Баланс шин
Балансировка шин , также называемая дисбалансом шин или дисбалансом шин , описывает распределение массы внутри автомобильной шины или всего колеса (включая обод ), на котором оно установлено.
Когда колесо вращается, асимметрия в распределении его массы может привести к тому, что оно приложит периодические силы и крутящие моменты к оси, что может вызвать нарушения езды, обычно в виде вертикальных и поперечных вибраций, а также может вызвать рулевого колеса колебания . Частота и величина этого нарушения плавности хода обычно увеличиваются с увеличением скорости, и подвеска транспортного средства может прийти в возбуждение, когда частота вращения колеса равна резонансной частоте подвески.
Баланс шин измеряют на заводах и в ремонтных мастерских двумя методами: на статических балансировочных станках и на динамических балансировочных станках. Шины с большим дисбалансом снижаются или бракуются. Когда шины устанавливаются на колеса в точке продажи, их снова измеряют на балансировочном станке и применяют корректирующие грузы для противодействия их совокупному дисбалансу. Шины можно отбалансировать, если водитель чувствует чрезмерную вибрацию. Балансировка шин отличается от сход-развала колес .
Статический баланс
[ редактировать ]
Статическая балансировка требует, чтобы центр масс колеса находился на его оси вращения, обычно в центре оси, на которой оно установлено. Статический баланс можно измерить с помощью станка для статической балансировки, на котором шину помещают на вертикальный невращающийся шпиндель. Если центр массы шины не расположен на этой вертикальной оси, то сила тяжести приведет к отклонению оси. Величина отклонения указывает на величину дисбаланса, а ориентация отклонения указывает на угловое расположение дисбаланса. На заводах по производству шин в статических балансировочных станках используются датчики, прикрепленные к узлу шпинделя. В магазинах по продаже шин статические балансировочные устройства обычно представляют собой невращающиеся пузырьковые балансировочные устройства, где величина и угол дисбаланса указываются центральным пузырем маслонаполненного стеклянного смотрового указателя. Хотя некоторые очень маленькие магазины, в которых нет специализированных машин, все еще выполняют этот процесс, они в основном заменены машинами в более крупных магазинах.
Динамический баланс
[ редактировать ]Динамический баланс требует, чтобы главная ось момента инерции шины была совмещена с осью, вокруг которой вращается шина, обычно с осью, на которой она установлена. На шинном заводе шина и колесо устанавливаются на испытательное колесо балансировочной машины, узел вращается со скоростью 100 об/мин (от 10 до 15 миль в час с современными датчиками высокой чувствительности) или выше, 300 об/мин (от 55 до 60 миль в час с типичной низкой чувствительностью). датчики), а силы дисбаланса измеряются датчиками. Эти силы преобразуются в статические и парные значения для внутренней и внешней плоскостей колеса и сравниваются с допуском на дисбаланс (максимально допустимыми производственными пределами). Если шина не проверена, она может вызвать вибрацию подвески автомобиля, на котором она установлена. В шиномонтажных магазинах шины в сборе проверяются на балансировочном стенде, определяющем величину и угол дисбаланса. Затем балансировочные грузы устанавливаются на внешний и внутренний фланцы колеса. [1]
Хотя динамический баланс теоретически лучше статического баланса, поскольку как динамический, так и статический дисбаланс можно измерить и исправить, его эффективность оспаривается из-за гибкой природы резины. Шина в машине со свободным вращением может не испытывать такой же центробежной деформации, тепловой деформации, а также веса и развала, как на транспортном средстве. Таким образом, динамическое балансирование может создать новые непреднамеренные дисбалансы. [2]
Динамическая балансировка традиционно требовала снятия колеса с автомобиля, но датчики, установленные в современных автомобилях, например, антиблокировочная система тормозов , могут позволить оценить дисбаланс во время движения. [3]
Физика
[ редактировать ]В первом приближении, в котором не учитываются деформации, возникающие из-за его упругости, колесо представляет собой жесткий ротор , вынужденный вращаться вокруг своей оси. Если главная ось колеса момента инерции не совмещена с осью из-за асимметричного распределения массы, то необходим внешний крутящий момент, перпендикулярный оси, чтобы заставить колесо вращаться вокруг оси. Этот дополнительный крутящий момент должен обеспечиваться осью, и ее ориентация постоянно вращается вместе с колесом. Реакция на этот крутящий момент согласно третьему закону Ньютона распространяется на ось, которая передает его на подвеску и может вызвать ее вибрацию. Автомеханики могут снизить эту вибрацию до приемлемого уровня при балансировке колеса, добавляя небольшие грузы к внутреннему и внешнему ободу колеса, которые выравнивают главную ось с осью.
Вибрация автомобиля
[ редактировать ]Вибрация в автомобилях может возникать по многим причинам, например, из-за разбалансировки колес, несовершенной формы шин или колес, пульсации тормозов, а также изношенных или ослабленных компонентов трансмиссии, подвески или рулевого управления. Инородные материалы, такие как дорожная смола, камни, лед или снег, которые застряли в протекторе шины или иным образом прилипли к шине или колесу, также могут вызвать временный дисбаланс и последующую вибрацию. [4] [5]
Экологические последствия
[ редактировать ]Ежегодно автомеханики прикрепляют к колесам миллионы грузов, балансируя их. Традиционно эти гири делались из свинца ; По оценкам, до 500 000 фунтов (230 т) свинца, упавшего с колес автомобиля, попало в окружающую среду. [6] По данным Агентства по охране окружающей среды США , во всем мире ежегодно выбрасывается более 20 000 тонн свинца. [7] поэтому рекомендуется использовать менее токсичные материалы. [8] В Европе свинцовые гири запрещены с 2005 года; в США некоторые штаты также запретили их. Альтернативой являются гири, изготовленные из свинцовых сплавов, включающих цинк или медь, или гири, вообще не содержащие свинца. [9]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Барух, Хаим (2014). Прикладная динамика . Хобокен: CRC Press. п. 586. ИСБН 978-1-4822-5079-4 . OCLC 908079666 .
- ^ «Руководство по уходу за автомобилем: 14. Шины» . Популярная механика : 200. Май 1976.
- ^ Цзянбо Лу, Димитар Филев и Лен Джонсон (2011). «Обнаружение дисбаланса шин в режиме реального времени с использованием датчиков скорости колес ABS». SAE Int. Дж. Матер. Производитель . 4 (1): 1036–1047. дои : 10.4271/2011-01-0981 .
- ^ Кингстонское наследие (19 февраля 2016 г.). «Что делать, если вашу машину трясет после снежной бури» . Metroland Media Group Ltd. Архивировано из оригинала 14 декабря 2019 г. Проверено 5 октября 2018 г.
В итоге колеса могут оказаться покрыты льдом и снегом. Этот твердый кусок льда вызывает тряску рулевого колеса, поскольку добавленная масса, вращающаяся вместе с колесом, нарушает балансировку колеса.
- ^ «Сколько времени занимает выравнивание» . 18 апреля 2021 г. Суббота, 17 июля 2021 г.
- ^ Шнубель, Марк (2014). Сегодняшний техник: Учебное пособие по автомобильной подвеске и рулевому управлению и руководство по ремонту . Cengage Обучение. п. 607. ИСБН 9781305178410 .
- ^ Национальная инициатива по весу колес без содержания свинца (NLFWWI) . epa.gov. Проверено 26 июня 2012 г. (неактивная ссылка 21 января 2023 г.)
- ^ «Почтовая служба обязуется удалить 8000 фунтов свинца» . Американский переработчик . Январь 2009. с. Б2 . Проверено 3 мая 2016 г.
- ^ Жиль, Тим (2012). Автосервис: осмотр, обслуживание, ремонт . Cengage Обучение. п. 1167. ИСБН 9781133420682 .
