Самодельный балансировочный станок для колес своими руками

Что такое балансировка колес

Если все остальные валы и вращающиеся детали работают в закрытом объеме и им абсолютно все равно, что происходит за пределами картера, блока или корпуса, то колесам приходится туго. Даже если шина в сборе с диском сбалансированы идеально, то в ходе эксплуатации с ними может произойти все что угодно, начиная от деформации и заканчивая налипанием грязи. Все это влияет на балансировку колеса. А что это вообще такое, балансировка?

Балансировка автомобильного колеса — это устранение разницы в радиальных массах. То есть, если колесо с одной стороны легче, а с другой тяжелее, то при вращении оно будет вибрировать. Чем выше скорость вращения, тем больше вибрация.

Отличия статической и динамической балансировок

На практике известны 2 основных способа центровки масс колеса – статическая и динамическая балансировка. Каждый из способов помогает определить неравномерность весов и помочь их исправить с последующим контрольным замером. Данные методы, несмотря на нацеленность на один и тот же результат, в корне отличаются между собой в соответствии со следующими признаками:

Как балансировать колеса без приведения их в движение до достижения биения? Если речь идёт о статической неравномерности, то ось инерции колеса в сборе соосна с центральной линией его вращательного движения. Если же напротив данные линии пересекаются в обозримом пространстве, то колесо нуждается в балансировке. Оно может начать автоматически вращаться по инерции из-за того, что верхняя его часть весит больше, чем нижняя.
Динамическая неравномерность не может быть определена до тех пор, пока на него не начнут действовать центробежные нагрузки от собственного веса колеса в движении. Это означает, что более тяжёлая его часть всегда будет сильнее пытаться изогнуть ось вращения, из-за чего легко будет определить положение дисбаланса в см. В то же время по усилию, которое оказывается из-за вращающегося колеса, можно определить массу дисбаланса в граммах и уравновесить его, приклеив грузик нужного веса в требуемом месте.

Зачем и как часто делать балансировку

Не нужно говорить, что постоянная вибрация на руле даже при самых минимальных скоростях просто неприемлема. Дисбаланс колес приводит к:

ухудшению сцепления колеса с дорогой;
быстрому износу резины, ходовой части и подвески автомобиля;
резкому ухудшению управляемости;
ухудшению работы тормозной системы.

Читать также: Схема инверторной сварки полумостовой
Балансируют колеса при необходимости, при появлении вибраций, а также после замены покрышек, после их ремонта и вулканизации камер, после рихтовки или выкатки стальных дисков.

Кроме безопасности, уменьшения ресурса и высокого расхода топлива дисбаланс колес не приносит в салон автомобиля особенного комфорта. Поэтому балансировка колес своими руками должна стать привычной процедурой для каждого автомобилиста. Хотя бы для того, чтобы понять как и чем это делается.

Балансировка, и зачем она нужна

Вес растасовывается по маховику прерывисто, неравномерно. В ходе круговращения сформировываются преходящие нагрузки, которые появляются благодаря действию инерционных сил, соизмеримых совокупности массово-скоростных параметров, помноженных на себя.

Схема проведения балансировки

Все эти нагрузки и переменчивые силы, воздействуют на элементы автомобиля гибельно, провоцируя несвоевременный их износ, уменьшая их производительность и безубыточность.

Балансировка или симметрирование юзовых масс, сокращает влияние инерционных сил, обеспечивая тем самым, продолжительное и высокоэффективное функционирование механизма.

Балансировка маховика особенно нужна бывает в том случае, когда элемент подвергается модернизации. Процедура поможет исключить отрицательные воздействия на ДВС, чему причиной может стать проведенная доработка.

Модернизация, как правило, подразумевает замену стандартного маховика на облегченный.

Полезно будет знать, что существуют разновидности дисбаланса. Рассмотрим их подробнее.

Дисбаланс статический, который возникает в случае появления массы или некоего груза по отношению к оси устройства. Такой дисбаланс равносилен смещению оси. Негативные последствия – сильные вибрации.
Дисбаланс моментный, т.е., возникающий на краях маховика. Вызывается дополнительными массами, которые не проявляются в статике, а возникают при вращении и становятся источниками сильнейших колебаний.
Асимметрия динамического типа, которая представляет собой комбинированный вариант дисбаланса. Другими словами, это одновременное воздействие статического и моментного дисбаланса, крайне отрицательно влияющего на состояние узлов автомобиля (встречается чаще в шиномонтаже, среди проблем маховика, как правило, не встречается).

Виды дисбаланса

А чтобы разобраться в способах балансировки, нужно знать врага в лицо, то есть дисбаланс. Учитывая нехитрые законы физики, можно догадаться, что дисбаланс может быть двух видов — динамическим и статическим.

Статический дисбаланс возникает тогда, когда центр тяжести колеса смещается за пределы оси вращения. Самый простой вид дисбаланса и балансировка колес своими руками чаще всего направлена на устранение именно статического дисбаланса. Колесо вибрирует вверх/вниз.
Динамический дисбаланс — это тот случай, когда поймать его можно только при вращении колеса, причем на довольно высоких оборотах, приближенных к условиям эксплуатации. Этот вид дисбаланса характеризуется смещением центра тяжести колеса не только за предел оси вращения, но и неравномерным смещением нескольких центров тяжести друг относительно друга в перпендикулярной плоскости. Колесо виляет и вибрирует. Схема объяснит это проще.

Выходит, что не зря на каждом шиномонтаже установлены стенды для балансировки колес, поскольку любая вулканизация — это хоть и минимальное, но смещение центра тяжести всего колеса, который необходимо в обязательном порядке балансировать. Цена балансировки колес на станке — копейки, но если ее не сделать, последствия могут быть самыми удручающими.

Что будет, если вовремя не сделать балансировку

Многие водители задумываются о том делать или не делать балансировку колёс своими руками. В действительности выбора нет. Провести эту процедуру необходимо, в противном случае возможны следующие последствия:

ускоренный износ подвесной системы;
разрушение подшипников;
ухудшенное сцепление шин с дорогой;
возникновение непостоянного контактного пятна;
удлинение тормозного пути;
ухудшение управляемости;
неравномерный износ протектора;
частая замена шин;
потеря колеса прямо на дороге.

Из-за того, что вибрация в процессе езды передается на руки водителю — это способствует быстрой утомляемости. Поэтому делать балансировку надо, особенно, когда впереди длинная дорога.

Технология балансировки колес своими руками

Самый простой и доступный способ статической балансировки доступен каждому, кто способен вывесить автомобиль на домкрат. Более того, проверять балансировку колес рекомендуется после каждой замены колеса, независимо от того, балансировалось оно раньше, или нет. А сделать это проще простого.

Автомобиль вывешивается на домкрате, после чего одно из колес должно свободно вращаться на ступице.
Колесо слегка прокручивается, если мешают тормозные колодки, нужно с ними договориться, чтобы они не мешали колесу вращаться совершенно свободно. То же самое касается и подшипника ступицы. Иногда возникает необходимость его отпустить, а после балансировки не забыть снова подтянуть.
Колесо свободно прокручивается в одну сторону, мелом отмечается место, которое окажется внизу. Колесо прокручивается в другую сторону. Снова ставится соответствующая отметка. И так — несколько раз. Если отметки ни разу не совпали, статическая балансировка колесу на нужна.
В противном случае, на диаметрально противоположной отметке стороне колеса, устанавливается грузик. Масса грузика подбирается эмпирическим путем, поскольку точный вес грузика на глаз установить невозможно. Это может только балансировочный стенд на шиномонтаже.

Читать также: Утеплитель для сушильных камер

Поздравляем. Статическая балансировка одного из колес окончена, теперь можно приступать к балансировке остальных. По окончании нужно провести ходовые испытания. Как правило, несбалансированное колесо начинает вибрировать на скорости около 70-90 км/ч.

Кстати, простейший балансировочный станок можно собрать вокруг старой ступицы, в которой еще не погиб подшипник. Только установить самодельный стенд придется идеально ровно во всех плоскостях. Сбалансированных всем колес и приятных ощущений от вождения!

Балансировочные станки определяют неровности на деталях в ходе вращения и помогают их устранять. Чаще всего устройства с таким принципом работы используют в шиномонтажных мастерских. Кроме того, эти аппараты нашли себе применение в машиностроительной отрасли, где помогают балансировать винты, турбины и другие детали.

Такие устройства могут быть оснащены оборудованием для автоматического исправления неровностей. В этой статье мы расскажем о калибровке балансировочного станка своими руками и опишем его строение.

Самодельный прибор для помощи в балансировке

Поискал тут в темах про балансировки, многие просят помощи что-нибудь отбалансировать, поэтому, думаю, эта тема будет полезна, чтобы собрать очень простое устройство как раз для этих целей.

У китайских братьев есть 3-х координатные датчики положения, которые очень неплохо реагируют на вибрацию, тем более, что именно они применяются в промышленных приборах. Для экспериментов заказал 5 штук Через 3 недели получил и решил сразу посмотреть как они работают. Собрал стенд из точила, которое использую для испытания зажиганий мопедных двигателей Д6,Д8. Между валом и магнитом есть небольшой зазор, который обычно выбирается витком изоленты, но тут как раз изоленту убрал, чтобы нарушить центровку магнита на валу. Магнит сместил специально по направлению метки, чтобы более тяжелый сектор уже изначально был помечен. Вибрация получилась, конечно, незначительная, но этого оказалось вполне достаточно, чтобы увидеть результат.

Вот что из себя представляет стенд:

Питание подал от 3-х АА батареек 1,5*3=4,5 вольта.

Ниже сигнал с датчика на осциллографе. Снимать сигнал можно с 3-х координат, но я взял координату Z, т.к. датчик прилепил к точилу на двухсторонний скотч и вибрация происходит как раз по этой координате.

Сигнал сначала смотрел однолучевым осциллографом, но потом подсоединил датчик холла и подал сигнал на двухлучевой, чтобы видеть как работает датчик в угловом положении. Как видим, вибрация видна очень хорошо в виде синусоиды. Также на синусоиде можно заметить помехи от коллекторного двигателя. Забегая вперед, в последствии, помехи мешать не будут, т.к. плата усилителя будет собрана прямо рядом с датчиком, а тут у меня даже не экранированный провод около 1,5 метров(чувствительность осциллографа на этом канале 0,2 вольта на деление и развертка 2 мс/дел).

Быстренько накидал схемку в Протеусе(На схему на Протеусе сильно внимание обращать не стоит — она не окончательная. Правильная и окончательная опубликована ниже).

Как работает схема: Сигнал с «датчика»(желтый) усиливается операционным усилителем U1(синий сигнал на его выходе) и дальше сравнивается компаратором U2. Уровень для сравнения подбирается переменным резистором, чтобы поймать самый верх синусоиды, тем самым сужается сектор подсветки светодиодом и, таким образом, будет найден самый «тяжелый сектор». Найдя «тяжелый сектор», для балансировки необходимо либо облегчать этот сектор, либо с противоположной стороны подвешивать груз.

А это уже отлаженная схема устройства:

Схема очень простая и работает по принципу стробоскопа, при этом кроме неё не надо ни каких приборов.

Так выглядит стенд :

Датчик вибрации пришлось перевернуть, иначе метка светилась с противоположной стороны.

А это видео работы датчика вибрации на стенде:

Как видно на видео, чувствительность получилась очень высокой, что даже легкое постукивание по стенду вызывает вспыхивание светодиода. Кроме этого, регулятором уровня можно очень четко «выловить» самый пик сигнала с датчика, причем любого уровня и можно настроить такой порог, что датчик начинает срабатывать даже на разговор или шаги около стенда.

На видео есть момент, где мне немного трудно было поймать нужное положение регулятора уровня, т.к. оно оказалось близким к середине регулировки переменного резистора, а он, как назло, попался с фиксацией середины и норовил как раз установиться на ней.

Итог: Идея работает и еще как, т.е. с помощью такого простого устройства можно балансировать хоть вентиляторы, хоть точило. На профессиональное применение устройство не претендует, но несомненно окажет помощь при любой балансировке, если нет других приборов.

Плата усилителя/компаратора:

Печатная плата вибродатчика в формате Sprint layout 6.0.

Строение аппарата

Основой балансировочного станка являются опоры, на которые устанавливаются обрабатываемые детали и датчики, определяющие их сбалансированность. В ходе тестирования определяют уровень несбалансированности, а на основании этой информации предпринимают дальнейшие действия.

В зависимости от типа опор, балансировочные станки делятся на мягкие и жесткие. Первые измеряют параметры колеса, учитывая колебания опор. При этом под каждую деталь устройство дополнительно настраивают, что позволяет провести довольно точное тестирование.

И на первом, и на втором варианте устройства особую роль играет датчик скорости. Не менее важен для такого станка и датчик, измеряющий углы разворота. В зависимости от варианта ввода информации балансировочные устройства могут быть ручными или автоматическими.

Что такое балансировка и какие технические средства нужны для её выполнения?

Без постороннего участия профессионала и специального оборудования сделать это не удастся. Каждая станция технического обслуживания автомобилей, предлагающая подобные услуги, должна иметь в наличии следующие инструменты:

Главное оборудование – это специальный полуавтоматический или автоматический балансировочный станок, на который фиксируется колесо, подвергается вращению и прибор автоматически считывает показатели неравномерности распределения масс.

Далее специальное диалоговое окно на экране показывает, с какой именно стороны колеса имеются проблемы, а аккуратно прокручивая его вручную вдоль оси, мастер определяет положение дефекта вдоль окружности.

Электронная линейка, при помощи которой определяется положение установки груза по ширине колеса.
Кронциркуль, при помощи которого определяется позиционирование равномерности с обеих сторон колеса.
Набор свинцовых забивных грузиков для установки баланса на внешней стороне изделия.
Такой же набор самоклеящихся грузов для придания равномерности масс изнутри обода колеса. Каждый из грузиков должен содержать штамповку, которая говорит о его массе. Как правило, для легковых автомобилей используются изделия от 5 до 50 граммов, для балансировки грузовых колес подобные значения существенно выше.
Обезжириватель для лучшей адгезии наклеивающегося груза на поверхность стального обода.
Ветошь, чтобы было чем растереть обезжириватель по металлу.
Металлическая щётка для очистки колеса от дорожной грязи и пыли перед началом процедуры.

Принцип работы

Основной задачей балансировочного станка является определение баланса геометрического центра колеса с его массой. Разбалансированная деталь затрудняет любую работу и может привести к серьезной поломке. Устранение дисбаланса позволяет:

Увеличить срок применения подшипников.
Предотвратить преждевременное стирание покрышек.
Увеличить эксплуатационный период подвесок.

Существует несколько вариантов, посредством которых можно исправить дисбаланс колес или других деталей:

Кольца для балансировки – используются в процессе ремонта металлообрабатывающих станков.
Регулировочные винты – в разбалансированную деталь вкручивают специальные штыри, посредством которых ее настраивают.
Высверливание – наиболее популярный вариант балансировки. Осуществляется посредством создания отверстий, которые меняют вес обрабатываемых деталей.

Читать также: Выбор режимов резания при фрезеровании

Ремонт балансировочного станка

После длительной эксплуатации отдельные детали устройства могут приходить в неисправность. Условно происхождение поломки можно разделить на расстройства механики и на проблему с электрическими узлами. В последнем случае обнаруживают проблемы с датчиками. Механические неисправности чаще всего проявляются после падений или сильных ударов.

Обнаружить проблемы со станком можно по следующим признакам:

Для нормальной балансировки требуется несколько циклов работы.
Неправильно определяются параметры тестируемых дисков.

Как правильно сделать балансировку

Всё начинается с очистки колеса от грязи. Даже от камней в шинном протекторе нужно избавиться. Только после этого можно делать балансировку. Если при этом на ободках есть старые балансировочные грузы, то от них нужно избавиться, иначе весь смысл работы потеряется.

Когда колесо будет закреплено, необходимо сделать несколько тестов. Главным будет замер биения шины. Причём сделать это нужно в обоих направлениях: боковом и радиальном. Это понадобится для контрольного сравнения.

Балансировка — это не только закрепление груза на ободе. К примеру, для того чтобы достигнуть положительного результата нужно правильно насадить шину на диск. Для этого нужен специальный раствор или смазка. Если этого не сделать, то вполне возможен перекос. Естественно, что в таких условиях точная настройка невозможна.

Если вы хотите выполнять настройку своими руками без каких-либо сложностей и с максимальной точностью, то вам понадобится качественный стенд. Лучше всего себя показывают устройства с возможностью 3D моделирования. За точность измерений отвечает лазер. Он позволяет вычислить параметры диска, и на их основе провести максимально точную настройку.

Внимание! На устройстве с функцией 3D величина биения колеса измеряется на трёх осях.

Самодельное устройство

Сделать калибровочный станок в домашних условиях можно, но только механическую его часть. Электрическое оборудование и датчики измерения следует приобрести в готовом виде. Чертежи устройства следует подбирать в соответствии с особенностями будущего применения станка. Наиболее оптимальный вариант для создания балансировочного станка представлен в этой пошаговой инструкции:

Создаем вал. Его следует выточить таким образом, чтобы с одного конца было готовое место для монтажа подшипников, а с другого имелась резьба для установки шайбы.
Устанавливаем подшипники. Лучше всего использовать те, которые уже применялись, но еще не израсходовали основной ресурс. Такие детали будут создавать минимальное сопротивление.
Формируем стойку аппарата. В этих целях лучше всего использовать трубу с диаметром 5,2 сантиметра. На верхнем конце опоры монтируем сверху и сбоку.
Для удобной постановки детали рекомендуем создать опорную площадку.

Видео: станок для балансировки колес своими руками.

Подписка на рассылку

Как известно, электродвигатель (в дальнейшем ЭД) состоит из двух элементов – статического (статора) и подвижного (ротора). Последний при работе может вращаться на очень высокой скорости, которая составляет тысячи и десятки тысяч оборотов в минуту.

Дисбаланс ротора не только приводит к повышенной вибрации, но и может повредить сам ротор или весь электродвигатель. Также из-за этой проблемы увеличивается риск поломки всей установки, где используется этот ЭД.

Чтобы избежать этих негативных последствий, производится балансировка якорей электродвигателей – она же «балансировка ротора» или «балансировка электродвигателя».

Как производится балансировка роторов электродвигателей

Сбалансированный ротор – это ротор, у которого ось вращения совпадает с осью инерции. Правда, абсолютного баланса можно добиться лишь в идеальном мире, в реальности же всегда наблюдается хоть небольшой, но «перекос». И задача балансировки заключается в его минимизации.

Различают статическую и динамическую балансировку роторов.

Статическая балансировка ротора призвана устранить значительный дисбаланс масс относительно оси вращения. Она может быть произведена в домашних условиях, поскольку не требует использования специального оборудования. Достаточно призматических или дисковых фиксаторов. Также эта операция может производиться с использованием рычажных весов специальной конструкции.

Ротор размещается на призматическом или дисковом фиксаторе. После этого наиболее тяжелая его сторона перевешивает, и деталь прокручивается вниз. На нижней точке делают отметку мелом. Затем ротор перекатывают ещё четырежды, и после каждой окончательной остановки отмечают наиболее нижнюю точку.

Когда на роторе становится пять отметок, замеряют расстояние между крайними и на его середине делают шестую. Затем на диаметрально противоположной точке этой шестой отметки (точке максимального дисбаланса) устанавливают балансирующий груз.

Масса груза подбирается опытным путём. На точке противоположной максимальному дисбалансу устанавливаются утяжелители различной массы, после чего ротор прокручивается и останавливается в любом положении. Если всё ещё наблюдается дисбаланс – масса грузика уменьшается или увеличивается (в зависимости от того, в какую сторону провернулся ротор после остановки). Задача – подобрать такую массу утяжелителя, чтобы ротор после остановки в любом положении не проворачивался.

После определения нужной массы можно либо оставить груз, либо просто высверлить отверстие в полученной шестой точке – точке с максимальным дисбалансом. При этом масса высверленного металла должна соответствовать массе подобранного груза.

Такая статическая балансировка электродвигателя своими руками достаточно грубая и призвана устранить только серьёзные перекосы по массе нагрузки на валу. Есть и другие недостатки. Так, статическая балансировка якоря электродвигателя своими руками потребует многочисленных измерений и вычислений. Для повышения точности и скорости рекомендуется использовать динамический метод.

Для этого потребуется специальный станок для балансировки роторов электродвигателей. Он раскручивает размещённый на нём вал и определяет, по какой из осей наблюдается перекос массы. Динамическая балансировка роторов электродвигателей способна устранить даже мельчайшие отхождения оси инерции от оси вращения.

Динамическая балансировка вала электродвигателя производится компьютерным методом. Высокоинтеллектуальное оборудование, которое используется для этого процесса, способно самостоятельно подсказать, какой противовес и на какую сторону стоит установить.

Впрочем, найти станок для балансировки очень тяжелого или большого ротора довольно сложно. Обычно динамическая методика устранения перекоса применяется для сравнительно небольших ЭД независимо от мощности

Поэтому, выбирая способы балансировки и центровки электродвигателей, стоит обратить внимание не только на точность операции, но и на физическую возможность провести этот процесс для имеющегося вала

Нюансы эксплуатации

Для начала работы со станком необходимо зафиксировать диск. Сделать это можно с помощью гайки и конуса. Проверив надежность крепления можно приступать к измерительным процедурам. Диск раскручивается, а затем его показатели сравнивают с эталонными. Отклонения должны находиться в диапазоне 2 и 1,5 г. Первый показатель – горизонтальный, второй – радиальный.

После первичного тестирования следует снять все грузики и провести повторные измерения. Тестируемый диск останавливается самой тяжелой точкой книзу. Обязательно учитывайте эту информацию в ходе измерения параметров диска. После этого колесо надо перекрутить на 90 градусов и на противоположную сторону навешиваем груз. В том случае, если при развороте на 45 градусов колесо перестает вращаться, значит, калибровка своими руками сделана успешно.

Процесс балансировки на станке и стенде

Чтобы сделать балансировку, нужен специальный станок или стенд. Оба оснащены конусами крепления. Но только второй в полностью автоматическом режиме проведёт балансировку колёс быстро и надёжно.

Колесо начинает крутиться на станке. При этом свинцовые грузы на ободе перемещаются. Как результат удаётся добиться случайного расположения центра тяжести. Но это грубая балансировка, которую профессионалы делать не советуют.

Чтобы сделать более точную балансировку понадобится внести соответствующие данные о колесе в информационную базу стенда. Устройство само определит, каким должно быть равновесие в разных положениях.

Внимание! После окончания вычислений и тестов на монитор стенда будет выведено оптимальное место для груза.

Грузы, нужные для балансировки, могут иметь разную форму, но практически все изготавливаются из свинца. Он идеально подходит для этой задачи. Балансиры могут как клеиться, так и набиваться.

Если говорить про клеящиеся внешние балансиры, то их главным достоинством является то, что они не нарушают общую эстетику диска,

а наоборот, качественно её дополняют.

Тем не менее набивные балансиры также имеют свои преимущества. К примеру, они лучше подходят для использования в зимнюю пору, чем клеящиеся. Всё из-за того, что при низких температурах ухудшаются фиксирующие качества клейкой ленты. Проще говоря, клеящийся груз может отпасть на высокой скорости. Даже сильная струя при мытье в автомойке способна оторвать их от основной поверхности.

Внимание! На некоторых дисках в силу уникальных технических спецификаций просто невозможно установить набивные грузки.