Вопрос

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.




  1. 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?


  2. Даёт ли намёк на то, что это хотя бы частично зависит от резкости нажатия на педаль газа?


  3. 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?


  4. 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.



График почасовой температуры в Оттаве за декабрь



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

20 Комментариев

  1. 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.


  1. @user2153235 Все решения, Ширли, будут за тобой, но я должен усомниться в любом шиномонтаже, который пытается «выровнять» видимые повреждения обода, вызванные дорожным покрытием или чем-то ещё. В таких случаях я могу предложить «помощь» в меру своих возможностей (особенно если у клиента ограниченный бюджет), но я бы сообщил ему, что идеального решения без замены обода (и, возможно, шины) не существует.
  1. Если мне снова понадобится балансировка, а она по-прежнему не будет работать, я подумаю о том, чтобы поменять местами шины, хотя не могу сказать, что принял бы такое решение, не поразмыслив как следует. Они кажутся порядочными людьми, которые действуют честно и делают всё, что в их силах. Они признают, что не знают, в чём проблема с балансировкой.
  1. Извиняться не нужно. В ответе была не совсем ясная формулировка, которую я исправлю. Я не хочу менять шины на диски, потому что это был невероятно долгий процесс — пытаться добиться правильного баланса. Огромная потеря времени. Если понадобится, я просто заменю два задних диска или только один овальный диск.
  1. Возможно, это не универсальное решение для всех подобных ситуаций, но, похоже, оно в значительной степени проясняет мою ситуацию.



    Все мои размышления о концептуальных причинах наблюдаемой вибрации при определенных условиях были отброшены, когда я отвез машину в автосервис, а не в шиномонтаж (на самом деле там еще и шины продают и хранят). Не помню, использовал ли он балансировку с учетом дорожных условий, но он сказал, что шины сильно разбалансированы. Он также подтвердил, что обод одной из шин сильно некруглый. После балансировки (по моим ощущениям) вибрация уменьшилась на 80 %. С овальным ободом на задней пассажирской двери вибрация была терпимой. Я не чувствовал, что машина сильно изнашивается. Я терпел это всю зиму. Только на прошлой неделе я снова пересел на всесезонные шины, и езда стала плавной, как в сказке.



    Я поговорил с сотрудниками шиномонтажа, и они не смогли объяснить, почему их балансировка не работает. Они сказали, что в будущем можно будет не прибегать к более качественной балансировке, выполняемой механиком, и оставить овальную шину на заднем колесе, а не менять её на переднюю раз в два года (шины направленные, поэтому их нельзя менять местами). Передние колёса будут просто изнашиваться быстрее, так как они выполняют тянущую функцию.



    От механика и представителей Honda я также узнал, что зимние шины были установлены на неоригинальные диски, которые значительно слабее и подвержены деформации из-за выбоин. Это может объяснить, почему один из зимних дисков был овальным, в то время как все остальные были круглыми — они были установлены на более прочные оригинальные диски. Это объясняет только отсутствие округлости, но не проблемы с балансировкой. Если меня действительно беспокоит овальность задних дисков, я могу заменить диски на этих двух шинах. Я не уверен, что будет разумно просто заменить один овальный обод. Судя по нашему разговору, это можно сделать, если размеры совпадают.



    Что касается зимних шин, то совет не нарушать балансировку, выполненную механиком, означает лишь то, что, если у меня когда-нибудь возникнут проблемы с балансировкой, я не смогу рассчитывать на то, что в шиномонтаже её выполнят должным образом. Придётся ехать в другое место, а это очень затратно по времени, но не больше, чем если бы я постоянно ездил в шиномонтаж, и каждый визит занимал бы несколько часов. Если так пойдёт и дальше, я могу обратиться в Honda, чтобы они хранили, меняли и балансировали шины. Они выполняют балансировку под действием дорожной нагрузки.



    Другой вариант — обратиться за этими услугами к механику, который хорошо отбалансировал колесо. Я бы проверил, выполнена ли балансировка с учётом дорожных условий, хотя, честно говоря, на сегодняшний день у меня нет никаких доказательств того, что в моём случае это было бы полезно. Я бы отказался от репутации Honda, но иногда репутация отдельного человека не хуже, а то и лучше, чем репутация компании (хотя репутация Honda — это высокая планка). Меня беспокоит только то, что мой послужной список в механике ограничен, по крайней мере на данный момент. Однако если всё получится (а это можно сказать только постфактум!), то было бы неплохо рискнуть и попасть в его команду до того, как он стал звездой.


  1. Колеса/шины проще всего диагностировать/отремонтировать, поэтому я всегда начинаю с них. Они почти всегда являются причиной проблемы. Я только что заменил все 4 шины на своем Lexus, и теперь у меня вибрирует руль. Я собираюсь последовать собственному совету и поменять местами передние и задние колеса, чтобы проверить, поможет ли это, прежде чем возвращаться в мастерскую.
  1. Повреждения маловероятны. В долгосрочной перспективе (очень долгосрочной) повышается износ компонентов подвески и рулевого управления.
  1. Спасибо, Ник. Я ценю твою заботу. Однако, поскольку я живу в многоквартирном доме, мне не разрешают заниматься ремонтом машины. Поэтому за прошедшие десятилетия я утратил все свои познания в механике и избавился от инструментов, которые у меня когда-то были.
  1. Разбалансированные шины будут вибрировать на разных скоростях. Поскольку вы только что заменили шины, я бы начал с этого.



    Вы можете попробовать поменять местами шины самостоятельно. По очереди поменяйте местами передние шины с задними и проверьте, уменьшится ли люфт руля.



    Если это так, то проблема в шинах/колесах.



    Редактировать:



    В таком случае проблема может быть периодической: обе передние шины разбалансированы примерно на одинаковую величину. Когда вы поворачиваете машину, они вращаются с разной скоростью, из-за чего их баланс смещается на определённый угол или компенсирует друг друга.



    Возможно, проблема в неисправной шине (шинах) и/или колесе (колесах). Если балансировка не помогает, даже с учетом балансировки под действием дорожного усилия, я бы посоветовал снять шины и проверить колеса.



    Если у вас есть полноразмерная запасная шина, я бы посоветовал поменять её местами с остальными, чтобы попытаться найти виновника (виновников).


  1. Есть ли какая-то причина, по которой вы только рассматриваете шины как возможную проблему? Вам следует провести регулировку подвески и проверить компоненты подвески.



    Шины могут вызывать вибрацию, если они разбалансированы, имеют округлую форму или любую другую форму, отличную от их функциональной формы. Скорее всего, проблема в подвеске. Её компоненты изнашиваются и вызывают так называемое «предсмертное раскачивание», то есть вибрацию, которую вы ощущаете только на определённых скоростях.



    Проверьте шаровые опоры и втулки в нескольких местах рулевого управления и подвески на наличие овальности или других признаков нормального/чрезмерного износа. Посмотрите, поможет ли это диагностировать проблему и решить её с помощью ремонта/замены.


  1. Честно говоря, в шиномонтаже не утверждали, что балансировка может компенсировать овальную форму обода. Они просто крайне редко добивались успеха в балансировке. Каждый визит занимал несколько часов, и я не уверен, связано ли это с тем, что балансировка действительно мешала их производственному процессу в сезон замены шин, или же они уделяли меньше внимания повторным визитам, потому что оплата уже была произведена при первом посещении. Что касается тёмного искусства придания ободу нужной формы, то вы говорите об этом как о нестандартном акте отчаяния без каких-либо гарантий. Я бы предпочёл, чтобы вы посоветовали мне купить новые диски.
  1. В нескольких сомнительных случаях я брал очень большой молоток и бил по погнутому участку обода, даже если он был алюминиевым, и добивался отличных результатов. Но это рискованно. Если алюминий треснет, он будет протекать вечно, и его не получится починить с помощью сварки TIG. Стальные обода — это совсем другая история, особенно если есть колпак/крышка колеса, чтобы скрыть дефект. Я безжалостно выпрямлял их почти до идеального состояния, но по утрам у меня сильно болела верхняя часть тела.
  1. Проблема возникла 2,5 недели назад, когда я переставил шины с всесезонных на зимние. Таким образом, шины являются основным подозреваемым.
  1. Honda Fit 2013 года выпуска, стандартная трансмиссия. Проблема возникла только после того, как я сменил всесезонные шины на зимние. До этого езда была плавной.
  1. Какая у вас машина? С автоматической коробкой передач?
  1. @user2153235 Прошу прощения, я пропустил часть вашего подробного сообщения, где говорится об «овальном ободе». Никакая балансировка (даже «дорожная сила») этого не исправит. У вас уже есть 90 % необходимой диагностической информации, осталось провести «контрольный выстрел»: заменить зимнюю шину на поврежденном ободе на другую круглую шину и проверить. Вы можете отремонтировать погнутый обод, но, скорее всего, это будет нерентабельно, если зимние обода действительно «хлипкие».
  1. Вполне возможно, что проблемы с шинами также могут быть причиной вибрации, но, судя по проблемам с ободом и балансировкой, я бы сказал, что дело скорее в последних двух факторах. Шины — относительно дорогие Michelin Xi3. Было время, когда зимние шины обеспечивали плавность хода, а всесезонные были сущим мучением. Я связываю нынешнюю ситуацию с тем, что балансировка шин проводится случайным образом. В моём случае балансировка дорожного просвета не имеет большого значения, и у меня нет этому подтверждений.
  1. Вы сказали, что у меня есть вся необходимая диагностическая информация. Я надеялся, что проблема связана с балансировкой, деформированным ободом или самой шиной. Деформированный обод определённо есть, о чём сообщили в шиномонтаже и у механика. Деформация была вызвана хрупкостью обода, из-за чего он мог попасть в выбоину. Хрупкость неоригинальных ободов была отмечена механиком, подтверждена компанией Honda и впоследствии признана в шиномонтаже. С балансом тоже были проблемы, так как механик устранил 80 % неполадок.
  1. Хорошо, спасибо. Я оставил голосовое сообщение своему механику, и, надеюсь, он сможет принять меня до начала рабочего дня (сейчас на работе полный бардак). В противном случае мне придётся тащиться на своём 12-часовом рейсе туда и обратно, и дорога займёт больше 14 часов. Мой механик работает в другой компании, которая заменила колёса и проверила их несколько недель спустя, так что он проведёт независимую оценку. И на посещение у него не будет уходить по 4 часа (в том месте в это время года было не протолкнуться из-за замены колёс). Или, скорее, если мой механик будет так же занят, то визит будет невозможен.
  1. Однако я надеялся, что кто-нибудь из специалистов сможет прокомментировать вероятность того, что причиной является дисбаланс колёс, учитывая, что вибрация то появляется, то исчезает, и хотя это очень приблизительная корреляция, она, похоже, зависит от других факторов, которые я описал. Учитывая это (очень приблизительное) наблюдение, какова вероятность того, что причина может быть в чём-то другом? Ещё один вопрос, который я изначально не задал: может ли это привести к каким-либо повреждениям? Я планирую поездку туда и обратно, которая займёт 12 часов, и мне сложно найти время, чтобы несколько раз посетить специалистов.
Вы уже ответили на этот вопрос