…И еще целый букет неисправностей может возникнуть у ступичных подшипников. О наиболее распространенных из этих неисправностей, а также о способах и методах диагностики подшипников мы и расскажем в данной статье.

 Ступичные подшипники (СП) относятся к числу довольно высокоресурсных деталей автомобиля. Срок их службы рассчитан на пробег в среднем до 1 млн км. Тем не менее определенные условия эксплуатации (несмотря на то что при проектировании и производстве в СП закладывается достаточно большой запас надежности), а также ошибки при установке могут привести к преждевременному выходу детали из строя. Такие поломки происходят крайне редко, но все-таки происходят.

FAG в своей справочной литературе приводит следующую статистику.

·               В 70 % случаев причиной неисправности является ненадлежащая смазка: избыточная, недостаточная или неподходящая.

·               В 18 % случаев речь идет о загрязнении: внутрь подшипника попадает влага или твердый материал. Поэтому важны уплотнения, так как при повреждении уплотнений смазка может выходить, а внутрь попадать загрязнения.

·               В 10 % случаев причиной является неправильный монтаж: чрезмерное усилие, перегрев, неправильная регулировка и зазор, слишком сильная затяжка конической втулки и так далее.

Основным признаком, свидетельствующим о возникновении проблем с подшипником качения, является необычное поведение опоры в процессе движения, связанное с ухудшением эксплуатационных качеств. Внезапные поломки происходят редко. Главным образом они обусловлены именно неправильной установкой детали или отсутствием смазки. Причем фактический выход подшипника из строя происходит не сразу: с момента повреждения до полного отказа может пройти некоторое время, — нередко, в зависимости от обстоятельств и условий эксплуатации, до нескольких месяцев.

Поэтому для точного диагностирования состояния подшипника и причин его неисправности одного визуального осмотра мало. Необходимо учесть состояние прилегающих деталей, смазки и уплотнений, поведение автомобиля, а также все те же условия эксплуатации.

В связи с этим неравномерный ход и обусловленные им увеличивающаяся вибрация колес, повышенный люфт, вибрации в механизме рулевого управления говорят о повреждении тел качения и колец, усиливающаяся вибрация — о загрязнении, а усиливающиеся удары — о слишком большом зазоре в подшипнике.

Чересчур большой зазор в подшипнике, равно как и повреждения поверхностей качения, загрязнение и неправильная смазка, может также давать о себе знать грохотом или неравномерным стуком. А вот о слишком малом зазоре свидетельствует гул или свист. Постепенное изменение шума при вращении — это уже признак нарушения зазора в подшипнике, вызванного температурным воздействием, или повреждения дорожки качения.

 

Юрий Александров, технический специалист «Шэффлер Руссланд»:

— Проблемы становятся очевидными, когда появляется стук в подвеске либо гудение при поворотах или торможении. Также нехорошо, когда при торможении слышится легкое перемалывание, буквально «хрумкающие» звуки — это шарики или ролики перемещаются с характерным звуком по набившимся внутри подшипника канавкам. Ну а самое губительное для ступичного подшипника — плохие дороги, эксплуатация автомобиля, что приводит к образованию на поверхности колец подшипника рытвин, вмятин и прочему. Из-за них вся система начинает разрушаться лавинообразно.

Также причиной преждевременного выхода из строя ступичного подшипника может стать сильный износ сайлентблоков — это видно по автомобилю, когда у него колеса сами по себе заваливаются внутрь. Такая неправильная нагрузка способна стать фатальной для подшипника.

Нет ничего удивительного в том, что СП разрушается с течением времени, и порой даже быстрее, чем предусмотрено его ресурсом, — как чрезвычайно важный элемент подвески, отвечающий также за комфорт и безопасность передвижения, в течение функционирования он подвергается множеству разнообразных нагрузок, среди которых жесткие удары при езде по неровным дорогам, пыль, грязь, перепады и экстремальные значения температур и так далее. Самое трагичное, что заклинивание подшипника запросто может привести к возникновению аварийной ситуации и ДТП с самыми тяжелыми последствиями, поэтому своевременное диагностирование неисправности в этом узле и качественное ее устранение напрямую влияет на обеспечение безопасности дорожного движения.

 

Основные неисправности

 

Перегрев

 

К перегреву СП приводят сильный внешний нагрев, недостаточный отвод тепла, а также недостаточное охлаждение или смазка. О перегреве однозначно свидетельствует изменение цвета колец, тел качения и обоймы с желтого на синий. Высокие температуры (свыше 200 °С) ухудшают жесткостные и прочностные характеристики детали, что как раз и приводит к ее преждевременному выходу из строя. Кроме того, они способствуют ухудшению или разрушению смазки. В экстремальных случаях может произойти деформация компонентов подшипника.

Чтобы избежать возникновения данной неисправности, нужно проверить температуры и нагрузки, обеспечить достаточный теплоотвод.

 

Юрий Александров:

— Перегрев ступичного подшипника возможен из-за тормозной системы машины или перегрузки автомобиля, когда присутствует микролюфт. Но это более актуально для грузового транспорта, поскольку легковой автомобиль настолько перегрузить довольно сложно.

 

Разлом наружного кольца

 

Эта неисправность возникает из-за слишком слабого упора колец в корпусе или осевой предварительной нагрузки, обусловленной неправильным зазором в подшипнике при высоких рабочих температурах.

Чаще всего разлом проходит равномерно по окружности, нередко отламываются отдельные части кольца. При осевой нагрузке такие разломы, как правило, происходят вблизи середины дорожки качения. Определить наличие разлома можно по внешней стороне, если она имеет неправильный вид контактной поверхности.

Чтобы не допускать этого дефекта, СП нужно монтировать правильно, строго соблюдая инструкции по выполнению операции и точно устанавливая регламентированный зазор в подшипнике.

 

Перекос

 

Причина перекоса кроется в выгнутых валах, присутствии заусенцев или грязи на валу или плечах корпуса. Нередко резьба вала может иметь непараллельную по отношению к гнезду подшипника ось или торцы гаек вала могут не совпадать с резьбой по оси.

В итоге можно отчетливо увидеть след выработки, проходящей по диагонали по отношению к буртикам дорожки качения.

Для устранения необходимо проверить валы и корпуса на наличие отклонений от номинального вращения на плечиках и посадочных местах; провести обработку резьбы и посадочного места подшипника за один прием; использовать точные гайки валов.

 

Слишком плотная посадка

 

Свидетельством слишком плотной посадки может стать след выработки по всей окружности дорожек качения. Ее причина банальна: длительная эксплуатация под высокой нагрузкой, при плохой смазке и слишком малом зазоре в подшипнике приводит к быстрому износу и усталости материала. Чтобы не допускать такого, надо правильно регулировать зазор в подшипнике и/или затягивать ступичный подшипник.

 

Усталость материала

 

Этот дефект нередко называют выкрашиванием материала. Он возникает из-за трещин в беговых дорожках и при продолжительном втирании отдельных мелких частиц материала внутреннего и внешнего колец, а также тел качения. Такое выкрашивание — прогрессирующий процесс и после появления при продолжительной эксплуатации быстро расширится. При этом оно всегда сопровождается заметным усилением шума.

Чаще всего возникает по причине неправильного выбора подшипника (снаружи не отличается; возможно, не предназначенная для данного применения внутренняя конструкция) и потому устраняется только его заменой подходящим.

 

Вмятины в телах качения

 

Неисправность напрямую связана с ненормированными нагрузками на СП. Она может быть вызвана превышением статической грузоподъемности подшипника, воздействием на него тяжелых ударов, использованием молотка при монтаже, падением СП или смонтированного узла, установкой подшипника на вал посредством усилия на наружное кольцо.

Вмятины в телах качения проявляются в виде вдавленных мест в дорожках качения, что усиливает вибрацию подшипника (гул). Причем значительные вмятины могут привести к преждевременному выходу подшипника из строя.

Совершенно понятно, что делать для недопущения подобной неисправности: работать по технологии, а значит, всегда использовать только подходящий инструмент для монтажа и демонтажа СП и применять усилие только на плотно посаженное кольцо.

 

Загрязнение

 

Грязь — один из главнейших врагов ступичных подшипников. Пыль, абразивные частицы и прочее в загрязненном рабочем помещении, выполнение работы грязными руками или инструментами, наличие посторонних включений в смазывающем или очищающем растворе и так далее — все это однозначная причина больших проблем, поскольку образующиеся из-за грязи вмятины в телах и дорожках качения вызывают вибрации.

Отсюда основное правило: чистое рабочее помещение, инструмент, предметы и руки механика снижают риск загрязнения. Не стоит проводить шлифовку вблизи от места монтажа подшипника, вскрывать упаковку подшипника до момента его непосредственной установки. Уместно подумать и о защите рабочего помещения от загрязнений извне — это в любом случае и для любых работ очень полезно. И конечно же, целесообразно защищать открытые смонтированные подшипники при перерывах и перекурах.

 

Дефекты смазки

 

Дефекты смазки связаны с ее недостатком, неправильным выбором и чрезмерным повышением температуры. О том, что мы имеем дело именно с этой неисправностью, свидетельствует изменение цвета тел качения (синий/коричневый) и следы тел качения на дорожках качения. В результате — сверхнормативный износ тел качения, колец и сепараторов из-за перегрева и последующий выход из строя.

Чтобы избежать таких проблем, всегда следует использовать только регламентированные смазочные материалы в установленном количестве и контролировать предварительный натяг, что обеспечит снижение рабочей температуры СП.

 

Коррозия

 

Коррозия — также серьезная беда, причины которой очевидны: попадание влаги, вызванное, в числе прочего, нарушением уплотнений или неправильной смазкой.

Ее признак — появление на телах качения, дорожках качения или сепараторах характерных красных/коричневых пятен или осадка.

Коррозия приводит к повышению вибрации, сопровождающейся износом, увеличению радиального зазора или потере предварительного натяга.

Методы противодействия — не допускать попадания влаги, использование соответствующих спецификации смазочных материалов.

 

Повреждение кромок подшипника

 

Опорные кромки могут быть выломаны, разрушены частично или целиком из-за недопустимо высокой осевой нагрузки, недостатка опорных кромок, ударной осевой нагрузки, а также ошибок монтажа/демонтажа.

Чтобы не допустить этого, нужно соблюдать рекомендации по установке и последовательность операций, не превышая предельно допустимых нагрузок.

 

Задиры

 

Задиры приводят к частичному или обширному свариванию и глубоким царапинам в буртиках и торцах роликов. Кроме того, возможно коксование смазки в данной области.

Происходит такое, потому что отсутствует гидродинамическая пленка между торцами роликов и буртиков. Причиной этого может стать недостаточная смазка при высоких нагрузках, малое количество или неправильная консистенция смазки, чрезмерный преднатяг из-за теплового расширения, контакт роликов вследствие износа дорожек качения или перекоса колец.

Использование подходящей смазки, соответствующей спецификации, и верный выбор преднатяга оградит от возникновения данной неисправности.

 

Неправильный вектор нагрузки

 

Конструкция радиально-упорных подшипников рассчитана на определенный вектор нагрузки. Если нагрузка имеет противоположный вектор, то эллиптическая контактная поверхность стачивается из-за низкого плеча. Результат — очень высокая нагрузка и повышение температуры, сопровождающиеся нарастающей вибрацией и преждевременным выходом из строя.

Чтобы определить эту неисправность, нужно рассмотреть тела качения. Если на них заметен износ в виде ленты, появившийся из-за вращения по краю дорожки качения, то мы однозначно имеем дело с неправильным вектором нагрузки.

Для устранения потребуется выбрать корректную схему установки (Х- или 0-образная схема) радиально-упорного подшипника.

 

 

Для диагностирования ступичного подшипника на предмет наличия овальной деформации необходимо извлечь СП из посадочного отверстия и проверить, присутствует ли на двух противоположных сторонах верхней поверхности наружного кольца по темному пятну. Убедитесь, что обе поверхности, находящиеся по отношению к темным пятнам под углом 90°, не имеют повреждений. Если это так, то посадочное отверстие деформировано, и необходима замена поворотного кулака.

Для проверки дорожек качения на наличие выработки необходимо разобрать СП на части. Сначала удаляются уплотнения (например, специальными клещами), а затем демонтируется узел, состоящий из наружного кольца, внутреннего кольца, сепаратора и шариков.

После этого дорожки качения очищаются, чтобы можно было посмотреть, есть ли на них «раковины», совпадающие по расположению с темными пятнами на внешней стороне наружного кольца. Наличие таких «раковин» указывает на «овальную деформацию» поворотного кулака.

 

 

 

Монтаж колесной ступицы

 

Для монтажа колесной ступицы поставьте ее на опорную пластину пресса. Напрессуйте заранее вмонтированный в поворотный кулак ступичный подшипник с помощью оправки. Важно помнить, что втулку разрешается устанавливать только на торец внутреннего кольца. И обязательно учтите: в некоторых автомобилях расположение монтируемых деталей противоположное. Поворотный кулак лежит на опорной пластине, а ступица запрессовывается сверху.

Для фиксации крепежной гайки ступичного подшипника используйте момент затяжки, рекомендованный автопроизводителем. Момент затяжки гайки крайне важен. Причем не только для крепления колеса, но и для обеспечения корректной работы с оптимальным зазором. Поэтому всегда для затяжки с правильным моментом используйте динамометрический ключ.

При монтаже не допускайте перекоса подшипника ни в посадочном отверстии, ни на ступице. В противном случае это может привести к серьезным повреждениям. Ступичные подшипники с уплотнениями имеют заводскую смазку, поэтому дополнительная смазка им не требуется. Такие подшипники нельзя очищать растворителем, так как это может привести к преждевременному выходу подшипника из строя.

И не забудьте об опорной втулке. Она поддерживает внутреннее кольцо при запрессовке, чтобы в дорожках качения в наружном кольце ступичного подшипника не появились засечки.

 

 

Монтаж и регулировка конических роликоподшипников в автомобильных колесных ступицах

 

В различных автомобилях монтаж и демонтаж конического роликоподшипника могут различаться, поэтому всегда надо строго следовать рекомендациям автопроизводителя.

В общем случае, приступая к операции, первым делом очистите корпус колесной ступицы. Затем слегка смажьте маслом поверхности прилегания наружных колец и запрессуйте оба наружных кольца стойкой. При этом стойка должна прилегать только к торцу наружного кольца. А сами наружные кольца должны прилегать к плечам корпуса заподлицо.

После чего обильно смажьте внутреннее кольцо внутреннего подшипника. Нужно нанести, а точнее, вдавить смазочный материал также между обоймой, внутренним кольцом и роликами. Потом вставьте внутреннее кольцо в ступицу и запрессуйте сальник. Рабочая кромка уплотнения должна быть повернута к подшипнику.

Установите защитный колпак и прокладочное кольцо на поворотный кулак. Он должен прилегать по всей окружности фланца поворотного кулака.

Аккуратно, чтобы не повредить сальник, насадите ступицу на поворотный кулак. Обильно смажьте внутреннее кольцо внешнего подшипника. И опять же — вдавите смазку между обоймой, внутренним кольцом и роликами.

Теперь можно насадить внутреннее кольцо внешнего подшипника на поворотный кулак. Установите упорный диск и затяните корончатую гайку при одновременном прокручивании ступицы до заметного сопротивления. Здесь также необходимо пользоваться динамометрическим ключом, соблюдая указания автопроизводителей.

Отверните корончатую гайку не более чем на 1/12 оборота до перекрытия с ближайшим отверстием под шплинт, после чего зашплинтуйте.

Завершая операцию, проверьте свободное вращение колеса и люфт при покачивании: колесо должно прокручиваться легко и без помех, а вот на диске люфта при покачивании чувствоваться не должно. В противном случае замените упорный диск или гайку. При наличии установите индикатор часового типа со штативом и проверьте осевой зазор опоры.

Осталось только надеть колпак и после пробной поездки проверить, не изменился ли зазор опоры. При необходимости придется повторить регулировку.

 FAG настоятельно рекомендует строго выполнять следующие рекомендации.

Проблема	Причина	Устранение
После установки и начала эксплуатации ступичный подшипник издает сильный шум (гул).	Повреждено одно из двух внутренних колец.   1. Несоответствие момента затяжки номиналу.   2. Установка внутреннего кольца на ступицу с перекосом — неправильный инструмент — клин или втулка между оправкой и контактной стороной кольца подшипника не параллельны.   3. Слишком сильная овальная деформация посадочного отверстия, из-за чего сильно ограничивается радиальный зазор ступичного подшипника в узких зонах «овальной деформации».   4. Посадочное отверстие в поворотном кулаке повреждено.   5. Глубокие царапины или задиры, вызванные неправильным демонтажем, как на контактной поверхности ступицы, так и на самом ступичном подшипнике.	1.    Заменить ступицу и подшипник.   2.    Заменить ступичный подшипник целиком.   3.    Заменить поворотный кулак и ступичный подшипник.   4.    Устранить небольшие дефекты ступицы (например, полировкой) или заменить ступицу и подшипник.   5.    Устранить небольшие дефекты ступицы (например, полировкой) или заменить ступицу и подшипник.
Ступичный подшипник начинает шуметь после определенного пробега (500–3000 км).	Посадочное отверстие в поворотном кулаке имеет среднюю «овальную деформацию», достаточную для того, чтобы ограничить радиальный зазор в подшипнике и привести к описанным в предыдущем пункте повреждениям.	Заменить поворотный кулак и ступичный подшипник.
Чрезмерное тепловыделение в начале эксплуатации.	1. Осевой зазор в подшипнике между ступицей и поворотным кулаком сильно ограничен. Неправильное позиционирование или монтаж.	1. Проверить позиционирование поворотного кулака и ступицы, при необходимости повторить.
	2. Из-за неправильного монтажа ступичного подшипника в посадочном отверстии (отсутствуют упорные кольца в крепежных гнездах) постепенно происходит осевое смещение подшипника и ступицы. Вращающаяся ступица задевает за неподвижное гнездо подшипника. Из-за сильного трения температура в области ступичного подшипника повышается. При этом сгорает смазка, что приводит к выходу подшипника из строя.	2. Демонтировать ступичный подшипник и проверить наличие упорных колец. При необходимости заменить ступичный подшипник.