Для чего нужны подшипники в колесах

Обновлено: 03.07.2024

Ступица – сердцевина во вращающемся механизме, с отверстием для посадки на вал/ось. Служит основной деталью колеса и подвески, предназначена для фиксации и установки колеса, а также всех его компонентов. Обеспечивает доступ к другим деталям в случае поломки, кроме тех ситуаций, когда выходит из строя тормозной барабан, диск или подшипник.

Классификация ступиц

Для ведущих управляемых и неуправляемых колес. Для неуправляемых: деталь устанавливается на ведущих осях легковых/грузовых автомобилях, в том числе и спецтехнике, но только с задним приводом. Для управляемых: ступица размещается на переднем мосту автотранспортных средств с передним приводом, оптимальна также и для полноприводных автомобилей.
Для ведомых управляемых и неуправляемых колес. Для управляемых колес: крепится на передних колесах, но для машин с задним приводом. Для неуправляемых: установка ступицы предусмотрена на задние колеса, но с передним приводом.

Функции и задачи ступиц

Ступица, как часть подшипника, обеспечивает колёсам автомобиля полноценное вращение. Все ступицы передают крутящий момент колесу, удерживают тормозную систему авто, крепят колесо к подвеске, вращают его вокруг оси. За счёт этого автомобиль осуществляет свою главную функцию – едет.
В передних и задних колёсах детали подшипника выполняют немного разные функции.
Основные задачи ступиц передних колёс – соединение диска с поворотным механизмом, торможение и движение автомобиля в целом, если он переднеприводный. Дело в том, что в этом случае именно через эту запчасть происходит вращение колеса. В заднеприводных автомобилях важными являются не только передние, но и задние ступицы. Они обеспечивают крутящий момент, ответственные за тормозной путь машины, оснащены датчиками движения и скорости (в современных иномарках).

Для чего нужна ступица колеса

• передача крутящего момента колесу;
• удержание узлов на полуоси;
• обеспечение вращения колеса;
• удержание барабана и тормозного диска;
• фиксация диска колеса.

Конструкционные особенности

Чертеж ступицы

Назначение

Функциональные особенности детали в первую очередь сказываются на работе тормозного и рулевого управления. Благодаря работе ступицы осуществляется вращения колеса вокруг оси, при этом подвеска закреплена и надежно удерживается на посадочном месте.

Особенности крепления

Ступица крепится к подшипнику или двум, благодаря чему имеет возможность вращаться и передавать это вращение колесу. Металлическую запчасть прикрепляют шайбой или несколькими гайками. Само изделие устанавливают на край коленвала с помощью подшипника. Сейчас обычно ступицы крепят к роликовым или конусным подшипникам. Изделие для крепления колеса изготавливают из высокопрочного металла в виде цельнолитой болванки. Заготовку потом мастер обрабатывает на станке до готовой запчасти.

Для каких видов спецтехники применяется

• строительной: бетономешалки, автокраны и экскаваторы;
• подъемной: автовышки, краны-манипуляторы, погрузчики;
• коммунальной: снегоуборочные машины;
• сельскохозяйственной: уборочные машины;
• дорожной: бетоноукладчики и асфальтоукладчики, а также катки.

Стандартные характеристики и размеры

Подшипниковые детали для крепления колёс изготавливают разного размера. Речь идёт о диаметре ступицы. Размерные характеристики запчасти всегда будут зависеть от марки автомобиля и размера колёсных дисков. Производители придерживаются правила: цилиндр металлического изделия должен всегда совпадать с размером колеса автомобиля. Определением этих параметров занимается специальная система – DLA. Дело в том, что большие колёса на ступицах маленького диаметра будут болтаться. Иногда для колёсных дисков большого диаметра, под которые не подходит стандартная ступица, устанавливают дополнительное переходное кольцо.

Причины поломки и замена ступицы

Определить поломку ступицы поможет стук и слух

- Первый способ – постучать о колесо ногой. От лёгких ударов шины не должны ни шататься, ни люфтовать. Если же ощутили шатание или заметили зазор между запчастями при постукивании, то это сигнал о поломке.

- Другой вариант – прислушаться во время езды. Если из-под колёс доносится неприятный режущий звук или любой другой посторонний шорох – деталь колеса следует немедленно заменить.

На передних и задних колёсах неисправность запчасти определяют по-разному.
На передних шинах это сделать проще. Нужно разогнать автомобиль до скорости 60 км/час и выше и повилять по дороге в разные стороны. Если поломался левый подшипник, то звук будет усиливаться на левом повороте, а если правый – соответственно при повороте вправо.
Неисправные ступицы на задних колёсах ведут себя иначе. Определить, какая поломалась – трудно. Бывает, что неприятный звук доносится справа, но сломана левая запчасть. Опытные автомобилисты советуют приподнять корму авто, после чего покрутить колесо в разные стороны. Одно и другое. Там, где услышите хруст, посторонний звук или обнаружите люфт – нужен ремонт либо замена детали.

Подшипники ступицы

Данная деталь представляет собой подшипник качения, состоящий из внутренних/наружных колец и сепаратора. Какие виды выделяют:

Вспомните: волочить какой-либо тяжелый предмет по скользкой, мокрой глине значительно легче, чем по сухому, шероховатому асфальту. А если приходится волочить по асфальту, то лучше подкладывать под предмет какие-нибудь катки. На языке техники это значит, что уменьшить трение можно, заменив сухое трение жидкостным трением скольжения или трением качения.
Опорные участки вала – их называют шипами или шейками – протачивают, шлифуют и помещают в специальные опоры – подшипники, которые разделяются на 2 основные группы: подшипники качения и подшипники скольжения.

подшипники скольжения состоят из корпуса с отверстием и запрессованной в него втулки, а чаще – из разъемного корпуса и вкладышей. При сборке вал кладется отшлифованными шейками на нижние половинки вкладышей и накрывается верхними половинками.

Благодаря тому, что трущиеся детали делают всегда из разных материалов ( валы – из черных металлов, вкладыши - из бронзы или другого сплава), трение значительно снижается. Но этого мало. На внутренней поверхности вкладышей имеются бороздки, по которым растекается смазка. Как только вал начинает вращаться, он затягивает под шейки частицы масла. Постепенно между валом и вкладышами образуется масляная пленка, она приподнимает вал, и он вращается, уже не касаясь поверхности вкладышей. Так сухое трение заменяется жидкостным.

При больших частотах вращения даже трение жидкостного скольжения вызывает сильный нагрев подшипника. Его надо охлаждать, и это обязанность также поручается маслу. В одних подшипниках устраивают масляную ванну, а на вал надевают кольца, которые, вращаясь, подают свежее масло из ванны на шейку вала. В другие подшипники непрерывно подают масло при помощи специальных насосов. Масло одновременно и смазывает трущиеся поверхности, и охлаждает их. Обеспечить надежную работу подшипников скольжения не просто: они требуют повседневного ухода.

Значительно надежнее и удобнее в эксплуатации подшипники качения. В таких подшипниках стальные шарики ( шариковые подшипники) или ролики ( роликовые подшипники) катятся по канавкам колец, поставленных между вращающимися валом и неподвижной опорой. На преодоление трения в шариковых подшипниках тратится всего несколько тысячных долей общей нагрузки на вал. Смазывать их надо густым маслом только при очередных ремонтах машин.

Решая вопрос о том, какому виду подшипников отдать предпочтение, надо учитывать, что подшипники скольжения плохо работают при трогании с места, пока не образовалась масляная пленка (к тому же при резких толчках на валу эта пленка легко нарушается). Подшипники качения, наоборот, хорошо работаю при трогании с места. Но и у них есть недостаток: они плохо переносят очень большие нагрузки, когда давление на шарики или ролики оказывается чрезмерно большим. Поэтому для каждого узла машины подбирается соответствующий тип подшипника. И это необходимо учитывать, когда строишь различные модели.

В обычных электродвигателях, как правило, устанавливают шариковые подшипники; в редукторах подъемных кранов, в колесных парах железнодорожных вагонов – роликовые. А в любом автомобиле много различных видов подшипников: коленчатый вал опирается на подшипники скольжения, полуоси передних колес – на шариковые, вал ведущей шестерни главной передачи – на конические роликовые и т.д.

Для мощных авиационных двигателей, гигантских прокатных станов и других машин, валы которых испытывают очень большие и часто изменяющиеся нагрузки, применяют игольчатые подшипники. У них между кольцами находятся обильно смазанные тонкие стальные иглы. Сначала такой подшипник работает как роликовый – иглы катятся по поверхности колец. При увеличении скорости вала иглы перестают катиться и вместе с маслом образуют внутренне кольцо, которое скользит между стальными кольцами подшипника. Игольчатый подшипник сочетает достоинства подшипников скольжения и подшипников качения.

Уменьшить трение можно и другими способами. Вы, вероятно, слышали о судах на воздушной подушке. Нагнетаемый сильным вентилятором поток воздуха поступает под днище судна и создает там давление, приподнимающее судно над водой. Увлекаемое воздушным винтом, такое судно легко скользит по поверхности воды как бы на воздушной подушке.

На опытах по электричеству в школе вам, наверное, приходилось видеть, как под действием магнитного поля металлическое кольцо приподнимается над сердечником сильного электромагнита. Оно как бы лежит на невидимой магнитной подушке.

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:

к ступице;
к объединенному в общую конструкцию со ступицей поворотному кулаку.

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:

тела качения;
сепаратора;
внешних и внутренних колец.

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:

цилиндрические шариковые/роликовые;
конические радиально упорные роликовые.

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.

Ведущая ось обычно оснащается радиальными ступичными деталями, тогда как ведомая - радиально-упорными. Например, российский автомобиль ВАЗ оснащен следующим образом:

ВАЗ 2107 — расположенные сзади ступицы оснащены шариковыми подшипниками (по одному, а передние — коническими (по два);
ВАЗ 2108 — на задней оси установлены конические узлы, а впереди — цилиндрические двухъядерные компоненты.

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:

особенностей эксплуатации транспортного средства;
качества изготовления подшипника;
его защищенности от попадания грязи, пыли и песка;
своевременной и систематической регулировки открытых узлов для устранения возникающих люфтов.

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:

вывесить и покрутить колесо, чтобы проверить, имеются ли заедания;
раскачать колесо, двигая его вверх-вниз.

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:

отвертки нужных размеров;
гаечные ключи;
пассатижи;
молоток.

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.

Timeweb - компания, которая размещает проекты клиентов в Интернете, регистрирует адреса сайтов и предоставляет аренду виртуальных и физических серверов. Разместите свой сайт в Сети - расскажите миру о себе!

Виртуальный хостинг

Быстрая загрузка вашего сайта, бесплатное доменное имя, SSL-сертификат и почта. Первоклассная круглосуточная поддержка.

Производительность и масштабируемые ресурсы для вашего проекта. Персональный сервер по цене виртуального хостинга.

Выделенные серверы

Читайте также: