Технология балансировки и вулканизации колес

При движении автомобилей (особенно на высоких скоростях) появляется биение колес. Причиной этого является дисбаланс (неуравновешенность) колес, возникающий в результате неравномерного износа протектора шины, наложения заплат при ремонте покрышки или камеры, помятости или деформации диска или обода колеса и других причин. Это приводит к образованию в колесе неравномерного распределения материала по ширине или к несовпадению центра тяжести колеса с его геометрической осью.

Нарушение балансировки при движении автомобиля приводит к появлению центробежных сил, возрастающих пропорционально квадрату скорости. Эти силы создают дополнительные динамические нагрузки на подшипники колес, вызывают биение колес, повышенный износ деталей переднего моста и рулевого управления, нарушают углы установки управляемых колес и увеличивают износ протектора шин. Для устранения неуравновешенности колес производят их статическую и динамическую балансировку.

Статическая неуравновешенность (статический дисбаланс) определяется моментом силы тяжести неуравновешенных масс колеса относительно оси вращения. Причиной возникновения дисбаланса является неравномерное распределение материала по окружности в элементах колеса (шины, обода, ступицы и др.). Статическая балансировка снятых с автомобиля колес производится на балансировочных станках.

Однако статическая балансировка не во всех случаях устраняет несбалансированность колеса. Иногда после статической балансировки возникает динамическая неуравновешенность или динамический дисбаланс. Динамическая неуравновешенность не может быть выявлена в статическом состоянии, она проявляет себя только при вращении колеса. В результате чего возникает боковое биение колеса, вызывающее проскальзывание шины в плоскости контакта ее с дорогой и интенсивный износ протектора.

Статический дисбаланс не так опасен, как динамический, и, как правило, в первое время может привести только к быстрому износу шин. Но если своевременно ситуацию не исправить, он может стать причиной динамического, что намного опасней.

На колесо автомобиля во время движения действует сразу несколько сил, равномерно распределяющихся по его окружности. Даже самый незначительный изъян, связанный с их распределением, неизбежно приведет к дисбалансу колеса и возникновению вибрационных процессов в ступичном подшипнике. К примеру, при дисбалансе, составляющем 15 г, на скорости автомобиля в 100 км/час дополнительная нагрузка на ступицу колеса будет приравниваться ударам по ней трехкилограммовой кувалдой с периодичностью 13 раз за секунду.

Задача балансировки заключается в том, чтобы вернуть колесу его нормальный баланс, при котором оно будет нормально вращаться. Добиваются этого посредством свинцовых грузиков, специальным образом размещаемых на колесном диске. Результатом балансировки должно стать максимально равномерное распределение массы колеса относительно его осей. Балансировку колес следует проводить не только передних, но и задних колес автомобиля.

Рисунок 17 – Дисбаланс колес автомобиля

Flying BL656 для грузовых автомобилей Hofmann   и  Geodyna 4800 L для легковых автомобилей

Рисунок 18 – Балансировочные стенды

1. Технология балансировки

Балансировочный стенд (рисунок 18), оснащенный специальным компьютером, автоматически определяет место установки балансировочного грузика. Тип балансировочных грузиков определяются согласно типа диска. Материалом для грузиков чаще всего выступает цинк или свинец, но стали появляться грузики из стали. Масса грузика зависит от величины дисбаланса. В нашей стране выпускаются грузики весом от 5 до 60 грамм с интервалом в 5 грамм для литых дисков и весом от 5 до 100 грамм для стальных дисков. Если при балансировке требуется большая масса грузика, чем имеется, то необходимо проверить геометрию колеса и правильность его сборки. На штампованные диски обычно устанавливают и крепятся набивные грузики для стальных дисков. Они закрепляются на ребро диска методом набивки, отсюда и название — набивной балансировочных грузик. В случае, если диск легкосплавный, или их по другому называют литыми, используют набивные грузики для литых дисков, а так же самоклеящиеся — балансировочный грузик с клейкой основой, которые получили еще одно название — липучки. Липучки обычно крепятся с внутренней стороны диска, но в зависимости от формы диска бывают исключения. Липучки удобны тем, что они не видны на лицевой стороне диска, а значит и не портится внешний вид литого диска.

На сегодняшний день наиболее эффективным способом избавления от дисбаланса является балансировка с помощью гранул. Сущность метода заключается в том, что вместо традиционных грузиков внутрь покрышки засыпаются специальные гранулы, которые легко скользят по внутренней поверхности резины. Во время вращения, перекатываясь, они корректируют процесс распределения масс, тем самым устраняя дисбаланс колеса в целом.

Преимущества данного способа очевидны, так как гранулы засыпаются один раз и их, как правило, хватает на весь срок службы шины. В отличие от тех же грузиков, которые очень часто слетают, гранулы всегда находятся внутри и выполняют свои задачи. Единственная причина по которой данная методика пока что не получила широкого признание – относительно высокая стоимость технологии.

Важное значение для сохранности шин имеет качество проведения монтажнодемонтажных работ. Шины повреждаются в результате неосторожного применения монтажных инструментов, молотков или кувалд, при этом часто разрушаются борта. Перед проведением монтажных работ ободья колес и их детали (бортовые и замочные кольца) очищают от грязи и ржавчины, устраняют погнутости и вмятины, а затем окрашивают для предохранения от коррозии. Для правки и зачистки ободьев применяют специальные станки. Внутреннюю поверхность покрышки необходимо хорошо протереть от пыли и припудрить тальком. Рабочие поверхности монтажного инструмента должны быть чистыми и гладкими. При монтаже с помощью лопаток заправку бортов на обод нужно начинать со стороны, противоположной заправленному в покрышку камеры вентилю, и заканчивать, приближаясь к нему с обеих сторон. Это устранит возможность повреждения вентиля монтажной лопаткой.

При монтаже бескамерных шин применяют монтажные лопатки, которые должны быть гладкими и чистыми без зазубрин. Для создания герметичности между бортами шины и закраинами обода колеса перед накачиванием шииы ее обжимают по окружности протектора при помощи стяжной ленты на приспособлениях с пневматическим или механическим приводом. После посадки бортов на место стяжное приспособление снимают и обжатую шину накачивают сжатым воздухом при вывернутом золотнике вентиля до давления, в 1,5—2 раза превышающего нормальное внутреннее давление (с целью плотной посадки бортов на обод), после чего, вывернув золотник, уменьшают давление до нормы.

Для облегчения трудоемкости процесса монтажа и демонтажа шин применяют стенды (рисунок 19). По способу привода эти стенды подразделяются на механические, гидравлические и пневматические.

SIVIK ГШС-515А для грузовых автомобилей и S-530 для легковых автомобилей

Рисунок 19 – Стенды для демонтажа-монтажа шин автомобилей

Давление воздуха в шинах измеряют рабочими манометрами 458-М1 для легковых автомобилей и 458-М2 для грузовых автомобилей и автобусов. Если давление в шинах оказывается ниже нормы, подкачку шин производят с помощью воздухораздаточных колонок С-401, С-411 или С-413. Для снабжения рабочих постов производственных зон ТО автомобилей, воздухом под давлением применяют воздушные стационарные (1101-В5, 1552-В5) или передвижные (С-412 и др.) компрессоры. Накачивание воздуха в шины следует производить только в специальных приспособлениях (клеть для накачки шин).

Камеры с нарушенной герметичностью, при подозрении на прокол, разрыв по варочному шву, в местах крепления вентиля и т.д., проверяют в ванне с водой для определения места утечки воздуха, предварительно накачав ее до упругого состояния. Обнаруженное место не герметичности отмечают мелом. На месте обычного прокола производят шероховку шлифовальным кругом на площади диаметром от 15 до 30 мм, при этом в качестве заплат используют сырую резину с повышенным содержанием серы. При разрывах камеры свыше 30 мм, поврежденные края вырезают а шероховку производят на ширину 20-25 мм по всему периметру вырезки; заплаты изготавливают из утильных камер. Любого типа заплата не должна доходить до края зачистки поврежденного участка на 2-3 мм.

Нанесение клея производят кистью, двумя слоями: вначале клеем малой концентрации (соотношение клеевой резины в бензине Б-70 1:8), затем, после просушки, клеем большой концентрации (1:5). Для вулканизации камеру накладывают заплатой на припудренную тальком вулканизационную плиту так, чтобы центр заплаты находился точно под прижимным винтом. Температура вулканизации – 140…145⁰С, время – 3-5 мин на каждый мм приклеиваемой резины.

а)-модели Ш-01 (Россия); б-В-01 (Чехия); в)-КС-197 (Италия)

Рисунок 20 – Электровулканизаторы

2. Вулканизация покрышки

Вкратце процесс горячей вулканизации автомобильной шины (покрышки) выглядит следующим образом:

1. Покрышка демонтируется с диска, место пореза аккуратно обрабатывается фрезой (самое главное – не повредить корд).
2. Обработанное место дополнительно зачищается и обезжиривается.
3. В место пореза в 2 слоя наносится специальный состав.
4. Просушенный поврежденный участок послойно заполняется «сырой резиной», после чего покрышка отправляется на станок для вулканизации шин. Термообработка производится при температуре 120-140°C.
5. Для дополнительной прочности на внутреннюю часть шины наносится специальная кордовая заплатка.
6. После остывания резины место ремонта дополнительно зачищается фрезой, проводится финишная обработка.

Рисунок 21 – Вулканизатор для автомобильных покрышек

Ремонт камер по технологии фирмы ТЕСН методом «холодной» химической вулканизации — передовой метод в области ремонта камер и шин автомобилей.

Холодная вулканизация происходит, благодаря химической реакции между активными компонентами специального клея и слоем сырой резины.

Технологический процесс холодной вулканизации:

1. Накачать камеру и проверить ее в воде для определения мест негерметичности.
2. Определить места повреждений и произвести их маркировку. На концах повреждения (если оно имеет форму пореза) с обеих сторон убрать концентраторы напряжений, придав им округлую форму. Удалить воздух из камеры.
3. Подобрать по размерам повреждения заплатку РЕМА ТИП-ТОП. Заплатка должна по размерам перекрывать дефект:
   • на 5…10 мм со всех сторон для камер легковых автомобилей;
   • на 10…15 мм со всех сторон для камер грузовых автомобилей.
4. Наложить подобранную заплатку РЕМА ТИП-ТОП по центру повреждения и произвести разметку места ремонта точно по размеру выбранной заплатки для дальнейшей зачистки. Не допускать попадания находящийся в камере тальк в зону ремонта.
5. Нанести на внутреннюю поверхность камеры в месте ремонта очиститель Ликвид Баффер РЕМА ТИП-ТОП на площадь, равную размеру выбранной заплатки, и аккуратно удалить загрязнения с помощью скребка.
6. Дать зачищенному месту полностью просохнуть.
7. При механическом шероховании очистить место ремонта пылесосом или чистой ручной щеткой (не допускается очистка любыми обезжиривающими средствами или бензином).
8. Нанести на место ремонта равномерным слоем вулканизирующую жидкость РЕМА ТИП-ТОП и просушить (при пробе тыльной стороной пальца прилипания не должно быть). Время выдержки зависит от влажности и температуры воздуха.
9. Взять заплатку РЕМА ТИП-ТОП за технологическую пленку и удалить фольгу с красного самовулканизирующегося слоя, не касаясь его руками.
10. Наложить заплатку РЕМА ТИП-ТОП на подготовленное место камеры и тщательно с усилием прикатать заплатку прикаточным роликом (или любым круглым предметом) от центра к краям. Чем тщательнее будет прикатана заплатка, тем выше будет прочность ее соединения с поверхностью камеры.
11.  Установить камеру в шину с диском и накачать.