Как работают подшипники в колесе

Подшипники в велосипеде. Часть 1: виды, материалы

Во время ремонта своего велосипеда многие сталкивались с такой, очень деликатной, темой, как подшипники. Не уверен, что всех при этом интересует, какой вид подшипника расположен в том или ином узле… Но мы решили пролить свет на эту тему и рассказать всё самое необходимое и важное. Материал получился большой и мы разделили его на две части.

• Часть 1: Виды подшипников и из чего они сделаны?
• Часть 2: Где, какие и почему используются?

Зачем нужны подшипники?

Начать стоит с того, что подшипники всегда располагаются в подвижных узлах и соединениях. Служат они для того, чтобы эти самые узлы и соединения двигались и вращались с минимальными энергозатратами и с минимальными коэффициентами трения.

Если, например, вы поднимите свой велосипед и придадите некоторое вращение колесу, то какое-то время оно будет вращаться по инерции. Остановка колеса не будет внезапной, сначала произойдет замедление, а потом плавная остановка. Плавность вращения обусловлена наличием внутри втулки подшипника. Сейчас мы не будем углубляться в вид применяемого там подшипника, а просто зафиксируемся на том, что он в колесе есть.

Вращение руля, педалей и шатунов (каретки) обладает плавностью, опять же, благодаря наличию внутри подшипников. Элементы подвески двухподвесного МТБ велосипеда реализованы на подшипниках всё ради той же плавности движения. Возможно, вы будете удивлены, но подшипники используются в амортизированных вилках, задних амортизаторах и телескопических подседельных штырях (дропперпостах). Принцип работы там несколько другой, но суть одна – снизить энергозатраты на перемещение элементов конструкции путем снижения коэффициента трения.

Допускаю, что еще больше вы удивитесь, когда узнаете, что манетки (рычаги переключения передач), тормозные ручки, тормозные калиперы с механическим приводом, цепи и переключатели скоростей напичканы подшипниками. То есть, любой подвижный элемент конструкции велосипеда содержит в себе подшипники. Их много. Очень много. Поэтому, кстати, обслуживание велосипеда в мастерской, порой, стоит довольно дорого. Ведь почти каждый подшипник требуется снять, разобрать, почистить, дефектовать, заменить/собрать, смазать, установить на место и грамотно собрать узел. Звучит долго, а на деле еще дольше. Такие дела.

Как работает подшипник?

Итак, мы разобрались, что для вращения требуется подшипник. А что будет без подшипников, колеса перестанут вращаться? Без подшипников не будет вращения, да. Почти. Ответ кажется очень банальным. Чтобы понять причины проведите простой эксперимент. Положите на стол книгу, например, и попробуйте сдвинуть этот предмет с места упираясь в его торец. Теперь положите под книгу два сравнительно одинаковых цилиндрических предмета параллельно друг другу на небольшом расстоянии. Сойдет пара канцелярских ручек или, если вы технарь, пара сверел. Толкните теперь книгу перпендикулярно ручкам и вы почувствуете, что сдвинуть с места книгу в этот раз оказалось намного легче. Думаю, что она даже могла сама покатиться, пока все настраивали. Кстати, если вы технарь и у вас есть свёрла – не понимаю, зачем вы всё это читаете.

Когда книга лежит на столе и вы ее двигаете, возникают силы трения, которые мы ощущаем, как сопротивление движению. Когда под книгой лежит две ручки, то трения больше нет, предмет движется практически свободно. То же самое происходит и с узлами велосипеда, в которых расположены подшипники.

Однако вместо сил трения в игру теперь вступают силы сопротивления качению. Они значительно меньше по своим величинам, нежели силы трения, поэтому элементы перемещаются легче. Формируются силы сопротивления качению из возможности или невозможности упругой деформации тела качения и поверхности по которой оно катится.

Чем меньше у контактных поверхностей и тела качения упругость (чем они тверже), тем меньшее возникает сопротивление качению. По этой причине мы с вами пользуемся железной дорогой. Железные колеса катятся по железным рельсам – всё очень твердое, сопротивление качению минимальное. Среднестатистический человек самостоятельно может довольно легко толкнуть стоящий на ровной поверхности вагон весом более 20 тонн.

Вот и с подшипниками та же история, твердые сплавы металлов позволяют телам качения катиться по поверхности качения с минимальными энергозатратами, так как упругая деформация практически отсутствует.

Теперь, когда мы понимаем принцип работы подшипников, мы можем плавно перейти к их разновидностям. Информации много, она не всегда мною линейно излагается, но надеюсь, что в итоге все будет ясно.

Разновидности подшипников по направлению нагрузки

Радиальные

Радиальные подшипники в своем названии содержат всю суть. Как можно нагрузить подшипник вращения? Закрепить его, например в колесе и вставит в него ось. Ось эту мы можем нагрузить своим весом. Для этого нам потребуется поставить колесо ровно и равномерно с обеих сторон надавить на ось вращения. Получится, что нагрузка будет направлена строго вниз, вдоль радиуса колеса, а значит и вдоль радиуса подшипника. Другими словами, нагрузка будет прикладываться радиально. И всё, так вот просто. Применяются подшипники именно этого типа почти во всех узлах велосипеда. Исключение, в большинстве случаев, составляет рулевой стакан и втулки колес.

Радиально-упорные

Собственно, а вот и те исключения, где радиальный подшипник применяется реже. Давайте теперь представим, что колесо с подшипником и осью мы положим на бок и давим на нашу ось вдоль оси ее вращения (простите за тавтологию). Подшипник сможет вращаться, возможно, так же легко, но нагрузка с радиальной сменилась на упорную. То есть, вдоль радиуса подшипника мы уже не прикладываем силы, мы в него упираемся вдоль оси его вращения, то есть сбоку. Поднимаем колесо теперь так, чтобы оно оказалось под углом 45 градусов относительно пола. На ось воздействуем уже привычным способом, давим на нее в направлении пола и получается, что половина нагрузки радиальная, а половина упорная. Вот и она – радиально-упорная нагрузка.

Такие нагрузки постоянно возникают в колесах (при поворотах), каретке шатунов, рулевом стакане. В общем-то она есть везде, просто величина её в некоторых ситуациях допустима. В случае же с рулевым стаканом требуется особая конструкция, которая лучше справляется с боковыми нагрузками не разрушая рабочей поверхности подшипника, поэтому идеальное решение – радиально-упорная схема. Напомню, что нагрузка в рулевом стакане на подшипник приходится вдоль его оси вращения, перпендикулярно радиусу. Колеса в этом плане менее нагружены, так как в отличие от рулевого стакана радиально-упорные силы часто заменяются только радиальными (когда ровно едешь).

Подшипники скольжения

Бушинги, Plain bearing, Bushing

Название довольно странное, и тем не менее, подшипники именно этого типа располагаются в вилках, амортизаторах, тормозах, манетках, цепях, переключателях и реже в педалях. Подшипники скольжения выполняются в виде двух трущихся поверхностей, между которыми существует минимальный слой смазки. Слой смазки не дает этим двум поверхностям друг с другом соприкасаться и трение снижается. Сопротивление движению теперь создается самой смазкой. Чем она более жидкая, тем легче будут скользить поверхности. При этом слой жидкой смазки больше подвержен разрушению в сравнении с консистентной, так как у жидкой устойчивый к разрушению слой более тонкий. По этой причине в дешевых вилках при разборке вы обнаружите некоторое количество очень вязкой смазки. То же самое вы обнаружите при разборке дешевых педалей, которые вращаются на подшипниках скольжения.

Зачастую такие узлы выполняются из специальных материалов, коэффициент трения которых довольно низкий.

Ролики заднего переключателя могут использовать подшипники скольжения

Говоря о вилках, амортизаторах и дропперпостах среднего и верхнего сегмента, мы подразумеваем наличие специальных анодировок и метализаций поверхностей ног. Внутри вилки всегда располагаются ответные поверхности трения омываемые жидким маслом. Их две, выполняются они в виде колец запрессованных на некоторой глубине в штанах – бушинги. Вилки начального уровня выполняются с не очень твердым покрытием ног и с бушингами из обычного пластика смазанного вязкой смазкой. Так все и работает. Пластик довольно быстро разбивается, а металлизированное покрытие стирается. В вилках, дропперпостах и заднем амортизаторе подшипники скольжения работают с возвратно-поступательными движениями.

Система рычагов бюджетного двухподвесного велосипеда, к сожалению, часто реализуется на подшипниках скольжения. В соединениях рычагов вы обнаружите пластиковые или латунные втулки, которые под нагрузкой довольно быстро деформируются, а под натиском грязи стираются. Как итог – снижение жесткости заднего треугольника, он начинает весь гулять. С дешевыми педалями, параллелограммами переключателей, механизмами манеток и с моделями большинства тормозов та же история. Они разбалтываются и быстро выходит из строя.

Бушинги амортизированной вилки

Подшипники скольжения имеют по определению больше сопротивления при вращении или поступательных движениях, нежели они были бы реализованы на телах качения. Собственно, по этой причине минимальное количество таких подшипников вы встретите на профессиональной технике.

С другой стороны есть колеса Mavic, которые при внушительной стоимости в своих колесах использовали подшипник скольжения в барабане. В нем всего два подшипника. Один поближе к дропауту, а второй поближе к центру колеса. Тот, что ближе к дропауту, ходит очень долго, так как сделан на телах вращения. А вот тот, что ближе к центру колеса сделан в виде капролоновой (или фторопластовой) втулки. Я понимаю, инженеры хотели снизить вес и лучше распределить нагрузку по оси, чтобы кассета держала хороший момент вращения. Но. Обратная сторона медали – втулка эта очень плохо защищена от воздействия окружающей среды, в нее попадает пыль, которая довольно быстро делает свою абразивную работу. В результате на барабане появляется люфт. А корпус втулки колеса, ребята, сделан из алюминия, который стирается, чуть медленнее того капролона в барабане. То есть, стирается капролоновая вставка на барабане и тело корпуса втулки колеса. Ремкомплект есть в продаже, но он стоит денег, а установка требует навыков. Правда, установка ремкомплекта не всегда помогает. Диаметр поверхности скольжения корпуса втулки становится меньше из-за абразивного воздействия и восстановлению не подлежит. Народ выходит из положения устанавливая туда подшипники качения, хотя и проделывается такая операция не без токарей.

Втулка Mavic

Немного за рамками темы получится, но не лишним будет сказать и следующее. Подшипники скольжения для обеспечения вращения в рамках велосипеда используются редко, так как нет больших нагрузок, шарики или ролики прекрасно справляются со своими задачами. Те же, что на велосипед таки устанавливаются, обладают отвратительным качеством (в основном в бюджетных моделях), поэтому уважение к ним испытать проблематично. В то же время автомобильные моторы, их коленчатые валы, вращаются именно на подшипниках скольжения – вкладышах. Преимущество перед шариковыми заключается в большей площади контакта, что позволяет переваривать большие нагрузки. При грамотной эксплуатации мотора ходить они могут весьма и весьма долго.

И еще раз закрепляем, подшипники скольжения позволяют, как вы уже поняли, работать, как с вращательными, так и с возвратно-поступательными движениями.

Виды подшипников по виду тел качения

Во всех подшипниках (кроме подшипников скольжения) используются вращающие элементы обеспечивающие трение.

Роликовые подшипники

Встретить роликовые подшипники в современном велосипеде довольно сложно. Но уж если они там и появляются, то только в рулевом стакане и каретках шатунов. Суть конструкции роликового подшипника в том, что между двумя кольцами из высокопрочной стали находятся ролики из такой же твердой стали. Внешнее кольцо, например, закрепляется в кареточном узле, а во внутренне вставляется ось шатунов. Редко встречаются такие подшипники потому, что их вес и стоимость, в сравнении с другими типами, довольно высокие и рассчитаны они под очень серьезные нагрузки. Говоря про высокие нагрузки я пытаюсь сказать, что даже такие дисциплины, как BMX, например, роликовые подшипники не используют. Встречаются они чаще на тяжелой технике, совсем не велосипедной.

Однако в порядке исключения мне однажды попался в руки МТБ велосипед из 1980-х годов, собран он был на топовых запчастях тех лет. Я был очень удивлен, когда в рулевой колонке вместо привычных шариковых обнаружил роликовые подшипники. Что же до кареточных узлов, то такой эксперимент я видел тоже лишь однажды. В новостях, в начале января 2021-го года. То есть, массово роликовые подшипники на велосипедах не используются по вышеперечисленным причинам.

Роликовые подшипники могут быть радиальными и радиально-упорными. Обязательным условием в конструкции радиально-упорного варианта является наличие конусовидных поверхностей качения. То есть, поверхности качения расположены под некоторым углом относительно оси вращения. Внешние силуэты корпуса могут оставаться цилиндрическими.

Есть еще роликовые подшипники для линейных перемещений, они используются в вилках Lefty, о чем мы подробно рассказывали.

Шариковые подшипники

Подшипники данного типа наиболее распространенные, на современном велосипеде располагаются практически во всех узлах, где это только возможно. Конечно, речь идет о среднем и верхнем ценовых диапазонах.

Кроме колес, рулевой колонки, педалей и кареток, шариковые подшипники часто размещаются в роликах заднего переключателя и в рычагах задней подвески двухподвесного велосипеда. В качестве исключения, на шариковых подшипниках реализуются некоторые модели тормозов V-Brake. Рычаг тормоза с колодкой вращается не на втулке пивота, а на шариковом подшипнике. Стоит ли говорить, что ручка там ходит просто идеально?

Еще одно исключение встречается в некоторых моделях МТБ манеток высокого уровня, там один из рычагов также реализован на шариковом подшипнике.

Виды шариковых подшипников по конструкции

Насыпные подшипники с сепаратором

К данному типу относятся шариковые и роликовые подшипники. Сепаратор – это элемент внутренней конструкции подшипников, в виде кольца из металла или пластика с посадочными местами для шариков или роликов. Его цель заключается в соблюдении одинакового расстояния между телами качения в любой момент времени. Сепараторные подшипники бывают насыпные и неразборные (промышленные, промы).

Неразборные выглядят так, как выглядят самые обычные промышленные подшипники. Они бывают без пыльников и с пыльниками выполненными из стали или металлического кольца покрытого резиной. В большинстве случаев на велосипеде применяются модели подшипников с обрезиненным пыльником и внутренностей его не разглядеть. Если пыльник аккуратно снять, то вы сразу увидите шарики или ролики разделенные между собой сепаратором. Разумеется, если модель не предусматривает наличие пыльника, то сепаратор буден виден без лишних телодвижений.

Насыпные сепараторные подшипники выглядят…. даже не знаю как и рассказать. Вот когда разбираете рулевую колонку, снимаете проставочные кольца, потом распорное разрезное конусное кольцо, затем пыльник, то вашему взору предстает внутренняя часть насыпного сепараторного подшипника. Там лежит металлическое кольцо с шариками в чашке рулевой колонки. Вот нижняя часть этой чашки, где кольцо и лежит, является одной из поверхностей качения. Её обрабатывают термически особым образом, чтобы придать в этом месте металлу высокую твердость. Если вытащить кольцо и протереть все от старой смазки, то вы увидите беговую дорожку тех самых шариков подшипника. Она очень тонкая и выделяется повышенным блеском.
Вторая часть подшипника, которая прижимает шарики в сепараторе к чашке, имеет форму конуса и выполняется в виде отдельного кольца или совмещенной с пыльником. Если вытащить шток вилки, положить сепаратор обратно в чашку и сверху его прижать конусным кольцом, то получится собранный насыпной сепараторный подшипник.

Сепаратор с шариками должен укладываться определенной стороной, иначе конструкция работать не станет. Насыпные сепараторные подшипники в велосипеде выполняются радиально-упорными. Когда вы смотрите внутрь чашки, то вы можете обратить внимание, что беговая дорожка шариков расположена не на ровной её части, а смещена немного выше. То есть при прижиме конусом шарики пытаются как бы раздавить чашку. Конусное кольцо, в свою очередь также позволяет увидеть, в какую сторону направлены усилия прижима. А направлены они не вдоль оси вращения, но и не перпендикулярно ей. Другими словами, прижим направлен не строго вниз и не строго в сторону, но под каким-то определенным углом.
В рулевой колонке начального уровня такие подшипники применяются чаще всего, так как обладают довольно низкой стоимостью. Велосипеды подороже комплектуются промышленными подшипниками, которые неразборные с пыльником.

Насыпные подшипники без сепаратора

Loose bearing; Насыпь

Разборка колес на самом обычном среднестатистическом велосипеде обязательно столкнет вас насыпными подшипниками без сепаратора. Схема работы у них радиально-упорная, а отсутствие сепаратора позволяет разместить больше шариков увеличивая таким образом срок службы узла. Чем больше шариков, тем больше площадь контакта, тем меньше деформаций происходит во время качения.

Суть их конструкции точно такая же, как и в сепараторных насыпных вариантах из рулевой колонки. Рассматривая пример колеса, можно также обнаружить чашку и прижимной конус. Там все тоже самое, только диаметры шариков и конуса другие.В общем-то, не вижу смысла повторяться.

И, да, в чашку рулевого стакана можно насыпать шарики без сепаратора, тогда их там уместится больше, только обслуживать будет неудобно. Но если сильно надо, то можно..

Из чего делают подшипники

Подшипники скольжения изготавливаются из разных металлов, сплавов. полимеров и баббитов. Основное условие для этих материалов – низкий коэффициент трения. Среди прочего встречается чугун, алюминий, бронза, медные сплавы, серебро, фторопласт (тефлон), капролон, графит (он же карбон). На дешевых велосипедах, повторюсь, за качество таких подшипников переживают не сильно, поэтому в качестве материала иногда используется пластик. Вилки, дропперпосты и задние амортизаторы внутри конструкции содержат по два кольца на одну ногу. Тело колец выполняется из алюминия, а поверхность скольжения из какого-то полимера. К сожалению, не нашел информации по этому поводу, бытует мнение, что наносится туда тефлон.
Ноги перечисленных узлов покрываются хромосодержащим материалом или специальными анодировками.

Анодировка – контролируемый процесс окисления поверхности детали. Покрытие нанесенное методом анодировки обладает высокой твердостью и низким коэффициентом трения. По опыту могу сказать, что при желании зашлифовать в каком-то месте анодированную ногу вилки мелкой наждачкой вас ждет серьезное разочарование.

Подшипники качения изготавливаются из углеродистых и хромистых сталей, если говорить о кольцах. Примеси позволяют с помощью термической обработки цементировать поверхности качения. Цементация металла – особая термическая обработка в специальной среде повышающая твердость поверхности, а не всей детали. Шарики выполняются из нержавеющей или углеродистой стали.

Подшипники качения также выполняются из карбидов и оксидов циркония или алюминия, встречаются модели из нитрида кремния. Основная особенность керамических подшипников заключается в их чрезвычайной твердости, что сулит невероятно малый коэффициент сопротивления качению. Кроме того, керамические подшипники требуют либо очень небольшое количество смазки, либо могут обходиться и вовсе без нее. Стоит сказать также, что из керамики выполняются и подшипники скольжения.

Увлеченный велосипедист с 2014-го года. Терпеть не мог, когда велосипед в ходу издавал посторонние звуки, что заставляло его многократно все перебирать, перемазывать и обновлять. Любит вникать в тонкости, посему многочисленные переборки своего велосипеда вылились в дальнейшем в работу веломехаником. Прошёл тернистый путь от Shimano Acera на Comance Tomahawk через SLX до XTR на Specialized S Works, а потом просто пересел на бюджетный шоссейник на оборудовании Campagnolo Xenon 10. За плечами веломарафон (МТБ) Куяльник 2019-года, где на маршруте Light занял 5-е место. В настоящее время остается активным пользователем велосипеда и продолжает углублять свои знания в этой сфере.

Не только гул: почему ступичные подшипники такие дорогие и как они ломаются?

В Интернете слово «подшипник» часто коверкают до какого-то неведомого «подшибника». Я на месте подшипника, тем более ступичного, здорово на это обиделся бы. Деталь, может, и не слишком дорогая, но чрезвычайно важная, а её так обзывают… Это несправедливо. Поэтому сегодня будем восстанавливать доброе имя этой детали, вспоминая, зачем она нужна и почему она будет стоить всё дороже и дороже. И, конечно же, вспомним, как правильно проверить ступичный подшипник на автомобиле, и если он ещё цел, как продлить ему жизнь. Или хотя бы не сократить, ту, что отмерили ему на заводе.

Упереться и катиться​

Есть ли смысл рассказывать о том, что такое ступичный подшипник и зачем он нужен? Наверное, нет. Все знают, что это тот подшипник, на котором крутится колесо. Конечно же, это подшипник качения, а не скольжения. А вот по типу эти подшипники бывают разными. Их можно поделить на две большие группы: цилиндрические и конические радиально-упорные. По типу тел качения эти подшипники тоже отличаются. Они могут быть и роликовыми, и шариковыми. В чём отличия этих двух типов?

Грубо говоря, в возможности их регулировки. Цилиндрические подшипники регулировать нельзя, а вот конические – можно. Если в таким подшипнике появился люфт, его можно подтянуть. С одной стороны, это хорошо. С другой, эта регулировка может доставлять массу проблем.

Например, на первых Шевроле Нивах передние подшипники приходилось регулировать чуть ли не каждые десять тысяч пробега, что знатно выматывало нервы владельцам этих Нив (хотя, если честно, там много что мотало нервы – и эти подшипники, и расширительные бачки, и много что ещё). С другой стороны, есть множество автомобилей прошлого, в которых такие же конструктивно подшипники служили сотни тысяч километров, а владельцы могли даже не догадываться о том, что их надо постоянно регулировать. Например, об этом редко задумывались владельцы старых Mercedes-Benz W124 или Toyota Land Cruiser 100. Так что у меня есть подозрение, что тут дело в Ниве, а не в конструкции подшипника.

Думаю, некоторые обратили внимание на фразу «множество автомобилей прошлого». Почему это прошлого? Потому что в настоящем подход к ступичным подшипникам изменился. В первую очередь именно из-за отказа от регулируемых конических радиально-упорных подшипников в пользу нерегулируемых цилиндрических. К сожалению, конические радиально-упорные подшипники – штука довольно дорогая, так что от неё стали постепенно отказываться. Кроме того, изменилась культура обслуживания автомобилей. Скажите честно, есть ли у вас привычка после каждого заезда по трассе щупать все колёса и проверять, не греется ли одно из них? А ведь для регулируемых подшипников такая процедура может считаться обязательной.

Если диск греется, пора приниматься за регулировку. Иначе подшипник может перегреться, рассыпаться, а худшем случае – и вовсе заклинить колесо. Сейчас щупать колёса руками уже совсем не модно, так что более дешёвые в производстве, неразборные и необслуживаемые цилиндрические подшипники одержали верх. Немного даже жаль, потому что они менее стойки к нагрузкам, которых по-хорошему надо избегать, но которые часто неизбежны. Например, к ударам по боковине колеса.

На отказе от регулируемых подшипников (правда, пока ещё не везде) дело не остановилось. Далее пришла вторая волна оптимизации, и теперь ступичные подшипники можно поделить на ещё два больших класса: устанавливаемые отдельно от ступицы и устанавливаемые в сборе с ней.

Ещё проще, ещё дешевле

Итак, появилось новое понятие – ступичный узел. Это такая штука, которая включает в себя не только сам подшипник, но и фланец, через который крепится колесо. Крепится оно стандартно – болтами или шпильками. Поэтому во фланце могут быть либо эти самые шпильки, либо резьба под болты. У этого решения есть два совершенно противоположных результата: это одновременно и дешевле, и дороже. Парадокс? К сожалению, в век эффективных менеджеров в автомобилестроении – нет. Это норма. Объясню, почему так получилось.

Раньше замена ступичного подшипника могла сильно затянуться из-за необходимости выпрессовывать его из ступицы. Ладно, если в сервисе есть пресс. А если его нет, то за эту работу лучше и не браться. Потому что одной газовой горелки и молотка с мускулистыми руками могло и не хватить. А вот заменить подшипник в сборе со ступицей намного проще: достаточно открутить несколько болтов. Кроме того, в случае замены ступичного узла в сборе нет такого страха напортачить с установкой подшипника. Как-то не так его затянуть, переложить или недоложить смазки. То есть, меньше ответственности.

Вроде всё прекрасно, но есть одно «но»: ступица в сборе с подшипником стоит намного дороже отдельно подшипника. Разумеется, это очень радует производителей и продавцов запчастей, но сильно огорчает тех, кто вынужден для замены одного подшипника менять всю ступицу.

Да, раньше тоже иногда требовалась замена ступицы, а не одного подшипника, но для этого, как правило, сначала надо было убить в этой ступице несколько подшипников. И если он при установке уже не сидел в ней плотно, приходилось менять и ступицу. Теперь же её нужно менять постоянно. Одним словом, решение не самое однозначное и явно не сильно выгодное для автовладельцев.

Смирившись с тем, что придётся платить за замену «ступичного» больше, чем раньше, автовладельцы не сразу поняли, что доить их только начинают. Потому что почти сразу же догадались, что на ступичный узел можно поставить и ответную часть датчика ABS. Поэтому теперь иногда нужно менять дорогущий узел целиком в сборе не только из-за поломки подшипника, но и датчика ABS. Эффективные менеджеры торжествуют.

Хотя надо признать, что техническое преимущество у ступичного узла всё-таки тоже есть, и оно существенное: так как поверхность качения тут – сам корпус ступицы, узел в сборе стал заметно легче. А это приводит к снижению неподрессоренной массы. Да и радиальное биение при таком подходе всё же обычно ниже.

Станет ли когда-нибудь этот узел дешевле? Вряд ли. Сейчас уже вовсю планируется следующее поколение ступичного узла, в котором объединены не только ступица, подшипник и датчик ABS, но и ШРУС, и даже тормозной диск. И это, само собой, будет стоить ещё дороже. Не знаю, что в этом хорошего для конечного пользователя, но если эта система приживётся, я буду сильно расстроен.

Разумеется, классификацию и виды ступичных подшипников я перечислил далеко не полностью. Они отличаются ещё массой параметров, а их конструкции весьма разнообразны. Есть подшипники для ведущих управляемых осей, для ведомых управляемых, для неуправляемых ведущих и ведомых. Есть саморегулирующиеся и ещё многие другие. Тут можно говорить очень много, но это скучно и, скорее всего, не очень-то и надо. Лучше посмотрим, как проверить ступичный подшипник.

Руками и ушами

Начнём с обычного ТО. Если поставить машину на подъёмник, можно провести пару простых тестов. Самое простое – просто покрутить колёса в разные стороны. При этом слушать звук. Никаких хрустов или тресков быть не должно. Если они есть, то придётся искать причину: хрустеть или издавать другие звуки может и заклинивший суппорт, и просто грязь под защитными кожухами тормозных дисков.

Если колесо крутится хорошо, смотрим дальше. Рукой хватаемся за пружину подвески и крутим колесо. Часто при изношенном подшипнике пружина начинает вибрировать. Если рукой ничего необычного почувствовать не удалось, то всё прекрасно.

Конечно, в запущенных случаях не заметить гибель подшипника трудно. Передние обычно гудят в поворотах, задние – в каком-то диапазоне скорости, который постепенно растёт. Если дело совсем труба, то колесо вообще болтается. Но это уже надо быть совсем глухим пофигистом-самоубийцей, чтобы довести подшипник до такого состояния.

Можно ли ездить с воющим подшипником? Однозначно нет. Потому что он может выть и тысячи километров, а может очень быстро заклинить. Тут как повезёт, и если не повезёт, можно лечь отдыхать на крышу в кювете или выехать лоб в лоб с Камазом. Потихоньку съездить в сервис можно, а беззаботно кататься – нет. Ни в коем случае.

Хотя, конечно, бывает, что кто-то ездит поразительно бездумно – с люфтящим во все стороны колесом. Само собой, машина плохо управляется, но опаснее опять же возможный клин колеса. Ну, тут предупреждай – не предупреждай, всё бесполезно.

Долго и счастливо

У нас остался последний вопрос: почему подшипник умирает раньше срока? Есть несколько основных причин.

Первая – это, конечно, плохие дороги. Подшипник должен помогать колесу вращаться, а не скакать по ямам. Теоретически в хорошем подшипнике люфта нет, поэтому удары ему не слишком страшны, но это лишь в теории. На самом деле как только подшипник немного изнашивается, появляются зазоры. И после этого разрушение подшипника на плохих дорогах заметно ускоряется. Особенно сложно подшипники переживают удары в боковину колеса – они на это не рассчитаны абсолютно.

Вторая причина – езда по глубокой грязи и бродам. Без комментариев: если стоять по ступицы в луже, вымывается смазка, а в подшипник попадает вода.

Третья – это неправильный выбор дисков колёс. Слишком большой вылет диска – это практически приговор подшипнику. Но жертвам Need for Speed на это, конечно же, плевать. Нештатные шины и диски большого размера, увеличивающие нагрузку на ступицу, тоже сокращают ресурс подшипника. Так что сток – один из залогов долгой его жизни.

И обязательно проверяйте подшипники на каждом ТО. На раннем этапе они ещё не воют, а заклинить могут в любой момент. Так что в случае с ними лишнее внимание не помешает.

Подшипник ступицы переднего колеса — что это такое?

Данная статья рассказывает о подшипнике ступицы. Характеризуется подшипник ступицы переднего колеса, рассматривается его строение. Также речь пойдет о подшипнике качения. Приводится процедура замены подшипника ступицы переднего колеса.

Общая характеристика подшипника ступиц

Важным элементом ходовой части, оказывающим непосредственное влияние на работу автомобиля и обеспечивающим комфортное и безопасное передвижение, является подшипник ступицы. Поломка или износ какого-либо подшипника вызывает негативные последствия для всей машины.

Важно помнить, что нужно внимательно следить за исправностью ступиц колес. Для этого следует иметь полное представление о данных элементах автомобиля. Ступица – это средняя часть колеса, на которой крепятся шпильки, и в середине нее имеется отверстие для оси.

Для того чтобы механизм был прочным и надежным, эту часть колеса подбирают в два раза превосходящую внутреннее пространство. К этому элементу механизма присоединяются колеса, и благодаря ему происходит вращение. В ведущих колесах ступица играет роль трансмиссионного элемента. Средняя часть колеса соединяется также с тормозами и фланцами полуосей.

Материалом для изготовления ступицы являются различные виды металла. В передней и задней части середины колеса располагаются радиально-упорные части сборочного узла, которые имеют форму шара. Ступица выходит из строя очень редко.

При появлении сигнализирующих стуков возникает необходимость заменить ступичный подшипник. Иногда ступица не разбирается. В этом случае необходима замена всей детали. После заменены ступицы нужно проверить, как работают рычаги подвески.

Подшипник ступицы переднего колеса

Большинство современных автомобилей оснащено передней подвеской, которая выполняет множество функций. Основной из них является обеспечение управляемости транспортного средства. Чтобы гарантировать надежность автомобиля производитель установил два подшипника между поворотной осью и ступицей. Эти детали разные по размеру, но одинаковые по форме – в виде конуса. Подшипники средней части колеса фиксируются на оси при помощи шайбы и гайки. Прижатие роликов напрямую связано с тем, как будет затянута гайка. Подобная взаимосвязь позволяет производить точную регулировку и исключить люфт.

Однако при эксплуатации возникает одна проблема. На подшипник ступицы колеса из-за отсутствия защиты может попасть грязь. При попадании воды и воздействия высокой температуры может начать вытекать смазка. Корпус ступицы часто засоряется. Загрязнение может привести к ускоренному износу и необходимости замены.

Строение и элементы подшипника ступицы

В подшипник ступицы входят:

1. Кольца.
2. Сепаратор.
3. Тело качения (его форма зависит от марки и модели автомобиля).

На ведомой оси чаще устанавливаются детали, которые имеют коническую форму и являются однорядными. Такой подшипник хотя и маленький по размеру, но является особо прочным. Однако он требует профессионального монтажа и настройки.

Подшипники качения – вид опорных узлов средней части колеса

Подшипники качения во время проведенных испытаний показали, что они могут создать самое меньшее сопротивление вращению. Ходовая часть в зависимости от марки и модели машины обеспечивается различными по конструкции радиальными деталями:

• в виде шарика;
• ролика;
• в форме конуса.

Конструкция подшипников тоже отличается. К примеру, если на авто устанавливается отдельная передняя подвеска с ведущим задним мостом, тогда на подшипник передней ступицы ставят 2 подшипника в форме конуса, а на задней — по одному в виде ролика или двурядного в виде шарика.

Эффективную работу детали обеспечивает вещество, которым его смазывают. Радиальные подшипники еще в момент изготовления закрываются пластиковым корпусом и кольцами-пыльниками. Внутри корпуса находится смазка, которой обычно достаточно на весь период использования. Такие детали не поддаются вскрытию и закладке свежей смазки, т.к. нарушается непроницаемость пыльников.

Сборочный узел средней части переднего колеса упорный и в нем выделяются три отдельные части:

1. Внутренняя обойма.
2. Внешняя обойма.
3. Кассеты с роликами.

Перед тем, как установить этот подшипник, его части нужно промыть и обработать смазкой по типу «Литол». Для защиты таких подшипников используются сальники, которые нужно устанавливать отдельно.

Процедура замены подшипника ступицы переднего колеса

Подшипник является неремонтируемой частью машины, но если происходит его повреждение, то необходимо не медлить с заменой. О необходимости замены подшипника передней ступицы могут свидетельствовать следующие проблемы:

1. Нагрев ступицы или образование зазора в колесе.
2. Шум, возникающий при движении, в месте, где располагаются передние колеса.

Замена подшипника передней ступицы происходит с помощью выпрессовок. Такая процедура приводит к тому, что пришедшие в негодность детали легко вынимаются. Молотком удалить испортившийся сборочный узел невозможно, так как повреждается место установки подшипника, которое хорошо очищается от грязи, смазки, ржавчины и только после этого можно устанавливать новый подшипник.

Для установки подшипника необходимо выполнить следующий порядок действий:

1. Поставить автомобиль на ручной тормоз и первую скорость.
2. Слегка ослабить крепления на колесе и ключом отвернуть гайку подшипника ступицы. В том случае, если автомобильные диски изготовлены из легкого сплава, вначале необходимо отвернуть колесо, надавить на тормоз и только потом снять гайку ступицы.
3. Удерживающее устройство отжать твердым предметом, окончательно отвернуть инструментом от детали подвески авто и подвязать его.
4. Отделить от средней части колеса тормозной диск.

Второй метод установки нового подшипника предполагает вначале снять с автомобиль деталь, а затем уже на специальном рабочем столе, используя съемник и тиски произвести замену. Способ, на первый, взгляд кажется подходящим, но нарушается устойчивость машины. Чтобы это предотвратить, нужно до начала откручивания болтов выставить две отметки.

Устройство и виды автомобильных подшипников

Идея колесного подшипника, так же стара и важна, как и само колесо. Все благодаря способности подшипника обеспечивать свободное качение без разрушительных последствий трения и износа при движении.

В этой статье мы определим и обсудим отдельные компоненты подшипника, также узнаем различия между «колесным подшипником» и «ступичным подшипником»». Независимо от формы и типа, все подшипники служат для одной основной цели, а главный компонент в них это шарики, ролики и цилиндрики.

Какие бывают типы и виды подшипников?

Шарикоподшипники

Шариковые подшипники — главным отличительным устройством являются шарики. Самый распространенный вид подшипника, которые часто используется в автомобильных подшипниках, электродвигателях, спортивном инвентаре и даже в бытовой технике. Основатель FAG — является изобретателем массовой обработки шаров.

Поскольку их сферическая форма позволяет им вращаться в любом направлении, они могут обрабатывать как радиальные нагрузки (вес сверху, пример роликовых подшипники), так и осевые нагрузки (в сторону силы, пример подшипника полуоси).

Тем не менее, идеально круглые шарикоподшипники имеют очень малую площадь контакта (ширина контакта подшипника зависит от размеров шариков), за счет этого их применяют в тех местах транспортного средства, где небольшая нагрузка, которые не подлежат сильному давлению и ударам от дорожных воздействий. Применение шарикоподшипников для больших нагрузок подразумевает увеличение диаметра шарика, за счет чего и конструктивный размер подшипника увеличивается диаметрально (во все стороны).

Прямые роликовые подшипники

Роликовые подшипники — состоят из деталей цилиндрической формы, которые имеют одинаковый диаметр по всей их длине. Любая радиальная нагрузка оказываемая на них распространяются равномерно по гораздо более широкому пятну контакта (чем шариковые подшипники), поэтому они хороши для некоторых тяжелых условий эксплуатации. Изобретатель игольчатых подшипников — INA.

Недостатком прямых роликовых подшипников является то, что их форма не позволяет им обеспечивать большие осевые нагрузки. В подшипниковых узлах с малым диаметром вала используются прямые роликовые подшипники, очень часто используются в труднодоступных местах, таких как коробки передач.

Конические роликовые подшипники

Конические подшипники — состоят из роликов, но в отличие от прямых т.е. цилиндрических роликов имеют конусообразную форму. Конические ролики применяются в подшипниках для обработки высокой радиальной нагрузки или осевой, а так же способны выдерживать сильные удары.

Конические подшипники наиболее часто используются в подшипниках, смонтированных внутри ступицы колеса. Некоторые автопроизводители в одном подшипнике с коническими роликами используют второй аналогичный, зеркально расположенный т.е. они обращенны в противоположные стороны.

Устройство, состав, детали и элементы подшипника

Обойма — это металлическое кольцо с гладкой обработанной внутренней и наружной поверхностью. Внутренние элементы подшипника окружены обоймой, которая обеспечивает поверхность по которой они вращаются, так и наружные. Наружная обойма подшипника в современных автомобилях все чаще становиться ступицей, что подразумевает замену всего подшипникового узла (ступицы), а не подшипника, который, как мы привыкли, должен быть запрессован внутри неё.

Если мы имеем дело с составным подшипником, который состоит из внутренней обоймы и сепаратора с шариками, отдельной наружной обоймой и сальником, то можно встретить тех, кто упрощает замену не меняя наружную обойму, которая запрессована в ступицу.

Старая обойма не должна использоваться повторно, даже если ее состояние может показаться хорошим. Вы не можете определить это на глаз, а ресурс нового подшипника сократите в разы, так как выход из строя старого подшипника подразумевает износ всех элементов подшипника.

Сепаратор подшипника — это обойма специальной формы, которая перфорированная по размеру составляющих подшипника элементов (шариков и роликов). Своего рода клетка, которая является внутренней поверхностью, в которой подшипники вращаются. Подшипниковые сепараторы обычно не продаются отдельно, поскольку они, как правило, являются основой частью подшипника.

Сальник подшипника — имеет вид кольца, как правило, это закаленная резина. Сальник, как неправильно еще называют его — пыльник, используется, чтобы закрыть часть подшипника, где может вытекать смазка и попадать вода, а не просто защита от пыли. Уплотнения подшипников подвержены износу и всегда должны быть заменены вместе с подшипником.

Если на вашем автомобиле подшипниковый узел или подшипник — без установленного уплотнения или не поставляется в комплекте — советую купить его отдельно и заменить.

Ступица колеса — это кованый или литой кусок металла, к которому монтируется автомобильное колесо. Колесные подшипники, как правило, находятся внутри ступицы колеса для обеспечения свободного вращения вокруг оси.

Подшипники, которые устанавлены внутри ступицы, часто называют ступица-подшипник (ступица в сборе).Об этом я уже говорил, но повторюсь, что продатся такой подшипник в сборе со ступицей, т.е. узел целиком, а замена может обходиться без применения пресса, что исключает неправильный монтаж.

Смазка подшипников — это высокотехнологичный продукт на нефтяной основе или синтетическая смазка, которая предназначена для смазывания поверхностей подшипника в местах сильного трения. В отличие от трансмиссионного масла или моторного, смазка для подшипников остаётся густой и вязкой при высоких температурах. Из-за сильной вязкости не предназначена для работы с поверхностями имеющие минимальные зазоры.

При выполнении ремонтных работ, должна использоваться чистая смазка. Если она храниться в банке, которая была оставлена на открытом воздуха в течение долгого времени, то пыль и грязь в воздухе, как магнит притягивается. Слой из пыли на поверхности смазки является угрозой для нового подшипника.

В чем разница между колесным подшипником и ступичным подшипником?

Применяя терминологию подшипников становится немного сложнее, но тогда мы можем увидеть различия между переднеприводным, заднеприводным и полноприводными транспортными средствами. Все зависит от колес, которые ведущие, а какие нет.

• Например, подшипники для ведущих колес известны как «ступичный подшипник«, являются ли они передними или задними, не имеет значения, потому, что они смонтированы на ступице с валом, который вращает ось внутри подшипника.
• Подшипники на передних или задних не приводных осях правильно называются «колесный подшипник», так как они смонтированы между ступицей колеса и простым валом большого рычага.
• Полноприводный автомобиль будет иметь четыре ступичных подшипника.

Независимо от этих различий, когда ищут замену старому подшипнику, под термином «колесный подшипник» или «ступичный подшипник» подразумевают одну и туже деталь.