С вибрациями и ударами по рулю при движении сталкивался каждый водитель, во многих случаях виновато биение колеса, а точнее его неправильная балансировка. Колесо должно быть идеальной формы. Также может оказывать влияние размер и другие факторы. Но, чаще всего проблема решается простой балансировкой. Давайте рассмотрим, что такое балансировка, какой она бывает и как правильно ее сделать. 
Биение колеса – что это. Виды биения колеса
Биение колеса - смещение диска при движении, может быть радиальным или осевым. В любом случае, вы получите вибрацию или удары. Чем выше скорость, тем более заметной становится проблема.Рассмотрим разновидности более подробно.
- Осевое биение заключается в горизонтальном смещении колеса. Обычно такое поведение диска называют «восьмеркой». Обычно вызывается дисбалансом распределение массы на плоскости.
- Причиной радиального биения является статический дисбаланс. При этом, диск начинает напоминать по форме яйцо. Колебательные движения происходят вверх-вниз. Обычно сопровождается переменным вращающимся моментом.
Стоит рассмотреть, что может являться последствием подобного явления. При осевом биении основными последствиями являются следующие:
- повреждение рулевого механизма и ходовой;
- повышенный износ протектора, что приводит к быстрому выходу из строя покрышки.
Также стоит разделять динамический и статический дисбаланс. Тут имеются свои особенности, в первую очередь по способу устранения проблемы.
При статическом дисбалансе вращающий момент создается тяжестью неуравновешенной массы. Проще говоря колесо будет вращаться без помех до тех пор, пока неуравновешенная масса не окажется в своем крайнем положении. Таким образом, движение колесного диска напоминает маятник.
В случае динамического дисбаланса колесный диск имеет неуравновешенность по ширине. Наблюдать можно только во время вращения. В случае такой проблемы ось вращения совершенно не совмещается с основной центральной осью инерции. Фактически образуется некоторый угол между осями. При этом, наличие двух центров массы в разных частях колеса вызывает динамический дисбаланс. Во время движения, возникают центробежные силы, они действуют в противоположных направлениях и проявляются в виде биения колеса.
Как проявляется биение колеса
На практике водитель чаще всего замечает биение по ударам при движении. Причем бить колесо начинает даже на ровной дороге, и чем выше скорость, тем интенсивнее удары. Во многих случаях бить начинает в руль, который может начать вибрировать. Автомобиль становится менее управляемым.
Взаимосвязь скорости и усиления биения объясняется простой причиной. У дисбаланса имеется определенный период, например, два метра. Чем быстрее движется автомобиль, тем чаще повторяется причина биения, соответственно, чем выше скорость, тем заметнее проблема. Также влияет величина разбалансировки.
В некоторых случаях может проявляться при торможении. Тут речь идет скорее о статическом дисбалансе колеса. Свидетельством такого часто становится вибрация колес при работе с тормозом. Причиной зачастую становится разрушение подшипников ступицы или проблемы с тормозным механизмом.
Отдельно стоит разобрать причины появления разбалансировки. Перечислим основные из них.
- Механические повреждения и деформации деталей подвески. На самом деле колесо состоит не только из диска и покрышки, тут есть ступица, тормозной суппорт и диск. Если они деформированы, это также может вызвать биение.
- Деформация колесного диска. В процессе эксплуатации может происходить изменение геометрии диска.
- Неравномерный износ покрышек. В первую очередь речь идет об износе протектора в пределах одного колеса. Но, на практике встречается еще и проблема с неравномерным износом покрышек на разных колесах одной оси. Если одно колесо имеет износ рисунка больше на 1,5 мм, это также вызовет биение.
- Неправильная замена колеса. На самом деле причина достаточно частая. Водители зачастую при установке запаски окончательную затяжку колеса производят после опускания домкрата. Это может вызывать смещение диска на миллиметры относительно оси, соответственно появляется биение.
Как проверить колесо на биение
Важным моментом является диагностика этого явления. Сложность заключается в том, что биение шин диагностировать очень сложно. Заметные удары происходят только при большом уровне нарушения. Поэтому, рекомендуется периодически выполнять проверку. Обязательно проверяют и заднее и переднее колесо. Особенно важно проводить эту диагностику если меняете шины, или же имеется любая вибрация на руле.
Если есть подозрение не биение колеса. Сначала проверяют наличие геометрического дисбаланса. Для этого вывешивается колесо автомобиля, и при прокручивании специальным прибором замеряют уровень биения. Если параметр превышает 0,5 мм следует выявить и устранить причину. После того, как проверили наличие геометрического дисбаланса стоит снять колесо и на специальном станке выполнить балансировку. Это должно устранить биение практически полностью.
Последствия биения колеса
Самое очевидное последствие биения – быстрый износ покрышек. Они начинают стираться неравномерно, что ухудшает их технические характеристики.
Другой момент, который менее очевиден – повреждение подвески и рулевого управления. Биение характеризуется ударами по сопряженным с колесом элементам ходовой, а также рулевым механизмам. Это приводит к их быстрому выходу из строя.
Еще одна возможная проблема – ухудшение управляемости. При сильных ударах есть риск потерять контроль над автомобилем. Итогом может стать аварийная ситуация на дороге.
Радиальное и боковое биение происходит из-за неточного вращения диска и шины.
100-процентная точность вращения невозможна из-за технических особенностей.
Поэтому производитель разрешает для данных деталей четко определенный допуск.
Если диск и шина смонтированы в невыгодном положении, то это может стать причиной превышения максимально допустимого допуска для диска с шиной.
В таблице 4.3 указаны максимальные значения допусков для диска с монтированной шиной.
Проверка радиального и бокового биения диска с шиной с помощью индикатора часового типа для шин V.A.G 1435
Проверка бокового биения
Рис. 4.15. Проверка бокового биения
Приставьте индикатор к боковине шины (рис. 4.15).
Медленно прокрутите колесо.
Примечание: Если разница больше 1,3 мм, то боковое биение считается превышенным.
Примечание: В этом случае можно уменьшить его с помощью минимизации.
Проверка радиального биения
Рис. 4.16. Проверка радиального биения
Предварительно натяните индикатор часового типа для шин примерно на 2 мм (рис. 4.16).
Приставьте индикатор к протектору шины.
Медленно прокрутите колесо.
Запишите минимальное и максимальное отклонение стрелки.
Примечание: Если разница больше 1 мм, то радиальное биение считается превышенным.
Примечание: В этом случае можно уменьшить его с помощью минимизации
Проверка радиального и бокового биения колеса
Рис. 4.17. Схема проверки радиального и бокового биения
Установите колесо на балансировочный стенд.
Используйте цанговый саморазжимающийся адаптер для балансировочных стендов VAS 5271.
Предварительно натяните индикатор часового типа для шин примерно на 2 мм.
Медленно прокрутите колесо.
Запишите минимальное и максимальное отклонение стрелки.
S – Боковое биение.
H – Радиальное биение.
Сравните полученное значение с номинальными параметрами в таблице 4.4.
Примечание: Отклонения стрелки индикатора из-за малых неровностей на резине учитывать не следует.
Примечание: Если измеренное значение превышает номинальное, то нормальной плавности хода достичь не удастся.
Торцевое (осевое) биение колеса возникает при вращении и выглядит как колебательное движение хампов колесного диска в плоскости, параллельной оси вращения.
Радиальное биение возникает в аналогичных условиях, но означает колебательные движения колесного диска в вертикальной плоскости.
На рисунке слева Вы можете видеть схематичное изображение обоих видов биения.
Большие значения торцевого биения часто являются результатом ударов колеса при боковом столкновении с бордюром. Иногда это можно видеть при заносе джипа на скользкой дороге. Превышающее значение радиального биения появляется в результате сильного фронтального удара по колесу, то есть при столкновении выбоиной или ямой. Но чаще всего, последствием «хорошего» удара будет наличие обоих видов биения. В ярко выраженных случаях стальной диск получает замятины на закраинах обода, сколы и заметные невооруженным глазом «восьмерки» при качении.
Что считать превышением?
В соответствии с отечественным стандартом ГОСТ Р 50511-93 биение колесного диска легкового автомобиля в области прилегания шины (хампов) должно быть не более 0.5 мм в любом виде биения. Этот стандарт распространяется также и на внедорожники.
Не пытайтесь установить величину биения стального диска визуально, поскольку в данном случае зрение не позволит точно оценить размер отклонения. В некоторых случаях, при таких небольших размерах биения как 0.3 мм у обывателя появляется убеждение в его запредельном размере. Для точного замера должен использоваться часовой или электронный индикатор, который располагается на оси симметрии колесного диска джипа.
Самые частые причины биения
Значительная часть причин биения не связана с изменением геометрии литого диска внедорожника, а относится к производственным или эксплуатационным:
- Неравномерное лакокрасочное покрытие привалочной плоскости диска
- Налипшие куски дорожного покрытия и грязи
- Наличие мусора и посторонних включений на фланце балансировочного стенда
Другими словами, не всегда следует обвинять себя или предыдущего владельца машины в недопустимой величине биения. Причина может быть более прозаичной и не требовать больших вложений для своего устранения.
В этом разделе мы хотим дать несколько полезных советов на тему возникновения вибраций колёс на автомобиле и способах их решения. Сразу отметим, что 90% случаев вибраций на руле и на кузове автомобиля дают его колёса. Поэтому здесь мы будем разбирать случаи возникновения именно колёсных вибраций и расскажем о том, как решить эти проблемы. В первую очередь, у Вас должно быть понимание, что колесо по дороге катится, а не скачет, только при одновременном выполнении ряда условий, а именно: колесо (а это и шина и диск) должно быть ровное, точно отбалансированно и правильно отцентрованно на ступице. Далее опишем по порядку причины вибраций, способы их устранения, и расскажем чем сможем вам помочь.
Причина 1 Дисбаланс колеса.
Это самое банальное, что происходит при вибрации колёс. В результате дисбаланса колесо вращается неравномерно, а с рывками, отсюда и вибрации на руле и кузове. Наиболее типичная скорость проявления дисбаланса 80-120км/ч. Отметим ещё, все автомобили имеют различный конструктив и поэтому одному автомобилю достаточно 10-15г, чтобы пошла дрожь по рулю и кузову, а на другом и 60-100г не чувствуется. Проблема начинается после замены шин, неудачной балансировки, попадания в яму, деформации шины в результате неправильного её использования, длительной стоянки автомобиля без движения, после стоянки на спущенном колесе, после мойки авто, когда с колеса смывают грузики и не только.
- Решение – правильная балансировка колеса . Подробнее о правильной балансировке здесь.
- Чем можем помочь: снимем колёса, отмоем и правильно отбалансируем.
Причина 2 Налипшие на обод колеса грязь или снег
По большому счёту налипшие грязь и снег приводят к тому же эффекту, что и не точная балансировка, только величина вибраций бывает значительно выше. Грязь образовывается после езды по бездорожью, а снег налипает после проезда сугробов или парковки в них. Многие автовладельцы недоумевают, как кучка снега может давать вибрации колёс на автомобиле начиная с 60км/ч, а ответ прост. При балансировке среднего колеса используются грузики в диапазоне 20-60 грамм. А кусок льда размером с половину обода колеса и толщиной 2-3см весит в разы больше. Часто бывает, что слой грязи или снега равномерно расположился на ободе колеса и не даёт дисбаланса, а потом на мойке промывают только половину обода и получаются сильнейшие вибрации колёс.
- Решение – удаление с колеса всего лишнего. Можно обратиться на мойку и скорее всего вам помогут, грязь и снег смоют, вибрации пропадут, однако не на всех колёсах можно промыть обод без снятия колеса.
- Чем можем помочь: снимем колёса, тщательно отмоем в специальном аппарате для мойки колёс. Можем отбалансировать для лучшего результата.
Причина 3 Деформированный диск (кривой, битый, назвать можно как угодно)
Диск, имеющий биение в результате попадания в яму или ДТП в зависимости от величины повреждения будет давать вибрации на руле и кузове. Как правило, в результате удара появляются не только деформации колеса, но и меняется дисбаланс в худшую сторону. Ощущения как от езды на неотбалансированных колёсах.
- Решение 1 – если деформация диска небольшая (1-2мм в радиальном или осевом направлении), вполне возможно будет достаточно качественно отбалансировать колесо.
- Решение2 – ремонт диска (правильное). Правка литых или прокатка стальных на специальных стендах с доведением геометрии диска до нормы.
- Чем можем помочь: снимем колёса, тщательно отмоем, разберём, восстановим геометрию дисков, соберём назад и точно отбалансируем.
ВАЖНО! Не пытайтесь отремонтировать колёсный диск молотком или другими подручными средствами, в большинстве случаев вы лишаетесь возможности качественно и правильно отремонтировать свой диск в дальнейшем , потому что чаще всего бьют не туда куда надо и посадочные места для шины по -прежнему остаются деформированными, особенно это касается стальных дисков.
Причина 4 Нарушенная геометрия шины (кривые шины)
Шины могут быть «кривыми» в двух случаях. Первый – брак, шина изначально такой была. Второй случай – дефекты возникшие в результате неправильной эксплуатации (автомобиль стоял без движения, стоял на спущенном колесе, шина эксплуатировалась с неправильным давлением, перегрузом, не по сезону, попадания в ямы). Если на протекторе образовался провал в результате стоянки на спущенном колесе, то такая шина ещё имеет шанс раскататься и принять прежнюю форму. Симптом таких колёс похож на плохо отбалансированные.
- Решение – повторная балансировка колёс.
Если на протекторе образовалась шишка или так называемая радиальная грыжа, которая быстро растёт и лысеет, то с этим уже ничего не сделать. Чаще всего встречается на шинах NOKIAN, особенно зимних. Вибрации на руле похожи на раскачивание из стороны в сторону, а если проблемная шина стоит сзади, то автомобиль как-будто бы пританцовывает начиная со скорости 10-20км/ч.
- Решение – точная диагностика и замена таких шин.
- Чем можем помочь: снимем колёса и дадим 100% диагноз. Далее либо балансируем, либо меняем на исправные шины.
Причина 5 Колесо не отцентрованно на ступице.
Эффект при отсутствии центровки колеса на ступице такой же как от дисбаланса, только может быть ещё сильнее и вибрация колёс и руля проявляется на меньших скоростях. Чаще всего встречается на неоригинальных дисках, где диаметр ступичного отверстия больше диаметра выступающей части ступицы хотя бы на 1мм. Для диагностики нужно открутить на поднятом автомобиле колесо, прижать диск к ступице и движениями колеса вверх-вниз определить наличие люфта. Если диск садится плотно и не шевелится, то причина вибраций на руле и кузове иная, если есть люфт 1 мм и более, то, скорее всего, причина в этом.
- Решение – либо установка центровочных колец, либо замена дисков, либо установка на глаз с максимальной точностью и равномерная затяжка крепежа.
- Чем можем помочь: снимем колёса и определим размеры ступицы автомобиля и диска, сообщим владельцу, если необходимые кольца есть в наличии – установим. Балансировка колёс для профилактики – по желанию.
Причина 6 Грязь и коррозия на привалочной плоскости колёсного диска.
Привалочная плоскость – это то, чем колесо прилегает к ступице автомобиля и тормозному диску. Тут существует два варианта. Первый – когда диск чистый и правильно отбалансирован. При установке на грязную ступицу диск не садится на место, возникает осевое биение или, проще говоря, восьмёрка.
Второй вариант, более распространённый. Ступичная часть авто в нормальном состоянии, а на привалочной плоскости диска грязь и коррозия. Диск сам по себе может быть ровным, а из-за грязи и коррозии неправильно устанавливается на балансировочный стенд.
Разница в дисбалансе такого колеса в грязном и чистом виде может отличаться в разы.
- Решение – чистка ступицы и повторная балансировка
- Чем можем помочь: снимем колёса, очистим ступицы, правильно отбалансируем колёса.
Причина 7 Геометрия колеса изменяется при нагреве
Очень редкая и труднодиагностируемая проблема. При стандартной диагностике всё в норме, шины и диски ровные, отбалансированны и отцентрованы на ступице, однако вибрации колёс на автомобиле продолжаются. Дело в том, что в редчайших случаях геометрия шины нарушается только при разогреве (при езде на автомобиле), а при остывании возвращается в норму.
- Решение – замена шины
- Чем можем помочь: произведём стандартную диагностику колёс, далее произведём диагностику ходовой и только потом будем смотреть геометрию разогретых шин сразу же на автомобиле не снимая колёс (на подъёмнике).
Альтернатива – установка аналогичных колёс, на которых доподлинно известно отсутствие вибраций. Далее когда исключена ходовая часть, исключаются проблемные шины.
Остальные причины
Так как в абсолютном большинстве случаев виновными в вибрациях на руле и кузове оказываются колёса и эти проблемы мы хорошо знаем и решаем, то выше всё подробно описано. Однако есть и другие причины. Далее перечислим вкратце частые причины вибраций (основные по ходовой части), которые зачастую мы также имеем возможность определить и устранить.
- Биение приводных валов и ШРУСов
- Биение карданных валов (в том числе изношенные крестовины)
- Биение тормозных дисков
- Изношенные резиновые и шарнирные соединения ходовой
- Подклинивающие тормозные механизмы
- Неисправность трансмиссии (КПП)
- Грязь или коррозия между ступицей и колесом или ступицей и тормозным диском (как правило, вибрация возникает после слесарных работ)
Со времен появления первых автомобилей, их владельцы сталкивались с проблемой балансировки колес. Раньше, скорость движения и качество дорог были не высоки, поэтому проблемы балансировки мало кого волновали. Со временем все кардинально изменилось.
Под дисбалансом колеса понимается наличие неуравновешенных крутящихся масс - ступиц, тормозных барабанов и др. По причине дисбаланса значительно затрудняется управление машиной, понижается срок эксплуатации амортизаторов, подвески, руля и безопасность движения в целом. Все это, следовательно, повышает расходы на тех. обслуживание автомобиля.
Так как колесо является вращающимся объектом любого автомобиля, оно должно обладать симметричной формой. Каждая точка вращения колеса должна быть равноудалена от оси вращения. Центр тяжести колеса при этом, должен находиться на этой самой оси.
Под балансировкой колеса понимается процесс уменьшения до допустимого уровня дисбаланса колеса, ступицы и диска, крепления колеса и элементов подвески.
Причинами нарушения баланса являются: износ резины, деформации диска и прочие причины, нарушающие форму колеса.
Колесо можно назвать правильно сбалансированным, если ось его вращения совпадает с главной центральной осью инерции. При изготовлении колес и резины, допускаются определенные погрешности от номинальных значений. По этой причине, любое колесо не сбалансировано изначально.
Существуют два вида неуравновешенности колес - статическая и динамическая.
При статической неуравновешенности главная ось инерции (O1-O1) параллельна оси вращения (О-О), но с ней не совпадает.
Дисбаланс колес может быть:
- статический;
- динамический.
В случае статического дисбаланса , тяжесть неуравновешенной массы (mH) создает вращающий момент. То есть, свободно вращающееся колесо, будет двигаться до тех пор, пока неуравновешенная масса не займет крайнего нижнего положения. В этом случае движение колеса будет подобно маятнику.
Для того чтобы устранить статический дисбаланс необходимо в месте, противоположном месту нахождения неуравновешенной массы, укрепить уравновешивающий груз (my). Это называется статической балансировкой колеса.
Динамический дисбаланс выражается в неуравновешенности колеса по его ширине. Он заметен только при его вращении. При этом, ось вращения, проходящая по центру тяжести, не совпадает с главной центральной осью инерции. В результате чего, образуется некоторый угол α между осями.
Две массы (mH), лежащие в диаметральной плоскости должны быть приведены к неуравновешенным массам колеса. При вращении такого колеса возникают центробежные силы (Pц), действующие в противоположных направлениях, и, создающие две силы с моментом вращения M=P α. Полученное значение и является характеристикой величины динамического дисбаланса.
Для того, чтобы устранить динамический дисбаланс необходимо на закраинах обода, в месте действия указанных сил, с внутренней стороны и фасаде диска закрепить уравновешивающие грузы (my). Динамическую балансировку необходимо проводить на специальном станке.
Дисбаланс колеса может быть вызван особенностями его конструкции (наличие вентильного отверстия в диске, рисунок протектора шины и др.) или технологией изготовления (погрешности форм колеса, неоднородность материала и т.д.).
Радиальное и боковое биение, овальность и отклонения формы - главные оценки точности изготовления колеса. На баланс оказывают влияние только биения, овальность практически никакого влияния не оказывает.
Радиальное биение (RPO) - это разность расстояний от различных точек протектора покрышки до оси вращения колеса. Другими словами это отклонение округлости шины от идеального круга. Боковое (поперечное) биение - разность расстояния боковой поверхности, за один оборот колеса относительно поверхности, перпендикулярной оси вращения колеса.
Как уже известно, дисбаланс и биения возникают по причине качества производства неуравновешенных, вращающихся масс машины. Создать идеальное колесо практически невозможно. Поэтому, при изготовлении деталей колесного узла и шин устанавливаются определенные допуски и нормы. Шина - самая главная причина дисбаланса колеса, так как она наиболее отдалена от центра вращения, и имеет большую массу, сложную структуру и изготавливается из различных по составам материалов: резины, тканей и стальных проволок и т.п. Влияние на дисбаланс усиливается по мере отдаленности от центра колеса масс материалов шины.
Общий дисбаланс камерных шин складывается из дисбалансов покрышки и ездовой камеры. В самой камере, на баланс колеса влияют разность толщины стенок камеры, стыки и вентили. Поэтому для улучшения баланса вентиль устанавливается на противоположную сторону стыка. Камера устанавливается так, чтобы вентиль совпал с наиболее легким местом покрышки. Тем не менее, величина дисбаланса камеры значительно меньше дисбаланса покрышки.
Главными причинами, оказывающими влияние на величину дисбаланса и биения покрышек, являются:
Стык протектора. Неоднородность его толщины по длине колеса, переменный рисунок протектора, наличие шипов, для зимних шин;
- стыки слоев корда в каркасе и брекере;
- стык герметизирующего слоя для бескамерных шин;
- сильный нахлест проволоки в бортовом кольце;
- разница углов наклона нитей корда в каркасе и брекере;
- расхождение нитей корда в слоях покрышки;
- точность производства пресс-форм;
- различная толщина боковых стенок;
- маркировка на боковине покрышке, которая нанесена на одно место и т.п.
Большинство из названых факторов, влияющих на баланс, внешне себя никак не проявляют. Они относятся к внутренним причинам дисбаланса. Причины, которые можно заметить невооруженным взглядом.
Непременным условием повышения качества производимых колес, является ужесточение требований к технологии производства. Все эти меры, в итоге должны привести к снижению дисбаланса и биений.
Как было сказано выше, идеальное колесо сделать невозможно. Поэтому, существующий государственный стандарт 4754-97 устанавливает требования к показателям дисбаланса.
Правильная балансировка позволяет повысить комфорт езды. Но главное даже не удобство. Дисбаланс колеса создает ударную нагрузку на ступицу и подшипники. И нагрузка эта не слабая! Дисбаланс всего в 20 гр. на колесе размером 14 дюймов, при скорости движения 100 км/ч, создает нагрузку равную ударам трех килограммовой кувалды с частотой 800 ударов в минуту.
