В самом деле, вибрацию автомобиля, - а это и есть следствие дисбаланса роторов, вызывает не только дисбаланс колес. Свою лепту, подчас весьма значительную, вносят и другие вращающиеся детали, в первую очередь карданный и коленчатый валы.
Именно это соображение стало поводом для нашего знакомства со специалистом по балансировке Александром Курковым, возглавляющим фирму «Карданбаланс» и посвятившим этой проблеме много лет жизни.
Вред, наносимый вибрацией, огромен. Конечно, это и угроза безопасности в связи с повышенной утомляемостью водителя, и дискомфорт для пассажиров. Существует, кроме того, объективный ущерб, наносимый самому автомобилю: ослабляются разъемные соединения, разрушаются детали и агрегаты, а также сварные соединения. Возникает вопрос: можно ли избавиться от этих вибраций? Теория и практика сходятся на мнении, что совсем избавиться от вибраций невозможно в принципе, но свести их уровень к минимальному вполне реально, если устранить дисбаланс вращающихся деталей двигателя и трансмиссии.
Любой ротор имеет так называемую ось инерции (ОИ). В случае совпадения оси вращения (ОВ) ротора с его осью инерции никакого дисбаланса, а следовательно, и вибраций ротора не возникает. К сожалению, на практике совпадение ОИ и ОВ - случай очень редкий. Неравномерная плотность любого материала, погрешности при механической обработке всегда приводят к тому, что центр массы ротора, а следовательно, и его ось инерции не совпадают с реальной осью вращения, а смещены от нее на некоторое расстояние - эксцентриситет Е.
Дисбалансом ротора называют произведение его массы на эксцентриситет.
К примеру, при массе коленчатого вала (ротора) 10 кг и эксцентриситете 0,2 мм его дисбаланс равен 2000 г х мм. Вращение такого ротора со скоростью n=3600 об/мм вызовет появление центробежной силы ї 30 кГс.
Приведенный пример показывает, что, казалось бы, незначительное отклонение оси вращения от оси инерции (0,2 мм) реального коленвала вызывает появление весьма ощутимой силы, даже на средних оборотах стремящейся «вырвать» его из опор и вызывающей значительную вибрацию.
Конечно, приведенная в примере величина дисбаланса 2000 г х мм для коленвала выходит за все разумные рамки. На практике допуск по этому параметру в десять раз меньше, что снижает значение силы, вызывающей вибрацию, до трех килограммов.
Добиваются этого балансировкой - присоединением к ротору дополнительного груза с целью создания нового дисбаланса, равного исходному по значению и противоположного по знаку. Иногда, особенно на коленчатых валах и деталях сцепления, бывает проще убрать сам источник дисбаланса, высверливая лишний металл.
Рассматриваемый вид дисбаланса - статический - является простейшим и, как правило, наблюдается у роторов малой длины и большого диаметра. В автомобиле это - корзина сцепления, маховик коленчатого вала, тормозные барабаны и диски, а также гидротрансформатор АКПП.
Обычно дефектов ротора, а следовательно, и сил, пытающихся сместить его ось вращения, несколько, причем позиционируются они в разных плоскостях. Ось инерции такого ротора проходит под углом к оси вращения, в результате чего возникают очень сложные знакопеременные колебания ротора при вращении. Силы, вызываемые таким динамическим дисбалансом, опаснее, т.к. вибрация, вызванная ими, намного быстрее разрушает опоры ротора, а в ряде случаев способствует возникновению резонансных явлений, с катастрофической скоростью разрушающих узлы и агрегаты автомобиля.
Однако в этой сфере услуг сложилась парадоксальная для нашего времени ситуация - есть объективная потребность в работах, но отсутствует предложение. Более того, существует ошибочный стереотип, что вибрацию в некоторых автомобилях нельзя устранить в принципе. Это касается в первую очередь таких моделей, как УАЗ, «Нива», ГАЗ. Тем не менее и эти автомобили можно радикально улучшить в плане вибрации.
Такое положение объясняется в первую очередь отсутствием недорогого, удобного в обслуживании балансировочного оборудования. Отечественные (точнее, производства Минского машиностроительного завода) станки громоздки и предназначены для работы в условиях крупносерийного производства. Цены на балансировочное оборудование зарубежных фирм Shenck, Hines, Hofmann - совсем заоблачные.
Впервые в отечественной практике "Карданбаланс" представил новую разработку балансировочных станков специально для автомастерских. Цена станков - 6000-7600 долл. США, согласитесь, вполне доступна. При этом точность измерений остаточного дисбаланса достигает 10 г х мм.
Станки пригодны для балансировки любых роторов длиной до 3,2 м и весом до 230 кг. Конструктивные особенности станков позволяют балансировать агрегаты в сборе, а также установленные в опорах. Оборудование изготовлено на современном уровне и оснащено икропроцессорным блоком управления на базе компьютера.
Интерфейс очень удобен - на экран монитора выводится информация о массе и месторасположении корректирующих грузов на балансируемом роторе. Мастеру остается только их приварить. Станок работает следующим образом. Балансируемый ротор фиксируется на станке и подсоединяется его к электрическому приводу. При вращении ротора возникают центробежные силы, величина которых фиксируется датчиками, расположенными в опорных модулях. Одновременно датчик положения дает информацию о мгновенных координатах вращающегося ротора.
При балансировке возможны два варианта:
- в памяти компьютера имеются параметры балансируемого ротора;
- компьютер «встречается» с новым для него балансируемым ротором. В этом случае его необходимо "обучить" следующим образом: в каждой плоскости коррекции дисбаланса ротора последовательно закрепляются пробные грузы определенной массы на некотором угловом расстоянии от «нулевого» положения ротора. Эти параметры заложены в память компьютера. Замеряется результирующий дисбаланс во всех исследуемых плоскостях, и эти данные вводятся в компьютер. Затем, убрав пробный груз, проводят балансировку, как и в первом случае. В процессе "обучения" станок каждый раз самокалибруется, что полностью исключает возможность ошибочных показаний.
После приварки балансировочных грузиков необходимо повторно проверить дисбаланс ротора, и если его значения укладываются в поле допуска, такой агрегат можно устанавливать на автомобиль.
Вибрацию в автомобиле устранить "должно и можно", тем более что это достаточно просто. Конечно, для тех, кто знает, как это сделать.
