Лабораторная работа № 1
Балансировка колёс
Цель работы
Освоение технологии и получение практических навыков балансировки колёс автомобиля.
1.2 Задание
Восстановить в памяти знания по устройству подвески автомобиля и колёс, а также сведения о статических и динамических явлениях колёс, связанных с неравномерным распределением массы шин [5].
Ознакомиться с методами балансировки колёс со снятием и без снятия с автомобиля (по технической литературе) [1, с.197-201; 2, с.58-59 или 3, с.660,].
Изучить по технической литературе устройство и принцип действия оборудования для балансировки колёс; зарисовать схему балансировочного стенда [2, с. 58].
Заготовить черновик отчёта с зарисовкой принципиальной схемы балансировочных установок.
Установить колесо на стенд и произвести его балансировку.
Оформить отчёт с зарисовкой схемы балансировочного стенда.
П р и м е ч а н и е – Пункты 1-4 и 6 выполняются студентами самостоятельно, а пункт 5 – в лаборатории кафедры под руководством преподавателя.
Отчёт должен содержать: схему стационарного стенда для балансировки колёс; краткое описание порядка выполнения балансировки; данные о весах грузиков и местах их установки на колесе по результатам балансировки колеса, использованного при выполнении задания.
1.3 Выполнение лабораторной работы
Различают статический и динамический дисбаланс. Причина дисбаланса – неравномерное распределение массы в элементах колеса (шины, обода, ступицы). Допустимый статический дисбаланс до 5-10 Н·м. Статическая балансировка производится на станках или на оси автомобиля. Динамический дисбаланс может быть выявлен только при вращении колеса и выполняется с помощью станков со снятием с автомобиля или без снятия с него. Основным элементом стационарного станка является вал, на котором крепится балансируемое колесо. Одна из опор вала сферическая, другая плавающая (подпружиненная) и имеет некоторую свободу перемещения.
Вращение вала с колесом осуществляется электроприводом. Колесо, имеющее дисбаланс, вызывает биение плавающего конца вала. Эти колебания передаются на датчик и от него на индикатор (указатель положения и веса балансировочных грузиков). Динамическая балансировка колеса без снятия с автомобиля выполняется передвижным станком, который подкатывают к вывешиваемому колесу и раскручивают колесо, затем станок отодвигают и определяют дисбаланс датчиком, установленным так, чтобы он воспринимал колебания подвески (шкворня) колеса. Место установки грузиков определяется стробоскопической лампой, вспышки которой происходят синхронно с колебаниями колеса.
Машина балансировочная ЛС1-01 (далее МБ) является прецизионным автоматическим устройством с микропроцессорным управлением и обработкой информации.
МБ обеспечивает измерение динамического дисбаланса колеса в двух плоскостях коррекции (на наружной и внутренней сторонах обода) за один цикл измерений.
К работе с МБ должны допускаться лица, изучившие настоящее руководство и прошедшие практическое обучение.
1.3.1 Описание лицевой панели
Общий вид лицевой панели, расположение органов управления и индикации приведены на рисунке 1.1
1 – индикаторы, показывающие вес корректирующего груза в граммах на внутренней плоскости колеса; 2 и 3 – линейки светодиодов, показывающие места установки корректирующих грузов по внутренней и наружной плоскостям соответственно; 4 – индикаторы, показывающие вес корректирующего груза в граммах на внешней плоскости колеса; 5 – линейка светодиодов для индикации различных схем установки корректирующих грузов (стандартная ALU)
Рисунок 1.1 – Лицевая панель
Кнопка "R" имеет три функции:
-длительное нажатие – переключение дюймовой или метрической шкалы для диаметра и ширины обода;
-короткое нажатие до появления в окнах 1 и 4 символов гEC – пересчет величины дисбаланса для вновь заданных параметров A, b и d в случае неправильного их задания;
-включение питания МБ при нажатой кнопке "R" запускает тест индикации. При этом поочередно зажигаются все цифры от 0 до 9 на индикаторах 1 и 4 и все светодиоды на линейках 2, 3 и 5.
Кнопка "F" имеет три функции:
-короткое нажатие – включение и выключение тормозного устройства;
-длительное нажатие – переключение схем установки грузов;
-включение питания при нажатой кнопке – вход в режим автокалибровки.
1.3.2 Установка колеса
Балансируемые колёса устанавливаются на шпиндель МБ за центральное отверстие обода с помощью конуса и быстросъёмной гайки с раздвижными резьбовыми сухарями. Управление раздвижными сухарями производится теми же рукоятками, которые предназначены для затягивания и отворачивания гайки.
При приложении к рукоятке усилия по часовой стрелке резьбовые сухари выдвигаются из тела гайки, входят в зацепление с резьбой шпильки шпинделя и гайка затягивается.
При приложении усилия против часовой стрелки, резьбовые сухари убираются в тело гайки и гайка свободно снимается со шпильки.
Правильное положение колеса в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя, обеспечивается плотным прилеганием установочной поверхности обода к фланцу шпинделя.
В зависимости от конфигурации обода конус может быть установлен как с внешней, так и с внутренней стороны. В этом случае усилие центровки создается пружиной, установленной между фланцем и конусом, а втулка зажимной гайки, передающая усилие зажатия на конус, должна быть заменена на специальный фланец, передающий усилие на обод колеса.
Колёса автомобилей "Запорожец" и "Таврия" устанавливаются с помощью планшайбы, которая устанавливается на шпиндель при помощи конуса для колес автомобиля "Газель".
Внимание!
Точность балансировки колес в значительной степени определяется точностью их центровки на шпинделе МБ. Поэтому тщательно производите закрепление колеса на шпинделе МБ, следя за тем, чтобы рабочая торцевая поверхность обода плотно прилегала к флангу шпинделя и за отсутствием грязи на сопрягаемых поверхностях.
Рабочую часть шпинделя, фланец и комплект конусов содержите в чистоте, своевременно протирайте их ветошью, смоченной минеральным
маслом для очистки и создания на их поверхности пленки масла. Оберегайте их от ударов, могущих привести к деформации и появлению забоин, нарушающих центровку колеса.
1.3.3 Ввод геометрических параметров колеса
Для правильного вычисления величины дисбаланса на внутренней и внешней сторонах колеса необходимо точно задать его геометрические параметры: диаметр и ширину обода (параметры d и b) и дистанцию до внутренней стороны обода (параметр А).
Диаметр обода в дюймах указан на маркировке шины. При включении МБ автоматически устанавливается диаметр, равный 13 дюймам. Для изменения диаметра необходимо нажать кнопку d «+» или d «-» и удерживать ее нажатой до достижения требуемой величины.
При этом на индикаторах 1 появляется символ d, а на индикаторах 4 величина диаметра. Каждый шаг изменения диаметра сопровождается коротким звуковым сигналом.
Ширину обода по местам установки грузов желательно измерить специальным инструментом. При включении МБ автоматически устанавливается ширина, равная 5,0 дюймов. Для изменения ширины обода необходимо нажать и удерживать соответствующую кнопку b «+» или b «-» до достижения требуемой величины. При этом на индикаторах 1 отображается символ В, а на индикаторах 4 – ширина обода.
Величины d и b могут быть введены в дюймах или в мм. Для перехода из дюймовой шкалы в метрическую и обратно необходимо нажать и удерживать кнопку "R" до появления на индикаторах 1 символа «r», а на индикаторах 4 – "0", что соответствует дюймовой шкале или "1", что соответствует метрической шкале. Для изменения шкалы необходимо снова нажать кнопку "R", при этом введенные ранее значения d и b автоматически пересчитываются.
Для ввода дистанции необходимо вытянуть штангу ввода дистанции за рукоятку, подвести палец, расположенный в нижней части рукоятки, к месту установки грузов на внутренней стороне обода, располагая торец пальца приблизительно на линии, проходящей через центр масс груза, выдержать штангу в этом положении до появления звукового сигнала.
При этом на индикаторе 1 отражается символ "А", а на индикаторе 4 – введенная величина дистанции. Далее возвратите штангу в исходное положение.
В случае если величина дистанции после включения МБ не введена, при запуске МБ кнопкой "START" машина не запускается, на индикаторах 1 отображается символ ''А'', а на индикаторах 4 – мигающее число "00", предупреждающее о том, что дистанция не введена.
Следует иметь ввиду, что ошибки введения параметров ''А'' и ''В'' приводят к ошибке разделения машиной суммарной величины дисбаланса на дисбаланс по внутренней и внешней сторонам колеса. В этом случае установка корректирующих грузов на одной стороне будет изменять величину дисбаланса на другой, причем проекция величины дисбаланса с одной стороны на другую будет вызывать и ошибку определения места дисбаланса
Взаимное влияние плоскостей коррекции будет тем больше, чем больше дисбаланс колеса. Указанные ошибки разделения приводят к тому, что после проведения первого цикла балансировки колеса могут наблюдаться остаточные значения несбалансированности, устраняемые в последующих циклах.
Учитывая сказанное, следует внимательно производить определение и ввод параметров А и В. При этом параметр A определяется до линии положения центра масс грузов на внутренней плоскости, а параметр В – от линии положения центра масс грузов на внутренней плоскости до линии положения центра масс грузов на наружной плоскости.
1.3.4 Балансировка колес с ободами из легких сплавов
Для балансировки колес с ободами из лёгких сплавов обычно применяются самоклеющиеся грузы, устанавливаемые в положениях, отличных от используемых при стандартной балансировке с грузом на пружине. В этих случаях используются программы ALU, предусматривающие три варианта расположения самоклеющихся грузов на ободе.
Программы ALU позволяют получить правильные результаты балансировки при нестандартной схеме установки грузов, при этом геометрические параметры колеса вводятся как и при стандартной балансировке.
Переключение из стандартной программы в любую из программ ALU и обратно производится нажатием и удержанием кнопки F до загорания соответствующего светодиода.
Однако из-за большой разницы в форме литых ободов одинаковых номинальных размеров могут быть отличия фактических геометрических параметров колеса А, b и d от усредненных, заложенных в программах ALU. При этом, как и при ошибках введения геометрических параметров, описанных в предыдущем пункте, могут наблюдаться небольшие остатки несбалансированности после первого цикла балансировки, устраняемые при последующих циклах.
1.3.5Балансировка колеса
При включении МБ программа измерения дисбаланса настраивается таким образом, что дисбаланс менее 8 гс на любой плоскости коррекции не показывается, в этом случае на индикаторах 1 и 4 высвечивается "0". Минимальный дисбаланс, отображающийся на индикаторах 1 и 4, равен 8 гс. Дисбаланс, превышающий 8 гс, округляется до величины, кратной 5. То есть, дисбаланс 9, 10, 11 и 12 отображается цифрой 10. Дисбаланс 13,14,15,16 и 17 – цифрой 15 и т. д. Для получения неокругленного значения дисбаланса или дисбаланса в пределах 8 гс необходимо кратковременно нажать кнопку "< ", при этом на индикаторах 1 и 4 в течение ~ 3 с высвечиваются значения дисбаланса, измеренные в данном запуске (без округления).
Величину минимального дисбаланса, отображаемого на индикаторах 1 и 4, по желанию потребителя можно изменять в пределах от 1 до 20 гс. Для этого надо выключить питание МБ, нажать кнопку F и снова включить питание. На индикаторах 1 и 4 появятся символы CAL.
П р и м е ч а н и е – Интервал между выключением и включением питания МБ должен быть не менее 5 с.
Затем, нажимая кнопки d «+» и d «-», установить желаемую величину минимального дисбаланса, которая будет отображаться на индикаторах 4.
1.3.6 Включение МБ
Перед началом работы установите тумблер на корпусе МБ в положение выключено (вниз) и убедитесь в исправности защитного заземления.
Присоедините МБ к сети с помощью штепсельной розетки или общего выключателя.
Включите тумблер на корпусе МБ. На индикаторах 1 и 4 должны загореться "0", на линейках 2 и 3 - центральные светодиоды, а на линейке 5 – левый светодиод.
1.3.7 Измерение дисбаланса
Измерение дисбаланса производится в следующей последовательности:
-включите МБ;
-снимите ранее установленные корректирующие грузы, удалите грязь с колеса, а также камни и другие инородные предметы из протектора;
-установите на шпиндель балансируемое колесо;
-выберите схему установки грузов;
-задайте геометрические параметры колеса;
-запустите МБ, для чего дважды кратковременно нажмите кнопку "START".
После окончания цикла измерения автоматически включается тормозное устройство и МБ останавливается. На индикаторах 1 и 4 отображаются значения дисбаланса в граммах на внутренней и наружной сторонах колеса, а на линейках 2 и 3 загораются по одному светодиоду в произвольных местах.
1.3.8 Корректировка дисбаланса
Медленно вручную поворачивайте колесо, при этом свечение светодиодов на линейках будет перемещаться и в какой-то момент на одной из линеек загорится центральный зеленый светодиод. В этот момент кратковременно срабатывает тормозное устройство, притормаживая колесо. Допустим, загорелся центральный зеленый светодиод на линейке 2, это означает, что тяжелое место на внутренней плоскости колеса находится внизу на вертикали, проходящей через ось шпинделя.
Подберите корректирующий груз, вес которого равен показанию на индикаторе 1 и установите на внутренней стороне колеса сверху строго по вертикали, проходящей через ось шпинделя.
Аналогично по моменту загорания центрального зеленого светодиода на линейке 3 найдите положение тяжелого места на наружной стороне колеса и установите корректирующий груз, вес которого в граммах равен показаниям на индикаторе 4.
Для проверки результатов балансировки запустите МБ. Если колесо сбалансировано правильно, на индикаторах 1 и 4 отображаются "0".
Если на индикаторах 1 и (или) 4 высветились показания, неравные нулю, это означает, что масса груза подобрана неточно или груз установлен с ошибкой по углу. В этом случае повторно произведите балансировку, при этом следует учитывать положение первоначально установленного груза в соответствии с диаграммой на рисунке 2.
Если груз находится в зоне В, то вместо него следует поставить более легкий груз.
Рисунок 1.2 – Диаграмма
Если груз находится в зоне A, то вместо него следует поставить более тяжелый груз. Если груз находится в одной из зон С, его следует сместить в направлении, показанном стрелками.
После этого снова запустите МБ и проверьте правильность балансировки.
По окончании балансировки снимите колесо со шпинделя МБ.
Конструкция МБ рассчитана на установку корректирующих грузов непосредственно на шпинделе, однако для продления срока службы узла шпинделя избегайте приложения слишком больших ударных нагрузок при установке грузов. Например, окончательное заколачивание компенсирующих грузов на колесе лучше производить после снятия колеса со шпинделя.
Для удобства оператора при установке грузов колесо на шпинделе МБ может быть заторможено. Для включения тормоза кратковременно нажмите кнопку F. Отключение тормоза производится повторным коротким нажатием кнопки F.
1.3.9 Пересчет результатов измерения дисбаланса при изменении геометрических параметров колеса
В случае если после измерения дисбаланса Вы обнаружили, что геометрические параметры колеса введены неправильно, либо неправильно выбрана схема установки грузов при использовании программ ALU, то не требуется снова запускать МБ. Достаточно снова установить параметры A, b и d, либо включить выбранную программу ALU, а затем кратковременно нажать кнопку R. При этом на индикаторах 1 и 4 появятся символы гЕС, а МБ автоматически пересчитает величины дисбаланса, которые появятся на индикаторах 1 и 4.
При дисбалансе более 100 гс по обеим сторонам колеса возможно насыщение измерительного тракта МБ и появление дополнительных ошибок измерения дисбаланса. Поэтому при показаниях МБ более 100 гс по любой из плоскостей рекомендуется сначала компенсировать больший дисбаланс грузом, составляющим приблизительно 70-80 % от показаний МБ. Затем в следующем цикле следует приступить к полной балансировке колеса по показаниям МБ.
П р и м е ч а н и е – При насыщении в измерительном тракте МБ на индикаторах 1 и 4 высвечиваются точки между цифрами.
Иногда после балансировки колеса и снятия его с балансировочного станка колесо снова устанавливают на балансировочный станок, при этом обнаруживается, что колесо не отбалансировано.
Это зависит не от погрешностей показаний станка, а только от неточной установки колеса относительно шпинделя, т.е. во время этих двух установок колесо занимало разные положения относительно осевой линии шпинделя балансировочного станка. Погрешности установки колеса могут быть обусловлены наличием грязи и посторонних частиц на опорных поверхностях фланца шпинделя и обода колеса, овальностью и другими дефектами центрального отверстия обода, износом и наличием дефектов на рабочих поверхностях шпинделя и конусов.
Небольшие ошибки, до 15 гс (при особенно тяжелых колесах до 20 гс) следует рассматривать как вполне допустимые для колес, фиксируемых на валу конусом. Для колес, крепящихся при помощи винтов, ошибка обычно гораздо больше.
Если после балансировки и установки колеса обратно на автомобиль оно оказывается не отбалансировано (вибрация на рулевом колесе), то причина скорее всего в дисбалансе тормозного барабана или (очень часто!) в слишком больших допусках и износе ступицы и крепёжных отверстий. Причиной появления вибраций могут быть дефекты обода и покрышки (восьмерка, овальность), наличие люфтов в подвесках колес и рулевом механизме.
Оборудование
Стационарный стенд для балансировки колёс.
Колесо в сборе с автошиной.
Балансировочные грузики.
Меры безопасности
-Корпус МБ должен быть заземлен. Запрещается работа с открытым люком блока питания.
-Перед запуском МБ и до полной ее остановки колесо должно быть закрыто защитным кожухом.
-Для экстренной остановки МБ необходимо нажать кнопку "СТОП".
-Перед включением стенда убедиться в надёжности крепления балансируемого колеса.
-При вращении колеса нельзя находиться в плоскости его вращения.
-Нельзя выполнять балансировку колёс с сильно деформированными дисками и автошинами, вызывающими недопустимое биение.
Журнал регистрации данных
Т а б л и ц а 1.1 – Вес грузика и место его установки
Сторона колеса
|
Вес грузика, г
|
Место установки
|
Внутренняя
|
|
|
Наружная
|
|
|