ДИСБАЛАНС
Даже бесформенные останки аварийного колеса при желании можно отбалансировать: вывешенное, оно будет вращаться практически без вибрации. Ну, а как насчет его основной функции — быть опорой движущегося авто? Взгляните на рис. 1 и 2. Чем больше радиальное биение колеса (рис. 1), тем сильнее оно трясет узлы подвески, управления, а через них и кузов. Современные нормы ограничивают его величиной 1,0 мм. Считается, что при этом возбуждаемая колесом вибрация мало сказывается на состоянии машины, ощущениях водителя и пассажиров.
Но у колеса есть и осевое биение (рис. 2) — при каждом обороте пятно контакта несколько смещается вправо-влево, передавая на руль переменную силу — и он колеблется. Норма для осевых биений колеса — не больше 1,5 мм. Между тем под действием ударов и других факторов диск и шина порой искривляются настолько, что фактическое смещение пятна контакта с дорогой от обоих видов биений превышает «допуск» во много раз! Такому колесу место на свалке.
Определить эти дефекты легко. У «квадратного» колеса биение и протектора, и обода видны невооруженным глазом. Можно их измерить — например, воспользовавшись кирпичом с линейкой (см. фото). Хотите точнее? А зачем? Биение около миллиметра — приемлемо, «вопиющее» — недопустимо!
Иногда у новых шин встречается врожденный дефект (рис. 3). Смещение «половинок» хотя бы на полмиллиметра вызывает при качении переменные силы в контакте с дорогой, что крайне нежелательно.
Но очень часто трясут и колеса отличной формы, ни разу не битые. Причина хорошо известна — недостаточно тщательная балансировка и, как следствие, «остаточный» дисбаланс.
РАЗНЫЕ КОЛЕСА
Однажды к нам за советом обратился коллега из неавтомобильного издания. Он пригнал из автосалона «девятку»... с разными колесами! Мы это поняли, не видя машины — по его рассказу: «Трясет руль! То сильней, то слабей — метров через сто. Может, проверить сход-развал, тормоза, рулевое?»
Причем тут сход-развал или рулевое, когда на передке колеса разные! Бедняга чуть табачным дымом не поперхнулся! Мол, как это возможно, чтобы на новой машине разные колеса?! Мы оказались правы. На левом — штатная шина 175/70х13, а на правом 165/70х13. Ошибка на конвейере? Вряд ли. А вот в автосалонах всякое бывает!
Тут пострадавший задал первый осмысленный вопрос: «А все же почему новенькие колеса руль трясут?»
ХОРОША ТЕОРИЯ...
Перед нами совсем новая «Самара». Насколько хорошо отбалансированы колеса — неизвестно. А чем больше остаточный дисбаланс колеса, тем сильней трясет машину: вертикальную вибрацию как-то сглаживает амортизатор, горизонтальная же может передаться на руль.
Как это происходит, показано на рис. 4. Векторы неуравновешенных сил вращаются вместе с колесами и когда совпадают по направлению (рис. 4, а), передок автомобиля колеблется преимущественно в продольно-вертикальной плоскости, а руль спокоен. Но взаимоположение «тяжелых мест» колес меняется: на повороте они проходят разные пути, бывает, что неодинаково изношены, накачаны и т. д. В положении, как на рис. 4, б, неуравновешенные силы трясут руль уже вокруг его оси. Направления вибрационных перемещений показаны красными линиями.
А теперь о том же — в цифрах. Допустим, одно колесо всего на 0,1% меньше другого — результат износа. На прямой дороге на 1000 оборотов большего приходится 1001 оборот меньшего. При окружности протектора около 1,8 м через каждые 1800 м повторяется вся картина вибраций (уверен, многие автолюбители подобное замечали).
В случае с коллегой, обмерив шины, мы получили другие цифры: окружность левой — 183 см, а правой — 179 см. Если не лезть в дебри теории, то примерно через 50 оборотов левой (в пути около 91,5 м) правая сделает 51 оборот. Картина опять-таки периодически повторяется.
На рис. 5 показаны переменные силы, передаваемые на руль колесами, в виде синусоидальных кривых с немного различающимися частотами. Их совместное действие иллюстрирует алгебраическая сумма. Не правда ли, занятно! Вот так и «треплет» руль — то больше, то меньше.
Но то же мы получим, гоняя машину с одинаковыми колесами по круговой трассе. Вот ответ еще на одну загадку: почему иногда вибрации руля неожиданно возникают (или, напротив, пропадают) после поворота дороги.
Еще один пример. Зима. Дорога «пятнистая»: тут асфальт, там лед. Руль трясет то сильней, то слабей, но без всякой системы... В чем дело? В хаотических проскальзываниях колес.
Ну а что объединяет все эти примеры? Существенный остаточный (после балансировки) дисбаланс колес, близкий к верхнему «допуску». Иначе говоря, балансировать их желательно как можно более точно. При малейших сомнениях в результатах балансировки стоит потребовать, чтобы колесо установили на станке через специальный адаптер, тогда оно центрируется строго по отверстиям под крепежные шпильки или болты, как и на автомобиле.
НЕПРОСТЫЕ «РЕАЛИИ»
Схема, показанная на рис. 3, — самая простая. В действительности любое реальное колесо имеет не только какой-то остаточный дисбаланс — статический и динамический, но и погрешности формы, да и жесткость шин по окружности неравномерна. К тому же вместе с колесами вращаются массивные детали — тормозные диски, приводы. Случалось, что, желая побороть вибрации, кто-то покупал высокоточные колеса, «обувал» их в лучшие шины, тщательно балансировал... и в итоге разочарованно разводил руками. А «виноватыми» оказывались тормозные диски.
Наконец, на больших скоростях вращения шина ощутимо деформируется от центростремительных сил, и тогда дефекты ее каркаса, брекера, протектора могут выливаться в дополнительный дисбаланс. На низкооборотном станке и не поймаешь!
Чаще всего кривой диск заменяют. Но будет ли новый лучше? К сожалению, не то нынче качество запчастей, чтобы на это рассчитывать.
Особого внимания заслуживает внезапное, без видимых причин увеличение вибраций колес или руля. Остановимся, осмотрим машину.
Прилипший к ободу ком глины, намерзший лед, потерянный балансировочный грузик — серьезные, хотя и безобидные источники «лихорадки». А вот когда на шине «грыжа» с кулак или отслоился кусок протектора — значит, остановились не зря: не доводить же дело до взрыва колеса!
Иногда в дисках колес (даже мягких стальных) возникают усталостные трещины. Сначала небольшие. Неряха, не моющий колес, едва ли их заметит. Позже трещины станут расти все быстрее и тряска начнет нарастать. Тот, кто на это отреагирует, будет прав, иначе колесо развалится.
Если руль трясет, важно понять характер вибрации. И в зависимости от этого искать ее источники. Биения колес выявить несложно. Запредельные недопустимы. В таких случаях диски колес меняют или (если это еще возможно) ремонтируют. Но для «кривых» шин — только замена.
Проверяем биения протектора.
Рис. 1. Радиальное биение колеса.
Рис. 2. Осевое биение колеса и смещение его пятна контакта при качении.
Рис. 3. Такую шину лучше не покупать.
Рис. 4. Так колеса трясут подвеску и руль.
Рис. 5. Просто физика: переменные силы, передающиеся от колес на руль, и их алгебраическая сумма. Левое колесо больше правого. Вибрации руля периодически нарастают и убывают.
9749