Проблема лечения «трясучки» автомобиля, возникающей в результате дисбаланса вращающихся узлов (в первую очередь карданного и промежуточных валов), рассматривалась в нашем издании более года назад (см. № 4/2000 г.).

Очень приятно, что та давняя публикация не осталась незамеченной. Вопросы о том, как и где «вылечить» автомобиль от этого неприятного заболевания поступают в редакцию до сих пор.

Ну что же, раз есть вопросы, то мы обязаны на них ответить. Следуя правилу, что достоверные сведения надо черпать в кристально чистых (читай - компетентных) источниках, мы опять встретились со специалистом по балансировке - Александром Курковым, возглавляющим фирму «КарданБаланс». Однако, прежде чем Александр поделится опытом устранения «трясучки» автомобилей, необходимо напомнить причины ее возникновения.

Коварство дисбаланса...

... в том, что при вращении любой конструкции, он неминуемо заставляет ее «трястись», а по-научному - «вибрировать». Кстати, если уж пользоваться научной терминологией, то любое вращающееся тело обозначается термином «ротор», а линия, вокруг которой он вращается, называется «ось вращения» (ОВ). Как и всякое тело, ротор имеет так называемую «ось инерции» (ОИ), относительно которой масса ротора распределена равномерно.

Понятно, что в идеальном случае, при совпадении ОВ и ОИ, никакого дисбаланса при вращении ротора нет. Однако в реальной жизни места для идеальных случаев крайне мало. Неизбежные «спутники» - неравномерность плотности материала, неточность изготовления изделия, деформации при его сборке - ведут к смещению ОИ относительно ОВ.

Таким образом, центр массы ротора смещается на некоторое расстояние R (называемое «эксцентриситетом») от его оси вращения. Далее все очень просто. При вращении такого ротора возникает центробежная сила, вызывающая вибрацию. Ну а, собственно дисбалансом ротора называют произведение его массы на эксцентриситет.

Теперь попробуем приблизительно оценить силы, вызывающие вибрацию вращающегося ротора с незначительным (на первый взгляд) эксцентриситетом 0,1 мм. Допустим, это коленчатый вал весом 15 кг.

Дисбаланс такого вала равен 1500 г x мм, что при частоте вращения 3600 об/мин вызовет появление центробежной силы 22,5 кг. А это уже вполне ощутимое усилие, стремящееся «вырвать» вал из опор и вызывающее очень сильную вибрацию.

Конечно, такой дисбаланс недопустим (хотя на практике встречаются и большие его значения) и выходит за рамки разумного.

Рассмотренный вид дисбаланса, называемый «статическим», является простейшим, свойственным вращающимся деталям малой длины (корзина сцепления, тормозные барабаны, диски). С роторами большой длины, к которым относятся карданный и промежуточный валы, картина сложнее. Дефектов такого рода, а следовательно, и сил, смещающих ось вращения ротора, может быть несколько, и прикладываться они могут в разных плоскостях. В результате ось инерции не только смещается относительно оси вращения, но и наклоняется по отношению к ней на некоторый угол, вследствие чего и возникают сложные знакопеременные колебания ротора при вращении, причем частота и амплитуда колебаний изменяются в зависимости от числа оборотов. Такой вид дисбаланса называется «моментным», а вибрация, вызываемая им, намного сильнее и опаснее. На практике чистых случаев статического и моментного дисбаланса не бывает. Мы всегда имеем дело с каким-то их сочетанием, а борьба с этим явлением осуществляется путем динамической балансировки, при которой во время вращения ротора находят его «тяжелые» точки, после чего к ротору добавляют корректирующие грузы, так что суммарный дисбаланс становится незначительным. Иногда можно обойтись и без «присоединения» дополнительных грузов, «убрав» лишний материал в «тяжелом» месте.

Можно ли избавиться от вибрации в автомобиле?

Такой вопрос мы задали г-ну Куркову, накопившему большой опыт в вопросе борьбы с коварным дисбалансом.

Вот что он рассказал.

«Я не буду касаться проблемы балансировки коленчатых валов - это забота мотористов, с которой они научились справляться, хотя мы производим оборудование и для балансировки коленвалов.

Вообще, в нашей мастерской «КарданБаланс» мы можем отбалансировать все, что угодно, но все-таки основные наши усилия сконцентрированы на изготовлении и ренмонте карданных валов и балансировочного оборудования.

Есть и другой источник вибрации автомобиля, с которым мы успешно боремся, - раздаточные коробки «Нивы», а также несбалансированные барабаны ручного тормоза УАЗов. Кстати, именно они вносят существенный вклад в общую вибрацию этих неприхотливых автомобилей.

Несмотря на массовое внедрение шарниров равных угловых скоростей (ШРУСов) в переднеприводных автомобилях, карданный вал - непременный атрибут любого задне- и полноприводного автомобиля. Он успешно выполняет задачу передачи крутящего момента между валами под углом до 20o. Если угол больше 20o, нагрузка на шарниры значительно возрастает. Классический пример такой передачи - карданная передача между КПП и валом редуктора заднего моста.

Не открою большого секрета, если скажу, что карданные валы, установленные даже на новых отечественных автомобилях (заднеприводные ВАЗы, «Нива», УАЗ, ГАЗ), имеют дисбаланс, значительно превышающий норму. При эксплуатации автомобиля дисбаланс кардана увеличивается еще больше из-за увеличения зазоров в сочленениях и деформации самого вала. Однако проблема ремонта и обслуживания карданных валов у нас совершенно не решена. Сложилась парадоксальная ситуация - есть потребность в таких работах, но отсутствует предложение. В лучшем случае клиенту могут предложить замену карданного вала в сборе, что для отечественных автомобилей не решает проблем вибрации, а для импортных - очень дорого: цена кардана достигает 800-1700 долларов.

Причина такого положения в том, что отсутствует недорогое балансировочное оборудование для автосервисных мастерских. Минские станки МС9Б дороги (25000-90000 долларов) и громоздки. Они предназначены для крупносерийного производства, а цена балансировочного оборудования зарубежных фирм Shenk, Hines, Hoffmann настолько высока, что ни о какой рентабельности при работе в автомастерской и речи быть не может.

Для решения «карданных» проблем и была организована наша фирма, уже несколько лет успешно ремонтирующая и изготавливающая любые карданные валы для любых автомобилей и тяжелой коммерческой техники.

Среди наших клиентов много владельцев импортных автомобилей, в том числе и таких престижных, как Mercedes-Benz серии G. В самом деле, за 200-300 долларов мы можем изготовить карданный вал, ничем не отличающийся от фирменного стоимостью почти в десять раз выше. Естественно, мы даем гарантии на свои работы. В последнее время появляется совершенно новая группа клиентов - это владельцы антикварных и авторских автомобилей. Для них изготовление нового кардана - подчас единственный выход.

Все балансировочные работы выполняются на станках, разработанных и изготовленных нами впервые в отечественной практике именно для автосервисных мастерских. Точность измерения дисбаланса на наших станках достигает 10 г x мм, а цена станка 6000-7000 долларов, согласитесь, вполне доступна для современного сервиса.

Принцип работы станков тот же, что и для других видов балансировочного оборудования, а конструктивные особенности позволяют балансировать валы длиной до 3200 мм и весом до 230 кг. Валы балансируются в сборе следующим образом. При вращении вала, зафиксированного в шпинделях станка, возникают центробежные силы, вызванные его дисбалансом. Эти силы измеряются тензодатчиками, и одновременно датчик положения дает информацию о мгновенных координатах вращающегося вала. Сигналы от датчиков обрабатываются компьютером, на экран монитора которого выводится наглядное изображение вала с указанием о массе и месторасположении корректирующих грузов.

Наша программа позволяет балансировать не только «известные» компьютеру валы, но и «новые». В последнем случае компьютер «обучается»: в каждой плоскости коррекции закрепляются пробные грузы фиксированного веса и замеряется дисбаланс. Эти данные автоматически фиксируются, и «обученный» таким образом компьютер готов балансировать новый тип кардана.

Кроме работ по устранению дисбаланса фирма «КарданБаланс» занимается изготовлением, поставкой и обслуживанием балансировочных станков собственной конструкции. В настоящее время это основное направление нашей деятельности.

Хотя наши станки в основном предназначены для балансировки карданных валов, мы можем доукомплектовывать их дополнительными приспособлениями для балансировки любых других роторов (тормозных барабанов, гидротрансформаторов АКПП, деталей сцепления).

Станки - это жесткая рама с закрепленными суппортами, узлами базирования и привода ротора. Суппорты зафиксированы на силоизмерительных площадках, оснащенных тензодатчиками, сигналы от которых поступают в персональный компьютер. В базе данных компьютера содержатся сведения по балансировке множества известных роторов. Как я уже говорил, возможности программы таковы, что пользователь может пополнять базу данных, «обучая» систему при встрече с неизвестным для нее ротором.

Необходимая информация выводится на цветной монитор с изображением балансируемого ротора, указанием мест расположения и необходимой массы балансировочных грузов. Дискретность указания мест расположения грузов не превышает 1 градус, а точность балансировки на нашем оборудовании достигает величины 30 г x мм остаточного дисбаланса, и это не предел наших возможностей. Станки комплектуются адаптерами для наиболее распространенных валов, а при необходимости мы поставляем по заказу и любые другие приспособления. Естественно, в стоимость станка входит обучение специалиста работе на нем.

Мы также может изготовить любую модификацию нашего оборудования, учитывая все пожелания потребителя.

Фирмой «КарданБаланс» ведется активная работа по организации специализированных сервисных центров по ремонту и изготовлению карданных валов. Эти центры уже в ближайшее время будут оснащены всем необходимым оборудованием и запчастями для ремонта, модернизации и изготовления карданных валов для любых марок и моделей автомобилей.

Даже у новых автомобилей дисбаланс карданного вала превышает допустимый, ну а после обычного ремонта этот дефект увеличивается во много раз.

Статический (1) и моментный (2) дисбалансы в чистом виде встречаются только в идеальных случаях. В реальной жизни они «дополняют» друг друга

После определения места фиксации корректирующего грузика оно зачищается...

... удаляется старый груз...

... и приваривается новый

Станки фирмы «КарданБаланс» позволяют устранить дисбаланс любого ротора