С того момента, как появились первые автомобили, появилась и проблема балансировки колес. Однако она не была актуальна в период, когда скорость движения была сравнительно маленькой, а покрытие дорог – несовершенными. Ситуация изменилась с возрастанием скоростей и улучшением дорожного покрытия.
Дисбаланс – это неуравновешенные вращающиеся массы: ступицы, тормозные барабаны, ободья и шин. Дисбаланс затрудняет управление, снижает срок службы подвески, амортизаторов, рулевого управления и шин. Он также влияет на уровень безопасности движения и увеличивает расходы на техобслуживание.
Колесо любого автомобиля - это объект вращения. У него должна быть симметричная форма, то есть все точки поверхности колеса должны быть равноудалены от оси вращения, а центр тяжести должен лежать на оси.
Колесо считается уравновешенным, когда ось вращения совпадает с главной центральной осью инерции. Но так как колесо и составные части изготавливается с определенными отклонениями от номинальных значений, оно всегда несимметрично и неуравновешенно.
Существует два вида неуравновешенности – статическая и динамическая. Статическая неуравновешенность колеса, при которой центральная ось инерции параллельна оси вращения, но они не совпадают.
Когда сила тяжести неуравновешенной массы этого колеса создает вращающий момент: колесо, свободно установленное на оси, начинает вращаться и останавливается только когда неуравновешенная масса занимает нижнее положение. Для того, чтобы статически уравновесить такое колесо необходимо установить корректирующую массу с диаметрально противоположной стороны колеса. Это называет статической балансировкой.
Динамический дисбаланс появляется из-за неуравновешенности по ширине. Его можно обнаружить при вращении колеса. Для уравновешивания колеса необходимо укрепить соответствующие уравновешивающие грузики на закраинах обода в плоскости действия указанной пары сил с внутренней и с наружной стороны колеса, устранив динамический дисбаланс.
Дисбаланс колеса появляется или из-за его конструкции (например, вентильное отверстие в диске, люка для регулировки тормозов в тормозном барабане, переменного шага рисунка протектора шины), или технологичности изготовления (отклонения размеров, неточности геометрической формы, неоднородности материалов.
Точность изготовления деталей колеса можно оценить радиальным и боковым биениями, местными отклонениями формы, овальностью. На дисбаланс влияет биение, а овальность – практически нет.
Для радиального биения характерна разность расстояний от любых точек беговой дорожки протектора до оси вращения колеса. А для бокового биения – разность расстояний боковой поверхности колеса от плоскости, которая перпендикулярна оси вращения.
Дисбаланс и биений связаны с качеством изготовления неуравновешенных вращающихся масс транспортного средства. Практически невозможно создать колесо без биения и дисбаланса. Поэтому при производстве каждой детали используются определенные ограничения и допуски. Самую большую роль в дисбалансе колеса играет шина. Она находится на максимально удаленном расстоянии от центра вращения, у нее большой вес, сложная многокомпонентная структура, и изготовлена она из разных материалов: тканей, резины, стальной проволоки и т.п. Чем больше расстояние от центра лишней массы материала покрышки, тем больше влияния она оказывает на дисбаланс.
У камерной шины общий дисбаланс скалывается из дисбаланса ездовой камеры и покрышки. Поэтому для уменьшения этого дисбаланса вентиль, при изготовлении камеры, устанавливают на противоположную стыку сторону, а камеру таким образом вставляют в покрышку, чтобы вентиль камеры совпал с легким местом покрышки. Но не стоит забывать, что дисбаланс покрышки намного больше, чем дисбаланс камеры.
Основные факторы, оказывающие влияние на дисбаланс и биение покрышек:
• стыки слоев в каркасе и брекере, стыки в слое корда;
• стык протектора, процент неравномерности толщины по длине окружности, шаг рисунка протектора, в зимних шипованных шинах – это шипы;
• стык герметизирующего слоя в бескамерной шине;
• непостоянство углов наклона нитей корда в слоях беркера и каркаса;
• большой нахлест проволоки в бортовом кольце, неконцентричность бортовых колец;
• расхождение нитей корда в слоях;
• разная толщина боковин и боковых стенок;
• точность изготовления пресс-формы;
• сгруппированные в одном месте маркировка обозначений на боковине покрышки.