Появление посторонних шумов со стороны передней подвески при движении автомобиля может быть вызвано целым рядом неисправностей. Одним из таковых может быть сильный износ ступичного подшипника левого или правого переднего колеса, замена которого вполне может быть выполнена своими руками, так как для этого не нужны даже яма или подъемник. В данной статье вы подробнее узнаете, как проверить ступичный подшипник. Выявить данную неисправность можно несколькими способами.

Косвенные признаки износа подшипника ступицы передней подвески

В данном разделе вы найдете признаки неисправности ступичного подшипника, а так же о том, как проверить подшипник ступицы переднего колеса.

• Характерным признаком того, что необходима замена подшипника ступицы в Калине , является посторонний ровный шум (гудение, гул) со стороны левого или правого колеса при движении. Как правило, в данном случае он усиливается на высокой скорости (более 80-90 км/ч), поэтому чаще всего замечается при движении по трассе.

• Из-за шума, создаваемого потоком воздуха и при контакте покрышек с дорогой, далеко не всегда можно точно определить источник звука. Примечательно, что из салона шум с правой стороны зачастую воспринимается как с левой и наоборот. В этом случае необходимо обратить внимание на то, как изменяется звук на поворотах, так как в этот момент на подшипник приходится повышенная нагрузка. Так, исчезновение звука при повороте налево и его усиление при повороте направо свидетельствует об износе левого подшипника ступицы . Соответственно, об износе правого говорят противоположные симптомы.

Диагностика подшипника ступичных подшипников левого и правого переднего колеса

Как узнать какой ступичный подшипник гудит?

• Чтобы наверняка удостовериться в неисправности подшипников ступицы переднего левого или правого колеса, или же отсутствии таковой, лучше производить проверку на стоящем автомобиле. Вывесив передние колеса и задействовав стояночный тормоз, необходимо «разогнать» на пятой передаче стоящий на месте автомобиль до 120 км/ч и послушать с какой стороны раздается шум. В идеале лучше это делать при помощи фонендоскопа.

Недостатком вышеописанного способа диагностики является шум работающего двигателя, который может заглушить звук, и отсутствие нагрузки. Более объективным симптомом является наличие люфта, который можно выявить, покачав переднее колеса руками взявшись за верхнюю его часть. Кроме того, колесо можно прокрутить руками, обратив внимание на наличие посторонних звуков и плавность замедления движения. В данном случае нагрузка невелика, но зато отсутствует шум, издаваемый двигателем и КПП. Проверку лучше производить с помощником, который будет нажимать на педаль тормоза, не блокируя колесо полностью – если звук при этом пропадает, дело почти наверняка именно в подшипнике.

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.

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

Ступица — основное связующее звено между корпусом автомобиля и дорогой через колесо, и именно она испытывает наибольшие нагрузки, как в движении, так в состоянии покоя.

Вместе с тем, от исправности ступицы зависят не только ходовые и скоростные качества автомобиля, но и безопасность.

Причины неисправности ступицы колеса

Если вовремя не отремонтировать или не заменить вышедшую из строя ступицу, то вполне вероятно можно попасть в серьезную аварию — либо вследствие заклинивания колеса на скорости, либо по причине отрыва диска от вала.

Кроме этого, неисправная ступица сильно греется , и, тем самым, оказывает негативное воздействие на нормальную работу тормозной системы колеса.

Ступица никогда не выходит из строя одномоментно , если не было сильного удара от въезда на скорости в яму, на бордюр или кочку. Она разрушается постепенно, и обычно ее неисправность сопровождается неприятным звуком, вибрацией кузова, ощущениями качения и слабых толчков.

Основные причины поломок ступицы колеса:

• Неаккуратная езда по неровной дороге.
• Перегруз автомобиля.
• Неоднократное проваливание под «брюхо» в грязевую жижу или песок.
• Агрессивное вождение с резкими торможениями и ускорениями, так называемым «дрифтованием».

В зависимости от вышеперечисленного, может деформироваться корпус ступицы, расколоться внешний или внутренний обод подшипника, «высохнуть» смазка, в результате попадания внутрь крутящих деталей песка, влаги и грязи.

Очень редко разрушаются ролики или шарики подшипников , причины поломок которых, скорее, зависят не от качества езды, а от заводского брака.

Все эти неисправности на начальном этапе определить очень трудно и практически невозможно без специального диагностического оборудования , пока не обнаружится большой люфт колеса, либо не проявится характерный звук, напоминающий гул самолета, и иногда сопровождаемый хрустом и скрежетом.

Как определить неисправную ступицу колеса?

1. Самый простой и надежный способ определения сломанной ступицы — это постукивание ногой о шины . Если какая-нибудь из шин шатается, появился излишний люфт — то, вероятно, ступица вышла из строя. Причем люфт можно найти задолго до появления посторонних звуков, которые не слышны на малых скоростях, либо схожи с шумом протектора об асфальт.
2. Другой способ определить, что ступица требует замены — на слух , но это возможно, только когда износ ступицы — а, точнее, находящихся в них шарикоподшипников — достиг критической точки, и эксплуатация автомобиля стала уже опасной.
   • Неисправность ступиц на передних колесах , благодаря рулевой системе, определить довольно несложно. Для этого надо разогнаться до скорости, когда начнет появляться гул (обычно 40-60км/ч и выше), и немного повилять. Если звук усиливается при повороте направо — то «слетел» левый подшипник, если наоборот — то правый ().
   • Определить неисправную ступицу на задних колесах немного сложнее. Бывает, гудит с одной стороны, а поломка, на самом деле, оказывается с другой. Поэтому для точного выявления вышедшей из строя детали необходимо приподнять корму машины. Затем на весу повращать и покачать колесо в одну и другую сторону. Если чувствуется люфт и вибрация колеса, а иногда слышны потрескивания и хруст, то ступица вышла из строя.
3. Наконец, третий рекомендуемый способ. Без определенных навыков и соответствующих инструментов заменить ступицу самостоятельно не получится. При малейшем подозрении на посторонние звуки, исходящие из области какого-либо колеса, либо обнаружении люфта, сразу обратиться в специализированный автосервис .

Неисправность подшипников: причины и пути преодоления

• Избыточная нагрузка обычно вызывает преждевременную усталость. Жесткий режим работы, столкновения и неправильный предварительный натяг также могут привести к раннему усталостному разрушению.
• Решение состоит в том, чтобы уменьшить нагрузку на подшипник или заменить подшипник на более мощный.

Перегрев

• Симптомы: изменение цвета обойм, шариков и сепаратора от золотистого до темно синего.
• При температуре свыше 200 °С может произойти отжиг материала обойм подшипников и шариков.
• В результате потери твердости материалов уменьшается их несущая способность, это вызывает преждевременный отказ подшипников.
• Шарики и кольца обойм могут деформироваться. Повышение температуры также может ухудшить или уничтожить смазку подшипников.

Продавливание (бриннелирование)

• Бриннелирование происходит тогда, когда нагрузки превышают предел упругости материала кольца обоймы подшипника.
• Симптомы продавливания выглядят как углубления в дорожках качения подшипников, которые увеличивают вибрацию и шум в подшипниках во время его работы. Любые статические перегрузки или сильный удар могут вызвать эффект бриннелирования.

Ложное бриннелирование

• Ложное бринеллирование — эллиптический износ с выраженными следами в осевом направлении каждой позиции шарика. Ярко выделенные и резко разграниченные следы, часто окруженные кольцом коричневого мусора – указывает на чрезмерные внешние вибрации.
• Правильная изоляция подшипников от внешних вибраций и использование смазочных материалов с содержанием противоизносных присадок.

Нормальное усталостное разрушение

• Усталостным разрушением — обычно называют растрескивания и сколы рабочей поверхности с последующим удалением небольших дискретных частиц материала.
• Отколы могут возникнуть на внутреннем кольце, внешнем кольце, или шариках.
• Данный тип отказа является прогрессирующим и, однажды начавшись, будет распространяться в процессе дальнейшей эксплуатации. Он всегда будет сопровождается заметным увеличением вибрации.
• Решение — заменить подшипник или рассмотреть вопрос об использовании подшипников имеющих большую усталостную долговечность.

• Радиально-упорные подшипники предназначены для восприятия осевой нагрузки только в одном направлении.
• При нагрузке в противоположном направлении, область эллиптического контакта приходится на нижнее плечо дорожки качения внешнего кольца.
• В результате чрезмерного напряжения и увеличение температуры с последующей повышенной вибрации происходит быстрый выход подшипника из строя.
• Корректирующие действия – просто установить подшипник правильно.

Загрязнение

• Загрязнение является одной из основных причин выхода подшипников из строя.
• Симптомами загрязнения являются вмятины несущей дорожки качения и шариков в результате в высокой вибрации и износа.
• Чистая рабочая зона, инструмент, светильники, руки помогут уменьшить вероятность загрязнения.
• Производство шлифовальных операций в стороне от подшипникового узла и хранение подшипников в заводской упаковке непосредственно до момента установки.

Недостаточность смазки

• Изменение цвета (синий / коричневый) дорожек качения и шариков являются симптомами недостаточности смазки. Чрезмерный износ шариков, колец, и сепаратора, в результате перегрева, приведет к стремительному разрушению подшипника.
• Шариковые подшипники зависят от постоянного наличия очень тонкой пленки смазки между шариками и дорожкой качения, между сепаратором, обоймами и шариками.
• Неисправности, как правило, вызваны ограниченным подводом смазки или высоких температур, ухудшающих свойства смазочного материала.

Коррозия

• Красная / коричневая область на шариках, дорожке качения, сепараторе или полосы на шариках являются симптомами коррозии.
• Это результат подвергания подшипников воздействию агрессивной жидкости или атмосферы.
• В некоторых случаях, коррозия может инициировать раннюю усталость материалов.
• Защита подшипниковых узлов от воздействия коррозионных жидкостей и использование закрытых подшипниковых узлов.

Перекос

• Нарушение соосности может быть обнаружено на поверхности качения не вращающегося кольца, по следу износа от шариков, который не параллелен дорожке качения.
• Если смещение превышает 0.025 мм, можно ожидать повышения температуры в подшипнике и сильный износ профиля дорожки качения подшипника.
• Соответствующие корректирующие действия включает в себя: устранение биения на валу в районе посадочных мест подшипников, использование равномерной осевой затяжки на резьбе на незакаленных валах или затягивать подшипник только на резьбе на закаленных валах с использованием затяжных гаек повышенного класса точности.

Свободная посадка (посадка с зазором)

• Свободные посадки могут вызвать относительное движение между сопрягаемыми деталями. Если относительное движение между сопряженными деталями является небольшим, но непрерывным, происходит фреттинг-коррозия.
• Фреттинг-коррозия проявляется в образовании мелких металлических частиц которые окисляются, оставляя отличительные коричневый цвет. Этот материал является абразивным и приведет к увеличению зазора между сопрягаемыми поверхностями. Если этот зазор достаточно большой, чтобы позволить значительные перемещения внутреннего или внешнего кольца внутри монтажных поверхностей (отверстие, наружный диаметры, торцевая поверхность), будет происходить выделение тепла, появление шума, биения и вибраций.

Посадка с высоким натягом

• Тяжелый износ дорожки качения по всей окружности внутреннего и наружного кольца указывает на плотную посадку.
• Там, где посадки с натягом превышают радиальный зазор, рабочая температура вырастет по причине чрезмерно нагруженных шариков. Это повышение температуры сопровождается высоким крутящим моментом.
• Продолжение работы может привести к быстрому износу и усталости.
• Корректирующие действия включает в себя правильный подбор величины натяга.

← Вернуться