A kerekek kiegyensúlyozottságának fontosságáról

(Szerző: (), utoljára módosítva: 2006.12.16.)


A kiegyensúlyozatlan kerekek problémái

A gépjármûvek növekvő haladási sebessége –kiegyensúlyozatlan kerekek esetében- komoly problémát okoz a gépjármûvek vezetőinek, ugyanis a nagyobb haladási sebesség nagyobb kerékkerületi sebességekkel érhető el. A kerületi sebesség négyzetével arányos a forgó kiegyensúlyozatlan tömeg centrifugális ereje.

Egyes kiegyensúlyozatlan tömegek igen károsan, nagy igénybevételt jelentenek a gépjármû szerkezeti elemeire, károsan befolyásolják annak vezetését, út- és kanyarstabilitását.

A kiegyensúlyozatlanság esetei

Statikus kiegyensúlyozatlanság:
A forgástest nem homogén tömegeloszlásának az esete, amikor a forgástest súlyponti tengelye nem esik a forgás középpontjába, hanem azzal párhuzamosan (a fordulatszámtól, a kiegyensúlyozatlan tömeg nagyságától függően) eltolódik. E kiegyensúlyozatlanság hatására a forgó tömeg (gépjármûkerék) a kiegyensúlyozatlanság irányába igyekszik fordulatonként ismétlődve elmozdulni. Jellemzője: a gumiabroncson a kiegyensúlyozatlan helyeken kopásnyom található.

Dinamikus kiegyensúlyozatlanság:

A nem egyenletes tömegeloszlás olyan esete, amikor a forgó tömeg tehetetlenségi főtengelye a forgás tengelyével (a kiegyensúlyozatlanságtól függően) szöget zár be.
A dinamikus kiegyensúlyozatlanság szabad nyomatékot hoz létre, melynek iránya fél fordulatonként megváltozik. Ez az igénybevétel a gépjármûkerék támolygó mozgását okozza.

Általános kiegyensúlyozatlanság:

A két előbbi kiegyensúlyozatlanság egyszerre jelentkezik. A forgástest tehetetlenségi főtengelye a forgás tengelyéhez viszonyítva eltolódik, és azzal szöget zár be. A statikus kiegyensúlyozatlanságból azonos pontokon jelentkező erők okozta fordulatszámonkénti elmozdulás és a dinamikus kiegyensúlyozatlanságból adódó, félfordulatonként irányt váltó szabad nyomaték együttesen jelentkezik. 

A statikus és dinamikus kiegyensúlyozatlanság külön-külön a gyakorlatban nem fordul elő. Forgó tömeg esetén a kétfajta kiegyensúlyozatlanság együtt jelentkezik, s így gyakorlatilag általános kerékkiegyensúlyozatlanságról, kiegyensúlyozás esetében általános kerékkiegyensúlyozásról beszélhetünk.

A gépjármûvet tervezők, technológusok, gyártó üzemek törekednek a futómûveket úgy tervezni, illetve kivitelezni, hogy minimális legyen a kerékben (kerékagy, fékdob, féktárcsa, keréktárcsa, belső- és külsőgumi szerkezeti egységben) a kiegyensúlyozatlanság, homogén legyen a forgó tömeg eloszlása.

A felsorolt szerkezeti elemekből álló szerkezeti egység tömegeloszlása az üzemeltetés és javítás során megváltozik. Eltolódik a szerkezeti elemek egymáshoz viszonyított helyzete, csere esetén az új alkatrésznek a korábbihoz viszonyítva más lesz a tömegeloszlási jellege. Kopás esetén szintén súly-, illetve tömegváltozások lépnek fel, melyek kiegyensúlyozatlanságot eredményeznek.

A kiegyensúlyozatlanság hátrányai

- Csökken a kiegyensúlyozatlanságtól „szenvedő” alkatrészek kifáradási határa (idő előtt eltörik), ilyen alkatrészek például: a tengelycsonk, féltengely, kerékcsapágy, keréktárcsa, kerékcsavar, trapézkarok, s ezek csuklópontjai, kocsiszekrény, alváz, kormányszerkezet és rögzítési helye (repedés a kormányház mellett).

- Az ismétlődő nagy rezgésszámú igénybevétel következtében növekszik a gumik, kerékcsapágyak, trapézok, azok szilentblokkjai, gömbcsuklói, lengéscsillapítók, a kormánymû, kormánygömbcsuklók és egyéb egymáshoz viszonyítva elmozdítható szerkezeti elemek csuklópontjainak kopása.

- Nem kielégítő a gépkocsi úttartása, stabilitása.

- Oldalszélre, csúszós jeges útra érzékenyen reagál, és romlik a gépkocsi biztonságos fékezhetősége.

- A kiegyensúlyozatlanságból adódó kopások –főként a gumikopás- növelik, illetve nagyobb kiegyensúlyozatlanságot okoznak, hiszen előnytelenül tovább változik a forgó tömeg (kerék) tömegeloszlása.

- Növekszik a fajlagos üzemanyag-fogyasztás, ugyanis a szerkezeti elemek tömegrezgetéséhez plusz energiát vonunk el a hajtómotor energiájából.

Felsoroltuk a kerék kiegyensúlyozatlanságából adódó problémákat, s ezek mögött érezhető, hogy ha ilyen állapotú kerékkel közlekedünk, gépkocsink üzemeltetéséhez sok pénzre lesz szükségünk.

A fentiek bizonyítására szolgál az alábbi gyakorlati példa. Különösen farmotoros (farnehéz) autónál tapasztalható, ha az egyik elsőkerék nincs kellőképpen kiegyensúlyozva, valamelyik oldalirányba húz a kocsi. A kormánykereket állandóan tartanunk kell, időnként utánkormányzással szükséges korrigálni a kocsi rossz úttartását. Ez a jelenség a kerékkiegyensúlyozatlanság egyik speciális esete.

A kerekek kiegyensúlyozása után az oldalra húzás megszûnik,  a gépkocsi úttartása, kanyarstabilitása megfelelő lesz. A biztonságos, gépjármûvet kímélő gépjármûvezetés, illetve üzemeltetés fontos feltétele a kerekek ellenőrzése, kiegyensúlyozása. Ezzel a már felsorolt várható kopásokat, meghibásodásokat kiküszöbölhetjük, s egyben kényelmessé, biztonságossá válik jármûvünk vezetése.

A kerékkiegyensúlyozás gyakorisága

Nem lehet egyértelmûen kimondani, hogy egy jármûvet mennyi idő, illetve megtett km után szükséges kerékkiegyensúlyozási szempontból átvizsgálni.

E periódus meghatározásánál figyelembe kell venni:

- a futómû mindenkori állapotát,

- a két kiegyensúlyozási periódus között megtett út terep- és terhelési tényezőit,

- a vezető vezetői stílusát,

- az abroncs kopásállóságát, sérülékenységét, mindenkori állapotát,

- a kiegyensúlyozás szempontjából számításba vehető szerkezeti egység (fékdob-féktárcsa, gumiköpeny, keréktárcsa, dísztárcsa), mint forgó tömeg megbomlott homogén tömegeloszlását.

A szükség szerinti kiegyensúlyozást feltétlenül végeztessük el defekt miatt vagy más okból történő gumicserénél, tehát minden olyan esetben, amikor megbomlik a kerék homogén tömegeloszlása.

Vigyázzunk a kerekek felszerelésénél a kerékcsavarok szakszerû meghúzására. Ajánlatos, a végleges rögzítés előtt a felszerelt kerekeket többször körbeforgatni, s annak esetleges ütését még a csavarok meghúzása előtt korrigálni. Kopott kerékcsavar, kopott keréktárcsafurat kiegyensúlyozatlanságot okozhat. Az ilyen alkatrészt feltétlenül cseréljük ki. Felszerelés előtt ajánlatos a kereket gondosan megtisztítani, ugyanis a sár rárakódik az abroncs belső (mosáskor figyelmet elkerülő helyen lévő) oldalára, és ettől megváltozik a kerék homogén tömegeloszlása, és kiegyensúlyozatlanná válik.



Nagy Mihály
okl. gépészmérnök