Колебания, вызываемые неуравновешенностью управляемых колес

Если колесо уравновешено, то элементарные центробежные силы, действующие в каждой точке колеса, взаимно уравновешиваются, т.е. сумма их равна нулю (статическая балансировка) и сумма моментов этих сил также равна нулю (динамическая балансировка). Если центр тяжести колеса не совпадает с его осью вращения, то сумма элементарных центробежных сил не равна нулю, т.е. нарушается статическая балансировка (рис. 51а), а если центр тяжести колеса совпадает с осью вращения, но масса колеса расположена несимметрично относительно плоскости симметрии колеса, перпендикулярной оси его вращения, то не равна нулю сумма моментов элементарных центробежных сил, т.е. нарушается динамическая балансировка

(рис. 51б).

Неуравновешенность колеса удобно оценивать некоторой условной дополнительной массой, сосредоточенной в одной точке полностью уравновешенного колеса (рис. 51б). Центробежная сила Р_ц, создаваемая этой дополнительной массой в результате ее вращения вместе с колесом, направлена по радиусу колеса (рис. 51в) и непрерывно изменяет свое положение относительно оси шкворня. Составляющая P_x силы Р_ц, перпендикулярная оси шкворня, создает момент Р_х I_ц (рис. 51г), стремящийся повернуть колеса относительно шкворня. Величина и направление силы Р_х, а, следовательно, и момента I_ц зависят от положения условной массы, вращающейся вместе с колесом.Согласно рис. 51в Р_{х –} Р_ц Sinβ = P_цSin(ω_кt). Следовательно, момент М_нц, стремящийся повернуть каждое управляемое колесо относительно шкворня, равен

; (193)

где M_ну – неуравновешенная масса;

r_m – плечо приложения массы M_ну.

Обычно допустимый дисбаланс задается моментом М_дб, равным произведению силы тяжести P_ну неуравновешенной массы на плечо r_m ее приложения. Принимая во внимание, что и , получим

;

а)

Рис. 51.

Как видно из равенства (193), в результате неуравновешенности колеса при его вращении создается переменный по величине и знаку синусоидальный момент, стремящийся вызвать колебания каждого из колес относительно шкворней. Частота этого момента равна частоте вращения колеса, а амплитуда пропорциональна моменту дисбаланса и квадрату скорости движения автомобиля.Поскольку оба управляемых колеса связаны между собой рулевой трапецией, то моменты М_ну на каждом из колес алгебраически складываются. Наиболее неблагоприятным является случай, когда неуравновешенные массы колес смещены по фазе на угол 180° (рис. 51г). Для уменьшения колебаний управляемые колес относительно шкворней, вызываемых их неуравновешенностью, на автомобильных заводах и в эксплуатации колеса легковых автомобилей балансируются. Для балансировки предусмотрено крепление на ободе специальных балансировочных грузиков.