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.
Стакан, подшипник, опора: к чему крепятся амортизаторы и почему там что-то ломается?
Что такое амортизаторы или амортизаторные стойки, знают все. Или хотя бы догадываются, зачем они нужны в общих чертах. И это нормально: про стойки и амортизаторы написано очень много всякого разного, полезного, толкового или хотя бы интересного. Про то, как эти детали крепятся к кузову, говорят мало. Вроде есть там какой-то «опорник», есть какой-то «стакан». А ещё что-то иногда может там хрустеть, трещать, стучать или даже отваливаться. Что именно?
«Задача у нас простая».
Начнём всё-таки с амортизаторов. Иногда встречается мнение, что они нужны для того, чтобы машину не трясло, чтобы ехать в ней было мягко и комфортно. Это не совсем так. За мягкость отвечают пружины – упругие элементы (сегодня не будем говорить про рессоры, пневмо- или гидроподвеску, у которых есть свои особенности). Амортизаторы нужны для обратной задачи: гасить те колебания кузова, которые начинаются во время работы пружин. Если амортизатор убрать, кузов будет очень долго раскачиваться на пружинах, колёса будут скакать по неровной дороге, а машина перестанет нормально управляться. Нечто похожее возникает при неисправности амортизаторов, когда они не способны выполнять свои функции.
Чтобы закрепить пружину, большого ума не надо. Достаточно упереть её нижним концом в деталь подвески (рычага или балки), а верхним – в кузов или деталь, прочно соединённую с кузовом. В случае с амортизационной стойкой конструкция получается чуть сложнее (только потому, что в ней объединены амортизатор, пружина, поворотный кулак и рычаг подвески), но пока это не важно.
Важно, что в конструкции стойки есть такой же амортизатор, который тоже надо куда-то крепить. И если в задней подвеске крепление амортизатора довольно примитивное, то в передней оно заметно сложнее. Оно понятно: если сзади амортизатор должен работать только в одной плоскости, то в передней он ещё должен как-то крутиться вокруг своей оси вместе с передним управляемым колесом. Этим и обусловлена разница в креплениях амортизаторов и стоек. Начнём с более сложной конструкции – с крепления передней амортизационной стойки.
Тот самый «опорник»
Если стойка должна вращаться, то в ней должен быть подшипник. И вот как раз такой опорный подшипник и есть тот самый механизм, соединяющий кузов и стойку. По своей сути это обычный подшипник качения с очень прочной обоймой. Эта обойма должна выдерживать все удары, которые может испытать колесо и предать его стойку. Обойма с помощью металлической площадки крепится к стакану кузова. Через центр подшипника проходит шток амортизатора. В общем-то всё: на этом конструкция заканчивается. Я же говорил, что ничего сложного в ней нет, не так ли?
Да, теоретически всё сделано очень просто и надёжно. Но, как и любой другой подшипник, опорный подшипник (или по-братски «опорник») имеет свой ограниченный ресурс.
Конечно, в первую очередь его губят пыль, песок и остальная дорожная грязь, от которых невозможно защититься на сто процентов. Что-то всё равно попадает внутрь, постепенно смазка стареет, а сам подшипник выходит из строя. И это нормально.
Кроме того, на его долговечность влияет исправность самой подвески. Лишние стуки из-за разбитых сайлентблоков, шаровых опор и даже рулевых тяг и их наконечников тоже сокращают жизнь бедного подшипника.
Ну и, наконец, есть просто не очень удачные опорники, которые выходят из строя на некоторых автомобилях (хотя бы на тех же Тигуанах первого поколения или на множестве Фордов или Вольво). Тут поможет только смирение и поиск каких-то нормальных аналогов.
Как понять, что опорный подшипник пора менять? К сожалению, не понять этого невозможно: поломка довольно-таки шумная и своими звуками может вывести из себя даже шаолиньского монаха. В первую очередь появляется хруст при повороте руля. Это уже сам по себе достаточно точный признак «попадалова» на замену опорника. А если сюда добавляется хруст, скрежет или стук при проезде неровностей, то диагноз практически стопроцентно точный. Для собственного успокоения можно провести несложный тест. Открываем капот и находим под ним «стаканы» с опорниками. Это несложно. Теперь смотрим, нет ли на них каких-нибудь защитных колпачков. Если есть, то снимаем. После этого мы сможем увидеть шток амортизатора, который закреплён в опорном подшипнике. Кладём на него руку и раскачиваем машину. Есть люфт – всё, приехали. Люфта в исправном подшипнике не бывает.
Теоретически с хрустом опорника можно немного поездить. Но долго испытывать судьбу не советую. Бывает, что опорник внезапно разваливается, и куда в этот момент потащит руль, неизвестно. А ещё его может здорово закусить, что в повороте может привести к трагедии. Так что затягивать с ремонтом не стоит.
Менять опорники лучше парой. Вообще, в ходовой всё лучше менять с обеих сторон одновременно, и опорный подшипник – не исключение. Правда, если перед смертью подшипника эта сторона автомобиля влетела в большую яму и причинно-следственная связь между ямой и гибелью опорника установлена явно, то можно заменить и с одной стороны.
Кое-что попроще
Крепление амортизаторов задней подвески сделано заметно проще. Этим амортизаторам нет необходимости крутиться вокруг собственной оси, поэтому подшипников там нет. Есть чашка, в которой в резине стоит втулка. В этой втулке закреплён шток амортизатора. Без резины обойтись нельзя: она гасит вибрации, которые амортизатор щедро отдаёт на кузов. Казалось бы, тут ломаться вообще нечему. Но ломается, собака. Подводит, конечно, именно резинка, которая может порваться или отслоиться от втулки. Чем это грозит?
Самое печальное произойдёт, если подушка порвётся полностью. Шток амортизатора оказывается не закреплённым полностью и начинает болтаться в стакане кузова. А это как минимум – знатный грохот. Причём очень своеобразный: будто что-то отвалилось внутри машины и грохочет в кузове. Оно так и есть, потому что свободно мотающийся шток амортизатора начинает лупить прямо по кузову.
Если отслоение только началось, диагностировать поломку по звуку сложнее. Во-первых, стучать в этот момент пока ещё нечему, во-вторых, звук чаще неоднозначный. Будто кто-то тяжко вздыхает в месте крепления опоры. Или будто грустно квакает лягушка. В общем, понять трудно и можно перепутать с помирающим амортизатором. А вот когда опора оторвётся, тут уже всё становится ясно. Но поздно.
Грохот может быть таким сильным, что возникают справедливые опасения: а можно ли так ехать в сервис? Или лучше всё-таки поехать на эвакуаторе? Конечно, на эвакуаторе лучше, но большой необходимости в нём нет. Можно потихоньку доехать и так. Главное – очень медленно и по хорошей дороге. Если от души подпрыгнуть в яме, шток амортизатора провалится в ходе отбоя внутрь кузова и может упереться в него изнутри. И это заметно добавит головной боли. Кроме того, нужно помнить, что одного амортизатора на машине нет (шток-то болтается, так что амортизатор фактически не работает), что заметно сказывается на управляемости. Хотя, конечно, если красться в сервис со скоростью 40 км/ч, то на последнюю можно наплевать. В крайнем случае, если совсем прижало, лучше совсем снять амортизатор (всего-то открутить один болт снизу) и доехать до места ремонта вообще без него. На дороге машина, конечно, будет стоять неважно, но хотя бы грохот не сведёт с ума.
Конечно, как и в случае с опорными подшипниками, опоры задних амортизаторов тоже лучше менять парой.
Что не так?
У опор, что передних, что задних, есть одна особенность: на некоторых автомобилях они могут быть одной частью с амортизатором или стойкой. То есть, оригинальной детали не может быть в принципе. Это не должно расстраивать. Почти всегда можно подобрать аналоги и заменить опору отдельно от амортизатора. Причём иногда доходит до смешного: например, на Мазде 3 и соплатформенном втором Фокусе опоры задних амортизаторов практически одинаковые, но на Фокусе это отдельная деталь, а на Мазде она по заводу идёт в сборе с амортизатором. Зачем – загадка. Впрочем, в продаже полно аналогов.
Так, а что там со «стаканами»? Про них же тоже обещал сказать пару слов. Но говорить особо нечего. Если вашей машине не двадцать лет и она не Mercedes W210, то проблем со «стаканами» вы, скорее всего, не увидите ещё долго. А вот при покупке подержанной машины во время проверки передних опорных подшипников (по тому самому методу, который я описал выше) очень советую обратить внимание на эти самые «стаканы». Если на одном из них выбит VIN, а сам он переварен, будут неприятности похуже, чем с опорами стоек. Но это уже другая история, более дорогая и печальная. Ну её в топку.
Роль подшипников в автомобиле и промышленности
Сегодня существует огромное количество разновидностей подшипников. Все они отличаются по конструкции, техническим характеристикам и сфере применения. Пожалуй самый интереный набор подшипников можно найти в обычном автомобиле. Собственно без них создание любой машины невозможно.
Основная задача всех подшипников обеспечивать вращение одной части относительно другой, неподвижной части. На этом принципе сегодня изготавливают тысячи видов подшипников. Десятки тысяч инженеров проектируют самые эффективные схемы обеспечивающие качение с наименьшим сопротивлением. Применяются высококачественные и надежные материалы, плюс инновационная смазка, которая в большинстве случаев играет важнейшую роль в работоспособности узла. Например, опорно-поворотные устройства ISB кроме вращения обеспечивают функциональность устройства, выдерживая довольно серьезные нагрузки.
Большая часть промышленного производства зависит от подшипников. Станки, оборудование, механизмы во всех используются те или иные подшипники. Именно от них и зависит производительность и конкурентоспособность не только отдельного предприятия, но и целых отраслей. Автомобильная отрасль одна из них.
Двигатель авто
Как вы думаете, какие подшипники стоят в силовом агрегате вашего автомобиля? Подшипник скольжения или вкладыш, на котором вращается коленчатый вал. Особенность такого элемента в том, что вращение осуществляется только за счет давления масла, которое обеспечивает необходимый слой смазки. По сути шейка коленвала и вкладыш в такой схеме практически не соприкасаются, поскольку прокладкой в данном случае является жидкость. Важнейшую роль в данной конструкции играет масляный насос, обеспечивающий нужно давление. Если насос работает плохо, то двигатель довольно быстро «застучит» и выйдет из строя. Любое масляное голодание в таком случае противопоказано.
Трансмиссия авто
В коробке передач, мостах и редукторах стоят совершенно различные типы подшипников. Это могут быть и шариковые и роликовые и игольчатые. Кроме стальных могут использоваться и подшипники из комбинированных материалов. Естественно все они нуждаются в смазке. Но если в двигателе для этого используется масляный насос, то в коробках передач масло подается на трущиеся поверхности методом разбрызгивания. Корпус редуктора или КПП обычно полностью закрыт, чтобы уровень масла всегда оставался стабильным. Если подшипники изнашиваются или упал уровень масла, то водитель при движении может услышать характерный гул.
Ходовая часть и рулевое управление
Важнейшую роль в движении машины играют подшипники ступиц. Они обеспечивают плавное вращение колес. От их качестве и надежности зависят многие показатели машины, в том числе и расход топлива. Определить износ подшипника ступицы можно по ненормальному нагреву ступицы. Эти элементы влияют на безопасность любого транспортного средства напрямую. В подвеске типа «Макферсон» есть специальные опорные подшипники, обеспечивающие поворот колес. В разных моделях авто эти подшипники имеют совершенно различную конструкцию. Но в случае выхода их из строя вы заметите скрип при повороте руля.
Будьте внимательны и вовремя меняйте подшипники в своей машине. От этого зависит не только расход топлива и другие эксплутационные расходы, но и ваша безопасность на дороге.
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.
Подшипники автомобиля: причины износа и особенности, о которых нужно знать
И вновь о подшипниках и ступицах автомобилей
Владельцы автомобилей вспоминают о подшипниках, только когда они начинают греметь. Это один из ключевых элементов в автомобиле, поэтому важно знать особенности конструкции, функции, признаки износа подшипников.
При пробеге 180 000-200 000 км ступичный подшипник совершает до 100 000 000 оборотов. Поэтому кажется логичным, что после такой нагрузки они выходят из строя. Но в действительности разрушение в большей степени провоцируют негативные факторы, которые сопровождают эксплуатацию автомобиля: удары, вибрация, влага и загрязнение.
Характерный признак износа подшипника – шум. Сначала он еле слышен, нарастает по мере ускорения износа. При критических повреждениях неприятный звук становится очень громким, и не заметить его нельзя. Вой или жужжание нарастают по мере набора скорости и не заглушаются музыкой или звуком работающего двигателя.
Игнорирование проблемы приводит к заклиниванию колеса. Это особенно опасно при движении на высокой скорости по трассе. Поэтому не стоит откладывать визит на СТО, если появился неприятный звук во время разгона.
Зачем нужны подшипники, их конструктивные особенности
Это детали, которые обеспечивают вращение колес и других элементов, сочетают плавность движения с жесткой фиксацией. В автомобилях, которые выпускались более 10 лет назад, устанавливались обслуживаемые подшипники. Это означает, что их эксплуатационный ресурс мог быть продлен путем периодического смазывания и регулировки технологических зазоров.
Современные автомобили оснащаются необслуживаемыми подшипниками. Они не подлежат восстановлению и при износе меняются на новые. В основном на машины устанавливаются двухрядные или конические подшипники – производители интегрируют их в конструктивные элементы: ступицы, поворотные кулаки, тормозные барабаны. Подшипники разделяются на модели с дорожками внешнего и внутреннего качения.
Это увеличивает стоимость содержания автомобиля, так как при износе подшипника приходится менять весь узел, хотя он еще пригоден для эксплуатации. Для увеличения ресурса элементов качения устанавливаются средства защиты от влаги и загрязнения: крышки, заглушки. Но они, по мнению производителей, не настолько эффективны.
Почему изнашиваются подшипники
Обычно подшипники выдерживают 150 000-180 000 км пробега, но при благоприятных условиях эксплуатации технический ресурс увеличивается. В то же время известно много примеров, когда заводские подшипники не выдерживают и 70 000 км пробега.
На их работоспособность влияет множество факторов: интенсивность использования автомобиля, балансировка, сход-развал, конструктивные особенности подвески. Последнее касается геометрии элементов. Разрушительное воздействие на подшипники оказывают удары при переезде препятствий, например высоких бордюров.
Негативно сказывается на эксплуатационном ресурсе пробуксовка, резкие вхождения в повороты или полицейские развороты. Еще одна актуальная и распространенная проблема – небрежное отношение мастеров СТО. Так, во время ремонта тормозной системы при демонтаже узла неаккуратные действия (например, резкие, сильные удары молотком) повреждают подшипник. После завершения ремонта он быстро разрушается, и владелец опять вынужден обращаться на СТО. Чтобы избежать подобных проблем, для аккуратного снятия подшипников нужно использовать специализированный гидравлический пресс.