Общая информация о жизни шаровых опор

 

   Общая информация о жизни шаровых опор

Шаровая опора (применимо  к автомобилю) – элемент подвески удерживающий заданное положение ступицы  позволяющий дать возможность поворота и вертикального перемещения  колеса.

Шаровая опора (определение  из теоретической механики) или сферический шарнир - связь, не позволяющая одной из точек тела перемещаться  ни в одном из направлений, а позволяющая телу поворачиваться в определенных пределах относительно любой из координатных осей, проходящих через эту точку.

Конструкция упрощенной закатной шаровой опоры автомобиля Honda City

Нагрузки которые  испытывают шаровые опоры очень  высоки, усилие вырыва пальца из корпуса опоры более 5 тонн, а на выдавливание 3 тонны. В реальной эксплуатации конечно нагрузки не настолько большие, но динамические силы действующие на опоры при быстрой езде по ямам довольно велики – как минимум стремятся к весу автомобиля который иногда почти полностью опирается на внешнее колесо. К примеру – при быстром прохождении поворота большая часть веса автомобиля давит на внешнее переднее колесо , а если еще добавить яму на пути колеса тогда можем получить двойной вес воздействующий на элементы подвески нагруженного колеса. Таким образом мы рассмотрели пример динамических нагрузок приводящих к механическим повреждениям шарнирных узлов и не только.

Но шаровые  опоры погибают не только от разбитых дорог. К преждевременному износу шаровой  опоры часто приводит ржавчина образовавшаяся на шаре. Причиной появления ржавчины служит поврежденный пыльник или не соблюдение условий эксплуатации автомобиля, к примеру застряли на машине на полчаса в глубокой луже. В таком случаи попавшая влага вызывает коррозию которая увеличивает шероховатость шара. После этого ржавый шар начинает работать как наждачная бумага стирающая прилегающую втулку.

В результате втулка вырабатывается и получаем помимо вращения шара еще и поступательные движения которые проявляются в виде стука  при езде по кочкам. В зависимости от степени износа шаровой опоры помимо стука неисправность будет проявляться в неравномерном износе шин, в неустойчивом движении автомобиля по прямой, в скрипе подвески при езде по кочкам.

Так как на дорогах  нашей страны луж и ям все еще предостаточно то маловероятно что шаровая опора погибнет своей смертью т.е. от естественного износа. Срок службы шаровой опоры зависит от многих факторов и может колебаться от 15-20 до 100-120 тыс. км.

Обнаружить неисправную  деталь можно без специального инструмента, понадобится только свободный доступ к узлу подвески и помощник который должен будет раскачивать колесо создавая нагрузки на испытуемые узлы. Для создания помощником большего усилия на узел, можно попросить его делать последовательные движения – ногой давит на верхнюю часть колеса, после тянет кузов машины на себя. Если есть люфт в подвеске данного колеса то он будет как минимум ощущаться ногой в виде стуков. Для определения источника стука надо положить ладонь на подозрительный узел (будь то одна из шаровых опор или болт крепления краба) а пальцы на связуемый узел, и попросить помощника покачать, если есть люфт, то в большинстве случаев он отчетливо чувствуется рукой. По такому же принципу ищется люфт рулевых тяг и наконечников, только колесо качать не надо, в место этого помощник должен покрутить рулем короткими движениями создавая нагрузку для шарниров. Более точные значения люфтов можно определить только при помощи специального инструмента.  

 

Если люфт обнаружен, надо менять! Если есть возможность то замену следует производить оригинальными деталями от производителя. Да, это дорого, да часто приходится ждать заказ у поставщика, но оригиналы как правило служат долго и надежно. Но опять же – оригинал оригиналу рознь, как угадаешь. Часто, для популярных машин, встречаются китайские подделки которые после недельной эксплуатации дают люфт и чтоб не попасть на подделку как правило надо покупать у хорошо зарекомендовавших себя поставщиков. 

Если денег мало или нет времени на ожидания долгожданной железки, тогда на разборку за контрактными деталями с половинок пришедших с Японии. Контрактные запчасти тоже долго ходят при условии что деталь изначально в исправном состоянии.

На рынках имеется  большое количество деталей заменителей, здесь тоже цены на порядок ниже оригинала но качество зависит от совести производителя и перекупщика который жаждет насладится максимальной накруткой на дешевые или даже забракованные на производстве запчасти. В этом случаи тоже следует иметь информацию о качестве деталей.

Ну а что  же делать если необходимые запчасти уже как десять лет не выпускаются  и если даже очень постараться  то найти замену разбитой шаровой  не получается? Тогда остается вариант  восстановления детали и варианты тут  могут быть разные…

 

Теперь непосредственно о ремонте.

Рассмотрим  для начала доступные виды восстановления шаровых опор  

 Безразборный ремонт.

Описание  из рекламы фирм - Технология может  применяться для обновления рулевых  наконечников, рулевых тяг, шаровых  опор, маятниковых рычагов. Возможно применение технологии до нескольких раз для одной детали. В узел детали закачивается специальный полимер, после восстановления узел по качеству сопоставим с оригинальной запчастью. Гарантированный пробег 50-80 тыс. Км.

На практике такой  ремонт возможен только если отсутствует коррозия шара, иначе эффект от ремонта будет не продолжительным. Возможно технология имеет еще ограничения, к примеру не все же конструкции позволяют произвести «слепую» замену втулки без потерь параметров заданных производителем, плюс конструкции шаровых опор тоже бывают разными.  

 Разборный ремонт.

Разборный ремонт можно разделить на три  вида

1.     Замена ремкомплекта предусмотренным производителем

2.     Переделка узла в разборный. Задняя часть шаровой опоры вскрывается, корпус модифицируется в разборный с возможностью подтяжки вкладыша, как результат получаем регулируемую шаровую опору с возможностью самостоятельной замены вкладыша.

3.     Замена вкладыша. Задняя часть шаровой опоры вскрывается, вкладыш меняется и нижняя часть завальцовывается обратно.

Подробней о каждом из них  

 Замена ремкомплекта

Для некоторых  автомобилей встречаются изначально разборные шаровые опоры, для  них в продаже можно найти  комплект восстановления состоящий  из пыльников, втулок, шайб и стопорных  колец (состав комплекта зависит от конструкции опоры). 

Ремкомплект для ремонта шаровой опоры   

Переделка узла в разборный

Метод применяется когда есть возможность увеличить размеры шаровой опоры или рулевого наконечника, так как происходит увеличение размера задней части узла. Данную возможность нужно заранее уточнить, к примеру – в случаи если задняя часть нижней шаровой опоры чересчур близко граничит с диском колеса или корпусом привода, то данный метод применять нельзя. Но если посмотреть на наконечник рулевой тяги, задняя  часть которого всегда «свободна» то данный метод ремонта будет очень даже кстати. Сразу уточним, Устройство шаровых опор несколько отличается от устройства наконечников. На это влияет величина и направление усилий.

Рассмотрим  ремонт на практике.

Демонтированную деталь для начала следует отмыть от грязи и следов смазки, разумеется пыльник тоже надо снять и находящуюся под ним смазку удалить. После срезается дно и все внутренности вынимаются. Задняя часть корпуса выравнивается, на это место электросваркой приваривается металлическое кольцо с внутренней резьбой. Задача кольца – создать возможность установки ввинчивающейся пробки которая будет фиксировать новый вкладыш.

Далее осматривается шаровый палец  на следы коррозии, если коррозия была или есть то производится шлифование шара до удаления рытвин и придания равномерной поверхности. К сфере  шара предъявляются свои требования к шероховатости поверхности. Для улучшения процесса трения поверхность сферы должна быть гладкой, однако если она будет сверх гладкой, то на ней не будет задерживаться смазка и как следствие получим повышенный износ.

По  размеру сферы шара и корпуса шаровой опоры вытачивается пластиковый вкладыш. Вкладыш работает как подшипник скольжения обеспечивая небольшое усилие вращения. Раньше вкладыш применяли металлокерамический, затем заливной а в настоящее время пластиковый. Вкладыш изготавливают в основном из капролона техническое название которого «полиамид 6». Капролон относится к полимерным материалам. По таким характеристикам, как прочность, коррозионная стойкость, легкость, успешно конкурирует с металлами. Низкий коэффициент трения в паре с любыми металлами, легкая обработка фрезерованием, точением, сверлением и шлифованием. В 6-7 раз легче бронзы и стали. В быту капролон можно найти в разделочных кухонных досках и в шаровых кранах водоснабжения в качестве . В производство к «народным» токарям, капролон попадает чаще всего либо в виде стержней произвольного размера, либо в виде втулок из судостроения где они используются в качестве подшипников скольжения гребных винтов. Капролон бывает с добавками углесодержащих присадок которые снижают трение. В общем это великолепный материал для наших целей.

Для разборной  шаровой, новый вкладыш изготавливается  из двух частей, верхней шайбы и  нижнего седла. Данная конструкция, при хорошей подгонке, позволяет  производить подтяжку зазора «палец-вкладыш» без разбора и снятия детали с автомобиля. 

Конструкция разборной шаровой опоры с  ввинчивающейся пробкой

Перед сборкой шарнир смазывается смазкой, перед закрытием пробки следует промазать периметр уплотнения для предотвращения попадания влаги.

Технологический процесс переделки  рулевого наконечника в разборный

                

·         выравние площадки

·         подбор шайбы с пробкой

·         сварка шайбы с корпусом

·         изготовление и подгонка вкладышей

·         сборка

·         покраска

Процесс сборки шаровой опоры происходит с контролем момента затяжки  пробки прижимающей втулку, что влияет на величину момента качания пальца, после сборки он должен с трудом наклонятся от усилия руки. Далее пробка фиксируется шпилькой вставляемой в просверленное по месту отверстие. Вся задняя часть детали отмывается от следов смазки и окрашивается густой краской которая должна предотвратить попадание влаги в резьбовое соединение.

Регулируемые  шаровые опоры имеют увеличенный  срок службы до 100 тыс.км. В случаи если затяжка шарового пальца ослабляет, то производят подтяжку не снимая деталь с автомобиля. Если же подтяжка не помогает, тогда есть возможность заменить шаровый палец и вкладыш на новый. Так как узел уже переделан в разборный, то повторный процесс ремонта занимает существенно меньше времени.   

 Замена вкладыша

В отличии  от переделки узла в разборный, в  данном случаи процедура сводится к  замене вкладыша и обратной завальцовке  прижимной пробки(крышки). Но метод применим только к закатным конструкциям коих подавляющее большинство на современных легковых автомобилях. Закатная конструкция отличается присутствием закатной задней крышки (есть еще и цельно кованные которые не содержат задней крышки т.к. имеют цельный корпус)

Вскрытие  шаровой происходит с минимальным  срезом металла завальцовывающего  крышку. После изготавливается и  меняется вкладыш, со всеми сопутствующими процедурами зачистки.

В отличии  от разборных, для закатных шарниров вкладыш изготавливается только цельный. Часто, вкладыш имеет вертикальные разрезы которые служат каналами для смазки и отработанных частиц.

На  конечном этапе узел собирается и  крышка завальцовывается остатками  металла. Разумеется прочность завалцовки после ремонта снижается, но как показывает практика не критично.

Культура работы – основа качественного  ремонта

При любом  из видов ремонта шарнирных деталей  качество конечного продукта зависит  от погрешностей не учтенных при изготовлении вкладышей. Часто при вскрытии ремонтной детали обнаруживаешь зазоры между корпусом и вкладышем до 3х миллиметров. Токаря не стесняясь оставляют такие вкладыши а зазор компенсируют более сильной затяжкой прижимной пробки. В таком случаи вкладыш плющится гармошкой и соприкасается с шаром не всей поверхностью что конечно влияет на срок службы восстановленной детали, плюс ко всему при нагрузках такая сборка может дать люфт.

В общем  из всей приведенной информации хочется  обратить внимание на две вещи. Во первых следует бережно относиться к автомобилю и во время производить техническое обслуживание и ремонт, в данном случаи периодически проверять целостность пыльников и аккуратно ездить по разбитым дорогам. В вторых, не стоит экономить на запчастях, так как от их надежность может стать причиной аварии, а значит при возможности лучше все таки использовать оригинальные новые узлы.  

Один из примеров не подогнанного вкладыша. Красным отмечена зона деформации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Слесарные станки используемые при ремонте

Гидравлический пресс. У его основания лежат оправки используемые при поджиме шарниров.

Токарный станок