Diagnostyka

W poprzednich częściach artykułu opisaliśmy urządzenia szarpiące (detektory luzów), urządzenia do wykrywania uszkodzeń wewnętrznych opon, przyrządy do pomiaru bicia obręczy i opony, przystawki napędowe do wykrywania niewyrównoważenia kół nienapędzanych oraz wyważarki stacjonarne do wyrównoważenia kół wymontowanych z pojazdu. Natomiast w części czwartej przedstawimy wyważarki dostawne do wyrównoważenia kół na samochodzie, dozowniki proszku do wyrównoważenia aktywnego oraz linie do obsługiwania i diagnozowania kół jezdnych.

Wyważarki dostawne do wyrównoważania kół na samochodzie
Oddzielną grupę wyważarek stanowią wyważarki dostawne do wyrownoważania kół bez wymontowywania ich z pojazdu. Nazywane są również wyważarkami wykończeniowymi (tzw. Finishbalancer). Wyrównoważanie koła na samochodzie pozwala uwzględnić ewentualne niewyrównoważenie bębna hamulcowego (tarczy hamulcowej) i piasty. Dzięki wprawieniu koła w ruch z prędkością obwodową około 100 km/h wyrównoważanie następuje w warunkach zbliżonych do rzeczywistych warunków toczenia. Wyrównoważanie za pomocą wyważarek dostawnych nie zastępuje jednak wyrównoważania z użyciem wyważarki stacjonarnej i jest zalecane dla pojazdów osiągających bardzo duże prędkości jazdy, wrażliwych na niewielkie niewyrównoważenie (zwłaszcza dla kół mocowanych na zawieszeniu typu Mc Pherson). Wyważarka dostawna powinna być wykorzystywana w przypadkach, gdy pomimo wyrównoważenia na wyważarce stacjonarnej koło nie toczy się spokojnie podczas jazdy. Należy pamiętać, że zastosowanie wyważarki dostawnej wymaga pełnej zdatności elementów zawieszenia. W przeciwnym przypadku uzyska się niewielką dokładność pomiaru. W wyważarkach dostawnych odczyt wyników pomiaru odbywa się albo dzięki efektowi stroboskopowemu (wyważarki stroboskopowe), albo za pomocą układu optoelektronicznego działającego na podczerwień (wyważarki optoelektroniczne).

Wyważarki elektroniczne (stroboskopowe)
Główne zespoły wyważarek stroboskopowych, na przykład EWK-15 (rys.1) produkcji polskiej, Finishbalancer LP-3 firmy Hofmann, W 330 (W 350) firmy Beissbarth, są następujące:
- elektromagnetyczny czujnik drgań,
- urządzenie napędowe z tablicą sterowniczą, wskaźnikami i lampą stroboskopową.



Wyważarka dostawna stroboskopowa EWK-15 (urządzenie napędowe i czujnik drgań).

Zasada działania tych wyważarek jest następująca. Bęben napędowy urządzenia styka się z bokiem opony i napędza uniesione koło samochodu. Głowica magnetyczna ustawiona w odpowiednim położeniu i stykająca się z tarczą hamulcową (podczas pomiaru drgań w płaszczyźnie poziomej) lub z elementem zawieszenia (podczas pomiaru drgań pionowych) przenosi drgania wirującego koła jezdnego na czujnik, w którym powstaje napięcie elektryczne proporcjonalne do amplitudy drgań mechanicznych. Z czujnika sygnał jest doprowadzany do przyrządu pomiarowego na tablicy sterowniczej, przetwarzającego go na wielkość niewyrównoważenia. Wchodząca w skład urządzenia lampa stroboskopowa, pobudzona odpowiednimi impulsami elektrycznymi od czujnika drgań, świeci w chwili występowania maksymalnej amplitudy i oświetla wirujące koło. Umożliwia to określenie miejsca przyłożenia ciężarków korekcyjnych. Zastosowanie czujnika elektromagnetycznego powoduje, że wyważarka nie charakteryzuje się wysoką dokładnością pomiaru (bezwładność cewki rejestrującej drgania opóźnia przekazanie sygnału z czujnika do lampy błyskowej).



Wyważarka dostawna stroboskopowa W 330 (źródło: Beissbarth).

Wyważarkę dostawną, stroboskopową W 330 firmy Beissbarth przedstawiono na rys. 2. Przedstawiona wersja jest przeznaczona do wyrównoważania kół samochodów osobowych i dostawczych.

Wyważarki optoelektroniczne
Stosowane dotychczas wyważarki stroboskopowe są obecnie zastępowane dokładniejszymi wyważarkami optoelektronicznymi, na przykład Microtec 600 firmy Beissbarth, Finishbalancer SD-10 i SD-20 firmy Hofmann, S 601 firmy Sice, RAW 840 firmy Schenck. W tych urządzeniach czujnik elektromagnetyczny zastąpiono piezoelektrycznym, a lampę błyskową układem optycznym działającym na podczerwień. Wyważarki optoelektroniczne umożliwiają sprawdzenie obu kół osi napędzanej (lub czterech kół napędzanych) w jednym przebiegu pomiarowym. Czas pomiaru wynosi kilka sekund.









Wyważarka optoelektroniczna RAW 840 (źródło: Schenck): a – wózek pomiarowy, b – pilot zdalnego sterowania, c – urządzenie do napędzania koła; 1 – dyszel, 2 – podstawka, 3 – tablica wskaźników, 4 – wskaźnik położenia kątowego niewyrównoważenia, 5 – czujnik podczerwieni.

Wyważarkę optoelektroniczną opisano na przykładzie urządzenia RAW 840 firmy Schenck, które składa się z następujących elementów (rys. 3):
- wózka pomiarowego z tablicą wskaźników, podstawką i czujnikiem podczerwieni,
- urządzenia do napędzania koła,
- pilota zdalnego sterowania.

W celu skrócenia czasu pomiaru można zastosować dwa lub cztery wózki pomiarowe. Pomiar niewyrównoważenia koła wyważarką z jednym wózkiem pomiarowym powinien mieć następujący przebieg:
- unieść oś pojazdu i podstawić pod koło wózek pomiarowy;
- opuścić pojazd tak, aby wahaczem lub stabilizatorem oparł się na podstawce wózka pomiarowego, w bliskiej odległości od koła (między czujnikiem podczerwieni a oponą zachować odległość 1÷9 cm);
- na oponie wykonać poprzeczny znak kredą;
- na tablicy wskaźników nacisnąć przycisk włączający przyrząd;
- w przypadku kół osi napędzanej należy uruchomić silnik i rozpędzić je do prędkości 90-120 km/h; włączyć pilotem z miejsca kierowcy program pomiarowy; prędkość utrzymywać aż do zakończenia programu (około 5 s);
- w przypadku kół osi nienapędzanej należy rozpędzić rolkę urządzenia napędzającego do prędkości około 1200 obr./min i przystawić ją do opony; zakończyć pomiar po około 5 sekundach.
Wyniki pomiarów niewyrównoważenia koła odczytuje się na tablicy wskaźników (w gramach), a położenie kątowe niewyrównoważenia jest pokazywane przez jedną z diod rozmieszczonych kołowo na tablicy. Następnie koło obraca się tak, aby znak kredą na oponie znalazł się w tym samym położeniu kątowym, co świecąca dioda. Ciężarek wyrównoważający należy wówczas zamocować na górze. Z kolei wykonuje się pomiar kontrolny z większą prędkością, aby ustalić, czy nie wystąpią drgania pojazdu.



Elementy wyważarki optoelektronicznej Microtec 600 (źródło: Beissbarth).

Na rys. 4 przedstawiono elementy wyważarki dostawnej, optoelektronicznej Microtec 600 firmy Beissbarth, a na rys. 5 wyważarki dostawne Finishbalancer SD-10 i SD-20 firmy Hofmann.






Wyważarki optoelektroniczne Finishbalancer SD-10 (a) oraz SD-20 (b) firmy Hofmann z możliwością pomiaru obu kół w jednym cyklu.

Aplikatory proszku (do wyrównoważania aktywnego)
Od niedawna oferowana jest w kraju nowa metoda wyrównoważania kół w samochodach dostawczych, ciężarowych i w autobusach, tak zwane wyrównoważanie aktywne. Została ona opracowana przez firmy International Marketing, Inc. (IMI) z USA i Easy Balance ze Szwecji. Wymieniona metoda ma zastosowanie zarówno w przypadku opon dętkowych, jak i bezdętkowych.Wyrównoważanie aktywne polega na ręcznym wsypaniu specjalnego proszku do wnętrza ogumienia w trakcie montażu koła lub na wtłoczeniu go odpowiednim przyrządem (aplikatorem) przez zawór, co eliminuje konieczność demontażu koła. W czasie postoju proszek gromadzi się w dolnej części ogumienia. Natomiast w czasie jazdy, podczas obrotu koła, masa proszku odpowiednio rozłoży się wewnątrz opony (w wyniku oddziaływania siły odśrodkowej i drgań koła) w zależności od chwilowej wartości niewyrównoważenia koła. Następuje samoczynne dostosowywanie się wartości siły wyrównoważajacej, jako reakcji na zmieniającą się wartość masy niewyrównoważonej, w zależności od warunków jazdy w danej chwili. Z dostępnych danych wynika, że całkowite wyrównoważenie koła tą metodą następuje już przy prędkości samochodu około 8 km/h (IMI) lub około 30 km/h (Easy Balance).









Aplikator proszku Equalizer firmy International Marketing Inc. stosowany podczas wyrównoważania aktywnego (a), wtłaczanie proszku do opony przez zawór (b) oraz torebka z proszkiem Equal (c).

Na rys. 6 pokazano aplikator proszku (Equalizer) firmy IMI (a) oraz wtłaczanie proszku do opony przez zawór (b). Aplikator proszku składa się z podstawy (w której umieszczono regulator ciśnienia, manometr i filtr pochłaniający wilgoć), przezroczystego cylindra z pokrywą oraz przewodów łączących z końcówkami. Do cylindra należy wsypać określoną ilość proszku dostosowaną do rozmiaru opony. Przyrząd podczas pracy należy podłączyć do opony (przez zawór) oraz do sprężarki lub instalacji sprężonego powietrza stanowiska (ciśnienie maksymalne 0,8 MPa).
Do wyrównoważania aktywnego stosuje się proszek, o odpowiednich właściwościach, pochodzenia organicznego (Easy Balance) lub w postaci granulatu polimerowego (IMI), który nadaje się do wielokrotnego użycia. Dla każdego rozmiaru opony potrzebna jest określona ilość proszku, od kilkudziesięciu do kilkuset gramów. Proszek firmy IMI o nazwie Equal jest rozprowadzany w torebkach (rys.6c), w porcjach dostosowanych do najczęściej występujących wielkości kół jezdnych. Przedstawiona metoda nadaje się do wyrównoważania kół o rozmiarach od 13” do 24,5” (IMI) oraz od 15” do 24” (Easy Balance). Trwają intensywne prace badawcze związane z dostosowaniem tej metody do wyrównoważania kół jezdnych w samochodach osobowych. Stosowany proszek, jako swobodna masa przemieszczająca się wewnątrz koła, reaguje również na pojawiające się zmiany wielkości niewyrównoważenia spowodowane niedokładnym zamocowaniem tarczy koła do piasty. Według danych producentów, zastosowanie tego uproszczonego systemu wyrównoważania kół powoduje zmniejszenie drgań pojazdu oraz zużycia opon o około 20 proc., co przyczynia się do poprawienia komfortu jazdy i znacznego zmniejszenia kosztów eksploatacji pojazdu. W czasie używania aplikatora ciśnienie powietrza w ogumieniu powinno być obniżone około 30 proc. w stosunku do ciśnienia nominalnego.



Linia Safe&Fast do obsługiwania i diagnozowania kół jezdnych (źródło: Corghi).

Linie do obsługiwania i diagnozowania kół jezdnych
Nieliczni producenci sprzętu diagnostycznego (np. Corghi, Hofmann) w celu usprawnienia procesu obsługiwania i diagnozowania kół jezdnych proponują zastosowanie systemu potokowego (zgrupowanie urządzeń w linię). Zastosowanie kompleksowych stanowisk do obsługiwania i diagnozowania kół poprawia ergonomię pracy, jest ekonomiczne i zwiększa szybkość wykonywania czynności. Takie linie są oferowane w wersji skompletowanej przez wytwórcę lub wyposażenie w urządzenia może być dostosowane do wymagań klienta.

Stanowisko Safe & Fast firmy Corghi
Interesujące rozwiązanie linii do obsługiwania i diagnozowania kół jezdnych samochodów osobowych i dostawczych opracowała firma Corghi. Stanowisko Safe&Fast (rys. 7) tej firmy składa się z:
- urządzenia do montażu kół,
- stanowiska do pompowania opon,
- urządzenia przesuwającego koło,
- stacjonarnej wyważarki komputerowej.



Linia Ecomont System do obsługiwania i diagnozowania kół jezdnych (źródło: Hofmann).

Poza standardowymi urządzeniami (montażownica i wyważarka), w linii Safe&Fast zastosowano dodatkowe elementy: stanowisko do pompowania opon IC 100 oraz urządzenie TT 100 przesuwające koło i ułatwiające jego centrowanie na wyważarce. Stanowisko ma budowę modułową i jest ergonomiczne. Pozwala na znaczne skrócenie czasu wykonywania czynności związanych z obsługiwaniem i diagnozowaniem kół. W stanowisku do pompowania opon zastosowano elektroniczne sterowanie procesem uzupełniania ciśnienia powietrza w ogumieniu. Urządzenie samoczynnie napełnia oponę do wcześniej ustawionej wartości ciśnienia, po czym automatycznie się wyłącza. Użytkownik powinien umieścić koło w koszu, podłączyć powietrze zasilające do zaworu i ustawić zadane ciśnienie. W przypadku zastosowania stanowiska IC 100 o połowę skracamy czas niezbędny do uzupełnienia ciśnienia powietrza w oponie, w porównaniu ze standardowym pistoletem do napełniania. Urządzenie TT 100 do przesuwania koła i ułatwienia jego centrowania na wyważarce jest wyposażone w szynę, po której transportowane jest koło zamontowane uprzednio na uchwycie umieszczonym na słupie. Czynność zamocowania koła na wale wyważarki jest ułatwiona ze względu na to, że osoba obsługująca nie musi trzymać koła podczas jego centrowania na wyważarce. Urządzenie jest uniwersalne i może być zastosowane do wszystkich modeli wyważarek firmy Corghi.

Stanowisko Safe&Fast umożliwia wykonanie następujących czynności:
- zamontowanie opony na obręczy,
- przesunięcie koła po rolkach na stanowisko do pompowania opon,
- uzupełnienie ciśnienia powietrza w ogumieniu do wartości nominalnej,
- przesunięcie koła do wyważarki,
- ułatwienie centrowania i mocowania koła na wale wyważarki,
- wyrównoważenie koła.
Kompleksowe stanowisko firmy Corghi jest przykładem nowego podejścia do obsługiwania i diagnozowania kół jezdnych. Nadaje się przede wszystkim do stacji obsługi pojazdów, dużych serwisów ogumienia i seryjnego montażu kół.

Stanowisko Ecomont System firmy Hofmann
Podobne rozwiązanie linii do obsługiwania i diagnozowania kół oferuje firma Hofmann. W skład kompleksowego stanowiska Ecomont System (rys. 8) tej firmy wchodzą niżej wymienione urządzenia:
1. Wyważarka Geodyna 6800p (z uchwytem elektromagnetycznym szybkomocującym) do wyrównoważania kół samochodów osobowych, dostawczych i motocykli, których masa nie przekracza 70 kg.
2. Podnośnik do kół Ecolift Combi – ułatwia podnoszenie koła na wysokość wału wyważarki i centrowanie koła na wale.
3. Urządzenie do pompowania opon Ecofill professional – klatka metalowa (osłona używana w przypadku ciśnienia w oponie wyższego niż 3,5 bara), zbiornik powietrza, programy pompowania wybierane przez użytkownika i wskazywane na wyświetlaczu LCD, napełnianie koła sterowane komputerem.
4. Montażownica Monty 3300 racing – możliwość mocowania obręczy z zewnątrz i od wewnątrz, napęd pneumatyczny, ciśnienie powietrza 8-10 barów.
5. Urządzenie do odparzania opon Ecomat – siłownik, stół wyłożony gumą, zasilanie pneumatyczne.

W niektórych przypadkach dodatkowo zaleca się zastosować specjalne oprzyrządowanie. Do obsługiwania opon niskoprofilowych, twardych oraz opon o nowej konstrukcji wewnętrznej (np. PAX) pomocne jest wykorzystanie przystawki Easymont pro z dodatkowym zaciskiem śrubowym. Obręcze specjalne (płaszczyzna tarczy wystaje poza płaszczyznę osadzenia stopki opony) wymagają zastosowania odpowiednich stopek z systemem szybkiej wymiany. Należy także używać osłon z tworzyw i nakładek na krawędź obręczy w celu jej ochrony przed uszkodzeniem (dotyczy to zwłaszcza obręczy wykonanych ze stopów lekkich). Przed rozpoczęciem procesu serwisowania ogumienia zaleca się mycie koła jezdnego. W tym celu należy wykorzystać myjkę do kół (np. firmy Drester). Umycie koła przyczyni się do zwiększenia dokładności wykonywanych później pomiarów (wyważanie, bicie) i kultury obsługi ogumienia. Stan techniczny układu jezdnego ma istotny wpływ na bezpieczeństwo i komfort jazdy samochodem. Niewłaściwy stan techniczny układu jezdnego ponadto powoduje:
- nadmierne zużycie ogumienia,
- wzrost oporów toczenia,
- przyspieszone zużycie łożysk piast kół, sworzni i tulei zwrotnic.
Podczas eksploatacji samochodów często występują niedomagania elementów tego układu. Dlatego bezwzględnie konieczna jest okresowa kontrola stanu technicznego układu jezdnego.

dr inż. Kazimierz Sitek