О достижении баланса
Все горести Мотозануды, как известно, от BMW.
Вот и в этот раз, поменяв два почти новых мотоцикла, на один на шесть месяцев старее нового, обнаружил на этом мотоцикле «производственный дефект» - на заднем колесе отсутствовали балансировочные грузы.
Искусство баланса доступно даже для осликов
Представитель официального дилера на голубом глазу ответил, что «так оно и должно быть» и отсутствие видимых признаков устранения дисбаланса лишь говорит, что требуемый баланс уже достигнут.
Но не поверил я, наученный горьким опытом, и решил это дело проверить. Однако мое желание омрачилось тем, что заднее колесо установлено на мономаятник, к которому традиционные балансиры не подходят. Собственно это и стало причиной того, что Мотозануда потеряв покой и сон вновь погрузился в пучину мета-анализа характерного для его занудной сущности с целью познать учение о вибрациях и их устранении. Достигнута ли цель решать вам, если хватит сил и терпения дойти до конца очередного занудно-научного труда.
Теория надлежащей практики балансировки колеса (Good wheel balance practice) (Часть теоретическая)
Что балансируем?
При разговоре о балансировке колес чаще всего можно встретить утверждение, что при балансировке мы устраняем дисбаланс колеса, вызванный разностью масс разных частей колеса. Это верно лишь отчасти.
В реальности важнее устранить дисбаланс не между самой легкой и самой тяжелой частями колеса, а устранить «максимум первой гармоники изменения радиальной силы». Другими словами уравновесить ту точку, где центробежная сила достигает своего максимума. Неравномерность центробежной силы возникает вследствие как не идеальной геометрии колеса (как диска, так и покрышки [например, для мотоциклетной покрышки допускается радиальное биение до 3.5 мм]), так и различия в массе частей колеса.
Колесо Lada Vesta Cross SW - пример несовпадения самой тяжелой точки (находится напротив самой легкой точки, обозначенной желтым цветом) и точки в которой достигается максимум первой гармоники изменения радиальной силы (обозначена красной точкой).
В открытых источниках не удалось найти ответ на вопрос, что больше влияет на дисбаланс нового колеса: не идеальность геометрии или разность масс.
Предположу, что благодаря успехам производства дисбаланс за счёт разности масс не значителен, и большую роль в нарушении гармонии играет не идеальная геометрия колес. Причем, чем больше диаметр колеса, тем дальше геометрия колеса удаляется от идеала. Не зря многие производители покрышек, в том числе мотоциклетных, обозначают точку максимума центробежной силы красной точкой и рекомендуют совмещать ее с минимальным радиусом диска.
В связи с этими теоретическим предпосылками и не идеальности окружающего мира можно сделать выводы:
Знатоки вибраций выделяют три дисбаланса: статический, моментный и динамический (подробнее). В мире четырёх колес количество вредных дисбалансов уменьшают до двух: статического и динамического. В двухколесном мире и вовсе не требовательный народ и по общему согласию борются только со статическим дисбалансом.
Мотолегенда гласит, что «из-за узости мотоциклетных колес» для безупречно гладкого вращения колеса необходимо устранить лишь статический дисбаланс. Не исключено, что эта «истина» осталась с тех времен, когда колеса мотоциклов были узкими. Узость современных мотоциклетных колес относительна. Например, автомобильная покрышка 175/65, нуждающаяся в динамической балансировке, немного уже мотоциклетной 180/55.
Секрет «узости» современных мотоциклетных колес, по сравнению с автомобильными такой же ширины, заключается в профиле поперечного сечения покрышки. Все современные мотоциклетные покрышки имеют меньший радиус кривизны беговой дорожки (англ. tire crown radius) по сравнению с автомобильными покрышками, иными словами мотоциклетные покрышки в перечном сечении более круглые. Сделано это для того, чтобы при наклоне мотоцикла пятно контакта оставалось практически неизменным (подробнее).
Изменение центробежной силы в зависимости от поперечного профила покрышки
Из-за поперечного профиля, в автомобильной покрышке центробежная сила равна по всей поверхности беговой дорожки. В мотоциклетной покрышке больший радиус покрышки в центре, по сравнению с краями, приводит к тому, что центробежная сила, прикладываемая к центру поперечного профиля покрышки, больше, чем центробежная сила, приложенная к краям покрышки.
В этом случае центробежная сила, приложенная к центру мотоциклетной покрышки, стабилизирует колесо и препятствует возникновению динамического дисбаланса. Это и есть секрет идеального вращения современных мотоциклетных колес, у которых устранён только статический дисбаланс.
С какой точностью балансировать?
Если говорить об электронных станках для балансировки, то задать точность можно на самом станке от 1 до 10 г. Однако, по причинам, которые выяснить не удалось, грузы для балансировки выпускаю массой не менее 5 г. Таким образом, чтобы отбалансировать колесо с большей точностью придется запастись самодельными грузами и весами.
Например, для подбора веса можно использовать обычную охотничью дробь (продается в магазинах оружия без лицензии), масса которой примерно от 0,05 г до 0.8 г.
В текущей версии Repair and service data BMW утверждается, что достаточной точностью балансировки переднего колеса является 5 г. (допустимый дисбаланс равен кратности балансировочных грузов), а приемлемой точностью балансировки заднего колеса (допустимый дисбаланс) - 45 г. Это значение указано для всех мотоциклов. Поразительно то, что в Repair Manual для модели F650GS (в редакции 11/99) на стр. 36.15 допустимая точность балансировки для переднего и заднего колеса не различается и составляет 5 г.
В Service Manual для Honda CBR500RA (2013) о точности балансировки не сказано ни слова.
Из какого материала бывают балансировочные грузы?
В настоящее время в Европейском союзе (в соответствии с Directive 2000/53/EC) и ряде штатов США грузы из свинца запрещены. Поэтому используются грузы из железа, цинка, меди или их комбинаций. В других странах запрета на использование свинцовых грузов для балансировки не нашел.
Различные балансировочные грузы
(сверху вниз: свинцовые, свинцовые для мотоциклов, железные)
Грузы из цинка популярны в Европе, а в США и Азии - из железа. Эксплуатационными преимуществами грузов из цинка, по сравнению с железными, являются: стойкость к коррозии и ниже вероятность повреждения диска (подробнее). Основным недостатком балансировочных грузов из цинка и железа является их легкость по сравнению со свинцовыми. Поэтому грузы из железа и цинка больше свинцовых, что может не соответствовать эстетическим предпочтениям.
Впрочем, для эстетов выпускаются грузы из железа, которые благодаря порошковой покраске бывают различных цветов.
Можно ли использовать средства для внутренней балансировки?
Под средствами для внутренней балансировки имеются ввиду различные материалы (порошки, жидкости, гели, гранулы, балансировочный компаунд, бисер), которые помещаются внутрь покрышки и благодаря им при движении происходит самобалансировка колеса (например). Первый патент на балансировку колес бисером получен в 1997 году (US 6128952 A). Производители этих материалов уверяют в том, что нашли идеальное решение, но реальные пользователи этих средств не всегда так категоричны (подробнее).
Бисер - один из материалов для внутренней балансировки
(фото взято из видео)
Производители покрышек к таким средствам относятся не однозначно. Если для балансировки колес грузовиков, такой способ с оговорками допускается некоторыми производителями покрышек (подробнее), то для мотоциклетных покрышек использование таких средств не рекомендуется и приводит к прекращению гарантийных обязательств производителя (Dunlop, Michelin [страница 11]).
Причины запрета не объясняются, но пользователь данных способов балансировки может столкнуться с разрушением внутреннего воздухонепроницаемого слоя и коррозией корда (подробнее).
Сами производители средств для внутренней балансировки также не во всех случаях рекомендуют использовать их средство. В частности на покрышках с высотой профиля 65 и ниже использование средств для внутренней балансировки рекомендуется только совместно с традиционными корректирующими грузами (подробнее). Связано это с тем, что средства для внутренней балансировки не способны устранить динамический дисбаланс, который у широких покрышек более выражен, по сравнению с узкими. Есть и другие ограничения использования средств для внутренней балансировки - например, в покрышках RunFlat (подробнее) или мотоциклетных покрышках, предназначенных для гонок (подробнее).
Таким образом, использовать средства для внутренней балансировки нужно с определенной осторожностью. Если невозможность корректировки динамического дисбаланса этими средствами не является препятствием для использования на большинстве мотоциклов, то вероятность повреждения покрышки исключить не представляется возможным.
Куда крепить грузы?
По методу крепления для мотоциклов чаще всего используются два вида балансировочных грузов:
Балансировочные грузы на спицы
(фото взято из видео)
Крепление грузов на липкой ленте по центру обода спицованных колес, а иногда и по центру литых дисков, может представлять неразрешимую задачу. Поэтому альтернативной схемой крепления будет разделение требуемого груза на две равные части и крепление их на краях диска.
Сколько вешать в граммах?
Один из частых вопросов, возникающих при балансировке - сколько груза допустимо вешать на колесо?
Общеизвестно, что в данном случае верен принцип - чем меньше, тем лучше. Тем не менее, верхнюю границу дозволенного знать было бы хорошо.
Есть мнение, что вес балансировочных грузов не должен превышать 1% от массы колеса в сборе (подробнее).
В соответствии с ГОСТ 4754-97 максимальная масса корректирующих грузов на колеса автомобилей определена для каждого размера колеса и колеблется от 100 до 320 г. Например, для посадочного диаметра 14-16 дюймов корректирующий масса грузов не должна превышать 140 г на колесо.
Найти максимально допустимую массу корректирующих грузов на колесо мотоцикла в сборе в нормативных документах, увы, не удалось.
По слухам в Service Manual Harley Devidson максимальная масса корректирующих грузов около 110 г (подробнее).
Единственное, где нашел упоминание о максимально допустимой массе корректирующих грузов это руководства по ремонту мотоциклов.
В соответствии Repair and Service Data BMW (2016 год) масса груза не должен превышать 80 г на колесо. Это значение указано для всех мотоциклов. Поразительно то, что в Repair Manual для модели F650GS (в редакции 11/99) на стр. 36.15 максимальный вес грузов ограничен 50 г, а в Repair Manual для мотоцикла K1100 LT/RS (в редакции 5/99) на стр. 36.8 для обоих колёс указана максимальная масса балансировочных грузов 60 г.
В Service Manual для Honda CBR500RA (2013 год) сказано, что на переднее колесо допустимо устанавливать не более 60 гр. корректирующих грузов. По заднему колесу рекомендаций по балансировке нет вообще, как будто бы заднее колесо не нуждается в балансировке.
Несмотря на поиски, не удалось выяснить и объяснить, с чем связано такое различие в максимальной массе корректирующих грузов для разных мотоциклов и почему максимально допустимая масса балансировочных грузов увел https://sixbisix.livejournal.com/47887.htmlичилась на 30% с 1999 года по 2018 год.
В связи с этим остается в отношении максимально допустимой массы корректирующих грузов придерживаться «народного» принципа - чем меньше, тем лучше.
Теория методики
Балансировать нужно чистое колесо - это главное правило независимо от того, каким способом проводится балансировка. Ниже приведена схема балансировки (по мотивам) благодаря которой можно уменьшить количество корректирующих грузов через совмещение самой тяжелой точки покрышки с самой легкой точкой на диске.
В связи с тем, что для устранения динамического дисбаланса необходимы электронные станки, то они являются единственно возможным инструментом качественной балансировки колес для автомобилей.
У колеса для мотоциклов необходимо устранить только статический дисбаланс, в связи с этим качественно выполнить балансировку можно различными способами. Несмотря на многообразие способов все они разделяются на две группы по положению колеса во время балансировки:
Самый дешевый, точный и простой
Обратиться в шиномонтажную мастерскую.
Место самой дешевой балансировки
Как это ни странно, но это самый дешевый и точный способ только с одним «но» - если мастера квалифицированные, знакомы с методикой, не устали, не халтурят и характеризуются здоровым занудством; станок откалиброван и выставлен по уровню, способен балансировать мотоколеса, имеются соответствующие адаптеры и самое главное, чтобы шиномонтажная мастерская присутствовала недалеко от вашего местонахождения.
К сожалению, вероятность соблюдения этого одного «но» в одном месте в одно время не так и высока (в математике не силён, но думаю, что вероятность стремится к 0.5: либо встретите, либо не встретите).
Личные впечатления: мне не очень везет на качественный авто и мотосервис, поэтому несколько раз приходилось заставлять переделывать. В остальном неудобство только в доставке колёс до мастерской.
Подходит: для любых колес.
Стоимость: 300 руб. за услугу включая стоимость грузов (цена актуальна для Москвы).
Почти бесплатно, но не точно
Это наименее точный способ балансировки из описываемых ниже, но зато он есть у каждого и не стоит ничего, кроме временных затрат и стоимости грузов.
Балансировочный стенд который всегда с вами
Если у Вас есть центральная подставка или иной способ вывесить колеса при вертикальном положении мотоцикла, то сняв суппорта, а для заднего колеса дополнительно скинув цепь или ремень (для мотоциклов с карданом этот способ не подходит), вы получаете станок для балансировки колёс (https://www.motorcyclecruiser.com/quick-and-dirty-wheel-balancing).
Модификацией этого метода, но не столь универсальным, является зажим оси колеса в тиски в горизонтальном положении и одевание колеса на ось или размещение оси на двух упорах.
Проверить точность балансировки таким методом просто. После того, как колесо будет отбалансировано, разместите корректирующий груз 5 гр в точке, которая была самой тяжелой до балансировки. После этого проверьте балансировку. Если она сбилась, то точность составляет 5 гр. Если балансировка не сбилась, то добавьте еще 5 гр и добавляйте грузы до тех пор пока балансировка не собьется. Масса грузов необходимая для возникновения дисбаланса отбалансированного колеса и есть точность применяемого метода.
Методика: Пожалуй, это самая известная методика. После установки колеса, колесу придают небольшое ускорение для вращения в любую сторону. После остановки вращения самая тяжелая точка оказывается внизу. На противоположную, легкую, сторону колеса постепенно добавляют грузы для устранения дисбаланса. С целью сокращения времени на подбор корректирующих грузов после определения самой тяжелой точки колесо уже не вращают, а после установки грузов колесо поворачивают таким образом, чтобы линия между самой тяжелой и самой легкой точкой была параллельна земле. Для устранения влияния дефектов подшипников каждый этап рекомендуется перепроверять по 2-3 раза.
Личное впечатление: непредсказуемая точность, зависящая от состояния подшипников, свободы вращения колеса и идеальности оси. Недостатком является его невысокая наглядность в отношении необходимого веса корректирующих грузов. Неоценимым преимуществом - балансировочный станок всегда с вами.
Подходит: для тех колес, которые установлены на конкретном мотоцикле.
Стоимость: время для снятия суппортов и цепи/ремня, стоимость грузов и других расходных материалов.
Самый дорогой
Это покупка специализированного устройства для статической балансировки. Как правило, эти устройства приспособлены для балансировки колес на оси. Если вы обладатель мотоцикла с мономаятником, то придется докупить адаптер.
Простейший балансировочный станок и адаптер BMW для колес под мономаятник
Кофры как подставки или можно заменить подставками для ремонта автомобиля
Методика: аналогична способу «Почти бесплатно, но не точно».
Личное впечатление: Это лучший способ для точного определения самой легкой точки. Недостатка всего два. Первый - трудности поиска или изготовления подходящего адаптера для колес для мономаятника. Второй - невысокая наглядность в отношении необходимого веса корректирующих грузов. Нужно постепенно добавлять грузы и после добавления каждый раз выводить систему из равновесия. Скорость подбора и количество попыток можно сократить если применить несложные алгоритмы. Например, начать с максимально допустимого груза, потом сократить его в два раза, далее опять в два раза. Если груз оказался слишком легким, то добавить ровно половину до предыдущего груза.
Подходит: для всех колес при наличии адаптеров.
Стоимость: от 7000 руб. за балансир. Адаптер в случае необходимости от 5000 руб. Стоимость грузов и других расходных материалов.
Точный, но не универсальный
Способ подсмотрел на youtube.com. Отличается очень высокой точностью и наглядностью подбора корректирующих грузов, но имеет ограничение на балансировку только колес для мономаятника.
С помощью этого нехитрого приспособления можно получить идеальную поверхность на любом неровном полу.
Из дополнительных приспособлений понадобились:
Для определения горизонта использовался лазерный уровень
Методика: Балансировку необходимо проводить на идеальной горизонтальной поверхности. Горизонтальность поверхности определяется либо по лазерному нивелиру, либо установкой шара, который не должен самопроизвольно катиться. Колесо устанавливается на шар и с помощью лазерного нивелира определяется самая высокая точка - самая легкая точка колеса, на которую необходимо разместить корректирующие грузы. Корректирующие грузы размещаются на точку до тех пор, пока колесо не займет горизонтальное положение. Ввиду высокой чувствительности метода, вполне допустимо отклонение от горизонта на 2-3 мм.
Личное впечатление: Это лучший способ для точного подбора грузов. Очень точно и быстро. Главное преимущество метода - наглядность - не нужно гадать, сколько грамм вешать. Кладешь грузы и видишь результат. Помимо отсутствия универсальности способ имеет еще три недостатка. Первый - высокая чувствительность, поэтому грузами кратностью 5 г добиться идеального горизонта не получилось. Второй - большая чувствительность к неровной или негоризонтальной поверхности, на которой проводится балансировка. Третий - сложно определить точное место установки корректирующих грузов. Приходится очень тщательно выверять.
Подходит: только колеса для мономаятника.
Стоимость: 1300 рублей на устройство. Грузы, расходные материалы.
Универсальный и точный
Этот способ использовал еще в те времена, когда шиномонтаж осуществляли в каждом гараже в виду отсутствия такого вида услуг, а о динамической балансировке читали только в дефицитных книжках, да видели станки на редких государственных СТО.
Адаптер для балансировки колеса на подвесе (ссылка на чертёж)
Спасибо bougaev за воплощение мысли в металле!Для балансировки таким методом необходим адаптер, который должен позволять подвесить колесо в горизонтальной плоскости ровно за центр колеса. Адаптер должен быть максимально легким, а центровка точная. Крепление подвеса необходимо осуществлять как можно ближе к колесу.
Балансир в действии
Адаптеры можно изготовить под любой тип колесных дисков.
Методика: Необходимо подвесить колесо с помощью адаптера, а методика устранения дисбаланса аналогична методу «Точный, но не универсальный», т.е. до выравнивания колеса в горизонтальной плоскости с помощью корректирующих грузов.
Личные впечатления: трудности с подвешиванием колеса. Необходимо ждать, пока колесо перестанет раскачиваться. Причем в отличие от размещения колеса на шаре колесо раскачивается не только относительно своей оси, но раскачивается и сам центр. Отклонения колеса от горизонта при дисбалансе 50 гр были небольшие, но заметные на глаз. Способ относительно наглядный в отношении определения массы грузов, но необходимо изготавливать адаптеры с точным центром для подвеса.
Подходит: любые колеса.
Стоимость: 1500 рублей за устройство. Грузы, расходные материалы.
Выводы
Смысл балансировки в гаражных условиях практически потерян ввиду низкой стоимости услуг в мастерских. Руки необходимо прикладывать лишь при желании попробовать или отсутствии мастерской в окрестностях.
Я же, со своей занудностью перепробовал все способы. Самым удобным оказался способ балансировки на шаре. Точность балансировки подтвердилась самым дорогим методом. Однако ограниченность балансировки с помощью шара из-за типа диска вынуждает прибегать к другим методам.
В заключении о том, что заставило меня все это изучить - о «производственном дефекте» балансировки немецкого качества! Дисбаланс заднего колеса составил допустимые 45-50 гр. Так что качество немецкое в пределах допусков подтвердилось, но было повышено до мотозанудно-идеального десятью корректирующих грузов из Fe.
Список использованных ссылок и иных полезных материалов:
Вот и в этот раз, поменяв два почти новых мотоцикла, на один на шесть месяцев старее нового, обнаружил на этом мотоцикле «производственный дефект» - на заднем колесе отсутствовали балансировочные грузы.
Искусство баланса доступно даже для осликов
Представитель официального дилера на голубом глазу ответил, что «так оно и должно быть» и отсутствие видимых признаков устранения дисбаланса лишь говорит, что требуемый баланс уже достигнут.
Но не поверил я, наученный горьким опытом, и решил это дело проверить. Однако мое желание омрачилось тем, что заднее колесо установлено на мономаятник, к которому традиционные балансиры не подходят. Собственно это и стало причиной того, что Мотозануда потеряв покой и сон вновь погрузился в пучину мета-анализа характерного для его занудной сущности с целью познать учение о вибрациях и их устранении. Достигнута ли цель решать вам, если хватит сил и терпения дойти до конца очередного занудно-научного труда.
Теория надлежащей практики балансировки колеса (Good wheel balance practice) (Часть теоретическая)
Что балансируем?
При разговоре о балансировке колес чаще всего можно встретить утверждение, что при балансировке мы устраняем дисбаланс колеса, вызванный разностью масс разных частей колеса. Это верно лишь отчасти.
В реальности важнее устранить дисбаланс не между самой легкой и самой тяжелой частями колеса, а устранить «максимум первой гармоники изменения радиальной силы». Другими словами уравновесить ту точку, где центробежная сила достигает своего максимума. Неравномерность центробежной силы возникает вследствие как не идеальной геометрии колеса (как диска, так и покрышки [например, для мотоциклетной покрышки допускается радиальное биение до 3.5 мм]), так и различия в массе частей колеса.
Колесо Lada Vesta Cross SW - пример несовпадения самой тяжелой точки (находится напротив самой легкой точки, обозначенной желтым цветом) и точки в которой достигается максимум первой гармоники изменения радиальной силы (обозначена красной точкой).
В открытых источниках не удалось найти ответ на вопрос, что больше влияет на дисбаланс нового колеса: не идеальность геометрии или разность масс.
Предположу, что благодаря успехам производства дисбаланс за счёт разности масс не значителен, и большую роль в нарушении гармонии играет не идеальная геометрия колес. Причем, чем больше диаметр колеса, тем дальше геометрия колеса удаляется от идеала. Не зря многие производители покрышек, в том числе мотоциклетных, обозначают точку максимума центробежной силы красной точкой и рекомендуют совмещать ее с минимальным радиусом диска.
В связи с этими теоретическим предпосылками и не идеальности окружающего мира можно сделать выводы:
- При балансировке колесо должно быть идеально отцентровано на станке. Рекомендуется после балансировки снять колесо со станка и закрепить колесо снова в другом положении. Это позволит оценить погрешности в балансировке, вызванные погрешностью станка.
- В процессе балансировки необходимо уменьшить нарушение геометрии колеса путем совмещения максимального радиуса колеса, с минимальным радиусом диска.
- Если вы планируете поставить старую покрышку с диска после ремонта прокола, то постарайтесь поставить так, как она стояла. В противном случае даже с грузами, колесо может «бить» какое-то время из-за нарушения геометрии.
Знатоки вибраций выделяют три дисбаланса: статический, моментный и динамический (подробнее). В мире четырёх колес количество вредных дисбалансов уменьшают до двух: статического и динамического. В двухколесном мире и вовсе не требовательный народ и по общему согласию борются только со статическим дисбалансом.
Мотолегенда гласит, что «из-за узости мотоциклетных колес» для безупречно гладкого вращения колеса необходимо устранить лишь статический дисбаланс. Не исключено, что эта «истина» осталась с тех времен, когда колеса мотоциклов были узкими. Узость современных мотоциклетных колес относительна. Например, автомобильная покрышка 175/65, нуждающаяся в динамической балансировке, немного уже мотоциклетной 180/55.
Секрет «узости» современных мотоциклетных колес, по сравнению с автомобильными такой же ширины, заключается в профиле поперечного сечения покрышки. Все современные мотоциклетные покрышки имеют меньший радиус кривизны беговой дорожки (англ. tire crown radius) по сравнению с автомобильными покрышками, иными словами мотоциклетные покрышки в перечном сечении более круглые. Сделано это для того, чтобы при наклоне мотоцикла пятно контакта оставалось практически неизменным (подробнее).
Изменение центробежной силы в зависимости от поперечного профила покрышки
Из-за поперечного профиля, в автомобильной покрышке центробежная сила равна по всей поверхности беговой дорожки. В мотоциклетной покрышке больший радиус покрышки в центре, по сравнению с краями, приводит к тому, что центробежная сила, прикладываемая к центру поперечного профиля покрышки, больше, чем центробежная сила, приложенная к краям покрышки.
В этом случае центробежная сила, приложенная к центру мотоциклетной покрышки, стабилизирует колесо и препятствует возникновению динамического дисбаланса. Это и есть секрет идеального вращения современных мотоциклетных колес, у которых устранён только статический дисбаланс.
С какой точностью балансировать?
Если говорить об электронных станках для балансировки, то задать точность можно на самом станке от 1 до 10 г. Однако, по причинам, которые выяснить не удалось, грузы для балансировки выпускаю массой не менее 5 г. Таким образом, чтобы отбалансировать колесо с большей точностью придется запастись самодельными грузами и весами.
Например, для подбора веса можно использовать обычную охотничью дробь (продается в магазинах оружия без лицензии), масса которой примерно от 0,05 г до 0.8 г.
В текущей версии Repair and service data BMW утверждается, что достаточной точностью балансировки переднего колеса является 5 г. (допустимый дисбаланс равен кратности балансировочных грузов), а приемлемой точностью балансировки заднего колеса (допустимый дисбаланс) - 45 г. Это значение указано для всех мотоциклов. Поразительно то, что в Repair Manual для модели F650GS (в редакции 11/99) на стр. 36.15 допустимая точность балансировки для переднего и заднего колеса не различается и составляет 5 г.
В Service Manual для Honda CBR500RA (2013) о точности балансировки не сказано ни слова.
Из какого материала бывают балансировочные грузы?
В настоящее время в Европейском союзе (в соответствии с Directive 2000/53/EC) и ряде штатов США грузы из свинца запрещены. Поэтому используются грузы из железа, цинка, меди или их комбинаций. В других странах запрета на использование свинцовых грузов для балансировки не нашел.
Различные балансировочные грузы
(сверху вниз: свинцовые, свинцовые для мотоциклов, железные)
Грузы из цинка популярны в Европе, а в США и Азии - из железа. Эксплуатационными преимуществами грузов из цинка, по сравнению с железными, являются: стойкость к коррозии и ниже вероятность повреждения диска (подробнее). Основным недостатком балансировочных грузов из цинка и железа является их легкость по сравнению со свинцовыми. Поэтому грузы из железа и цинка больше свинцовых, что может не соответствовать эстетическим предпочтениям.
Впрочем, для эстетов выпускаются грузы из железа, которые благодаря порошковой покраске бывают различных цветов.
Можно ли использовать средства для внутренней балансировки?
Под средствами для внутренней балансировки имеются ввиду различные материалы (порошки, жидкости, гели, гранулы, балансировочный компаунд, бисер), которые помещаются внутрь покрышки и благодаря им при движении происходит самобалансировка колеса (например). Первый патент на балансировку колес бисером получен в 1997 году (US 6128952 A). Производители этих материалов уверяют в том, что нашли идеальное решение, но реальные пользователи этих средств не всегда так категоричны (подробнее).
Бисер - один из материалов для внутренней балансировки
(фото взято из видео)
Производители покрышек к таким средствам относятся не однозначно. Если для балансировки колес грузовиков, такой способ с оговорками допускается некоторыми производителями покрышек (подробнее), то для мотоциклетных покрышек использование таких средств не рекомендуется и приводит к прекращению гарантийных обязательств производителя (Dunlop, Michelin [страница 11]).
Причины запрета не объясняются, но пользователь данных способов балансировки может столкнуться с разрушением внутреннего воздухонепроницаемого слоя и коррозией корда (подробнее).
Сами производители средств для внутренней балансировки также не во всех случаях рекомендуют использовать их средство. В частности на покрышках с высотой профиля 65 и ниже использование средств для внутренней балансировки рекомендуется только совместно с традиционными корректирующими грузами (подробнее). Связано это с тем, что средства для внутренней балансировки не способны устранить динамический дисбаланс, который у широких покрышек более выражен, по сравнению с узкими. Есть и другие ограничения использования средств для внутренней балансировки - например, в покрышках RunFlat (подробнее) или мотоциклетных покрышках, предназначенных для гонок (подробнее).
Таким образом, использовать средства для внутренней балансировки нужно с определенной осторожностью. Если невозможность корректировки динамического дисбаланса этими средствами не является препятствием для использования на большинстве мотоциклов, то вероятность повреждения покрышки исключить не представляется возможным.
Куда крепить грузы?
По методу крепления для мотоциклов чаще всего используются два вида балансировочных грузов:
- На спицы - применяются только на колесах со спицами и крепятся на спицы. Основное преимущество прочность фиксации и устойчивость способа крепления к различным воздействиям. Основное предназначение - мотоциклы для внедорожной езды. Ни вода, ни грязь, ни мойка высокого давления не способны оторвать эти грузы от колеса.
- На липкой ленте - устанавливаются на любые диски. Основные преимущества - можно смонтировать незаметно и на любой диск. Недостаток - при неправильном монтаже или интенсивном воздействии окружающих факторов могут оторваться.
Балансировочные грузы на спицы
(фото взято из видео)
Крепление грузов на липкой ленте по центру обода спицованных колес, а иногда и по центру литых дисков, может представлять неразрешимую задачу. Поэтому альтернативной схемой крепления будет разделение требуемого груза на две равные части и крепление их на краях диска.
Сколько вешать в граммах?
Один из частых вопросов, возникающих при балансировке - сколько груза допустимо вешать на колесо?
Общеизвестно, что в данном случае верен принцип - чем меньше, тем лучше. Тем не менее, верхнюю границу дозволенного знать было бы хорошо.
Есть мнение, что вес балансировочных грузов не должен превышать 1% от массы колеса в сборе (подробнее).
В соответствии с ГОСТ 4754-97 максимальная масса корректирующих грузов на колеса автомобилей определена для каждого размера колеса и колеблется от 100 до 320 г. Например, для посадочного диаметра 14-16 дюймов корректирующий масса грузов не должна превышать 140 г на колесо.
Найти максимально допустимую массу корректирующих грузов на колесо мотоцикла в сборе в нормативных документах, увы, не удалось.
По слухам в Service Manual Harley Devidson максимальная масса корректирующих грузов около 110 г (подробнее).
Единственное, где нашел упоминание о максимально допустимой массе корректирующих грузов это руководства по ремонту мотоциклов.
В соответствии Repair and Service Data BMW (2016 год) масса груза не должен превышать 80 г на колесо. Это значение указано для всех мотоциклов. Поразительно то, что в Repair Manual для модели F650GS (в редакции 11/99) на стр. 36.15 максимальный вес грузов ограничен 50 г, а в Repair Manual для мотоцикла K1100 LT/RS (в редакции 5/99) на стр. 36.8 для обоих колёс указана максимальная масса балансировочных грузов 60 г.
В Service Manual для Honda CBR500RA (2013 год) сказано, что на переднее колесо допустимо устанавливать не более 60 гр. корректирующих грузов. По заднему колесу рекомендаций по балансировке нет вообще, как будто бы заднее колесо не нуждается в балансировке.
Несмотря на поиски, не удалось выяснить и объяснить, с чем связано такое различие в максимальной массе корректирующих грузов для разных мотоциклов и почему максимально допустимая масса балансировочных грузов увел https://sixbisix.livejournal.com/47887.htmlичилась на 30% с 1999 года по 2018 год.
В связи с этим остается в отношении максимально допустимой массы корректирующих грузов придерживаться «народного» принципа - чем меньше, тем лучше.
Теория методики
Балансировать нужно чистое колесо - это главное правило независимо от того, каким способом проводится балансировка. Ниже приведена схема балансировки (по мотивам) благодаря которой можно уменьшить количество корректирующих грузов через совмещение самой тяжелой точки покрышки с самой легкой точкой на диске.
- Балансировка диска. Проводится балансировка диска с установленным ниппелем, но без покрышки с погрешностью 5 гр. Самую тяжелую точку лучше зафиксировать, чтобы в дальнейшем этот этап не выполнять. Грузы на диске закрепляем временно.
- Определение самой тяжелой точки на покрышке. Если на покрышке есть отметка самой тяжелой точки (о точках на покрышках можно почитать тут), то одеваем покрышку при этом самая тяжелая точка диска должна быть на противоположной стороне от самой тяжелой точки покрышки. Если отметка самой тяжелой точки на покрышке отсутствует, то одеваем покрышку на диск и определяем самую тяжелую точку колеса в сборе - это будет самая тяжелая точка покрышки (диск был отбалансирован на этапе I). После этого разбортируем покрышку, но не снимаем с диска, и располагаем покрышку таким образом, чтобы самая тяжелая точка диска находилась напротив самой тяжелой точки покрышки. Одеваем покрышку на отбалансированный диск.
- Балансировка колеса в сборе. Балансируем собранное колесо. Скорее всего, придётся добавить корректирующих грузов либо в месте самой тяжелой точке на покрышке, либо в самой тяжелой точке диска.
- Проверка балансировки. Принимая во внимание не идеальность окружающего мира лишняя проверка не помешает. Поэтому после балансировки снимите колесо и установите его на устройство для балансировки с поворотом на 90 градусов и проверьте точность балансировки. Таким образом, можно выявить дисбаланс, связанный с установкой колеса на балансировочное приспособление и соответственно выявить некорректную балансировку.
В связи с тем, что для устранения динамического дисбаланса необходимы электронные станки, то они являются единственно возможным инструментом качественной балансировки колес для автомобилей.
У колеса для мотоциклов необходимо устранить только статический дисбаланс, в связи с этим качественно выполнить балансировку можно различными способами. Несмотря на многообразие способов все они разделяются на две группы по положению колеса во время балансировки:
- Колесо находится вертикально.
- Колесо находится горизонтально.
Самый дешевый, точный и простой
Обратиться в шиномонтажную мастерскую.
Место самой дешевой балансировки
Как это ни странно, но это самый дешевый и точный способ только с одним «но» - если мастера квалифицированные, знакомы с методикой, не устали, не халтурят и характеризуются здоровым занудством; станок откалиброван и выставлен по уровню, способен балансировать мотоколеса, имеются соответствующие адаптеры и самое главное, чтобы шиномонтажная мастерская присутствовала недалеко от вашего местонахождения.
К сожалению, вероятность соблюдения этого одного «но» в одном месте в одно время не так и высока (в математике не силён, но думаю, что вероятность стремится к 0.5: либо встретите, либо не встретите).
Личные впечатления: мне не очень везет на качественный авто и мотосервис, поэтому несколько раз приходилось заставлять переделывать. В остальном неудобство только в доставке колёс до мастерской.
Подходит: для любых колес.
Стоимость: 300 руб. за услугу включая стоимость грузов (цена актуальна для Москвы).
Почти бесплатно, но не точно
Это наименее точный способ балансировки из описываемых ниже, но зато он есть у каждого и не стоит ничего, кроме временных затрат и стоимости грузов.
Балансировочный стенд который всегда с вами
Если у Вас есть центральная подставка или иной способ вывесить колеса при вертикальном положении мотоцикла, то сняв суппорта, а для заднего колеса дополнительно скинув цепь или ремень (для мотоциклов с карданом этот способ не подходит), вы получаете станок для балансировки колёс (https://www.motorcyclecruiser.com/quick-and-dirty-wheel-balancing).
Модификацией этого метода, но не столь универсальным, является зажим оси колеса в тиски в горизонтальном положении и одевание колеса на ось или размещение оси на двух упорах.
Проверить точность балансировки таким методом просто. После того, как колесо будет отбалансировано, разместите корректирующий груз 5 гр в точке, которая была самой тяжелой до балансировки. После этого проверьте балансировку. Если она сбилась, то точность составляет 5 гр. Если балансировка не сбилась, то добавьте еще 5 гр и добавляйте грузы до тех пор пока балансировка не собьется. Масса грузов необходимая для возникновения дисбаланса отбалансированного колеса и есть точность применяемого метода.
Методика: Пожалуй, это самая известная методика. После установки колеса, колесу придают небольшое ускорение для вращения в любую сторону. После остановки вращения самая тяжелая точка оказывается внизу. На противоположную, легкую, сторону колеса постепенно добавляют грузы для устранения дисбаланса. С целью сокращения времени на подбор корректирующих грузов после определения самой тяжелой точки колесо уже не вращают, а после установки грузов колесо поворачивают таким образом, чтобы линия между самой тяжелой и самой легкой точкой была параллельна земле. Для устранения влияния дефектов подшипников каждый этап рекомендуется перепроверять по 2-3 раза.
Личное впечатление: непредсказуемая точность, зависящая от состояния подшипников, свободы вращения колеса и идеальности оси. Недостатком является его невысокая наглядность в отношении необходимого веса корректирующих грузов. Неоценимым преимуществом - балансировочный станок всегда с вами.
Подходит: для тех колес, которые установлены на конкретном мотоцикле.
Стоимость: время для снятия суппортов и цепи/ремня, стоимость грузов и других расходных материалов.
Самый дорогой
Это покупка специализированного устройства для статической балансировки. Как правило, эти устройства приспособлены для балансировки колес на оси. Если вы обладатель мотоцикла с мономаятником, то придется докупить адаптер.
Простейший балансировочный станок и адаптер BMW для колес под мономаятник
Кофры как подставки или можно заменить подставками для ремонта автомобиля
Методика: аналогична способу «Почти бесплатно, но не точно».
Личное впечатление: Это лучший способ для точного определения самой легкой точки. Недостатка всего два. Первый - трудности поиска или изготовления подходящего адаптера для колес для мономаятника. Второй - невысокая наглядность в отношении необходимого веса корректирующих грузов. Нужно постепенно добавлять грузы и после добавления каждый раз выводить систему из равновесия. Скорость подбора и количество попыток можно сократить если применить несложные алгоритмы. Например, начать с максимально допустимого груза, потом сократить его в два раза, далее опять в два раза. Если груз оказался слишком легким, то добавить ровно половину до предыдущего груза.
Подходит: для всех колес при наличии адаптеров.
Стоимость: от 7000 руб. за балансир. Адаптер в случае необходимости от 5000 руб. Стоимость грузов и других расходных материалов.
Точный, но не универсальный
Способ подсмотрел на youtube.com. Отличается очень высокой точностью и наглядностью подбора корректирующих грузов, но имеет ограничение на балансировку только колес для мономаятника.
С помощью этого нехитрого приспособления можно получить идеальную поверхность на любом неровном полу.
Из дополнительных приспособлений понадобились:
- Шар подшипника диаметром 60 мм (300 рублей).
- Самодельное приспособление для получения идеально ровной поверхности (не более 1000 рублей), изготовленной из фанеры, плитки керамогранита, четырех болтов, 8 гаек, 4 переходников.
Для определения горизонта использовался лазерный уровень
Методика: Балансировку необходимо проводить на идеальной горизонтальной поверхности. Горизонтальность поверхности определяется либо по лазерному нивелиру, либо установкой шара, который не должен самопроизвольно катиться. Колесо устанавливается на шар и с помощью лазерного нивелира определяется самая высокая точка - самая легкая точка колеса, на которую необходимо разместить корректирующие грузы. Корректирующие грузы размещаются на точку до тех пор, пока колесо не займет горизонтальное положение. Ввиду высокой чувствительности метода, вполне допустимо отклонение от горизонта на 2-3 мм.
Личное впечатление: Это лучший способ для точного подбора грузов. Очень точно и быстро. Главное преимущество метода - наглядность - не нужно гадать, сколько грамм вешать. Кладешь грузы и видишь результат. Помимо отсутствия универсальности способ имеет еще три недостатка. Первый - высокая чувствительность, поэтому грузами кратностью 5 г добиться идеального горизонта не получилось. Второй - большая чувствительность к неровной или негоризонтальной поверхности, на которой проводится балансировка. Третий - сложно определить точное место установки корректирующих грузов. Приходится очень тщательно выверять.
Подходит: только колеса для мономаятника.
Стоимость: 1300 рублей на устройство. Грузы, расходные материалы.
Универсальный и точный
Этот способ использовал еще в те времена, когда шиномонтаж осуществляли в каждом гараже в виду отсутствия такого вида услуг, а о динамической балансировке читали только в дефицитных книжках, да видели станки на редких государственных СТО.
Адаптер для балансировки колеса на подвесе (ссылка на чертёж)
Спасибо bougaev за воплощение мысли в металле!Для балансировки таким методом необходим адаптер, который должен позволять подвесить колесо в горизонтальной плоскости ровно за центр колеса. Адаптер должен быть максимально легким, а центровка точная. Крепление подвеса необходимо осуществлять как можно ближе к колесу.
Балансир в действии
Адаптеры можно изготовить под любой тип колесных дисков.
Методика: Необходимо подвесить колесо с помощью адаптера, а методика устранения дисбаланса аналогична методу «Точный, но не универсальный», т.е. до выравнивания колеса в горизонтальной плоскости с помощью корректирующих грузов.
Личные впечатления: трудности с подвешиванием колеса. Необходимо ждать, пока колесо перестанет раскачиваться. Причем в отличие от размещения колеса на шаре колесо раскачивается не только относительно своей оси, но раскачивается и сам центр. Отклонения колеса от горизонта при дисбалансе 50 гр были небольшие, но заметные на глаз. Способ относительно наглядный в отношении определения массы грузов, но необходимо изготавливать адаптеры с точным центром для подвеса.
Подходит: любые колеса.
Стоимость: 1500 рублей за устройство. Грузы, расходные материалы.
Выводы
Смысл балансировки в гаражных условиях практически потерян ввиду низкой стоимости услуг в мастерских. Руки необходимо прикладывать лишь при желании попробовать или отсутствии мастерской в окрестностях.
Я же, со своей занудностью перепробовал все способы. Самым удобным оказался способ балансировки на шаре. Точность балансировки подтвердилась самым дорогим методом. Однако ограниченность балансировки с помощью шара из-за типа диска вынуждает прибегать к другим методам.
В заключении о том, что заставило меня все это изучить - о «производственном дефекте» балансировки немецкого качества! Дисбаланс заднего колеса составил допустимые 45-50 гр. Так что качество немецкое в пределах допусков подтвердилось, но было повышено до мотозанудно-идеального десятью корректирующих грузов из Fe.
Список использованных ссылок и иных полезных материалов:
- Станки для статической балансировки (Wheel balancing Equipment) (ссылка).
- Оригинальная альтернатива адаптера для колеса под мономаятник (ссылка).
- Пример балансировки колеса на подвесе (это балансировка колеса для пилы) (ссылка).
- Официальное разъяснение в отношении использования балансировочного бисера в покрышках (ссылка).
- Немного разной информации о балансировке (ссылка).
- Методика балансировки от Motor Cycle News - ничего нового, но все в одном месте. (ссылка).
- Очень занудное описание вибраций и видах вибраций на русском (ссылка).
- ГОСТ 25692-83 «Шины пневматические. Метод определения статического дисбаланса покрышки» (ссылка).
- ГОСТ Р 41.75-99 Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения пневматических шин для мотоциклов и мопедов (ссылка).
- ГОСТ 5652-89 - Шины пневматические для мотоциклов, мотоколясок, мотороллеров и мопедов (ссылка).