Шаровые опоры: назначение, конструкция и особенности установки
Среди пользователей Drive2 вряд ли найдутся те, кто не знает, что шаровая опора — это ответственный и высоконагруженный элемент подвески, которым колесо (через поворотный кулак) соединяется с несущим элементом подвески — подрамником (соединяется, разумеется, через рычаг) или кузовом автомобиля. Или те, кто не знают, что состоит шаровая опора из корпуса, пластикового вкладыша, шарового пальца и пыльника. Всё это хорошо известно увлеченным автолюбителям, и заострять на этом внимание нет никакого смысла. А вот на что стоит обратить внимание, так это на некоторые особенности проектирования шаровых опор и распространенные ошибки при их установке.
По внешнему виду шаровые опоры разных производителей для одного и того же автомобиля может быть сложно различить между собой. Отличия кроются в используемых материалах и технологиях производства. Если говорить о материалах, то только поставщики на конвейеры автопроизводителей, такие как, например, CTR, используют для шарового пальца высоколегированные стали и холодную ковку, остальные экономят, что, разумеется, сказывается на долговечности всей детали. Кроме того, при разработке новой шаровой опоры инженеры центра Исследований и Разработок CTR проектируют каждую опору заново, под особенности конкретного автомобиля, а не копируют конструкцию других производителей. Методами математического моделирования создается прототип, в котором учтены все нагрузки и все особенности конструкции, материалы шарового соединения подобраны с учетом трибологических свойств трущихся элементов.
Самая ответственная и самая сложная часть шаровой опоры — шаровое соединение. Его долговечность зависит от множества параметров: точности обработки шарового шарнира, прочности пластикового вкладыша, коэффициента трения в соединении и даже количества смазки в нём. Объем и тип смазки рассчитываются при проектировании детали, так как зазор между шаром и вкладышем не превышает 0,2 мм (требуется уточнение), а возникающее давление в соединении очень высокое. Важно также понимать, что количество смазки, идущей в комплекте с шаровой опорой, необходимо и достаточно. Кстати, в 2019 году по просьбам клиентов её количество было увеличено, дополнительное количество смазки добавлять при установке не требуется и бессмысленно, так как проникнуть в зазор между вкладышем и шаром она не сможет физически.
Подтверждением долговечности деталей служат испытания на стендах. Шаровые опоры из каждой партии подвергаются испытаниям. Шаровая опора должна выдерживать 1 000 000 циклов, цикл состоит из перемещения пальца из крайнего верхнего положения в крайнее нижнее, с одновременным поворотом. Кроме того, шаровые опоры подвергаются испытаниям на вырывание или выдавливание из корпуса. Как показывают испытания, шаровые опоры CTR выдерживают повышенные тестовые нагрузки по сравнению с оригинальными опорами.
Особенности установки
Никаких проблем, как правило, не возникает с установкой шаровых опор лопастного типа, откручиваются гайки, и шаровая опора снимается. А вот с прессуемыми в рычаг шаровыми опорами ситуация обратная. Преждевременный выход из строй из-за ошибок установки очень распространён, и основных причин тому всего две. Первая связана с неправильным выбором инструмента для запрессовки. Не будем говорить, что головки ключа не предназначены для запрессовки шаровых опор, и без наших слов очевидно, что шестигранная головка отличается по форме от цилиндрической оправки, и поэтому при её использовании может деформироваться корпус детали. Необходимо использование специальных оправок, наборы которых, наряду с динамометрическими ключами доступны любому автосервису. Важно подобрать точно подходящую по диаметру оправку, так как при выборе меньшего диаметра можно повредить корпус опоры, а при использовании оправки большего диаметра она будет просто проскакивать. Ещё один важный момент, который частенько упускают из виду сервисмены, это глубина оправки, которую подставляют между столом пресса и рычагом.
Если глубина оправки будет меньше необходимой, то в процессе запрессовки шаровой опоры в посадочное место палец упрется в стол пресса. Возникающая при этом нагрузка может привезти к повреждению пластикового вкладыша и запорной пластины и, как следствие, образованию люфта или к выдавливанию шарового пальца из опоры. При такой ошибке установки повреждения на опоре становятся очень заметны, даже если палец не выдавил запорную пластину корпуса шаровой опоры. На торце пальца сразу становятся заметны повреждения из-за возникшей на нем нагрузки, а крышка корпуса опоры деформируется. И, разумеется, такая ошибка становится причиной отказа в гарантии. Избежать подобной проблемы очень просто, достаточно внимательно подбирать глубину оправки.
Другая важная причина, по которой шаровая опора может выйти из строя, это неоднократная запрессовка опоры в рычаг. Кто бы, чтобы ни говорил про беспроблемную многократную запрессовку, это не является истиной. Важное требование автопроизводителя, подтвержденное многолетним опытом компаний. Запрессовать шаровую опору в рычаг можно только один раз, поле ОЕ детали. Дело в том, что при демонтаже старой шаровой опоры посадочное место рычага увеличивается в размерах. Натяг, который возникает после установки новой шаровой опоры становится меньше, но остается достаточным, для корректной работы узла. Последующая запрессовка опоры уже не позволит обеспечить необходимый натяг для надежного удержания шаровой опоры в рычаге. Даже если люфт не чувствуется при перемещении опоры в рычаге руками, он есть. А нагрузки, которые возникают в месте их соединения многократно превышают те, которые человек может приложить руками.
Если же люфт становится заметен и вам предлагают прихватить опору сваркой, помните, температура плавления пластикового вкладыша шарового соединения около 300 градусов Цельсия, что в несколько раз меньше температуры плавления стали. Это значит, что при обваривании опоры в рычаге, пластиковый вкладыш, с большой долей вероятности, оплавится и в соединении образуется люфт, который приведет к выходу из строя шаровой опоры. И придется менять уже рычаг в сборе. Так зачем переплачивать, если можно сделать надежно и с первого раза? Доверяйте свои автомобили профессионалам, даже если Кулибины вам нравятся больше!
Признаки неисправности шаровых опор. Это нужно помнить
Автовладельцу полезно знать все признаки неисправности шаровых опор. Своевременное выявление проблемы может уберечь от аварии. При обрыве опоры колесо выворачивается наружу. Управление машиной становится очень сложным, на скорости ее удержать практически невозможно. Благо, что чаще всего происходит это на небольшой скорости или при начале движения. Но, даже при самом благоприятном исходе, у вас гарантированно повредится крыло.
В связи с этим, допускать до обрыва шаровые нельзя. Своевременная диагностика и устранение неисправности поможет вам избежать таких проблем с автомобилем.
Как правило, шаровые не обрывает резко (случаи внезапной поломки единичны, и связаны с дефектами детали), в большей части случаев, подвеска заранее предупреждает о появившейся опасности.
Первым признаком является стук при проезде ям на невысокой скорости (ну или лежачих полицейских). Звук доносится из под передних колес. Причина его появления, это износ пальца или недостаток смазки. Кстати, стук не всегда является признаком проблемы. Если он появляется в морозы при начале движения, и пропадает через некоторое время, то бояться не стоит. Причина в замерзшей смазке, в процессе движения она разогревается и все нормализуется.
Также неисправные шаровые вызывают «виляние» машины на дороге. Проблему вызывает люфт, образовавшийся в опоре. В итоге, колесо при движении шатается, и автомобиль начинает рыскать. При появлении такого признака необходимо безотлагательно провести проверку опор.
Существуют еще признаки неисправности, но они могут указывать и на другие проблемы с подвеской. К таким признакам относится появление скрипа во время поворота руля. Также, во многих случаях наблюдается неравномерный износ шин.
Методика диагностики
Наиболее оптимальным методом будет посещение сервиса, где имеется специальный стенд для проверки. Там специалисты с высокой точностью смогут вам сказать, в чем причина неисправности. Но, провести диагностику можно и самостоятельно.
Самый простой способ — это прослушивание. Для этого вам потребуется помощник. Производится это следующим образом. Один человек раскачивает машину, а другой прислушивается к стукам, определяя, откуда они происходят. Для другого способа вам потребуется задомкратить машину. Помощник удерживает тормоз нажатым (так исключается возможность люфта подшипника), а вы должны покачать колесо. Люфт и стуки говорят о проблеме с шаровой. На некоторых моделях в основании опоры имеется диагностическое отверстие. Через него измеряется расстояние от поверхности шаровой опоры, до основания пальца.
Заключение. Шаровая опора является крайне важным элементом в конструкции подвески. Неисправность этой детали может привести к тяжелым последствиям. Аварии, случившиеся по причине обрыва шаровой, всегда отличаются своей тяжестью. Чтобы избежать этого, водитель должен знать признаки неисправности шаровых опор. Это поможет избежать проблем, и позволит своевременно устранить поломку. Чаще всего, в неисправности опоры виноват сам автолюбитель.
Что такое шаровая в автомобиле – самое необходимой, что нужно знать автовладельцу
При езде по плохим дорогам все узлы автомобиля испытывают повышенную нагрузку. Особенно достается подвеске, ее ответственному узлу в передней части автомобиля – шаровым. Где они расположены, какие функции выполняют, внутреннее устройство, последствия выхода из строя, проверить состояние – читайте в сегодняшней публикации.
Устройство и назначение
Конструктивно это изделие выполнено в виде шарнирного соединения. Его основа – шар из износостойкого материала. Вместе со специальными вкладышами он помещается в металлическую оболочку. Природный аналог конструкции – суставы верхних, нижних конечностей человека, животных.
Видеоролик наглядно демонстрирует устройство механизма, процесс работы в разных условиях:
Конструктивные особенности
Если разобрать старую, изношенную шаровую опору, то можно увидеть несколько элементов:
Способы крепления
Устанавливают новую шаровую опору, продевая ее палец в отверстие поворотного кулака, сверху устанавливают шайбу, накручивают гайку с прорезями, затягивают, фиксируют шплинтом. Сборку крепят к рычагу тремя болтами. Благодаря такой конструкции колесо занимает фиксированное положение относительно кузова транспортного средства, одновременно поворачивается в нужную сторону, беспрепятственно преодолевая небольшие препятствия, неровности твердого покрытия.
В зависимости от устройства подвески и марки автомобиля, шаровая может крепиться другим способом. Существуют варианты монтажа в рычаг при помощи пресса и фиксации стопорным кольцом. На Ниве шарниры перевернуты вверх ногами и прикручиваются к рычагу не с внутренней стороны, а с наружной.
Признаки выхода из строя, причины износа
Самая уязвимая часть механизма – защитный пыльник. Под воздействием агрессивных веществ на дороге: грязи, снега, смеси соли с песком – резина теряет эластичность, деформируется, разрывается. Внутрь набивается грязь, песок, влага. Они действуют как абразив. От постоянного движения, плотно прижатые поверхности полиуретановых вставок стираются.
Вода вымывает смазочный материал, сила трения «сухих» поверхностей возрастает, процесс износа ускоряется. Появляется значительный зазор между шаром и вкладышами. Если взять новую шаровую опору, для небольшого смещения стержня рукой требуется значительное усилие, а в неисправной он свободно болтается. Повреждение защиты – основная причина снижения функциональности узла и срока эксплуатации.
Признаки неисправности – отклонение от прямолинейной траектории движения автомобиля, если отпустить руль, скрипы, стуки, особенно при езде по разбитому асфальту. Начавшись незаметно, признаки неисправности шаровой опоры проявляются все сильнее.
Если длительное время не обращать на них внимания, то палец может просто вырвать из основания, колесо подвернется, машина потеряет управление. Кроме деформации элементов кузова в передней части, машина может оказаться за пределами дороги или, что еще хуже, на встречной полосе.
Внешние признаки неисправности:
Причины уменьшения срока эксплуатации:
Проверка состояния шарнира
Для диагностики лучше всего использовать подъемник, смотровую яму. Колеса вывешивают, окружающее пространство освещают хорошим источником света. Для увеличения прикладываемого усилия используют монтировку, вставленную между поворотным кулаком и рычагом. Наличие даже небольшого люфта свидетельствует о дефекте уплотняющего вкладыша и увеличению зазора.
Как проверить шаровую опору этим способом – на видео:
Менее распространенный способ – измерить расстояние между основанием и пальцем. Это возможно, если в оболочке предусмотрено отверстие для масленки. Машину загоняют на ровную площадку над смотровой ямой, выкручивают заглушку (масленку). Определяют расстояние от стержня до нижней плоскости корпуса. В новой запчасти оно составляет 11,8 мм. Для измерений используют штангенциркуль, нутромер. Этот метод подходит для обслуживаемых шарниров, где есть технологическое отверстие под масленку.
Способы продления срока эксплуатации
Чтобы не растягивать материал, в статье « Срок службы шаровой опоры » я подробно описал рабочие методы увеличения ресурса этой детали.
Самое уязвимая часть — пыльник, поэтому для продления срока службы ему уделяют больше всего внимания. Мастера рекомендуют почаще его осматривать, особенно при езде в сложных условиях. При малейших признаках повреждения – менять. Заменить пыльник значительно проще, дешевле, чем всю шаровую опору.
В обслуживаемых моделях шарниров, для добавления смазочного материала, в изделии предусмотрено отверстие с резьбой, в которое вкручивается пресс-масленка. Для добавки масла используется специальный шприц. Для удобства обслуживания все работы проводят на подъемнике, смотровой яме.
Объем смазки не должен быть чрезмерным, иначе может разорваться защитный кожух опоры. Достаточно 2-3 качка рукояткой шприца. Вещество можно применять любое, но лучше выбрать водоотталкивающее, термостойкое, типа «Шрус».
В случае необслуживаемого шарнирного механизма, отсутствие специальной смазки, пресс шприца, отсрочить замену узла можно с помощью обычного моторного масла. Для этого его набирают в пластмассовый медицинский шприц с иглой, прокалывают резину колпака и вводят 2-3 кубика. Мера временная, но позволяет эксплуатировать транспорт до момента полноценного ремонта на СТО.
Последствия поломки
Выход из строя трущихся поверхностей происходит постепенно, при возникновении дефектов – быстрее. Ездить можно, но с большей осторожностью. При появлении любой неполадки, тем более в системе управления, рулевых наконечниках, единственное средство обеспечения безопасности – ее устранение. От увеличенного зазора страдают другие элементы. В конечном итоге ремонт обойдется дороже.
Самая большая опасность может случиться тогда, когда палец просто вырывает из корпуса. Чаще всего это происходит на повороте, при попадании в глубокую яму. Колесо подворачивается, его может даже оторвать, кузов падает днищем на дорогу, деформируется, ломается вся передняя часть. Последствия зависят от скорости перемещения. В любом случае стоимость восстановления превышает стоимость опорной запчасти.
Добавить комментарий Отменить ответ
Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.
Шаровые опоры: как они устроены и как их менять
Как работают в подвеске шаровые опоры? Зачем их интегрируют в рычаги подвески, отчего они изнашиваются и насколько трудно их менять на современном автомобиле? Разбираемся в этом вопросе во всех деталях.
Зачем нужна шаровая опора
Ш аровая опора – это, конструктивно, не что иное, как шарнир, которым ступица колеса крепится к рычагу подвески. Главная ее задача – давать колесам свободу перемещения в горизонтальной плоскости и исключать – в вертикальной. Вообще, шаровые шарниры используются далеко не только в опорах ступиц – их можно встретить и в развальных рычагах, и в рулевой трапеции, и даже в креплении газовых упоров капота.
Но до определенного времени вместо подвижных шаровых шарниров на поворотных колесах использовали шкворневый шарнир – тяжелый, требующий периодической смазки, а главное – обеспечивающий колесу только свободу поворота по одной оси, что негативно сказывалось на управляемости.
Конструкция шаровых
Изначально опора представляла из себя корпус, в который установили шаровый палец и поджали через металлическую пластину пружиной, а сверху накрыли пыльником. Дабы палец не износился через два дня, заложили смазочный материал и дали указание всем, кто занимается обслуживанием, регулярно проверять и заменять смазочный материал в корпусе, запрессовывая его через масленку.
Затем наступила эра пластика, и из конструкции ушла пружина. Шаровая часть пальца была помещена в полусферу, образованную вкладышами из вышеупомянутого материала. С тех пор, по сути, конструкция не изменилась, единственно, пластик был заменен на более износостойкий нейлон.
Шаровые опоры разделились на обслуживаемые и необслуживаемые, то есть с масленками и возможностью разборки и без, соответственно. Но чем ближе к настоящему десятилетию, тем меньше использовались разборные опоры. Отголоском эпохи остаются шаровые опоры с масленками, для закладки смазочного материала, но почти на всех машинах давно ставят необслуживаемые опоры.
Сколько в подвеске шаровых опор?
Крепеж к рычагу
Сейчас вся классификация сводится не к типу конструкции самой шаровой, а к способу ее установки – от этого очень сильно зависят затраты на замену. Самая простая и миролюбиво настроенная к хозяину автомобиля конструкция – с креплением корпуса опоры к рычагу подвески с помощью болтов, гаек или заклепок. В таком случае отсоединить изношенную шаровую от рычага не составит труда. Казалось бы, конструкция доведена до совершенства, но с конца 1990-х годов инженеры постепенно стали отказываться от нее в пользу опоры, интегрированной в рычаг подвески.
Есть мнение, что такую конструкцию пролоббировали маркетологи, которым хотелось увеличить прибыльность продажи запчастей, ведь теперь при износе шаровой нужно менять рычаг в сборе, даже если сам рычаг в порядке. Но на самом деле у всего этого есть сугубо инженерный смысл: подвеска с интегрированными в рычаги шаровыми опорами попросту легче разборной.
Есть компромиссная конструкция, в которой нет элементов крепления к рычагу, но есть элемент фиксации – стопорное кольцо. В таком случае опора просто запрессована в рычаг (например – Zafira C и Jeep Patriot). Чтобы ее заменить, придется использовать пресс или иной силовой способ (подробнее об этом – ниже).
Крепеж к поворотному кулаку
Основные типы крепления к рычагу рассмотрели, теперь обратим взоры к фиксации шаровой опоры к поворотному кулаку, при условии, что опора на рычаге. Здесь только два варианта: палец опоры может подсоединяться и крепиться гайкой, которая или шплинтуется, или применяется самоконтрящаяся гайка с внутренним стопорным кольцом. Альтернативный вариант крепежа – стяжным болтом, как, например, у Hyundai Santa Fe с 2006 года. Последний вариант более хлопотный, так как болт, на практике, склонен к закисанию.
Также часто бывает, что для того, чтобы разжать концы кронштейна кулака, в котором фиксируется палец опоры, необходимо применить специальный клин, которого часто просто нет в наличии. Проблема может возникнуть там, где ее не ждешь.
Взять хотя бы Audi A6 С7: тут замечательная конструкция передней многорычажной подвески, в которой шаровые опоры верхних рычагов подсоединены к поворотному кулаку и зафиксированы одним длинным стяжным болтом, который очень часто прикипает настолько, что извлечь его невозможно. Ни нагрев кулака (он из алюминиевого сплава), ни охлаждение болта, ни даже прикладывание пяти, а то и десяти тонн на гидравлическом прессе не сдвигают с места этот злополучный болт и на миллиметр. И, как часто бывает в таком случае, хозяин узнает, что его кошелек опустел еще на 400–500 долларов – такова средняя цена на новый поворотный кулак для A6 C7.
В стремлении оптимизировать конструкцию подвески (не всегда в угоду ремонтопригодности) шаровую опору перенесли с рычага на поворотный кулак. В него опора может запрессовываться (SsangYong Rexton, Mercedes-Benz CLS W219), крепиться болтами (ВАЗ 2110) или фиксироваться стяжным болтом в кронштейне кулака (Subaru Forester SG). У каждого способа свои преимущества и недостатки.
В первом варианте для замены шаровой придется снять весь поворотный кулак, а это само собой разумеющийся демонтаж суппорта и диска с отсоединением от верхнего (или верхних, если их два) и нижнего рычагов. Второй и третий вариант намного проще, потому как для замены достаточно будет отсоединить нижний рычаг от шаровой опоры.
Пыльники
Они у шаровой опоры есть всегда, вне зависимости от того, снимаемая или интегрированная в рычаг опора. И они заменяемы! Небольшая поблажка от конструкторов и маркетологов. Но после радостной вести вынужден огорчить: как часто вы заглядываете под автомобиль и смотрите на пыльники? Самые ответственные – раз в 10-15 тысяч километров при периодическом ТО, а в большинстве своем автовладельцы видели свою машину снизу пару раз (когда мастер показывал износ подвески) или не видели вовсе.
Как бы то ни было, но вовремя выявить потрескавшийся, но не поврежденный пыльник вероятность мала, значит вы обратите на него внимание, только если ему придет конец, а это автоматически замена шаровой опоры. Круг замкнулся. Ниже приведено описание того, как может разрушиться пыльник и как заменить шаровую опору почти в полевых условиях на примере Jeep Patriot. Отчего решили заменить? На себя обратил внимание жуткий скрип со стороны подвески при повороте рулевого колеса.
Причины и следствия выхода из строя шаровых опор
Как говорилось выше, опору придумали, как замену шкворню, но избавившись от него, не избавились от сил, действующих на шарнир. Если задать почти философский вопрос: «Так почему же изнашиваются шаровые?», то ответ будет состоять из трех основных пунктов (есть и четвертый – время – но он не интересен, так как понятен). Первый: повышенные ударные нагрузки на подвеску при проезде, например, по трамвайным путям на неприличной скорости или обычная эксплуатация автомобиля в необычных дорожных условиях, которыми нас не удивишь. Второй: отсутствие смазочного материала там, где он должен быть (помните о масленках?). И, наконец, третий: разрушение пыльника опоры.
Что касается конструктивных особенностей подвесок и влияния этого на износ, то можно сказать следующее: любая шаровая опора, как бы она ни была установлена – на рычаге или на поворотном кулаке – будет изнашиваться благодаря ударам и трению. И если вам хочется сберечь средства и нервы, то нужно чаще заглядывать за колесо, а также не кричать про себя «Банзай» при виде приближающихся недоразумений в виде выбоин.
Пример замены шаровой опоры
Специнструмента не было, но было огромное желание побыстрее решить проблему, чтобы выдвинуться в путь и приехать в срок. Потому машину на подъемник, ключи в руки, рукава до локтей. Первым делом шаровые опоры. В данном случае «умерли» обе, но даже если бы почила только одна, заменять пришлось бы все равно с обеих сторон. Это писанное правило для всех без исключения автомобилей, которое относится к ремонту элементов ходовой части и тормозной системы. Поломалось справа, значит, и левая часть под раздачу (конечно же, с определением причины асимметрии в поломке).
Приступаем. Выкручиваем болты крепления нижнего рычага передней подвески к подрамнику. Дается нелегко – болты немного прикипели. Однако выкручиваем их не полностью, так как рычаг подсоединен еще и к поворотному кулаку.