Как работают подшипники в колесе

Всё про ступицу колеса и подшипник ступицы

Ступичный узел, на котором держится колесо, несет на себе весь вес автомобиля, дополнительно усиленный динамическими нагрузками (разгон, торможение, повороты).
Как правило, комплектом ступицы или ступичным узлом называют саму ступицу вместе с подшипником, стопорными кольцами, болтами и гайками, а в отдельных случаях к нему еще относится и ось ступицы.

Ступица, подшипник и ось

Ступица колеса

Ступица служит основой для установки колесного диска и тормоза. Ее задача – обеспечивать фиксацию и свободное вращение колеса и сопутствующих деталей, а для ведущих колес ступица служит звеном передачи момента вращения от дифференциала на колесо. Это одна из самых надежных деталей подвески, и вывести из строя ступицу можно разве что в результате аварии или очень длительной эксплуатации в тяжелых условиях.

Для работы при постоянных нагрузках ступицы делают цельнометаллическими: из литой стальной болванки вытачивают деталь нужной формы. Такой способ позволяет изготовить прочную конструкцию без участков напряжения.

На внешний (большой) обод ступицы крепится тормозной диск (барабан) и колесный диск, фиксируемые входящими в комплект болтами или шпильками. Внутренний обод снабжается подшипником (одним или двумя), которые могут располагаться на внешней или внутренней части ступицы, в зависимости от ее назначения и места установки.

Ступица колеса без подшипников и в сборе с подшипниками

Способ установки зависит от того, ставится она на управляемые или неуправляемые (передние или задние), ведущие или ведомые колеса.

По конструктивным особенностям разделяют 4 основных вида ступиц:

• Для ведущих неуправляемых колес (задние колеса автомобилей с задним или полным приводом). На такую ступицу передается усилие от дифференциала через полуось, которая может иметь цапфу, входящую в ступицу, или фланец для крепления.
• Для ведомых неуправляемых колес (задние колеса переднеприводных автомобилей). В таких случаях ступица объединяется с подшипниками в одно целое, а ось ступицы крепится на рычаг заднего моста.
• Для ведущих управляемых колес (передний мост переднеприводных или полноприводных автомобилей). Здесь передача крутящего момента идет через ШРУС, цапфа которого входит в зацепление со шлицами ступицы.
• Для ведомых управляемых колес (передний мост заднеприводных автомобилей). Ось ступицы устанавливается в поворотный кулак.

Помимо этих, есть и другие варианты конструкции, обусловленные особенностями того или иного автомобиля.

Для некоторых моделей автомобилей различают ступицы для левого и правого колеса, если у них асимметричное крепление. При покупке нужно обращать внимание на сторону установки: левая, правая или универсальная двухсторонняя.

Подшипник ступицы

Ступичный подшипник – одна из самых нагруженных деталей, на которую не только приходится вес автомобиля, но и дополнительные нагрузки от торможений-ускорений-поворотов. Механизм, работающий в таких условиях, делается максимально надежным, и современные подшипники рассчитаны на 200 тыс. км аккуратного «европейского» вождения или 50-100 тыс. км езды по плохим дорогам.

Если сама ступица обеспечивает вращение колеса, то подшипник фиксирует всю конструкцию на подвеске.

По конструкции подшипники делятся на однорядные и двухрядные, шариковые радиально-упорные и конические роликовые. Чем больше опорная поверхность подшипника, тем меньше нагрузка на его элементы и тем дольше срок службы, поэтому многие производители отдают предпочтение коническим подшипникам, которые устанавливаются либо парой (для компенсации разнонаправленных нагрузок), либо сразу делаются двухрядными.

На торцевой поверхности подшипник имеет защитное кольцо, надежно предохраняющее от вытекания пластичной смазки и попадания внутрь воды и грязи. Повреждение кольца означает замену самого подшипника: все они делаются неразборными и неремонтируемыми.

Схема ступицы переднего колеса с подшипником.
1. Поворотный кулак. 2. Наружное грязеотражательное кольцо.
3. Ступичный подшипник. 4. Ступица. 5. Упорная шайба. 6. Гайка.
7. Стопорное кольцо. 8. Внутреннее грязеотражательное кольцо.

Виды ступичных подшипников

В современных иномарках уже не используются обслуживаемые подшипники устаревших моделей (так называемые подшипники нулевого поколения), нуждающиеся в регулировке и смазке. Их место заняли двухрядные подшипники типа HUB-I (первого поколения), которые можно заменить отдельно от ступицы.

Второе поколение – подшипники HUB-IІ, наружная обойма которых снабжена фланцем с крепежными отверстиями, и с его помощью подшипники фиксируются на элементах подвески.

Подшипники HUB-IІ с вращением по внутреннему (слева)
и по наружному кольцу (справа).

Самый современный вариант – подшипник ступицы третьего поколения HUB-IІІ, представляющий собой ступичный узел в сборе, в котором подшипник защищен от внешних воздействий, обладает минимальными показателями радиального биения и отклонениями от линейных размеров. В качестве одной из сторон обоймы (поверхностей качения) в подшипниках HUB-IІІ используется поверхность самой ступицы, что дополнительно снижает вес всей конструкции.

Ступичные узлы HUB-IІІ для ведущего (слева)
и ведомого колеса (справа)

Подшипники второго и третьего поколения снабжаются кассетными уплотнителями, позволяющими газам выходить из рабочей полости, но не пропускающими внутрь влагу и грязь.

Ступичные узлы четвертого поколения HUB-IV объединены со ШРУСами, а конструкции пятого поколения – с тормозными дисками. Такие решения пока не внедряются широко, находясь в стадии разработок и испытаний.

Интеграция в ABS

На современные ступичные узлы могут устанавливаться датчики и сенсоры антиблокировочной системы. Это может быть как классическое зубчатое кольцо, так и новейшего образца магнитный энкодер с переменными участками магнитных полюсов, передающий данные о скорости вращения колеса на считывающий сенсор.

Преимущества магнитных энкодеров – маленький вес (что важно для неподрессоренной массы) и возможность считывать данные при низкой скорости движения колеса. Сами активные датчики имеют меньший вес по сравнению со старыми моделями и легче монтируются на ступичный подшипник.

Система ASB (Active Sensor Bearing)
с кольцом радиального (сверху) и осевого (снизу) типа

Неисправности

Как правило, сама цельнометаллическая ступица практически не ломается. Большинство неисправностей происходит из-за износа подшипника, как естественного, так и аварийного. Признаки неисправности подшипника: гул при движении, перегрев, потеря смазки, деформация поверхности, люфт колеса. Ступичный подшипник требует замены приблизительно раз в 3 года, но этот срок может сократиться или продлиться в зависимости от стиля вождения, режима эксплуатации автомобиля и других факторов нагрузки.

Специалисты рекомендуют проверять состояние ходовой на каждом ТО: мастера смогут выявить и устранить проблему в самом начале, не дожидаясь аварии.

Лопнул шарик в подшипнике ступицы

Ни сама ступица, ни ступичный подшипник ремонту не подлежат: при выявлении неисправностей их можно только заменить. Замена может делаться только на той стороне, где это нужно (слева или справа). В отличие от многих других частей подвески, в случае с деталями ступицы парная замена не обязательна.

Даже при высоком качестве самой детали и безупречной ее установке, рано или поздно менять подшипник придется. Лучше это делать сразу при появлении признаков неисправности, а не дожидаться неприятных сюрпризов.

О том, как выбрать комплект ступицы и на какие бренды обратить внимание, читайте наш «Гид покупателя».

Ступицы и ступичные подшипники — всё, что нужно знать автомобилисту

Ступицы и ступичные подшипники — это важные детали, которые обеспечивают движение колес автомобиля. В этой статье мы рассмотрим основные аспекты ступиц и ступичных подшипников, их работу и важность для безопасности вождения.

Ступицы — что это такое?

Ступицы являются частью колесной системы автомобиля. Они соединяют колеса с осями и обеспечивают крепление колес к автомобилю. Основными задачами ступиц являются передача крутящего момента от оси к колесу, поддержание правильного положения колеса и уменьшение трения между колесом и осью.

Ступичные подшипники — что это такое?

Ступичные подшипники расположены внутри ступиц и обеспечивают движение колес. Они представляют собой круглые металлические шары или ролики, которые помещены между внутренним и внешним кольцами. Ступичные подшипники бывают разных видов и могут отличаться размерами, формой и материалом изготовления. Важно отметить, что существуют четыре поколения ступичных подшипников, которые отличаются по конструкции и техническим характеристикам.

Как работают ступицы и ступичные подшипники?

Ступицы и ступичные подшипники работают вместе, чтобы обеспечить плавное и безопасное движение автомобиля. Когда движущиеся колеса сталкиваются с препятствиями на дороге, ступицы и ступичные подшипники поглощают удары и уменьшают вибрацию, что помогает сохранять контроль над автомобилем. Ступичные подшипники также уменьшают трение между колесом и осью, что снижает износ и повышает эффективность движения.

Система ABS и подшипники

Как известно, система ABS отвечает за управление тормозной системой автомобиля и обеспечивает устойчивость транспортного средства при торможении. Она использует информацию от датчиков, установленных на колесах, для определения скорости вращения колес и контроля над торможением каждого из них.

Ступичные подшипники, в свою очередь, также влияют на работу системы ABS. Если подшипники неисправны, колесо может начать шататься или вибрировать, что приводит к ошибкам в работе ABS и ухудшению управляемости автомобиля. В связи с этим, перед заменой ступичных подшипников необходимо убедиться в правильной работе системы ABS. Кроме того, при замене ступичных подшипников необходимо корректно установить датчик скорости, который находится внутри подшипника, чтобы не нарушить работу системы ABS.

Таким образом, поддержание правильной работы ступичных подшипников является важным аспектом поддержания оптимальной работы системы ABS и обеспечения безопасности при движении на автомобиле.

Как подбирать ступичные подшипники?

При выборе ступичных подшипников нужно обращать внимание на многие факторы, такие как материал, производительность и качество производителя. Наилучшим выбором будут подшипники от производителей, имеющих хорошую репутацию и отзывы от покупателей. Также следует обращать внимание на материалы, из которых изготавливаются подшипники. Наилучшими материалами являются хромированная сталь или сталь с добавлением бора.

Как определить неисправность ступичных подшипников?

Определение неисправности ступичных подшипников является важным шагом для поддержания безопасности при эксплуатации автомобиля. Признаки неисправности ступичных подшипников могут проявляться в виде различных звуковых сигналов, вибрации, периодических затруднений при поворотах или торможении, а также ухудшения управляемости автомобиля в целом.

Один из наиболее распространенных признаков неисправности ступичных подшипников — это шум, который возникает при движении автомобиля. Шум может иметь различные характеристики — начинаться при определенных скоростях, усиливаться при поворотах, быть постоянным или прерывистым. Также возможны другие звуковые сигналы, такие как стуки или скрежет.

Помимо звуковых сигналов, неисправные ступичные подшипники могут приводить к вибрациям колеса или даже к его поломке. В таком случае, колесо может начать шататься, что в свою очередь повышает риск потери управления автомобилем.

Кроме того, неисправности ступичных подшипников могут проявляться в виде затруднений при поворотах или торможении, так как в таких условиях на подшипники возлагается дополнительная нагрузка. Если при поворотах или торможении возникают какие-либо периодические затруднения, необходимо обратиться к специалисту для проведения диагностики.

В целом, при наличии любых признаков неисправности ступичных подшипников необходимо провести их замену, чтобы избежать потенциально опасных ситуаций на дороге и обеспечить безопасность движения.

Причины поломки ступичных подшипников

Ступичные подшипники играют важную роль в работе автомобиля, и их поломка может привести к серьезным последствиям. Ниже перечислены наиболее распространенные причины поломки ступичных подшипников:

• Износ: ступичные подшипники изнашиваются со временем, особенно если они не смазываются и не обслуживаются должным образом.
• Неправильное установка: неправильная установка ступичных подшипников может привести к перегрузке и поломке подшипников.
• Попадание влаги и грязи: влага и грязь могут нанести вред ступичным подшипникам, особенно если они не смазываются или смазка не меняется вовремя.
• Повреждения на дороге: воздействие на ступичные подшипники сильных ударов на неровной дороге или при преодолении бордюра может привести к их поломке.
• Нагрузки на автомобиль: перегрузка автомобиля может привести к повышенному давлению на ступичные подшипники, что может привести к их поломке.
• Низкое качество подшипника: использование низкокачественных ступичных подшипников может привести к их быстрой поломке.

Что будет если ездить с неисправным ступичным подшипником?

Езда с неисправным ступичным подшипником может привести к серьезным последствиям, включая:

• Увеличенный расход топлива: неисправный ступичный подшипник может привести к увеличению сопротивления качению, что повышает расход топлива.
• Ухудшение управляемости: неисправный ступичный подшипник может привести к ухудшению управляемости автомобиля, особенно на высоких скоростях.
• Поломка системы ABS: неисправный ступичный подшипник может привести к поломке системы ABS, что может снизить безопасность вождения.
• Случайное отсоединение колеса: в крайних случаях неисправный ступичный подшипник может привести к случайному отсоединению колеса во время движения, что может привести к серьезной аварии.

Как правильно устанавливать ступичные подшипники?

Правильная установка ступичных подшипников — это ключевой фактор для обеспечения долговечности и надежности системы подвески автомобиля. Чтобы выполнить процедуру самостоятельно, вам понадобятся некоторые инструменты, такие как гаечный ключ, молоток, отвертки и монтажный пресс.

Первым шагом является демонтаж старых ступичных подшипников. Это может быть сложной задачей, особенно если подшипники были давно установлены. В этом случае вам может потребоваться использовать специальный отжимной инструмент или нагреватель для смягчения металла.

Когда старые подшипники удалены, необходимо очистить поверхности вокруг отверстий под ступичные подшипники, чтобы они были готовы для установки новых подшипников. При установке новых ступичных подшипников важно соблюдать следующие шаги:

1. Нанесите тонкий слой смазки на поверхности подшипника.
2. Установите новый подшипник на монтажный пресс и аккуратно выведите его в отверстие ступицы.
3. Слегка ударьте по краю подшипника молотком, чтобы зафиксировать его на месте.
4. Установите пружину внутри ступицы, а затем установите сальник.
5. Установите крышку ступицы, затянув болты крышки с помощью гаечного ключа.
6. Проверьте свободу вращения ступицы, чтобы убедиться, что она свободно вращается без заметных усилий.
7. Установите тормозной диск и колодки, а затем закрепите колесо.

Правильная установка ступичных подшипников может занять время и требует определенных навыков, поэтому если вы не уверены в своих способностях, рекомендуется обратиться к профессионалам.

Лучшие производители ступиц и ступичных подшипников

На рынке автомобильных запчастей представлено множество производителей ступиц и ступичных подшипников. Некоторые из наиболее известных и надежных брендов в этой области включают в себя:

Каждый из этих производителей имеет многолетний опыт в производстве высококачественных подшипников и ступиц для широкого спектра автомобилей.

Интересные факты о ступицах и ступичных подшипниках

• Изначально ступичные подшипники были изобретены для использования на вагонах железнодорожного транспорта в середине 19 века.
• В 1907 году французская компания СKF произвела первый подшипник на основе стальных шариков и изобрела технологию холодного ковки, которая до сих пор используется для производства подшипников.
• В 1960-х годах были изобретены первые ступичные подшипники, которые могут переносить не только вертикальную, но и горизонтальную нагрузку.
• Современные ступичные подшипники могут работать более 1 миллиона циклов без поломок, что является впечатляющим достижением с точки зрения инженерии.

Теперь у вас есть все необходимые знания о ступицах и ступичных подшипниках. Надеемся, что эта статья помогла вам понять, как они работают и как их правильно устанавливать и обслуживать. Если у вас возникнут дополнительные вопросы, обратитесь к специалисту или автосервису.

apt.ru

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

Виртуальный хостинг

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

от 196 руб руб. / мес

Аренда VDS и VPS

Виртуальные серверы с почасовой оплатой. Меняйте конфигурацию сервера в любой момент и в пару кликов.

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.