Что такое подшипник
Подшипник — это воспринимающий разнонаправленные нагрузки элемент, который предназначен для фиксации валов/осей и снижения трения при их вращении. Прямая расшифровка слова «подшипник» дает нечто вроде упорной площадки, на которой вращается ось.
Для чего нужны подшипники
Подшипники служат для уменьшения износа деталей и улучшения эффективности того или иного узла. В автомобиле подшипники используются:
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
По типу трения подшипники разделяются на несколько видов.
Подшипник скольжения
В подшипниках скольжения (вкладышах) опорная поверхность оси/вала скользит по рабочей поверхности подшипника. К плюсам подшипников скольжения относятся:
простота конструкции;
малые радиальные размеры;
надежность;
способность выдерживать высокие скорости вращения, что позволяет использовать такие подшипники, например на валах турбокомпрессоров, которые раскручиваются до 200 тыс. оборотов в минуту;
возможность установки на валах, где подшипник должен быть разъемным. Это случай коленчатого вала ДВС;
возможность точной регулировки зазора и, следовательно, точной установки вала.
К минусам подшипников скольжения относятся:
высокие потери на трение и, следовательно, снижение эффективности работы узла;
дороговизна материалов для изготовления;
потребность в непрерывном смазывании;
неравномерность износа подшипника и контактирующей с ним части вала.
Подшипник качения
В таких подшипниках используется трение качения, возникающее при установке шариков или роликов различного диаметра между подвижным и неподвижным кольцами подшипника. К плюсам подшипников качения относятся:
компактные габариты в направлении продольной оси;
дешевизна за счет отсутствия в конструкции элементов из цветных металлов;
отсутствие необходимости постоянной подачи смазки;
меньшие, чем у подшипников качения, потери на трение и, следовательно, повышенная эффективность работы узла;
простота обслуживания и замены.
К минусам подшипников качения относятся:
ограниченная устойчивость к повышенным нагрузкам и скоростям вращения;
значительные размеры в радиальном направлении, за исключением так называемых игольчатых подшипников;
повышенные требования к точности установки;
шум при работе из-за отклонений параметров составляющих элементов;
высокая стоимость при мелкосерийном производстве подшипников со специфическими параметрами.
Устройство подшипника
Конструкция подшипников разных видов и их характеристики существенно различаются.
Подшипники скольжения
Подшипники скольжения представляют собой вкладыш или втулку, которые часто выполняются из различных сплавов меди. Между валом и подшипником скольжения выдерживается определенный зазор, в который подается масло.
Подшипники качения
В общем виде элементами подшипников качения являются:
внутреннее и наружное кольцо с желобами (беговыми дорожками) на обращенных друг к другу боковых поверхностях;
тела качения (шарики или ролики различного диаметра), перемещающиеся по беговым дорожкам. В подшипниках, испытывающих повышенные нагрузки тела качения располагаются в два ряда и более;
штампованные, механически обработанные стальные или латунные сепараторы, в которые заключены тела качения. В ряде случаев используются и пластиковые сепараторы;
смазка с оптимальными для данного подшипника характеристиками вязкости и диапазоном рабочих температур для снижения трения внутри элемента и отвода тепла;
крышки (пыльники) из металла, резины или пластмассы для предотвращения попадания внутрь подшипника загрязнений и влаги.
Подшипники качения подразделяют и по направлению воспринимаемых нагрузок:
шарикоподшипники наиболее «гибкие». Они могут выпускаться в вариантах, которые воспринимают преимущественно радиальные или осевые силы, а также их комбинацию;
роликовые цилиндрические подшипники способны выдерживать высокие (до 2 раз больше, чем у аналогичных по размерам шарикоподшипников) радиальные нагрузки при отсутствии осевых;
роликовые конические подшипники воспринимают комбинированные нагрузки.
Обслуживание подшипников
Срок службы подшипников зависит от их качества, условий эксплуатации и точности регулировки, например, схода-развала, а также балансировки колес. В результате ресурс подшипников (даже если не брать аварийные случаи) может сильно различаться — всего от нескольких десятков тысяч километров до 150 тыс. км и более.
Ускоренный износ подшипников связан прежде всего с недостатком смазки внутри них или ее загрязнением, а в случае с подшипниками скольжения на валу турбокомпрессора — закоксовыванием моторного масла, не успевшего достаточно охладиться до отключения ДВС.
В старых моделях автомобилей устанавливались обслуживаемые подшипники, ресурс которых можно было продлить путем периодического смазывания и регулировки технологических зазоров, например, с помощью точной затяжки ступичной гайки. На современных автомобилях устанавливаются необслуживаемые подшипники, которые при выходе из строя, как правило, не ремонтируются, а меняются. Тем не менее в ряде случаев и здесь возможно выполнить операцию по «омоложению». Для этого:
Тонким острым предметом поддеть и демонтировать крышку (-и) подшипника;
Промыть подшипник бензином, очистителем для карбюратора, уайт-спиритом;
Набить внутреннюю область подшипника новой смазкой примерно на 25–30% свободного объема, а затем равномерно распределить смазку между шариками или роликами. Следует помнить, что избыток смазки создаст повышенное трение внутри подшипника, ведущее к его перегреву и быстрому выходу 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 порядка двух минут для охлаждения масла и предотвращения его закоксовывания.