9. Конструкторская разработка

9.1. Обоснование актуальности разработки стенда для статической балансировки колес автомобилей

Одной из важнейших задач, стоящих перед ремонтно-обслуживающим производством Республики Беларусь, является всемерная экономия матери-альных и энергетических ресурсов. В этом направлении уже много чего сде-лано и делается в настоящее время. Однако не все резервы еще использованы в полной мере. Одним из таких резервов, на наш взгляд, является более ши-рокое использование балансировки вращающихся деталей, особенно колес автомобилей.

Общеизвестно, что шины являются наиболее часто меняемыми частями автомобиля, стоимость которых в последнее время значительно возросла, по-этому продление ресурса шин является важным фактором экономии матери-альных ресурсов при эксплуатации автомобилей. Правильная эксплуатация шин и систематический уход за ними являются основными условиями увели-чения их срока службы.

В настоящее время, благодаря расширению сети дорог с твёрдым по-крытием и улучшению качества дорожных покрытий, значительно возросли скорости движения автомобилей. При движении автомобиля шина работает в очень сложных и тяжёлых условиях. В процессе качения на шину действуют различные по величине и направлению силы. К силам внутреннего давления воздуха и веса автомобиля, действующим на шину в неподвижном состоя-нии, при качении колеса добавляются силы динамические, а также силы, свя-занные с перераспределением веса автомобиля между колёсами. Силы изме-няют свою величину, а в ряде случаев - направление в зависимости от скоро-сти движения и состояния дорожного покрытия, температуры окружающего воздуха, величины уклонов, характера поворотов дороги и пр. В результате совокупного действия этих сил происходит износ шин.

При вращении колеса с большой скоростью наличие даже незначитель-ного дисбаланса вызывает резко выраженную динамическую неуравнове-шенность колеса относительно его оси. При этом появляется вибрация и бие-ние колеса в радиальном или боковом направлениях. Неуравновешенность и биение колёс увеличивают вибрацию и затрудняют управление автомоби-лем, снижают срок службы шины, амортизаторов, рулевого управления, увеличивают расходы на обслуживание, ухудшают безопасность движения. Особенно вредное влияние оказывает дисбаланс передних колёс автомобиля, ухудшая его управляемость. Явления, вызываемые дисбалансом, также ухуд-шают комфортабельность езды, увеличивают шум при движении. Наличие дисбаланса создаёт периодически действующую на шину ударную нагрузку при качении колеса по дороге, что вызывает перенапряжение каркаса пок-рышки и повышает износ протектора [9,10].

Влияние неуравновешенности и биения колес увеличиваются с ростом скорости движения автомобиля. Шина оказывает существенное влияние на суммарный дисбаланс, так как она наиболее удалена от центра вращения, имеет большую массу и сложную конструкцию.

К основным факторам, влияющим на дисбаланс и биение покрышки, относятся: стыковка протектора и кордных слоёв, неравномерность протек-тора по толщине, неоднородность распределения материала по окружности шины.

Большой дисбаланс создаётся у покрышек, восстановленных наложе-нием нового протектора, и после ремонта местных повреждений c наложени-ем манжет или пластырей, ремонта камер с наложением больших заплат. В ходе проверки установлено, что дисбаланс колес автомобилей ГАЗ-24 пре-вышал в среднем нормативный показатель в 11,8 раз [11]. Пробег небаланси-рованных отремонтированных шин легковых автомобилей, по данным НИИАТа, уменьшается примерно на 25% по сравнению с пробегами отба-лансированных отремонтированных шин. Вредные последствия дисбаланса колёс возрастают с увеличением скорости движения автомобилей, весовой нагрузки, температуры воздуха и ухудшением дорожных условий работы [12].

В настоящее время уже мало кого надо убеждать в необходимости пе-риодически балансировать колеса автомобиля. Практически почти на каждой СТО легковых автомобилей есть стенды, позволяющие быстро и точно вы-полнить эту операцию. В то же время балансировке колёс грузовых автомо-билей в настоящее время не уделяется должного внимания даже на крупных автопредприятиях, не говоря уже об автопарке колхозов, совхозов и других сельскохозяйственных производителей, хотя скорости движения грузовых автомобилей в настоящее время значительно возросли и приближаются к скоростям движения легковых автомобилей. Это связано, в первую очередь, с отсутствием в хозяйствах специального оборудования для балансировки.

Целью настоящей работы является повышение срока службы шин лег-ковых и грузовых автомобилей путем внедрения статической балансировки колёс.

Для достижения поставленной цели предполагается решить следующие задачи:

провести анализ существующих способов и устройств для балан-сировки деталей с точки зрения пригодности их для балансировки колёс ав-томобилей;

разработать простую конструкцию стенда для балансировки колёс, ко-торую можно изготовить в условиях ремонтной мастерской хозяйства;

теоретически обосновать основные параметры стенда;

разработать методику балансировки колес с помощью предлагаемого стенда.