Необходимость балансировки колес

Приобретая новую качественную шину производства известного мирового бренда и установив ее на колесный диск, любой автомобилист сталкивается с вопросом их балансировки. Почему совершенно новые шины и диски, в производстве которых участвуют новейшие приборы и компьютеры, имеют дисбаланс, который нужно регулировать при монтаже? Давайте разбираться вместе, заодно освежим курс школьной физики.

Проблема балансировки существовала всегда в истории производства автомобильных шин. В первой половине ХХ века скорости были малы, а дороги плохи, поэтому вопрос дисбаланса колес стоял не так остро. Как только развиваемые скорости значительно увеличились, а дороги приобрели достаточную гладкость, дисбаланс колес стал одной из основных проблем, связанных с качеством движения автомобиля.

Определение дисбаланса колеса

Дисбаланс колеса проявляется при наличии неуравновешенных вращающихся масс, когда ступицы, тормозные барабаны, ободья, разумеется, шины затрудняют управление автомобилем и снижают эксплуатационный срок службы смежных узлов – амортизаторов, подвески и рулевого управления. В случае запущенного дисбаланса снижается безопасность движения автомобиля, а так же увеличиваются расходы на его техническое обслуживание.

Как объект вращения любое автомобильное колесо имеет симметричную форму, все точки поверхности которого в сечении равноудалены от его центра – оси вращения. На этой оси должен находиться центр тяжести вращающегося колеса. Вращающееся колесо считается уравновешенным (отбалансированным) в случае, если ось вращения является главной центральной осью инерции. Поскольку все составные части автомобильного колеса изготавливаются с допусками, идеально симметричного колеса просто не существует.

Виды неуравновешенности колеса

Статическая неуравновешенность (СН) представляет собой несовпадение главной центральной оси, на которой находится центр тяжести колеса, и оси вращения. При этом центральная ось и ось вращения параллельны друг другу. В этом случае сила тяжести неуравновешенной массы создает вращающий момент, когда колесо на оси раскачивается как маятник, при этом неуравновешенная масса ищет самую нижнюю точку окружности для остановки. СН «лечится» установкой в диаметрально противоположную сторону колеса корректирующего груза для получения баланса. Эта процедура имеет название "статистическая балансировка".

Динамическая неуравновешенность (ДН) – это дисбаланс не только по оси, но и по ширине колеса. Она обнаруживается только во время движения. ДН появляется в случае, когда ось вращения колеса проходит под некоторым углом через центр тяжести. Неуравновешенные массы в этом случае приобретают центробежные силы, действующие в противоположных направлениях и создающие пару сил с моментом вращения. Для стабилизации колеса с ДН на ободных закраинах с внешней и внутренней стороны в плоскости действия указанных сил с моментом вращения устанавливаются грузы.

Дисбаланс колеса – это не всегда следствие дефекта производства колесных составляющих. Он может возникнуть как следствие наличия вентиляционного отверстия или люка для тормозной регулировки, к дисбалансу может привести протекторный рисунок шины. Поэтому после покупки новых шин и их установки на старые, проверенные колесные диски, балансировку все равно необходимо проводить. Разумеется, производственный дефект колесных составляющих тоже приводит к дисбалансу. От неточностей геометрической формы, отклонения от размеров, неоднородности материалов и многих других причин невозможно защититься. Оценить точность изготовления колесной детали можно по биению – радиальному и боковому, а также овальности и местным отклонениям от формы. На дисбалансе сказываются только биения.

Когда расстояние от точек поверхности профиля протектора шины до оси вращения колеса является неравным, возникает эффект радиального биения. Разность расстояний боковых поверхностей от плоскости, перпендикулярной к оси вращения, приводит к боковому биению.

Роль шины в возникновении дисбаланса

Поскольку шина наиболее удалена от центра вращения колеса, имеет неоднородную поверхность (протекторный рисунок) и многокомпонентную слоистую структуру, она является первой причиной возможного дисбаланса автомобильного колеса.

Основные факторы биения шины:

• неравномерность толщины протектора, переменный шаг протекторного рисунка и шипы на зимних моделях (по мере выпадения шипов от эксплуатации биение может изменяться);
• стыки – протекторный, в слоях кордов, в каркасе, в брекере, в герметизирующем слое;
• отсутствие концентричности бортовых колец, излишний нахлёст проволоки в бортовом кольце;
• динамичность углов наклона нитей и их расхождение в слоях протектора;
• неточность изготовления пресс-формы;
• разная толщина боковин;
• излишнее уплотнение в месте маркировки на боковине;

Устранить возможные причины дисбаланса производители шин стараются еще во время компьютерного моделирования будущей модели, ведь требования к качеству их продукции постоянно повышаются. В ходе эксплуатации колес в сборе стоит проверять их на дисбаланс каждые 2-3 тысячи км, а балансировать заново необходимо через каждые 10 тысяч км.