Шаровая опора — один из основных компонентов подвески автомобиля. Несмотря на то, что данный элемент разрабатывался не одно десятилетие назад, он фактически не изменился и по-прежнему применяется, причем не только в подвеске, но и в других узлах вроде газового упора капота, развального рычага или рулевого механизма. Несмотря на то, что деталь, по сути, является расходной, она стала отличной альтернативой устаревшего шкворневого шарнира, отличающегося большим весом и ограничивающего управляемость.
Что такое шаровая опора в машине
Как отмечалось, шаровая опора это деталь, соединяющая ступицу колеса с рычагом подвески. Зачастую, речь об управляемых колесах, т.е. узел повсеместно применяется в передней подвеске. Использование шаровых опор позволило исключить перемещение колес в вертикальной плоскости и сохранить подвижность в горизонтальной.
К наиболее распространенным вариантам подвески можно отнести конструкцию, где колеса имеют по одной опоре, т.е. всего их две. Но в некоторых авто, в частности во внедорожниках, целесообразнее применять по две на колесо: верхнюю и нижнюю.
Нельзя не сказать о том, что некоторые машины оснащают не только передней, но и задней независимой подвеской, включающей многорычажную систему. Но такие варианты встречаются нечасто. Стоит отметить, что увеличение количества шаровых опор, несомненно, усложняет диагностику и конечную стоимость ремонта, но вместе с тем обеспечивает более длительную эксплуатацию, увеличивая надежность и снижая вероятность поломки.
История создания шаровой опоры
Шаровые опоры были изобретены и использованы в качестве альтернативы шкворневому механизму. Первоначально шаровые опоры использовались только в конструкции передней подвески и обеспечивали возможность поворота колес автомобиля вокруг вертикальной оси. Стандартная конструкция шаровой опоры, остающаяся практически неизменной и в наши дни, была разработана итальянскими инженерами для Fiat более 40 лет назад.
Устройство шаровой опоры
Технический прогресс привел к появлению изменений в первоначальном устройстве шаровых опор, хотя они не носили принципиального характера. На смену штампованным половинкам корпуса, соединенным точечной сваркой, пришли опоры литые и разборные — с резьбовой крышкой, необслуживаемые и обслуживаемые — с пресс-масленками. Эти усовершенствования были оправданы и полезны. Сегодня конструкция самой распространенной необслуживаемой шаровой опоры состоит из: корпуса со сферической выемкой и пальца с шаром на одном конце и резьбой на другом. Пыльник, надетый на палец, предотвращает попадание влаги и грязи в заполненный специальной густой смазкой корпус.
Главная функция шаровой опоры: обеспечить во время вертикального перемещения колеса его фиксированное положение в горизонтальной плоскости. Шаровой палец может вращаться в корпусе, раскачиваясь при этом на небольшие углы. То есть, в плоскости своего крепления шаровая опора обеспечивает одновременные вращательные и линейные (ограниченные) перемещения пальца.
Все детали шаровой опоры изготавливаются, как правило, из стали. Для снижения трения соприкасающихся рабочих поверхностей, сферическое углубление корпуса покрывают пластмассой или другим полимерным материалом. Однако, существуют шаровые опоры, в конструкцию которых не входит полимерное покрытие между корпусом и пальцем. Это касается, прежде всего, устаревших отечественных автомобилей. Это модели комплектовались разборными шаровыми опорами, в которых люфты устранялись подтяжкой крышки.
Существует два способа крепления шаровой опоры. В первом случае, она крепится болтами к рычагу. Во втором – запрессовывается в него. При выходе закрепленной болтами шаровой опоры из строя, ее можно заменить отдельным узлом. Для этого достаточно просто купить и установить его, привернув болтами к рычагу. Во втором случае – придется менять рычаг подвески с уже предустановленной, запрессованной шаровой опорой. Стоимость такого ремонта значительно выше, поскольку включает и стоимость рычага.
Запрессованные шаровые опоры, как правило, устанавливаются на автомобилях японского производства. Азиатские производители автозапчастей предлагают потребителю шаровые опоры на такие автомобили в виде отдельных узлов. Это гораздо дешевле, но следует отдавать себе отчет в том, что их качество значительно уступает оригиналу, и рычаг придется переделывать «кустарным способом», превращая его в деталь, не подлежащую гарантийному ремонту.
Способы крепления
Устанавливают новую шаровую опору, продевая ее палец в отверстие поворотного кулака, сверху устанавливают шайбу, накручивают гайку с прорезями, затягивают, фиксируют шплинтом. Сборку крепят к рычагу тремя болтами. Благодаря такой конструкции колесо занимает фиксированное положение относительно кузова транспортного средства, одновременно поворачивается в нужную сторону, беспрепятственно преодолевая небольшие препятствия, неровности твердого покрытия.
В зависимости от устройства подвески и марки автомобиля, шаровая может крепиться другим способом. Существуют варианты монтажа в рычаг при помощи пресса и фиксации стопорным кольцом. На Ниве шарниры перевернуты вверх ногами и прикручиваются к рычагу не с внутренней стороны, а с наружной.
Признаки выхода из строя, причины износа
Самая уязвимая часть механизма – защитный пыльник. Под воздействием агрессивных веществ на дороге: грязи, снега, смеси соли с песком – резина теряет эластичность, деформируется, разрывается. Внутрь набивается грязь, песок, влага. Они действуют как абразив. От постоянного движения, плотно прижатые поверхности полиуретановых вставок стираются.
Вода вымывает смазочный материал, сила трения «сухих» поверхностей возрастает, процесс износа ускоряется. Появляется значительный зазор между шаром и вкладышами. Если взять новую шаровую опору, для небольшого смещения стержня рукой требуется значительное усилие, а в неисправной он свободно болтается. Повреждение защиты – основная причина снижения функциональности узла и срока эксплуатации.
Признаки неисправности – отклонение от прямолинейной траектории движения автомобиля, если отпустить руль, скрипы, стуки, особенно при езде по разбитому асфальту. Начавшись незаметно, признаки неисправности шаровой опоры проявляются все сильнее.
Если длительное время не обращать на них внимания, то палец может просто вырвать из основания, колесо подвернется, машина потеряет управление. Кроме деформации элементов кузова в передней части, машина может оказаться за пределами дороги или, что еще хуже, на встречной полосе.
Внешние признаки неисправности:
- значительно возросшее усилие при вращении руля, скрипы на поворотах, стуки при преодолении неровностей;
- при неподвижном руле автомобиль все время отклоняется вправо, влево от прямолинейной траектории – это следствие увеличившегося зазора между шаром и вкладышами;
- неочевидный признак неисправности – неодинаковое стирание покрышек. Явление наблюдается также вследствие нарушения углов развала, схождения колес.
При появлении этих признаков, шаровую опору необходимо заменить. Последствия игнорирования этих явлений могут быть плачевными.
Причины уменьшения срока эксплуатации:
- Старение, трещины, разрывы защиты (пыльника) – основная причина.
- Естественное механическое истирание пластиковых уплотнителей. Срок службы узла зависит от качества материала изготовления. На автомашинах отечественного производства он находится в пределах 20-40 тысяч км, на зарубежных новых моделях – 100-150 тысяч км.
- Состояние дорожного полотна. Поездки по бездорожью, углубления на поверхности, колдобины сокращают срок службы транспортного средства в целом. При наезде с высокой скоростью на препятствие узел испытывает мощный удар. Серия таких ударов разрушает его быстрее, чем постепенное трение.
- Недостаточное количество смазочного материала. При сборке производители закладывают самый минимум. Закладывая дополнительную порцию смазки перед установкой, продлеваем срок службы шарниров.
Как продлить срок службы шаровой опоры
Если шаровая стучит, пытаться «оживить» деталь нет смысла, поскольку в этом случае требуется замена. Проще купить новую, чем пытаться реанимировать старую. По большей части, она считается расходным материалом. Но вы можете экономить, продлевая срок службы конструкции. Есть ряд общих рекомендаций, которые позволят отодвинуть на время этот момент и вот некоторые из них:
Осмотр. В первую очередь это касается пыльника. Разрыв резиновой накладки приведет к тому, что вся грязь, песок и другие частицы с дороги попадут внутрь опоры и будут действовать как абразив, стирая полимерный вкладыш.
Профилактика. Проводят самостоятельно (при наличии навыка) так и на СТО. Основная работа сводится к добавлению смазки. В этом случае важно использовать специализированные средства, на покупку которых лучше не скупиться. Некоторые типы шаровых уже с завода имеют внизу корпуса специальное место для пресс-масленки, через которую в механизм добавляют состав. Иногда такие отверстия проделывают самостоятельно и просто закрывают болтом.
Аккуратная езда. Нагрузка, удары и езда по ухабам — одни из главных врагов шаровых. Поэтому чем бережнее эксплуатируется автомобиль, тем дольше прослужит не только шаровые, но и другие элементы подвески.
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.
Также часто бывает, что для того, чтобы разжать концы кронштейна кулака, в котором фиксируется палец опоры, необходимо применить специальный клин, которого часто просто нет в наличии. Проблема может возникнуть там, где ее не ждешь.
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.
Пыльники
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.
Коробки переключения передач и запчасти для грузовиков и автобусов компании GearBoxM7
Как подобрать свечи зажигания по автомобилю.Виды автомобильных свечей зажигания
Что делает датчик массового расхода воздуха. Основные симптомы неисправности DMRV
Электрические и гибридные двигатели для автомобилей: принцип действия
Проверка и схема подключения коммутатора ВАЗ 2106