Не только гул: почему ступичные подшипники такие дорогие и как они ломаются?
В Интернете слово «подшипник» часто коверкают до какого-то неведомого «подшибника». Я на месте подшипника, тем более ступичного, здорово на это обиделся бы. Деталь, может, и не слишком дорогая, но чрезвычайно важная, а её так обзывают… Это несправедливо. Поэтому сегодня будем восстанавливать доброе имя этой детали, вспоминая, зачем она нужна и почему она будет стоить всё дороже и дороже. И, конечно же, вспомним, как правильно проверить ступичный подшипник на автомобиле, и если он ещё цел, как продлить ему жизнь. Или хотя бы не сократить, ту, что отмерили ему на заводе.
Упереться и катиться
Есть ли смысл рассказывать о том, что такое ступичный подшипник и зачем он нужен? Наверное, нет. Все знают, что это тот подшипник, на котором крутится колесо. Конечно же, это подшипник качения, а не скольжения. А вот по типу эти подшипники бывают разными. Их можно поделить на две большие группы: цилиндрические и конические радиально-упорные. По типу тел качения эти подшипники тоже отличаются. Они могут быть и роликовыми, и шариковыми. В чём отличия этих двух типов?
Грубо говоря, в возможности их регулировки. Цилиндрические подшипники регулировать нельзя, а вот конические – можно. Если в таким подшипнике появился люфт, его можно подтянуть. С одной стороны, это хорошо. С другой, эта регулировка может доставлять массу проблем.
Например, на первых Шевроле Нивах передние подшипники приходилось регулировать чуть ли не каждые десять тысяч пробега, что знатно выматывало нервы владельцам этих Нив (хотя, если честно, там много что мотало нервы – и эти подшипники, и расширительные бачки, и много что ещё). С другой стороны, есть множество автомобилей прошлого, в которых такие же конструктивно подшипники служили сотни тысяч километров, а владельцы могли даже не догадываться о том, что их надо постоянно регулировать. Например, об этом редко задумывались владельцы старых Mercedes-Benz W124 или Toyota Land Cruiser 100. Так что у меня есть подозрение, что тут дело в Ниве, а не в конструкции подшипника.
Думаю, некоторые обратили внимание на фразу «множество автомобилей прошлого». Почему это прошлого? Потому что в настоящем подход к ступичным подшипникам изменился. В первую очередь именно из-за отказа от регулируемых конических радиально-упорных подшипников в пользу нерегулируемых цилиндрических. К сожалению, конические радиально-упорные подшипники – штука довольно дорогая, так что от неё стали постепенно отказываться. Кроме того, изменилась культура обслуживания автомобилей. Скажите честно, есть ли у вас привычка после каждого заезда по трассе щупать все колёса и проверять, не греется ли одно из них? А ведь для регулируемых подшипников такая процедура может считаться обязательной.
Если диск греется, пора приниматься за регулировку. Иначе подшипник может перегреться, рассыпаться, а худшем случае – и вовсе заклинить колесо. Сейчас щупать колёса руками уже совсем не модно, так что более дешёвые в производстве, неразборные и необслуживаемые цилиндрические подшипники одержали верх. Немного даже жаль, потому что они менее стойки к нагрузкам, которых по-хорошему надо избегать, но которые часто неизбежны. Например, к ударам по боковине колеса.
На отказе от регулируемых подшипников (правда, пока ещё не везде) дело не остановилось. Далее пришла вторая волна оптимизации, и теперь ступичные подшипники можно поделить на ещё два больших класса: устанавливаемые отдельно от ступицы и устанавливаемые в сборе с ней.
Ещё проще, ещё дешевле
Итак, появилось новое понятие – ступичный узел. Это такая штука, которая включает в себя не только сам подшипник, но и фланец, через который крепится колесо. Крепится оно стандартно – болтами или шпильками. Поэтому во фланце могут быть либо эти самые шпильки, либо резьба под болты. У этого решения есть два совершенно противоположных результата: это одновременно и дешевле, и дороже. Парадокс? К сожалению, в век эффективных менеджеров в автомобилестроении – нет. Это норма. Объясню, почему так получилось.
Раньше замена ступичного подшипника могла сильно затянуться из-за необходимости выпрессовывать его из ступицы. Ладно, если в сервисе есть пресс. А если его нет, то за эту работу лучше и не браться. Потому что одной газовой горелки и молотка с мускулистыми руками могло и не хватить. А вот заменить подшипник в сборе со ступицей намного проще: достаточно открутить несколько болтов. Кроме того, в случае замены ступичного узла в сборе нет такого страха напортачить с установкой подшипника. Как-то не так его затянуть, переложить или недоложить смазки. То есть, меньше ответственности.
Вроде всё прекрасно, но есть одно «но»: ступица в сборе с подшипником стоит намного дороже отдельно подшипника. Разумеется, это очень радует производителей и продавцов запчастей, но сильно огорчает тех, кто вынужден для замены одного подшипника менять всю ступицу.
Да, раньше тоже иногда требовалась замена ступицы, а не одного подшипника, но для этого, как правило, сначала надо было убить в этой ступице несколько подшипников. И если он при установке уже не сидел в ней плотно, приходилось менять и ступицу. Теперь же её нужно менять постоянно. Одним словом, решение не самое однозначное и явно не сильно выгодное для автовладельцев.
Смирившись с тем, что придётся платить за замену «ступичного» больше, чем раньше, автовладельцы не сразу поняли, что доить их только начинают. Потому что почти сразу же догадались, что на ступичный узел можно поставить и ответную часть датчика ABS. Поэтому теперь иногда нужно менять дорогущий узел целиком в сборе не только из-за поломки подшипника, но и датчика ABS. Эффективные менеджеры торжествуют.
Хотя надо признать, что техническое преимущество у ступичного узла всё-таки тоже есть, и оно существенное: так как поверхность качения тут – сам корпус ступицы, узел в сборе стал заметно легче. А это приводит к снижению неподрессоренной массы. Да и радиальное биение при таком подходе всё же обычно ниже.
Станет ли когда-нибудь этот узел дешевле? Вряд ли. Сейчас уже вовсю планируется следующее поколение ступичного узла, в котором объединены не только ступица, подшипник и датчик ABS, но и ШРУС, и даже тормозной диск. И это, само собой, будет стоить ещё дороже. Не знаю, что в этом хорошего для конечного пользователя, но если эта система приживётся, я буду сильно расстроен.
Разумеется, классификацию и виды ступичных подшипников я перечислил далеко не полностью. Они отличаются ещё массой параметров, а их конструкции весьма разнообразны. Есть подшипники для ведущих управляемых осей, для ведомых управляемых, для неуправляемых ведущих и ведомых. Есть саморегулирующиеся и ещё многие другие. Тут можно говорить очень много, но это скучно и, скорее всего, не очень-то и надо. Лучше посмотрим, как проверить ступичный подшипник.
Руками и ушами
Начнём с обычного ТО. Если поставить машину на подъёмник, можно провести пару простых тестов. Самое простое – просто покрутить колёса в разные стороны. При этом слушать звук. Никаких хрустов или тресков быть не должно. Если они есть, то придётся искать причину: хрустеть или издавать другие звуки может и заклинивший суппорт, и просто грязь под защитными кожухами тормозных дисков.
Если колесо крутится хорошо, смотрим дальше. Рукой хватаемся за пружину подвески и крутим колесо. Часто при изношенном подшипнике пружина начинает вибрировать. Если рукой ничего необычного почувствовать не удалось, то всё прекрасно.
Конечно, в запущенных случаях не заметить гибель подшипника трудно. Передние обычно гудят в поворотах, задние – в каком-то диапазоне скорости, который постепенно растёт. Если дело совсем труба, то колесо вообще болтается. Но это уже надо быть совсем глухим пофигистом-самоубийцей, чтобы довести подшипник до такого состояния.
Можно ли ездить с воющим подшипником? Однозначно нет. Потому что он может выть и тысячи километров, а может очень быстро заклинить. Тут как повезёт, и если не повезёт, можно лечь отдыхать на крышу в кювете или выехать лоб в лоб с Камазом. Потихоньку съездить в сервис можно, а беззаботно кататься – нет. Ни в коем случае.
Хотя, конечно, бывает, что кто-то ездит поразительно бездумно – с люфтящим во все стороны колесом. Само собой, машина плохо управляется, но опаснее опять же возможный клин колеса. Ну, тут предупреждай – не предупреждай, всё бесполезно.
Долго и счастливо
У нас остался последний вопрос: почему подшипник умирает раньше срока? Есть несколько основных причин.
Первая – это, конечно, плохие дороги. Подшипник должен помогать колесу вращаться, а не скакать по ямам. Теоретически в хорошем подшипнике люфта нет, поэтому удары ему не слишком страшны, но это лишь в теории. На самом деле как только подшипник немного изнашивается, появляются зазоры. И после этого разрушение подшипника на плохих дорогах заметно ускоряется. Особенно сложно подшипники переживают удары в боковину колеса – они на это не рассчитаны абсолютно.
Вторая причина – езда по глубокой грязи и бродам. Без комментариев: если стоять по ступицы в луже, вымывается смазка, а в подшипник попадает вода.
Третья – это неправильный выбор дисков колёс. Слишком большой вылет диска – это практически приговор подшипнику. Но жертвам Need for Speed на это, конечно же, плевать. Нештатные шины и диски большого размера, увеличивающие нагрузку на ступицу, тоже сокращают ресурс подшипника. Так что сток – один из залогов долгой его жизни.
И обязательно проверяйте подшипники на каждом ТО. На раннем этапе они ещё не воют, а заклинить могут в любой момент. Так что в случае с ними лишнее внимание не помешает.
для чего нужен подшипник в автомобиле
Подшипник представляет собой специальное изделие, которое используется в качестве опоры для движущихся деталей механизма.
Основное его назначение – фиксация подвижных частиц относительно неподвижных деталей, а также снижение силы трения. Все заводские изделия качения идут с определенными условными обозначениями, маркировками. При системном условном обозначении название изделия содержит сведения о его размерах, особенностях конструкции. Все маркировки делятся на две большие группы – зарубежные и отечественные.
Зарубежные обозначения используют такие ведущие производители автомобильных подшипников как SKF, FAG, INA, Timken, Koyo, NSK, другие. Российскую систему применяют заводы РФ, стран СНГ. О том, какие существуют производители, виды подшипников, вы узнаете из данного обзора.
Подшипники качения и скольжения что это — разбираем!
Все комплектующие рассматриваемой группы делятся на две группы – скольжения и качения. В состав механизмов первой группы входят внешняя, внутренняя обоймы, второй – два кольца, сепаратор, шарики. Оба типа изделий должны снижать трение между стационарными и вращающимися узлами агрегата – это позволяет снижать потери энергии, уменьшать степень износа и нагрева деталей. Рассмотрим подробнее, какие бывают производители и виды подшипников.
Узел имеет вид массивной металлической опоры с небольшим отверстием, через которое подключаются вкладыш либо втулка. Для увеличения эффективности работы узла, уменьшения силы трения применяется смазка (плотная либо жидкая). Технические параметры зависят от размеров входящего в узел элемента, скорости вращения вала, величины подаваемых нагрузок, густоты смазки. Для смазывания можно использовать любую жидкость вязкой консистенции – эмульсию, керосин, масло.
В узлах данного типа трение скольжения заменяется трением качения, за счет чего в разы снижаются показатели износа. Конструкции и размеры подшипников могут быть разными, в качестве тел вращения используются иголки, ролики, шарики.
Один из самых распространенных типов узлов, в состав которого входит два кольца, между которыми устанавливается сепаратор и предустановленные шарики заданных параметров. Шарики помещаются по канавкам, которые в ходе производства тщательно шлифуются. Сепаратор гарантирует точное положение шариков и делает невозможным любой контакт между ними. В комплекте составляются двухрядные сепараторы.
В случае с роликоподшипниками роль тел вращения выполняют ролики (форма может быть любой – цилиндр, конус и т.д.). Конструктивно они похожи на шариковые, размеры деталей определяются стандартами ГОСТ.
Почему важен класс точности?
Для обозначения деталей очень важен класс точности – характеристика, которая указывает на точность изготовления отдельных деталей, узла в целом. Точность габаритов, вращения также маркируется в классе изделия. Класс подшипника указывается возле основного наименования.
Популярные бренды подшипников качения и скольжения
Крупнейшие мировые производители деталей – SKF, NTN, FAG/INA, SNR, KOYO, NSK. По качеству готовой продукции им не уступают российские компании – это «МОСКОВСКИЙ ПОДШИПНИК», «САРАТОВСКИЙ ПОДШИПНИКОВЫЙ ЗАВОД», «ПОДШИПНИКОВЫЙ ЗАВОД №6», «РОЛТОМ», «Самарский подшипниковый завод».
Что такое ступичный подшипник
Ступичный подшипник — деталь, обеспечивающая крепление колеса к ступице или поворотному кулаку, объединенному в единую конструкцию со ступицей.
Традиционно различают два типа ступичных подшипников — шариковые радиально-упорные и роликовые конические. С середины прошлого века однорядные подшипники вытесняются более прогрессивными подшипниками типа HUB (Hub Unit Bearings).
Особенности эксплуатации ступичных подшипников
В автомобиле ступичные подшипники подвержены экстремальным нагрузкам: высокие перепады температур, различные влияния окружающей среды (не в последнюю очередь соль), а также, в результате ударных нагрузок при попадании колеса в яму, из-за рывков привода, тормозов и рулевого управления. Колесо должно вращаться без люфтов, с допустимым шумом и минимальным трением.
Поколения ступичных подшипников
Ступичные подшипники применялись еще в конструкции подвески карет. По мере развития автомобилей и увеличения средней скорости их движения ступичный подшипник неоднократно подвергался инженерному переосмыслению, чтобы сделать узел, находящийся в постоянной жесткой эксплуатации, более надежным и ремонтопригодным. На данный момент различают четыре поколения ступичных подшипников, каждый из которых можно встретить в конструкции более или менее современного автомобиля.
Некоторые современные ступичные подшипники оснащены многополюсным магнитным кольцом АБС, поэтому при хранении необходимо избегать воздействия магнитных полей. Компания СХ поставляет такие подшипники с металлической защитной крышкой из специальной легированной стали для защиты от размагничивания.
Подшипник должен монтироваться таким образом, чтобы полюсное кольцо было обращено к сенсору датчика оборотов.
Ступичные подшипники однорядные
Однорядные ступичные подшипники бывают двух видов: шариковые и роликовые конические. Особенностью данных типов подшипников являются большие расстояния между эффективными центрами приложение нагрузок.
Основными неудобствами таких подшипников являются: необходимость создания предварительного натяга при работе со ступичным узлом; сложность установочного процесса; необходимость смазки подшипников.
Подшипники типа HUB
С середины прошлого века однорядные подшипники вытесняются более прогрессивными ступичными подшипниками типа HUB (Hub Unit Bearings). Сегодня такие подшипники чаще всего находят применение в ступицах грузовых автомобилей и автомобилях повышенной проходимости.
Ступичный узел HUB-I представляет собой цельный узел, состоящий из двухрядного радиально-упорного шарикового или двухрядного роликового конического подшипников. Основными компонентами являются внешнее кольцо, два внутренних кольца и комплект шариков или роликов с оптимально подобранными зазорами. Угол контакта подшипника оптимизирован, исходя из существующих нагрузок конкретных марок и моделей автомобилей.
Подшипниковый узел типа HUB-I снабжен уплотнениями и заполнен пластичной смазкой на весь срок службы ступичного узла. Фактически ступичные узлы HUB-I были разработаны в конце 60-х годов прошлого века, как следствие растущего интереса со стороны автомобильной промышленности к собранным ступичным узлам с установленным предварительным натягом, что обеспечивало простоту их установки в условиях конвейерной сборки.
Ступичные узлы HUB-I, предназначенные для установки на автомобили с системами ABS, могут быть оснащены специальным датчиком ABS. Основными преимуществами, в сравнении с однорядными подшипниками, являются: установленный преднатяг облегчение процесса установки отсутствие регулировочных прокладок-распорок в узле отсутствие необходимости дополнительной смазки подшипников компактность ступичного узла
Ступичные узлы HUB-II разработаны на основе опыта эксплуатации подшипников HUB-I. Принципиальное их отличие состоит в наличии специального фланца на внешнем кольце подшипника. В зависимости от модели фланец имеет шпильки или отверстия под болтовые соединения и может быть прикреплен к ступице колеса или тормозному диску. Остальные детали аналогичны элементам, используемым в ступичном узле HUB-I.
Ступичные узлы HUB-II обычно применяются с вращающимся внешним кольцом на неведущих передних или задних осях автомобиля. Для ведущих осей доступен альтернативный дизайн подшипника. В этом случае, внешнее кольцо крепится к элементам подвески автомобиля, а внутреннее кольцо вращается. Датчик ABS может быть интегрирован в конструкцию ступичного узла.
В сравнении со ступичными узлами предыдущего поколения подшипники HUB-II имеют ряд преимуществ, а именно: простота установки уменьшение веса и размеров ступичного узла
Дальнейшим развитием подшипников HUB-II явились ступичные узлы HUB-III. Оба кольца таких подшипников, и внешнее и внутреннее, имеют фланцы. С целью избежать коррозии в местах сопряжений, узел имеет специальное гальваническое покрытие. Динамически распределяемая несущая нагрузка максимизирована за счет использования отдельного внутреннего кольца для одного из рядов тел качения. Внутренне кольцо устанавливается на полуось за счет шлицевого соединения, которое передает крутящий момент. Дополнительно, внутреннее кольцо фиксируется в осевом направлении. Внешнее кольцо крепится к ступице. Вращающееся внутренне кольцо предназначено для крепления к тормозным дискам. Присоединительные размеры ступичного узла специфицированы под конкретную марку и модель автомобиля. Как и предыдущие поколения ступичных узлов HUB-III наполнен пластичной смазкой на весь срок службы подшипника. Кроме того, данный узел допускает установку различных видов манжетных уплотнений, выбор которых определяется общими условиями эксплуатации ступичного узла.
В соответствии с требованиями покупателя, данный узел имеет возможность установки датчика ABS, или только одного многополюсного магнитного кольца на вращающийся элемент ступичного узла. Основной отличительной особенностью данного типа ступичных узлов является низкое значение радиального биения, что значительно уменьшает вибрации колеса при торможении. Кроме того, шлицевое соединение упрощает монтаж и демонтаж подшипника, обеспечивая при этом высокую точность посадки.
Полезно? Лайкаем и делимся со своими подписчиками!
Зачем в автомобилях используются подшипники?
[:ru]Нередко автолюбители-новички сталкиваются с проблемами отклонения от нормальной работы того или иного узла в собственном автомобиле. В значительной степени некоторые неполадки возникают из-за дефектов во вращающихся частях машины. Причина этому — выход из строя определенных подшипников.
Для чего нужны подшипники в автомобиле? Данные автомобильные запчасти несут за собой особую важность, делая работу автомобиля тише. Много качественных подшипников купить в Константиновке можно благодаря магазину «ВПК подшипник».
Специфика назначения подшипников в автомашине
Кроме того, рассматривая функцию подшипников в машине, можно определить её, как одну из самых важных, уменьшающих износ вращающихся частей в авто. Подшипники, в своём роде, можно сравнить с человеческими суставами, обеспечивающими нормальную двигательную функцию скелета. Применительно к подшипникам, они выполняют примерно ту же задачу. Находясь на валу вращающегося механизма, подшипник увеличивает скорость вращения того или иного узла, повышая его производительность или мощность.
Помимо этого, подшипники увеличивают эксплуатационный ресурс вращающихся узлов. Это связано с тем, что снимается трение между частями автомобиля. Тем самым, прямого соприкосновения нет, а значит, усталость металла практически минимизируется.
Нормальная работа подшипников зависит от их смазки. Полноценная смазочная набивка гарантирует стабильную нормальную работу, увеличивает эксплуатационный ресурс. Отсутствие тщательного контроля за смазкой, может привести к поломке подшипника, что в свою очередь скажется на работе определённых вращающихся узлов в машине. По этой причине, не стоит с прохладцей относиться к смазке.
Периодический осмотр и набивка соответствующими смазочными материалами, даст свои плоды: ходовая часть автомобиля будет радовать водителя тихой работой, без каких-либо отклонений, характеризующихся металлическим стуком или назойливым периодическим шелестом.
Как понять, что пора менять ступичные подшипники?
Подшипник ступицы – это узел, который обеспечивает вращение колеса. Он фиксирует положение в пространстве, обеспечивает качение с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции.
От него зависит как работоспособность всего автомобиля, так и безопасность водителя, и других участников дорожного движения. Выход износ любого из подшипников приводит к потере управления автомобилем – поэтому так важно вовремя распознать выход подшипника из строя.
Какие причины выхода из строя ступичного подшипника?
1. Значительный пробег, а также усталость материалов. По прошествии времени материалы теряют свои свойства, заложенные заводом изготовителем.
2. Нагрузка на подшипник, связанная с регулярной ездой по повреждённому покрытию или частая перегруженность автомобиля.
3. Неправильная установка подшипника:
— Подшипник запрессован неправильно, с перекосом.
— Чрезмерная затяжка при монтаже. Перетянутые гайки приведут к усиленному внутреннему трению и как следствие – перегреву
Ступичный подшипник — это очень важный элемент конструкции автомобиля. За установкой следует обращаться только к квалифицированным мастерам.
4. Недостаточное количество смазки и некачественные уплотнения, следствием чего является потеря герметичности. Если повреждены защитные пыльники и смазка вытекает – внутрь попадает грязь и песок.
Как самостоятельно выявить неисправность?
Первый признак выходящего из строя подшипника ступицы – это появление низкочастотного шума в области колёс переходящего со временем в гул. Так же может присутствовать металлический скрежет или щелчки при движении.
Чтобы понять какой подшипник на передней оси вышел из строя нужно разогнаться до 60 км/ч и повернуть руль в лево и право на 20° — 30°. Если при повороте руля влево шум увеличивается, а при повороте руля вправо – уменьшается, значит из строя выходит правый подшипник. Если при повороте руля вправо шум увеличивается, а при повороте руля влево – уменьшается, значит из строя выходит левый подшипник.
Как правило чаще повреждаются ступичные подшипники на передней оси. Это связано с тем, что нагрузка на переднюю ось намного больше и именно она берёт на себя большую часть удара о дорожные препятствия.
С задней осью всё немного сложнее. Для того, чтобы понять с какой именно стороны ступичный подшипник вышел из строя нужно вывесить колесо, прокрутить его и проверить люфт. Колесо с неисправным подшипником приводит к посторонним шумам и люфтам в вертикальной плоскости. Передние подшипники можно проверить таким же способом.
Чем опасны неисправности ступичного подшипника?
В первую очередь вы должны понимать, что ступичный подшипник — это связующий элемент подвески и колеса. Неисправный ступичный подшипник может привести к заклиниванию колеса. На большой скорости это чревато не только разбитым автомобилем, но и опасностью для жизни!
Именно поэтому в комплектах ступичных подшипников TRIALLI мы используем высококачественные уплотнители, не допускающие разгерметизации узла и нежелательных люфтов подшипника. А также смазки, сохраняющие свои свойства при любых экстремальных нагрузках – ударных, скоростных, термических.
В каталоге TRIALLI есть ступичные подшипники для отечественных автомобилей, иномарок и коммерческого транспорта:
— Материал: металл (сталь)
— У подшипников ступицы продуманная комплектация: прилагается высококачественный уплотнитель и детали для крепежей, которые дают возможность обеспечить наилучшую надежность и долгосрочность узлов автомобиля
— Из-за непростых условий работы, подшипники ступицы оснащены дополнительными укреплениями для дорожек качения
— Гибридная смазка и новейшая конструкция уплотнения исключают риск попадания грязи или воды на рабочую часть механизма.
Заказать подшипники можно на нашем сайте
Если вы опытный автомобилист и уже не раз ремонтировали свой автомобиль своими руками, то ступичный подшипники можно попробовать заменить самостоятельно. В видео Школы ремонта Carville — подробная инструкция по замене переднего ступичного подшипника на Шевроле Авео.
Будьте в курсе наших новостей — подписывайтесь на официальные каналы в соцсетях:
Ступица и подшипник ступицы. Краткая памятка автомобилисту
Назначение ступицы
Конструктивные особенности ступиц
Подшипники ступицы могут быть установлены различным способом, который зависит от того, на какие колеса они монтируются:
Ведущие неуправляемые колеса. Ступица воспринимает усилия передаваемые дифференциалом на полуось, которая предусматривает для крепления цапфу или фланец.
Ведомые неуправляемые колеса. Ступица и подшипники представляют собой единую конструкцию. Для крепления ступицы на заднем мосте предусмотрен рычаг.
Ведущие управляемые колеса. Для передачи вращательного движения используется ШРУС.
Ведомые управляемые колеса. Установка осуществляется с помощью поворотного кулака.
Кроме этих вариантов, существуют другие, которые соответствуют техническим особенностям конструкции автомобиля.
Назначение подшипника ступицы
В автомобилях устанавливают различные типы подшипников ступицы:
При выборе типа ступичных подшипников принимают во внимание то, что нагрузка на элементы снижается в зависимости от увеличения контактной площади. Конические подшипник наиболее полно отвечают этому требованию, поэтому многие автопроизводители отдают предпочтение им. Нередко они устанавливаются парами, что позволяет компенсировать действие разнонаправленных нагрузок, или используются двухрядные подшипники.
Торцевая часть подшипников защищена специальным кольцом, благодаря которому внутрь узла не проникают загрязнения и влага, а также исключается вытекание смазочного материала. Подшипник с поврежденным защитным кольцом подлежит замене.
Виды подшипников ступицы
Подшипники нулевого поколения можно встретить только на раритетных моделях автомобилей. Они изготавливались обслуживаемыми, поэтому нуждались в регулярной смазки и регулировке. Их сменили подшипники первого поколения типа HUB-I, замена которых выполняется отдельно от ступицы.
Более совершенными считаются подшипники HUB-II. Второе поколение подшипниковых узлов предусматривает фланец, на котором имеются отверстия для крепления на подвеске.
Ступичные подшипники HUB-II и HUB-IІІ предусматривают кассетные уплотнители, которые обеспечивают выход газов и служат защитой от влаги и грязи.
HUB-IV конструктивно объединены со ШРУСом, а подшипники пятого поколения интегрированы с тормозными дисками. В настоящее время эти разработки находятся на стадии испытаний, поэтому встречаются редко.
Ступичные подшипники, интегрированные с ABS
Антиблокировочная система устанавливается на многие модели современных автомобилей, поэтому ступичные узлы служат местом крепления датчиков и сенсоров. На смену традиционным зубчатым колесам приходит новейшие магнитные энкодеры. Последние имеют переменные участки магнитных полюсов, благодаря которым осуществляется передача информации о скорости вращения колеса на сенсор.
Магнитные энкодеры обладают небольшой массой и способны считывать данные даже на самых малых скоростях. Вес активных датчиков также невелик, а их монтаж выполняется намного проще по сравнению с более ранними моделями.
Поломки ступичных подшипников
гул, тональность которого изменяется в зависимости от скорости движения;
потеки смазки, указывающие на разгерметизацию;
чрезмерный нагрев узла;
дефекты, которые определяются визуально.
На долговечность подшипника ступицы влияет стиль вождения и качество дорожного покрытия. Оба фактора существенно снижают заявленный производителем ресурс детали, поэтому при проведении ТО обязательно следует обращать внимание на ее состояние. При выявлении неисправности ходовой части необходимо незамедлительно ее устранить, чтобы не допустить аварии. Ступичный подшипник, как и сама ступица, не подлежат ремонту, и требуют замены, причем только со стороны, которая в этом нуждается.
Применение подшипников в автомобиле
Разбирая отдельные системы и в целом весь автомобиль, следует сказать про огромный спектр деталей, поддерживающих все в рабочем состоянии. Работа двигателя машины немыслима без подшипника генератора, подвесного подшипника, подшипника колеса, подшипника карданного вала. В каждой части машины, в которой появляется движение либо нагрузки вызванные движением, действием или же весом устройства, а также любые формы передачи движения или нагрузки, появляется необходимость в определенной форме опоры. Автомобиль не является однородным устройством, не только с точки зрения опоры. Можно выделить ряд систем, в которых используются более одного типа подшипников. Давайте разберем подшипники по их типам более подробно.
Типы подшипников, используемых в легковых автомобилях
Гораздо чаще применяются подшипники качения, использующие незначительное сопротивление фрикционного трения. В оборудовании тяжелого типа, экскаваторах, погрузчиках, домкратах, легко найти шарнирные подшипники скольжения, а в легковых автомобилях — редкость. Чаще используются разного рода втулки и шайбы скольжения, особенно в элементах, от которых необходим самый низкий уровень шума, малый вес и небольшое пространство для установки между валом и корпусом.
Наиболее распространенными являются шариковые подшипники, начиная от радиальных одно- и двухрядных обычных, заканчивая опорными подшипниками (стопорными) сложной конструкции. Не менее распространены также конические роликоподшипники.
Очень часто можно встретить различные разновидности игольчатых подшипников, при этом абсолютно преобладают так называемые игольчатые роликоподшипники, т. е. контейнеры с телами качения.
Относительно редкие цилиндрические роликоподшипники, и это из-за их ограничения в отношении переноса сложных нагрузок.
Реже всего в автомобилях встречаются подшипники самоустанавливающиеся, будь то шариковые или роликовые.
Упорные сферические роликоподшипники также отсутствуют. Однако следует упомянуть, что они доминируют в тяжелом оборудовании и сельскохозяйственной технике.
Стоит помнить, что конструкции подшипников, применяемых в автомобильной промышленности, часто отличаются от стандартных конструкций. Наиболее распространены незначительные изменения размеров в отношении стандартных деталей, которые чаще являются результатом политики производителя, чем требованиями технических регламентов. Однако во многих случаях мы имеем дело со сложными конструкциями, такими так натяжной ролик, элементы руля и т. д.
Стандартные подшипники можно встретить в ступицах колес и мостах, в генераторах и кондиционерах.
Основные области применения подшипников в автомобилях
Ходовая часть
Ходовые колеса (подшипники ступиц передних и задних колес)
В старых автомобилях наиболее распространено применение двух подшипников колес, конических подшипников качения. Они переносят как радиальные, так и осевые нагрузки. Они монтируются в ступице парами и устанавливаются относительно себя наоборот. Преимуществом решения с двумя коническими роликоподшипниками является то, что всегда можно заменить поврежденный подшипник с минимальными затратами. Тем не менее, следует поддерживать высокую точность монтажных операций, потому что конические роликоподшипники очень чувствительны к ошибкам монтажа.
В новых конструктивных решениях в качестве подшипника ступицы колеса используется радиально-упорный двухрядный шарикоподшипник. Такое решение занимает меньше места в осевом направлении, чем с двумя коническими подшипниками, что имеет немаловажное значение для конструкции. Другие преимущества — легкий монтаж и то, что подшипник уже идет с необходимым уплотнением и смазкой, достаточной на весь срок эксплуатации.
Комплексная ступица первого поколения была оснащена ранее упомянутым двухрядным угловым шарикоподшипником, в котором одна из беговой дорожки опирается на внутренний элемент системы подвески, а вторая прижимается к ней через центральную гайку ступицы.
В задней ступице второго поколения отказались от кольца внешнего подшипника, выполняя беговую дорожку в материале ступицы, имеющей фланец. Таким образом, ограниченное количество элементов снизило затраты на производство, а также уменьшилась масса элементов опоры.
В решении ступицы третьего поколения можно говорить о подшипнике, являющимся одновременно ступицей и поворотным колесом. Внутренняя беговая дорожка выполнена в ступице, а благодаря использованию крепежного фланца на наружном кольце его можно фиксировать на элементы подвески колеса.
Система подвески
Система подвески, когда дело доходит до традиционных автомобилей, не относится к подшипниковым узлам. Чаще всего мы имеем дело с валовым коническим подшипником легкой конструкции, чаще с сепаратором, выполненным из пластика. Можно встретить также решения, основанные на шариковых подшипниках. В обоих случаях производители используют сложные конструкции, облитые пластиком, где простая их замена невозможна.
Рулевое управление
Сердце рулевого управления — рулевой механизм, часто называемый парусником.
Здесь можно встретить как обычные однорядные подшипники серии 60. 62. 63.
стандартные шариковые подшипники типа HK. а также специальные конструкции, основанные, правда, на игольчатых или шариковых подшипниках. Поперечный рулевой наконечник — это элемент подобной конструкции для верхних тяг.
Система привода
Виды и типы используемых подшипников связаны не только с самой системой, но и, прежде всего, с видом конструкции. В системе привода преобладают плотные, компактные и комплексные конструкции. Встречаются игольчатые роликоподшипники, однорядные конические роликоподшипники, цилиндрические роликоподшипники типа NU. радиальные шарикоподшипники. Трудно определить доминирующие решения, они связаны с размером транспортного средства и прежде всего с маркой автомобиля.
Коленвал
Здесь используют игольчатые роликоподшипники специальной конструкции, в которых ось симметрии порядка игл не совпадает с цепью корзины. Это две серии: в KZK.. оси элементов прижаты внутри, в КБК.. — снаружи. Также все чаще применяются подшипники скольжения, втулки/вкладыши скольжения.
Двигатель
Вал или ролики грм, натяжного ролика, натяжной ролик
Распределительный вал на подшипниках, как правило, работает с помощью скользящего подшипника, так называемой скользящей пластины. Ролик натяжителя ремня ГРМ является наиболее распространенной комплексной конструкцией, в которой подшипники являются неотъемлемой частью. В так называемых натяжителях используются игольчатые роликоподшипники и радиальные шариковые подшипники.
Коробка передач
Вал сцепления, выжимной подшипник сцепления, промежуточный вал
В валах сцепления используются шариковые однорядные и двухрядные подшипники, радиально-упорные шарикоподшипники, двунаправленные (серия Q.. или QJ..), а также конические. В сцеплении применяется так называемый выжимной подшипник сцепления. Отдельные шестерни передач — чаще всего игольчатые роликоподшипники. Промежуточный вал — игольчатые роликоподшипники (типа HK..), подшипники качения (типа NUP..).
Дифференциал
Преобладают почти полностью конические роликоподшипники.
Система охлаждения
Подшипник насоса охлаждающей жидкости имеет специальную конструкцию шарикоподшипников. Как правило, эти подшипники встроены, так что трудно на первый взгляд определить тип опоры.
Подшипники вентилятора — шарикоподшипники и втулки скольжения.
Электрическая система
В генераторе используются исключительно однорядные шарикоподшипники. Доминирует серия 62. но также используются серии 60. 63. а также серии 622.. или 630..
Топливная система
Подшипник топливного насоса
Кондиционер
Подшипник кондиционера, чаще один шарикоподшипник.
Самый обычный автомобиль насчитывает огромное множество и разнообразие подшипников. Так, только в колесе автомобиля мы можем найти радиальные шарикоподшипники, такие как 6204 и 6205, конические подшипники, начиная от метрических 32010 AX и заканчивая дюймовыми, LM11749/10, двухрядными радиально-упорными с разъемным внутренним кольцом, BC346037, и двухрядными конические роликоподшипники с разъемным внутренним кольцом, BT408037.
Проходят годы, меняются конструкции, материалы и, конечно, модели автомобилей. Тем не менее, правила передачи привода и нагрузки остаются неизменны. Быть может, через несколько лет мы не найдем в машине ни одного, в полном смысле этого слова, подшипника. Но, безусловно, модульная конструкция является символом нашего времени, и не только в автомобильной промышленности.
Автомобиль как действующий образец работы многих видов подшипников
Конечно, в двигателе. В первую очередь на коленчатом валу, где традиционно используются подшипники скольжения, хотя «пробовались» на эту роль в свое время и игольчатые подшипники, и цилиндрические, и конические – роликовые.
На второе по важности место можно отнести систему газораспределения. В ГРМ также наиболее часто применяют подшипники скольжения. Исключением из правил являются конструкции с роликовыми толкателями. Они встречаются, например, в двигателях BMW и имеют достаточно оригинальную конструкцию, в которой используются игольчатые подшипники, а иногда применяют и обычные радиальные шарикоподшипники. Входящие в конструкцию ролики и подшипники отдельно не меняются, а замена происходит комплексно.
Еще одно место, где используются подшипники в двигателе, – это шатуны. Вид подшипников в этом узле зависит от типа двигателя: для 4-тактных двигателей это подшипники скольжения – шатунные вкладыши, монтируемые в нижнюю головку шатуна, и стальные втулки, устанавливаемые с натягом в верхнюю головку шатуна, для 2-тактных двигателей – игольчатые подшипники.
Еще одним агрегатом, в котором находится большое число подшипников, является коробка переключения передач. Во-первых, узел сцепления – это двухрядный шариковый и двухрядный радиально-упорный подшипники. Но наибольшую известность получили выжимные подшипники, которые обычно представляют собой гибрид упорного подшипника и углового шарикового подшипника.
В самой коробке также используются подшипники различных типов. Здесь присутствуют игольчатые подшипники, устанавливаемые на ведущий вал КП и используемые с шестернями, например, на двухрядных игольчатых подшипниках, посаженных на промежуточный вал, происходит вращение шестерней 3-й и 4-й передачи. Сам же промежуточный вал поддерживают шариковые и роликовые подшипники. В работе ведомого вала используется упорный двухрядный конический подшипник.
В приводе автомобиля подшипники используются в дифференциалах, это главным образом конические роликовые. На полуосях устанавливаются, если это старые модели автомобилей, подшипники качения, на более новых машинах – подшипники скольжения. В приводе задней оси автомобилей RWD (заднеприводных) и AWD (внедорожниках) встречаются и другие виды подшипников. На валу ведущей шестерни часто монтируют роликовые конические подшипники или же модифицированные игольчатые.
В шарнирах приводных валов применяются подшипники скольжения или игольчатые. В большой степени это зависит от размеров конструкции привода RWD- или AWD-автомобилей.
Подшипников в системе рулевого управления используется несколько, от подшипников в рулевой колонке, легких конических, игольчатых и т.д. до однорядных шариковых или игольчатых в зубчатой рейке рулевого управления.
В подвеске одним из важнейших является шариковый опорный подшипник стойки МакФерсона. Он обеспечивает вращение стойки, так как амортизатор в такой конструкции соединяется со ступицей колеса, т.е. представляет собой, можно сказать, вращающуюся часть.
Опорные подшипники отвечают за повороты колес и снижение вибрации, обеспечивают устойчивость автомобиля на дороге. Как правило, многие нежелательные звуки, возникающие при маневрировании, появляются вследствие износа крепления опорного подшипника. Когда же стуки становятся хорошо слышны, то чаще всего причиной являются изношенные резиновые элементы опорного подшипника. Выход из строя подшипников приводит к тому, что для поворота рулевого колеса водителю приходится прикладывать заметное усилие, нередко появляется даже скрип при поворотах.
В электрооборудовании подшипники участвуют в работе генератора. Их там два, оба шариковые однорядные. В стартере в основном применяются подшипники скольжения. В системе кондиционирования – одно- и двухрядные шариковые подшипники. В водяном насосе устанавливаются закрытые шариковые или подшипники с цилиндрическими роликами. Также в системе охлаждения без подшипника не сможет работать и вентилятор.
Для замены подшипников потребуется оснастка
Замена подшипников – одна из наиболее распространенных операций при ремонте автомобиля. Не всегда выпрессовка старых и установка новых подшипников происходят легко, часто для качественного выполнения монтажных работ нужны определенные навыки и спецприспособления.
Например, в классической заднеприводной схеме трансмиссии подшипник передней опоры первичного вала коробки передач, шариковый либо роликовый, устанавливается в «глухую» выточку, выполненную на торце коленвала. Для извлечения подшипника необходимо использовать специальные съемники, например т.н. инерционный.
Лапки съемника проходят через внутреннее отверстие подшипника, а затем их выступающие части упираются в нижнюю часть подшипника и фиксируются вставляемой между лапками отверткой. Обычно геометрию лапок приходится корректировать вручную для использования в автомобиле определенной марки. Для выпрессовки подшипника необходимо ударять грузом съемника в верхнюю его опору, и тогда подшипник достаточно легко покидает свое место установки.
Для подшипников относительно больших размеров, запрессованных подобным же образом, используются не инерционные, а винтовые съемники. В этом случае в устройстве между лапками проходит винт, упирающийся нижним краем в коленчатый вал. Вращаясь по резьбе, винт двигает лапки вверх и выжимает подшипник.
Есть и народные методы выпрессовки подшипников. Эффективность доказал, например, такой метод: через внутреннее отверстие подшипника в пустоту за ним плотно набивают какую-либо пластичную смазку, скажем, литол, либо просто хлебный мякиш. Затем, нанося удары по оправке, плотно входящей во внутреннее кольцо подшипника, воздействуют на заполняющее свободное пространство вещество, и подшипник выжимается.
Винтовые съемники различных конструкций получили очень широкое распространение в технологиях демонтажа подшипников. Без них сложно спрессовать и заменить подшипники генератора, специальные винтовые съемники используются при демонтаже подшипников ведущей шестерни редуктора заднего моста, замене подшипников коробки дифференциала и т.д.
Съемники используются в основном 2- и 3-захватные. Фиксация снимаемого подшипника губками 3-захватного съемника обеспечивает демонтаж без перекосов, 2-захватным съемником можно спрессовать подшипник в условиях очень ограниченного пространства. Усилие, развиваемое при выпрессовке с помощью съемника, изготовленного из термообработанных деталей из Ст. 45, может достигать 10 кН.
Одними из наиболее часто требующих замены оказываются ступичные подшипники. Причин, приводящих к их износу, много. Это и дисбаланс колес, и постоянная езда на перекачанных, т.е. очень жестких, шинах, неправильно отрегулированное усилие затяжки подшипника либо элементарное отсутствие смазки в ступичном узле, попадание в него пыли и грязи. На срок эксплуатации ступичного подшипника влияет неправильная установка углов колес (развал/схождение), а также эксплуатация с дисками, имеющими не соответствующий данной модели вылет.
С момента появления автомобиля и до наших дней колесные подшипники и ступичный узел постоянно модернизировались. Если до середины ХХ века в узле использовались шариковые либо роликовые конические подшипники, то с 60-х гг. прошлого столетия их стали заменять подшипники типа HUB (Hub Unit Bearings). Подшипники первого поколения HUB-I представляют собой специально разработанные 2-рядный радиально-упорный шариковый либо 2-рядный роликовый конический подшипники, с оптимально рассчитанными зазорами между телами вращения и комплектуемые специальными внешним и внутренними кольцами. Пластичная смазка, заполняющая HUB-I, рассчитана на весь период эксплуатации ступичного узла.
Вслед за HUB-I были созданы более совершенные подшипники HUB-II, сегодня же в ступичных узлах многих современных автомобилей используют подшипники HUB-III. В узел могут устанавливаться датчики ABS/ESP, преимуществом конструкции является крайне низкое радиальное биение, уменьшающее до минимума вибрации колеса при торможении, а использование шлицевого соединения упрощает монтаж/демонтаж подшипника, сохраняя при этом высокую точность посадки. Ступичные узлы последних поколений меняются в сборе, подшипник из ступицы не извлекается.
Замена подшипника – производить самостоятельно или обращаться на СТО?
Конечно, лучше менять подшипники на СТО – там есть соответствующее оборудование, работают опытные мастера. Автопроизводители часто рекомендуют при демонтаже/монтаже тех или иных подшипников использовать прессовое оборудование, а при отсутствии такой возможности применять технологические съемники. Стоимость многих подшипников, например ступичных, особенно последних поколений, немалая, рассчитаны они на долгую службу, поэтому особенно важно производить их замену профессионально.
Одной из главных опасностей при самостоятельном снятии/установке подшипников является вероятность повреждения посадочных мест. Например, установленный с натягом ступичный 2-рядный подшипник при выпрессовке, как правило, разрушается, и на ступице остается внутреннее кольцо. Это кольцо некоторые водители разрезают «болгаркой», сбивают молотком, а его необходимо аккуратно демонтировать съемником, не оставляя следов на посадочных диаметрах.
К тому же известна статистика, что подшипники наиболее часто приобретают дефекты именно при некачественной установке. Так, запрессовка подшипников попеременными ударами по краям – грубейшая ошибка. Более правильным решением, при отсутствии гаражного пресса, является запрессовка нового подшипника с помощью оправки, которой могут служить либо старый подшипник, либо, при его отсутствии, отрезки толстостенных труб или даже головки, имеющие соответствующий наружный диаметр.
На новый подшипник при запрессовке кладут сверху старый подшипник. С его помощью «ставят» на место новый, прикладывая при монтаже усилия только к тому кольцу старого подшипника, наружному или внутреннему, которое является посадочным и для монтируемого подшипника.
Обращаться же на СТО следует к проверенным специалистам. Не слишком совестливый, но опытный механик может с легкостью обмануть как начинающего, так и опытного водителя, поскольку самостоятельно проверить выполненную работу можно далеко не всегда. Вот и приходится при обращении автомобилиста к недобросовестным ремонтникам, например, оплачивать замену генератора, тогда как выполнялась лишь замена изношенных подшипников. А неопытного водителя, обратившегося на СТО по поводу замены подшипника ступицы, могут убеждать, что менять необходимо оба подшипника, правый и левый, хотя изношен только один из них. Хорошо, если замена, хоть и не совсем нужная, будет вообще произведена.
Подшипник, надо отметить, как деталь требует бережного обращения. Буквально одного падения на бетонный пол гаражного бокса достаточно, чтобы нарушить его геометрию и вывести из строя. Зато установленный с соблюдением всех рекомендаций специалистов автомобильный подшипник компаний FAG, TIMKEN, NSK, KOYO, SKF, NTN, NACHI, SNR, RU и других лидеров отрасли на долгие годы позволит забыть о необходимости его замены.