Устройство балансировочного станка для шиномонтажа

Содержание

Устройство и принцип действия балансировочных станков

Описывается устройство, принцип действия и конструкции основных узлов станков для динамической балансировки; рассматриваются типовые узлы по принципу выполняемых функций; даются правила оценки норм точности балансировочных станков единые для заводов-изготовителей и потребителей станков.

В общем случае балансировочный станок содержит (рис. 4.1): балансировочное, приводное, измерительное и корректирующее устройства, а также дополнительные устройства, которые крепят на станине станка.

Балансировочное устройство является колебательной системой станка, в которой устанавливается и вращается неуравновешенный ротор. По колебаниям этой системы при балансировке судят о дисбалансах ротора. В современных станках применяют два типа таких устройств: зарезонансное и дорезонансное.

Зарезонансное балансировочное устройство (рис. 4.2, а) состоит из двух подвижных опор или платформы и упругих элементов, подвешивающих опоры на станине станка. Жесткость упругих элементов различна в разных направлениях. В станках с горизонтальной осью вращения упругие элементы сравнительно жестки в вертикальном направлении, тогда как в горизонтальном направлении жесткость очень мала и подвеска не препятствует колебаниям.

При проектировании и изготовлении зарезонансных станков подбирают массу опор, длину, жесткость подвески и другие параметры балансировочного устройства так, чтобы его собственная частота в горизонтальном направлении во много раз была ниже частоты вращения ротора при балансировке.

При вращении неуравновешенного ротора в зарезонансном балансировочном устройстве подвижные опоры будут колебаться в горизонтальной плоскости. Амплитуды этих колебаний пропорциональны дисбалансам в плоскостях коррекции ротора, т.е. описываются уравнениями (2).

Дорезонансное балансировочное устройство состоит из двух неподвижных опор, жестко закрепленных на станине станка. Собственные частоты колебаний опор во всех направлениях значительно превышают частоты вращения балансируемых роторов. Нижняя часть опоры представляет собой динамометр или силовой мостик. Динамические нагрузки, возникающие в опорах при вращении неуравновешенного ротора, создают малые перемещения на динамометре (рис. 4.2, б), которые усиливаются рычажной системой. Сила в опоре пропорциональна перемещению, т.е.

где к — коэффициент жесткости опоры в горизонтальном направлении.

В дорезонансном балансировочном устройстве по схеме силового мостика (рис. 4.2, в) в одном из плеч силового мостика устанавливают датчик, измеряющий непосредственно динамическую нагрузку от неуравновешенного ротора, описываемую уравнениями (1).

Балансировочные устройства разгонно-балансировочных стендов и станков для высокочастотной балансировки гибких роторов имеют одинаковую жесткость во всех направлениях — являются изотропными и имеют три или четыре опоры.

Принцип действия балансировочных устройств станков с вертикальной осью вращения аналогичен рассмотренным выше. Эти устройства часто конструктивно объединяют с приводным устройством. Балансируемую деталь закрепляют в шпиндельном узле. Шпиндель, подвеска, а иногда и приводное устройство составляют балансировочное устройство станка с вертикальной осью вращения.

Приводное устройство обеспечивает запуск, поддержание постоянной угловой скорости вращения и торможение балансируемого ротора. Основными элементами устройства (рис. 4.3) являются: электродвигатель, коробка передач, тормоз, приводное соединение, схема управления приводным устройством.

В балансировочных станках применяют электродвигатели переменного или постоянного тока различной мощности, ступенчатые и бесступенчатые передачи. Ременные передачи применяют при относительно небольших передаваемых усилиях. В этих передачах используют плоские, клинковые и круглые ремни. Зубчатые передачи обеспечивают передачу больших мощностей и ступенчатое регулирование скоростей вращения. В коробках передач станков используют цилиндрические зубчатые колеса с разным числом зубьев, вводимые последовательно в зацепление друг с другом. Изменение передаточного отношения в приводе иногда производят сменой зубчатых колес.

Приводное соединение связывает выходной вал коробки передач с балансируемым ротором. Различают осевое, ленточное и тангенциальное соединения. Осевое соединение осуществляют с помощью карданных валов (рис. 4.4) различной конструкции. В ленточном соединении применяют плоские бесконечные ремни, охватывающие балансируемую деталь (рис. 4.5). Тангенциальное (касательное) соединение создают прижимные ролики (рис. 4.6, а) и круглые ремни (рис. 4.6, б).

Приводные соединения способны передавать ограниченные крутящие моменты. Поэтому во избежание разрушения приводного устройства во время запуска и торможения ротора используют специальную электрическую схему

управления приводным устройством, обеспечивающую плавность пуска и останова ротора.

Тиристорные системы используют для управления трехфазными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором и электродвигателями постоянного тока. Применение этих систем в балансировочных станках позволяет: управлять электродвигателем бесконтактным способом, ограничивать ударные моменты при пуске, получать широкую гамму пуско-тормозных и регулировочных режимов работы электродвигателя.

Измерительное устройство определяет значения и углы дисбалансов ротора в заданных плоскостях. Его структурная схема (рис. 4.8) состоит из датчиков, цепи разделения плоскостей коррекции или измерения, частотно-избирательных средств, индикаторов значения и угла дисбалансов.

Датчики преобразуют параметры колебаний балансировочного устройства в электрические сигналы. В балансировочных станках применяют контактные (индукционные, пьезоэлектрические) и бесконтактные (токовихревые) датчики.

Индукционный датчик представляет собой катушку индуктивности (рис. 4.9, а), которая может свободно перемещаться в магнитном поле, образованном постоянным магнитом. Катушка жестко соединяется с балансировочным устройством. При колебаниях этого устройства катушка будет также колебаться и в ней возникнет ЭДС индукции, величина которой определяется скоростью изменения магнитного потока, т.е. пропорциональна скорости колебаний балансировочного устройства. При постоянной частоте вращения ротора ЭДС пропорциональна амплитуде перемещения опор станка.

Пьезоэлектрический датчик основан на пьезоэлектрическом эффекте. При механической деформации в определенном направлении, например, кристаллов сегнетовой соли, поляризованной керамики и титаната бария в них возникает электрическое поле (рис. 4.9, б), изменяющее знаки зарядов при изменении направления деформации. Величина заряда, возникающего при пьезоэлектрическом эффекте, пропорциональна действующей силе.

Индукционные и пьезоэлектрические датчики связаны с колебательной системой станка, т.е. являются контактными датчиками.

Токовихревые датчики — бесконтактные, поэтому служат для измерения прогибов вращающихся валов. Принцип действия токовихревого датчика основан на индукционных токах (токи Фуко), возникающих в массивном проводнике, которым является ротор, помещенном в изменяющееся магнитное поле. Изменяющееся магнитное поле создается генератором высокой частоты (рис. 4.10) и колебательным контуром, состоящим из индуктивности Lи емкости С. Изменения зазора между поверхностью датчика и вала при его вращении вызывают изменение выходного напряжения.

Для отметки угла дисбаланса, частоты вращения ротора при балансировке применяют генераторы опорного сигнала, стробоскопы с газосветными лампами, фотоэлектрические и некоторые другие датчики.

Ротор генератора опорного сигнала представляет собой двухполюсный постоянный магнит, вращающийся со скоростью балансируемого ротора, и связан с ним жестко. Статор имеет две взаимно перпендикулярные обмотки и может поворачиваться в любое фиксированное положение вместе с

лимбом, нанесенным на корпусе статора. Выходное напряжение Генератора постоянной величины с известной фазой по отношению к отметке угла на роторе имеет частоту вращения ротора.

При освещении вращающегося ротора неоновой, импульсной или другой газосветной лампой возникает стробоскопический эффект. Этот эффект получается из-за того, что глаз человека импульсы света с частотой более 10 Гц не различает как отдельные вспышки, а воспринимает их как непрерывный поток света. Если импульсы следуют с частотой вращения, то ротор для человеческого глаза будет казаться неподвижным. На таком принципе основан стробоскоп, освещающий при балансировке шкалу (метку), нанесенную на ротор. Освещаемая цифра указывает угол дисбаланса относительно известного положения.

Фотоэлектрический датчик срабатывает от контрастной метки, нанесенной на роторе, и выдает короткие импульсы с частотой вращения ротора.

Электрическую цепь между виброизмерительными преобразователями и частотно-избирательными средствами называют цепью разделения плоскостей коррекции (ЦРПК). ЦРПК автоматически решает уравнения (1)-(5) относительно дисбалансов ротора.

Датчики зарезонансного балансировочного станка включены в ЦРПК последовательно (рис. 4.11, а) с такой полярностью, что их ЭДС действуют навстречу друг другу. В цепи

компенсирующего датчика включен потенциометр настройки R1 или R2. Напряжение на выходе схемы Евых складывается из полного напряжения основного датчика и части напряжения компенсирующего датчика. Цепь разделения плоскостей коррекции дополняется переключателями, реверсирующими фазу напряжения датчиков, и переключателями, коммутирующими потенциометры настройки к тому или другому датчику. Так как положения ползунков потенциометров и переключателей различны для разделения 1-й и 2-й плоскостей коррекции, то органы настройки в схеме дублируются.

В измерительных устройствах балансировочных станков применяют и другие цепи разделения плоскостей коррекции. При многоплоскостной балансировке для решения уравнений (1) в измерительное устройство вместо цепи разделения плоскостей коррекции включают аналоговые или цифровые вычислительные машины, снабженные программами расчетов. Колебания, регистрируемые вибропреобразователями, вызываются как неуравновешенностью ротора, так и погрешностями динамической балансировки. Составную часть колебаний от погрешностей называют колебаниями помех в противоположность полезным колебаниям от дисбалансов.

Корректирующие устройства входят в состав балансировочных станков, предназначенных для крупносерийного и массового производства. Они корректируют массу ротора после его остановки или во время вращения. При работе в автоматическом режиме корректирующие устройства управляются от измерительного устройства.

В балансировочных станках применяют различные дополнительные устройства, обеспечивающие его функционирование. Это пневмо- и гидросистемы, загрузочные и накопительные устройства и т.п.

Избранные главы из книги Левита М.Е., Рыженкова В.М. “Балансировка деталей и узлов”. Москва, изд. “Машиностроение”, 1986г.

robals.ru

Автолюбителям предлагаю свою очередную разработку станок для балансировки колес легковых автомашин.

Сделал его после того, как на станции шиномонтажа три раза мне балансировали одно и то же колесо, но на скорости 90 км/ч все равно ощущалось сильное биение с отдачей на руль.

Изготовление балансировочного станка

Выточил вал с одной установки. Затем на одном конце проточил посадочные места для подшипников, на втором — резьбу и место для конуса с упорной шайбой (см. рис.).

Чтобы уменьшить сопротивление при вращении, использовал, предварительно хорошо промыв, уже не новые подшипники. Корпус для них также выточил. Стойку смастерил из трубы d 52 мм, сбоку и сверху установил на нее индикаторы для замера биения колес. В середине прикрепил опорный столик, поддерживающий колесо при установке.

Балансировка с помощью самодельного балансировочного станка

Зафиксировав с помощью конуса и гайки колесо на станке, проверяю радиальное и горизонтальное биение колеса. Если в норме (радиальное — 1,5 г, горизонтальное — 2 г) или даже меньше, продолжаю балансировку. Снимаю все имеющиеся грузики, раскручиваю колесо. Останавливается оно самым тяжелым местом внизу, которое помечаю «плюсом» — это юг, а сверху — «минусом», т.е. север. Поворачиваю колесо на 90 град, и там, где «минус», начинаю подбирать и устанавливать по весу грузики на обод. Правильность их подбора проверяю, повернув колесо на 45 град. Если оно стоит, не поворачивается, можно считать, что балансировка проведена успешно. Проверяю еще раз и окончательно закрепляю грузики.

В заключение отмечу: не только я, но и мои друзья-соседи уже три года настраивают колеса на этом станке. Качеством балансировки довольны, поскольку проблем при езде не возникает.

Чертеж балансировочного станка

Чертеж станка
1 — нижняя стойка, 2 — опорный столик, 3 — подшипники, 4 — корпус подшипников, 5 — индикаторная стойка, 6 — индикаторы, 7 — гайка, 8 — вал, 9 — конус, 10 — диск, 11 — упорная шайба, 12 — покрышка, 13 — регулировочные болты (по высоте)

Всем, кто заинтересуется моей самоделкой, вышлю эскизы и подробное описание (за координатами автора можно обращаться в редакцию — прим. ред.).

Балансировочный станок для шиномонтажа — незаменимый атрибут любого автосервиса. Балансировка колес способствует защите покрышек от износа, также она может продлить срок эксплуатации деталей подшипников или подвески.

Балансировка больше всего актуальна в межсезонье. А специальное оборудование (станки) помогает компенсировать дисбаланс в собранных колесах, а это сокращает вибрационную нагрузку, которая часто происходит во время их эксплуатации.

Предназначение оборудования

Балансировочные станки предназначены для балансировки колес разных транспортных средств:

легковых машин;
грузового транспорта;
мотоциклов.

Балансировка колес очень важна, поскольку если вращающееся колесо не сбалансировано (центр его массы и геометрический центр не соответствуют друг другу), то это вызывает сильные центробежные силы, которые увеличивают вибрацию, вследствие чего шины изнашиваются, а ходовая часть и подвески быстро выходят из строя.

Без балансировочных станков сейчас не работает ни один автосервис. Ведь нужно не только правильно разобрать и собрать колеса, оно также должно быть сбалансировано правильным образом. Современное оборудование может работать с дисками разных конфигураций, оно имеет несколько рабочих режимов.

Классификация

В связи с тем, что скорость движения на отечественных дорогах постоянно растет, автомобили оснащены рулевыми реечными механизмами, масса дисков сокращается, в автосервисах применяются профессиональные станки для шиномонтажа и балансировки. Услуги оказываются клиентам максимально качественно.

Балансировочные станки нужны для того, чтобы определить место и степень неуравновешенности (статического или динамического типа) вращающихся частей машины:

Балансируемое изделие ставят на опоры, которые выступают в роли основы станка. А также он укомплектован приводами для движения изделия, а еще измерительным оборудованием на основе визуальных приборов.

В конструктивном отношении балансировочные станки подразделяются на две категории:

с податливыми опорами, где приборы фиксируют фазу и амплитуду колебаний этих опор, что вызывается движением изделия;
с жесткими опорами, где фиксируется фаза и сила давления ротора.

Станки для динамической или статической балансировки в зависимости от размещения осей вращения бывают двух типов;

с горизонтальной осью вращения;
с вертикальной.

Балансировочное оборудование имеет моторизованный привод, который, по сравнению с ручным вращением, выполняет максимально точные замеры.

По способу ввода данных оборудование делится тоже на две категории. Способ ввода может быть ручным или автоматическим.

Если ввод ручной, то оператор должен измерить параметры колеса с помощью механических линеек, а затем вручную вводит их в станок для балансировки.

А вот в конструкциях с автоматическим вводом есть один или два электронных калибра. В первом случае нужно ввести диаметр и расстояние до диска, а во втором дополнительно и ширину.

Конечно же, во втором случае время работы будет значительно меньше, что особенно актуально в период смены покрышек, когда один сервис может обслужить больше клиентов.

Есть еще классификация — по типу отображения информации. Некоторые из устройств оснащены, монитором, другие же — дисплеем (ЖК или светодиодным). Однако тип отображения данных непосредственно на качество работы никак не влияет.

Выбор балансировочных станков

Выбирать такое оборудование следует очень внимательно, поскольку от него зависит успех работы сервиса. Процесс балансировки должен быть правильным и точным, это лишь прибавит вам максимум клиентов.

Ценовой диапазон такого оборудования очень широкий, оно отличается друг от друга по качеству работы, функциональным особенностям и другим факторам. Необходимо убедится, что прибор имеет сертификат качества и обладает тем или иным гарантийным сроком.

Выбирать то или иное оборудование нужно грамотно. Обязательно учитывайте, окупится ли дорогостоящее оборудование от европейских производителей. Отечественные или китайские модели имеют более приемлемую стоимость, возможно, для конкретного бизнеса, их будет вполне достаточно. Учитывайте уровень загрузки сервиса, а также то, насколько часто у вас обслуживаются клиенты на том или ином типе транспортного средства.

Китайские модели

Естественно, далеко не каждый владелец автосервиса или шиномонтажа готов масштабно вкладываться в бизнес. Главная задача у многих — это получить максимальную прибыль при минимуме вложений.

Китайское оборудование в этом отношении — самый подходящий вариант, поскольку стоит недорого. Но оно имеет свои технические особенности. Такие станки очень просты в конструктивном плане, большинство из них являются копиями старых моделей от известных производителей, ждать чего-то сверхъестественного от оборудования не стоит. В них задействованы технологии примерно 10-летней давности. Но они все равно будут исправно работать, благодаря чему вы «отобьете» вложения примерно за 1−2 сезона работы.

Итальянское оборудование

Сейчас на рынке присутствует много моделей итальянского производства, которое значительно превосходит китайские станки. Они гарантируют высокое качество работы и надежность.

Одним из наиболее известных производителей шиномонтажного оборудования является Sicam, о котором отзываются автовладельцы и владельцы шиномонтажных мастерских. А также это оборудование уже много лет присутствует на рынке, если остановить свой выбор именно на нем, то точно не прогадаете.

Особенности выбора станков для грузового транспорта

Если ваш шиномонтаж специализируется преимущественно на обслуживании грузового транспорта или спецтехники, то балансировочные станки нужно выбирать в соответствии с этим тоже.

Наиболее подходящие варианты — это специализированные грузовые балансировки, а также итальянские грузовые станки Sicam TCS26 и 52.

Эти модели надежны в применении. Они отлично проявили себя при обслуживании камеонов, дорогостоящих шин на комбайнах и тракторах, а также скреперов.

Есть и китайское оборудование, стоимость его вполне приемлема, его работа судя по отзывам, происходит вполне уверено.

Для грузовых шин также многие применяют специальный шиномонтажный комплект марки Gaither (США и Голландия). Он удобен в применении и стоит относительно дорого. С его помощью можно осуществлять шиномонтаж крупных видов транспорта в разных условиях.

Проверка оборудования

Перед тем как приобрести тот или иной балансировочный станок, его потребуется обязательно проверить. Чтобы это сделать потребуется сбалансировать колесо, и набить около 30 грамм в любом его месте для создания дисбаланса. На следующем цикле балансировка должна показывать не более 30 грамм. В случае если показатель отличается, то станок нужно откалибровать.

Калибруют такое оборудование примерно раз в полгода, поскольку вал балансировки в течение сезона вследствие трения об колеса теряет немного в весе.

Специалисты по шиномонтажу часто сталкиваются с проблемой, когда с первого раза не получается отбалансировать колесо на балансировочном станке. Оборудование постоянно перекидывает грузы и, например, требует довесить ещё 5 грамм. Основной причиной подобных ситуаций являются сбившиеся настройки балансировочного стенда. Проблемы могут возникать даже на новом оборудовании. Несмотря на то, что стенды калибруются на заводе, на рабочее место они обычно попадают с нарушенными настройками. Это связано с вибрациями и тряской в процессе транспортировки. Кроме того, оборудование дешёвого сегмента может вообще не калиброваться на предприятии-изготовителе. В этом случае необходима юстировка и датчиков дисбаланса, и измерительных линеек.

Условия калибровки балансировочного станка

Перед настройкой станок необходимо правильно установить. Нужно соблюдать следующие условия:

оборудование должно стоять на ровной бетонной поверхности и быть прикрученным к полу;
не допускаются встряски и колебания. Вследствие этого запрещено монтировать стенд на деревянном полу, который вибрирует при работе компрессора или при передвижении персонала по мастерской;
следует исключить перепады напряжения с помощью стабилизатора соответствующей мощности.

Ещё одним симптомом, указывающим на необходимость проверить балансировочный станок на точность, является нарушение работоспособности измерительных линеек. Из-за этого оборудование не может определить, какое колесо установлено, что приводит к неверным показаниям. Линейки требуют отдельной юстировки, а за их состоянием нужно тщательно следить.

Можно ли калибровать балансировочный станок самостоятельно?

Оборудование условно делится на 2 категории:

Дорогие модели (например, HOFMANN и пр.). Они не допускают самостоятельной настройки. Чтобы откалибровать такие стенды, требуются специализированные приборы (так называемое «идеальное колесо») и знание сервисных кодов. Станки в пользовательском режиме позволяют выполнять упрощённую юстировку, но она не обеспечит высокой точности балансировки.
Бюджетный сегмент. Откалибровать эти станки можно самостоятельно с помощью штампованного колеса, а также грузика весом 50–100 г (в зависимости от модели оборудования). Процесс настройки обычно описан в инструкции. После подобной юстировки балансировочные стенды имеют погрешность в диапазоне 5–15 г, а иногда и больше. Поэтому лучше обратиться в специализированный сервис, где станок откалибруют с помощью высокоточного ротора.

master-kleit.ru