О подшипниках и шарнирах и их свойствах

В автомобиле десятки узлов трения, от которых зависит и долговечность машины, и безопасность, и комфорт. Некоторые из них не требуют ухода в эксплуатации, но таких пар не так уж много, и они, как правило, не очень ответственны. Другие, наоборот, нуждаются в повышенном внимании. О том, что и как нужно делать, чтобы узлы трения работали нормально, служили долго и безотказно, рассказывает инженер Л. ЛЮБАВИНА в статье ниже.

Подшипники качения. Долговечность обычных подшипников качения, помимо нагрузки и частоты вращения, зависит от правильности подбора смазки, а регулируемых - еще и от регулировки. Смазка поглощает энергию ударов, предотвращая тем самым усталостное разрушение тел качения и дорожек подшипника. Пластичные смазки лучше, чем масла, работают в таких узлах, как ступицы, поэтому подшипники полуосей задних колес автомобилей заполняют смазкой, хотя довольно просто было бы решить вопрос о применении здесь масла, находящегося в заднем мосту. В процессе работы подшипники нагреваются, и температура их зависит от частоты вращения. В ступицах автомобиля, движущегося по шоссе со скоростью 80- 90 км/ч, температура подшипников на 15 - 30" С выше температуры воздуха.

У нормального подшипника дорожка качения гладкая, блестящая. Если же он изрядно поработал, на ней может появиться тончайшая пленка розоватого или коричневатого налета - результат так называемого окислительного изнашивания. Такой подшипник вполне работоспособен, поскольку эта форма износа развивается очень медленно. У старого, выработавшего свой ресурс подшипника дорожка становится матовой - сигнал к замене.

Если смазка подобрана неправильно или ее недостаточно, на дорожке качения образуется стекловидный блестящий след. В дальнейшем поверхность дорожки становится шероховатой, а затем начинает шелушиться. "Жалобы" такого подшипника становятся отчетливо слышны: в ступицах и на полуосях он издает скребущий звук, а в генераторе или водяном насосе - звук, напоминающий прерывистое гудение шмеля. Вращение начавшего разрушаться подшипника сопровождается повышенным выделением тепла. Если узел с таким подшипником отрегулировать по всем правилам, то из-за теплового расширения внутреннего кольца его может заклинить.

Процесс смазывания подшипника может нарушаться, если смазка нагрелась и в результате этого расплавилась (разложилась) и вытекла или произошло ее термоупрочнение и она перестала поступать в зону контакта (подробно об этих явлениях рассказано в статье "Автомобильные смазки". "За рулем". 1980. № 9). Теплостойкость - основное требование, предъявляемое к смазкам, применяемым в ступицах передних колес, водяном насосе, выжимном подшипнике сцепления. В ступицах температура повышается не только от работы самого подшипника, но и от действия тормозов, особенно дисковых. Здесь температура может достигать 100-120° С. что само по себе неблагоприятно для смазки. Также нехорош для нее режим эксплуатации, когда она то нагревается, то охлаждается. Поэтому у машин, работающих постоянно в городе или на горной дороге, смазку в ступицах .следует заменять чаще. Ровность же дороги почти не сказывается на сроке службы смазки в подшипниках колес.

Прочность смазки, которой заполняют узлы трения, должна быть достаточной, чтобы она не сбрасывалась с роликов или шариков. Это особенно важно для подшипников с вращающимся наружным кольцом. В таких конструкциях лучше воздержаться от применения слишком мягких смазок, если только машина эксплуатируется не в холодном районе. Для роликовых подшипников используют более мягкие смазки, чем для шариковых.

Чем выше нагрузка на подшипник, тем больше должна быть вязкость смазки. Однако излишне вязкая смазка, например, в подшипниках электродвигателя, приводящего вентилятор отопителя. затруднит его вращение. Вообще же тяже-лонагруженных подшипников, требующих только смазок с большой вязкостью, в автомобиле нет.

При сборке важно правильно дозировать смазку, закладываемую в подшипниковый узел. Обычно только 5% ее находится в самом подшипнике, а на беговой дорожке - всего около 1%. и это количество обеспечивает долгую службу подшипника. Когда после сборки он начинает работать, смазка вытесняется с дорожек качения. Например, из роликовых конических подшипников ступиц в передних колесах выдавливается около 40%. из подшипников водяного насоса от 10 до 30%. Если узел плотно забит смазкой, вытеснение ее излишка затруднено, и потому здесь увеличиваются энергетические потери, повышается температура деталей. Нагревшаяся смазка увеличивается в объеме и. не находя выхода, пробивает уплотнение и выдавливается наружу. Охлаждаясь, она втягивается обратно вместе с успевшей прилипнуть к ней пылью.

В эксплуатации полезно знать, как менять и добавлять смазку, а заодно как правильно отрегулировать наиболее ответственный подшипниковый узел автомобиля - ступицу переднего колеса. Для работы понадобятся отвертка (лучше большая), бородок, молоток, ключ для гайки подшипников, широкая металлическая банка для промывки, запасной шплинт или гайка с тонкостенной шейкой (у "жигулей"), тюбик со смазкой, полтора литра бензина, газета и тряпки.

Сняв колесо и суппорт тормоза (в автомобиле с дисковыми тормозами), приложите боковую сторону лезвия отвертки к буртику колпачка с внутренней стороны и легкими ударами молотка, поворачивая ступицу, выбейте колпачок (эту операцию можно проделать съемником, если он есть). Удалите пальцем смазку с гайки, выньте шплинт или отогните стопорящую вмятину и отверните гайку. Расстелив газету, чтобы не извалять шайбу с усом и подшипник в пыли, стяните ступицу с цапфы. Резко не дергайте, а то повредите уплотнительную манжету, которая должна стащить с цапфы маленькое кольцо внутреннего подшипника. Теперь нужно удалить саму манжету. Не пытайтесь подцепить ее отверткой - так можно только испортить. Поступите по-другому. Подложив снизу газету, положите ступицу на диск колеса, удалите изнутри смазку, а затем аккуратно тулым бородком и молотком выбейте из ступицы наружное кольцо внутреннего подшипника вместе с манжетой.

Промойте все детали бензином, протрите подшипники и осмотрите их дорожки качения. Если они матовые, темные - лучше сразу заменить подшипник. Теперь приступайте к сборке. Запрессуйте в ступицу наружное кольцо внутреннего подшипника, обильно смажьте сепаратор с роликами и внутреннее кольцо, вложите их в ступицу и. стараясь не перекосить, легкими ударами молотка поставьте на место манжету. Раз-другой выдавите на палец из тюбика "колбаску" смазки и очистите палец о кромку манжеты. То же самое, кроме операций с манжетой, проделайте с. наружным подшипником. Поставив на место его внутреннее кольцо и всю ступицу в сборе на цапфу, наденьте шайбу с усом и. навернув гайку, приступайте к регулировке.

Сейчас на всех машинах в ступицах передних колес ставят радиально-упор-ныс подшипники.

В отличие от шариковых, для которых небольшой люфт обязателен, роликовые очень не любят люфта, так как при этом работают только края роликов, причем на ограниченной дуге окружности. Роликовый раднально-упорный подшипник трудно перетянуть, тогда как шариковый боится излишнего Натяга. Поэтому приемы регулировки шариковых и роликовых подшипников разные.

При регулировке ступицы с роликовыми подшипниками нужно обеспечить, во-первых, чтобы при проворачивании ступицы рукой не чувствовалось заеданий и. во-вторых, чтобы при надетом колесе, если покачивать его за край шины, не чувствовалось никакого люфта. Если люфт появляется, его необходимо устранить.

Но вернемся к ступице. Колпачок перед установкой нужно заполнять смазкой примерно на 2/3 объема как при смене, так и при пополнении смазки. Пополняя ее. надо, сняв колпачок, удалить пальцем старую, а порцию новой продавить в зазор между шайбой и ступицей. Кстати, потемнение смазки не означает, что подшипник в плохом состоянии.

Заменяя и добавляя смазку в другие подшипники качения, руководствуются теми же правилами: она должна обязательно заполнять пространство до тор-цев колец подшипника, а остальную подшипниковую полость - лишь на 1/2 - 2/3, не более.

А что делать, если подшипник вышел из строя и запасного нет? Выход один - продолжать не торопясь ехать: начавший разрушаться подшипник может прослужить при щадящем режиме не одну сотню километров.

Особый разговор - об игольчатых подшипниках карданных шарниров. Их кольца не вращаются, а только колеблются одно относительно другого. В результате происходит так называемое бринеллирование - образование канавок на дорожках в местах их контакта с иголками. При сильном бринеллирова-нии люфт в шарнире увеличивается и карданный вал начинает греметь.

Разборка и сборка карданного шарнира - операции, требующие осторожности и навыка. Грубые приемы здесь недопустимы. Для подшипников кардана годятся почти любые смазки, лучше же применять смазки с высокой физико-химической стабильностью, приготовленные на вязком масле, но не слишком прочные. Жидкое масло для карданных шарниров хуже, так как не исключено его вытекание. При надежной герметизации смазку в шарнирах кардана можно не заменять более 100 тысяч километров.

Шаровые шарниры. Ресурс шаровых шарниров подвески и рулевого управления зависит от трех факторов: ровности дороги, герметичности узла и применяемой смазки.

Шарниры подвески и рулевого управления по сравнению с другими узлами трения находятся в роли мучеников: их обильно поливает грязной водой, посыпает песком и пылью, кидает в них камни, а иногда они "с головой" погружаются в воду. Единственное утешение - их не одолевает нагрев. В этих условиях пары трения негерметизированных (точнее - полугерметнзированных) шарниров с пресс-масленками более уязвимы. Поэтому сейчас повсеместно переходят на полностью закрытые шарниры.

Обеспечение герметичности шарниров при эксплуатации - вот основное требование, определяющее их долговечность. По сравнению с этим требованием подбор смазки хотя и не безразличен, но все же отступает на второй план. Если самую лучшую смазку заложить в шарнир с порванным защитным чехлом и проехать 200 - 300 километров по мокрой, грязной дороге, то вместо смазки в шарнире окажется маслянистая грязь с песком. При испытаниях герметизированных шарниров было установлено, что практически любая смазка обеспечивает длительную работу узла - до 100 тысяч километров без заметного износа. И наоборот, если в шарнире рулевого управления обнаружился люфт, это свидетельство того, что вода и грязь проникают в шарнир.

В отличие от подшипников качения шаровой шарнир должен быть забит смазкой полностью, так как это способствует и сохранению герметичности, и защите деталей от коррозии, и увеличению срока службы смазки, которая здесь деформируется почти в полном объеме. Не поленитесь даже у новой машины проверить наличие смазки в герметизированных шарнирах подвески. Для этого нужно вывернуть коническую пробочку и сунуть в отверстие чистую палочку или спичку. Если надо добавить смазку, вверните в отверстие вместо конической пробки пресс-масленку и, покачивая автомобиль, нагнетайте смазку в шарнир смазочным шприцем до тех пор. пока не почувствуете, что резиновый защитный чехол начал заполняться. Но не перестарайтесь, иначе порвете край чехла.

Сказанное касается также разборных и неразборных шарниров подвески.

С шарнирами рулевых тяг "жигулей" делать нечего: нельзя ни проверить наличие в них смазки, ни добавить ее. Остается только, уповая на качество заводской сборки, следить за сохранностью защитных чехлов, а если обнаружится люфт - немедленно заменять шарнир, так как не исключено выскакивание шарового пальца из 'корпуса.

Разборные шарниры демонтируют только при необходимости: когда шаровой палец болтается в корпусе (в шарнире рулевой тяги); за разборку целесообразно браться, имея вкладыши. Собирая промытый бензином шарнир, его нужно полностью заполнить смазкой, включая резиновый чехол. Самая трудная операция при сборке - закладывание пружинного кольца, крепящего донышко. Эту операцию лучше выполнять в тисках (или при помощи большой струбцины) - вдавить донышко, подложив короткий болт, пассатижами вставить пружинное кольцо и при необходимости подправить его бородком. Для лучшей герметизации можно залепить края донышка пластилином.

Поскольку нет гарантии, что герметичность узла сохранится надолго, смазку для таких шарниров надо брать водостойкую с хорошими консервационны-ми свойствами.

Другие узлы трения не столь ответственны, чтобы говорить о них так же подробно. Но и они требуют внимания. В каждом конкретном случае нужно смотреть, в каких условиях узел работает, и соответственно подбирать для него смазку. Например, пары трения а кузове. Многие из применяемых здесь деталей склонны к заеданию, так как их не закаляют до высокой твердости и не обрабатывают с особой чистотой. Следовательно, для них хороша смазка, предотвращающая задиры. Большая часть пар здесь не защищена от влаги и пыли, поэтому смазка должна обладать высокой механической и физико-химической стабильностью. Если детали перемещаются под действием пружины (например, защелка замка капота) и покрыть их слишком прочной смазкой, то усилия пружины не хватит, чтобы сломать "каркас" смазки и возвратить детали в исходное положение. Для такого, в частности, узла, как гибкий вал спидометра, нельзя применять смазку, излишне прочную или вязкую при низкой температуре. Иначе в начале движения зимним утром вал просто сломается. Поэтому и смазывают его ЦИАТИМ-201. мягкой и самой маловязкой при низких температурах смазкой. Если же стрелка спидометра начала дергаться или колебаться во время движения, попробуйте сначала, не снимая весь гибкий вал. отвернуть крепящую его гайку от спидометра и накапать в оболочку жидкого вазелинового масла, купленного в аптеке.