ступичный подшипник для чего нужен
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.
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.
Всё про ступицу колеса и подшипник ступицы
Ступичный узел, на котором держится колесо, несет на себе весь вес автомобиля, дополнительно усиленный динамическими нагрузками (разгон, торможение, повороты).
Как правило, комплектом ступицы или ступичным узлом называют саму ступицу вместе с подшипником, стопорными кольцами, болтами и гайками, а в отдельных случаях к нему еще относится и ось ступицы.
Ступица, подшипник и ось
Ступица колеса
Ступица служит основой для установки колесного диска и тормоза. Ее задача – обеспечивать фиксацию и свободное вращение колеса и сопутствующих деталей, а для ведущих колес ступица служит звеном передачи момента вращения от дифференциала на колесо. Это одна из самых надежных деталей подвески, и вывести из строя ступицу можно разве что в результате аварии или очень длительной эксплуатации в тяжелых условиях.
Для работы при постоянных нагрузках ступицы делают цельнометаллическими: из литой стальной болванки вытачивают деталь нужной формы. Такой способ позволяет изготовить прочную конструкцию без участков напряжения.
На внешний (большой) обод ступицы крепится тормозной диск (барабан) и колесный диск, фиксируемые входящими в комплект болтами или шпильками. Внутренний обод снабжается подшипником (одним или двумя), которые могут располагаться на внешней или внутренней части ступицы, в зависимости от ее назначения и места установки.
Ступица колеса без подшипников и в сборе с подшипниками
Способ установки зависит от того, ставится она на управляемые или неуправляемые (передние или задние), ведущие или ведомые колеса.
По конструктивным особенностям разделяют 4 основных вида ступиц:
Помимо этих, есть и другие варианты конструкции, обусловленные особенностями того или иного автомобиля.
Для некоторых моделей автомобилей различают ступицы для левого и правого колеса, если у них асимметричное крепление. При покупке нужно обращать внимание на сторону установки: левая, правая или универсальная двухсторонняя.
Подшипник ступицы
Ступичный подшипник – одна из самых нагруженных деталей, на которую не только приходится вес автомобиля, но и дополнительные нагрузки от торможений-ускорений-поворотов. Механизм, работающий в таких условиях, делается максимально надежным, и современные подшипники рассчитаны на 200 тыс. км аккуратного «европейского» вождения или 50-100 тыс. км езды по плохим дорогам.
Если сама ступица обеспечивает вращение колеса, то подшипник фиксирует всю конструкцию на подвеске.
По конструкции подшипники делятся на однорядные и двухрядные, шариковые радиально-упорные и конические роликовые. Чем больше опорная поверхность подшипника, тем меньше нагрузка на его элементы и тем дольше срок службы, поэтому многие производители отдают предпочтение коническим подшипникам, которые устанавливаются либо парой (для компенсации разнонаправленных нагрузок), либо сразу делаются двухрядными.
На торцевой поверхности подшипник имеет защитное кольцо, надежно предохраняющее от вытекания пластичной смазки и попадания внутрь воды и грязи. Повреждение кольца означает замену самого подшипника: все они делаются неразборными и неремонтируемыми.
Схема ступицы переднего колеса с подшипником.
1. Поворотный кулак. 2. Наружное грязеотражательное кольцо.
3. Ступичный подшипник. 4. Ступица. 5. Упорная шайба. 6. Гайка.
7. Стопорное кольцо. 8. Внутреннее грязеотражательное кольцо.
Виды ступичных подшипников
В современных иномарках уже не используются обслуживаемые подшипники устаревших моделей (так называемые подшипники нулевого поколения), нуждающиеся в регулировке и смазке. Их место заняли двухрядные подшипники типа HUB-I (первого поколения), которые можно заменить отдельно от ступицы.
Второе поколение – подшипники HUB-IІ, наружная обойма которых снабжена фланцем с крепежными отверстиями, и с его помощью подшипники фиксируются на элементах подвески.
Подшипники HUB-IІ с вращением по внутреннему (слева)
и по наружному кольцу (справа).
Самый современный вариант – подшипник ступицы третьего поколения HUB-IІІ, представляющий собой ступичный узел в сборе, в котором подшипник защищен от внешних воздействий, обладает минимальными показателями радиального биения и отклонениями от линейных размеров. В качестве одной из сторон обоймы (поверхностей качения) в подшипниках HUB-IІІ используется поверхность самой ступицы, что дополнительно снижает вес всей конструкции.
Ступичные узлы HUB-IІІ для ведущего (слева)
и ведомого колеса (справа)
Подшипники второго и третьего поколения снабжаются кассетными уплотнителями, позволяющими газам выходить из рабочей полости, но не пропускающими внутрь влагу и грязь.
Ступичные узлы четвертого поколения HUB-IV объединены со ШРУСами, а конструкции пятого поколения – с тормозными дисками. Такие решения пока не внедряются широко, находясь в стадии разработок и испытаний.
Интеграция в ABS
На современные ступичные узлы могут устанавливаться датчики и сенсоры антиблокировочной системы. Это может быть как классическое зубчатое кольцо, так и новейшего образца магнитный энкодер с переменными участками магнитных полюсов, передающий данные о скорости вращения колеса на считывающий сенсор.
Преимущества магнитных энкодеров – маленький вес (что важно для неподрессоренной массы) и возможность считывать данные при низкой скорости движения колеса. Сами активные датчики имеют меньший вес по сравнению со старыми моделями и легче монтируются на ступичный подшипник.
Система ASB (Active Sensor Bearing)
с кольцом радиального (сверху) и осевого (снизу) типа
Неисправности
Как правило, сама цельнометаллическая ступица практически не ломается. Большинство неисправностей происходит из-за износа подшипника, как естественного, так и аварийного. Признаки неисправности подшипника: гул при движении, перегрев, потеря смазки, деформация поверхности, люфт колеса. Ступичный подшипник требует замены приблизительно раз в 3 года, но этот срок может сократиться или продлиться в зависимости от стиля вождения, режима эксплуатации автомобиля и других факторов нагрузки.
Специалисты рекомендуют проверять состояние ходовой на каждом ТО: мастера смогут выявить и устранить проблему в самом начале, не дожидаясь аварии.
Лопнул шарик в подшипнике ступицы
Ни сама ступица, ни ступичный подшипник ремонту не подлежат: при выявлении неисправностей их можно только заменить. Замена может делаться только на той стороне, где это нужно (слева или справа). В отличие от многих других частей подвески, в случае с деталями ступицы парная замена не обязательна.
Даже при высоком качестве самой детали и безупречной ее установке, рано или поздно менять подшипник придется. Лучше это делать сразу при появлении признаков неисправности, а не дожидаться неприятных сюрпризов.
О том, как выбрать комплект ступицы и на какие бренды обратить внимание, читайте наш «Гид покупателя».
Ступичные подшипники
Ступичный подшипник в конструкции автомобиля представлен деталями двух видов — подшипник задней ступицы и передний подшипник ступицы.
Для чего используется деталь?
Давайте рассмотрим, что представляет собой данная деталь, каковы особенности ее конструкции, как можно диагностировать ее неисправности и каким образом следует выполнять ремонтные работы. Эта деталь обеспечивает крепление колеса транспортного средства к следующим элементам:
Так как ступица является значимой составляющей ходовой части любого автотранспортного средства, обеспечивающей связь между осью и автомобильными колесами, а ступичные подшипники выполняют функцию соединяющего элемента ступицы и оси, сопротивление вращения колес машины при их использовании становится минимальным.
Конструкционные особенности и принцип функционирования
Ступичный подшипник является наиболее нагруженной деталью автомобильного механизма, который должен выдерживать давление всей его массы. Помимо этого, на данную деталь приходятся еще и дополнительные нагрузки разных направленностей, которые возникают в результате передвижения транспортного средства по неровной дороге, резкого торможения и т.д. От качества и надежности этой детали зависит безопасность передвижения машины по автодорогам. Поэтому чрезвычайно важно, чтобы данный элемент отличался высоким качеством, позволяющим ему постоянно оставаться в исправном состоянии.
Ступицы механизма автомобиля снабжены подшипниками качения. Все их модификации обладают схожим устройством, предусматривающим наличие следующих элементов:
Внешние и внутренние кольца представляют собой своеобразные опорные поверхности, фиксирующие подшипник в области оси и в отверстии ступицы.
Для того чтобы тела качения были равномерно распределены по окружности обоймы в конструкции, используется сепаратор. Еще одной немаловажной функцией является недопущение соприкосновения расположенных рядом друг с другом тел качения. В некоторых моделях предусмотрены также пылесборники, не допускающие попадания в узел грязи и пыли. Узлы такого типа называются закрытыми.
Основные разновидности
Тела качения в ступичных подшипниках представляют собой ролики и шарики цилиндрической либо конической формы. Они могут быть выстроены в 1 или 2 ряда. Чаще всего сегодня используются следующие виды:
Современные ступичные модели, выпускаемые для автомобилей с антиблокировочными системами, являются составной частью ступицы. Они имеют конструкции закрытого типа, не обслуживаются и не ремонтируются. При поломке узла необходима замена всей ступицы.
Каждая радиальная модель в ступице зафиксирована отдельно. Все подшипники, как выше уже упоминалось, являются закрытыми и не обслуживаемыми. Регулировать их также нельзя. Возникающие в процессе эксплуатации автомобиля люфты устраняются путем насаживания подшипника на ось с помощью сильного натяга.
Некоторые подшипники (радиально-упорные) на ступицу монтируются сразу по два. Это открытые модели, устанавливаемые посредством слабого натяжения. При образовании люфтов они могут регулироваться.
Диагностика неисправностей и особенности эксплуатации ступичных подшипников
Стандартный ресурс пробега такой детали составляет порядка ста тысяч километров. Учтите, что период использования может быть разным. Зависит он от многих условий, на которые следует обращать внимание. Срок службы зависит от следующих объективных факторов:
Пренебрежение мерами профилактики и езда по разбитым дорогам приводят к сокращению периода службы тел качения и всего узла.
Допускать критического износа ни в коем случае нельзя, иначе это может привести к разрушению всего подшипника, что способно стать причиной возникновения таких плачевных последствий, как заедание колеса или даже его срыв с оси.
Верным признаком изношенности автомобильного ступичного подшипника является хорошо слышимый гул во время движения автомобиля в области колеса. Если гул слабый, износ подшипника пока что не слишком велик. В этом случае автомобилем можно еще некоторое время пользоваться, однако желательно в скором времени сделать диагностику подшипников. В случае необходимости их следует отрегулировать либо заменить. Если же подшипник разрушен полностью, и ремонт его невозможен, вы будете слышать громкий хруст. В этом случае следует тотчас же перестать пользоваться транспортным средством и полностью заменить узел.
Сделать диагностику такого подшипника можно и самостоятельно. Для этого необходимо выполнить следующие действия:
Люфт около радиально-центрических подшипников недопустим. Около радиально-упорных моделей он допускается (незначительный). Появление люфта в цилиндрических узлах свидетельствует о критическом износе. В таких случаях цилиндрический подшипник следует заменить, так как ремонтировать такие модели невозможно. Люфт в конических узлах устраняется с помощью регулировки.
Как можно отрегулировать ступичный подшипник?
Для регулировки необходимы следующие инструменты:
Сначала следует ослабить болты колес на подлежащей регулировке ступице. После этого нужно вывесить и затем снять колесо с помощью домкрата. Затем при помощи отвертки и молотка сбить находящийся в центре ступицы защитный колпачок, отогнуть усики и с помощью пассатижей вытащить стопор. После этого закрутить полностью гайку ступицы и потом открутить ее на четверть оборота обратно. Проверить, легко ли вращается ступица, после чего собрать все в обратном порядке, а затем убедиться в отсутствии люфта.
Если вышеперечисленные меры не помогли устранить хруст, подшипник следует полностью заменить.
При наличии необходимых инструментов и специальных приспособлений (например, слесарных тисков), выполнить замену ступичного подшипника не сложно. Обратите внимание, подшипник должен устанавливаться легко. Если со стороны ступицы ощущается сопротивление, пусть даже и незначительное, ее необходимо заменить в связи с износом посадочного места.
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.