Что такое подшипник
Подшипник — это элемент, воспринимающий разнонаправленные нагрузки и предназначенный для фиксации валов/осей, а также для уменьшения трения при их вращении. Слово «подшипник» буквально означает опорную площадку, на которой вращается ось.
Для чего нужны подшипники
Подшипники помогают уменьшить износ деталей и повысить эффективность различных узлов. В автомобиле подшипники применяются:
- В различных вращающихся узлах двигателя (коленчатый вал, распредвалы, турбокомпрессоры, механические нагнетатели, помпа системы охлаждения, масляный насос), коробки передач, раздаточной коробки, фрикционной муфты трансмиссии.
- В ступицах колес.
- В рулевом механизме, включая помпу гидроусилителя.
- В генераторе и стартере.
Виды подшипников
В зависимости от типа трения, подшипники можно разделить на несколько категорий.
Подшипник скольжения
В подшипниках скольжения (вкладышах) опорная поверхность оси/вала скользит по рабочей поверхности подшипника. Преимущества таких подшипников включают:
- простоту конструкции;
- малые радиальные размеры;
- надежность;
- способность выдерживать высокие скорости вращения, что делает их подходящими для использования на валах турбокомпрессоров, достигающих 200 тыс. оборотов в минуту;
- возможность установки на разъемных валах, таких как коленчатый вал ДВС;
- возможность точной регулировки зазора и, следовательно, точной установки вала.
Недостатки подшипников скольжения включают:
- высокие потери на трение и, как следствие, снижение эффективности работы узла;
- высокую стоимость материалов для изготовления;
- необходимость постоянного смазывания;
- неравномерность износа подшипника и контактирующей с ним части вала.
Подшипник качения
В подшипниках качения используется трение качения, возникающее при размещении шариков или роликов различного диаметра между подвижным и неподвижным кольцами подшипника. Преимущества таких подшипников включают:
- Компактные размеры в продольном направлении.
- Дешевизну благодаря отсутствию цветных металлов в конструкции.
- Отсутствие необходимости постоянного смазывания.
- Меньшие потери на трение по сравнению с подшипниками скольжения, что повышает эффективность работы узла.
- Простоту обслуживания и замены.
Недостатки подшипников качения включают:
- Ограниченную устойчивость к высоким нагрузкам и скоростям вращения.
- Значительные размеры в радиальном направлении, за исключением игольчатых подшипников.
- Повышенные требования к точности установки.
- Шум при работе из-за отклонений параметров компонентов.
- Высокую стоимость при мелкосерийном производстве подшипников с особыми параметрами.
Устройство подшипника
Конструкции и характеристики подшипников различных типов значительно отличаются.
Подшипники скольжения
Подшипники скольжения состоят из вкладыша или втулки, часто изготовленных из различных медных сплавов. Между валом и подшипником скольжения поддерживается определенный зазор, в который подается масло.
Подшипники качения
В общем виде подшипники качения состоят из следующих элементов:
- внутреннее и наружное кольца с желобами (беговыми дорожками) на обращенных друг к другу боковых поверхностях;
- тела качения (шарики или ролики различного диаметра), которые перемещаются по беговым дорожкам. В подшипниках, испытывающих повышенные нагрузки, тела качения располагаются в два ряда и более;
- штампованные или механически обработанные стальные или латунные сепараторы, в которых находятся тела качения. В некоторых случаях используются пластиковые сепараторы;
- смазка с оптимальными характеристиками вязкости и диапазоном рабочих температур для данного подшипника, предназначенная для снижения трения внутри элемента и отвода тепла;
- металлические, резиновые или пластмассовые крышки (пыльники), которые предотвращают попадание загрязнений и влаги внутрь подшипника.
Подшипники качения также классифицируются по направлению воспринимаемых нагрузок:
- шарикоподшипники являются наиболее универсальными. Они могут быть выполнены для восприятия преимущественно радиальных или осевых сил, а также их комбинации;
- роликовые цилиндрические подшипники способны выдерживать высокие радиальные нагрузки (до двух раз больше, чем аналогичные шарикоподшипники), при отсутствии осевых нагрузок;
- роликовые конические подшипники воспринимают комбинированные нагрузки.
Обслуживание подшипников
Срок службы подшипников зависит от их качества, условий эксплуатации и точности регулировки, например, схода-развала и балансировки колес. В результате ресурс подшипников (даже без учета аварийных случаев) может варьироваться от нескольких десятков тысяч километров до 150 тысяч километров и более.
Ускоренный износ подшипников связан, прежде всего, с недостатком смазки или ее загрязнением внутри них. В случае с подшипниками скольжения на валу турбокомпрессора, это может быть вызвано закоксовыванием моторного масла, которое не успело достаточно охладиться до выключения двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
В старых моделях автомобилей использовались обслуживаемые подшипники, ресурс которых можно было продлить путем периодического смазывания и регулировки технологических зазоров, например, точной затяжки ступичной гайки. В современных автомобилях устанавливаются необслуживаемые подшипники, которые при выходе из строя обычно не ремонтируются, а заменяются. Однако в некоторых случаях возможно проведение операции по “омоложению”. Для этого необходимо:
- Тонким острым предметом поддеть и демонтировать крышку(-и) подшипника.
- Промыть подшипник бензином, очистителем для карбюратора или уайт-спиритом.
- Набить внутреннюю область подшипника новой смазкой примерно на 25-30% свободного объема, а затем равномерно распределить смазку между шариками или роликами. Важно помнить, что избыток смазки приведет к повышенному трению внутри подшипника, что вызовет его перегрев и быстрый выход из строя.
- Установить на место крышку(-и) подшипника.
- В случае с двигателями с турбонаддувом на моделях без турботаймера, перед выключением ДВС дать ему поработать на холостых оборотах около двух минут для охлаждения масла и предотвращения его закоксовывания.