بالانس دینامیکی و استاتیکی چرخ خودرو چه تفاوتی دارند و چرا حیاتی هستند؟
چرخ‌های خودرو به عنوان تنها اعضای رابط میان سیستم تعلیق و سطح جاده، نقش مستقیم و بسزایی در تعیین کیفیت سواری، پایداری، میزان مصرف سوخت و استهلاک قطعات جلوبندی ایفا می‌کنند. هنگامی که یک رینگ و لاستیک نو روی خودرو نصب می‌شود یا چرخ‌ها پس از مدتی کارکرد دچار نامتعادلی می‌شوند، لرزش‌های آزاردهنده‌ای در سرعت‌های بالا به فرمان و اتاق منتقل می‌گردد. برای حل این مشکل، فرآیند بالانس کردن چرخ‌ها (Wheel Balancing) انجام می‌شود. با این حال، بسیاری از مالکان خودرو تفاوت میان دو روش اصلی بالانس یعنی «بالانس استاتیکی» و «بالانس دینامیکی» را نمی‌دانند. در این مقاله به بررسی تخصصی تفاوت‌ها، مکانیزم عملکرد و اهمیت هر یک از این دو روش می‌پردازیم.
۱. مفهوم عدم تعادل چرخ (Wheel Imbalance) چیست؟
به دلیل خطاهای ساختاری کوچک در فرآیند تولید لاستیک، وجود والف (سوزن باد)، وزنه‌گذاری‌های مختلف روی رینگ یا ضربات وارده به چرخ در دست‌اندازها، توزیع جرم در محیط دایره‌ای چرخ کاملاً یکنواخت نیست. در یک نقطه از چرخ، ممکن است وزن بیشتری تجمع یافته باشد (نقاط سنگین) و در نقطه مقابل کمبود وزن وجود داشته باشد. هنگامی که این چرخ با سرعت مثلاً ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت می‌چرخد، نیروی گریز از مرکز نامتعادلی ایجاد می‌کند که منجر به ایجاد لرزش شدید در سیستم تعلیق می‌شود.
۲. بالانس استاتیکی (Static Balancing) چیست؟
بالانس استاتیکی ساده‌ترین و قدیمی‌ترین روش بالانس کردن چرخ است که در آن توزیع وزن چرخ فقط در یک بعد (محور عمودی) بررسی می‌شود.
نحوه عملکرد:
-
چرخ روی یک محور ثابت (بدون چرخش موتوری) قرار می‌گیرد.
-
به دلیل نیروی جاذبه زمین، سنگین‌ترین نقطه چرخ همواره به سمت پایین مایل می‌شود.
-
آپاراتور یا دستگاه با اضافه کردن یک وزنه سرب در نقطه مقابل (بالاترین نقطه)، تلاش می‌کند تا چرخ را در حالت تعادل ثقلی نگه دارد به طوری که در هیچ نقطه‌ای متوقف نماند.
محدودیت‌ها:
بالانس استاتیکی تنها وزن عمودی چرخ را اصلاح می‌کند، اما هیچ کنترلی روی نیروهای جانبی و چرخشی ندارد؛ به همین دلیل اگر فقط از این روش استفاده شود، در سرعت‌های بالا چرخ همچنان دچار لرزش جانبی و پدیده‌ی گیجی فرمان خواهد شد.
۳. بالانس دینامیکی (Dynamic Balancing) چیست؟
بالانس دینامیکی روشی پیشرفته و مدرن است که امروزه در تمامی آپاراتی‌های مجهز با استفاده از دستگاه‌های کامپیوتری دیجیتال انجام می‌شود. این روش هم‌زمان وزن عمودی و توزیع وزن در عرض (محور افقی و لرزش‌های جانبی) را اصلاح می‌کند.
نحوه عملکرد:
-
چرخ روی دستگاه بالانس‌کننده بسته شده و با موتور الکتریکی با سرعت بالا چرخاندهلاف می‌شود.
-
سنسورهای پیزوالکتریک دستگاه، نیروهای ارتعاشی و نوسانات وارد بر محور را در دو لبه داخلی و خارجی رینگ اندازه‌گیری می‌کنند.
-
رایانه دستگاه به دقت محاسبه می‌کند که چه مقدار وزنه باید در لبه بیرونی و چه مقداری در لبه داخلی رینگ نصب شود تا هم وزن عمودی و هم تعادل جانبی (گشتاورهای چرخشی) به صفر برسند.
مزایای بالانس دینامیکی:
-
حذف کامل لرزش فرمان در سرعت‌های بالا (سرعت‌های اتوبانی).
-
جلوگیری از سایش پله‌ای و نامتقارن لاستیک‌ها.
-
کاهش چشمگیر استهلاک بلبرینگ چرخ، سیبک‌ها و قطعات جلوبندی.
۴. بالانس درجا یا بالانس روکار (On-Car Balancing) چیست؟
گاهی اوقات با وجود بالانس کامل چرخ‌ها با دستگاه‌های دیجیتال، باز هم لرزش خفیفی در سرعت‌های بالا احساس می‌شود. علت این است که رینگ، لاستیک، دیسک ترمز و توپی چرخ (Hub) همگی به عنوان یک مجموعه متحرک عمل می‌کنند. در این حالت از بالانس روکار (درجا) استفاده می‌شود؛ دستگاه مخصوصی مجهز به موتور غلتکی زیر چرخ خودرو قرار می‌گیرد و کل مجموعه متحرک را روی خودِ خودرو بالانس کرده و وزنه لازم را روی رینگ نصب می‌کند.