Динамический дисбаланс, балансировка

Неравномерный износ «обуви» у мотоциклов — постоянная тема бесед их владельцев. В прошлом мы уже говорили о том, что причина такого износа в подавляющем большинстве случаев несбалансированность колеса. Вероятно, многие замечали, что вращающееся колесо. свободно посаженное на горизонтально закрепленную ось. перед полной остановкой некоторое время покачивается. подобно маятнику, наглядно демонстрируя тяжелое место. Сколько ни старайтесь. оно будет останавливаться именно так. Опытный мотоциклист запросто делает статическую балансировку. подбирая и закрепляя свинцовый груз в легком месте на спицах. А вот мотозаводы, как правило, даже такой простой балансировки не делают, не говоря уж о более сложной динамической.

Несколько слов о ней. Если быстро вращать идеально сбалансированное в неподвижном состоянии колесо, то равновесие сил. действующих на него, может нарушиться. На рис. 1 показан простой случай динамически не уравновешенного колеса, когда масса шины неудачно распределена при изготовлении. Для статического уравновешивания тяжелого места 1 на противоположной от него стороне установлен груз 2. Однако при вращении колеса центробежные силы, действующие на тяжелое место и груз, находятся в разных плоскостях, поэтому, чем больше расстояние между плоскостями (а), тем хуже, так как возрастает момент пары этих сил. стремящийся повернуть плоскость колеса.

Рис. 1. Схема действия сил, вызывающих динамичесний дисбаланс колеса при вращении: 1 — тяжелое место шины; 2 — груз, уравновешивающий тяжелое место при статической балансировке; Р1 и Р2 — центробежные силы соответственно тяжелого места и груза.

Если колесо сбалансировано динамически. то при вращении его с высокой частотой подобных явлений не происходит. В нашем случае груз следовало бы разместить левее, то есть в той же плоскости вращения, где и тяжелое место на шине.

Не уравновешенный ничем момент этих двух сил словно привязан к шине, на ходу такое колесо колеблется из стороны в сторону и может основательно раскачивать мотоцикл.

Как и любая механическая система, мотоцикл и его отдельные части имеют собственные частоты колебаний, совпадение которых с частотами реально действующих переменных сил или моментов крайне нежелательно. В этом случае. то есть при резонансе колебании, возникающем в определенных условиях. они могут возрасти настолько, что вызовут поломки или потерю устойчивости мотоцикла.

Если вы обнаружите, что на определенной скорости руль начинает «оживать», интенсивно дергаясь в стороны, избегайте этого режима движения. Наименьшее зло. которое причинит такая езда. — ускоренный износ мотоцикла и ваших нервов. Мотоцикл может терять устойчивость и вследствие динамической неуравновешенности колес. Правда, мотоциклетная шина намного уже автомобильной, поэтому если само колесо исправно, не имеет большого осевого биения, то разнос масс даже у самой неудачной шины не вызывает сильной боковой тряски. К тому же разрешенные для мотоциклов скорости движения ныне невелики. Поэтому мы и считаем, что динамическая балансировка колес на мотоциклах, предназначенных для обычной езды по дорогам, а не для гонок, не обязательна. Статическая же, как правило, необходима, и провести ее может каждый.

Дисбаланс колеса — наиболее частая причина «странных» форм износа шин. Колесо может после какого-то пробега стать лысым в одном месте, а в противоположном иметь вполне еще сохранившийся рисунок протектора. Бывает, что таких «проплешин» на протекторе несколько. Это обычно случается при неисправностях амортизаторов. когда они не гасят колебаний, вызываемых дисбалансом колеса. Оно на некоторых (резонансных) скоростях качения подпрыгивает с более высокой частотой, чем вращается, что и приводит к местному износу шины.

Среди неисправностей амортизаторов, вызывающих износ шин. нередко встречаются и самые непростительные — недостаточное количество масла или его низкая вязкость.

«Проплешины» на протекторе могут возникать и по другим причинам. Например. при неисправном тормозном барабане — деформированном, не круглом, не концентричном оси вращения колеса. В этих случаях не будет равномерного торможения и шина, «прихватывая» за дорогу отдельными участками протектора, износится быстрее. Далее. Если шина — хотя колесо и сбалансировано! — имеет некруглую форму, то это служит причиной неровного износа: выступающие места износятся быстрее.

Наконец, напомним любителям ныне запрещенных скоростей, что шина, которая. казалось бы. не имеет никакого повода для неравномерного износа биений, дисбалансов и т. п. — все-таки может износиться именно так. Объясняется это тем. что мотоциклисты порой смотрят на шину как на нечто жесткое, неизменное, хотя многие представляют себе, что если шину раскрутить до какой-то очень большой скорости, то центробежные силы попросту разорвут ее в клочья. А если это так. то на скорости. пусть не столь большой, но все же значительной, шина заметно деформируется. растягивается под действием центробежных сил. Причем отдельные участки ее растягиваются неодинаково — у них неодинаковы и массы, и жесткость. Чем выше скорость вращения. тем менее ровной становится вращающаяся шина. Можно углубить эту тему, показав, как действуют на шину еще и ее вибрации на высоких скоростях. усугубляющие неравномерность износа. но нам важно, чтобы самодеятельные «мотогонщики» поняли: за удовольствие ездить в таком стиле неизбежно придется расплачиваться не только просечками в талоне предупреждений.

Кроме неравномерного износа шин мотолюбителей часто беспокоит просто интенсивный их износ. Вот он-то в первую очередь связан с ездой на больших скоростях. Так. некоторые исследования показывали, что мотоциклетная шина, эксплуатируемая на скорости 100 км/ч. изнашивается в два-три раза быстрее такой же шины, работающей на скорости 70 км/ч.

Следующая тема, волнующая мотолюбителей. особенно начинающих, это монтаж шины на обод. Не случайно они не любят эту работу, требующую сноровки и сообразительности. Она, конечно, не для белоручек. Так. если шина одним бортом уже надета на обод (что удастся легко), то далее нужно вложить в нее камеру, расправить ее там. продеть вентиль в отверстие обода, оттянув борт шины. Вот тут нужны довольно сильные и ловкие пальцы и осторожность, чтобы не исцарапать их о шершавый борт. Следующий этап — заправить борт через край обода. Руководствуясь лаконичными указаниями в учебнике, многие начинают орудовать монтажными лопатками, вначале усмехаясь: до чего простая работа! Но когда остается надеть на обод какие-то 25—30 сантиметров шины, ее борт становится будто железным. Тогда на помощь призывают более крепкого товарища, который, решительно нажав на лопатку, запросто рвет проволочное бортовое кольцо. Покрышку после этого остается только выбросить.

Случается и по-другому: шина садится на место без особых затруднений, но... попытки накачать камеру воздухом ни к чему не приводят. Тогда незадачливый мотоциклист спохватывается: он забыл вынуть из покрышки гвоздь, проколовший предыдущую камеру.

Бывает и так. что камеру при усердном, но безграмотном монтаже покрышки пробивают, защемляя между лопаткой и ободом. Как это получается, видно на рис. 2.

Рис. 2. Случай защемления камеры при монтаже покрышки.

Чтобы грамотно и без волнений надеть шину на обод, полезно соблюдать ряд правил. Прежде всего — если шина неновая, надо убедиться, что ее внутренняя поверхность чистая, гладкая, из нее нигде не торчит кончик гвоздя, осколок стекла и т. п. Для работы постарайтесь найти такое место, где внутрь шины не смогут попасть твердые предметы, частицы гравия, песок.

Чтобы уменьшить силы трения между покрышкой и камерой, вредные и на ходу, н при. монтаже, их поверхности натирают тальком. Потом шину одним бортом надевают на обод, вкладывают камеру и обязательно расправляют ее. накачав воздух и затем выпустив часть его. Это в определенной мере предотвращает возможное защемление камеры, хотя и не гарантирует от этого, если действовать неумело.

Перед первым использованием монтажных лопаток очень полезно закруглить напильником все острые кромки на них.

Монтаж шины начинают в месте, противолежащем вентилю. По мере перетягивания борта шины через край обода смонтированную уже часть утапливают насколько можно глубже в ободе, как показано на рис. 3. Если этого не сделать, борт будет трудно или вообще невозможно перетянуть через край обода.

Рис. 3. Положение бортов покрышки при монтаже.

Силы трения между шиной и ободом довольно велики, даже если вы. не скупясь. пользуетесь тальком. Для облегчения работы полезно смочить края обода мыльной водой. Иногда шину бывает трудно установить на ободе так, чтобы не было биения - причина все в тех же силах трения. Бот тут-то мыльная вода обязательно поможет — стоит только посильнее накачать шину, и она легко. сама садится на место.

Иногда при завершающих действиях происходит защемление утолщенной околовентильной части камеры между кромками покрышки и ободом (рис. 4). В этом случае шина, как бы вздутая над вентилем, не садится на место. Попытки накачать ее посильнее результата не дают. А надо, наоборот, выпустить из камеры воздух и потом освободить ее из плена. Это нетрудно. Вентиль утапливают внутрь обода, а покрышку, если надо, оттягивают в этом месте лопаткой.

Рис 4. Случай защемления камеры бортом покрышки.

Следующий круг вопросов касается взаимозаменяемости шин у мотоциклов разных марок. Иногда жалуются на то, что некоторые работники ГАИ не разрешают использовать шины ИЖа на ЯВЕ и т. п. Думаем, это недоразумение, ибо пункт 27.2.17 Правил дорожного движения указывает, что шина «по размеру и допустимой нагрузке» должна соответствовать модели транспортного средства. Других ограничений нет.

С размерами все ясно: малую шину не посадишь на большой обод, и наоборот. Что же касается нагрузки, то по крайней мере на мотоциклах, которые мы можем встретить у нас на дорогах, она везде практически одинакова. Таким образом, если мотоцикл имеет обод колеса с посадочным размером 16 дюймов, то на него можно устанавливать шины от «Восхода» (размером 3.25x16), но нельзя шины размером 2.75x16 от мопедов — вступает в силу ограничение по допустимой нагрузке. Сейчас многие владельцы мотоциклов ЯВА старых моделей с успехом используют шины «Восхода». А вот к новой модели ЯВЫ-634 для заднего колеса подойдет только шина ИЖа размером 3.50x18. Ее же можно установить и на переднее колесо, но для него она все-таки тяжеловата. Поэтому здесь часто используют шину размером 3,0x18 от мотоцикла «Минск». У последней модели «Юпитера» и у «Планеты-спорт» обод переднего колеса имеет увеличенный до 19 дюймов посадочный размер, поэтому сюда нужны и соответствующие шины — размером 3,25X19 и 3.00x19. В общем же, их можно считать взаимозаменяемыми.

Размеры размерами, а покупая ту или иную шину, невредно знать, чего можно от нее ожидать. С этой точки зрения шины могут оказаться не всегда взаимозаменяемыми. Если, например, на переднее колесо «Юпитера — 4» поставить чисто «шоссейную» шину от «Планеты-спорт». то не ждите легких поездок по размокшим проселкам. Не очень хороша в этом случае и шина нового ЧЗ-350, имеющая мелкий рисунок протектора. Такие шины, попав на мокрую грунтовую дорогу, тотчас дают о себе знать — протектор забивается вязкой грязью, ухудшая устойчивость и управляемость мотоцикла. Следовательно. эти шины хороши именно на дорогах с твердым, высококачественным покрытием, что и подтверждает опыт: даже на мокром гладком асфальте они неплохо стоят, пока не попадется участок. покрытый грязью. Тут уж надо быть настороже!

Достоинства шин с крупным, прореженным рисунком протектора выявляются лучше на грунтовых дорогах, а вот на твердых, гладких камнях мостовой или на таком же асфальте, бетоне, на дощатом мосту эти шины далеки от идеала. Крупные твердые выступы протектора хуже сцепляются с такими поверхностями. особенно мокрыми. Здесь лучше шины, с которых мы начали разговор а также универсальные дорожные, то есть нечто среднее. Среди них. на наш взгляд, очень неплохи шины, которыми сейчас оснащаются мотоциклы ЯВА-634. Бели же, к примеру, их заменяют шинами от ИЖа. то к последним надо привыкнуть — в некоторых случаях они оказываются» к сожалению, менее «цепкими». Не зря опытные мотоциклисты часто дополнительно расчленяют их довольно крупные грунтозацепы на более мелкие и эластичные части, что улучшает контакт с мокрым дорожным покрытием. Года четыре назад и раньше мотоцикл «Минск» оснащали шинами, которые живо напоминали о существовании тяжелых вездеходов. Теперь у этого легкого мотоцикла хорошие. по-настоящему универсальные ши ны. Они хорошо зарекомендовали себя и на мотоциклах других марок.

Надо отметить, что покрышки с крупным рисунком протектора тяжелее, у них больше сопротивление качению, с ними хуже приемистость машины, ниже скорость. выше расход топлива, меньше срок службы.

Хочется предостеречь мотолюбителей, кто прежде всего озабочен тем. чтобы выглядеть как можно необычнее. Так или иначе они ухитряются приобретать шины специального назначения — мотокроссовые для шоссейных гонок, спидвея и др. Насколько они хороши для соответствующих им условий, -настолько плохи в других случаях. Так. на кроссовых шинах трудно, неприятно и часто просто опасно ездить по асфальту, а шоссейные не лучше ведут себя на проселках.

Рис. 5. Способы ремонта прокола в камере: а — винтом с шайбой и гайкой, б — при помощи шайбы (монеты); в — проволокой (лесной).

Наконец, проблема ремонта камер и покрышек, особенно в дороге. Лучше всего возить с собой запасную камеру. Обычно ее не так уж сложно пристроить под седлом или в ящике. Если камеры нет — иметь при себе сырую резину и вулканизатор. В последнее время появились в продаже и самовулканизирующиеся заплаты, не требующие нагрева. Заплаты на резиновом клее даже при умелой работе ненадежны. Это не на велосипеде, шины здесь нагреваются сильнее, нагрузки гораздо больше. Если вы хорошо заклеили прокол и благополучно добрались до стоянки, это не значит, что дело сделано. Через некоторое время заплата может отклеиться, особенно в жаркую погоду при длительной езде, поэтому место прокола нужно завулканизировать. При проколе запасливый Водитель без особых затруднений находит способ ремонта. А что делать беззаботному мотоциклисту. отправившемуся в путь? Можно, конечно, рассчитывать на помощь со стороны, но все-таки иной раз и самому не мешает думать. «За рулем» постоянно публикует предложения читателей, помогающие выйти из дорожного затруднения. Среди советов бывалых немало интересных, касающихся шин. Так. прокол можно нейтрализовать... подходящими винтом с гайкой (рис. 5.а). Ведь еще не так давно промышленность выпускала камеры с вентилем, закрепленным именно гайкой. При этом лучше воспользоваться винтом с широкой, чечевицеобразной головкой. Гайку осторожно просовывают в отверстие камеры и. придерживая, вворачивают в нее винт с шайбой. Прокол камеры, полученный от тонкого гвоздя или проволоки, удается временно закрыть согнутой пополам шайбой или монетой, обжав ее при помощи плоскогубцев или молотка, как показано на рис. 5.б. Кое-кто выходил из трудного положения, даже попросту обмотав прочной нитью или рыболовной леской место- прокола (рис. 5,в). Небольшой прокол можно временно закрыть хорошей изоляционной или липкой лентой типа «скотч». Тут действуют так: камеру подкачивают до начала вытягивания и плотно обматывают место прокола лентой в несколько слоев. Очень важно, чтобы при монтаже шины камера оставалась несколько подкачанной, тогда лента лучше держится. Но монтаж, естественно, усложняется. Учтите, что при движении шина заметно нагревается, и тем больше. чем выше скорость, поэтому с кустарно отремонтированной камерой надо ехать небыстро. Иначе лента сползет с поврежденного места. Изобретен давным-давно даже такой способ ремонта при мелких проколах, как накачивание шины водой! Воды, говорят, нужно немного — на ходу она центробежной силой прижимается к внешнему радиусу камеры и препятствует выходу воздуха из нее, пока сама не израсходуется. При малом отверстии и наличии воды можно проехать несколько километров.

Словом, находчивость помогала многим. Но вот ведь курьез! Почти всегда, законно гордясь своей изобретательностью. очередной умелец заканчивает письмо в редакцию словами: «С отремонтированной таким образом камерой я езжу уже ... тысяч километров!» А мы думаем что вот этого то и не надо делать. Куда вернее. возвратившись домой. всерьез, надежно починить камеру.

«Прокол — еще полбеды!» — скажет тот, кому довелось однажды доездиться до того грустного дня. когда по какой-то причине у него лопнула покрышка. Это уже серьезное ЧП, даже если дело обойдется без падения. При обширном разрыве покрышку останется только выбросить. Но и в том случае, когда разрыв невелик (40—50 мм), тут же приступайте к поиску новой покрышки — ведь по требованиям Правил дорожного движения (пп. 27.2 и 27.3) эксплуатировать такую шину нельзя. Разрешено лишь, приняв меры предосторожности, добираться до места стоянки. Если вы увидели в покрышке внушительную дыру, из которой выпирает камера, ехать дальше бесполезно, камера быстро протрется и лопнет. На некоторое время, может быть, выручит заплата из прочной ткани. скажем толстого брезента, установленная под отверстием внутри покрышки на хорошем клее, например появившемся недавно «Моменте-1» Ехать нужно осторожно: надежность этой заплаты сомнительна.

Бывает, что и такое решение исключено, если, к примеру, лопнули и покрышка и камера. Тогда поступают так. На обод монтируют покрышку, но без камеры. Затем набивают ее, насколько это возможно. тряпками, поролоном, остатками разорванной камеры и т. п. Однажды на наших глазах оказавшийся в безвыходном положении мотоциклист набил шину сеном, что позволило ему, конечно не без волнений, добраться до дома, благо на дороге практически не было движения. Ехал он медленно: шина была мягкой. неустойчивой, мотоцикл постоянно вело, особенно на поворотах.

На мотоцикле, у которого колеса одного размера, в таких случаях поврежденное ставят вперед и им не тормозят. Если же поменять местами колеса нельзя и поврежденное остается сзади, разгоняют мотоцикл как можно более плавно.

В заключение хочется пожелать — не экономьте на шинах. Случаи разрыва новых шин — величайшая редкость. У автора, например, более чем за двадцать лет езды на мотоциклах такого не было, все известные нам случаи обычно оказывались следствием эксплуатации шины до полного ее износа. Чего же тут ждать от нее.

Э. Коноп, инженер

1983N08P26-27