Подшипники имеются в любом автомобиле. Какие функции выполняют эти элементы и чем различаются между собой?

Что такое подшипник

Подшипник — это воспринимающий разнонаправленные нагрузки элемент, который предназначен для фиксации валов/осей и снижения трения при их вращении. Прямая расшифровка слова «подшипник» дает нечто вроде упорной площадки, на которой вращается ось.

Для чего нужны подшипники

Подшипники служат для уменьшения износа деталей и улучшения эффективности того или иного узла. В автомобиле подшипники используются:

1. В различных вращающихся узлах двигателя (коленчатый вал, распредвалы, турбокомпрессоры, механические нагнетатели, помпа системы охлаждения, масляный насос), коробки передач, раздаточной коробки, фрикционной муфты трансмиссии.
2. В ступицах колес.
3. В рулевом механизме, включая помпу гидроусилителя.
4. В генераторе и стартере.

Виды подшипников

По типу трения подшипники разделяются на несколько видов.

Подшипник скольжения

В подшипниках скольжения (вкладышах) опорная поверхность оси/вала скользит по рабочей поверхности подшипника. К плюсам подшипников скольжения относятся:

• простота конструкции;
• малые радиальные размеры;
• надежность;
• способность выдерживать высокие скорости вращения, что позволяет использовать такие подшипники, например на валах турбокомпрессоров, которые раскручиваются до 200 тыс. оборотов в минуту;
• возможность установки на валах, где подшипник должен быть разъемным. Это случай коленчатого вала ДВС;
• возможность точной регулировки зазора и, следовательно, точной установки вала.

К минусам подшипников скольжения относятся:

• высокие потери на трение и, следовательно, снижение эффективности работы узла;
• дороговизна материалов для изготовления;
• потребность в непрерывном смазывании;
• неравномерность износа подшипника и контактирующей с ним части вала.

Подшипники качения различных размеров и конструкций (Фото: Redline / CC BY-SA 3.0 / Wikipedia Commons)

Подшипник качения

В таких подшипниках используется трение качения, возникающее при установке шариков или роликов различного диаметра между подвижным и неподвижным кольцами подшипника. К плюсам подшипников качения относятся:

• компактные габариты в направлении продольной оси;
• дешевизна за счет отсутствия в конструкции элементов из цветных металлов;
• отсутствие необходимости постоянной подачи смазки;
• меньшие, чем у подшипников качения, потери на трение и, следовательно, повышенная эффективность работы узла;
• простота обслуживания и замены.

К минусам подшипников качения относятся:

• ограниченная устойчивость к повышенным нагрузкам и скоростям вращения;
• значительные размеры в радиальном направлении, за исключением так называемых игольчатых подшипников;
• повышенные требования к точности установки;
• шум при работе из-за отклонений параметров составляющих элементов;
• высокая стоимость при мелкосерийном производстве подшипников со специфическими параметрами.

Устройство подшипника

Конструкция подшипников разных видов и их характеристики существенно различаются.

Подшипники скольжения

Подшипники скольжения представляют собой вкладыш или втулку, которые часто выполняются из различных сплавов меди. Между валом и подшипником скольжения выдерживается определенный зазор, в который подается масло.

Устройство однорядного радиального шарикоподшипника: 1) внешнее кольцо; 2) шарик (тело качения); 3) сепаратор; 4) дорожка качения; 5) внутреннее кольцо. (Фото: Niabot / CC BY-SA 3.0 / Wikipedia Commons)

Подшипники качения

В общем виде элементами подшипников качения являются:

• внутреннее и наружное кольцо с желобами (беговыми дорожками) на обращенных друг к другу боковых поверхностях;
• тела качения (шарики или ролики различного диаметра), перемещающиеся по беговым дорожкам. В подшипниках, испытывающих повышенные нагрузки тела качения располагаются в два ряда и более;
• штампованные, механически обработанные стальные или латунные сепараторы, в которые заключены тела качения. В ряде случаев используются и пластиковые сепараторы;
• смазка с оптимальными для данного подшипника характеристиками вязкости и диапазоном рабочих температур для снижения трения внутри элемента и отвода тепла;
• крышки (пыльники) из металла, резины или пластмассы для предотвращения попадания внутрь подшипника загрязнений и влаги.

Подшипники качения подразделяют и по направлению воспринимаемых нагрузок:

• шарикоподшипники наиболее «гибкие». Они могут выпускаться в вариантах, которые воспринимают преимущественно радиальные или осевые силы, а также их комбинацию;
• роликовые цилиндрические подшипники способны выдерживать высокие (до 2 раз больше, чем у аналогичных по размерам шарикоподшипников) радиальные нагрузки при отсутствии осевых;
• роликовые конические подшипники воспринимают комбинированные нагрузки.

Обслуживание подшипников

Срок службы подшипников зависит от их качества, условий эксплуатации и точности регулировки, например, схода-развала, а также балансировки колес. В результате ресурс подшипников (даже если не брать аварийные случаи) может сильно различаться — всего от нескольких десятков тысяч километров до 150 тыс. км и более.

Ускоренный износ подшипников связан прежде всего с недостатком смазки внутри них или ее загрязнением, а в случае с подшипниками скольжения на валу турбокомпрессора — закоксовыванием моторного масла, не успевшего достаточно охладиться до отключения ДВС.

Фото: Carolina Jaramillo / Shutterstock / FOTODOM

В старых моделях автомобилей устанавливались обслуживаемые подшипники, ресурс которых можно было продлить путем периодического смазывания и регулировки технологических зазоров, например, с помощью точной затяжки ступичной гайки. На современных автомобилях устанавливаются необслуживаемые подшипники, которые при выходе из строя, как правило, не ремонтируются, а меняются. Тем не менее в ряде случаев и здесь возможно выполнить операцию по «омоложению». Для этого:

1. Тонким острым предметом поддеть и демонтировать крышку (-и) подшипника;
2. Промыть подшипник бензином, очистителем для карбюратора, уайт-спиритом;
3. Набить внутреннюю область подшипника новой смазкой примерно на 25–30% свободного объема, а затем равномерно распределить смазку между шариками или роликами. Следует помнить, что избыток смазки создаст повышенное трение внутри подшипника, ведущее к его перегреву и быстрому выходу из строя;
4. Установить на место крышку(-и) подшипника;
5. В случае с двигателями с турбонаддувом на моделях без турботаймера перед выключением ДВС дать ему поработать на холостых оборотах порядка двух минут для охлаждения масла и предотвращения его закоксовывания.

Краткие тезисы

• Подшипник — это опорный элемент для фиксации валов и снижения трения при вращении.
• Основная функция — уменьшение износа деталей и повышение эффективности узлов, особенно в автомобилях.
• Два основных вида подшипников — скольжения и качения.
• Подшипники скольжения компактны и надежны, но требовательны к смазке и имеют высокие потери на трение.
• Подшипники качения (шариковые, роликовые) более эффективны и часто необслуживаемы, но чувствительны к ударным нагрузкам.
• Конструкция подшипника качения включает кольца, сепаратор, тела качения (шарики/ролики) и защитные пыльники.
• Разные типы воспринимают разные нагрузки: радиальные, осевые или комбинированные.
• Ресурс подшипников напрямую зависит от качества смазки и отсутствия загрязнений.
• На современных авто в основном используются необслуживаемые подшипники, подлежащие замене.

Авторы Теги Михаил Овсянников

Ссылка на источник