если колесо неотбалансировано то, наряду с повышенным износом протектора быстро изнашиваются подшипники ступиц, детали рулевого управления.

Промышленность выпускает балансировочные станки, на которых производится одновременно статическая и динамиче­ская балансировка колес (рис. 19.13).

При балансировке колесо устанавливают на вал станка, одна из опор которого (правая) плавающая имеет некоторую свободу перемещения вместе с валом. Колесо, имеющее дисбаланс, при вращении начинает «бить». Это воспринимается валом и переда­ется на индикатор б, с помощью которого определяются поло­жение и масса балансировочных грузиков.

Недостаток данного станка — необходимость снятия колес с автомобиля для проведения их балансировки. Кроме этого, не учитывается возможная несбалансированность тормозного бара­бана и ступицы колеса.

Более сложные балансировочные станки (рис. 19.14), осна­щаются электронным оборудованием.

При динамической балансировке неуравновешенная масса колеса вызывает механические колебания вала 2, которые через колеблющуюся систему 7 передаются на индукционный датчик 1, преобразующий их в электрические импульсы.

Импульсы поступают в электронный блок 3, преобразуются и ток определенного напряжения подается на измерительный при­бор 4, который показывает величину неуравновешенных масс колеса. Их расположение определяют с помощью стробоскопи­ческой лампы 5 и градуированного диска 6, вращающегося вме­сте с колесом. Момент вспышки лампы соответствует крайнему нижнему положению неуравновешенной части колеса.

На рис. 19.15 показаны современные электронные стенды для балансировки колес.

Недостатки данных стендов — и необходимость снятия колес с автомобиля для проведения их балансировки и отсутствие воз­можности учета несбалансированности тормозного барабана и ступицы.

Более точные стенды, позволяющие производить баланси­ровку колес в сборе с тормозным барабаном, без снятия их с ав­томобиля. При статической балансировке передний мост авто­мобиля вывешивают так, чтобы рычаги подвески имели свободное перемещение. Под рычагами устанавливают датчик. Колесо раскручивают прижимаемым к шине приводным шкивом до скорости, превышающей резонансную, после чего шкив отодвигается, и колесо продолжает вращаться по инерции. Статически несбалансированные массы колеса вызывают вертикальные его колебания, которые через рычаги подвески воспринимаются датчиком и передаются в виде электрических импульсов в элек­тронно-измерительный блок стенда. В момент возникновения импульса колебания колеса датчик включает стробоскопическую фару, освещающую предварительно нанесенную мелом произ­вольную метку на шине, которая в свете импульсной лампы бу­дет казаться на вращающемся колесе неподвижной. Положение метки запоминают и, остановив колесо, поворачивают его так, чтобы метка заняла относительно вертикальной оси на плоско­сти колеса то же положение. После этого на верхнюю точку обо­да колеса с внешней стороны устанавливают грузик массой, со­ответствующей показаниям измерительного прибора.