Ступица колеса — как она устроена и для чего служит
Никто не будет спорить с тем, что одной из главных деталей ходовой части автомобиля является ступица колеса. Любой опытный водитель хотя бы один раз в месяц, взявшись руками за покрышку колеса, активно подёргает его в разных направлениях. Появление люфта, даже незначительного, посторонние звуки – заставляют задуматься о проведении детальной проверки.
Назначение ступицы
Замена передней ступицы
Каждая деталь автомобиля выполняет возложенную на неё работу, а задача ступицы заключается в обеспечении возможности колесу вращаться вокруг своей оси и прочно удерживаться на подвеске. Таким образом, каждое колесо имеет свою ступицу. Ещё одним важным заданием этой детали является передача вращательного движения от трансмиссии на колесо, если оно является ведущим.
В таком случае ступичный узел либо представляет собой цельную деталь с полуосью, либо имеет посадочное шлицевое отверстие для полуоси шруса (шарнир равных угловых скоростей).
Торможение автомобиля возможно также благодаря ступице, так как на ней закрепляется тормозной барабан или диск. В современных автомобилях, использующих электронную систему контроля за движением, в ступицу инсталлируются различные датчики или устанавливается импульсный диск.
Таким образом, ступица колеса выполняет следующие задачи:
- надёжно удерживает диск колеса;
- является основной для крепления рабочей части тормозной системы (диск, барабан);
- позволяет колесу вращаться;
- удерживает все узлы на полуоси;
- передаёт вращение от полуоси к колесу;
- удерживает элементы системы АБС.
Устройство ступицы
Регулировка подшипников ступицы Учитывая, что ступица в своей работе переживает очень большие нагрузки, изготавливают её из цельнолитой стальной заготовки путём токарно-фрезерной обработки. Как выглядит ступица, знает каждый водитель. Округлая деталь имеет внешний обод с отверстиями и внутреннее отверстие сложно конфигурации.
Назначение частей ступицы:
- внешний обод имеет отверстия для ввинчивания направляющих втулок и болтов, удерживающих колесо. В некоторых моделях болты заменены шпильками и прикручиваются с помощью гаек (количество – 4, 6 или 8);
- внутренняя часть ступицы является посадочным местом для установки подшипников;
- отверстие со шлицами используется для установки полуоси шруса;
- для авто оборудованных АБС на ступице изготавливают посадочное гнездо для датчика или импульсного диска.
В зависимости от конструкции, предложенной разработчиками, для вращения колеса могут устанавливаться различные подшипники. Как правило, это роликовые подшипники закрытого типа или разборные конусные, как на классической серии ВАЗа. Шариковые подшипники из-за малой площади соприкосновения используются редко.
Возможна замена подшипников после их износа отдельно, только в том случае, если это предусмотрено конкретной маркой машины. Все новые модели, особенно зарубежного производства, используют несъёмные подшипники, в связи с чем, их приходится заменять вместе со ступицей. Согласитесь – это немного неудобно и дорого.
Ремонт и замена ступиц
Сама по себе ступица, фото которой можно увидеть в любом руководстве по ремонту – это достаточно прочная деталь, которая сама по себе редко ломается. Возможно искривление или поломка при сильном ударе в результате ДТП. При нормальных условиях эксплуатации ступица подлежит замене лишь в случае, когда подшипник не извлекается, или посадочное гнездо подшипника прослаблено, а наружная обойма не удерживается прочно.
Также следует производить замену при износе резьбового соединения колёсных болтов или шпилек. Если ступица колеса имеет съёмные подшипники, то срок её эксплуатации практически не ограничен. В технической литературе не указаны сведения о том, после какого пробега следует производить замену. Такое решение принимается для каждого конкретного авто при проведении ремонта или планового техосмотра.
Стандартные характеристики и размеры
Подшипниковые детали для крепления колёс изготавливают разного размера. Речь идёт о диаметре ступицы. Размерные характеристики запчасти всегда будут зависеть от марки автомобиля и размера колёсных дисков.Производители придерживаются правила: цилиндр металлического изделия должен всегда совпадать с размером колеса автомобиля. Определением этих параметров занимается специальная система – DLA.Дело в том, что большие колёса на ступицах маленького диаметра будут болтаться. Иногда для колёсных дисков большого диаметра, под которые не подходит стандартная ступица, устанавливают дополнительное переходное кольцо.
Ступица переднего колеса – что нужно знать об устройстве
Безусловно, от технического состояния деталей ходовки автомобиля зависит не только комфортное управление, но безопасность водителя, пассажиров и других участников движения. Наиболее важным элементом в конструкции ходовой части любого автомобиля, является ступица переднего колеса. Этот узел выполняет достаточно большой набор функций. В случае её поломки автомобиль передвигаться не может.
Каждый автолюбитель обязан регулярно проверять состояние ступиц, проводить техническое обслуживание, своевременно обращаться в сервис для устранения даже самых незначительных отклонений от нормы. Соответственно для того, чтобы контролировать, нужно знать, что контролировать. Собственно, это и есть ответ на недоумённый вопрос многих современных автовладельцев: а зачем мне нужно знать устройство ступиц колёс?
Для чего служат ступицы передних колёс?
На видео ступица переднего колеса Ваз 2101
Не требуется специальных познаний в устройстве автомобилей, чтобы понять, что назначение любой ступицы – это обеспечение возможности вращаться колесу при условии надёжного закрепления на оси (полуоси). На ступицу прикручивают диск колеса, а сама она имеет подшипник (или пару подшипников) благодаря которому оно вращается.
Функции ступиц передних колёс:
- Итак, основная задача, которую обязаны выполнять ступицы передних колес, – это надёжное подвижное соединение колёсного диска и полуоси поворотного кулака.
- Обеспечение возможности торможения – вторая функция детали. Безопасное управление автомобилем возможно лишь при наличии надёжной тормозной системы. Тормозной диск или барабан также закреплён на ступице переднего колеса.
- Ступица передняя – наиболее важный элемент для переднеприводных автомобилей, так как через него передаётся вращательное движение колесу от полуоси ШРУСа (шарниры равных угловых скоростей). Для этого внутреннее отверстие имеет шлицы, в которые входит конец полуоси. Таким образом, третья задача ступицы – обеспечение возможности автомобилю двигаться, если привод приходится на передние колёса.
Современное авто – это целая система электронных датчиков, которые позволяют непрерывно получать множество информации, и обеспечивают безопасное вождение и движение авто. Свою роль в этом процессе выполняют и ступицы. В частности, в них устанавливают датчики, обеспечивающие работу антиблокировочной, антипробуксовочный и некоторых других систем.
Как устроена ступица переднего колеса?
Видео о том как заменить ступицу переднего колеса Как ни странно, но при столь насыщенном функционале ступица имеет достаточно простое устройство. Основные части узла таковы:
- тело ступицы;
- колёсные шпильки;
- подшипники;
- датчики.
Тело ступиц представляет собой монолитную деталь из прочного сплава, прошедшую токарную обработку. Ступицу следует рассматривать как единый комплекс со шпильками и подшипниками, так как зачастую, как правило, у основной массы производителей, они неотделимы друг от друга и меняются только в комплекте. Таким способом производители обеспечивают максимальную безопасность и надёжность этого узла ходовой системы автомобиля.
Поломки ступицы и методы их устранения
Определить неисправность ступицы переднего колеса достаточно просто. Единственная часть, которая подвержена активному износу – это подшипник. Подвесив на домкрате колесо, необходимо двумя руками подёргать его в разных плоскостях. Появление люфта указывает на необходимость ремонта.
Если ступица имеет пару конусных подшипников, как, к примеру, на классических ВАЗовский авто, то можно попробовать отрегулировать люфт с помощью ступичной гайки. В таких ступицах при максимальном износе подшипники просто заменяются новыми. Машины зарубежного производства и отечественные новинки могут иметь ступицы с подшипниками, которые не извлекаются. В таком случае меняется весь ступичный узел в сборе.
Определяем неисправность сами (в домашних условиях)
В общем помимо хруста, который вы постоянно будете слышать при движении. Можно определить по признакам самому буквально около дома.
1) Выставляем машину на ровную, желательно асфальтированную площадку.
2) Нужно проверить люфт по вертикальной оси. Для этого берем колесо в верхней точке и пытаемся изо всех сил его раскачать. Если вы слышите щелчки и есть люфт, то это однозначно «ступичный».
3) Для полной уверенности, можно поднять колесо на домкрате и вращать его. Если слышен хруст – неисправность.
4) Есть еще один метод (работает только на переднем приводе), но его желательно делать на подъемнике. Нужно поднять автомобиль, завести, включить передачу и разогнать колеса, затем глушим мотор и слушаем. Та сторона, которая будет шуметь, хрустеть и вибрировать – неисправна.
Сейчас небольшая видео версия статьи
003_moto_0611_070
Нередко приходится заниматься и подшипниками рулевой колонки. Главное — своевременно их подтягивать, не давая ему люфтить. В рулевых колонках современных мотоциклов часто встречаются упорные шариковые подшипники, прежде всего выдерживающие нагрузки, направленные параллельно оси рулевой колонки. Если в таком подшипнике появляется люфт, его начинает быстро разбивать. Поначалу появляется легкий щелчок в момент торможения, но если ситуацию вовремя не исправить, руль начнет хуже вращаться и может заклинить в самый неподходящий момент. Чтобы подтянуть рулевой подшипник, прежде всего необходимо найти гайку, которая его удерживает. Как правило, она располагается под верхней траверсой и иногда бывает законтрена второй такой же. Нередко эти гайки имеют корончатый венец и требуют специального ключа. Мотоцикл нужно поставить так, чтобы переднее колесо висело в воздухе и руль свободно вращался. Снять верхнюю траверсу и начать понемногу закручивать гайку подшипника, при этом проверяя легкость вращения системы. Как только появится усилие при вращении, перестаем затягивать гайку и отворачиваем ее обратно примерно на четверть оборота. Руль должен вращаться свободно, а люфт при этом исчезнуть.
Важный момент: если щелчки из рулевой колонки появились на совсем новом мотоцикле, возможно, что подшипник при сборке на заводе не сел до конца в свои посадочные места. В таких случаях полезно затянуть его сначала с достаточно большим усилием, около 25–30 Нм, а уже потом ослабить и проделать описанную выше процедуру.
Замена рулевых подшипников — задача порой непростая и требует хорошего оборудования и навыков. И если с колесными подшипниками еще можно справиться в условиях гаража, то для работы с рулевыми подшипниками без правильного оборудования не обойтись
Ездить с изношенными подшипниками — неважно, колес или рулевой колонки — опасно!
В каждом мотоцикле множество других узлов, где работают подшипники, но большинство из них находится в двигателе, и благодаря отличной смазке и чистоте служат они долго и замены не требуют. А если уж случилось так, что из строя вышел один из подшипников двигателя или коробки передач, значит, на то была очень серьезная причина (как правило, проблема с системой смазки) и одной заменой подшипника дело не закончится. Но не будем о грустном. Ведь если регулярно следить за мотоциклом и правильно его обслуживать, ничего плохого с ним не случится.
Замена колесных подшипников (на примере Suzuki DR-Z 250):
Диагностика ступичного подшипника
Если во время движения автомобиля колеса издают не только шум покрышек, но еще и монотонный низкочастотный гул – это верный признак того, что ступичный подшипник скоро выйдет из строя и его нужно, как можно скорее заменить.
Что может вызвать полный выход из строя ступичного подшипника
Если не обращать внимания на появившийся гул в области колеса, и не предпринимать никаких мер по его устранению, то помимо дискомфорта от неприятного звука могут быть еще другие, более неприятные последствия.
Игнорирование данной неисправности в дальнейшем может привести к заклиниванию ступичного подшипника и, как следствие этого произойдет деформация полуоси, разрушение шаровой опоры и рычага подвески.
В том случае если подшипник заклинит на большой скорости, то серьезного ДТП, будет избежать очень сложно.
Почему выходит из строя ступичный подшипник
Подшипник ступицы, как и ему подобные (подшипники качения), обладают высокой надежностью и прочностью в самых тяжелых условиях, однако, не смотря на заявленный, довольно большой срок эксплуатации ступичного подшипника производителем, ходят они в пределах 100 тысяч км. пробега.
Одной из основных причин выхода из строя подшипника ступицы автомобиля – это ужасное состояние наших дорог, что приводит к критическим нагрузкам на подвеску автомобиля, и в частности на сам ступичный подшипник, плюс ко всему добавим естественный износ деталей, недостаточное уплотнение и неудовлетворительное количество смазочного материала.
Проверка подшипника ступицы автомобиля
Как вам уже стало известно неисправный подшипник ступицы издает монотонный низкочастотный гул во время движения, который более четко проявляется при повороте вправо или влево во время движения автомобиля на скорости не менее 20 км. час.
Когда передние колеса автомобиля выполняют поворот, происходит крен кузова в противоположную сторону от направления поворота и увеличивается нагрузка на колесо находящееся под креном. Рассмотрим пример. Разгоняем автомобиль на ровной и свободной дороге до скорости 20 км.час.
и выполняем резкий поворот влево при этом слышим, что гул исчезает, значит причиной постороннего шума является ступичный подшипник левого колеса и наоборот при повороте направо исчезающий гул свидетельствует об несправном подшипнике ступицы правого колеса.
Иногда люфт колес может вызвать неисправность одной из деталей подвески, например, рулевого наконечника или шаровой опор.
В этом случае нужно более внимательно проверить, где именно люфтит колесо, для этого нужно выжать педаль тормоза, если при этом люфт колеса не исчез, то с уверенность можно сказать, что причина никак не в подшипнике ступицы и проблему нужно искать в деталях подвески.
Также случаются ситуации, когда при установке ступичного подшипника гайка была плохо зафиксирована и при и вращении колеса ослабла, это также может привести к появлению люфта.
Симптомы поломки
Вот тут самое интересное — как определить неисправность, есть несколько сто процентных методов.
1) «Сухой» хруст. Когда ступичный подшипник выходит из строя, то появляется звук как бы хруста при движении. Это перекатываются сферические элементы. Они разбили обойму в которой находились и теперь расположены не равномерно. Этот звук вы не с чем не перепутаете, поверьте, в салоне этот звук прекрасно слышится. Это самый первый симптом – как появился такой звук сразу же едем на СТО.
2) Вибрация. Если подшипник уже хорошо изношен, то должна появиться вибрация, как в руль так и в кузов. Это говорит о том, что сферические элементы уже хорошо износили обойму подшипника, еще немного и возможно наступит «клин». Срочно меняем.
3) Машину тянет в сторону. Также возможно, часть с неисправным элементом не работает нормально – если можно так выразится, она немного стопорится, а поэтому автомобиль будет тянуть в ту или иную сторону, как при неправильном сход-развале.
Виды ступичных подшипников
Такие подшипники появились раньше автомобилей. Они устанавливались в конструкцию ходовой карет, различных повозок.
С началом производства автомобилей они с успехом перекочевали в подвеску.
По мере развития автомобилестроения деталь неоднократно модернизировалась, меняла размеры, массу. Перечислим виды ступичных подшипников, используемых на авто.
Однорядные
Постепенно уходящий в историю вид ступичных подшипников, относящийся к так называемому «нулевому» поколению этих деталей.
Он ещё находит применение в некоторых моделях машин, коммерческих транспортных средствах, автомобилях повышенной проходимости.
Существуют однорядные роликовые конические и шариковые подшипники для ступичного механизма.\
Плюсы однорядных подшипников:
- Надёжная работа.
- Большой рабочий ресурс.
- Более низкая цена по сравнению с аналогами новых поколений.
Минусы однорядных подшипников:
- Сложность в предварительном натяжении.
- Непростая установка.
- Громоздкая конструкция.
- Нужно уплотнение для удержания смазочного материала в механизме.
Роликовые конические
Однорядные подшипники ступичного узла начиная с середины прошлого столетия уступают место двухрядным деталям новых поколений – Hub Unit Bearings (HUB).
Производятся:
- Радиально-упорные шариковые.
- Роликовые конические подшипники.
С момента появления этот вид неоднократно модернизировался.
HUB-I может оснащаться датчиком антиблокировочной системы ABS, выпускается в открытом или закрытом виде.
Плюсы роликовых конических подшипников:
- Надёжный, упрощённый регулируемый предварительный натяг.
- Не нужно использовать дополнительных деталей для настройки.
- Компактность, малый вес.
- Не надо использовать уплотнения.
Минусы роликовых конических подшипников:
- Непростая установка.
- Неудобно установленное уплотнение.
Следующие поколения HUB-II и HUB-III обладали схожим исполнением, но в результате проводимых модернизаций уменьшался вес детали, габариты, упрощался монтаж.
Ступичный подшипник третьей генерации HUB отличается более простой установкой датчиков АБС, имеет жёсткую конструкцию, увеличивающую его рабочий ресурс.
Также срок службы детали увеличивает гальваническое покрытие, защищающее её от коррозионных образований.
Есть возможность проихводить регулировку подшипника. Её нужно выполнять при появлении зазора между наружной обоймой и телом качения, используя для этого регулировочную гайку. С её помощью можно ослабить «зажатость» узла, увеличив люфт на оси.
Плюсы третьей генерации HUB:
- Упрощённая процедура замены.
- Возможность регулировки.
- Длительный рабочий ресурс.
Минусы третьей генерации HUB:
- Требовательность к качеству смазочного материала.
Подготовка к работе
Так как для каждого автомобиля технология замены и применяемый инструмент будут отличаться, рассмотрим на конкретном, широко распространенном автомобиле, VolkswagenPassatB6.
Заранее заготавливаем следующий необходимый инструмент:
- домкрат автомобильный;
- молоток;
- отвертка крестообразная;
- отвертка плоская;
- баллонный ключ 19 мм;
- воротки под большой 1/2″ и малый 1/4″ квадрат;
- головки шестигранные 16 мм, 21 мм (свечная головка);
- головка двенадцатигранная М24;
- бита звездочка М12с головкой (длинная и короткая);
Это весь необходимый для выполнения замены инструмент. Для удобства можно запастись болтом М14х1,5 длиной не менее 90 мм.
Яма или подъёмник не понадобится. Только ровная площадка с запасом свободного пространства со стороны производства работ не менее 1 метра.
Признаки и причины поломки опорных подшипников
Какой бы ни была конструкция данного элемента, со временем он выходит из строя. Максимальный пробег до замены подшипника – 100.000 км, а с первыми симптомами автовладелец сталкивается, проехав 50.000-75.000 км. Поездки по бездорожью, повороты и езда на высоких скоростях, сложность климатических условий, другие варианты жесткой эксплуатации приводят к тому, что опорный подшипник изнашивается. Кроме того ОП не защищен от попадания внутрь разных загрязнений. В некоторых конструкциях предусмотрены защитные колпачки, которые продлевают срок службы подшипника.
Признаки неисправности опорного подшипника
По каким признакам можно определить, что опорный подшипник вышел из строя:
Первый симптом водитель услышит. Это появление характерного металлического стука, скрипов, доносящихся из района передних колес. Хруст и другие звуки усиливаются, когда автомобиль преодолевает неровности на дороге («лежачие полицейские»), движется с большой скоростью, поворачивает, водитель резко ускоряется, машина сильно загружена.
Повороты руля сопровождаются щелчками, хрустом.
Автомобиль реагирует на поворот руля с задержкой.
Передние колеса меняют направление движения, когда водитель не вращает рулевое колесо.
Нарушается курсовая устойчивость машины.
Появляется «подклинивание» руля.
Кузов начинает раскачиваться.
Между опорой и чашкой увеличивается зазор, который превышает пределы допустимых значений.
Задняя опора стучит, скрипит при попадании заднего колеса в ямы.
Повышенный люфт в задней стойке вызывает «болтанку» автомобиля.
Нетипичные звуки могут появиться из-за выхода из строя других деталей подвески. Желательно полностью проверить ходовую часть. Однако начинать диагностику нужно с опорного подшипника.
Причины неисправностей
Опорный подшипник может разрушиться в результате:
естественного старения. Процесс износа ускоряют плохие дороги, поэтому подшипники не выхаживают срок, указанный автопроизводителем;
попадания внутрь корпуса узла загрязнений (песок, дорожная пыль, грязь, влага и т.д.). К сожалению, в конструкции подшипников опоры нет защиты, которая могла препятствовать проникновению внутрь разных загрязняющих элементов;
агрессивное вождение. Если водитель не соблюдает скоростной режим, мчится по разбитому дорожному полотну с высокой скоростью, то пострадает сам подшипник, другие детали подвески;
недостаточная или полностью отсутствующая смазка;
установка некачественных запчастей, заводской брак;
автовладелец загружает багажник и заднее сиденье грузом, вес которого превышает предельно допустимый;
ослабели болты крепления;
неисправность пружины, буфера, амортизатора и других элементов стойки.
Опорные подшипники задней стойки страдают из-за перегруза транспортного средства, попадание колес в ямы, глубокие выбоины.
Профилактикой станет хорошее техническое обслуживание подшипников опор: промывание, очистка, обильная смазка. Но главное – регулярная проверка.
Как найти месторасположение подшипника
Не так сложно разобраться, как поменять задний подшипник, сложнее все ремонтные работы выполнить на практике, ведь некоторые начинающие водители даже не представляют, где находится ступичный подшипник.
Месторасположение подшипника
Известно, что передний ступичный подшипник находится в подвеске, считается его важной частью, от которой зависит нормальная управляемость машиной. Чтобы рассмотреть деталь, зафиксируйте транспортное средство на подъемнике или домкрате, обеспечивая зазор под колесо
Сам подшипник находится внутри, чтобы его рассмотреть, надо первоначально ослабить ступичную гайку, снять колесо, отсоединить тормозной диск, отсоединить от оси ступицу и закрепить ее в тисках. Потом аккуратно снимается стопорное кольцо и открывается подход к подшипнику, который выпрессовывается и заменяется. Прежде чем совершать монтаж нового подшипника, следует изучить посадочное место подшипника, оценив его на вопрос коррозии и грязи.
Таким образом, вопрос, как поменять ступичный подшипник, считается сложным для непрофессионалов, а вот для автомехаников это штатная ситуация, на выполнение работ по замене подшипник тратится не более двух часов, но при условии, что все крепления поддаются и степень износа изделия не такая высокая. И самое главное в ремонте не только выпрессовать подшипник, но его удачно заменить и протестировать маневренность автомобиля на вопрос технической исправности и безопасности.
Износ ступичного подшипника и срок эксплуатации
Поломка ступичного подшипника может случиться из-за нескольких причин:
- Не качественная деталь, или материал, из которого сделана деталь.
- Не правильная установка подшипника (зазор слишком велик или мал).
- Размер детали не подходит, размеру предназначенному месту.
- Не качественна установка детали.
Все эти признаки способствуют поломки или уменьшения срока службы детали. Саму поломку очень тяжело заменить. Найти ее можно только, если просматривать саму деталь. При движении автомобиль ведет себя, как обычно, не слышно ни какого шума или стучания. О поломке вы узнаете только. Когда подшипники уже разлетятся, движения автомобиля будет не возможным. Поломка, может случиться при попадании автомобиля в глубокий скачок. Нагрузка на подшипники будет невероятно сильной, и они могут не выдержать. Первый признак такой поломки это громкий шум при движении. Чтобы избавиться от этой проблемы, нужно заменить деталь. Также следуют через некоторое время производить смазку подшипников. Производить смазку деталей, рекомендуется один раз на 40 тысяч пройденных километров. Это увеличит срок работы самой детали.
