Ступица колеса, что это такое?

Ступицы колес: назначение, особенности конструкции, советы по демонтажу и сборке

Ввиду повышенных нагрузок автомобильное колесо должно быть прочно закреплено на оси, но при этом свободно вращаться и передавать движения подвески. Отвечают за это ступицы колес. Давайте разберемся в устройстве, назначении, конструкционных особенностях и обслуживании данного функционального элемента.

Что представляет собой ступица?

Деталь выступает одним из основных конструкционных элементов автомобильной подвески. С ее помощью обеспечивается соединение всех частей колеса в единое целое.

Ступицы колес дают возможность производить ремонт и обслуживание ходовой лишь с частичной заменой некоторых элементов. При отсутствии ступиц колесо отличалось бы неразборной, сплошной конструкцией. В результате при выходе из строя диска, барабана либо подшипника потребовалась бы замена всей конструкции. Ступицы колес дают возможность быстро устранять дефекты деталей, снимать старые и производить быструю установку новых.

Назначение

Наличие ступицы отражается на рулевом управлении, подвеске, работе тормозной системы. Деталь подвержена существенным механическим нагрузкам.

Данный элемент ходовой части автомобиля выполняет следующие задачи:

• Выступает средством для удержания колесного диска.
• Служит основой для закрепления тормозного диска и барабана.
• Дает возможность колесу свободно вращаться.
• Удерживает конструкционные части АБС, узлы полуоси.

Конструкция

Устройство ступицы колес во многом зависит от типа автомобиля. Поскольку на ступицу идут значительные нагрузки, производят ее из литой стальной заготовки, после чего придают форму методом токарно-фрезерной обработки. Внешний вид детали известен каждому автомобилисту. Округлая конструкция содержит обод с внутренним отверстием сложной конфигурации под ось и ободные проемы для крепежа.

Стандартная ступица представляет собой полый короткий цилиндр, внешняя поверхность которого содержит фланец, служащий основой для закрепления колесного и тормозного дисков. В ступицах ведущих колес имеются шлицы и выточки под подшипники, что способствует гладкой установке в поворотный кулак ходовой части. В автомобилях с задним типом привода данный элемент обычно соединен с полуосью, куда напрессовываются подшипники.

Что касается ступиц грузового транспорта, то их чаще всего объединяют с тормозными барабанами. Подобное решение позволяет существенно облегчить обслуживание и ремонт механизма стопорной части.

Подшипник ступицы колеса

Функциональный элемент устанавливается на радиально упорных шариковых либо конических роликовых подшипниках. Последние отличаются большей несущей способностью. Объясняется это образованием линейной зоны контакта с беговыми дорожками, в то время как шариковые подшипники создают меньшую площадь соприкосновения с поверхностями.

Широчайшее распространение на легковых автомобилях приобрели радиально-упорные шариковые конструкции. В ходе сборки подшипники данного плана покрываются долговечными смазками, прочно монтируются в ступицу, и поэтому не нуждаются в регулярном обслуживании.

Замена ступицы колеса

При эксплуатации в нормальных условиях ступица нуждается в замене лишь в случае послабления посадочного гнезда подшипника или ухудшения способности наружной обоймы к прочному удержанию колеса. Также ступица заднего колеса может потребовать демонтажа в случае износа резьбовых соединений шпилек и болтов.

Работа выполняется поэтапно:

• Автомобиль поднимается домкратом, снимаются колеса.
• Вывинчиваются крепежные элементы, которые удерживают тормозной суппорт.
• Снимается центральная гайка, тормозной диск демонтируется со ступицы.
• Ослабляется конец приводного вала, после чего выбивается примерно на 10-15 мм медной или резиновой киянкой.
• Снимается винт шпинделя колеса.
• Поворотный кулак откручивается от крепежа передней стойки.
• Удаляется рычаг рулевого управления, а затем приводной вал.
• Устанавливается новая ступица заднего колеса либо переднего и прикручивается новыми болтами, которые входят в ремонтный комплект.
• Винты затягиваются по диагонали, производится монтаж всех элементов конструкции в обратной последовательности.

В итоге

По мере эксплуатации ходовой части автомобиля главным образом подвергаются износу подшипники. Нередко возникают различные поломки и дефекты литой части ступицы. Поэтому подшипники, сальники, а в некоторых случаях и сами ступицы нуждаются в обслуживании и замене. О такой необходимости подскажет появление повышенного люфта колеса и всевозможные стуки во время движения транспортного средства.

В целом же, ступицы выступают крайне надежным и долговечным элементом ходовой части автомобиля. При бережной эксплуатации и своевременном обслуживании данная деталь не доставляет проблем автолюбителю на протяжении долгих лет.

Подшипники в автомобильных ступицах

Конструкторы-машиностроители, проводя некоторые расчёты, иногда цитируют своего знаменитого коллегу: «Правильно подобранный подшипник в узле с правильно рассчитанной нагрузкой – вечен»! Но на практике в автотранспортной отрасли, это, к сожалению, не всегда так.

В теории долговечность (как в часах, так и в миллионах оборотов) подшипников зависит от значений динамической грузоподъёмности и приведённой нагрузки. За расчётную долговечность группы подшипников принимается количество кругов вращений (часов при определённой неизменной скорости), за время которых 90% или более от всего количества подшипников обязаны работать исправно, без каких-либо признаков усталости материала, из которого они изготовлены.

На практике дорожные условия, ударные нагрузки, недостаток смазки и перегрев, а также неверная регулировка сокращают срок службы ступичных узлов автомобиля. Но чтобы продлить жизнь этим скромным шариковым и роликовым труженикам, о них надо просто помнить и изредка заботиться.

Нестареющая классика

В ведущих задних мостах большегрузной техники подшипники, отвечающие за вращение колеса, являются неотъемлемой частью монолитной конструкции, они служат долго и особого внимания в процессе эксплуатации не требуют. Их заменой, как правило, занимаются при среднем или капитальном агрегатном ремонте. Гораздо чаще напоминают о себе ступицы передних колёс, а не ведущие оси.

«Пассивная» ступица в большинстве случаев устанавливается на цапфу. В этом случае часто могут применяться парные роликовые конические подшипники. Такая классическая конструкция знакома не одному поколению автомобилистов. Её преимущества заключаются в доступности ремонта: для полной разборки и сборки не требуется специнструмент. Недостаток ступичных узлов с коническими подшипниками в том, что узел требует периодической регулировки преднатяга подшипников, а через определённый интервал – полной разборки, промывки и заложения свежей смазки. Параллельно в этот момент заменяют и сальники.

Для регулировки преднатяга конических роликовых подшипников используется два типа гаек: корончатая, которая стопорится шплинтом, или гайка с обминаемым пояском. Иногда конструкторы на левом борту предусматривают «обратную» резьбу, с направлением затяжки против часовой стрелки. Регулировка сама по себе не сложная, но требует определённого навыка. Перетянутый подшипник быстро выйдет из строя из-за перегрева, недотянутый начнёт усталостно разрушаться из-за ударных нагрузок. А для чуткого водителя люфтящие ступицы, особенно на передней оси, – вещь раздражающая.

Современность

Более современный вариант – закрытые двухрядные радиальные подшипники. Они используются для серьёзных нагрузок с высокой частотой осевого вращения. Шарик со своим точечным пятном контакта позволяет получить наибольшую скорость вращения в сравнении с другими типами подшипников. Двухрядные шариковые подшипники, по аналогии с их названием, имеют два ряда шариков, что позволяет использовать их при больших нагрузках, чем аналогичные однорядные тех же технических параметров, таких как диаметр внутреннего и наружного кольца.

Конструкция сферических двухрядных радиальных шариковых подшипников с внутренним кольцом позволяет им успешно работать в достаточно неблагоприятных точках нагрузок, при которых происходят перекосы осей наружного и внутреннего колец. Эти подшипники способны отлично держать радиальные нагрузки, но осевые нагрузки выдерживают немного хуже, чем роликовые.

Если говорить об автомобильных ступицах, то смазку в закрытые двухрядные радиальные подшипники закладывают при изготовлении на весь срок службы узла. Поэтому они не требуют подтяжки и дополнительного обслуживания за весь период эксплуатации. При установке такого подшипника на автомобиль ступичная гайка затягивается единожды достаточно большим моментом согласно руководству по ремонту, который в обязательном порядке контролируется динамометрическим ключом. Такого рода конструктив сплошь и рядом можно увидеть на переднеприводных автомобилях.

При ремонте ходовой части, если пришлось демонтировать подшипник такого типа, его повторная установка не рекомендуется, а иногда и вовсе не допускается производителем техники. Из практики можно сказать, что если ремонт, например, поворотного кулака не связан с ДТП, то нередко и незаменённый согласно инструкции подшипник вполне нормально доживает отведённый ему срок.

Теоретические рассуждения

Явные эксплуатационные преимущества шариковых или роликовых подшипников на автотранспорте выделить сложно из-за сильного разброса по качеству выпускаемых изделий, а также добротности, зрелости общей конструкции конкретного автомобиля. Но теоретически шариковый подшипник имеет меньший момент трения, так как пятно контакта у него точка, а не прямая как у роликового собрата, меньше шумит и почти не боится чрезмерной затяжки. Роликовый «коллега» более шумный, медлительный, но более грузоподъёмный, особенно в части пиковых нагрузок, зато требует более аккуратной регулировки преднатяга.

Сессия вопросов и ответов

Несмотря на то что эта работа требует определённого опыта и «чутья», особой сложности она не представляет. Ступичная гайка аккуратно затягивается при вывешенном колесе до тех пор, пока вращение колеса не начнётся с заметным усилием (туго). Затем очень медленно гайку отпускаем до тех пор, пока не восстановится лёгкое вращение и одновременно покачиванием колеса в осевом направлении контролируем отсутствие люфта. Появившийся люфт устраняем подтягиванием гайки с минимальным шагом. Эта процедура «аналоговая», надо потренироваться. Затем остаётся только законтрить гайку. Если ступица отрегулирована верно, то при отсутствии люфта она не должна сильно нагреваться (рука «терпит») даже после длительного движения.

Самое главное в этой операции, если нет специальных приспособлений, удалить изношенный подшипник, не повредив внутренние поверхности ступицы, и затем так же без повреждений установить новый. При наличии опыта мастер аккуратно инструментом из мягкого металла способен выбить негодный подшипник, но на это потребуется значительно больше времени, чем при использовании фирменной оснастки. Запрессовка нового подшипника осуществляется в нашем случае неспешно, с использованием наружного кольца демонтированного подшипника, самая главная ошибка – никогда для этой цели нельзя прикладывать усилия к внутреннему кольцу! Если эти условия будут выполнены, то ресурс нового подшипника не пострадает.

Для качественных изделий такой контроль не требуется, к тому же можно испортить уплотнитель. Однако из практики, мне попадались подшипники с неизвестной «родословной», под уплотнениями которых наблюдался явный дефицит смазочного материала.

На рынке огромный выбор различных пластичных (консистентных) смазок. Предпочтение следует отдать материалам на синтетической основе проверенных брендов, температурный диапазон работы смазки указан на упаковке, его необходимо сопоставить с требованиями производителя техники. Ещё необходимо убедиться, что резиновые уплотнения (сальники) совместимы с выбранным вами смазочным материалом.

Ступичные подшипники

Ступичный подшипник в конструкции автомобиля представлен деталями двух видов — задним и передним ступичными подшипниками.

Для чего используется деталь?

Давайте рассмотрим, что представляет собой данная деталь, каковы особенности ее конструкции, как можно диагностировать ее неисправности и каким образом следует выполнять ремонтные работы. Эта деталь обеспечивает крепление колеса транспортного средства к следующим элементам:

• к ступице;
• к объединенному в общую конструкцию со ступицей поворотному кулаку.

Так как ступица является значимой составляющей ходовой части любого автотранспортного средства, обеспечивающей связь между осью и автомобильными колесами, а ступичные подшипники выполняют функцию соединяющего элемента ступицы и оси, сопротивление вращения колес машины при их использовании становится минимальным.

Конструкционные особенности и принцип функционирования

Ступичный подшипник является наиболее нагруженной деталью автомобильного механизма, который должен выдерживать давление всей его массы. Помимо этого, на данную деталь приходятся еще и дополнительные нагрузки разных направленностей, которые возникают в результате передвижения транспортного средства по неровной дороге, резкого торможения и т.д. От качества и надежности этой детали зависит безопасность передвижения машины по автодорогам. Поэтому чрезвычайно важно, чтобы данный элемент отличался высоким качеством, позволяющим ему постоянно оставаться в исправном состоянии.

Ступицы механизма автомобиля снабжены подшипниками качения. Все их модификации обладают схожим устройством, предусматривающим наличие следующих элементов:

• тела качения;
• сепаратора;
• внешних и внутренних колец.

Внешние и внутренние кольца представляют собой своеобразные опорные поверхности, фиксирующие подшипник в области оси и в отверстии ступицы.

Для того чтобы тела качения были равномерно распределены по окружности обоймы в конструкции, используется сепаратор. Еще одной немаловажной функцией является недопущение соприкосновения расположенных рядом друг с другом тел качения. В некоторых моделях предусмотрены также пылесборники, не допускающие попадания в узел грязи и пыли. Узлы такого типа называются закрытыми.

Основные разновидности

Тела качения в ступичных подшипниках представляют собой ролики и шарики цилиндрической либо конической формы. Они могут быть выстроены в 1 или 2 ряда. Чаще всего сегодня используются следующие виды:

• цилиндрические шариковые/роликовые;
• конические радиально упорные роликовые.

Современные ступичные модели, выпускаемые для автомобилей с антиблокировочными системами, являются составной частью ступицы. Они имеют конструкции закрытого типа, не обслуживаются и не ремонтируются. При поломке узла необходима замена всей ступицы.

Каждая радиальная модель в ступице зафиксирована отдельно. Все подшипники, как выше уже упоминалось, являются закрытыми и не обслуживаемыми. Регулировать их также нельзя. Возникающие в процессе эксплуатации автомобиля люфты устраняются путем насаживания подшипника на ось с помощью сильного натяга.

Некоторые подшипники (радиально-упорные) на ступицу монтируются сразу по два. Это открытые модели, устанавливаемые посредством слабого натяжения. При образовании люфтов они могут регулироваться.

Ведущая ось обычно оснащается радиальными ступичными деталями, тогда как ведомая – радиально-упорными. Например, российский автомобиль ВАЗ оснащен следующим образом:

• ВАЗ 2107 — расположенные сзади ступицы оснащены шариковыми подшипниками (по одному, а передние — коническими (по два);
• ВАЗ 2108 — на задней оси установлены конические узлы, а впереди — цилиндрические двухъядерные компоненты.

Диагностика неисправностей и особенности эксплуатации ступичных подшипников

Стандартный ресурс пробега такой детали составляет порядка ста тысяч километров. Учтите, что период использования может быть разным. Зависит он от многих условий, на которые следует обращать внимание. Срок службы зависит от следующих объективных факторов:

• особенностей эксплуатации транспортного средства;
• качества изготовления подшипника;
• его защищенности от попадания грязи, пыли и песка;
• своевременной и систематической регулировки открытых узлов для устранения возникающих люфтов.

Пренебрежение мерами профилактики и езда по разбитым дорогам приводят к сокращению периода службы тел качения и всего узла.

Допускать критического износа ни в коем случае нельзя, иначе это может привести к разрушению всего подшипника, что способно стать причиной возникновения таких плачевных последствий, как заедание колеса или даже его срыв с оси.

Верным признаком изношенности автомобильного ступичного подшипника является хорошо слышимый гул во время движения автомобиля в области колеса. Если гул слабый, износ подшипника пока что не слишком велик. В этом случае автомобилем можно еще некоторое время пользоваться, однако желательно в скором времени сделать диагностику подшипников. В случае необходимости их следует отрегулировать либо заменить. Если же подшипник разрушен полностью, и ремонт его невозможен, вы будете слышать громкий хруст. В этом случае следует тотчас же перестать пользоваться транспортным средством и полностью заменить узел.

Сделать диагностику такого подшипника можно и самостоятельно. Для этого необходимо выполнить следующие действия:

• вывесить и покрутить колесо, чтобы проверить, имеются ли заедания;
• раскачать колесо, двигая его вверх-вниз.

Люфт около радиально-центрических подшипников недопустим. Около радиально-упорных моделей он допускается (незначительный). Появление люфта в цилиндрических узлах свидетельствует о критическом износе. В таких случаях цилиндрический подшипник следует заменить, так как ремонтировать такие модели невозможно. Люфт в конических узлах устраняется с помощью регулировки.

Как можно отрегулировать ступичный подшипник?

Для регулировки необходимы следующие инструменты:

• отвертки нужных размеров;
• гаечные ключи;
• пассатижи;
• молоток.

Сначала следует ослабить болты колес на подлежащей регулировке ступице. После этого нужно вывесить и затем снять колесо с помощью домкрата. Затем при помощи отвертки и молотка сбить находящийся в центре ступицы защитный колпачок, отогнуть усики и с помощью пассатижей вытащить стопор. После этого закрутить полностью гайку ступицы и потом открутить ее на четверть оборота обратно. Проверить, легко ли вращается ступица, после чего собрать все в обратном порядке, а затем убедиться в отсутствии люфта.

Если вышеперечисленные меры не помогли устранить хруст, подшипник следует полностью заменить.

При наличии необходимых инструментов и специальных приспособлений (например, слесарных тисков), выполнить замену ступичного подшипника не сложно. Обратите внимание, подшипник должен устанавливаться легко. Если со стороны ступицы ощущается сопротивление, пусть даже и незначительное, ее необходимо заменить в связи с износом посадочного места.

Ступица колеса — как она устроена и для чего служит

Никто не будет спорить с тем, что одной из главных деталей ходовой части автомобиля является ступица колеса. Любой опытный водитель хотя бы один раз в месяц, взявшись руками за покрышку колеса, активно подёргает его в разных направлениях. Появление люфта, даже незначительного, посторонние звуки – заставляют задуматься о проведении детальной проверки.

От состояния каждого элемента ходовой части зависит безопасность практически всех участников дорожного движения: водителя, пассажиров, пешеходов дорожного движения, а ступичному узлу отведена особая роль.

Назначение ступицы

Каждая деталь автомобиля выполняет возложенную на неё работу, а задача ступицы заключается в обеспечении возможности колесу вращаться вокруг своей оси и прочно удерживаться на подвеске. Таким образом, каждое колесо имеет свою ступицу. Ещё одним важным заданием этой детали является передача вращательного движения от трансмиссии на колесо, если оно является ведущим.

В таком случае ступичный узел либо представляет собой цельную деталь с полуосью, либо имеет посадочное шлицевое отверстие для полуоси шруса (шарнир равных угловых скоростей).

Торможение автомобиля возможно также благодаря ступице, так как на ней закрепляется тормозной барабан или диск. В современных автомобилях, использующих электронную систему контроля за движением, в ступицу инсталлируются различные датчики или устанавливается импульсный диск.

Таким образом, ступица колеса выполняет следующие задачи:

• надёжно удерживает диск колеса;
• является основной для крепления рабочей части тормозной системы (диск, барабан);
• позволяет колесу вращаться;
• удерживает все узлы на полуоси;
• передаёт вращение от полуоси к колесу;
• удерживает элементы системы АБС.

Устройство ступицы

Учитывая, что ступица в своей работе переживает очень большие нагрузки, изготавливают её из цельнолитой стальной заготовки путём токарно-фрезерной обработки. Как выглядит ступица, знает каждый водитель. Округлая деталь имеет внешний обод с отверстиями и внутреннее отверстие сложно конфигурации.

Назначение частей ступицы:

• внешний обод имеет отверстия для ввинчивания направляющих втулок и болтов, удерживающих колесо. В некоторых моделях болты заменены шпильками и прикручиваются с помощью гаек (количество – 4, 6 или 8);
• внутренняя часть ступицы является посадочным местом для установки подшипников;
• отверстие со шлицами используется для установки полуоси шруса;
• для авто оборудованных АБС на ступице изготавливают посадочное гнездо для датчика или импульсного диска.

В зависимости от конструкции, предложенной разработчиками, для вращения колеса могут устанавливаться различные подшипники. Как правило, это роликовые подшипники закрытого типа или разборные конусные, как на классической серии ВАЗа. Шариковые подшипники из-за малой площади соприкосновения используются редко.

Возможна замена подшипников после их износа отдельно, только в том случае, если это предусмотрено конкретной маркой машины. Все новые модели, особенно зарубежного производства, используют несъёмные подшипники, в связи с чем, их приходится заменять вместе со ступицей. Согласитесь – это немного неудобно и дорого.

Ремонт и замена ступиц

Сама по себе ступица, фото которой можно увидеть в любом руководстве по ремонту – это достаточно прочная деталь, которая сама по себе редко ломается. Возможно искривление или поломка при сильном ударе в результате ДТП. При нормальных условиях эксплуатации ступица подлежит замене лишь в случае, когда подшипник не извлекается, или посадочное гнездо подшипника прослаблено, а наружная обойма не удерживается прочно.

Также следует производить замену при износе резьбового соединения колёсных болтов или шпилек. Если ступица колеса имеет съёмные подшипники, то срок её эксплуатации практически не ограничен. В технической литературе не указаны сведения о том, после какого пробега следует производить замену. Такое решение принимается для каждого конкретного авто при проведении ремонта или планового техосмотра.