Причины и меры предупреждения дисбалансов колес. Кременчугский колесный завод
autoExpert » СТАТТІ » Автокомпоненти » Причины и меры предупреждения дисбалансов колес

Причины и меры предупреждения дисбалансов колес

  • Переглядів: 1905
  • Дата: 7-05-2012, 12:38
  • Print
Причины и меры предупреждения дисбалансов колесВ связи с улучшением качества дорожных покрытий, мощностных и аэродинамических показателей автомобилей максимальные и средние скорости движения автотранспорта непрерывно возрастают, что рождает или обостряет ряд проблем. В частности, проблемы безопасности, комфортабельности, надежности, долговечности автомобильной техники. Свой вклад вносят и такие явления, зависящие от скорости движения, как дисбалансы и биения вращающихся масс – ступиц, тормозных барабанов, дисков колес, шин.

Каждый из производителей колес и шин, естественно, старается свести к минимуму (в идеале – к нулю) дисбалансы своей продукции. ОАО «Кременчугский колесный завод», выпускающий широкую номенклатуру колес для автомобильной техники, не стоит в стороне от этого дела. Тем более что колесо – самый, пожалуй, активный источник дисбалансов и вибраций на автомобиле. Например, из теории следует, что «тяжелое» место на колесе создает центробежную силу F, пропорциональную квадрату окружной скорости Vк в данном месте, т. е. скорости Vа автомобиля (F= MVa2/Rk). Так, если «тяжелое» место массой 50 г расположено на беговой дорожке шины 175/70R13, радиус которой Rk = 0,265 м, то при Vа = 144 км/ч сила F= 302 Н (30,8 кгс). Кроме того, при вращении колеса эта сила циркулирует, то прижимая колесо к дорожному полотну, то пытаясь оторвать его от полотна. Если же вектор ее действия, к тому же, не лежит в центральной плоскости колеса, она вызывает еще и боковое его биение.

Конечно, подвеска кузова в какой-то степени «гасит» возникающие вибрации, но полностью убрать их не в состоянии. Особенно если частота колебаний колеса приблизится или совпадет с собственной частотой подрессоренных масс автомобиля.

Так что неуравновешенность колеса – далеко не безобидное дело. Поэтому спеицалисты КрКЗ постоянно занимаются как изучением, так и поиском мер по ее предупреждению или хотя бы снижению приемлемого минимума. При этом руководствуются в первую очередь положением теории вынужденных колебаний вращающихся масс, гласящим: если тело вращения имеет форму, при которой все точки его поверхности во всех сечениях, проходящих через ось вращения, симметрично равноудалены от этой оси, центр его масс располагается на ней, а сама ось вращения совпадает с главной центральной осью, то такое тело стопроцентно уравновешено. Другими словами, причинами несбалансированности колеса могут быть: разнотолщинность материала в симметричных относительно оси вращения точках сечения, расположение этих точек в разных продольных плоскостях (боковая деформация), неоднородность материала и т. п. Все причины, в свою очередь, могут быть следствием несовершенства конструктивных и технологических решений, а в условиях эксплуатации, кроме того, и следствием нарушения установленных правил эксплуатации колес.

Конструктивная неуравновешенность (дисбаланс) колес обусловлена необходимостью обеспечивать заданные условия их работы. Например, каждое колесо должно иметь отверстие для вентиля зарядки шины или ее камеры воздухом, разборное колесо – замок с зазором и т. д. Такой дисбаланс, разумеется, заранее просчитывают и тем или иным способом пытаются свести к минимуму. В том числе с помощью изготовителей шин: они помечают самую «легкую» (или «тяжелую») точку шины и рекомендуют устанавливать шину «меткой» симметрично (или рядом) вентильному отверстию колеса.

Сложнее с технологическим дисбалансом колес. Уже хотя бы потому, что колесо в целом и отдельные элементы его конструкции (диск, обод, запирающие полукольца) изготовляются, как и любая деталь машины или механизма, с допусками на размеры (диаметры, толщины, положения отверстий крепления колес на автомобиле и т. п.), что ведет к неизбежной их разноразмерности, а следовательно, несимметричности сечений, о которой шла речь выше.

Но есть и другие причины. Это, в частности, анизотропность материала, т. е. неодинаковая пластичность в разных направлениях, приводящая к неравномерному его перемещению при штамповке; неточность (допуски!) штампов и сборочной оснастки; влияние сварочных операций; несовершенство конструкции и допуски на изготовление автомобильных деталей, работающих в паре с колесом, и т. д.

Все перечисленные, а также неназванные здесь технологические причины дисбаланса особенно сильно проявляются, естественно, на наиболее удаленных от оси вращения элементах колеса. Прежде всего на его ободе. Поэтому первой исследовательской работой по дисбалансам новых конструкций колес всегда были и остаются эксперименты с ободом.

Технология таких экспериментов сводится к запрессовке в обод эталонного, т. е. хорошо отбалансированного, диска. Натяг – тот же, что и при изготовлении серийных колес, т. е. 0,5 мм. Затем подсобранное колесо устанавливают на балансировочный станок и определяют его «легкое» место, которое, очевидно, и будет «легким» местом обода. Диск выпрессовывают и замеряют толщину обода в нескольких сечениях, что позволяет выявить влияние изменения толщин по окружности обода на дисбаланс и скорректировать режимы профилирования ободьев. Причем, как показывает опыт, корректировать чаше всего приходится усилия на профилировочных роликах.

Что же касается других факторов, например, сварочного шва, вентильного отверстия, овальности обода в пределах существующих допусков, то конструктор, как правило, справляется с ними еще на стадии проектирования, поэтому влияние этих факторов на дисбаланс незначительно. Лишь бы не было перекосов диска при его запрессовке в обод.

На втором месте по степени влияния на дисбаланс колеса стоит диск. На заводе он изготовляется методом объемной штамповки, и главное требование к нему – точность изготовления: от нее зависит точность центрирования колеса на ступице.

Обеспечивают нужную точность штампы, оснастка и материал диска. Поэтому постоянный контроль состояния штампов и оснастки – одно из главнейших условий получения высококачественных дисков.

Но не менее важна и технология штамповки. Она на ОАО «Кременчугский колесный завод» многооперационная. Например, процесс придания требуемой формы дискам легковых автомобилей включает до 12 операций. Благодаря этому удается свести к минимуму влияние уже упоминавшейся анизотропии материала стальных заготовок. Да и сам материал выбирать приходится очень внимательно, экспериментировать с ним. В частности, доказано, что холоднокатаная рулонная низколегированная сталь также минимизирует влияние анизотропии.

Как сказано выше, для обода главнее всего – не допустить большой его разнотолщинности. У диска диаметр меньше, поэтому точность изготовления сводится не столько к выдерживанию толщин материала в сечениях, сколько к минимизации величин смещения осей крепежных отверстий относительно оси вращения колеса, а также биения поверхности, сопрягаемой с ободом («юбки»). Чтобы это обеспечить, диски части колес, изготавливаемых на заводе, после штамповки проходят механическую обработку (обрабатываются их центральное отверстие, периферийная часть и поверхность сопряжения с ободом).

Очень ответственный технологический момент – сборка колеса (запрессовка диска в обод и последующая сварка стыка): в данном случае нужно обеспечить, как уже упоминалось, точное, без перекосов, относительное базирование обода и диска, не допуская тем самым осевого и радиального биений готового колеса. И это существующая на предприятии технология обеспечивает. Хотя до полного решения вопроса еще, конечно далеко.

Так, стальные колеса легковых автомобилей, выпускаемых в странах СНГ, как правило, центрируются по коническим фаскам крепежных отверстий с помощью болтов или гаек с конической формой головок. Такое центрирование, очевидно, может быть точным, если точно изготовлены отверстия и фаски колеса, болты и гайки, отверстия для крепежных болтов или шпилек в ступице, если четко выдерживается последовательность затяжки крепежных элементов (напротив друг друга или «крест-накрест» при нечетном числе отверстий).

Как видим, условий много, поэтому их очень трудно обеспечить одновременно. В итоге получается, что колесо, отбалансированное вне автомобиля, оказывается неотбалансированным после его установки на автомобиль. Это означает, что в разных положениях центрирующего фланца имеется своя ось вращения и, следовательно, свой дисбаланс. Отсюда напрашивается вывод: пора, видимо, нашим автозаводам переходить на более совершенные способы крепления колес. Например, на получивший распространение в зарубежной практике способ – центрирование стальных колес по центральному отверстию.

Суть данного способа довольно проста: центральное отверстие колеса выполняется с отбортовкой и допусками, обеспечивающими его установку на ступицу с зазором 0,05 – 0,01 мм, который равномерно распределяется при затяжке крепежа с рекомендуемой выше последовательностью. При этом каждый крепежный болт сопрягается с фаской крепежного отверстия только за счет зазоров в резьбовом соединении, что исключает возможность появления несоосности колеса и ступицы, а значит, и дисбаланса.

Разновидность варианта – контакт со ступицей не по всей цилиндрической поверхности отбортовки центрального отверстия колеса, а по отдельным поверхностям, располагающимся, как правило, напротив крепежных отверстий.

Оба варианта, как показывает анализ, наряду с высокой точностью изготовления (осевое и радиальное биения – в пределах 0,3-0,5 мм) обеспечивают минимальный дисбаланс колеса на автомобиле.

Есть неиспользованные резервы и у изготовителей шин. Например, некоторые шинные заводы до сих пор выполняют так называемую выборочную балансировку своей продукции, т. е. балансируют лишь несколько шин из партии. Поэтому метки «легкая (тяжелая) часть шины» превращаются, по существу, в условность, не гарантируя хорошей сбалансированности колеса в сборе с шиной.

Наконец, нельзя не сказать и об условиях эксплуатации. Как бы хорошо ни работали производственники – изготовители колес, шин и автомобилей, все их старания окажутся бесполезными, если, к примеру, колесо деформируется при наездах на препятствия, монтаже и демонтаже шин и т. п. То есть дисбаланс, колеса – проблема комплексная. Поэтому решать ее, как говорится, нужно «всем миром».

Главный конструктор – начальник
специального конструкторского
бюро Я.В. Литвиненко


Шановний відвідувач сайту www.autoexpert-consulting.com. Якщо ви професіонал ринку автосервісу та торгівлі автозапчастинами, оливами тощо – ви маєте змогу безкоштовно користуватися послугою Hotline autoExpert за телефоном гарячої лінії +38 067 537 82 42.
 (голосов: 0)






Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.

Спецвипуски

Реклама

Календар

«    Март 2024    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

Опитування

Напрямок вашого бізнесу

Продаж автомобілів
Автосервіс
Гуртова торгівля автокомпонентами
Автомагазин
Автоперевезення
Інше