Контрольно-диагностическое и регулировочное оборудование

2.3.1. Общие сведения о средствах технического контроля и диагностирования

Технический контроль и техническое диагностирование автомо­билей — комплекс увязанных между собой методов, технологических процессов, нормативов и средств, позволяющих установить исправ­ное или неисправное состояние всего автомобиля как объекта, его агрегатов, сборочных единиц и систем.

Задачи диагностики возникли как логическое продолжение и раз­витие задач контроля. Однако процедура диагностики отличается от процедуры контроля, хотя и контроль и диагностика преследуют одну цель — определить, в каком из заранее установленного множества состояний находится исследуемый объект или система.

Технический контроль, в том числе автоматизированный, занима­ется установлением с помощью определенных методов и средств со­стояния объекта в целом (например, работоспособное или отказ, исправное или неисправное), при этом сам объект рассматривается как единое целое. При этом результат контроля не предусматривает установление конкретной причины, вызвавшей реальное состояние объекта или системы, выдачу рекомендаций по изменению этого со­стояния или прогнозирование состояния объекта на заданный пери­од времени.

При диагностике объект или система может рассматриваться как в целом, так и поэлементно (углубленная диагностика), ибо состоя­ние системы является функцией состояния отдельных элементов. Диагностика стремится установить не только состояние системы или элемента, но и причину их неисправности или отказа. Обычно на ос­новании полученного диагностического заключения о характере и причине неисправности объекта или системы предлагаются техни­ческие решения и технологические ремонтные воздействия или регу­лировочные операции, позволяющие восстановить их исправность.

Любая диагностическая процедура может быть процедурой контро­ля, однако не всякая операция контроля есть операция диагностики.

Техническая диагностика и технический контроль используют в большей части одинаковые методы и средства. Процедуры диагнос­тики и контроля во многих случаях предполагают операции измере­ния, когда измеряемая величина (параметр) или реальное состояние системы сравнивается с некоторым эталоном величины или состоя­ния. Функционально-технологическая классификация контрольно-диагностического и регулировочного оборудования ПТС приведена на рис. 2.41. Средства технического контроля и диагностирования (СТД) могут быть классифицированы по следующим признакам (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Классификация контрольного и диагностического оборудования, приборов и инструментов ПТС по обобщенным критериям

Окончание табл. 2.3

2.3.2. Тяговые стенды для общей диагностики автомобиля и контроля его тягово-экономических показателей

Тяговые стенды {или иначе стенды контроля тяговых качеств ав­томобиля — СТК) роликового (барабанного) типа имитируют движе­ние автомобиля с различными скоростными режимами и режимами нагружения двигателя. На стендах тестируются:

1. Комплексные параметры: мощность на ведущих колесах, тяго­вое усилие на ведущих колесах, линейная скорость на окружно­сти колеса (скорость автомобиля), расход топлива, время (путь) разгона, выбега.

2. Элементные параметры (с добавлением дополнительных прибо­ров): частота вращения коленчатого вала, пробуксовка сцепле­ния, исправность спидометра, неисправности трансмиссии и др.

3. Диагностирование и контроль ведутся в режимах максимальной тяговой силы (крутящего момента), максимальной скорости.

Стенды выпускаются для легковых и грузовых автомобилей, для легковых с одной ведущей осью и полноприводных автомобилей.

Принципиальная схема стенда для контроля заднеприводных лег­ковых автомобилей дана на рис. 2.42, а общий вид стенда для контроля полноприводных автомобилей на рис. 2.43. В приложении Е представлены технические характеристики данного оборудования.

Рис. 2.42. Принципиальная схема тягового стенда для легковых заднеприводных автомобилей:

1 — местный отсос; 2— опорный ролик; 3 — подъемная площадка с тормозными ко­лодками; 4— тормозной ролик; 5— вентилятор; 6— пульт управления и индикации

Принцип действия тяговых стендов заключается в том, что движу­щие силы и мощность, развиваемые двигателем автомобиля и приве­денные к его колесам, уравновешиваются силами тормозных устройств стенда и фиксируются с помощью специальных силоизмерительных устройств. Кроме этого, в стенде измеряются и другие параметры движения автомобиля.

Рис. 2.43. Стенд для контроля тягово-мошностных, скоростных и экологических параметров полноприводных легковых автомобилей LPS 3000 фирмы МАНА (Германия)

Тяговые стенды состоят из следующих частей, изготовленных в виде отдельный изделий и соединенных между собой энергетическими и информационными связями (кабелями и воздуховодами): силовой шкаф, измерительная стойка с пультом управления и приборами ре­гистрации параметров, вентиляторная установка для обдува радиато­ра автомобиля, система воздухоподготовки, одно или два опорно-ро­ликовых блока. Для отвода отработавших газов от автомобиля используются система шлангового отсоса или передвижного местно­го отсоса зонтового типа, которые в комплектацию стенда не входят. Современные СТК разнообразны по принципиальной схеме и ре­жимам нагружения, режимам диагностирования, конструктивному исполнению и приборному оснащению и др. Их классификация по обобщенным признакам дана в табл. 2.4.

Таблица 2.4 Классификация стендов тяговых качеств (СТК)

Признак	Классификационная группа
1. Способ нагружения и схема нагружения ролика стенда	С силовым пагружением (схема 1), с инерци­онным нагружением (схема 2), с комбиниро­ванным нагружением (схема 3) тормозного ролика. На схемах обозначено: 1 —опорный ролик; 2 —тормозной ролик; 3 — тормозное устрой­ство; 4 ~ маховик
2. Режим диагностирования	1. Скоростной (инерционные стенды). 2. Нагрузочный (стормозным моментом). 3.Скоростной и нагрузочный (комбиниро­ванные стенды)
3. Тип тормозного устройства	1. Механические. 2. Гидравлические. 3. Электрические (электродвигатель-генератор). 4. Электродинамические (вихревые)
4. Тип диагностируемых автомобилей	1. Для легковых. 2. Для грузовых и автобусов
5. По типу опорно-привод­ных устройств под ведущие колеса	1. Однобарабанные под колесо. 2. Двухбарабанные под ведущую ось. 3. Двухбарабанные под каждое колесо.

Нагружение ведущих колес автомобиля в силовых стендах осуще­ствляется за счет применения тормозного устройства. В качестве тормоза используются устройства, позволяющие менять в широких пределах тормозное усилие. Чаще всего для этой цели применяются вихревые электродинамические и гидродинамические тормозные уст­ройства, реже электродвигатели, работающие в генераторном режиме.

В инерционных стендах для нагружения ведущих колес использо­ваны в качестве маховых масс массы роликов (барабанов) и специальные тяжелые маховики, соединенные с роликами стенда через ре­дуктор.

В стендах с комбинированным нагружением применяются как тормозные устройства, так и маховики.

В соответствии со способом нагружения автомобиля диагности­рование на стендах ведется либо в скоростном, либо в нагрузочном ре­жимах. Скоростной режим реализуется с помощью инерционных махо­вых масс в процессе разгона системы автомобиль — стенд. Нагрузочный режим осуществляется в силовых стендах. Для этого режима харак­терно постоянство скорости движения автомобиля и тормозных сил, развиваемых стендом.

По типу опоры колес одной оси автомобиля на барабаны (роли­ки) стенды бывают трех видов — однобарабанные, двухбарабанные и четырехбарабанные (по два барабана на каждое колесо). Стенды с последним типом опорных устройств нашли наибольшее примене­ние. В стендах для легковых автомобилей наибольшее применение нашли моноблочные конструкции опорных роликов (барабанов) (рис. 2.44). Комбинированная пневмо-кинематическая схема блока приведена на рис. 2.45.

Рис. 2.44. Блок опорных барабанов тягового стенда

Все элементы опорно-роликового блока размещены в раме. Каж­дое колесо опирается на два ролика 3 и 10. Ролики 10 являются опор­ными; правый ролик через реле скорости 9 включает электросекун­домер.

Тормозные ролики 3 соединены между собой муфтой 4. На валу правого ролика закреплен маховик 5, маховые массы которого ими­тируют инерционные массы автомобиля с нагрузкой на ось 500 кг.

Рис. 2.45. Пневмо-кинематическая схема опорного блока тягового стенда с инерционным и силовым нагружением роликов:

1 — тахогенератор; 2 — муфта (2 шт.); 3 — опорно-тормозной ролик (2 шт.); 4 — упру­гая муфта (2 шт.); 5 — маховик; 6 —- тормозной электродвигатель в сборе с балансирным статором 7 и ротором 8; 9— рычаг; 10— силоизмерительный тензодатчик; 11 — реле скорости; 12 — опорный ролик (2 шт.); 13 — подъемная площадка; 14 — тормоз­ная колодка роликов (2 шт.); 15— пневмоподъемник сильфонный; 16— распредели­тель; 17— фильтр; 18— редукционный клапан; 19— магистраль сжатого воздуха

Тормозной электродвигатель 7 подключается к роликам 3 при вы­боре режима комбинированного нагружения. Тормозной электродви­гатель выполнен в виде ротора с выходным валом и посаженного на этот же вал на подшипниках статора, который имеет балансирный рычаг. Ротор электродвигателя вращается под действием колес авто­мобиля, а статор, при подаче на него энергопитания, создает реак­тивный тормозящий момент. Под действием этого момента он стре­мится повернуться в сторону обратную вращению ротора и через рычаг 9 давит на силоизмерительный датчик. Левый ролик 3 соеди­нен с тахогенератором, который измеряет частоту вращения тормоз­ных роликов.

Для облегчения заезда автомобиля на стенд и выезда с роликов в опорном блоке предусмотрена подъемная площадка 11 с пневмопри­водом 13. Во время заезда и выезда автомобиля ролики стенда затор­можены колодочным тормозом 12.

В ряде конструкций тяговых стендов в качестве электродинамичес­кого тормозного устройства использован вихревой тормоз (рис. 2.46). Он представляет собой индукционную электрическую машину с балансирным статором 2, который через рычаг 3 воздействует на силоизмерительный датчик 4.

Рис. 2.46. Электродинамическое нагружающее устройство тягового стенда:

1 — массивный стальной якорь индукционной машины; 2— статор; 3 — рычаг; 4 — тензорезисторный силоизмеритсльный датчик; 5 — рама

Структурная схема электрической части стенда показана на рис. 2.47. Электрическая схема имеет четыре подсистемы: I — устрой­ство автоматического регулирования скорости при измерении силы тяги; II — схема измерения времени разгона и выбега; III — силоизмерительная система; IV — блок питания, — которые управляют ра­ботой стенда, снимают, обрабатывают и выдают оператору всю необ­ходимую информацию по мощностным (тяговым) и скоростным параметрам диагностируемого автомобиля.

2.3.3. Оборудование и приборы для контроля тормозной системы автомобиля

Тормозные стенды. Действие тормозных стендов основано на ана­лизе сил сцепления заторможенных колес автомобиля с рабочей по­верхностью стенда. Тормозные стенды выпускаются двух типов — площадочные и роликовые. В приложении Е представлены техничес­кие характеристики данного оборудования.

Рис. 2.47. Структурная схема электрической части стенда для диагностирования и контроля тягово-мошностных показателей автомобилей:

1 — тахогенератор; 2 — анализатор; 3 — сумматор; 4— регулятор; 5— выпрямитель; 6 — тормозное устройство; 7—указатель скорости; 8— задатчик скорости; 9 — кон­тактный прибор; 10 — преобразователь; 11—электронный секундомер; 12— датчик силы; 13— усилитель-преобразователь; 14 — указательный прибор

Площадочные тормозные стенды. Рассмотрим принцип функцио­нирования системы диагностирования тормозов площадочным стен­дом. Стенд (рис. 2.48) имеет четыре измерительные платформы, по две на каждую ось автомобиля, оснащенные датчиками, и приборную стойку, соединенную с платформами электрическим кабелем.

В процессе диагностирования автомобиль со скоростью 6—10 км/ч наезжает колесами на платформы стенда и тормозит. Измерение тор­мозных сил основано на измерении перемещения платформ, которое происходит за счет возникновения сил инерции системы автомо­биль— платформы и сил трения между шинами и поверхностью платформ. Это перемещение, пропорциональное общей тормозной силе автомобиля, фиксируется с помощью датчиков, установленных под измерительными платформами. Сигналы от датчиков передают­ся в компьютер, который выдает на дисплей и принтер с интервала­ми в 0,05 с значения максимальной тормозной силы, на дисплей — световую индикацию неравномерности торможения колес каждой оси и значение в процентах эффективности торможения.

Рис. 2.48. Тормозной стенд площадочного типа для легковых автомобилей UNIVERS A4 фирмы НЕКА (Германия)

К недостаткам площадочных стендов следует отнести следующее:

—значительная площадь, требуемая для размещения стенда и раз­гона автомобиля перед въездом на стенд;

—зависимость точности измерения тормозной силы от отклонения направления движения автомобиля относительно оси стенда;

—недостаточная безопасность проведения работ на стенде при движущемся автомобиле;

—не определяются удельные тормозные усилия на каждом колесе;

—нет возможности определить усилие торможения стояночным тормозом при трогании автомобиля с места; не определяются усилия на педали тормоза.

Тормозные стенды роликового (барабанного) типа. Этот тип тормоз­ных стендов наиболее широко применяется на ПТС и в пунктах го­сударственного технического осмотра автомобилей. На стендах тес­тируются следующие параметры: тормозная сила на каждом колесе; удельная тормозная сила; коэффициент неравномерности тормозных сил; усилие на органах управления (педаль, ручник); время срабаты­вания тормозной системы; тормозной путь. Дополнительно прово­дится взвешивание автомобиля на каждое колесо.

Стенды обеспечивают следующие режимы контроля: рабочее кон­трольное торможение; экстренное торможение; торможение стояноч­ным тормозом.

Тормозные роликовые стенды состоят из следующих частей, изго­товленных в виде отдельный изделий и соединенных между собой с помощью электрических кабелей: силовой шкаф, измерительная стойка с пультом управления и дисплеем либо приборами регистра­ции параметров, один или два опорно-роликовых блока (рис. 2.49).

Рис. 2.49. Комплектация роликового тормозного стенда:

1 — опорное устройство (1.1 — для левого колеса, 1.2 — для правого колеса); 2 — си­лоизмерительное устройство; 3 — шкаф электросиловой; 4 — приборная стойка; 5 — пульт дистанционного управления

Тормозные стенды роликового типа выпускаются для легковых автомобилей, грузовых автомобилей и автобусов, мотоциклов и иной двухколесной мототехники. Стенды для легковых автомобилей мон­тируются в приямки гладкого пола, для грузовых автомобилей — на осмотровой канаве, для мотоциклов устанавливаются непосредствен­но на полу (рис. 2.50-2.52).

Рис. 2.50. Тормозной стенд роликового типа для легковых автомобилей RAV RT 005 фирмы RAVAGLIOLI (Италия)

Рис. 2.51. Тормозной стенд роликового типа для грузовых автомобилей ВТ 612 фирмы NUSSBAUM (Германия)

Рис. 2.52. Тормозной стенд роликового типа для мотоциклов RAV RT 069 М фирмы RAVAGLIOLI (Италия)

В комплект тормозного стенда входит силоизмерительное устрой­ство для определения усилия на педали тормоза, принципиальная схема которого показана на рис. 2.53. Датчик / крепится к педали тормоза, манометр //— к рулевому колесу. Внутренние полости дат­чика и манометра заполнены тормозной жидкостью.

Рис. 2.53. Силоизмерительное устройство для определения усилия нажатия на педаль тормоза при диагностировании автомобиля на роликовом тормозном стенде:

1— датчик, укрепляемый на педаль тормоза: 1 — корпус; 2— крышка; 3— шток на­жимной; 4 - мембрана; 6— захват; 11— показывающий прибор, закрепляемый на руле: 5— манометр

При нажатии на педаль тормоза через шток 3 датчика в полости прибора создается давление, пропорциональное приложенной силе.

Основной частью тормозного роликового стенда является опорно-роликовый блок (рис. 2.54). В раме блока располагаются два опорно-силоизмерительных устройства, каждое из которых состоит из пары опорно-приводных роликов, привода, измерительного устройства тормозных сил, взвешивающего устройства и контактного датчика вращения колеса.

Принцип измерения тормозных сил автомобиля основан на урав­новешивании движущего момента, создаваемого приводом стенда и подводимого к роликам, тормозным моментом автомобиля от сил, возникающих на тормозных колодках и барабанах или пластинах и дисках в каждом колесе.

Функционирование роликового стенда можно рассмотреть на комбинированной (структурной электрической и принципиальной кинематической) схеме (рис. 2.55).

Ролики 2 соединены между собой цепной передачей, что обеспе­чивает, с одной стороны, надежную передачу вращающего момента на колесо, а с другой стороны, выезд автомобиля со стенда при за­стопоренных роликах без применения подъемной площадки. Ролики опираются на датчики веса, благодаря чему производится замер веса автомобиля, приходящегося на отдельное колесо. Эти замеры необ­ходимы для расчета удельной тормозной силы на колесе автомобиля.

Привод 1 роликов выполнен в виде мотор-редуктора, электродви­гатель которого состоит из статора и ротора, причем статор является подвижным звеном. Статор установлен на раме на подшипниках, вследствие чего за счет действия реактивного момента он поворачи­вается в сторону, противоположную вращению ротора, и через рычаг воздействует на датчик силоизмерительного устройства.

Сигналы от датчиков веса, тормозных сил и датчика вращения колеса поступают в системный блок компьютера, который обрабаты­вает их и выдает информацию на аналоговые указательные приборы или в виде табло на дисплей.

2.3.4. Стенды для диагностики и контроля ходовой части и рулевого управления автомобиля

Стенды контроля увода автомобиля. Эти стенды представляют собой площадочное устройство, платформа которого имеет возможность смещаться в сторону, противоположную силам увода автомобиля с тра­ектории прямолинейного движения (рис. 2.56). Под платформой рас-

Рис. 2.54. Опорный блок тормозного стенда фирмы МЕТА (Россия):

а - общий вид б - устройство блока: 1 - основание; 2 - ролик опорный; 3 - при­вод; 4 -датчик тормозной силы; 5-ролик следящий; 6 - датчик проскальзывания; 7— датчик наезда; 8— датчик веса

Рис. 2.55. Комбинированная схема роликового тормозного стенда СТС-З-СП фирмы ГАРО (Россия):

1— мотор-редуктор с силоизмерительным устройством; 2— ролик; 3 — датчик кон­тактный вращения колеса; 4 — цепная передача; ДС — силоизмерительный датчик на педали; УДВ —датчики усилитель весовой измерительной системы; ДВ — датчик вра­щения колеса; УД1, УД2 — усилители датчиков вращательного момента (тормозной силы); (X) — сумматор; (^) — дифференцирующее устройство — «больше-меньше»; Р-П-400— компьютер; П — принтер; БП — блок питания

Рис. 2.56. Стенд контроля увода автомобиля RAV RT 370 IN фирмы RAVAGLIOLI (Италия)

положен датчик, передающий сигнал на информационное табло. Ав­томобилю достаточно проехать по платформе одним колесом, чтобы на табло загорелась сигнальная лампа, информирующая оператора-диагноста о том, что углы схождения колес не соответствуют норме и требуется углубленная диагностика механизмов установки колес на специальном стенде. В приложении Е представлены технические ха­рактеристики данного оборудования.

Стенды диагностики подвески автомобиля. Стенды предназначены для диагностики пружинно-амортизаторной системы подвески авто­мобиля. Стенд состоит из силового шкафа, приборной стойки и бло­ка измерительных пластин. В блоке (рис. 2.57) находятся вибраторы,

Рис. 2.57. Стенд площадочного типа для диагностики подвески автомобиля RAV RT 202 фирмы RAVAGLIOLI (Италия)

приводящие в колебания опорные пластины и подвеску автомобиля, который колесами стоит на пластинах, и датчики измерения парамет­ров вибрации пластин. Работа стенда основывается на реализации амплитудно-резонансного метода диагностики колебательной систе­мы. Вначале вибраторы сообщают через пластины подвеске автомо­биля вынужденные колебания с заданной начальной частотой, кото­рая находится в сверхкритическом диапазоне колебаний. Колебания подвески проходят весь диапазон низких частот и точку резонанса до полного прекращения колебаний. Затем вибраторы выключаются и включается система регистрации амплитуды и частоты свободных колебаний подвески. Результаты измерения выдаются в виде графи­ков зависимости: амплитуда (мм) — частота колебаний (Гц) и в виде процентов от максимального значения амплитуды по левому и пра­вому колесам автомобиля. В приложении Е представлены техничес­кие характеристики данного оборудования.

Стенды «люфт-детекторы» для диагностики зазоров в сочленениях подвески и рулевого управления автомобилей. Стенды позволяют визу­ально выявить люфты (люфт — зазор в кинематической паре, проявля­ющийся как относительное движение охватывающего и охватываемого элементов, при приложении к звеньям механизма знакопеременной нагрузки) в сочленениях подвески и рулевого механизмов. Стенды (рис. 2.58) выпускаются в трех исполнениях:

—напольного (для грузовых автомобилей) с использованием в ав­тономном режиме;

—заглубленного (для легковых автомобилей) с использованием в автономном режиме и устанавливаемых на осмотровую канаву;

—для встраивания в платформы автомобильных подъемников.

Стенды состоят из трех частей — гидравлической станции, пере­носного пульта управления с лампой подсветки, двух опор. Пульт и гидравлическая станция соединены между собой электрическим ка­белем, а гидравлическая станция и опоры — гидравлическими шлан­гами. Опоры представляют собой пластины, расположенные в раме и имеющие возможность перемещаться в двух взаимно перпендику­лярных направлениях в горизонтальной плоскости от встроенных в раму гидроцилиндров.

Принцип действия стенда состоит в следующем: проверяемый ав­томобиль наезжает передними колесами на пластины и затормажива­ется. Пластинам с пульта управления дается команда на возвратно-поступательное движение сначала по одному, а затем по другому направлению. Во время качания автомобиля пластинами механик, осматривая механизмы подвески и рулевого управления, визуально обнаруживает имеющиеся люфты.

2.3.5. Комбинированные стенды общей диагностики автомобиля для диагностических участков ПТС и диагностических линий пунктов государственного технического осмотра автомобилей

Эти стенды представляют собой комбинацию трех стендов — тор­мозного, контроля увода автомобиля и диагностики подвески. Ком­бинированные стенды, обеспечивающие за короткий промежуток времени не только проверку эффективности действия тормозной си­стемы, но и диагностику подвески и углов схождения колес, весьма привлекательны для участков приемки автомобилей в ремонт с ис­пользованием процессов общей диагностики.

Производители оборудования для автосервиса предлагают комби­нированные стенды в двух исполнениях — с тормозными стендами площадочного или роликового типа и площадочными стендами уво­да автомобиля и диагностики подвески. Компоновочные решения комбинированных стендов с тормозным стендом площадочного типа показаны на рис. 2.58, с тормозным стендом роликового типа — на рис. 2.59.

Рис. 2.58. Стенд «люфт-детектор» моделей RAV 200-2001, 203-2031 для диагностики зазоров в подвеске и рулевом управлении фирмы RAVAGLIOLI (Италия):

а — общий вид в напольном исполнении; б — пульт управления с вмонтированной в него лампой подсветки; в — размеры соединительных гидрошлангов для различных моделей стенда; г — стенд, встроенный в платформы ножничного подъемника

Рис. 2.59. Комбинация тормозного роликового стенда, стенда диагностики подвески и стенда увода автомобиля фирмы RAVAGLIOLI (Италия) на линии диагностики ПТС (в линию также входит ножничный подъемник с люфт-детектором)

2.3.6. Стенды для контроля и регулировки углов установки колес

В конструкторских документах (паспортах, руководствах по эксп­луатации и др.) на стенды для контроля и регулировки углов установ­ки колес для описания функциональных возможностей оборудования и порядка выполнения операций применяются следующие термины, используемые при проверке углов установки колес.

Центральная ось колеса (поз. / на рис. 2.60, а) — ось, проходящая через центральную секущую плоскость шины колеса, которая пер­пендикулярна оси вращения колеса.

Точка опоры колеса (поз. 2 на рис. 2.60, а) — точка пересечения центральной плоскости колеса и оси вращения колеса при контакте шины колеса с поверхностью дороги.

Геометрическая ось (ось действия тяги) (поз. / в кружке на рис. 2.60, а) — ось, делящая пополам суммарный угол схождения зад­них колес. Это ось, относительно которой производятся измерения,

Рис. 2.60. Иллюстрации к основным терминам и параметрам, используемым при контроле углов установки колес автомобиля:

а — центральная ось колеса, точка опоры колеса, геометрическая ось (ось действия тяги); б— центральная продольная плоскость автомобиля; в — центральная продоль­ная плоскость автомобиля, угол схождения заднего колеса (собственный угол схожде­ния колеса); г — угол схождения переднего колеса (собственный угол схождения ко­леса)

Рис. 2.60 (продолжение). Иллюстрации к основным терминам и параметрам, используемым при контроле углов установки колес автомобиля:

д— нулевой угол схождения переднего колеса; е— положение прямолинейного дви­жения; ж — угол действия тяги; з — угол развала передних или задних колес

Рис. 2.60 (продолжение). Иллюстрации к основным терминам и параметрам, используемым при контроле углов установки колес автомобиля:

и — разница углов поворота колес; к — максимальный угол поворота колеса; л — угол поперечного наклона оси поворота; м — угол продольного наклона оси поворота

Рис. 2.60 (продолжение). Иллюстрации к основным терминам и параметрам, используемым при контроле углов установки колес автомобиля:

н - угол смещения переднего колеса; о — угол увода (смещения) заднего колеса; п — разность длин колесной базы; р - боковой увод правой стороны

Рис. 2.60 (окончание). Иллюстрации к основным терминам и параметрам, используемым при контроле углов установки колес автомобиля:

с — боковой увод левой стороны; т — разность ширины колеи по осям; у — увод оси

и прямая, вдоль которой движется автомобиль при прямолинейном движении.

Центральная продольная плоскость автомобиля (поз. 1 в кружке на рис. 2.60, б) — фиксированная секущая плоскость, перпендикулярная поверхности дороги и соединяющая центры ширины траков задней и передней осей автомобиля. Пересечение этой плоскости с горизон­тальной плоскостью дает линию, относительно которой вычисляется схождение задних колес, и определяется расположение плоскости тяги для схождения задних колес. Если используется система стендов с двумя измерительными датчиками, то относительно этой линии определяется плоскость для схождения передних колес.

Угол схождения заднего колеса (собственный угол схождения колеса) (рис. 2.60, в) — результирующий угол между пересечением продоль­ной центральной оси автомобиля и прямой пересечения центральной плоскости колеса с горизонтальной плоскостью. Значение угла поло­жительно, если передняя часть колеса повернута внутрь по направле­нию к центральной продольной оси автомобиля, и отрицательно, если колесо повернуто наружу. Угол схождения может измеряться в градусах или миллиметрах (в Европе) и дюймах (в США). При линей­ном измерении по европейским нормам угол схождения определяет­ся как разница между расстоянием от фланца диска сзади и спереди центральной точки колеса до контрольной оси.

Угол схождения переднего колеса (собственный угол схождения коле­са) (рис. 2.60, г) — результирующий угол между геометрической осью и прямой пересечения центральной плоскости колеса с горизонталь­ной плоскостью. Значение угла положительно, если в горизонталь­ной секущей плоскости передняя часть колеса расположена ближе к геометрической оси, чем задняя часть колеса, и отрицательно (обрат­ное схождение), если в горизонтальной секущей плоскости передняя часть колеса расположена дальше от геометрической оси, чем задняя часть колеса. Измерение угла схождения переднего колеса произво­дится так же, как и заднего.

Суммарный угол схождения передних или задних колес (суммарное схождение) — сумма углов схождения левого и правого колеса одной оси.

Нулевой угол схождения переднего колеса (рис. 2.60, д) — такое по­ложение переднего колеса, при котором оно параллельно геометри­ческой оси автомобиля.

Углы схождения часто называют схождением колеса (колес).

Положение прямолинейного движения (рис. 2.60, е) — контрольное положение передних колес, при котором у них равные углы схожде­ния относительно продольной оси автомобиля.

Угол действия тяги (рис. 2.60, ж) — угол между центральной про­дольной и геометрической (осью действия тяги) осями автомобиля. Значение угла положительно, если геометрическая ось проходит с левой стороны от продольной оси. В противоположном случае угол действия тяги отрицателен. Угол действия тяги — это результат дей­ствия угла схождения колес задней оси, бокового увода и наклона колеса. Угол действия тяги измеряется в градусах.

Угол развала передних или задних колес (рис. 2.60, з) — угол между центральной плоскостью колеса и перпендикуляром к поверхности дороги. Значение угла положительно, если верх колеса отклонен на­ружу, и отрицательно, если внутрь. Угол развала часто называют раз­валом колеса. Развал измеряется в градусах.

Развал задних колес определяется при установке передних колес в положение прямолинейного движения. Развал передних колес изме­ряется при положении колес по рекомендациям завода — изготови­теля автомобиля либо при центральном положении рулевого меха­низма, когда собственные углы схождения колес равны, либо в положении нулевого собственного угла схождения колеса.

Разница углов поворота колес (рис. 2.60, и) — угол («а» на рисун­ке), образуемый как разница углов поворота внутреннего и внешнего колес относительно центра окружности поворота D. Углы поворота колес измеряются между осью задних колес и перпендикуляром, про­веденным в горизонтальной плоскости к центральной оси колеса. Углы поворота колес измеряются в градусах.

Так как рулевой механизм имеет возможность изменять разницу углов поворота колес при изменении угла поворота колес, то измере­ния этого угла производятся при установке угла поворота внутренне­го колеса по отношению к центру поворота на 20°. Измерение разни­цы углов поворота производятся после установки в допустимых пределах угла схождения колес.

Разница углов поворота колес указывает на то, сохраняется ли правильность геометрической формы трапеции при повороте рулево­го колеса вправо или влево от его центрального положения.

Максимальный угол поворота колеса (рис. 2.60, к) — угол (на рисун­ке для внешнего колеса относительно центра окружности поворота — о.(А), для внутреннего — о.(1)) между центральной осью колеса и про­дольной осью автомобиля при максимальном отклонении до ограни­чения рулевого колеса. Этот угол измеряется в градусах.

Угол поперечного наклона оси поворота (ПНОП) (рис. 2.60, л) — угол, на который ось поворота колеса отклонена внутрь от перпенди­куляра к поверхности дороги. Значение угла положительно, если ось колеса наклонена внутрь в верхней части колеса. Этот угол измеряется в градусах, при этом рулевое колесо должно быть повернуто на 10 или 20° в каждую из сторон.

Углы развала и ПНОП определяют точку контакта колес с поверх­ностью дороги. ПНОП уменьшает длину плеча, на котором действу­ют силы, приложенные к колесу, что позволяет осуществить быстрый поворот колеса и уменьшить влияние неровностей поверхности доро­ги на управление автомобилем.

Угол продольного наклона оси поворота (ПрНОП) (рис. 2.60, м) — угол в центральной плоскости вращения колеса между перпендику­ляром к поверхности дороги и осью поворота. Значение угла положи­тельно, если ось колеса наклонена назад по отношению к направлению движения автомобиля в верхней части колеса. Этот угол измеряется в градусах.

ПрНОП обеспечивает «тягу» колеса вперед, а не «толкание». ПрНОП и ПНОП приводят к появлению центробежной силы, кото­рая стремится вернуть колеса и руль управления обратно в положе­ния прямолинейного движения после снятия усилия на руль при повороте автомобиля.

Угол смещения переднего колеса (рис. 2.60, н) — угол в горизонталь­ной плоскости между перпендикуляром к центральной плоскости ав­томобиля и прямой, соединяющей точки опор передних колес. Зна­чение угла положительно, если правое переднее колесо опережает левое. Угол смещения переднего колеса измеряется в градусах или при известной ширине трака передней оси — в миллиметрах (в Евро­пе) или дюймах (в США) как arctg а (см. рисунок).

Угол увода (смещения) заднего колеса (рис. 2.60, о) — угол в гори­зонтальной плоскости между перпендикуляром к геометрической оси (оси действия тяги) и линией, проходящей через центры задних ко­лес. Значение угла положительно, если правое заднее колесо опере­жает левое. Угол увода (смещения) заднего колеса измеряется в гра­дусах или при известной ширине колеи задней оси — в миллиметрах (в Европе) или дюймах (в США) как arctg а (см. рисунок).

Разность длин колесной базы (рис. 2.60, п) — угол между линиями, проходящими через центры колес передней и задней осей. Значение угла положительно, если вершина угла находится слева от продоль­ной оси автомобиля (длина базы справа больше, чем слева). Этот па­раметр измеряется в градусах или в миллиметрах (в Европе) или дюй­мах (в США), если известны справочные данные по колесной базе.

Боковой увод правой стороны (рис. 2.60, р) — угол (на рисунке — а) между линией, проходящей через центры колес правой стороны, и геометрической осью. Значение угла положительно, если правое заднее колесо выступает в сторону больше, чем переднее. Этот параметр измеряется в градусах или в миллиметрах (в Европе) или дюй­мах (в США), если известны справочные данные по колесной базе.

Боковой увод левой стороны (рис. 2.60, с) — угол (на рисунке — а) между линией, проходящей через центры колес левой стороны, и гео­метрической осью. Значение угла положительно, если левое заднее колесо выступает в сторону больше, чем переднее. Этот параметр из­меряется в градусах или в миллиметрах (в Европе) или дюймах (в США), если известны справочные данные по колесной базе.

Разность ширины колеи по осям (рис, 2.60, т) — угол (на рисунке — а) между линиями, проходящими через центры колес левой и правой сторон автомобиля. Значение угла положительно, если ширина колеи задних колес больше ширины колеи передних колес. Этот параметр измеряется в градусах или в миллиметрах (в Европе) или дюймах (в США), если известны справочные данные по колесной базе.

Увод оси (рис. 2.60, у) — угол (на рисунке — а) между геометричес­кой осью и линией, проходящей через средние точки ширин колеи передних и задних колес. Значение угла положительно, если задняя ось смещена вправо. Этот параметр измеряется в градусах или в мил­лиметрах (в Европе) или дюймах (в США), если известны справочные данные по колесной базе.

Компенсация биения колеса — процедура, которая выполняется в том случае, когда необходимо убедиться в том, что биение диска и положение универсального зажима крепления датчиков стенда согла­совано с осью вращении колеса. В отдельных конструкциях стендов при использовании быстродействующих зажимов крепления датчи­ков инструкциями завода — изготовителя оборудования указывается, что данная процедура не выполняется.

Номенклатура стендов для контроля и регулировки углов установ­ки колес на рынке технологического оборудования для автосервиса достаточно широка и представлена разными моделями, имеющими различные принцип действия (измерения), состав, функциональные возможности, требования к монтажу и цену.

Стенды для контроля и регулировки углов установки колес пред­назначены для углубленного поэлементного диагностирования авто­мобиля с последующей регулировкой углов установки колес, поэто­му их применение целесообразно на рабочих постах в зоне ТО и Р или специализированном участке ПТС.

Основное конструктивное различие этих стендов обусловлено ви­дом энергии измерительного сигнала, способом его передачи от дат­чиков к приемному устройству, применяемой системой обработки информации и выдачи ее оператору. С этих позиций все стенды мож­но разделить на две группы — стенды с беспроводной информационной связью между датчиками и приемником и проводные (или кор­довые) стенды, для которых характерно то, что датчики связаны с приемником сигналов электрическими кабелями. Первая группа стендов состоит из моделей, различающихся между собой видом ка­нала передачи информации (видом энергии). К ним относятся стен­ды с оптическим, лазерным, инфракрасным и радиоканалами пере­дачи информации (рис. 2.61). Во вторую группу входят стенды с комбинированными каналами передачи сигналов — между датчика­ми используется инфракрасный канал, а между датчиками и прием­ным устройством — электрический (рис. 2.62).

Стенды, в которых информация выводится проекторами на экра­ны с угловыми и линейными делениями, являются устаревшими мо­делями и в настоящее время не выпускаются. Сегодня все стенды имеют компьютерную обработку сигналов и вывод информации на дисплей. В память компьютера закладываются сведения об углах ус­тановки колес большинства современных моделей автомобилей раз­личных производителей, а также алгоритм диагностирования и реко­мендации по регулировочным операциям. На дисплее высвечивается не только табло с данными диагностики, но и порядок (по шагам) диагностирования. По окончании диагностирования на дисплее в режиме мультипликационного фильма иллюстрируются порядок и все действия механика, необходимые для выполнения регулировоч­ных работ.

Стенды для контроля и регулировки углов установки колес конст­руктивно состоят из четырех составных частей — диагностической стойки, комплекта измерительных блоков, комплекта держателей из­мерительных блоков, опорных устройств.

Диагностическая стойка (см. рис. 2.61, 2.62) представляет собой вертикально ориентированную рамную или шкафную конструкцию, включающую приемник сигналов (для беспроводных стендов), сис­темный блок компьютера, дисплей и принтер. В нерабочем положе­нии на кронштейнах стойки установлены измерительные блоки, на полках хранятся держатели измерительных блоков.

Измерительные блоки (рис. 2.63) представляют собой отдельные изделия, содержащие корпус и консольный кронштейн, в которых расположены измерительные датчики, пузырьковый уровень, кноп­ка компенсации биения, источник питания (только в блоках беспро­водных стендов) и разъем для соединительного кабеля (только в бло­ках кордовых стендов). Измерительные блоки крепятся на колесе при помощи специальных держателей (см. рис. 2.62, 6). В одних моделях стендов все датчики сосредоточены в измерительных блоках, в других — большая часть, а некоторые датчики расположены в опорных устройствах.

Рис. 2.61. Беспроводные стенды для контроля и регулировки углов

установки колес:

а — BORA 217 фирмы НРА (Германия) — полностью инфракрасный стенд, выполнен­ный по формуле 8x4 с образованием замкнутого измерительного контура; б— RAVTD 5060 фирмы RAVAGLIOLI (Италия) — полностью инфракрасный стенд, выполненный по формуле 6x4 с образованием П-образного измерительного контура; в— DSP 400 фирмы HUNTER (Германия) — стенд, выполненный по формуле 8x4 с образованием замкнутого измерительного контура, с инфракрасным каналом связи датчиков и ра­диоканалом передачи данных на пульт

Рис. 2.62. Кордовые стенды для контроля и регулировки углов установки колес:

a — RAV 1660 А фирмы RAVAGLIOLI (Италия) — стенд, выполненный по фор­муле 8x4 с образованием замкнутого изме­рительного контура; б —датчик, закреп­ленный на колесе (показан электрический соединительный кабель); в — С 100 фирмы НРА (Германия) — стенд с потенциомет-рическими датчиками, выполненный по формуле 8x4 с образованием замкнутого измерительного контура

Измерения проводятся с помощью инфракрасного луча, который направляется через оптическую систему на светочувствительную ячейку. Разрешение принимающей камеры — 0,5' (секунда — доля градуса). Все измерения в горизонтальной плоскости производятся двумя противоположно установленными CCD — камерами датчиков, работающими совместно в режиме передача — прием.

Все датчики и излучатели измерительных блоков установлены так, что образуется либо замкнутый (рис. 2.64), либо П-образный измери­тельный контур, благодаря чему есть возможность производить изме-

Рис. 2.63. Измерительный блок передний стенда КДС 5К

фирмы АМД (Россия):

1 — корпус с датчиками развала, наклона и поворота; 2 — штанга; 3 — корпус с датчи­ками схождения; 4— крышка датчика схождения; 5— посадочная втулка; 6 — кноп­ка; 7—рычаг ротора датчика схождения; 8— пузырьковый уровень; 9— ручка; 10 — рычаг ротора датчика поворота; 11 — разъемы

рения всех углов установки колес как передней, так и задней осей. Большинство стендов, представленных на рынке оборудования для автосервиса, могут функционировать как с четырьмя измерительны­ми блоками, так и с двумя, устанавливаемыми поочередно на перед­ние и задние колеса, либо только на передние управляемые колеса. Естественно, что в этом случае их функциональные возможности сужаются, однако в целом ряде случаев остаются достаточными для успешного использования для диагностики и регулировки углов уп­равляемых колес.

В комплект держателей (зажимов) измерительных блоков входят несколько типов конструкций, которые устанавливаются на любые колесные диски. Наиболее распространенными типами держателей являются универсальные держатели с четырьмя регулируемыми лапа­ми; быстродействующие держатели, для которых не требуется прово­дить операцию компенсации биения диска, и держатели типа «Quick» с тремя лапами, пластмассовыми контактными шпильками и дополнительными захватами шины для установки на окрашенные диски и диски колес из легких сплавов (рис. 2.65).

Рис. 2.64. Замкнутый измерительный контур, создаваемый в горизонтальной плоскости инфракрасными датчиками стенда для контроля и регулировки углов установки колес Microline 4600-8 фирмы HUNTER (Германия):

1 - 8— комбинированные датчики с инфракрасными излучателями; А, В, С, D, E, F, G, Я—датчики схождения; I, К, Р, Q — датчики ПНОП; L, M, N, О —датчики развала

В комплект стендов для контроля и регулировки углов установки колес входят два типа опорных устройств — поворотные диски для передних колес и компенсационные пластины для задних колес.

Рис. 2.65. Комплект зажимов для крепления измерительных блоков стенда для контроля и регулировки углов установки колес фирмы RAVAGLIOLI (Италия):

а— универсальный держатель с четырьмя передвижными лапами для колес 10-19 дюймов; б — универсальный держатель с четырьмя передвижными лапами и допол­нительными захватами шины для колес 10-20 дюймов; в — зажимы типа «Quick» с тремя лапами и пластмассовыми контактными шпильками для установки на окрашен­ные диски и диски колес из легких сплавов; г — зажимы типа «Quick» с тремя лапами, пластмассовыми контактными шпильками и дополнительными захватами шины для установки на окрашенные диски и диски колес из легких сплавов

Поворотные диски для передних колес могут быть выполнены без измерительных датчиков (для стендов, в которых все датчики разме­щены в измерительных блоках, укрепляемых на колесах) или с изме­рительными датчиками. Поворотные диски размещены на подшип­никах в металлическом плоском основании квадратной формы, имеющем ручки для удобства транспортирования и установки в гнез­до пола или платформу подъемника. Поверхность диска покрыта кварцевым песком, что обеспечивает надежную схватываемость с по­верхностью шины при повороте рулевого колеса. При наличии в ос­новании датчиков их связь с поворотным диском — электронная бес­контактная.

Компенсационные пластины устанавливаются под задние колеса для выполнения операции регулировки схождения. По размерам они бывают длинными (1050x460x50 мм) и короткими (450x460x50 мм), они обеспечивают поворот платформы на ±10° и некоторую свободу хода для вращения колеса.

В беспроводных стендах информация на диагностическую стойку передается по отдельным каналам от каждого датчика, при этом для

надежности передачи информации при монтаже стенда важно точно согласно чертежу, указанному в инструкции по эксплуатации, распо­ложить все составные части стенда, например, приемная рама диаг­ностической стойки должна быть расположена строго по оси подъем­ника, на котором располагается автомобиль с укрепленными на колесах датчиками (см. рис. 2.61, в).

Для кордовых стендов месторасположение диагностической стой­ки по отношению к автомобилю с датчиками не имеет значения, так

Рис. 2.66. Схема соединения датчиков, пульта управления и системного блока компьютера диагностической стойки стенда Microline 4600-8 фирмы HUNTER (Германия):

А - компьютер; В, С- датчики измерительных блоков; D — датчики передних пово­ротных кругов. Е — датчики задних поворотных кругов (поставляются по отдельному заказу); F— пульт управления

как датчики соединены со стойкой электрическими кабелями (рис. 2.66). Благодаря этому свойству конструкции кордовые стенды с успехом применяются в комбинации не только с подъемником, но и с осмот-ровой канавой.

В приложении Е представлены технические характеристики стен­дов для контроля и регулировки углов установки колес.

2.3.7. Оборудование для балансировки колес

При изготовлении шины и диска в силу технологических погреш­ностей их массы неравномерно распределены относительно оси вра­щения. Такое неравномерное распределение масс называется дисба­лансом или неуравновешенностью. После сборки колеса его центр масс оказывается также не совпадающим с осью вращения. Для уст­ранения этого явления на автомобильном заводе новые колеса перед установкой на автомобиль подвергают балансировке. Балансировка колеса в сборе — это процесс равномерного распределения массы колеса по окружности качения.

В процессе эксплуатации автомобиля балансировка колес, как правило, нарушается. Наиболее часто эти нарушения происходят вследствие неравномерного износа шин, их ремонта, некачественно­го демонтажа и монтажа шин и колес. В суммарной неуравновешен­ности колеса, установленного на автомобиле, доля неуравновешенно­сти шин составляет до 75%, диска — до 20, ступицы с тормозным барабаном — до 10. Таким образом, до 90% всей неуравновешеннос­ти дают шина и диск.

Существует два вида дисбаланса: статический и динамический (рис. 2.67).

При статическом дисбалансе масса колеса неравномерно распре­делена относительно оси вращения, при этом ось колеса и его глав­ная центральная ось инерции параллельны. В статическом положе­нии тяжелая часть колеса всегда окажется внизу. При вращении колеса за счет смещения центра масс возникает центробежная сила инерции F_и, равная по величине

где m — неуравновешенная масса колеса; ω — угловая скорость вра-щеyия колеса; ρ — радиус расположения неуравновешенной массы.

При движении автомобиля статический дисбаланс вызывает бие­ние колеса в вертикальной плоскости, возникает вибрация кузова,

Рис. 2.67. Виды дисбаланса:

я — статический дисбаланс; б — динамический дисбаланс.

На рисунке буквами обозначено: ЦП — центральная плоскость вращения колеса; ГП — горизонтальная поверхность обода; 30 — закраина обода

ослабевают крепления и сварочные соединения, увеличиваются зазо­ры в кинематических парах подвески.

Динамический дисбаланс — это неравномерное распределение мас­сы колеса относительно центральной продольной плоскости качения колеса, при этом ось колеса и его главная центральная ось инерции пересекаются не в центре масс или перекрещиваются. При вращении колеса из-за наличия неуравновешенных масс возникает момент сил инерции, который определяется по формуле

где Z— плечо сил инерции.

При движении автомобиля под действием динамической неурав­новешенности происходит биение колеса в горизонтальной плоско­сти. На детали рулевого механизма (при дисбалансе передних колес), на подшипники ступицы действует знакопеременная высокочастот­ная нагрузка, и они интенсивнее изнашиваются. Характерным при­знаком такого дисбаланса является биение (вибрация) рулевого коле­са при больших скоростях движения автомобиля.

Почти в 90% случаев автомобильное колесо, не прошедшее про­цесс балансировки, имеет оба вида дисбаланса. Любой вид дисбалан­са вызывает пятнистый износ протектора.

Из-за проявления негативных последствий эксплуатации автомо­биля с неуравновешенными колесами рекомендации автомобильных заводов предусматривают проведение балансировочных работ после каждого демонтажа — монтажа шины, ремонта шины, камеры или диска, смены диска.

На ПТС и в автомастерских балансировка автомобильных колес производится на специальном оборудовании, которое называется ба­лансировочными станками. Балансировочные станки по своему на­значению относятся к группе технологического оборудования, пред­назначенного для проведения диагностики и регулировки объектов (в данном случае автомобильных колес). Они устанавливаются на рабо­чих местах шиномонтажных участков.

Как известно из теоретической механики, уравновешивание вра­щающихся в подшипниках объектов производится для снижения или устранения динамических нагрузок, действующих на опоры. Оно мо­жет быть частичное и полное. При частичном уравновешивании вра­щающихся масс компенсируются только силы инерции, при полном — как силы, так и моменты сил инерции. Современные балансировоч­ные станки позволяют производить полное уравновешивание (балан­сировку) автомобильных колес в сборе, при этом колеса могут быть установлены на автомобиле или сняты с него.

Процесс балансировки колеса основан на общей теории уравно­вешивания вращающихся масс, согласно которой полное уравнове­шивание достигается установкой в двух плоскостях на расстояниях ρ₁ и р₂ от оси вращения колеса двух уравновешивающих масс m₀ и m_т с углами установки α; β относительно горизонтальной (или вертикаль­ной) оси (рис. 2.68). Для уравновешенного колеса будут справедливы следующие равенства векторов сил и моментов:

где F_y — вектор уравновешивающей силы, М_у — вектор уравновеши­вающего момента пары сил.

При балансировке колес плоскости уравновешивания, а также ра­диусы установки уравновешивающих масс обусловлены конструкци­ей колеса в сборе. Такими плоскостями являются плоскости, парал­лельные центральной плоскости вращения колеса и проходящие через внутренний и наружный края диска, а радиусы установки оп­ределены способом крепления уравновешивающих грузиков. При

Рис. 2.68. Угловое расположение уравновешивающих грузиков на диске колеса:

m₀ - уравновешивающая масса грузика, устанавливаемого на внутренней стороне дис­ка пол углом α к горизонтальной оси, проходящей через контрольную точку А диска колеса; m_т — уравновешивающая масса грузика, устанавливаемого на внешней сторо­не диска под углом β к этой же оси

механическом креплении грузиков радиусы их установки равны рас­стоянию от оси вращения колеса до закраины обода диска, а при приклеивании грузиков — расстоянию от оси вращения колеса до го­ризонтальной поверхности обода (см. рис. 2.67).

Таким образом, задача балансировки автомобильного колеса будет решена, если при диагностировании дисбаланса оборудование обес­печит определение неуравновешенных масс и угловое месторасполо­жение уравновешивающих грузиков — на внешней плоскости — мас­сой m_т под углом α к условной оси X, проведенной через точку А диска колеса, на внутренней стороне — массой m₀, установленной под углом α к этой же оси.

Для балансировки колес используют балансировочные станки (БС), классификация конструкций которых дана на рис. 2.69.

Стенды (станки) для балансировки колес, снятых с автомобиля. Стенды (в ряде случаев их называют станками) для балансировки ко­лес, снятых с автомобиля, нашли широкое применение в шиномон­тажных автомастерских и на специализированных участках ПТС.

Широкая номенклатура и большой типоразмерный ряд моделей ба­лансировочных стендов представлены на рынке оборудования для автосервиса значительным количеством отечественных и зарубежных производителей. Наиболее широко представлены станки для балан­сировки колес легковых автомобилей с горизонтально расположен­ным валом, электроприводом или ручным приводом и компьютерной обработкой диагностической информации (рис. 2.70).

Балансировочное оборудование может работать в одной из трех зон колебаний измерительной системы под действием сил инерции неуравновешенных масс: резонансной, зарезонансной и дорезонансной. Современные стенды работают в дорезонансной области колеба­ний, так как измерению подвергается не амплитуда колебаний колеса от неуравновешенных сил, а динамические реакции в подшипниках стенда. Вал станка с установленным на нем колесом раскручивается до определенной частоты (от 250 об/мин при ручном приводе до 800 об/мин при электромеханическом), на которой фиксируется мо­мент измерения сил, заданный программой вычислительной маши­ны станка.

Функциональная схема балансировочного станка дана на рис. 2.7!. В вычислительную машину станка заносятся исходные данные диаг­ностируемого колеса: диаметр и ширина шины, размеры и тип дис­ка. Привод станка разгоняет вал, после чего привод отключается, а вал и колесо продолжают свободное вращение. В таком состоянии система вал—колесо представляет собой колебательную систему, со­вершающую свободные колебания под действием сил и моментов инерции, возникающих от имеющихся неуравновешенных масс коле­са. В результате действия сил и моментов инерции в подшипниках вала стенда возникают динамические нагрузки. При вращении вала его частота фиксируется импульсным датчиком, динамические на­грузки в опорах вала измеряются пьезоэлектрическими датчиками, а местоположение дисбаланса определяется импульсно-частотным индуктивным датчиком, катушка которого охватывает диск с проре­зями, закрепленный на валу станка. В вычислительную систему стан­ка «вложены» программы расчета динамических реакций для различ­ных колес (шин и дисков).

Динамические реакции R_A, R_B подшипниках определяются по уравнениям динамического равновесия:

Рис. 2.70. Балансировочные станки для автомобильных

и мотоциклетных колес:

а — модель Geodyna 980 фирмы HOFMANN (Германия) с 8 программами для различ­ных типов шин и дисков легковых автомобилей и мотоциклетных колес; 6 — модели RAVGP 4.126 RAVOP 4.128 фирмы RAVAGLIOL! (Италия) с 12 программами для широкопрофильных и обыкновенных шин и различных типов дисков с быстродей­ствующим пневматическим фиксатором колеса на валу

Рис. 2.71. Комбинированная (кинематическая и структурная измерительная) схема станка для балансировки колес, снятых с автомобиля:

1,3— пьезодатчики усилия; 2 — задатчик исходных данных по колесу и диску (шири­на, диаметр, масса); 4— сравнивающее устройство; 5 — ЭВМ; 6— табло с указанием уравновешивающих масс Р, и Р2 (7) и светодиодами (8), указывающими на угловое расположение масс Р, и Р2; ТЗЛ — датчик скорости и положения вала

— уравновешивающие силы инерции;

— моменты сил от неуравновешенных масс относитель­но осей X и Y;

— моменты сил инерции относительно осей X и У.

При неуравновешенном колесе, когда уравновешивающие массы отсутствуют:

Следовательно, динамические реакции опор неуравновешенного колеса на валу:

Величины Z₁, Z₂ определяются конструкцией оборудования, ос­тальные задаются оператором.

После установления значения R_A и R_B и их направления (угол α относительно оси X колеса) ЭВМ рассчитывает значение масс урав­новешивающих грузов m_у1 и m_у2, которые должны быть установлены на колесе, и их местонахождение (α и β), чтобы динамические реак­ции Х_А и Х_в стали равны нулю. При этом статические реакции от об­щего веса колеса не учитываются.

Информация заполняется и выдается на табло в виде цифр — масс уравновешивающих грузов, и в виде светового сигнала, указывающе­го, на какое место диска их надо крепить.

Для точной балансировки необходимо не только надежно зафик­сировать колесо на балансировочном стенде, но и точно его центри­ровать, т. е. совместить реальную ось вращения колеса (ось, относи­тельно которой колесо вращается на ступице автомобиля) и ось вращения вала станка. Существует несколько способов центрирова­ния колеса на оси стенда (рис 2.72).