Ступица — основное связующее звено между корпусом автомобиля и дорогой через колесо, и именно она испытывает наибольшие нагрузки, как в движении, так в состоянии покоя.
Вместе с тем, от исправности ступицы зависят не только ходовые и скоростные качества автомобиля, но и безопасность.
Причины неисправности ступицы колеса
Если вовремя не отремонтировать или не заменить вышедшую из строя ступицу, то вполне вероятно можно попасть в серьезную аварию — либо вследствие заклинивания колеса на скорости, либо по причине отрыва диска от вала.
Кроме этого, неисправная ступица сильно греется , и, тем самым, оказывает негативное воздействие на нормальную работу тормозной системы колеса.
Ступица никогда не выходит из строя одномоментно , если не было сильного удара от въезда на скорости в яму, на бордюр или кочку. Она разрушается постепенно, и обычно ее неисправность сопровождается неприятным звуком, вибрацией кузова, ощущениями качения и слабых толчков.
Основные причины поломок ступицы колеса:
- Неаккуратная езда по неровной дороге.
- Перегруз автомобиля.
- Неоднократное проваливание под «брюхо» в грязевую жижу или песок.
- Агрессивное вождение с резкими торможениями и ускорениями, так называемым «дрифтованием».
В зависимости от вышеперечисленного, может деформироваться корпус ступицы, расколоться внешний или внутренний обод подшипника, «высохнуть» смазка, в результате попадания внутрь крутящих деталей песка, влаги и грязи.
Очень редко разрушаются ролики или шарики подшипников , причины поломок которых, скорее, зависят не от качества езды, а от заводского брака.
Все эти неисправности на начальном этапе определить очень трудно и практически невозможно без специального диагностического оборудования , пока не обнаружится большой люфт колеса, либо не проявится характерный звук, напоминающий гул самолета, и иногда сопровождаемый хрустом и скрежетом.
Как определить неисправную ступицу колеса?
- Самый простой и надежный способ определения сломанной ступицы — это постукивание ногой о шины . Если какая-нибудь из шин шатается, появился излишний люфт — то, вероятно, ступица вышла из строя. Причем люфт можно найти задолго до появления посторонних звуков, которые не слышны на малых скоростях, либо схожи с шумом протектора об асфальт.
- Другой способ определить, что ступица требует замены — на слух
, но это возможно, только когда износ ступицы — а, точнее, находящихся в них шарикоподшипников — достиг критической точки, и эксплуатация автомобиля стала уже опасной.
- Неисправность ступиц на передних колесах , благодаря рулевой системе, определить довольно несложно. Для этого надо разогнаться до скорости, когда начнет появляться гул (обычно 40-60км/ч и выше), и немного повилять. Если звук усиливается при повороте направо — то «слетел» левый подшипник, если наоборот — то правый ().
- Определить неисправную ступицу на задних колесах немного сложнее. Бывает, гудит с одной стороны, а поломка, на самом деле, оказывается с другой. Поэтому для точного выявления вышедшей из строя детали необходимо приподнять корму машины. Затем на весу повращать и покачать колесо в одну и другую сторону. Если чувствуется люфт и вибрация колеса, а иногда слышны потрескивания и хруст, то ступица вышла из строя.
- Наконец, третий рекомендуемый способ. Без определенных навыков и соответствующих инструментов заменить ступицу самостоятельно не получится. При малейшем подозрении на посторонние звуки, исходящие из области какого-либо колеса, либо обнаружении люфта, сразу обратиться в специализированный автосервис .
При ревизии подшипников во время периодических осмотров оборудования, рабочих осмотров или замены смежных деталей, необходимо определять состояние подшипников и возможность их дальнейшего обслуживания.Необходимо вести запись осмотра и внешнего вида демонтированных подшипников. После взятия пробы пластичной смазки и оценки количества остаточной пластичной смазки подшипник должен быть очищен. Также необходимо проверить наличие повреждений и дефектов в сепараторе, посадочных поверхностях, на поверхности элементов качения и поверхности дорожки качения. Обратитесь за информацией к Разделу 6 относительно исследования следов качения на поверхности дорожки качения.При оценке возможности дальнейшей эксплуатации подшипника необходимо принять во внимание следующие факторы: степень повреждения подшипника, производительность машины, анализ режима эксплуатации, режима работы, периодичности проверок. Если ревизия выявит повреждения или нарушения в работе подшипника, необходимо выяснить причину и осуществить профилактические мероприятия.
Если ревизия выявит такие повреждения подшипника, при которых его дальнейшая эксплуатация невозможна, то подшипник необходимо заменить новым.
К таким повреждениям относятся:
- Трещины или скалывание на сепараторе, элементах качения или кольце с дорожкой качения;
- Усталостное выкрашивание в элементах качения, на дорожке качения;
- Заметное образование задиров на элементах качения, поверхности буртика (втулки) или поверхности следов вращения;
- Заметный износ сепаратора или свободных роликов;
- Дефекты или ржавчина на элементах качения или поверхности следов вращения;
- Заметные выбоины на элементах качения или поверхности следов вращения;
- Заметная ползучесть внешней поверхности наружного кольца или отверстия внутреннего кольца;
- Изменение цвета вследствие нагрева;
- Серьезные повреждения на защитной шайбе или уплотнении закрытого подшипника с незаменяемой пластичной смазкой.
Следы вращения и приложенные нагрузки
Когда подшипник вращается, дорожки качения внутреннего и наружного колец контактируют с элементами качения. Это приводит к появлению следов износа на элементах качения и дорожках качения. Необходимо осмотреть дорожки качения с точки зрения анализа работы подшипника, они отражают характер нагрузки и должны быть тщательно изучены после демонтажа подшипника.
Если дорожки качения явно выражены, то возможно определить, работал ли подшипник при радиальной нагрузке, осевой нагрузке или мгновенной нагрузке. Кроме того, можно определить отклонения колец подшипника от круглости. Проверьте, имеют ли место непредвиденные нагрузки подшипника или серьезные монтажные ошибки. Также определите возможную причину неисправности подшипника.
На рис. 1 показаны дорожки качения, образующиеся в радиальном подшипнике при различных режимах нагрузки. На рис. 1 (a) показан наиболее общий вид дорожки качения, образующейся, когда внутреннее кольцо вращается под действием только радиальной нагрузки. На рис. 1 (e) — (h) изображено несколько различных дорожек качения, которые приводят к снижению ресурса вследствие их неблагоприятного воздействие на подшипники. Аналогично, на рис. 2 показаны различные дорожки качения роликоподшипников: на рис. 2 (i) показана дорожка качения на наружном кольце, когда радиальная нагрузка приложена соответствующим образом к вращающемуся внутреннему кольцу цилиндрического роликоподшипника. На рис. 2 (j) приведена дорожка качения в случае изгиба вала или относительного наклона между внутренним и наружным кольцами. Такая несоосность приводит к образованию слегка затененных (тусклых) полос по ширине кольца. Дорожки расположены по диагонали к началу и концу зоны приложения нагрузки. Для двухрядных конических роликовых подшипников, когда сосредоточенная нагрузка приложена к вращающемуся внутреннему кольцу, на рис. 2 (k) изображена дорожка качения на наружном кольце под действием радиальной нагрузки, а на рис. 2 (I) — дорожка качения на наружном кольце при осевой нагрузке. Если имеет место несоосность между внутренним и наружным кольцами, то приложение радиальной нагрузки вызывает появление дорожек качения на наружном кольце, как показано на рис. 2 (m).
Повреждение подшипников и профилактические мероприятия
Обычно, если подшипники качения эксплуатируются правильно, они достигают своего прогнозируемого усталостного срока службы. Однако, часто подшипники выходят из строя преждевременно в результате ошибок, которых можно было избежать. В отличие от усталостного разрушения, преждевременное разрушение вызвано ошибочным монтажом, несоблюдением правил эксплуатации, недостаточной смазкой, проникновением инородного вещества или повышенным тепловыделением. Например, одной из причин преждевременного выхода из строя является скол на кромке, который может появиться вследствие недостаточной смазки, использования неподходящего смазочного материала, несовершенной системы смазки, проникновения инородного вещества, ошибки при монтаже подшипника, чрезмерных отклонений формы вала или вследствие комбинации перечисленных факторов. Если на данный момент известны все условия, путем изучения природы неполадки и возможных причин ее возникновения могут быть приняты соответствующие профилактические меры как до, так и после поломок, вне зависимости от особенностей применения, условий работы и условий окружающей среды. Удачные профилактические меры снизят или предотвратят повторное возникновение подобных неполадок.
Разделы 1–18 содержат примеры повреждений подшипников и меры по их предотвращению. Обращайтесь за справкой к этим разделам, если необходимо определить причину неполадок. Кроме того, в качестве справочного руководства для быстрого ознакомления может оказаться полезной таблица диагностики подшипников в Приложении.(i) (j) (k) (l) (m)
Все хорошо знают, что вращение на ведущие колеса осуществляется за счет передачи момента вращения с двигателя, через коробку передач. А что обеспечивает плавность, равномерность и стабильность вращения колеса вокруг своей оси? Это – ступичный подшипник. Именно эта деталь позволяет колесу вращаться с нужной скоростью, плавно и без отклонений или замедлений.
Соответственно, если ступичный подшипник изнашивается, вращение колеса становится неравномерным. Это опасно уже само по себе. Но заканчивается подобная эпопея, если конечно подшипник вовремя не заменили, вообще заклиниванием колеса. Ну а чем чревата резкая остановка одного из колес на скорости, думается, представит себе каждый. Все это сказано лишь с тем, чтобы при первых признаках износа ступичного, вы сразу же его меняли.
Итак, в этой статье мы рассмотрим основные признаки неисправности ступичного подшипника, а так же причины, приводящие к его преждевременному износу.
Ступичный подшипник внутри ступицы
В принципе, если речь идет о действительно качественных ступичных подшипниках, то изготавливаются они из материалов, способных выдержать просто сумасшедшие нагрузки. Благодаря этому, ступичные ходят по 120 и более тысяч километров пробега. Но иногда, этот срок сокращается и причем, существенно. Перечислим основные причины сокращения срока службы, подшипника ступицы:
- частые попадания колеса в ямы на высокой скорости;
- потеря смазочной жидкости;
- неправильная затяжка при замене;
- кривая запрессовка при замене;
И так, если автомобиль попадает в яму колесом, да еще и на высокой скорости, ступичные подшипники, как собственно и вся подвеска, испытывают огромные нагрузки, чтобы не сказать перегрузки. И если такое случается часто, ступичные могут умирать раньше положенного срока. Аккуратная езда существенно продляет срок службы очень многих и очень разных частей автомобиля, и ступичного подшипника в том числе.
Если повреждены защитные пыльники, то из внутренней части подшипника вытекает смазка и подшипник умирает. Поэтому, при замене ступичных, нужно следить чтобы защитные элементы были установлены правильно и не повреждались в процессе установки.
Что касается неправильной затяжки, то это причина, которая относится к компетенции специалистов, осуществляющих замену ступичных подшипников. Если затянуть подшипник очень сильно, он может перегреваться, что негативно сказывается на его ресурсе.
Ну а перекосы при запрессовке ступичного подшипника приводят к тому, что нагрузки, которые воспринимает подшипник, распределяются неравномерно. А это, приводит к неравномерному износу.
Следует отметить, что два последних фактора, снижающих срок службы ступичного подшипника, относятся к работе слесарей, которые производят замену. А потому, доверяйте такую работу, как и любимое авто вообще, только надежным и проверенным профессионалам. Тем более что если вы водите машину аккуратно, и не проверяете ее на прочность жестко и регулярно, осуществлять замену ступичных подшипников, вам придется не часто.
Симптомы неисправности ступичного подшипника
Первым признаком, свидетельствующим о неисправности ступичного подшипника, является характерный такой звук. Это отчетливый хруст, стук или скрежет в области колеса. Вы услышите его и в автомобиле и снаружи, когда машина проезжает мимо.
Еще одним признаком неисправности ступичного подшипника является вибрация, которая передается и на руль и на всю машину. Поэтому, пропустить этот симптом, тоже вряд ли получится.
Если автомобиль ведет в первую или левую сторону, это так же может быть результатом проблем со ступичным подшипником. Суть в том, что когда одно колесо подклинивает, прямолинейное движение, увы, невозможно. В таких случаях, нужно менять подшипник, безотлагательно.
Как определить неисправность ступичного подшипника
В принципе, сами симптомы износа ступичного подшипника, достаточно красноречивы и позволяют с высокой точностью предполагать источник неполадок. Тем не менее, можно проверить состояние подшипника, практически стопроцентно. Для этого, нужно поддомкратить машину, поставить под нее подпорки, после чего покачать колесо в вертикальной плоскости. Если вы ощущаете люфт, подшипник ступицы нужно менять. Можно так же повращать колесо и если с подшипником непорядок, вы услышите специфические шумы или почувствуете неравномерность вращения.
Данная деталь являет собой особый связующий механизм, он находится между осью и ступицей. К последней крепится диск с покрышкой. Такая деталь выполнена из двух колец, а между ними вставлены конические элементы, изолированные резиновой частью. Этот элемент причисляют к подшипникам качения. Ресурс ступичного подшипника достаточно велик и в среднем составляет 150 тысяч км пробега. Деталь можно не менять на протяжении 5 лет.
Как понять, что ступичный подшипник неисправен? В подобном случае к стандартному шуму покрышек во время движения прибавляется неприятный и очень низкочастотный гул. Помимо постоянного гула во время движения авто поломка ступичного подшипника может сопровождаться следующими «симптомами»:
- Авто тянет в сторону – это происходит из-за того, что неисправная деталь как будто стопорится. Как результат, машину тянет вправо или влево, как при неисправности сход-развала.
- При изношенном подшипнике обычно появляется вибрация, она во время езды отдает в руль и в кузов. Это один из явных признаков неисправности ступичного подшипника. Важно как можно скорее заменить этот элемент, так как обойма сильно изношена, и вот-вот произойдет «клин».
Ещё один из признаков поломки подшипника качения – своеобразный хруст при движении авто. Это случается из-за того, что обойма практически полностью развалилась и сферические элементы расположены неправильно. Узнать такой хруст легко, его хорошо слышно салоне.
Чем же опасен неисправный подшипник?
Если проигнорировать появившийся гул, свойственный поломке ступичного подшипника, то он будет усиливаться. Как итог, его будет замечать не только водитель, но также и все пассажиры. Неприятный шум при неисправности ступичного подшипника не самая главная проблема.
Намного хуже, что, если не предпринять никаких мер, элемент может заклинить . В итоге полуось полностью деформируется, а шаровая опора рычага моментально выходит из строя. Особенно опасно, когда такая поломка происходит при движении на повышенной скорости, к примеру, за городом.
Почему подшипник может выйти из строя?
Такого рода элементы имеют большой срок службы и ломаются достаточно редко. Однако каждый автомобилист всё-таки сталкивается с подобной проблемой. Наиболее частая первопричина неисправности ступичного подшипника – езда по плохой дороге. Плохое состояние дорог всегда влечёт за собой серьёзные последствия для авто. Именно поэтому существенно увеличивается нагрузка полностью на всю подвеску.
Ещё одна из причин поломки – это неверная запрессовка подшипника.
Если же он будет стоять неправильно, к примеру, наискосок, то он довольно быстро износится. Хватит его не больше, чем на 2 — 3 тысячи километров.
Как проверить неисправность ступичного подшипника
Самым первым признаком того, что неисправен передний ступичный подшипник, будет очень низкочастотный и весьма неприятный гул, который постепенно только нарастает. И всё-таки как проверить подшипник ступицы переднего колеса? Для наиболее детального определения возможно взять на вооружение следующий метод, в котором используются повороты влево и вправо.
- В процессе поворота в левую сторону автомобиль начинает крениться на правую сторону. В таком же случае наибольшая нагрузка будет идти на правое колесо, с левого снимается вся нагрузка.
- При движении авто на скорости от 10 до 15 км в час из-за очень резкого поворота руля в левую сторону полностью стихает посторонний гул. Это значит, что возникли проблемы со ступичным подшипником левого колеса. Если же шум уходит при повороте только направо, то сломан подшипник правого колеса.
Чтобы сделать диагностику наиболее правильной потребуется приподнять авто домкратом либо подъёмником (если есть). После мотор машины разгоняется до 4 передачи. Скорость должна достигать 70 — 80 км в час помощи автомобильного домкрата. Требуется запустить двигатель, разогнать машину, выжать сцепление, а после отключить передачу. Далее необходимо выйти из салона, а после на слух точно определить источник шума. Когда колесо полностью встанет, нужно взять его в руки по верхней и нижней части, начиная раскачивать его в вертикальном положении.
Наличие пусть даже маленького люфта — в этом случае можно говорить о выявленной поломке ступичного подшипника.
Точно таким же образом можно просмотреть наличие люфта при раскачивании колеса ещё и в горизонтальной плоскости.Существует ещё один вариант, как проверить ступичные подшипники:
- Для начала нужно поставить авто на ровную поверхность. С это целью идеально пойдет наиболее ровное асфальтированное покрытие.
- В первую очередь проводится проверка на люфт вертикальной оси. Для этого нужно взять колесо в верхней точке и попытаться сильно раскачать.
- Если слышны щелчки, то уже можно говорить о наличии ступичного люфта.
- Чтобы полностью быть уверенным в наличии неисправности подшипника, нужно приподнять колесо с использованием домкрата и начать быстро вращать его вручную. Если есть хруст, пора ехать на СТО.
При работе машин изменяются размеры деталей, структура материала, появляются внешние и внутренние, видимые и скрытые дефекты, от чего падает мощность машин. В этом случае говорят, что машина изнашивается.
Изнашивание - это разрушение и отделение материала от поверхности де-
тали и (или) накопление остаточной деформации при тре-
нии, проявляющейся в постепенном изменении размеров и
(или) формы.
Результат изнашивания называется износом . Он выражается в линейных и массовых единицах или в снижении физико-механических свойств детали: прочности, упругости и др.
Различают:
● местный - называется износ на отдельном участке поверхности
● допускаемый - износ, при котором деталь сохраняет работоспо-
собность;
● и предельный износы деталей - износ соответствует предельному
состоянию детали, при котором дальнейшая работа тех-
нически невозможна или экономически нецелесообразна.
Кроме того, износы деталей, встречающиеся при эксплуатации машин, различаются:
По причинам возникновения;
Характеру их нарастания;
И результатам проявления.
Поэтому износы разделяют:
▪ на медленно нарастающие (естественные ) - являются следст
виием длительной работы сил трения, воздействия вы-
соких температур и других факторов при нормальных ус-
ловиях работы машины и при выполнении в установлен-
ные сроки мероприятий по техническому обслуживанию.
Эти износы составляют группу постепенных отказов и характеризуют долговечность узла и механизма, а следовательно, и машины в целом.
▪ и быстро развивающиеся (аварийны е) - проявляются иногда даже
после непродолжительной работы машины.
Они свидетельствуют о дефектах ее изготовления, о некачественном техническом обслуживании, а также объясняются проявлением случайных обстоятельств при использовании машин и составляют группу внезапных отказов, определяющих надежность машин.
Изнашивание большинства деталей машин при эксплуатации, как показывают исследования, может быть представлено (в упрощенном виде) в виде кривой ABCD (рис. 1). На кривой видны три участка . Участок АВ изображает интенсивное изнашивание деталей в процессе приработки. Участок ВС характеризует постепенное изнашивание в процессе работы машины. Участок CD соответствует интенсивному изнашиванию, при котором дальнейшая эксплуатация может закончиться аварией.
Рис.1. Кривая изнашивания сопряжения деталей.
Валы и оси поддерживаются специальными деталями, которые являются опорами. Название "подшипник " происходит от слова "шип" (англ. shaft, нем. zappen, голл. shiffen – вал ). Так раньше называли хвостовики и шейки вала, где, собственно говоря, подшипники и устанавливаются.
Опоры валов и осей, на которые они опираются своими цапфами, называются подшипниками ;
Опоры, воспринимающие осевую нагрузку от пяты вала, называются подпятниками .
Назначение подшипника состоит в том, что он должен обеспечить надёжное и точное соединение вращающейся (вал, ось) детали и неподвижного корпуса. Следовательно, главная особенность работы подшипника – трение сопряжённых деталей.
Подши́пник - это техническое устройство, предназначенное для использо-
вания в качестве опоры движущихся деталей механизма с це-
лью фиксации их положения относительно неподвижных де-
талей, восприятия и передачи нагрузки на другие части конст-
рукции, обеспечения вращения, качания или линейного пере-
мещения (для линейных подшипников) и снижения трения.
Основные типы подшипников . По принципу работы все подшипники можно разделить на несколько типов:
Подшипники качения;
Подшипники скольжения;
Газостатические подшипники;
Газодинамические подшипники;
Гидростатические подшипники;
Гидродинамические подшипники;
Магнитные подшипники.
В зависимости от принципа действия подшипники делят на два основных вида:
I - подшипники качения - в качестве основного узла, уменьшающего
трение выступают тела качения (шарики или ролики);
II - и подшипники скольжения - тела качения отсутствуют и трение
уменьшается за счет гладких, как правило смазываемых поверхно-
Подшипники качения. Подшипники качения – те, у которых потери на трение во много раз меньше за счёт установки между опорными поверхностями цапфы и подшипника шариков или роликов, т.е. скольжение заменяется трением качения.
Трением качения называется трение, проявляющееся при перекатывании круглого тела по поверхности.
Основными частями подшипника качения являются:
Наружное кольцо;
Внутреннее кольцо;
Тело качения (шарик или ролик);
Сепаратор, фиксирующий положение тел качения.
Это могут быть или шарики, или ролики (короткие толстые либо длинные иглообразные), или конические ролики, или бочкообразные, или даже спиралевидные пружины. Обычно подшипник выполняется как самостоятельная сборочная единица, состоящая из наружного и внутреннего.
Рис.3. Принципиальная схема опоры с подшипником качения.
По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба – дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.
Тела качения во избежание ненужного контакта друг с другом и равномерного распределения по окружности заключены в специальную кольцеобразную обойму – сепаратор (лат. Separatum – разделять).
Классификация подшипников качения осуществляется на основе следующих признаков:
А). По виду тел качения :
Шариковые;
Роликовые.
Б). По типу воспринимаемой нагрузки :
Радиальные;
Радиально-упорные;
Упорно-радиальные;
Упорные;
Линейные.
В). По числу рядов тел качения :
Однорядные;
Двухрядные;
Многорядные.
Г). По способности компенсировать перекосы валов :
Самоустанавливающиеся;
Несамоустанавливающиеся.
Достоинства подшипников качения:
Низкое трение, низкий нагрева, следовательно, более высокий КПД (до 0,995) ;
В 10...20 раз меньше момент трения при пуске по сравнению с подшипниками
скольжения;
Простота обслуживания и замены;
Экономия смазки;
Высокий уровень стандартизации (комплектной взаимозаменяемостью в миро-
вом масштабе);
Экономия дорогих антифрикционных материалов;
Малой чувствительностью к недостатку смазки;
Простота ремонта машины вследствие взаимозаменяемости подшипников;
Относительной дешевизной, благодаря массовому характеру производства.
колец, между которыми и помещены тела качения.
Недостатки подшипников качения:
Высокие габариты (особенно радиальные) и вес;
Высокие требования к оптимизации выбора типоразмера;
Слабая виброзащита, более того, подшипники сами являются генераторами ви-
брации за счёт даже очень малой неизбежной разноразмерности тел качения;
Шум во время работы, обусловленный погрешностями форм;
Повышенная чувствительность к неточности установки;
Сложность установки и монтажа подшипниковых узлов;
Слабая сопротивляемость ударной нагрузке;
Невозможность работы на сверхвысоких скоростях (свыше 50000 об/мин ),
вследствие прогрессивного возрастания центробежных сил инерции;
Плохую работу в загрязненной среде;
Высокая стоимость при мелкосерийном производстве уникальных по размерам