Дрожание частично зависит от скорости и резкости нажатия на педаль газа
Факты
За последние две недели я дважды балансировал колёса, но на скорости 115–120 км/ч меня всё равно трясёт. По мере того как я продолжаю ускоряться, тряска возвращается, когда я приближаюсь к 130 км/ч. Я не собираюсь ездить со скоростью 130 км/ч (по крайней мере, постоянно), но я просто хотел проверить, смогу ли я снова вызвать вибрацию на определённых скоростях. Тот факт, что это происходит на определённых скоростях, говорит о том, что это проблема с балансом, но всё усложняется тем, что, хотя это происходит только на таких скоростях, это происходит не всегда. Похоже, что это в некоторой степени зависит от того, насколько сильно я нажимаю на газ, и как правило проявляется, когда я сильнее нажимаю на газ, например при ускорении на проблемных скоростях или при подъёме в гору, в отличие от замедления, движения с постоянной скоростью или спуска с горы.
Несколько противоречащее приведённому выше наблюдению, я обнаружил, что это происходит чаще, когда я еду на запад (наше главное шоссе проходит с востока на запад), а ветер дует с востока. Таким образом, это более заметно, когда я еду против ветра, что противоречит мнению о том, что вибрация чаще возникает при нажатии на педаль газа.
Концептуальное моделирование с помощью пупочного взгляда
Как человек с инженерным образованием, я попытался мысленно представить себе модель, объясняющую вибрацию. Если дело в балансе, то вибрация на определенных скоростях возникает из-за резонанса. Поэтому я представил себе линейную систему с резонансными пиками в частотном спектре. Каким бы ни было механическое возмущение на входе, на выходе будут наиболее заметны частотные компоненты в местах резонанса. На определённых скоростях из-за несовершенства вращающихся шин возникают входные возмущения с большой мощностью на этих резонансах, что приводит к выраженной вибрации на выходе, которую водитель ощущает через руль и пол.
Однако не только правильный частотный спектр входного сигнала приводит к заметной дрожи. Мощность (или, говоря аудиотерминами, громкость) входного сигнала также влияет на мощность выходного сигнала (то есть на силу дрожи), даже если входной спектр не соответствует спектру системы. Я думаю, это может объяснить, почему чем сильнее вы нажимаете на газ, тем сильнее дрожит двигатель. Шины работают интенсивнее, поэтому любая неровность и боковое смещение могут привести к более сильным толчкам, как и разница в упругости боковин. Кроме того, я похоже заметил, что при движении по недавно заасфальтированной тёмной дороге тряска меньше, чем при движении по более светлому (более прочному и похожему на бетон) старому дорожному покрытию. Возможно, новое дорожное покрытие более гладкое, что приводит к снижению мощности на входе из-за случайных неровностей дороги и, следовательно, к уменьшению тряски. Случайный «шум» имеет довольно плоский спектр, но он вносит свой вклад в мощность в диапазонах резонансных частот.
Вопросы
У меня есть несколько вопросов по поводу того, как я описал содрогание.
Указывает ли тот факт, что вибрация зависит не только от скорости, но и возникает лишь иногда (в зависимости от других условий), на проблему с балансировкой, округлостью или значительными колебаниями жёсткости боковин?
Даёт ли намёк на то, что это хотя бы частично зависит от резкости нажатия на педаль газа?
Даже при равномерном нажатии на педаль газа на ровной поверхности вибрация то усиливается, то ослабевает в течение 5-секундного цикла. В шиномонтаже говорят, что вибрация из-за дисбаланса не усиливается и не ослабевает так резко, и мне интересно, может ли кто-нибудь подтвердить это утверждение?
Отражает ли моя рационализация с точки зрения линейной системной модели с резонансами то, что происходит на грубом уровне?
Я ещё не решил, стоит ли делать балансировку дорожного просвета.
13 декабря 2017 г. Новая информация
Сегодня вечером вибрация практически незаметна, и единственная разница в том, что на шиномонтаже сегодня утром затянули гайки (они рекомендуют затягивать их с определённым усилием после того, как вы проедете на новых шинах 80 км) и на улице чертовски холодно. -15 градусов по Цельсию. Я слышал, что из-за холода резонанс может исчезнуть, и это логично, ведь резина становится другой по мягкости. Я нашёл данные за последнюю неделю или около того, чтобы проверить, были ли такие низкие температуры. На следующем графике видно, что ответ отрицательный (в часы движения, с 9:00 до 10:00 и с 19:00 до 20:00), поэтому я больше уверен в том, что холод является основным фактором.
Обратите внимание, что уже на следующий день, 14 декабря 2017 года, то есть через 12 часов, в том же шиномонтаже согласились ещё раз попробовать отбалансировать колёса. Человек, который это делал, обнаружил, что все колёса значительно разбалансированы, и не смог объяснить, почему так произошло после двух визитов. Я подозреваю, что это могло быть связано с сумасшедшим спросом и графиком замены колёс в те два уик-энда, когда я был там раньше. Я не заметил, чтобы эта третья балансировка заметно уменьшила вибрацию. Она всё ещё присутствует и примерно такая же слабая, как вчера (но всё же заметная). Но, с другой стороны, сегодня так же холодно, как и вчера. Проверка на кислотность будет проводиться при повышении температуры, когда в прошлом вибрация была намного сильнее.
На самом деле я не уверен, что очень низкие температуры позволяют объективно оценить, что является допустимым, поскольку будет много не таких уж холодных дней, особенно в середине дня. Каково преобладающее мнение по этому поводу, как с точки зрения объяснения наличия или отсутствия вибрации, так и с точки зрения объективного определения допустимого состояния шины? Спасибо.
В связи с этим возникает вопрос: нужно ли мне что-то сделать, чтобы привлечь внимание к своему вопросу после добавления такой важной новой информации?
Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/50068/shuddering-partly-depends-on-speed-and-steppiness-on-gas-pedal
Прошло пять с лишним месяцев, и я думаю, что вы уже на пути к ответу на свой вопрос: никакая «балансировка» не устранит проблему деформированной/повреждённой/некачественно изготовленной шины.
Конечно, существует несколько механических проблем, которые могут вызывать такой эффект, но тот факт, что с вашими «летними» шинами всё в порядке, практически исчерпывает всю необходимую диагностическую информацию.
Если только «зимнее» колесо, купленное на вторичном рынке, не погнуто (и вы могли это заметить) я искренне сомневаюсь, что дело в какой-то «хлипкой» характеристике обода. «Хлипкий» обод может иметь некоторые странные особенности в управлении, но он должен быть одинаково хлипким по всей окружности. Я сомневаюсь, что он будет хлипким только в одном месте. Грандиозный эксперимент заключался бы в том, чтобы установить ваши нынешние летние шины на «хлипкие» диски вторичного рынка и протестировать их. Это было бы дорогостоящим и утомительным занятием, и я подозреваю, что мы оба уже знаем, чем всё закончится.
Тот факт, что это более заметно при ускорении, указывает (как вы и предположили) на то же самое: эффект наиболее заметен на нагруженной шине и усиливается из-за деформации каркаса, вызванной ускорением. Это действительно состояние, при котором «дорожная сила» максимальна. И это ещё больше изнашивает шину (шины), но только шину (шины).
Очевидно, что балансировка типа «дорожная сила» лучше и может смягчить некоторые последствия в руках опытного специалиста — человека, который, скорее всего, относится к другому классу, нежели те, кто занимается заменой шин и не имеет других навыков. И, конечно, за такую услугу приходится платить... Хороший станок типа «дорожная сила», скорее всего, будет в 5–10 раз дороже исправного динамического балансировочного станка, в котором используются радиальные тензометрические датчики, отклоняющиеся из-за разницы в весе.
Я не могу позволить себе держать в мастерской такое чудовище. Я полагаюсь на старый ручной балансировочный станок Snap-On (его нужно крутить вручную) и балансирую с точностью до 1/4 унции. Я также внимательно наблюдаю за шиной и ободом во время вращения, слежу за бортами и за тем, чтобы поверхность контакта с дорогой была ровной. За годы работы я сталкивался со множеством шин, у которых был идеальный «показательный» баланс «000», но я закатывал глаза и вздыхал, потому что теперь мне приходилось объяснять клиенту, что это бессмысленно и что я могу сказать, просто взглянув на шину или на комбинацию шина/диск: эта шина или эта комбинация шина/диск испорчены, не подлежат восстановлению, и я могу лишь немного улучшить ситуацию, «заклеив рану» компенсационными грузиками.
Я подозреваю, что лучшим решением для вас будут две новые качественные зимние шины Nokia, Blizzak или Haappiklatica [да, это название написано с ошибкой, но его придумали люди, у которых зима длится 13 месяцев в году]... и на этом можно будет поставить точку. Или просто смириться с этим и не разгоняться до 115–130 км/ч.
С наилучшими пожеланиями.