СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ КОЛЕСА С УТОЧНЕНИЕМ ПАРАМЕТРОВ ПЛОСКОСТИ КОРРЕКЦИИ
METHOD FOR DYNAMIC BALANCING OF WHEEL WITH SPECIFICATION OF CORRECTION PLANE PARAMETERS

Изобретение относится к станкам для динамической балансировки колес транспортных средств и предназначено для повышения производительности за счет уточнения параметров одной из плоскостей коррекции в процессе балансировки колеса.
Цикл балансировки колеса состоит из следующих шагов:
a) ввод геометрических параметров плоскостей коррекции колеса, закрепленного на валу балансировочного станка;
b) измерение дисбаланса колеса путем вращения колеса и измерения возникающих центробежных сил и расчет масс корректирующих грузов;
c) закрепление корректирующих грузов в определенные места;
d) контрольное измерение дисбаланса и расчет масс дополнительных корректирующих грузов;
e) при превышении масс дополнительных корректирующих грузов заданного предельного значения - выполнение шага с.
Таким образом, производительность балансировочного оборудования зависит главным образом от количества циклов «измерение дисбаланса - установка грузов».
В свою очередь, количество циклов «измерение дисбаланса - установка грузов» зависит, в частности, от:
- точности ввода геометрических параметров плоскостей коррекции;
- отклонения фактических мест закрепления грузов расчетным.
Рассмотрим сначала подробнее точность ввода геометрических параметров плоскостей коррекции, а точнее - окружностей, образованных пересечением плоскости коррекции, перпендикулярной оси вращения вала балансировочного станка, и обода колеса: дистанцию L от определенной плоскости станка, перпендикулярной оси вращения вала, и радиус R окружности, на которой размещаются грузы.
При динамической балансировке колес грузы размещают в двух плоскостях коррекции.
На фиг.1 на сечении обода схематично показаны возможные схемы размещения грузов, где
L1, L2 - дистанции до плоскостей;
R1, R2 - радиусы.
L1, R1 и L2, R2 называют параметрами плоскостей коррекции.
Таким образом, имеется 5 характерных плоскостей коррекции, показанных и обозначенных номерами от 1 до 5 на фиг.2.
Конкретную схему при балансировке колеса выбирает оператор, исходя из конструктивных, эстетических и прочих требований.
Существуют различные способы определения параметров плоскостей коррекции, которые дают различную погрешность. Погрешность в данном случае определяется как разность между параметрами плоскостей коррекции, используемыми станком для расчетов, и фактическими местами закрепления грузов оператором.
Наиболее хороший результат дает группа способов, реализующих так называемое «прямое измерение» в сочетании с точной установкой груза на требуемой дистанции. При этом способе производится непосредственное измерение параметров L1, R1, L2, R2. Поэтому погрешность определяется только свойствами измерительных средств и не зависит от конкретной конструкции колеса и субъективных решений оператора при выборе места крепления грузов.
Известно изобретение [1], где описан способ бесконтактного определения параметров плоскостей коррекции с использованием оптоэлектронной системой сканирования, которая измеряет параметры всего профиля обода с двух сторон, и, таким образом, определяются исходные данные для измерения параметров плоскостей коррекции L1, R1, L2, R2.
Недостатком данного изобретения является отсутствие способа указания оператором конкретного места на профиле, выбранного для закрепления грузов, а также отсутствие способа указания места закрепления ленточных грузов на заданной дистанции L1 и/или L2.
Наиболее близким к предложенному способу является способ, описанный в [2]. Указанный способ заключается во вводе параметров колеса: диаметра D, ширины W и дистанции до обода L, как показано на фиг.3, с последующим расчетом параметров плоскостей коррекции L1, R1, L2, R2 по приблизительным эмпирическим формулам.
Для плоскостей коррекции 1 и 3, показанных на фиг.2, такой способ дает удовлетворительную погрешность определения L1, R1, L2, R2, т.к. положения грузов, крепящихся за закраины обода, физически близки к посадочным местам шины и поэтому эмпирические формулы достаточны точны.
Для плоскостей коррекции 2 и 4 погрешность определения параметров тоже невысокая. Во-первых, невысока погрешность по дистанции Ln, т.к. оператор видит края обода и может легко выполнить требование - устанавливать груз как можно ближе к краю. А в станке при расчете дистанции Ln можно использовать эмпирическую константу - расстояние от края обода до центра груза. Т.о., разница между Ln, вычисленной станком, и Ln фактически установленного груза зависит главным образом от различий в радиусе кромки обода для разных конструкций, что является небольшой величиной, и от аккуратности оператора. Во-вторых, невысока погрешность по радиусу Rn, т.к. фактический радиус определен конструкцией обода и оператор не может на него повлиять. А в станке для расчета радиуса Rn при известном диаметре D можно использовать эмпирическую константу - высоту отбортовки обода. Т.о., разница между Rn, вычисленной станком, и Rn фактически установленного груза зависит главным образов от разброса высоты отбортовки обода для разных конструкций, что является небольшой величиной.
Для плоскости коррекции 5, назовем ее средней плоскостью коррекции, погрешность определения параметров максимальная, во-первых, из-за разнообразия конструкций колес: зная только L, W и D (фиг.3), нельзя точно рассчитать Ln и Rn для средней плоскости коррекции 5. Во-вторых, отсутствует четкий критерий для оператора, на какой дистанции Ln устанавливать груз. Указанный недостаток приводит к невозможности точно определить массы корректирующих грузов и, соответственно, приводит к необходимости последовательного снижения дисбаланса за два и более циклов «измерение дисбаланса - установка грузов» в процессе балансировки каждого колеса. Причем чем больше начальный дисбаланс колеса, тем больше может потребоваться циклов.
Достоинствами описанного способа являются невысокие требования к конструкции средства ввода параметров колеса и его низкая стоимость, что обуславливает его массовое применение. Но в связи с увеличением доли колес, в которых для балансировки используется средняя плоскость коррекции 5, происходит заметное снижение производительности труда при балансировке колес.
Задача изобретения - повышение производительности труда за счет уточнения в процессе балансировки параметров одной плоскости коррекции, что обеспечивает балансировку колеса не более чем за два цикла. Кроме этого, при обработке комплекта из нескольких одинаковых колес все последующие колеса будут отбалансированы за один цикл.
Поставленная задача достигается тем, что в способе динамической балансировки колеса, включающем операции ввода параметров колеса и расчета параметров плоскостей коррекции, расчета масс и положений корректирующих грузов, согласно изобретению дополнительно введены операция выбора массы корректирующего груза только для одной из плоскостей коррекции, в которой выбирают массу корректирующего груза меньше расчетной, а также операция крепления этого груза, две операции измерения центробежных сил, первую из которых производят после ввода параметров колеса до крепления груза, а вторую - после крепления груза, далее на основании известной массы закрепленного груза и центробежных сил до и после внесения груза производят вычисление уточненных параметров плоскости коррекции с внесенным грузом, далее, используя уточненные параметры плоскости коррекции, выполняют уточненный расчет масс и положений грузов для обеих плоскостей коррекции и их крепление.
Поставленная задача достигается тем, что в способе динамической балансировки колеса с уточнением параметров плоскости коррекции, включающем операции ввода параметров колеса и расчета параметров плоскостей коррекции, расчета масс и положений корректирующих грузов, согласно изобретению дополнительно введены операция проверки величины массы корректирующего груза в одной плоскости коррекции, и если эта масса не превышает заданной величины, то сразу выполняют крепление грузов в двух в плоскостях коррекции, если эта масса превышает заданную величину, операцию выбора массы корректирующего груза только для одной из плоскостей коррекции, в которой выбирают массу корректирующего груза меньше расчетной, а также операцию крепления этого груза, две операции измерения центробежных сил, первую из которых производят до крепления груза, а вторую - после крепления груза, далее на основании известной массы закрепленного груза и центробежных сил до и после внесения груза производят вычисление уточненных параметров плоскости коррекции с внесенным грузом, далее, используя уточненные параметры плоскости коррекции, выполняют уточненный расчет масс и положений грузов для обеих плоскостей коррекции и их крепление.
Поставленная задача достигается также тем, что в способе динамической балансировки колес, согласно изобретению, операции проводят на комплекте нескольких одинаковых колес, причем на первом колесе из комплекта проводят операции ввода параметров колеса и расчета параметров плоскостей коррекции, расчета масс и положений корректирующих грузов, операцию выбора массы корректирующего груза только для одной из плоскостей коррекции, в которой выбирают массу корректирующего груза меньше расчетной, операцию крепления этого груза, две операции измерения центробежных сил, первую из которых производят после ввода параметров колеса до крепления груза, а вторую - после крепления груза, далее на основании известной массы закрепленного груза и центробежных сил до и после внесения груза производят вычисление уточненных параметров плоскости коррекции с внесенным грузом, далее, используя уточненные параметры плоскости коррекции, выполняют уточненный расчет масс и положений грузов для обеих плоскостей коррекции и их крепление, а последующие колеса балансируют, выполняя операции измерения центробежных сил, расчета масс корректирующих грузов в двух плоскостях коррекции и крепления этих грузов, а также тем, что в способе динамической балансировки колеса с уточнением параметров плоскости коррекции, включающем операции ввода параметров колеса и расчета параметров плоскостей коррекции, расчета масс и положений корректирующих грузов, согласно изобретению операции проводят на комплекте нескольких одинаковых колес, причем на первом колесе из комплекта проводят операции ввода параметров колеса и расчета параметров плоскостей коррекции, и на каждом колесе из комплекта до вычисления уточненных параметров плоскости коррекции на любом из предыдущих колес выполняют расчет масс и положений корректирующих грузов, далее дополнительно выполняют проверку величины массы корректирующего груза в одной плоскости коррекции, и если эта масса не превышает заданной величины, то сразу выполняют крепление грузов в двух в плоскостях коррекции, если эта масса превышает заданную величину, операцию выбора массы корректирующего груза только для одной из плоскостей коррекции, в которой выбирают массу корректирующего груза меньше расчетной, операцию крепления этого груза, две операции измерения центробежных сил, первую из которых производят до крепления груза, а вторую - после крепления груза, далее на основании известной массы закрепленного груза и центробежных сил до и после внесения груза производят вычисление уточненных параметров плоскости коррекции с внесенным грузом, далее, используя уточненные параметры плоскости коррекции, выполняют уточненный расчет масс и положений грузов для обеих плоскостей коррекции и их крепление, а последующие колеса балансируют, выполняя операции измерения центробежных сил, расчета масс корректирующих грузов в двух плоскостях коррекции и крепления этих грузов.
Технический результат заключается в невысоких требованиях к конструкции средства ввода параметров колеса и его низкой стоимости, что обуславливает его массовое применение. В связи с увеличением доли колес, в которых для балансировки используется средняя плоскость коррекции, предлагаемое техническое решение позволяет заметное увеличение производительности труда при балансировке колес.
На фиг.1 схематично представлены возможные схемы размещения грузов на колесе, где
L1, L2 - дистанции до плоскостей коррекции;
R1, R2 - радиусы.
На фиг.2 схематично представлены 5 характерных плоскостей коррекции, показанных и обозначенных номерами от 1 до 5.
На фиг.3 представлены параметры колеса, вводимые оператором.
Предлагаемый способ работает следующим образом.
При динамической балансировке колес грузы размещают в двух плоскостях коррекции. На основании параметров колеса и выбранной схемы размещения грузов выполняют расчет параметров плоскостей коррекции Ln и Rn по приблизительным эмпирическим формулам. По значениям параметров плоскостей коррекции и результатов измерения центробежных сил выполняют расчет масс и положений грузов. Так как исходные параметры плоскостей коррекции приблизительны, то и рассчитанные массы и положения грузов неточны. Далее закрепляют груз, называемый обучающим, в той плоскости коррекции, параметры которой определены наименее точно. Массу обучающего груза выбирают меньше расчетной, чтобы после уточнения массы его не требовалось удалять, а лишь закрепить дополнительный груз.
Производят измерение центробежных сил, которое называют обучающим. На основании известных центробежных сил до и после закрепления груза, а также известной массы закрепленного груза выполняют уточненный расчет параметров плоскости коррекции Ln и Rn, в которой был закреплен обучающий груз. Далее, используя уточненные параметры плоскости коррекции, выполняют более точный расчет масс и положений дополнительных грузов для обеих плоскостей коррекции для окончательной балансировки колеса. Затем грузы рассчитанной массы крепят на колесе.
Так как остаточный дисбаланс после установки неточно рассчитанных масс и положений грузов пропорционален массам грузов, то колеса с небольшим дисбалансом даже при неточных параметрах плоскостей коррекции в основном балансируют за один цикл. В этом случае нецелесообразно выполнять обучающее измерение с одним грузом. В связи с этим возможно следующее улучшение способа: если колесо имеет небольшой дисбаланс при первом измерении, то обучающий груз не ставят и обучающее измерение не производят, а сразу ставят расчетные грузы в обеих плоскостях коррекции.
В практике шиномонтажных работ часто одновременно балансируют все колеса автомобиля, и, как правило, у легковых автомобилей все колеса одинаковые. Поэтому предлагается следующее улучшение способа. На первом колесе из комплекта одинаковых выполняют цикл с обучающим измерением и уточнением параметров плоскости коррекции. Последующие колеса балансируют без обучающего измерения. После первого же измерения их дисбаланса применяют уточненные параметры плоскостей коррекции и, соответственно, точно рассчитывают массы и положения грузов, и эти колеса балансируют за один цикл.
Предыдущий способ можно улучшить в связи с тем, что первое колесо из комплекта может иметь небольшой дисбаланс, и тогда увеличивать количество циклов его балансировки, вводя цикл с обучающим грузом, нецелесообразно. То же можно сказать и о втором и последующих колесах. Предлагается на первых колесах из комплекта выполнять проверку: если колесо имеет небольшой дисбаланс при первом измерении, то обучающий груз не ставят и обучающее измерение не производят, а сразу ставят расчетные грузы в обеих плоскостях коррекции. Если же дисбаланс превысит определенный предел, то действуют, как в предыдущем способе: выполняют цикл с обучающим измерением и уточнением параметров плоскости коррекции. Последующие колеса балансируют без обучающего измерения. После первого же измерения их дисбаланса применяют уточненные параметры плоскостей коррекции и, соответственно, точно рассчитывают массы и положения грузов, и эти колеса балансируют за один цикл.
Источники информации
1. Патент США №7199873, G01M 1/22, 2005 г.
2. Станок балансировочный модель СБМК-60. Руководство по эксплуатации. СБМК - 60.000.00 РЭ.