УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКРАТНОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ КОЛЕС Российский патент 2004 года по МПК F16F15/32 G01M1/32 B60B15/28 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для многократной автоматической балансировки роторов преимущественно для колес автотранспорта.

Известно устройство для автоматической балансировки роторов (RU 2171457 С1, 20.01.2000), содержащее кольцевую камеру, заполненную отвердевающим материалом и имеющим упругие торцевые стенки, жесткость которых выбирается из условия обеспечения самоустановки ротора при заданной скорости его вращения в процессе балансировки. В качестве отвердевающего материала при этом используют легкоплавкие вещества, обладающие способностью расплавляться при разогреве опоры, вызванном вибрацией ротора, и отвердевать за счет естественного отвода теплоты в результате теплообмена между опорой и окружающей средой при исчезновении вибрации ротора.

Недостатком решения является невозможность его использования при наличии значительной радиальной нагрузки (например, от веса автомобиля) в процессе балансировки, т.к. жесткость торцевых стенок выбирается только из условий обеспечения самоустановки ротора.

Задачей заявляемого изобретения является обеспечение возможности многократной автоматической балансировки ротора при наличии значительной радиальной нагрузки.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в обеспечении многократного автоматического устранения дисбаланса колеса в процессе движения автомобиля и повышении эффективности балансировки.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные признаки

Устройство для многократной автоматической балансировки автомобильных колес, содержащее кольцевую камеру, заполненную отвердевающим материалом, в качестве которого используют легкоплавкие вещества, обладающие способностью изменять свое агрегатное состояние при подводе и отводе теплоты.

Отличительные признаки

Кольцевую камеру выполняют в ободе колеса и заполняют отвердевающим материалом частично, при этом отвердевающий материал выполняет функцию уравновешивающей массы, а для его разогрева на ободе колеса устанавливают элемент, прижимаемый к ободу пружиной и способный перемещаться в осевом и радиальном направлениях при возникновении дисбалансов колеса в соответствующих направлениях и при этом контактировать с накладкой, жестко закрепленной на корпусе автомобиля.

Очевидно, что автомобильное колесо, отбалансированное на стенде, может оказаться несбалансированным после установки на штатное место после порой незначительного времени эксплуатации. Это связано с тем, что после установки на него начинает действовать радиальная нагрузка, которая может вызвать нессимметричную деформацию шины. В процессе эксплуатации автомобиля неизбежны удары колеса о неровности дороги, что приводит к порывам элементов корда и появлению “грыж” и т.д. Поэтому потребуется не только повторная балансировка, но и балансировка колеса в реальных (под радиальной нагрузкой) условиях его эксплуатации.

Известно (Шекун Г.Д. Патент РФ № 2118805), что вещество в жидкотекучем состоянии и частично заполняющее балансировочную камеру при закритической частоте вращения ротора под действием инерционных сил перетекает в наиболее удаленную от оси вращения полость камеры, занимая такое угловое и радиальное положение, которое пространственно противоположно неуравновешенной (избыточной) массе, т.е. “тяжелой” части ротативной системы. Таким образом, обладая свойством начальной текучести, вещество (уравновешивающая масса) концентрируется на стороне “легкой” части ротативной системы. Использование этого эффекта может существенно снизить градиент противоположно направленных динамических сил. Использование веществ, обладающих свойством затвердевать с одновременным схватыванием со стенками камеры, исключает последующее перетекание уравновешивающей массы, что способствует стабилизации динамической системы при рабочей частоте вращения ротора.

При возникновении необходимости балансировки ротора в процессе его эксплуатации к затвердевшему веществу подводится тепловая энергия. При этом вещество, обладая свойством изменения своего агрегатного состояния, принимает вновь жидкотекучее состояние и процесс автоматического уравновешивания ротативной системы возобновляется.

Изобретение осуществляется следующим образом.

В ободе колеса выполняют кольцевую камеру в виде полости такой геометрической формы, чтобы обеспечивалась возможность балансировочной жидкости, частично заполняющей эту камеру, под действием центробежных сил перемещаться как в осевом, так и радиальном направлениях относительно обода колеса. Затем камеру частично заполняют отвердевающим материалом, в качестве которого используют легкоплавкое вещество, например сплав Вуда. Масса отвердевающего материала, помещенного в камеру, должна быть достаточной для устранения максимально возможного уровня дисбаланса колеса, который может возникнуть при его эксплуатации (уровень определяется либо расчетом, либо на основе данных статистики). Для обеспечения возможности автоматического разогрева отвердевающего вещества на ободе колеса при помощи регулировочного болта и пружины устанавливают элемент, способный перемещаться в осевом и радиальном направлениях при возникновении дисбалансов колеса в соответствующих направлениях и при этом контактировать с накладкой, жестко закрепленной на корпусе автомобиля.

После этого с помощью регулировочного болта элемент сильно прижимают к ободу, обод колеса разогревают до температуры выше температуры плавления сплава Вуда, т.е. до t>60°С, и балансируют на стенде в горизонтальном положении по известной технологии. После установки балансировочных грузов колесо продолжают вращать с его рабочей частотой, одновременно охлаждая обод колеса до t<60°С. После охлаждения обода вращение колеса прекращают. Затем регулировочным болтом уменьшают натяжение пружины до минимального, но достаточного для удержания элемента в прижатом к ободу положении при максимальной частоте вращения колеса, соответствующей максимальной скорости автомобиля. После этого отбалансировочное колесо устанавливают на штатное место.

Если в процессе эксплуатации автомобиля возникнет дисбаланс (появится вибрация колеса), то его устранение произойдет автоматически. Для этого автомобиль на ровном участке дороги разгоняют до максимальной скорости. Элемент за счет дополнительных центробежных сил, возникающих при вибрации колеса, начнет смещаться и контактировать с накладкой. От этого контакта возникнут силы трения, которые разогреют обод и тем самым расплавят легкоплавкий сплав. Уравновешивающие массы (сплав Вуда) примут в камере оптимальное положение и вибрация прекратится. После устранения дисбаланса элемент при помощи пружины вернется в исходное положение и силы трения исчезнут. За счет естественного теплообмена обод остынет и уравновешивающие массы зафиксируются в кольцевой камере, т.е. колесо автоматически отбалансируется. При последующих возникновениях дисбаланса процесс балансировки повторяется аналогично по вышеизложенной схеме.

Изобретение поясняется чертежом, где показан пример его реализации.

В ободе колеса 1 выполняют кольцевую камеру 2, которую частично заполняют легкоплавким веществом 3. На ободе колеса 1 при помощи регулировочного болта 4 и пружины 5 устанавливают элемент 6, способный перемещаться и контактировать с накладкой 7, жестко закрепленной на корпусе автомобиля 8. При расплаве вещества 3 оно из положения 9 примет оптимальное положение 10.

В ободе колеса выполнена кольцевая камера, частично заполненная легкоплавким отвердевающим материалом, при этом отвердевающий материал выполняет функцию уравновешивающей массы. Для его разогрева на ободе колеса устанавливают элемент, прижимаемый к ободу пружиной и способный перемещаться в осевом и радиальном направлениях при возникновении дисбалансов колеса в соответствующих направлениях и при этом контактировать с накладкой, жестко закрепленной на корпусе автомобиля. В результате повышается эффективность балансировки колес. 1 ил.

Устройство для многократной автоматической балансировки автомобильных колес, содержащее кольцевую камеру, заполненную отвердевающим материалом, в качестве которого используют легкоплавкие вещества, обладающие способностью изменять свое агрегатное состояние при подводе и отводе теплоты, отличающееся тем, что кольцевую камеру выполняют в ободе колеса и заполняют отвердевающим материалом частично, при этом отвердевающий материал выполняет функцию уравновешивающей массы, а для его разогрева на ободе колеса устанавливают элемент, прижимаемый к ободу пружиной и способный перемещаться в осевом и радиальном направлениях при возникновении дисбалансов колеса в соответствующих направлениях и при этом контактировать с накладкой, жестко закрепленной на корпусе автомобиля.