Индикатор дисбаланса колес
опыты и эксперименты на тему

ГАПОУ СПО ПК №8 им. И.Ф. Павлова

125130 г Москва ул. Приорова 26

Тел. 8(499)1541049

pul_125130_@mail

Творческая работа

Тема : Индикатор дисбаланса колес

Автор: Митрюшин В.Е.

Руководители: Шерстов С.А.

                           Ямбулатова О.В.

Москва, 2016 г.

Введение

Бесспорно, наличие автомобиля во многом упрощает жизнь современного человека. Без личного авто трудно успевать по делам в условиях активного ритма жизни. Особенно это актуально для проживающих в крупных мегаполисах.

Наличие личного транспорта помогает планировать дела и поездки. Ведь не всегда передвижение на общественном транспорте удобно и целесообразно. Кроме того, в плохую погоду автомобиль может обеспечить комфорт при необходимости добраться до определенного места. 

Для многих городских жителей личный автотранспорт уже давно не роскошь, а необходимый инструмент для упрощения жизни. Многие выбирают автомобиль для семейных поездок

В настоящее время приобрести машину может позволить себе почти каждая семья, а  при наличии огромного числа предложений автокредитования это стало еще легче и доступнее. Однажды познав преимущества владения собственным авто, многие уже вряд ли откажутся от этих благ и достижений цивилизации. Но это и не нужно, поскольку современные автомобили с каждым годом будут становиться всё лучше и функциональнее, обретая всё больше почитателей и увеличивая круг автолюбителей.

Исследовательская часть

Под балансировкой подразумевают совмещение геометрического и фактического центров масс колеса. Если говорить простым языком, то геометрический центр масс – это теоретическая ось, проходящая через центральное отверстие. На практике, фактический центр масс практически никогда не совпадает с центральной осью, а находится на некотором удалении от нее. Дистанция между этими двумя точками называется эксцентриситетом. Несовпадение обуславливается тем, что толщина шины в различных областях может быть разной, кроме этого дополнительный вес имеет золотник, да и сам диск имеет незначительные отличия в весе.

При вращении возникают моменты инерции, которые мешают равномерному движению по окружности, создавая радиальное и торцевое биения. Величина момента инерции зависит от неуравновешенной массы и расстояния до геометрической оси. Единственный способ избавиться от дисбаланса – уравновесить свободную массу, совместив при этом оси вращения и центр масс.

Существуют два вида неуравновешенности колес - статическая и динамическая.

При статической неуравновешенности главная ось инерции (O1-O1) параллельна оси вращения (О-О), но с ней не совпадает

Дисбаланс колес может быть:

- статический;

- динамический.

В случае статического дисбаланса, тяжесть неуравновешенной массы (mн) создает вращающий момент, то есть свободно вращающееся колесо будет двигаться до тех пор, пока неуравновешенная масса не займет крайнего нижнего положения. В этом случае движение колеса будет подобно маятнику.

Для того чтобы устранить статический дисбаланс необходимо в месте, противоположном месту нахождения неуравновешенной массы, укрепить уравновешивающий груз (mу). Это называется статической балансировкой колеса.

Динамический дисбаланс выражается в неуравновешенности колеса по его ширине. Он заметен только при его вращении, при этом ось вращения, проходящая по центру тяжести, не совпадает с главной центральной осью инерции. В результате чего, образуется некоторый угол α между осями.

Две массы (mн), лежащие в диаметральной плоскости должны быть приведены к неуравновешенным массам колеса. При вращении такого колеса возникают центробежные силы (Pц), действующие в противоположных направлениях, и, создающие две силы с моментом вращения M=Pα. Полученное значение и является характеристикой величины динамического дисбаланса.

Для того, чтобы устранить динамический дисбаланс необходимо на закраинах обода, в месте действия указанных сил, с внутренней стороны и фасаде диска закрепить уравновешивающие грузы (mу). Динамическую балансировку необходимо проводить на специальном станке.

Дисбаланс колеса может быть вызван особенностями его конструкции (наличие вентильного отверстия в диске, рисунок протектора шины и др.) или технологией изготовления (погрешности форм колеса, неоднородность материала и т.д.).

Исходя из вышеописанного, можно утверждать, что главная задача балансировки колес – устранение радиального и торцевого биения за счет компенсации массы путем добавления специальных грузиков или каким-либо другим способом.

Неопытные автолюбители, впервые столкнувшиеся с необходимостью ухода за четырехколесным экипажем, бывают удивлены, узнав о необходимости такой специфической процедуры, как балансировка колес машины. Более опытные водители автомобилей, не имеющие практики ремонта автомобиля, так же часто задаются вопросом о биении в рулевом колесе при наборе скорости  или увод автомобиля от прямолинейного движения.

При эксплуатации автомобиля с дисбалансом колес могут возникнуть следующие неисправности:

1. Неравномерный износ шин, в связи с чем не только ухудшается управляемость и падают динамические свойства авто, но и существенно повышается износ самих покрышек.
2. Увеличение нагрузок на детали и узлы подвески. Как правило, первыми из строя выходят ступичные подшипники, которые из-за дисбаланса колеса испытывают колоссальные радиальные нагрузки. Неисправный подшипник может заклинить в любой момент, что особенно опасно на большой скорости. Также недолго проживут и рулевые наконечники.
3. Возникают неприятные шумы и вибрации, которые передаются на руль, как следствие ухудшается управляемость и существенно падает уровень комфорта.

Вследствие не проведения такой технической операции, как  балансировка колес, водитель рискует впоследствии потратить многим большую сумму на проведение замены элементов ходовой части или замены резины.

Балансировка колес производится с целью наиболее равномерного распределения массы всех составляющих деталей колеса относительно оси вращения. В идеальном случае центр масс после настройки должен находиться на оси вращения. Это необходимо для получения минимальных колебаний оси колеса, появляющихся при его вращательном движении, за счёт смещения центра масс от центра вращения. Чтобы уравновесить данное колесо статически, надо с диаметрально противоположной стороны колеса установить корректирующую массу - уравновешивающий груз, установка дополнительных грузов на закраинах обода в плоскости действия пары сил с внутренней и с наружной стороны колеса укрепить соответствующие уравновешивающие грузики, тем самым устранить динамический дисбаланс.

Что касается грузиков, то на сегодняшний день существует несколько разновидностей последних.

Классификация грузиков в зависимости от способа крепления:

-приклеиваемые – их, как правило, размещают на легкосплавных дисках

Рисунок 1

-устанавливаемые с помощью специальной скобы на край диска – используются, как правило, на обычных штампованных дисках

Рисунок 2

-помещаемые внутрь покрышки – так называемые гранулы.

Предпосылки  к проведению балансировки колес автомобиля:

1 . Вибрация руля в различном диапазоне скоростей.

2. Покрышку выедает пятнами.

Но, как правило, вибрации на руле начинающему водителю, не понимающему устройство автомобиля,  не смогут ни о чем рассказать, поэтому  конечным результатом дисбаланса колес могут быть неисправности ходовой части и повышенный износ резины, что становится причиной дорогостоящего ремонта.

Конструкторская часть

Для решения своевременного обнаружения и ликвидации дисбаланса колес автомобиля и проведение их балансировки, а так же предупреждения необоснованной нагрузки на ходовую часть автомобиля и ее составляющие, приводящих к ее повышенному износу, мы предлагаем включить в дополнительную опцию новых автомобилей индикатор дисбаланса колес.  

Данный индикатор  представляет собой прозрачный перенасыщенный раствор ацетата натрия CH3COONa, известного в быту под названием «горячий лед», находящийся в капсуле. При ударе в данном растворе образуется центр кристаллизации, который, вырастая, заставляет перенасыщенный раствор переходить в твердую фазу, при этом выделяется тепло. Ацетат натрия в твердом состоянии в капсуле сигнализирует о дисбалансе колес. При добавлении в данный химический реактив различных пищевых красителей можно получить индикатор любой цветовой гаммы.

.

Экономическая часть

Основные элементы:

Индикатор дисбаланса колес;

1 Капсула хранения химического реактива;

2 Химический реактив – ацетат натрия CH3COONa;

3 Грузик балансировочный

Вывод

В современном автомобиле большое внимание уделяется безопасности и комфорту посредством установки различных электронных систем, что безусловно увеличивает нагрузку на бортовую сеть автомобиля, а также сложность изготовления и установки .

Представляемый нами индикатор балансировки колес отвечает и за безопасность, и комфорт управления транспортным средством. При этом не несет своей установкой, дополнительную нагрузку на бортовую сеть автомобиля, а так же сложности изготовления и установки  его на автомобиль, но помогает предотвратить ряд  неисправностей, к которым может привести дисбаланс колес.

Стоимость установки данного индикатора значительно меньше стоимости любого ремонта ходовой части автомобиля.

Список используемых источников

1.http://delay-auto.ru/remont/933-staticheskiy-i-dinamicheskiy-disbalans.html

        2.   http://vodesigne.ru/tech_kak_otbalansirovat_koleso.html

        3.http://www.instrumentallica.com.ua/dir_vidy_balansirovochnyx_gruzikov.htm

        4. Пузанков А.Г. Автомобили: «Устройство и техническое обслуживание» Издательский центр «Академия» , 2011 г