Däckbalans
Däckbalans , även kallad däckobalans eller däckobalans , beskriver fördelningen av massa inom ett bildäck eller hela hjulet (inklusive fälgen ) som det är monterat på.
När hjulet roterar kan asymmetrier i dess massfördelning göra att det applicerar periodiska krafter och vridmoment på axeln, vilket kan orsaka körstörningar, vanligtvis som vertikala och laterala vibrationer, och detta kan också få ratten att svänga . Frekvensen och storleken på denna åkstörning ökar vanligtvis med hastigheten, och fordonsupphängningar kan bli exciterade när hjulets rotationsfrekvens är lika med fjädringens resonansfrekvens .
Däckbalansen mäts i fabriker och verkstäder med två metoder: med statiska balanserare och med dynamiska balanserare. Däck med stora obalanser nedgraderas eller kasseras. När däcken monteras på hjulen vid försäljningsstället, mäts de igen på en balanseringsmaskin och korrigeringsvikter appliceras för att motverka deras kombinerade obalans. Däcken kan balanseras om om föraren upplever överdrivna vibrationer. Däckbalansering skiljer sig från hjulinställning .
Statisk balans
Statisk balans kräver att hjulets masscentrum är placerat på dess rotationsaxel, vanligtvis i mitten av axeln på vilken det är monterat. Statisk balans kan mätas med en statisk balanseringsmaskin där däcket placeras på en vertikal, icke-roterande spindel. Om däckets masscentrum inte är placerad på denna vertikala axel, kommer gravitationen att få axeln att avböjas. Mängden avböjning indikerar storleken på obalansen, och orienteringen av avböjningen indikerar obalansens vinkelläge. I däcktillverkningsfabriker använder statiska balanserare sensorer monterade på spindelenheten. I däckbutiker är statiska balanserare vanligtvis icke-roterande bubbelbalanserare, där storleken och vinkeln på obalansen indikeras av mittbubblan i en oljefylld siktmätare av glas. Medan vissa mycket små butiker som saknar specialiserade maskiner fortfarande gör denna process, har de till stor del ersatts i större butiker med maskiner.
Dynamisk balans
Dynamisk balans kräver att en huvudaxel för däckets tröghetsmoment är i linje med den axel som däcket roterar kring, vanligtvis axeln på vilken det är monterat. I däckfabriken är däcket och hjulet monterade på ett testhjul för balanseringsmaskinen, aggregatet roteras med 100 rpm (10 till 15 mph med nya högkänsliga sensorer) eller högre, 300 rpm (55 till 60 mph med typisk låg känslighet) sensorer), och obalanskrafter mäts av sensorer. Dessa krafter löses upp i statiska och kopplade värden för hjulets inre och yttre plan och jämförs med obalanstoleransen (de högsta tillåtna tillverkningsgränserna). Om däcket inte kontrolleras kan det orsaka vibrationer i upphängningen av fordonet som det är monterat på. I däckbutiker kontrolleras däck-/hjulaggregaten på en spin-balanserare, som bestämmer mängden och vinkeln på obalansen. Balansvikter monteras sedan på hjulets yttre och inre flänsar.
Även om dynamisk balans teoretiskt sett är bättre än statisk balans, eftersom både dynamiska och statiska obalanser kan mätas och korrigeras, är dess effektivitet ifrågasatt på grund av gummits flexibla natur. Ett däck i en frisnurrande maskin kanske inte upplever samma centrifugalförvrängning, värmeförvrängning eller vikt och välvning som på ett fordon. Dynamisk balansering kan därför skapa nya oavsiktliga obalanser.
Dynamisk balansering har traditionellt sett krävt att hjulet tas bort från fordonet, men sensorer installerade i moderna bilar, till exempel för låsningsfria bromsar , skulle kunna göra det möjligt att uppskatta obalansen under körning.
Fysik
Till en första approximation, som försummar deformationer på grund av dess elasticitet, är hjulet en stel rötor som är tvungen att rotera runt sin axel. Om en huvudaxel för hjulets tröghetsmoment inte är i linje med axeln, på grund av en asymmetrisk massfördelning, är ett externt vridmoment, vinkelrätt mot axeln, nödvändigt för att tvinga hjulet att rotera runt axeln. Detta extra vridmoment måste tillhandahållas av axeln och dess orientering roterar kontinuerligt med hjulet. Reaktionen på detta vridmoment, enligt Newtons tredje lag, appliceras på axeln, som överför den till upphängningen och kan få den att vibrera. Fordonstekniker kan reducera denna vibration till en acceptabel nivå vid balansering av hjulet genom att lägga till små massor till de inre och yttre hjulfälgarna som bringar huvudaxeln i linje med axeln.
Fordonsvibrationer
Vibrationer i bilar kan uppstå av många anledningar, såsom obalans i hjulen, ofullständig däck- eller hjulform, bromspulsering och slitna eller lösa drivlinor, fjädring eller styrkomponenter. Främmande material, såsom vägtjära, stenar, is eller snö, som har fastnat i ett däcks slitbana eller på annat sätt fastnat på däcket eller hjulet kan också orsaka en tillfällig obalans och efterföljande vibrationer.
Miljökonsekvenser
Varje år fästs miljontals små vikter på hjulen av biltekniker som balanserar dem. Traditionellt har dessa vikter gjorts av bly ; det uppskattas att upp till 500 000 pund bly, som ramlat av bilhjul, hamnade i miljön. Enligt US Environmental Protection Agency uppgår dessa till mer än 20 000 ton bly årligen i världen, och därför uppmuntras användningen av mindre giftiga material. I Europa har blyvikter varit förbjudna sedan 2005; i USA har vissa stater också förbjudit dem. Alternativ är vikter gjorda av blylegeringar som innehåller zink eller koppar, eller vikter som är helt blyfria. Dessutom är interna däckbalanseringsprodukter ett tänkbart alternativ till däckbalansering. De är produkter som sätts in i däcket när det är monterat på fälgen, vilket eliminerar användningen av hammarvikter eller tejpvikter. [ citat behövs ]
