Колесные подшипники: конструкция, разновидность, принцип работы

Появление первого подшипника связывают даже не с транспортным, а с прядильным колесом. Подшипник качения появился позже, среди его изобретателей фигурирует несколько имен, например, Леонардо да Винчи. Он был внедрен в качестве узлового механизма для уменьшения силы трения колеса об ось и повышения износостойкости конструкции. Современные устройства более совершенны, но их задачи остаются неизменными вне зависимости от формы и типа.

Виды подшипников качения
Строение классического подшипника довольно простое. Нескольких тел качения закреплены на одинаковом расстоянии друг от друга с помощью металлического сепаратора. Он помещается между 2-мя кольцами (обоймами) разного диаметра — наружным и внутренним, имеющими дорожки для качения тел.
В зависимости от формы тел различают шариковые и роликовые устройства. В каталоге сайта https://podshipnikru.com представлены разнообразные подшипники не только качения, но и скольжения, а также их комплектующие.

Шарикоподшипники
Из названия понятно, что в этом устройстве используются сферические тела. Шаровидная структура позволяет им двигаться в обоих направлениях. Благодаря своей универсальности шарикоподшипники применяются не только в средствах транспорта, но и в двигателях другой техники, в том числе бытовой. Простейшим примером подобной конструкции является спиннер, в основе которого лежит работа шарикоподшипника.

Шариковым механизмом одинаково воспринимается как радиальная, так и осевая нагрузки. Чем больше диаметр шариков, тем сильнее переносимость воздействия подшипником. Но так как чаще всего диаметр их невелик, используют данный тип устройства там, где нагрузки умеренные, отсутствует высокое давление. Увеличивать сферы зачастую просто нерентабельно, ведь это напрямую скажется на размере всего механизма.

Роликовые подшипники
В них тела качения вытянуты по длине, называются роликами. По форме различают несколько вариантов.

Цилиндрические роликоподшипники
За счет того, что тело качения имеет форму продолговатого цилиндра, увеличивается площадь соприкосновения с рабочей поверхностью. Это способствует равномерному распределению нагрузки, а значит повышает устойчивость роликоподшипника к действию высокой силы. Однако цилиндрические ролики стойко воспринимают только радиальную нагрузку. Если же сила воздействует вдоль оси вращения, устойчивость механизма снижается. Поэтому их применяют там, где нагрузка направлена преимущественно вдоль радиуса устройства, например, в насосах, редукторах, коробках передач.
Игольчатые ролики — разновидность цилиндрических. Длинные тонкие тела качения применяются в системах рулевого механизма, раздаточных коробках, тормозах.

Конические роликоподшипники
Они лучше цилиндрических справляются с большой комбинированной нагрузкой. За счет конусообразной формы ролика повышается устойчивость конструкции к силе, действующей вдоль оси вращения. Часто в одном узле используют 2 роликоподшипника с зеркально расположенными коническими телами.

Так как этот вид одинаково хорошо воспринимает радиальную и осевую нагрузки, а также устойчив к ударному воздействию, его используют в местах наибольшего приложения силы: в редукторах отбора мощности, ступицах колес.

По количеству рядов тел качения различают подшипники однорядные и многорядные. К примеру, в заднеприводных авто чаще используют однорядные роликовые конструкции. Многорядные устройства, имеющие в своем состав хотя бы 1 ряд сферических тел, способны на угловое смещения. Их называют самоустанавливающимися.

Элементы устройства подшипников
Помимо формы тел качения устройства различаются и другими составляющими.

- Обойма
Это стальное кольцо, имеющее желоб, по которому двигаются тела качения. За счет движения по этому желобу осуществляется вращение механизма. Если обоймой является корпус узла, например, ступица, то и замена происходит всего устройства целиком.

Если же устройство представлено 2-мя кольцами: внутренней и внешней обоймой, то возможна частичная замена узла. В этом случае подшипник меняется без затрагивания наружной обоймы, встроенной в ступицу. Однако это возможно только при полной уверенности в сохранности наружного кольца. Иногда визуально выявить повреждение трудно. Упущение из вида невыраженного дефекта внешней обоймы сводит на нет усилия по обновлению внутренней части подшипника.

- Сепаратор
Это деталь устройства, в ячейках которой на одинаковом расстоянии располагаются тела качения. Сепаратор не несет на себе нагрузку, а лишь удерживает между собой сферические или роликовые элементы, увеличивая тем самым скорость вращения устройства. По нему же распределяется смазка, улучшающая движение тел. Чаще всего сепаратор изготавливают из стали, она добротна и долговечна. Однако для снижения себестоимости могут использовать полимеры. Заменить запчасть отдельно не представляется возможным, так как она является основой устройства.

Встречаются подшипники без сепаратора, количество тел в них больше, что увеличивает площадь рабочей поверхности, а значит переносимость нагрузок. Однако за счет уменьшения промежутков между телами, скорость вращения такого устройства ниже.

- Сальник
Уплотнительное резиновое кольцо, предохраняющее устройство от загрязнения, попадания влаги и вытекания масла, которым смазывается подшипник. Сальник является расходным материалом, поэтому подлежит замене при изнашивании. Его наличие в конструкции обязательно, кольцо способствует лучшему функционированию и износостойкости механизма.

- Ступица колеса
Металлическая деталь, на которой закреплено колесо. Внутри ступицы располагается сам подшипник, обеспечивающий вращение диска относительно оси. О неисправности ступицы свидетельствуют громкий гул при движении, щелчки на поворотах, вибрация в области кузова и ряд других признаков. Различают ступичный подшипник и ступицу в сборе. Первый заменяется с использованием пресса. Если же в устройстве используется ступица-подшипник, замену запчасти производят целиком.

- Смазка
Масло для смазывания подшипников более устойчиво к действию высоких температур, чем моторное. Оно сохраняет свою кинетическую вязкость при перегреве. Используется смазка для улучшения вращения и износостойкости устройства. Сделана из высококачественного синтетического или минерального сырья. Из-за повышенной вязкости этот компонент не применяется в деталях с маленькими зазорами.

Необходимо соблюдать правила хранения и использования смазки. При проведении ремонта допустимо применять только чистое масло. Хранят его в закрытой таре, чтобы избежать загрязнений. Наличие в смазке грязи приводит к преждевременному выходу подшипника из строя.


Есть ли разница между колесными и ступичными подшипниками?

Если легковой автомобиль не является полноприводным, устройства ступиц спереди и сзади имеют принципиальные различия. Это касается не только вида подшипника (цилиндрический или конический), но и способа крепления, в также управления ступицей.

Когда ведущими являются передние колеса, то управление ступицей происходит через ШРУС, связывающий ее с валом. Вал преобразует команду от коробки передач и передает крутящий момент на колесо. Если автомобиль заднеприводный, координация ступицы осуществляется полуосью, приводимой в движение редуктором заднего моста. Он получает сигнал от коробки передач через карданный вал. Ступицы ведущих осей испытывают оба вида нагрузки (радиальную и осевую), поэтому в их конструкции чаще используются 2 зеркальных конических подшипника. Важно, чтобы между ними соблюдался тепловой зазор.
Работа ступиц не приводной части проще, вращение подшипника происходит за счет движения. Он не испытывает большой осевой нагрузки, поэтому чаще бывает цилиндрическим.

Некоторые автолюбители подшипники ведущих колес называют «ступичными», а не ведущих — «колесными». Однако это разделение некорректно, ведь в том и другом устройстве используются ступицы, которые приводят в движение колеса. Эти понятия — синонимы, противопоставлять их не стоит.
Вывод: тип, количество, размер подшипников зависит от нагрузки, месторасположения и функций устройства.