Подшипник ступицы
ПОДШИПНИК СТУПИЦЫ — Подшипник ступицы при эксплуатации автомобиля испытывает значительные нагрузки – как при движении, так и при ускорении или торможении, так ступица колеса фиксирует колеса автомобиля на оси и обеспечивает бесперебойную работу не только колес, но и тормозной системы автомобиля. Высокие требования, которые автовладельцы предъявляют к подшипникам ступиц, обусловлены тем, что именно подшипники влияют на работы ступицы в целом. Эти требования касаются не только высокого качества самого подшипника, но и его правильной установки или замены в случае выхода из строя.
Возможные повреждения подшипника ступицы
На современных автомобилях устанавливаются несколько видов подшипников, гарантирующих безопасную работу многих систем. Это подшипники качения и подшипники скольжения. Подшипник ступицы – это подшипник качения.
Он состоит из нескольких конструктивных элементов, к которым относятся:
• внутреннее кольцо;
• наружное кольцо (поверхности внутреннего и внешнего кольца имеют пазы и дорожки, по которым двигаются тела качения);
• сепаратор, регулирующий работу тел качения;
• тела качения различной формы (шарики или ролики). Тела качения могут быть расположены в несколько рядов, и подшипники могут быть однорядными, двухрядными или многорядными.
К основным неполадкам в работе подшипника ступицы могут привести:
• повреждение дорожек внутреннего или наружного кольца;
• повреждение тел качения подшипника;
• наличие неотрегулированных осевых зазоров;
• нарушение герметичности уплотнителей (и как следствие – снижение уровня смазки).
Характерный признак возникновения повреждений подшипника ступицы – повышение уровня вибрации и шума.
Ресурс службы подшипника ступицы – около ста тысяч километров пробега автомобиля. При этом необходимо помнить о том, что значительные нагрузки, которым подвергаются подшипники, — причина для регулярной проверки их состояния. Для того, чтобы предотвратить возможные повреждения подшипника, рекомендуется каждые 20 тысяч километров пробег проводить их осмотр, при необходимости сменять смазку и проверять угол зазора.
Замена подшипника ступицы
При замене подшипника ступицы используется пресс – это позволит избежать повреждений подшипника в процессе установки.
• с помощью трубки соответствующего диаметра подшипник ступицы запрессовывается в отверстие до упора;
• устанавливается новое стопорное кольцо;
• в порядке, обратном снятию, на место устанавливается тормозной диск или тормозной барабан – в зависимости от конструкции самой тормозной системы автомобиля;
• закрепляется гайка ступицы.
При установке подшипника важно помнить о том, что:
• при запрессовывании усилие должно приходиться на наружное или на внутреннее кольцо (при установке подшипника в отверстие ступицы или на ось соответственно), но не на само тело качения;
• уплотнители подшипника могут быть повреждены острыми инструментами, что сделает его непригодным к эксплуатации;
• правильно отрегулированный зазор в подшипнике позволит избежать выхода подшипника из строя. Уменьшение зазора может стать причиной перегрева подшипника, а увеличение – к неправильной работе тел качения.
Это позволит избежать проблем с установкой и осуществить ее правильно. Правильная установка подшипника ступицы – немаловажный фактор, определяющий срок его службы в не меньшей степени, чем его качество.
Ступичный подшипник – конструкция.
Каждая деталь играет жизненно важную роль.
Эксплуатационные характеристики и срок службы ступичного подшипника зависят от некоторых ключевых факторов, таких как: эффективная смазка, качество используемых материалов, уплотнение подшипника, требования к нагрузке на автомобиль и правильная установка подшипника. Все это очень важно при выборе и установке ступичного подшипника.
Шариковый или конический роликовый подшипник
По типу тел качения различают два основных типа подшипников:
— Шариковый — обычно используется двухрядный радиально-упорный шарикоподшипник. Малая площадь контакта шарикоподшипника обеспечивает низкое трение качения и выдерживает высокие скорости, что делает его идеальным для применения в автомобиле.
— Роликовый — двухрядные конические роликовые подшипники могут выдерживать более высокие нагрузки за счет большей площади контакта ролика с дорожкой качения. Применяются в основном на осях с высокими нагрузками.
Ступичный подшипник состоит из нескольких основных компонентов:
Внутреннее кольцо/Внешнее кольцо/Дорожка качения
Давление в зоне контакта и циклическое перекатывание создают усталостную нагрузку внутри колец во время работы подшипника. Для того чтобы справиться с такой нагрузкой и обеспечить длительный ресурс кольца изготавливают из закаленной стали, с содержанием примерно 1% углерода и 1,5% хрома. Эти основные элементы подшипника должны быть достаточно твердыми, чтобы справляться с усталостными разрушениями и деформациями, и достаточно прочными, чтобы выдерживать прилагаемые нагрузки и минимизировать изменения размеров с течением времени.
Уплотнение
Уплотнение являются ключевым компонентом ступичного подшипника. Оно предотвращает утечку смазки из подшипника, а также попадание грязи и влаги внутрь подшипника.
Ступичные подшипники генерации 1, 2 и 3 оснащены уплотнениями, содержащими несколько уплотнительных кромок, которые соприкасаются с внутренним или наружным кольцом подшипника. Такая конструкция обеспечивает уплотнение подшипника в течение всего срока службы при минимальном трении.
Некоторые автомобили оснащены ступичными подшипниками, которые передают сигнал скорости с помощью магнитного кольца, расположенного за уплотнением. Элемент энкодера крепится к опорному кольцу, которое обычно изготавливается из листовой стали. Этот элемент взаимно намагничен в условиях производства. При движении транспортного средства происходит вращение намагниченного элемента, датчик ABS считывает изменение полюсов и подает сигнал в блок управления. В блоке управления данный сигнал обрабатывается в скорость вращения колеса и передается в шину данных.
Сепаратор
Основное назначение сепаратора состоит в том, чтобы отделить элементы качения и уменьшить температуру трения, генерируемую в подшипнике. Это позволяет равномерно распределять элементы качения для оптимизации распределения нагрузки и направлять их, когда они не находятся под нагрузкой.
В зависимости от применения используются различные сепараторы:
— Штампованные металлические — имеют малый вес и выдерживают высокие температуры.
— Обработанные на станке металлические — изготавливаются из латуни, стали или легкого сплава, чтобы выдерживать высокие скорости, изменения температуры, ускорения и вибрации.
— Полимерные — изготавливаются из полиамида или полиэфирэфиркетона. Они обеспечивают хорошие антифрикционные свойства, так как сепаратор производит мало трения. Это позволяет работать на высоких скоростях при плохих условиях смазки, снижая риск заедания.
— Pin-type сепаратор — эта конструкция со стальным сепаратором снабжена штифтом, который плотно вставлен в просверленное отверстие в ролике. Эти сепараторы имеют относительно небольшой вес и позволяют использовать большое количество роликов.
Смазка
Смазка играет важную роль в ступичном подшипнике. Без нее подшипник выйдет из строя. Смазка, используемая в ступичных подшипника, применяется для предотвращения контакта металла между кольцами качения подшипника и телами качения. Это снижает трение и износ, а также продлевает срока службы подшипника. В большинстве современных подшипниках смазка заложена на весь срок службы и дополнительное обслуживание не требуется, но есть ряд автомобилей где предусмотрено регулярное обслуживание ступичного узла. Для таких автомобилей мы предлагаем смазку для подшипников ступицы febi 21909.
С ассортиментом ступичных подшипников вы можете ознакомиться в нашем онлайн-каталоге.
Гарантия на все запасные части febi, SWAG и Blue Print составляет 3 года без ограничения по пробегу.
Наша страница на DRIVE2:
Что такое ступичный подшипник
Традиционно различают два типа ступичных подшипников — шариковые радиально-упорные и роликовые конические. С середины прошлого века однорядные подшипники вытесняются более прогрессивными подшипниками типа HUB (Hub Unit Bearings).
Особенности эксплуатации ступичных подшипников
В автомобиле ступичные подшипники подвержены экстремальным нагрузкам: высокие перепады температур, различные влияния окружающей среды (не в последнюю очередь соль), а также, в результате ударных нагрузок при попадании колеса в яму, из-за рывков привода, тормозов и рулевого управления. Колесо должно вращаться без люфтов, с допустимым шумом и минимальным трением.
Поколения ступичных подшипников
Ступичные подшипники применялись еще в конструкции подвески карет. По мере развития автомобилей и увеличения средней скорости их движения ступичный подшипник неоднократно подвергался инженерному переосмыслению, чтобы сделать узел, находящийся в постоянной жесткой эксплуатации, более надежным и ремонтопригодным. На данный момент различают четыре поколения ступичных подшипников, каждый из которых можно встретить в конструкции более или менее современного автомобиля.
Некоторые современные ступичные подшипники оснащены многополюсным магнитным кольцом АБС, поэтому при хранении необходимо избегать воздействия магнитных полей. Компания СХ поставляет такие подшипники с металлической защитной крышкой из специальной легированной стали для защиты от размагничивания.
Подшипник должен монтироваться таким образом, чтобы полюсное кольцо было обращено к сенсору датчика оборотов.
Ступичные подшипники однорядные
Однорядные ступичные подшипники бывают двух видов: шариковые и роликовые конические. Особенностью данных типов подшипников являются большие расстояния между эффективными центрами приложение нагрузок.
Основными неудобствами таких подшипников являются: необходимость создания предварительного натяга при работе со ступичным узлом; сложность установочного процесса; необходимость смазки подшипников.
Подшипники типа HUB
С середины прошлого века однорядные подшипники вытесняются более прогрессивными ступичными подшипниками типа HUB (Hub Unit Bearings). Сегодня такие подшипники чаще всего находят применение в ступицах грузовых автомобилей и автомобилях повышенной проходимости.
Ступичный узел HUB-I представляет собой цельный узел, состоящий из двухрядного радиально-упорного шарикового или двухрядного роликового конического подшипников. Основными компонентами являются внешнее кольцо, два внутренних кольца и комплект шариков или роликов с оптимально подобранными зазорами. Угол контакта подшипника оптимизирован, исходя из существующих нагрузок конкретных марок и моделей автомобилей.
Подшипниковый узел типа HUB-I снабжен уплотнениями и заполнен пластичной смазкой на весь срок службы ступичного узла. Фактически ступичные узлы HUB-I были разработаны в конце 60-х годов прошлого века, как следствие растущего интереса со стороны автомобильной промышленности к собранным ступичным узлам с установленным предварительным натягом, что обеспечивало простоту их установки в условиях конвейерной сборки.
Ступичные узлы HUB-I, предназначенные для установки на автомобили с системами ABS, могут быть оснащены специальным датчиком ABS. Основными преимуществами, в сравнении с однорядными подшипниками, являются: установленный преднатяг облегчение процесса установки отсутствие регулировочных прокладок-распорок в узле отсутствие необходимости дополнительной смазки подшипников компактность ступичного узла
Ступичные узлы HUB-II разработаны на основе опыта эксплуатации подшипников HUB-I. Принципиальное их отличие состоит в наличии специального фланца на внешнем кольце подшипника. В зависимости от модели фланец имеет шпильки или отверстия под болтовые соединения и может быть прикреплен к ступице колеса или тормозному диску. Остальные детали аналогичны элементам, используемым в ступичном узле HUB-I.
Ступичные узлы HUB-II обычно применяются с вращающимся внешним кольцом на неведущих передних или задних осях автомобиля. Для ведущих осей доступен альтернативный дизайн подшипника. В этом случае, внешнее кольцо крепится к элементам подвески автомобиля, а внутреннее кольцо вращается. Датчик ABS может быть интегрирован в конструкцию ступичного узла.
В сравнении со ступичными узлами предыдущего поколения подшипники HUB-II имеют ряд преимуществ, а именно: простота установки уменьшение веса и размеров ступичного узла
Дальнейшим развитием подшипников HUB-II явились ступичные узлы HUB-III. Оба кольца таких подшипников, и внешнее и внутреннее, имеют фланцы. С целью избежать коррозии в местах сопряжений, узел имеет специальное гальваническое покрытие. Динамически распределяемая несущая нагрузка максимизирована за счет использования отдельного внутреннего кольца для одного из рядов тел качения. Внутренне кольцо устанавливается на полуось за счет шлицевого соединения, которое передает крутящий момент. Дополнительно, внутреннее кольцо фиксируется в осевом направлении. Внешнее кольцо крепится к ступице. Вращающееся внутренне кольцо предназначено для крепления к тормозным дискам. Присоединительные размеры ступичного узла специфицированы под конкретную марку и модель автомобиля. Как и предыдущие поколения ступичных узлов HUB-III наполнен пластичной смазкой на весь срок службы подшипника. Кроме того, данный узел допускает установку различных видов манжетных уплотнений, выбор которых определяется общими условиями эксплуатации ступичного узла.
В соответствии с требованиями покупателя, данный узел имеет возможность установки датчика ABS, или только одного многополюсного магнитного кольца на вращающийся элемент ступичного узла. Основной отличительной особенностью данного типа ступичных узлов является низкое значение радиального биения, что значительно уменьшает вибрации колеса при торможении. Кроме того, шлицевое соединение упрощает монтаж и демонтаж подшипника, обеспечивая при этом высокую точность посадки.
Полезно? Лайкаем и делимся со своими подписчиками!
10 вещей, которые нужно знать о подшипниках колес
1-Подшипник – это устройство, поддерживающее часть опоры. Это может быть ось, вал или иная деталь, однако в любом случае главное назначение подшипника – зафиксировать вал в пространстве, обеспечив ему свободное вращение или качание. Вторая функция – восприятие механической нагрузки и ее передача другим элементам. При том, что ступичные подшипники постоянно выдерживают колоссальные нагрузки, это достаточно долговечные и прочные детали. Повышенное давление на них оказывается и при торможении, и при ускорении, а во время движения на них действуют сразу несколько сил.
2-Материал. Подшипники могут быть изготовлены из нержавеющей, хромолибденовой стали и даже керамического материала из нитрида кремния. Гибридные подшипники используют керамические шарики и стальные обоймы.
3-Нагрузка. Верьте или нет, но на колесные подшипники кроссового мотоцикла очень низкий спрос. Типичный подшипник колеса кроссового мотоцикла рассчитан на 19 000 об / мин и нагрузку 1574 фунт-силы. При максимальных оборотах и максимальной нагрузке он должен вращаться на миллион оборотов, что составляет более полторы тысячи километров пробега. При скорости 100км в час 21-дюймовое колесо (включая шину) вращается только со скоростью 960 об / мин. Несмотря на то, что подшипники колес могут получать огромные нагрузки радиально, их ахиллесовой пятой является осевая нагрузка.
4-Срок службы оригинальных подшипников ступицы достаточно велик. Но на практике, этот показатель резко отличается от расчетного, так как все зависит от нагрузки и условий эксплуатации. Конечно же подшипники в колесе не изнашиваются из-за сил, действующих в условиях мотокросса; они изнашиваются от попадания песка, грязи и воды, что приводит к преждевременному повреждению и тем самым сокращает его ресурс.
5-Уплотнения. Поскольку песок и грязь являются главными врагами шарикоподшипников, поэтому подшипники колес имеют внешние защитные уплотнения. Кроме того, некоторые подшипники имеют уплотнения только с одной стороны (с внешней стороны). Это обеспечивает хорошую защиту, сохраняя при этом легкий доступ для очистки. Установка уплотнений с обеих сторон подшипника обеспечивает еще большую защиту. Герметичные подшипники не предназначены для регенерации. Когда уплотненный подшипник потерял герметичность, лучше заменить его.
6-Смазка. Для большинства ступичных подшипников вполне подойдут обыкновенные высокотемпературные литиевые смазки. Материал с плохой стойкостью к повышенной температуре через какое-то время вытечет из элемента, из-за чего он будет функционировать на сухую. Категорически запрещено смешивать смазки, поскольку они предназначаются для различных типов подшипников, и работают в различных условиях. Стоит отметить, что перед смазкой подшипник ступицы необходимо тщательно очистить и промыть бензином. Как избыток, так и недостаток смазки негативно отразятся на работе ступичного подвижного элемента. В первом случае, лишний материал вывалиться из обоймы, а во втором — подшипник может попросту заклинить.
7-Износ. Как узнать, что подшипник изношен и подлежит замене? Нужно поставить мотоцикл на подставку (чтобы колеса не касались земли) и повернуть переднюю вилку до ограничителя, далее обхватываем колесо и шатаем слева направо. Этим действием мы проверяем исправность ступичного подшипника переднего колеса. Если люфта колеса на оси нет, то всё в порядке и подшипник исправен. Если люфт присутствует, то разборка неизбежна. Также можно проверить ступичные подшипники на снятом колесе. Для этого надо рукой прокрутить внутреннюю обойму. Заеданий, люфтов и «перекатывания» шариков быть не должно.
8-Обслуживание и замена. Для обслуживания подшипника тщательно промойте его растворителем, вращая подшипник вручную. Остерегайтесь использования растворителей вблизи резиновых уплотнений. Менять подшипники в колесе надо оба.
9-Установка подшипника – это очень важный процесс, от правильности которого зависит срок эксплуатации. Большую роль играет правильная «запресовка» подшипника и поэтому эту работу лучше доверить специалистам мотосервиса у которых есть необходимое оборудование.
10-Важно: износ или повреждение ступичных подшипников представляет опасность, так как это может привести к дорогостоящей и несвоевременной поломке. Гораздо лучше заменить ступичный подшипники до его выхода из строя.