Как крепится шаровая к рычагу
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 деталя
Зачем нужна шаровая опора
Шаровая 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.
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?
Все сводится к типу подвески. В самых простых МакФерсонах шаровых две – они находятся снизу. Чем больше рычагов, тем больше шаровых. На двухрычажках шаровые есть верхние и нижние, а на самых сложных подвесках, в основном это касается Volkswagen и Audi, шаровых может быть и по пять штук на одну сторону.
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 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.
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.
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.
Поэтому следующим шагом мы выкрутили болт крепления шаровой опоры рычага. К слову, это не самый удачный вариант подсоединения из тех способов, что существуют. Я уже писал выше, что для выпрессовки опоры в этом случае нужно специальным клином разжимать концы кронштейна кулака. В нашем случае никакого спецприспособления не было, его роль с достоинством выполнили зубило и молоток.
Когда рычаг отсоединен, выкручиваем окончательно болты крепления к подрамнику, и вуаля – рычаг в изрядно замасленных руках профессионала. Для взора открылась ужасная картина – палец в опоре просто болтался и был поржавевший настолько, насколько вообще позволял материал, из которого он был сделан. Пыльника не было. У хозяина машины появилось несколько седых волос, так как он осознал, что в любой момент рычаг могло просто вырвать, и тогда…
Отправив хозяина пить настойку валерианы, продолжили борьбу. Механик после осмотра рычага отметил, что сайлентблокам тоже осталось недолго. Хотя по заверению вернувшегося уже спокойным хозяина, эти детали заменялись относительно недавно и вообще «быть такого не может!»
Причину разъяснил профи: чтобы скоротать время на ремонт, отдельные представители рабочего класса затягивают болты крепления рычага к подрамнику на ненагруженной подвеске. Автомобиль висит на подъемнике, а механик с динамометрическим ключом тянет болты крепления с моментом затяжки, указанном, например, в руководстве по ремонту. Все вроде бы правильно, но не совсем. Редко кто читает инструкцию, в которой черным по белому: «Окончательная затяжка элементов крепления рычага к подрамнику выполняется на нагруженной массой автомобиля подвеске». Значит, момент, который указан заводом-изготовителем, необходимо приложить после установки автомобиля на поверхность – таким образом сайлентблоки «усядутся», уберутся необходимые для нормальной работы зазоры. В противном случае получится так, как получилось на нашей машине. И хоть немедленной замены сайлентблоки не требовали, но в семейном бюджете владельца в ближайшем будущем должна была образоваться прореха.
Вернемся к нашим «баранам». Шаровая опора фиксируется в рычаге посредством трения и одного стопорного кольца. Следовательно, снимаем стопорное кольцо, если бы был пыльник, то и его, и безжалостно выбиваем опору из рычага. По идее, для этой операции нужен пресс, но дело сделано, и вопросов не возникло.
В комплект новой шаровой опоры входит: собственно, сама опора, пыльник и стопорное кольцо, а также специальный смазочный материал. Устанавливаем опору в рычаг, подбираем по размеру оправку и вбиваем ее в рычаг до появления выборки под стопорное кольцо над верхней поверхностью рычага. И для этой операции очень был нужен пресс (по крайней мере, так писали в руководстве по ремонту), однако пресса нет, а необходимость в срочном ремонте – есть.
Изрядно намучившись, устанавливаем стопорное кольцо. Наносим смазочный материал из комплекта на палец шаровой опоры и закладываем смазку в пыльник. Как оказалось, никакого стопорного кольца для пыльника нет (в данном варианте), он просто надевается на корпус опоры, и все. Впоследствии выяснилось, что пыльник выполнен как уплотнительная манжета – с упругим пояском, может, даже с пружиной внутри. Сел на опору довольно плотно.
Монтируем рычаг на место. Подсоединяем рычаг к подрамнику, вкручиваем, но не затягиваем окончательно болты его крепления. По совету бывалого, на резьбовую часть болтов желательно нанести немного нигрола, чтобы впоследствии облегчить их выкручивание. В новой шаровой опоре палец не болтается, потому для того, чтобы направить его в кронштейн крепления на поворотном кулаке, придется немного попотеть. Наш механик, чтобы увеличить плечо воздействия, установил на палец опоры накидной ключ и подвинул его в нужное положение. Шаровую опору подсоединили, установили и затянули стяжной болт. Опустили автомобиль на поверхность и затянули болты крепления рычага к подрамнику окончательно. Вернулись на десяток – другой строк выше и повторили все действия для второго рычага.
Всем спасибо за внимание. Если кому была полезна данная информация ставим палец вверх, а лучше подпись на мазду 🙂
Удачи Вам на дорогах и мирного неба над головой!
Шаровые опоры: как они устроены и как их менять
Шаровая опора в конструкции автомобиля – это шарнир, необходимый для крепления ступицы колеса к рычагу подвески. Элемент обеспечивает движение машины в разных направлениях. Кроме подвески, деталь может использоваться в рычагах развала, рулевой трапеции и газовых упорах капота. Разберем, какие бывают варианты конструкций и как поменять шаровую опору самостоятельно.
Разновидности шаровых опор
Есть несколько типов конструкции запчасти, от которых зависит ее качество, долговечность и цена:
-Цельнокованые – отличаются высокой механической стойкостью, способны выдерживать нагрузки до 5 тонн и обладают ресурсом до 100 тыс. км пробега;
-Закатные – более доступные по цене элементы, но тоже достаточно прочные и способные эксплуатироваться при сильных ударных нагрузках;
Обычно в иномарках применяется первый вариант.
Ресурс шаровой зависит не только от прочности металлических ее сегментов, но и от качества защитного пыльника, который необходим для исключения проникновения к опорам влаги и грязи. Некачественный пыльник быстро стирается при трении, что приводит к расшатыванию опор.
В зависимости от типа рычага, на которой используется опора, ее разделяют на четыре вида:
-Рулевого наконечника, который соединяет поворотный кулак и рулевую рейку. В основном используется в передней подвеске. Наконечник выполняется регулируемым, благодаря чему можно настраивать подвеску.
-Прямого рычага (прямой тяги), соединяющего опору с кулаком, амортизатор с рычагом и крепление с кузовом. В некоторых машинах рычаг применяется для фиксации стабилизатора поперечной устойчивости. Обладая несложной конструкцией, такой рычаг дает возможность уменьшить массу неподрессоренных сегментов.
-Треугольного рычага, необходимого для скрепления шаровой, крепления рычага к кузову и стабилизатора поперечной устойчивости. В основном используется для переднего привода и способствует улучшению управляемости транспортного средства.
-Амортизатора, скрепляющего нижний рычаг и стойку амортизатора. Не самый популярный вид шаровой, обычно применяется на автомобилях Мерседес и некоторых других моделях.
Когда требуется замена шаровой?
При износе или повреждении элемента во время езды по неровной дороге возникают посторонние звуки. Затем колесо и вовсе может вывернуться при движении, задеть крыло транспортного средства или дверь, после чего происходит потеря управления и может возникнуть авария.
Поэтому при первых признаках некорректного состояния элемента требуется замена шаровой опоры. Перед этим нужно выполнить диагностику, чтобы точно определить, что она неисправна. Обычно замена старой запчасти не занимает много времени, так как в большинстве современных автомобилей можно выполнить процедуру, не демонтируя рычаг.
Причины неисправности шаровой
Ресурс шаровой опоры – 20-150 тыс. км в зависимости от типа конструкции и качества изделия (оригинальное оно или нет). Деталь изнашивается быстрее при больших эксплуатационных нагрузках, а также при перепадах температур (от этого деформируется резиновый пыльник). Негативно отражается на состоянии опоры и быстрая езда по неровной дороге.
При эксплуатации палец опоры понемногу стачивается и разбалтывается из-за возникающего люфта. При резкой нагрузке, например, проезде по яме, палец может выскочить из гнезда. А при сильном износе такое может произойти при движении на любой скорости.
Основные причины неисправности шаровой:
-Постепенный износ;
-Скапливание под пыльником абразивных частиц;
-Высокие нагрузки при движении по плохим дорогам;
-Отсутствие смазки. Ее нужно периодически добавлять в опору.
Признаки неисправности шаровой
Обычно деталь не «вылетает» сразу (только при сильном износе). Но всегда перед этим о проблемах с деталью можно понять по нескольким признакам:
-Стук при езде по неровной дороге на малой скорости. Звук возникает под передними колесами. Причина – в истирании пальца или недостаточном количестве смазки. Если стук слышен только при низких температурах при начале движения, а затем его нет, это не является признаком неисправности. Причина в том, что смазка на холоде замерзает, но после разогревания трение элементов нормализуется, а стук исчезает.
-При езде авто начинает вилять. Причина в зазоре, который возникает между изношенными деталями шаровой. Это приводит к тому, что колесо начинает шататься. При возникновении такого дефекта нужно сразу провести диагностику транспортного средства.
Говорить о проблемах с опорами может и неравномерный износ резины, а также скрип при повороте рулевого колеса. Но эти признаки могут указывать и на другие повреждения, которые не относятся к шаровой.
Лучший вариант – обратиться в сервисный центр при первых признаках неисправности. Так автомобиль проверят на специальном стенде и точно определят, требуется ли ремонт и нужна ли замена рычага шаровой опоры.
Но оценить состояние детали можно и самому. Для этого нужно использовать метод прослушивания: нужно, чтобы один человек раскачивал авто, а второй прислушивался к шумам, определяя, откуда они идут.
Второй вариант – приподнять авто на домкрате. При этом один человек должен нажать тормоз, чтобы исключить образование зазора подшипника. Второй человек должен в это время немного раскачать колесо. Если имеются стуки и заметен люфт, шаровую нужно менять.
В отдельных моделях автомобилей в основании шаровой расположено специальное отверстие, через которое можно измерять зазор между опорой и основанием пальца. Зная, какой должен быть зазор у исправной детали, можно определить, насколько сильно изношен элемент.
Этапы замены шаровой
Пример замены шаровой для Volvo XC90:
Понимая, как заменить шаровую опору, вы сможете выполнить работу самостоятельно. После замены желательно проверить корректность углов установки в сервисном центре.
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!