Если во время движения автомобиля колеса издают не только шум покрышек, но еще и монотонный низкочастотный гул – это верный признак того, что скоро выйдет из строя и его нужно, как можно скорее заменить.
Что может вызвать полный выход из строя ступичного подшипника
Если не обращать внимания на появившийся гул в области колеса, и не предпринимать никаких мер по его устранению, то помимо дискомфорта от неприятного звука могут быть еще другие, более неприятные последствия. Игнорирование данной неисправности в дальнейшем может привести к заклиниванию и, как следствие этого произойдет деформация полуоси, разрушение шаровой опоры и рычага подвески. В том случае если подшипник заклинит на большой скорости, то серьезного ДТП, будет избежать очень сложно.
Почему выходит из строя ступичный подшипник
Подшипник ступицы, как и ему подобные (подшипники качения), обладают высокой надежностью и прочностью в самых тяжелых условиях, однако, не смотря на заявленный, довольно большой срок эксплуатации ступичного подшипника производителем, ходят они в пределах 100 тысяч км. пробега.
Одной из основных причин выхода из строя подшипника ступицы автомобиля – это ужасное состояние наших дорог, что приводит к критическим нагрузкам на подвеску автомобиля, и в частности на сам , плюс ко всему добавим естественный износ деталей, недостаточное уплотнение и неудовлетворительное количество смазочного материала.
Проверка подшипника ступицы автомобиля
Как вам уже стало известно неисправный подшипник ступицы издает монотонный низкочастотный гул во время движения, который более четко проявляется при повороте вправо или влево во время движения автомобиля на скорости не менее 20 км. час.
Когда передние колеса автомобиля , происходит крен кузова в противоположную сторону от направления поворота и увеличивается нагрузка на колесо находящееся под креном.
Рассмотрим пример. Разгоняем автомобиль на ровной и свободной дороге до скорости 20 км.час. и выполняем резкий поворот влево при этом слышим, что гул исчезает, значит причиной постороннего шума является ступичный подшипник левого колеса и наоборот при повороте направо исчезающий гул свидетельствует об несправном подшипнике ступицы правого колеса.
Чтобы более точно выполнить диагностику ступичного подшипника, необходимо с помощью домкрата вывесить колесо и проверить наличие люфта, для этого одной рукой берем верхнюю часть колеса, а другой нижнюю и пытаемся произвести легкое покачивание. Если при этом вы ощущаете небольшой люфт — это является верным признаком, что подшипник имеет недопустимый износ и подлежит замене.
Иногда люфт колес может вызвать неисправность одной из деталей подвески, например, рулевого наконечника или шаровой опор. В этом случае нужно более внимательно проверить, где именно люфтит колесо, для этого нужно выжать педаль тормоза, если при этом люфт колеса не исчез, то с уверенность можно сказать, что причина никак не в подшипнике ступицы и проблему нужно искать в деталях подвески.
Также случаются ситуации, когда при установке ступичного подшипника гайка была плохо зафиксирована и при и вращении колеса ослабла, это также может привести к появлению люфта.
Запомните важную вещь, колесо с исправным подшипником ступицы не должно иметь никакого люфта.
Еще видео
Как сделать диагностику подшипника ступицы ваз
Гудит подшипник: как это?
Ступичный подшипник, как проверить.
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.
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
Подшипники качения являются основными опорными узлами механического оборудования. Безотказность данного узла может быть достаточно высокой. Правильно смонтированный подшипник, работающий в пределах расчётных нагрузок, может работать 10…20 лет. Часто это превышает срок службы механизма. Однако неправильный монтаж, недостаточная защита от попадания влаги и пыли, несоблюдение режимов эксплуатации, особенно смазывания, и ряд других причин приводят к преждевременному разрушению деталей подшипника. Период между заменами в этом случае сокращается до 1…6 месяцев. В процессе эксплуатации подшипник качения подвергается комплексному воздействию ряда факторов. Один из них является доминирующим с максимальной скоростью развития. Определив причину разрушения, износа подшипника, специалисты ремонтной службы получают возможность правильно выбрать вид ремонтного воздействия и осуществить мероприятия повышающие долговечность подшипника.
Большинство факторов разрушения подшипников, не поддаётся математическому расчёту, однако требует учёта при эксплуатации узла. Направление исследований в данном случае состоит в построении причинно-следственных связей и создании классификатора по типу повреждения подшипников.
Первым уровнем данной классификации могут быть виды механического износа:
- адгезионный (схватывание первого и второго рода);
- окислительный;
- осповидный;
- абразивный.
Виды механического изнашивания
Контактирующие поверхности деталей машин характеризуются микрорельефом и волнистостью, которыми в начальный момент работы узлов трения определяется площадь фактического контакта, давления. В процессе эксплуатации под действием рабочих нагрузок и деформаций образуется рабочий рельеф, состоящий из впадин и выступов. Их размеры зависят от внутреннего строения материалов деталей и процессов пластической деформации. При относительном движении в поверхностных слоях контактируемых деталей возникают упругопластические деформации, вызывающие появление вторичных (физических, химических, механических) процессов.
Износ схватыванием первого рода наблюдается при трении скольжения. Характеризуется возникновением адгезионных связей между деталями (). Условия возникновения:
- малая скорость относительного движения (до 1 м/с для узла состоящего из двух стальных деталей);
- высокое давление, превышающее предел текучести на площадках фактических контактов;
- отсутствие смазки или защитной плёнки окислов между трущимися деталями;
- низкая температура нагрева поверхностных слоёв – до 100 °С.
Рисунок 1 – Износ схватыванием первого рода двух стальных деталей
Для подшипников качения данный вид износа появляется на начальной стадии проворачивания внутреннего кольца подшипника на валу.
Проявление. На контактной поверхности детали из менее прочного материала образуются хаотически расположенные вырывы, а на детали из более прочного материала – налипания. Налипшие частицы высокой твёрдости способствуют развитию вторичных процессов местной пластической деформации и микрорезанию поверхностей трения. Силы трения определяются геометрическими характеристиками рабочих рельефов, площадью контактных поверхностей и прочностью металлических связей. Коэффициент трения чрезвычайно высок 4-6 единиц.
Разрывы металлических связей приводят к увеличению площади фактических контактов и уменьшению давления на поверхность трения. Интенсивность пластических деформаций снижается, на деталях появятся устойчивые плёнки окислов и износ схватыванием первого рода переходит в окислительный.
Окислительный износ развивается в условиях трения качения и трения скольжения со скоростями относительного движения деталей 1,5…7,0 м/с (без смазки). При граничной смазке интервал скоростей увеличивается до 20 м/с. Механизм разрушения – образование и разрушение твёрдых плёнок окислов, возникающих на поверхностях контактирующих деталей. Эти процессы характерны для узлов трения, детали которых изготовлены из материалов с высокой твёрдостью и повы- шенным пределом текучести.
Проявление . Вид деталей, характеризуется появлением матовых поверхностей, состоящих из плёнок химических соединений металла с кислородом (). Это наиболее благоприятный вид изнашивания. Скорость изнашивания минимальна по сравнению с другими видами механического износа. Коэффициент трения зависит от формы трущихся поверхностей и составляет порядка 0,3…0,7 при отсутствии смазывания.
Рисунок 2 – Окислительный износ на беговой дорожке наружного кольца радиально-упорного конического двухрядного роликоподшипника
Износ схватыванием второго рода . Условия образования: трение скольжения, высокое давление, скорость относительного перемещения (свыше 4 м/с), сочетание которых обуславливает большие потери на трение, высокий градиент и интенсивное возрастание температуры в поверхностных слоях (до 1600 °С).
Проявление . Внешний вид поверхности – вырывы частиц на детали из менее прочного материала, чередующиеся через примерно одинаковые промежутки. Температура поверхности 600…1400 °С. Такая температура заметно снижает механические свойства сталей, и металл размягчается, приводя к налипанию металла на поверхности более прочной детали (). Для подшипников качения износ схватыванием второго рода проявляется в виде заеданий, часто предшествующих полному разрушению.
Рисунок 3 – Вид поверхности подшипника скольжения при износе схватыванием второго рода
Осповидный износ возникает при трении качения, переменных или знакопеременных нагрузках и высоких давлениях, достигающих предела выносливости. Многократные нагружения вызывают усталость материала. На плоскостях максимальных напряжений внутри детали зарождаются трещины. Их развитие приводит к разрыву контактной поверхности, что принципиально изменяет характер взаимодействия деталей.
Проявление . В местах образования сколов на контактных поверхностях появляются осповидные углубления (). Наиболее характерный вид изнашивания для деталей подшипников качения, который должен проявляться через 5…7 лет работы.
Рисунок 4 – Осповидное выкрашивание на теле качения шарикоподшипника
Обнаружить осповидное выкрашивание во время осмотра механического оборудования чрезвычайно трудно. Элементы подшипника практически недоступны для визуального осмотра. Поворот шарика () на угол 60° не позволил бы обнаружить повреждение. Осмотр должен предварять результаты технического диагностирования.
Абразивный износ развивается при трении скольжения. Условия возникновения: наличие на поверхностях трения абразивных частиц, деформирующих микрообъёмы поверхностных слоёв и вызывающих процессы микрорезания.
Проявление . На поверхностях трения появляются однозначно ориентированные по отношению к направлению движения риски (). Скорость изнашивания зависит от размеров, формы, количества, свойств абразива и материала деталей, относительной скорости и давления на контактирующих поверхностях.
Рисунок 5 – Абразивный износ на беговой дорожке наружного кольца радиально-упорного конического двухрядного роликоподшипника
Дополнительные виды износа
Износ при прохождении электрического тока . При прохождении тока через шарикоподшипник на беговых дорожках появляются точки, расположенные цепочкой. При прохождении электрического тока через роликоподшипник на беговых дорожках появляются риски, полоски параллельные оси вращения (). Повреждения такого типа присутствуют лишь на одной беговой дорожке – это результат неравномерного распределения нагрузки по рядам тел качения двухрядного подшипника.
Рисунок 6 – Следы прохождения электрического тока на наружном кольце двухрядного сферического радиального роликоподшипника
Коррозионный износ – результат конденсации влаги в корпусе подшипника при отсутствии смазочного материала () или попадания воды в подшипник. Коррозионные разрушения всегда начинаются с поверхности металла. Коррозия на деталях подшипников бывает двух видов – сплошная и местная. Сплошная коррозия покрывает ровным слоем и изменяет шероховатость поверхности деталей, не образуя отдельных очагов. Местная коррозия наблюдается в виде пятен, глубина которых может быть от незначительного точечного углубления до язвин.
Рисунок 7 – Следы местной коррозии наружного кольца подшипника
Второй уровень классификации отражает силы, действующие на подшипник:
- радиальная сила, приложенная в одной точке, от веса деталей механизма или от технологической нагрузки, постоянная по направлению (местное нагружение);
- радиальная сила, приложенная в двух точках, деформирующая наружное кольцо подшипника, возникает в результате отклонений формы посадочного места подшипника;
- радиальная сила, приложенная в одной точке, совершающая периодическое колебательное движение в ограниченном секторе;
- радиальная сила, вращающаяся вместе с валом, возникает при неуравновешенности ротора, при изгибе вала (циркуляционное нагружение);
- осевая сила, действующая в продольном направлении на все тела качения, в результате изгиба вала, несоосности валов, воздействия продольной технологической нагрузки.
Воздействие указанных сил приводит к появлению на беговых дорожках подшипника характерных повреждений. Следы радиальной силы, приложенной в одной точке, постоянной по направлению, при вращающемся внутреннем и неподвижном наружном кольце проявляются в виде непрерывного следа на внутреннем кольце и местном изнашивании наружного кольца ().
 |
 |
Рисунок 8 – Следы радиальной силы, постоянной по направлению: |
|
а) непрерывный след износа на внутреннем кольце; |
б) местное изнашивание наружного кольца |
Если неподвижным является внутреннее кольцо, а подвижным наружное, тогда воздействие постоянной радиальной силы проявится в виде непрерывного следа износа на наружном кольце и местном изнашивании внутреннего кольца.
При деформации наружного кольца подшипника в результате отклонений формы посадочного места на наружном неподвижном кольце появится осповидное выкрашивание в двух точках ().
Рисунок 9 – Осповидное выкрашивание в двух местах на беговой дорожке наружного кольца двухрядного сферического радиального роликоподшипника при отклонении формы посадочного места крышки подшипника
Радиальная сила, приложенная в одной точке, совершающая периодическое колебательное движение в ограниченном секторе приводит к местному изнашиванию наружного и внутреннего колец подшипника (). Такой вид изнашивания характерен для шарнирных механизмов, в которых вал совершает колебательные движения.
Рисунок 10 – Местное изнашивание беговой дорожки наружного кольца двухрядного радиального роликоподшипника при колебательном движении
Радиальная сила, вращающаяся вместе с валом, приведёт к появлению постоянного следа износа на неподвижном наружном кольце и местного выкрашивания на внутреннем кольце ()
Рисунок 11 – Местное выкрашивание внутреннего кольца шарикоподшипника при вращающейся радиальной силе, неподвижном наружном кольце и одновременном воздействии осевой силы
Осевая сила, действующая в продольном направлении, вызывает смещение следов износа на кольцах подшипника (). Дополнительно, о воздействии осевой силы можно судить по наличию засветлений на торцах роликов ().
Рисунок 12 – Высветления на торцах роликов одной из беговых дорожек двухрядного радиального роликоподшипника при воздействии осевой силы
Третий уровень классификации определяет характер взаимодействия контактирующих поверхностей .
В подшипниковом узле имеются как неподвижные, так и подвижные контактирующие поверхности деталей. Осмотр подшипника качения проводится последовательно от посадочной поверхности подшипника в корпусе механизма к посадочной поверхности внутреннего кольца на вал.
Если поверхности внутреннего кольца и вала неподвижны, то внутреннее кольцо подшипника имеет матовую поверхность ().
Рисунок 13 – Матовая поверхность внутреннего кольца подшипника при неподвижной посадке на вал
Ослабление посадки подшипника в результате ошибок монтажа, эксплуатации часто приводит к проворачиванию подшипника на валу и в корпусе (). Проворот подшипника сопровождается увеличением температуры узла, изменением характера шума и вибрации и приводит к недопустимому износу корпусных деталей.
Рисунок 14 – Следы проворачивания колец подшипника
Фреттинг-коррозия возникает при перемещении контактирующих поверхностей под воздействием переменных сил или вибраций. Проявляется в виде интенсивного окисления поверхностей, темных пятен на посадочных поверхностях колец подшипников (). Приводит к стуку, ударам при работе подшипника. При дальнейшем развитии может служить причиной зарождения усталостных трещин.
 |
 |
Рисунок 15 – Следы фреттинг-коррозии на посадочной поверхности колец шарикоподшипника: |
|
а) внутреннего; |
б) наружного |
Если нагрузка неравномерно распределяется по длине ролика или между рядами тел качения двухрядного подшипника (), то долговечность подшипника значительно снижается. Причина – перекос корпуса подшипника.
 |
 |
Рисунок 16 – Неравномерное выкрашивание при изгибе вала: |
|
а) по длине роликов радиального роликоподшипника; |
б) по беговым дорожкам двухрядного радиального сферического шарикоподшипника |
Осмотр внешних торцевых поверхностей колец подшипника позволяет подтвердить проворачивание колец или определить наличие контакта подшипника с рядом расположенной деталью ().
Рисунок 17 – Кольцевые риски на торцевой поверхности внутреннего кольца – результат контакта кольца подшипника с неподвижной деталью
Осмотр беговых дорожек внешнего и внутреннего колец позволяет установить характер контакта тел качения и беговой дорожки. Перекос вала относительно корпуса подшипника может быть зафиксирован по треугольному следу при колебательном характере нагружения подшипника ().
Рисунок 18 – Треугольная форма контакта кольца с роликом при перекосе вала относительно корпуса двухрядного роликового радиального подшипника
Трещины поперек беговых дорожек – результат воздействия динамических нагрузок, ударов или ошибок монтажа (). Сколы бортов колец - результат динамических воздействий осевой силы ().
 |
 |
Рисунок 19 – Результаты воздействия ударной нагрузки: |
|
а) поперечная трещина на кольце подшипника; |
б) сколы бортов кольца |
Трещины, расположенные вдоль кольца подшипника, – результат отсутствия тепловых зазоров при нагреве механизма. Возникающая при тепловом расширении осевая сила приводит к исчезновению радиального зазора и возникновению значительных радиальных сил определяемых геометрией подшипника ().
Рисунок 20 – Схема распределения сил в шарикоподшипнике при отсутствии теплового зазора
Значение радиальной составляющей:
F t = F a × tgφ ,
где φ – угол между силами F и F a ; F – результирующая реакция, направленная перпендикулярно к контактирующей поверхности; F a – продольная сила.
Угол φ определяется допустимой осевой игрой δ и диаметром тел качения d W :
φ = arccos(δ / d W) .
Так как угол φ близок к 90° радиальные силы могут увеличиться до такой степени, что это приведет к разрушению наружного кольца ().
Рисунок 21 – Разрушение наружного кольца шарикоподшипника при отсутствии теплового зазора
Увеличенная осевая игра пары радиально-упорных шариковых подшипников приводит при возникновении продольной силы к появлению гранности или к осповидному выкрашиванию на нерабочей части беговой дорожки ().
 |
 |
Рисунок 22 – Вид нерабочей части беговой дорожки радиально-упорного шарикового подшипника при увеличенной осевой игре и продольном нагружении: |
|
а) гранность; |
б) осповидное выкрашивание |
Бринеллирование проявляется в появлении вмятин на беговых дорожках с шагом, равным шагу тел качения. Оно является следствием ударных воздействий во время монтажа ().
Рисунок 23 – Бринеллирование на беговых дорожках упорного шарикоподшипника – вмятины с шагом, равным шагу тел качения
Ложное бринеллирование возникает при оттоке смазки с поверхностей качения подшипников неработающей машины в результате механических колебаний, передающихся от работающих механизмов. Проявляется в виде повреждений рабочей поверхности подшипника расположенных с шагом равным шагу тел качения ().
Рисунок 24 – Следы ложного бринеллирования на рабочей поверхности наружного кольца роликового радиально-упорного конического однорядного подшипника
Повреждения сепаратора – наиболее серьёзный вид повреждений. При повреждениях сепаратора возможны повреждения других деталей вследствие вибрации, износа, заклинивания и перекосов (). Наиболее распространенная причина разрушения сепаратора – проблемы смазывания и деформации наружных колец. Это приводит к возникновению неравномерных сил по телам качения и воздействию разрушающих сил на сепаратор.
 |
 |
Рисунок 25 – Разрушение сепаратора |
|
Подшипники качения подлежат замене при наличии одного из повреждений:
- усталостные раковины на дорожках и телах качения;
- коррозионные раковины на дорожках и телах качения;
- трещины, сколы бортов, колец;
- трещины колец, роликов, шариков;
- трещины, излом сепаратора;
- задиры на рабочих поверхностях колец и тел качения;
- износ и обрыв заклепок сепаратора;
- забоины на сепараторе;
- рифление на рабочих поверхностях колец и тел качения;
- выработка на рабочих поверхностях колец и тел качения;
- вмятины на рабочих поверхностях;
- поверхностная коррозия на рабочих поверхностях подшипника;
- цвета побежалости на рабочих поверхностях;
- увеличение радиального зазора.
Большинство рассмотренных факторов не поддаётся математическому расчёту, однако требует учёта при эксплуатации узла. Направление дальнейших исследований состоит в построении причинно-следственных связей при разрушении подшипников. Это позволит обоснованно выбирать вид ремонтного воздействия и определять причины повреждений. На первом этапе можно предложить использовать причинные связи между классификационными признаками повреждений, приведенные в статье.
После того как я опубликовал статью , ко мне на блог посыпались вопросы об остальных узлах. А именно о том, как определить ту или иную неисправность. И вот уже несколько человек задают вопрос о ступичном подшипнике, а именно как понять, что он неисправен. Сегодня я постараюсь также просто и понятно объяснить, как определить поломку своими руками …
Ступичный подшипник очень важный элемент, без него колесо автомобиля не крутилось бы. Он испытывает действительно высокие нагрузки, а поэтому должен быть сделан из износостойких высококачественных материалов. Однако от времени, от большого пробега или просто неправильной эксплуатации автомобиля эта деталь может выйти из строя. Менять ее нужно – ОБЯЗАТЕЛЬНО, а иначе можно спровоцировать большую аварию.
Причины поломки
Если честно, то подшипник это очень прочная часть ступицы. И чтобы его «убить» нужно постараться! Скорее всего, у вас выйдут из строя всевозможные стойки, резиновые втулки и прочие навесные части, но если «постараться» можно вывести из строя и этот элемент.
1) Большой пробег . Как бы банально не звучало, но большой пробег автомобиля изнашивает все узлы, и подшипник тут не исключение. Это основная причина неисправности, остальные вторичны. Примерно через 70 – 120 000 километров, у различных производителей по-разному. Вы услышите характерный хруст. Говорит о том, что эту деталь нужно менять.
2) Потеря герметичности . Подшипник имеет немного смазки, которая закрыта специальными кожухами из резины или пластмассы. Если они разрушаются, то смазка выходит и износ становится намного больше. Уже через пару тысяч километров можно услышать характерный гул, что говорит о неисправности.
3) Неаккуратная езда . Если будете постоянно влетать в ямы на больших скоростях, это также немного износит этот узел. Хотя как я уже писал выше, быстрее выйдут из строя другие элементы подвески.
4) Неправильная запрессовка . Это вторичная причина, при ремонте могут неправильно запрессовать новый подшипник, например — наискосок. Таким образом, при движении он будет стоять не правильно, что его достаточно быстро износит, примерно через пару – тройку тысяч километров опять нужно будет менять.
5) Если слишком сильно затянули . Такое бывало особенно на наших отечественных авто, подшипник перетягивали при замене, таким образом, он нагревался больше обычного, что также способствует снижению ресурса и последующей поломки. Так что нужно учитывать силу закручивания, обычно она указывается в инструкции.
Это все основные причины, однако как вы видите две последние это «кривые руки» автосервиса. Так что меняем только на проверенных станциях, которые дают гарантию на работы. Иногда выгоднее посмотреть на официальные станции.
Симптомы поломки
Вот тут самое интересное — как определить неисправность, есть несколько сто процентных методов.
1) «Сухой» хруст . Когда ступичный подшипник выходит из строя, то появляется звук как бы хруста при движении. Это перекатываются сферические элементы. Они разбили обойму в которой находились и теперь расположены не равномерно. Этот звук вы не с чем не перепутаете, поверьте, в салоне этот звук прекрасно слышится. Это самый первый симптом – как появился такой звук сразу же едем на СТО.
2) Вибрация . Если подшипник уже хорошо изношен, то должна появиться вибрация, как в руль так и в кузов. Это говорит о том, что сферические элементы уже хорошо износили обойму подшипника, еще немного и возможно наступит «клин». Срочно меняем.
3) Машину тянет в сторону . Также возможно, часть с неисправным элементом не работает нормально – если можно так выразится, она немного стопорится, а поэтому автомобиль будет тянуть в ту или иную сторону, как при неправильном .
Что будет если не менять
Многие автолюбители катаются с неисправными ступичными подшипниками, да еще и разгоняются под 100 и выше километров в час – ребята это очень опасно, запомните это связующий элемент колеса, который отвечает за его вращение. Если он разбит, то в любой момент его может заклинить. А это резкая остановка одного из передних колес. Теперь представьте если у вас скорость 100 км/ч – вы на такой скорости просто вылетите на обочину это в лучшем случае, но можете вылететь и на «встречку», а тут и до аварии недалеко. Бывали случаи когда машины переворачивались. Так что ребята подшипник ступицы – это очень опасно, если не хотите менять так ездите с небольшими скоростями, до 40 км/ч, иначе может закончится все очень плачевно.
Определяем неисправность сами (в домашних условиях)
В общем помимо хруста, который вы постоянно будете слышать при движении. Можно определить по признакам самому буквально около дома.
1) Выставляем машину на ровную, желательно асфальтированную площадку.
2) Нужно проверить люфт по вертикальной оси. Для этого берем колесо в верхней точке и пытаемся изо всех сил его раскачать. Если вы слышите щелчки и есть люфт, то это однозначно «ступичный».
3) Для полной уверенности, можно поднять колесо на домкрате и вращать его. Если слышен хруст – неисправность.
4) Есть еще один метод (работает только на переднем приводе), но его желательно делать на подъемнике. Нужно поднять автомобиль, завести, включить передачу и разогнать колеса, затем глушим мотор и слушаем. Та сторона, которая будет шуметь, хрустеть и вибрировать – неисправна.
Сейчас небольшая видео версия статьи
Про замену
Что хочется сказать – меняйте подшипник правильно, самому сделать это достаточно сложно. Нужны как минимум пару съемников, а также знание подвески автомобиля. Не зря многие автопроизводители меняют полностью ступицу колеса.
При замене важно:
1) Запрессовывать подшипник можно только специальными ровными обоймами (идеально использовать корпус от старого). Не допускается запрессовка «телами качения».
2) Не допускать запрессовку острыми инструментами, которые могут повредить уплотнительное кольцо, что затем приведет к утечке смазки.