Где расположена ступица переднего колеса, ее строение и назначение

Эксплуатируя автомобиль, водители редко задумываются о его конструкционных особенностях и принципах работы основных узлов. Однако важно следить за состоянием механизмов, отвечающих за безопасность. Одной из таких деталей является ступица переднего колеса. Из расположения элемента становятся понятны его задачи: удержание колеса. Выполнить диагностику и устранить возможные неисправности механикам поможет схема конструкции с описанием устройства.

Функция

В общем случае ступица – это центральная часть вращающейся детали, служащая точкой крепления на вал или ось. В первом варианте посадку или соединение выполняют с помощью шпонки или шлицев для передачи крутящего момента. На ось деталь крепят через подшипник (почевник) качения или скольжения. В машиностроении ступицу делают для зубчатых колёс, шкивов, маховиков.

В конструкции автомобиля также присутствует ступица, которая отвечает за крепление передних и задних колёс. Деталь находится в составе подвески машины и крепится к опорным мостам, балкам и рычагам. Основная функция элемента – удержание тормозного диска (барабана), колеса, передача крутящего момента. Ступичный узел воспринимает большую радиальную и осевую нагрузки. Первая – результат удержания веса автомобиля и преодоления препятствий в виде выбоин на дорогах. Осевое воздействие возникает при вхождении в поворот и боковом смещении машины.

Ввиду высоких динамических нагрузок изготавливают элемент из цельнометаллической стальной болванки. Обычно на заводе предварительно выливают заготовку в специальную форму с последующей токарной обработкой. Готовая ступица выглядит как металлический диск с крепёжными отверстиями и посадочным местом под подшипник. В зависимости от назначения в ней может быть выполнено отверстие (простое или под шлицевый вал) либо сделана глухая втулка.

Конструкция

Опорный узел состоит из ступицы колеса, навесного устройства, подшипников качения. Все его компоненты изготовлены с высокой степенью точности. Даже незначительные зазоры могут привести к разрушению узла. Крепится ступица к подвеске через радиально-упорный шариковый или роликовый подшипник. Для фиксации последнего применяют стопорные кольца или зажимные корончатые гайки, предотвращающие самопроизвольное откручивание.

[info]К сведению! 

В зависимости от места установки и типа привода автомобиля возможен монтаж ступицы на один или два подшипника. В первом случае используют однорядный шарико- или роликоподшипник.[/info]

Конструкция ступицы колеса зависит от типа привода автомобиля и места установки. Существует 4 основных конструктивных варианта исполнения компонента:

1. Ведущие неуправляемые колёса. Такие элементы устанавливают на задних мостах автомобилей с полным или частичным приводом. Узел представлен длинной полуосью, входящей в зацепление с деталями дифференциала, на которой закреплён монтажный фланец и ступичный подшипник.
2. Ведомые неуправляемые колёса. Применяют в задней подвеске переднеприводных автомобилей. Ступичный узел состоит из монтажного фланца, закреплённого на подшипниках. Крепят элемент к продольным или поперечным балкам задней подвески.
3. Ведущие управляемые колёса. Такой тип устанавливают на автомобили с полным или частичным приводом. Ступица передняя служит не только для поддержки колеса, но и для передачи крутящего момента от трансмиссии. Она пустотелая с внутренним шлицевым зацеплением.
4. Ведомые управляемые колёса. Применяют ступичные узлы в конструкции передней подвески заднеприводных автомобилей. Закрепляют детали на поворотном кулаке с помощью резьбового соединения, а зазоры в элементах можно регулировать путём затяжки стопорной гайки.

Основная деталь в ступичном узле – подшипник. Именно он воспринимает все статические и динамические нагрузки. От его ресурса зависит долговечность всего механизма. Производители, выпускающие подшипники, указывают срок службы компонента порядка 200 тыс. км. Это число довольно условное и зависит от характера вождения, а также состояния дорожного покрытия. При езде по бездорожью пробег снижается до 50 тыс. км. После окончания срока службы подшипник подлежит замене.

Чтобы увеличить комфорт и снизить шум в автомобиле, производители стараются уменьшить неподрессоренные массы подвески. Для этого подшипник и ступицу объединили в единую конструкцию. Всего разработано 5 поколений новых узлов:

1. Двухрядные подшипники типа HUB-I. Такие детали можно заменить отдельно, что увеличивает ремонтопригодность конструкции.
2. Подшипники с монтажным фланцем HUB-II. Одна из обойм деталей выполнена в теле ступицы или крепёжного элемента.
3. Ступичный узел в сборе HUB-III. Третье поколение получило наиболее широкое применение в автомобилях последних годов выпуска. Как такового подшипника в узле уже нет, а есть ступица и крепёжный элемент, разделённые между собой телами качения.
4. В конструкцию 3 поколения добавили интегрированный ШРУС, получив технологию HUB-IV.
5. Ступичный узел с шарниром равных угловых скоростей и тормозным диском (HUB-V).

[info]К сведению! 

Технологии 4 и 5 поколения находятся в стадии разработки и тестирования. Ступичные узлы имеют минимальную неподрессоренную массу, что положительно сказывается на работе подвески. Однако, ввиду сложности конструкции у этих поколений высокая цена, а значит устанавливать их будут на премиальных автомобилях.[/info]

Возможные дефекты, причины их возникновения

Отказ ступичного узла не происходит мгновенно. Обычно дефекты проявляются постепенно. Сопровождаются они в увеличении зазора в подшипнике, что приводит к люфту и биению колеса. Основные виды неисправности ступицы:

1. Разрушение сепаратора или тел качения. Обычно это происходит из-за низкого качества материалов или нарушения технологии сборки подшипника. Кроме того, разрушение возможно по причине неправильного монтажа узла.
2. Выработка контактных поверхностей. Детали подшипника неизбежно изнашиваются, однако, интенсивность процесса зависит от твёрдости материала, из которого они изготовлены.
3. Ослабление креплений. В конструкции механизма предусмотрены стопорные кольца и гайки. Если они ослабнут, подшипниковый узел может разболтаться.
4. Высыхание или отсутствие смазки. Без смазывающего материала интенсивность износа повысится в несколько раз, что приведёт к преждевременному отказу элементов.
5. Попадание внутрь грязи или абразивных материалов. При нарушении герметичности посторонние вещества способствуют быстрому разрушению деталей.

Что именно сломается спрогнозировать сложно. Всё зависит от модели автомобиля, особенностей конструкции ступичного узла, применяемых комплектующих. Не стоит эксплуатировать машину, если есть подозрение, что элементы ходовой имеют повреждения. Увеличенные зазоры в опоре колеса приводят к повышению динамических нагрузок на компоненты подвески (шаровые, наконечники, стойки, амортизаторы и другие менее значимые детали). Кроме того, отказ ступицы во время движения может стать причиной потери управления и возникновения ДТП.

Признаки дефектов, их диагностика

Чтобы не допустить полного отказа ступичного узла, когда колесо перестанет вращаться или даже отвалится, водителю необходимо обращать внимание на признаки поломки. Последние проявляются постепенно. Сначала появляется невнятный гул во время разгона или торможения, затем шум не стихает даже при равномерном движении по ровной дороге. Более сильные повреждения выражены скрежетом и свистом. Когда отказывает подшипник, наблюдается чрезмерный износ протектора и нагрев тормозного диска.

[info]К сведению! 

Неисправности узла сложно диагностировать на первом этапе их появления. Чтобы исключить отказ, нужно периодически проводить проверку на станциях, где есть специальное оборудование.[/info]

При появлении первых явных признаков, что ступичный узел работает неправильно, нужно провести диагностику деталей. Самостоятельно это можно сделать несколькими способами:

1. Постучать ногой по боковой части покрышки. Это простой, но действенный способ: если колесо заметно шатается, в его креплениях есть люфты.
2. Проверка в движении. Если при скорости автомобиля 60 км/ч и выше появляется монотонный гул, виляя из стороны в сторону, можно определить, какой узел имеет дефект. При повороте влево нагружается правая ось и наоборот. Если при манёвре звук стихает – значит, именно эта ступица подлежит ремонту.
3. Приподнять колесо. Необходимо поднять автомобиль домкратом или на подъёмнике и проверить люфт и перемещение каждой ступицы. Прилагая боковое усилие к колесу, последнее не должно болтаться или стучать. Кроме того, при вращении недопустимы шелестящие звуки и гул в подшипнике.

Обслуживание, регулировка

Ступичные узлы автомобилей последних поколений имеют необслуживаемую конструкцию. Они должны отработать срок, заявленный производителем, затем изношенные детали меняют на новые. Однако в ступицах применяют грязе- и пылезащитные компоненты, повреждение которых может стать причиной отказа всего узла. При эксплуатации автомобиля необходимо периодически проверять и обслуживать пыльники, уплотняющие манжеты, менять смазку внешних элементов.

Подвеска на старых автомобилях предполагала возможность регулировки зазоров в подшипниках. Это возможно благодаря двум разнонаправленным коническим подшипникам. Их надевают на общую ось и зажимают специальной гайкой с прорезями под шплинт. Порядок регулировки:

1. Вывешивают нужное колесо, поднимая автомобиль домкратом или на подъёмнике. Принимают меры для предотвращения падения или перемещения машины во время работы.
2. Снимают пылезащитный колпачок. Для этого в место его соприкосновения со ступицей вставляют плоскую массивную отвёртку или монтировку, аккуратно постукивая молотком, сбивают защиту.
3. Извлекают шплинт из стопорного отверстия.
4. Закручивая гайку по часовой стрелке, затягивают подшипник. Затем на 45-90 ° отворачивают крепёж в обратную сторону.
5. Проверяют биение колеса и лёгкость вращения. Если оно крутится равномерно, без заеданий и не болтается, гайку фиксируют, устанавливая новый шплинт.
6. Добавляют немного свежей смазки, устанавливают пылезащитный колпачок и опускают автомобиль.

[info]К сведению! 

Если в ступичном подшипнике образовался зазор – это признак начала его интенсивного износа. В этом случае регулировка будет временной мерой, чтобы продлить срок эксплуатации автомобиля до плановой замены детали.[/info]

Неисправная ступица обязательно подлежит ремонту. Сделать это можно в сервисной мастерской либо самостоятельно в гараже. В последнем случае понадобится набор инструментов для демонтажа узла и массивный рабочий стол с тисками для выпрессовки/запрессовки деталей. Тем, кто будет впервые менять подшипник ступицы помогут фото или видеоматериалы процесса замены.

Для каждой модели автомобиля процедура ремонта индивидуальна. Но в общем случае необходимо демонтировать подшипниковый узел, отделив его от деталей подвески. В снятом положении будет удобно выпрессовывать внутреннюю и внешнюю обоймы. Но, если демонтировать старый подшипник можно, применяя тяжёлый молоток, новый нужно устанавливать аккуратно, чтобы не повредить защитные уплотнения, сепараторы. Любая поспешность или неточность могут привести к быстрому отказу отремонтированного узла.

Поломка ступицы – неисправность, с которой эксплуатация автомобиля недопустима. Лучше вовремя отремонтировать подшипниковый узел, чем потом тратить деньги на восстановление всей подвески.