Ступичный подшипник - один из важных элементов в автомобиле. При его отсутствии колеса попросту не будут вращаться. Данный элемент постоянно испытывает высокие нагрузки, поэтому его изготавливают только из качественных материалов. Но из-за больших пробегов автомобиля, а также по причине неправильной эксплуатации данная деталь может выйти из строя раньше. Специалисты рекомендуют ступичные подшипники менять сразу же, а иначе можно попасть в большие неприятности. Итак, давайте рассмотрим, что делать, если загудел ступичный подшипник, какое у него устройство и чем с таким неисправным элементом.
На самом деле, гудение - это только первый сигнал. Дальше ситуация может развиваться быстро и стремительно. На фоне гудения детали водители начинают слышать треск, который исходит из района передних колес автомобиля. И вот в какой-то момент, когда подшипник не сможет выдержать оборотов, он разлетается вдребезги. О том, что случится дальше, легко догадаться. Вначале колесо заклинит, и в самый неподходящий момент автомобиль станет неуправляемым, и его понесет. Далее, сломается опора рычага подвески, а полуось деформируется. Ремонт подвески обойдется автовладельцу значительно дороже, нежели обычная замена ступичных подшипников.
Для самостоятельной диагностики нужно уметь «слышать» автомобиль. Чтобы знать, как определить, какой подшипник ступицы гудит, для начала следует познакомиться с устройством данного элемента, узнать причины неисправностей, а также научиться выполнять самостоятельно диагностику и замену этих деталей.
Конструкция ступичных подшипников
Итак, подшипником принято называть механизм, который выполняет функции поддержки опоры. Он может поддерживать любые оси, валы или другие детали, однако в каждом случае подшипник предназначен для фиксирования валов в пространстве, обеспечивая возможность свободного качения или вращения. Вторая функция, которую выполняет подшипник, - получение механических нагрузок и передача их на другие компоненты.
Ступичный подшипник представляет собой подшипник качения. Главная его задача - обеспечение равного вращения колеса вокруг его оси. Эти механизмы делятся на однорядные и двухрядные. Они могут быть как открытого, так и закрытого типа. Их применяют в конструкции грузовых и легковых автомобилей. подшипник и задний различаются по устройству.
Причины выхода из строя
Откровенно говоря, эта деталь является наиболее прочным узлом ступицы. Для того чтобы данный подшипник полностью вышел из строя, нужно приложить большое количество усилий. Быстрее сломаются стойки, выйдут из строя сайлентблоки и другие навесные элементы подвески. Однако при выборе бракованной детали можно сломать и ступичный подшипник. Важно знать подшипник ступицы.
Большие пробеги - большой износ
Первая и самая популярная причина - большие пробеги автомобиля. При долгой эксплуатации без замены деталей это приводит к сильному износу любого узла, и ступичный подшипник не является исключением из этого правила.
И нужно сказать, что именно большой пробег является первопричиной неисправности. Все остальное - вторично. Эти механизмы в зависимости от того, где и какой компанией они изготовлены, могут эффективно работать в течение 70-120 тысяч километров. Когда наступит время заменить деталь, водитель услышит характерный гул или хруст.
Без смазки
Другая причина - это потеря подшипником герметичности. Внутри детали имеется небольшое количество смазочного материала. Смазка скрыта под специальными резиновыми или пластиковыми кожухами. В случае их разрушения смазка просто выходит, а без нее, как известно, скорость износа значительно увеличивается. Примерно через одну-две тысячи километров деталь начнет издавать громкий гул. Это говорит о том, что необходима замена.
Агрессивная и неаккуратная манера вождения
Если водитель ездит неаккуратно, а именно, проходит дорожные ямы и ухабы на высоких скоростях, это также влияет на скорость износа данного узла, хотя в таком случае быстрее сломается что-нибудь другое (например, амортизаторы).
Нарушение правил монтажа
Еще можно выделить такую причину, как неправильная запрессовка. Эта причина является вторичной. К примеру, в процессе ремонта можно неверно запрессовать новый подшипник, допустим, наискось. По этой причине уже через несколько тысяч километров гудит новый подшипник ступицы, а владелец автомобиля опять должен его заменить.
Еще одна причина, которую можно отнести к неправильному монтажу, - это чрезмерная затяжка. В большинстве случаев это происходит на отечественных автомобилях. Узел в процессе замены перетягивали, в результате чего он перегревался, что не лучшим образом сказывается на ресурсе, а затем ломался. При установке необходимо не забывать об усилии закручивания.
Типовые симптомы
Это самое интересное. Для того чтобы определить поломку узла, существует несколько способов. На самой начальной стадии поведение подшипника можно проигнорировать, на этом этапе слышится легкий гул, гудение, небольшие постукивания. Также один из первых симптомов - это гул при повороте (на самых начальных этапах поломки). Часто этот звук путают с шумом покрышек. Однако, со временем звук можно сравнить с реактивным самолетом. Косвенным признаком можно считать полное исчезновение любых шумов в момент поворота, но когда автомобиль движется по прямой, все возвращается.
Когда подшипник начинает выходить из строя, то водитель может услышать некий хруст в процессе движения. В механизме подшипника используются сферические элементы - эти звуки издают именно они. По указанным выше причинам эти детали разбили свою обойму и располагаются теперь неравномерно. Перепутать этот звук с чем-то другим невозможно, в салоне автомобиля он отлично слышится. Это самый первый сигнал о необходимости замены, с которой не стоит затягивать. Второй симптом - это вибрация. Если узел уже сильно изношен, при движении будут ощущаться вибрации на кузове и рулевом колесе. Вибрация сообщает владельцу автомобиля о том, что обойма уже практически разрушена, в любой момент колесо может заклинить. Здесь необходима срочная замена. Если автомобиль уходит в сторону, это говорит о том, что механизм не может работать нормально. При работе подшипник немного подклинивает.
Гудит подшипник ступицы: можно ли ездить?
Некоторые автовладельцы с неисправными подшипниками не просто ездят, но и разгоняют автомобили до 100 и выше км/ч - это очень опасно. Не стоит забывать, что ступичный подшипник - это элемент, который отвечает за возможность вращения колеса.
Если данный узел разбит, его в любой момент может заклинить, а это очень серьезно. Часто из-за этого случаются аварийные ситуации со смертельными исходами. Клин - это резкая остановка одного из передних колес, если разрушен передний ступичный подшипник.
На скорости в 100 км/ч автомобиль в самом лучшем случае улетит на обочину дороги, а может выбросить его и на встречную полосу. Также часто автомобили переворачиваются. Стоит помнить, что ступичный подшипник - это ключевой узел. Если гудит подшипник ступицы, можно ли ездить? Можно, однако не быстро, до 40 км/ч.
Способы диагностики
Чтобы не случилось серьезных проблем, поломку следует найти и устранить уже на самых ранних стадиях.
Наиболее простой способ диагностики - это слух. Если механизм находится в изношенном состоянии, то в процессе работы он издает звук, похожий на звук летящего самолета или же запуск снаряда, однако конкретный вариант будет зависеть от вида подшипника, размеров и от того, где он установлен.
Диагностируем на практике
Процесс должен происходить следующим образом: на небольшой скорости, примерно 50 км/ч, подшипник будет издавать сильный гул, интенсивность которого достигнет максимума на скоростях от 60 до 65 км/ч. Затем при выполнении поворота налево гул исчезнет, а если повернуть направо, то сохранится. В этом случае, скорее всего, неисправен левый узел. Вот как понять, какой подшипник ступицы гудит. Нужно просто слушать.
Неисправности в ступичных подшипниках, как уже было замечено, сопровождаются шумом со стороны колес, вибрациями на педали тормоза, различными посторонними звуками в механизмах подвески. Передние ступичные подшипники могут издавать стуки от сильных люфтов в подшипниках, а гул - из-за изношенной беговой дорожки, роликов и сепараторов.
Диагностика на подъемнике или при помощи домкрата
Есть и другой способ, как определить, какой подшипник ступицы гудит. В этом случае необходимо выполнить осмотр машины на подъемнике. Выявляют поломку по тому, как плавно и равномерно вращается колесо. Также смотрят на люфт в вертикальной плоскости. Для того чтобы определить неисправность, руками берутся за нижнюю и верхнюю точку колеса и качают его. Допускается лишь небольшой люфт на передних колесах с типом подвески "МакФерсон". На заднем колесе, а также на переднем, где люфтов быть не должно.
Как проверить, какой подшипник ступицы гудит? Вот что советуют опытные автомеханики. Если есть характерный шум, но точно выявить происхождение не получается, необходимо домкратом поднять колеса, которые расположены на одной оси, и вращать каждое из них. Если одно из колес при вращении шумит больше другого, то в самом скором времени установленные на нем подшипники выйдут из строя.
Движение «змейкой»
Как определить, какой подшипник ступицы гудит? Этот способ подразумевает небольшой разгон до 40-60 км/ч. Далее нужно покачать рулем в левую сторону - проехать небольшую змейку. При этом внимательно слушать звуки. Если шум усиливается при левом повороте, значит, сломан правый подшипник спереди, соответственно, если звук усиливается при повороте вправо, тогда стоит менять левый.
Об эксплуатации ступичных подшипников
Срок службы этого элемента уменьшится, если неверно подобран вылет колесных дисков.
Здесь увеличивается нагрузка на излом от воздействия массы машины. Кроме того, к преждевременному износу приводят шины с неверным радиусом: в этом случае растет сила, которая действует на механизм при боковом ускорении. Этот фактор можно часто наблюдать на больших внедорожниках, где колеса достаточно крупные.
Также у подшипника сокращается срок эксплуатации, если он установлен в автомобиле с неисправностями амортизаторов: здесь наблюдаются более высокие ударные нагрузки. Тормозная система, которая повреждена, отдает избыток тепла в подшипник. Неверные могут привести к перераспределению нагрузки.
Гудит подшипник ступицы: сколько можно проехать?
Новички среди автомобилистов часто задают этот вопрос. Нужно сказать, что расстояние это зависит от качества дорог. В некоторых местах дорожное покрытие запросто угробит даже внедорожника. Поэтому лишний раз не стоит рисковать, человеческая жизнь одна.
Профессиональные автомеханики утверждают, что ездить все-таки можно, однако допускается это до тех пор, пока гул еще еле-еле слышен. Разрешается движение только на небольших скоростях. При этом нужно объезжать и небольшие ямы и выбоины. Даже водители, которые любят рисковать, уверены, что с такими симптомами более 200 км проезжать опасно.
Теперь вы знаете, как определить, какой подшипник ступицы гудит. Эти советы должны помочь начинающим автомобилистам, которые только-только сели за руль транспорта.
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.
Если вы однажды во время поездки услышали какой-то посторонний и подозрительный гул, то, скорее всего, вам придется проверять ступичные подшипники. Такие шумы несомненно вызовут беспокойство у любого добросовестного водителя, ведь бездействие может обойтись гораздо дороже. Как уже говорилось, проблема может быть в ступичных подшипниках. Именно из-за их износа могут появляться различного рода шумы, от которых нужно в срочном порядке избавляться.
Функции заднего ступичного подшипника
Ступица является очень важной деталью любой машины. В ней есть отверстие, которое создано для того, чтобы насаживать деталь на вал или ось. Главная функция ступицы – передавать крутящий момент от коленчатого вала на колесо, благодаря чему последнее вращается, то есть машина движется. Не менее важную роль в ходовой части авто играет ступичный подшипник. Он представлен в виде однорядного или двухрядного шарикового подшипника качения. Они сцепляются вместе для того, чтобы все меры безопасности во время езды были соблюдены. Посему ясно, что любая поломка подшипника чревата тем, что передвижение на авто становится небезопасным.
У такой детали особый вид, так как именно ступичные подшипники отвечают за надежную фиксацию разных узлов, но при этом они все равно могут вращаться. Самая главная функция , как заднего, так и переднего – обеспечение надежной фиксации и ровного вращения колес.
Разница между подшипниками передней и задней ступицы заключается только в конструкции, но выполняемые функции полностью совпадают. Задняя ступица независимой подвески сконструирована практически также, как и передние ступицы, но разница будет только в поворотном кулаке. У задних колес в зависимости от конструкции ходовой части могут быть следующие виды подшипников:
1) Радиальные шариковые или роликовые в случае зависимой подвески;
2) Конические в случае независимой подвески.
Любой из видов подшипников задней ступицы подвержен износу, причем причины могут быть самыми разными.
Неисправности заднего ступичного подшипника
Главная проблема, которая может возникать с задними ступичными подшипниками, - это износ. Предпосылок для такого явления несколько, причем они самые разные – чрезмерная нагрузка, низкая эффективность уплотнения, слишком небольшой зазор из-за большого натяга в посадке.
Треть подшипников автомобиля повреждается из-за нормального процесса усталости. Другая треть ломается из-за неправильной или некачественной смазки. Оставшаяся часть подшипников выходит из строя из-за загрязнений, неправильной эксплуатации или же из-за неправильной установки.
Специфика эксплуатации машин такова, что позволяет выделить несколько причин, по которым задние ступичные подшипники могут выходить и строя:
1) Плохое смазывание узлов. Смазочные материалы могут «деградировать» из-за чрезмерного нагревания подшипников, поврежденных уплотнителей, использования неподходящего масла или материала низкого качества для смазывания узлов, где расположены ступичные подшипники.
2) Плохие уплотнители. Подобная проблема чревата попаданием в подшипники воды и грязи, вследствие чего образуется абразивная смесь.
3) Естественный износ. Первые признаки усталостных повреждений зависят от величины нагрузки, частоты вращения элемента, чистоты смазки и эффективности ее применения. Износ может появляться и развиваться из-за переменных сдвигов в верхних слоях дорожек качения, отчего появляются трещины, которые идут по направлению к поверхности. Тела качения перекатываются по трещинам, отчего происходит скалывание частиц металла, из которого делают подшипник. Изначально данный процесс, который называется «шелушением» или «выкрашиванием», практически не проявляется. Но «шелушение» постоянно развивается и усиливается из-за кромочных напряжений, а также из-за наличия продуктов износа, которые наносятся смазкой.
Сам процесс усталостного «шелушения» элементов подшипников развивается достаточно медленно, при этом сопровождается увеличением уровня вибрации и шума во время работы. Именно благодаря этим признакам можно заметить подобную проблему и вовремя произвести замену подшипников до того, как они полностью разрушатся.
Имейте в виду, что из-за слишком большого слоя смазочного материала в сравнении с величиной неровности поверхности, повреждения практически не появляются.
Но из-за чрезмерной нагрузки, которая приходится на подшипник, через какое-то время начнет развиваться вполне естественное усталостное разрушение.
Как проверить задний ступичный подшипник
Ранее уже было сказано, что наличие неисправного подшипника можно определить по избыточному шуму, который появляется во время езды. Точнее определить, в каком состоянии находятся задние ступичные подшипники, можно посредством поворотов вправо и влево. При повороте налево крен кузова переносится на правую сторону. То есть нагрузка переходит с левого колеса на правое и наоборот. Если на скорости в 10-15 км/ч резко повернуть руль влево, после чего этот посторонний шум исчезнет, то значит, что шум исходит от левого колеса, а точнее, от подшипника его ступицы. Если же шум пропадает при повороте вправо, то придется менять подшипник на правом колесе.
Для того чтобы провести более точную диагностику, нужно поднять машину с помощью подъемника или домкрата. После этого запустите двигатель, «разгоните» машину до скорости в 70-80 км/ч на четвертой передаче, выжмите сцепление и выключите передачу. После этого нужно будет на слух определить, от какого колеса исходит шум. Если колесо не ведущее, то раскрутить его можно руками.
После остановки колеса нужно взяться одной рукой за верхнюю часть, в второй – за нижнюю. Попытайтесь раскачать колесо в вертикальной плоскости. Если есть даже самый небольшой люфт, то будьте уверены в том, что подшипник придется менять. Аналогичным образом попытайтесь расшатать колесо в горизонтальной плоскости. Для этого нужно взяться колесо за левую и правую части, после чего попытайтесь его раскачать.
Бывает так, что люфт появляется из-за неисправностей элементов подвески или же по причине износа системы рулевого управления. Попросите кого-нибудь с усилием вдавить педаль тормоза, а сами а этот момент попытайтесь раскачать колесо по вертикали. Если люфт не пропал, то искать причину нужно в . Если люфт все-таки исчез, то причина наверняка в ступичном подшипнике.
Запомните один принцип – если ступичный подшипник колеса исправен, то никакого люфта быть не должно. После того как вы выясните, в чем причина, можно отогнать машину на сервис к специалистам или же заменить подшипник собственноручно. Когда вы будете работать, нужно обязательно поддерживать чистоту, обязательно выставить зазор во время установки подшипника конического типа, также желательно не использовать острые инструменты, которые могут повредить уплотнения.
Чтобы максимально продлить жизнь подшипникам, нужно точно соблюдать правила из монтажа и обслуживания. Время работы этих деталей также зависит от правила выбора самого элемента и от использования правильного инструмента для его монтажа. Ни в коем случае не роняйте подшипник в грязь или воду, он должен быть правильно смазан и установлен. Во время установки соблюдайте следующие рекомендации:
1) Доставайте подшипник из упаковки прямо перед установкой.
2) Поддерживайте чистоту: закрывайте те детали авто, на которые будет ставиться подшипник, покройте пленкой, парафинированной бумагой или чистой сухой тканью новый подшипник, который вы еще не установили.
3) Не стоит устанавливать подшипники около станков, которые режут металл, или же около устройств, которые создают загрязнения.
4) Не производите по подшипнику удары.
5) Используйте специальную втулку для запрессовки подшипника.
6) Выбирайте правильный смазочный материал. Наносите его в нужном количестве. Вовремя смазывайте подшипники.
7) Применяйте специальные гидравлические или нагревательные инструменты.
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.
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.