Для чего нужен шкворень
Что такое шкворень?
Шкворневой узел автомобиля является неким большим «шарниром», который обеспечивает одну из степеней свободы для передних колес автомобиля. Шкворень позволяет автомобилю слушаться водителя на крутых поворотах, обеспечивая комфортное вождение.
Шкворневые узлы на автомобиле Газель.
*Вы будете перенаправлены на сайт http://www.petroavtotrans.ru
Шкворень представляет собой простой стержень, выполненный из легированной стали, который устанавливается во многих старых и современных автомобилях.
Он представляет собой тип поворотного соединения, отвечающего за скрепление деталей передней подвески.
В производстве современных легковых автомобилей шкворень используется все реже и реже. Однако он встречается еще достаточно часто, как деталь грузовых автомобилей, в частности такого популярного коммерческого автомобиля как Газель.
Время от времени происходят поломки шкворней, впрочем, как и любых других автомобильных деталей.
В ряде случаев, шкворни подлежат ремонту, но не всегда и тогда выходом из положения становится замена.
Существует несколько признаков, которые указывают водителю не необходимость замены шкворней.
Качество покрытия отечественных дорог значительно ускоряет износ автомобилей, и в частности втулок шкворней. В результате они нуждаются в своевременной замене.
Втулки шкворней хорошо менять одновременно с заменой изношенных наконечников рулевых тяг или во время балансировки или развал-схождения передних колес.
Некоторые автолюбители предпочитают проводить обслуживание автомобиля и часть ремонтных работ только самостоятельно. Возможно, они и добиваются желаемого эффекта, конечно, если обладают необходимыми навыками и знаниями, а так же имеют в своем распоряжении необходимое оборудование.
Но все же разумнее обратиться к квалифицированным специалистам, которые выполнят все необходимые работы гарантированно качественно.
Что такое шкворень?
Шкворень – металлический стержень, силовой элемент и поворотная ось колеса, являющегося управляемым. В широком смысле, деталь поворотного соединения, используемого в автотракторной технике.
На данную запчасть возлагается выполнение ряда функций:
Состояние данной запасной части оказывает непосредственное влияние на безопасность и надёжность управления транспортным средством. Существенные нагрузки, воспринимаемые ей при работе, приводят к её износу, что требует выполнения своевременной замены.
Для правильного выбора требуемой запчасти необходимо учитывать конструктивные особенности и типы шкворня.
Существующие конструкции и типы шкворня
Вся выпускаемая продукция данного ассортимента подразделяется на несколько групп:
Шкворень поворотной цапфы, кулака
Представляет деталь конструкции, выполняющую задачу удержания колеса, с восприятием всех нагрузок, последующим распределением на раму транспортного средства.
По конструктивному исполнению и применимости, подобные детали делят на две подгруппы:
Сквозной шкворень предусматривает его пропуск через обе точки соединения мостовой балки с поворотным кулаком (сверху, снизу). Следовательно, на каждом мосту, в этом варианте, применяется два шкворня.
Подобное соединение наиболее надёжное и простое. Но применяется только в транспортных средствах, имеющих задний ведущий мост. Объясняется это тем, что деталь проходит сквозь ось балки. Поэтому установить полуоси, другие детали, невозможно.
Раздельные шкворни, имеющие меньшую длину, обеспечивают независимое соединение балки и поворотного кулака в 2 точках, сверху и снизу. На один мост используется 4 подобные детали.
Эти соединения сложнее в техническом плане, однако допускают монтаж на ведущих мостах. Подобная установка шкворней оставляет достаточно места для монтажа шарниров либо полуосей, и обеспечивает передачу крутящего момента на управляемые колёса с редуктора.
Конструкция шкворня 1 и 2 типа различна
Сквозной изготавливается из стали. Имеет переменный либо постоянный профиль. На его поверхности, в зависимости от модели, выполняются каналы для подачи смазки, выточки, в которые упираются фиксирующие штифты. На штифте выполняются шейки, сверху и снизу. Ряд моделей имеет резьбу, используемую для крепления шкворня в цапфе (вариант, кулаке). Использование подшипников разных типов (качения, скольжения), установленных в специальных отверстиях, имеющихся в мостовой балке, поворотном кулаке, позволяет установить шкворень в нужное место, выполнить соединение упомянутых элементов.
После установки шкворень фиксируется штифтом (боковое закрепление), резьбой, крышками (верх, низ). В крыше, поворотном кулаке крышке может предусматриваться наличие маслёнки.
Предусмотрена установка шкворня с использованием:
Ряд типов шкворней рассчитан на комбинированную установку. Сверху вкладыш, снизу используется опорный подшипник.
Раздельные шкворни, укомплектованные сферическими вкладышами, выделяются в специальную группу. Нижней стороной они фиксируются на балке (чаще всего, жёсткая фиксация достигается парой резьба/гайка). На другой выполнена сферическая головка. Ей шкворень упирается в, имеющейся на корпусе такой делали, как поворотный кулак, сферический вкладыш. Этот вариант достаточно широко применялся на УАЗ ранних выпусков.
Шкворни рассмотренных типов выполняются из легированных и углеродистых конструкционных сталей разных марок, допускающих цементацию наружных поверхностей (так именуется термообработка, позволяющая повысить твёрдость детали), имеющих значительную вязкость.
Данные детали отличаются повышенной износоустойчивостью, существенной прочностью. Это гарантирует надёжность всего сборочного узла.
Шкворни для седельно-прицепных устройств
Это одна из деталей шарнирного соединения любого полуприцепа, с устройством ССУ, установленным на седельных тягачах. Деталь монтируется на полуприцепе, вставляется в ССУ, надёжно закрепляется в последнем. Это обеспечивает гарантированное удержание полуприцепа, сохраняет возможность поворота при движении и маневрировании.
Шкворни данной группы стандартизованы. По диаметрам (в миллиметрах), которые имеют сопрягаемые поверхности детали, различают три основных типа:
Шкворни первого типа применяются только на технике, изготовленной в России. Детали 2 и 3 типа полностью отвечают положениям международных нормативов.
Шкворни этой группы изготавливаются в двух вариантах:
1 тип представляет стержень с фланцем. Монтаж к полуприцепу предусматривает болтовое соединение. Ставится на внутренней либо внешней поверхности донной части полуприцепа. Возможна комплектация фланцами, рассчитанными под винт, имеющей потайную головку, либо стандартный болт.
Вторая версия представляет стержень, имеющий сверху внешнюю резьбу. Ставится в приваренную на полуприцеп втулку.
Независимо от варианта, шкворни данной группы конструктивно производятся одинаково. Это стержень цилиндрического типа заданной длины. Снизу на нём выполняется проточка фиксированной ширины, являющаяся сопрягаемой поверхностью. Её деталь вставляется в ССУ, где прочно фиксируется благодаря форме конструкции. Сверху, с учётом типа детали, может выполняться фланец (вариант, резьба).
Шкворень для навесок и прицепных устройств
Эти подели применяются при необходимости соединения навесного оборудования (различных прицепов) с устройствами на бамперах транспортного средства (впереди, сзади) и различными навесками.
Такие шкворни часто именуются «палец». Производители предлагают их в многовариантных исполнениях, различных конструкциях.
Самое простое представляет палец, имеющий снизу отверстие для монтажа фиксирующего устройства (например, пальца), а сверху расширение, по форме напоминающее грибок.
Остальные модели отличаются более сложными конструкциями. Могут комплектоваться разнообразными фиксирующими устройствами, разными крюками, иными вспомогательными деталями.
Замена и регулировка шкворней на УАЗ: подробная инструкция, по выбору, ремонту и полной смене
Благодаря этим механизмам, колеса авто с передним или полным приводом могут изменять угол наклона, т. е поворачиваться, без прерывания потока крутящего момента. Узел размещается в передней оси вместе со ШРУСами. Современная шкворня УАЗа, как и на другие автомобили – ответственная деталь, несмотря на ее простоту. Если механизм неисправен, машина начинает плохо слушаться руля, что отрицательно сказывается на безопасности движения.
Что такое шкворни
Деталь является компонентом шкворневого узла и вместе со ШРУСами являются частью ведущего переднего моста. Как работают шкворни? Они подвергаются действию 2-х сил, одна из которых давит в торец детали. При этом вся масса машина «наваливается» на нижний шкворень, верхний нагружается минимально. Вторая сила – радиальная, действует перпендикулярно по отношению к поворотной оси. В основном она давит на шкворень сбоку, как пытаясь вывернуть поворотный кулак. Радиальная сила больше воздействует на верхний шкворень.
Когда передняя ось испытывает нагрузку в 1 тонну (в среднем), на каждую из сторон приходится по 500 кг. А при перемещении по неровностям, когда подвеска испытывает многочисленные удары, значение сил вырастает в несколько раз. Так же они увеличиваются при торможении или повороте. Шкворни играют роль:
Существующие виды
На сегодня применяется пять типов шкворней, различающихся материалом изготовления и имеющие свои особенности. Каждая из групп деталей обладает своими плюсами и минусами в плане надежности, легкости монтажа, стоимости и т. д. На каких элементах работают шкворни?
На бронзовых вкладышах (Т-образные цилиндрические)
Традиционный вариант, обладающий высокой надежностью. Имеют серьезный спрос у спортсменов и любителей экстремальной езды. Процесс скольжения в таких деталях осуществляется благодаря использованию между стальными элементами шайб, втулок из мягкого металла, в данном случае бронзы. Такие шкворни на УАЗ не ломаются мгновенно даже при высоких нагрузках, например, при ударе. Эффективная «защита» стала возможной и благодаря большой площади шайбы, втулки. Преимущество бронзовых вкладышей в том, что среди своих «коллег» это единственный тип запчасти, в которой радиальную и осевую нагрузки принимают на себя разные детали.
Есть и отрицательная особенность. Т. к. металл мягкий, его износ происходит достаточно быстро. Чтобы замедлить этот процесс, необходимо регулярно добавлять свежую смазку в узел и постоянно контролировать состояние шкворня. В узле есть регулировочные пластины, убирая которые можно компенсировать износ шайб. Но с втулками в этом плане ничего не получится – только замена. Поэтому главный вопрос при ремонте – замена втулок: процесс этот достаточно трудоемкий, т. к. связан с выпрессовыванием и запрессовыванием. При этом последующая обработка детали должна быть очень точной. Еще один минус – при управлении авто приходится прикладывать относительно большое усилие. Однако этот недостаток можно компенсировать применением гидроусилителя.
На подшипниках
Тоже довольно популярный вариант. На внедорожник ставится подшипник №7203 (по международной системе обозначений 30203). Это роликовая коническая деталь. Ее конструкция позволяет принимать на себя упорные и радиальные нагрузки. По конструкции это сложная система, состоящая из нескольких компонентов:
Есть смазочные каналы. Особенность этого шкворня – две «равноправные» части, проворачивающиеся на роликовом подшипнике. Это повышает надежность детали и снижает силы трения. В итоге руль становится более легким. К отрицательным сторонам можно отнести чувствительность к влаге, сложность регулировки (имеется в виду установка зазоров). Долго работать сможет только качественное изделие.
На шаре
В состав изделия входит три компонента: верхняя часть, запрессованная в кулак, нижняя, запрессованная в шаровую опору и стальной шар. Он размещается в полусферических посадочных местах, сделанных в торцах половин шкворня. В детали имеются осевые каналы под смазочные материалы. Сверху – резьбовое отверстие под пресс-масленку. Данный узел рассчитан под осевую и радиальную нагрузки. В отличие от предыдущего шкворня шаровое изделие способно выдержать огромную осевую нагрузку – до 20 т. Но с другой стороны из-за этого начинает изнашиваться посадочное место, которое превращается в эллипс, особенно если вы некоторое время ездили с люфтом.
Если проанализировать поломки шарового шкворня, окажется, что чаще всего из строя выходит верхний узел. Объяснить это несложно. Нижняя деталь постоянно прижата массой машины, а верхняя «получает» люфты. При езде по сложной местности с неровностями все удары приходятся на боковую часть верхнего шкворня. В результате обойма вырабатывается и даже скалывается. Есть и еще один минус: шар не дает поступать смазке по каналу, т. к. перекрывает его, а тавотница находится сверху. Поэтому приходится постоянно контролировать состояние узла.
Со сферической опорой
Модернизированный тип шкворня. Эти изделия совместили в себе простоту конструкции цилиндрических Т-образных узлов и хорошие характеристики в плане снижения силы трения, от шарообразных изделий. Конструктивно это стержень с головкой-полусферой. Узкая часть имеет резьбу под гайкой, по оси идет смазочный канал, на головке – проточка, помогающая распределять смазку.
Деталь находится в корпусе кулака и закрепляется зажимной втулкой (в нее описываемая деталь входит конусообразной стороной). Чтобы добиться нужной жесткости, сверху шкворень имеет стальную накладку, через которую стягивается гайкой. Вкладыш изготавливают из бронзы или пластика (второй вариант дешевле, но менее надежен). Во вкладыш упирается сферическая часть детали. В опору и укладывается вкладыш. Под накладкой узла имеются прокладки, позволяющие регулировать положение составных компонентов. Как работает шкворень? Когда колесо поворачивается, он, работающий в паре с кулаком, проворачивается во вкладышах. Подобный узел хорошо работает в вертикальной плоскости, что гарантирует длительный эксплуатационный ресурс.
При монтаже шкворень требует очень тщательной настройки. Если зажатие будет чрезмерно сильным, неизбежен скорый износ, плюс, усилие на руле будет высоким. А если затяжка слабая, пострадает вкладыш. Узел со сферической опорой нуждается в периодической смазке, особенно в первые километры испытательной поездки, когда идет приработка.
На комбинированном подшипнике
Здесь сам шкворень являются подшипником. Второй размещен внутри. Каждый из них воспринимает свою нагрузку. Осевую держит роликовое изделие №9105, радиальную – игольчатое №202614. Обоймы подшипника представляют собой одно целое. Такое инженерное решение помогает установить узел исключительно ровно: перекосы исключаются. В результате нагрузка распределяется равномерно (если не брать в расчет точечные удары). Конструкция дублирует цилиндрический шкворень: разве что трение скольжения заменено на трение качения. Главное преимущество узла на комбинированном подшипнике заключается в отсутствие необходимости регулярной подтяжки: износа практически нет. Еще один плюс – легкость установки и снятия: какого либо специнструмента или обработки не требуется.
Шкворни на комбинированных подшипниках гарантируют легкий руль. Настройка требуется редко, большой запас прочности. К недостатку относится чувствительность к влаге.
Стоимость
Цена связывается с типом детали (см. выше) и брендом производителя. Например, комплект шкворней на комбинированном подшипнике для УАЗ 469, 452 («буханка») обойдется в 7900 руб. Подходит для обычного моста «Тимкен». Если говорить о бюджетных деталях, то комплект шкворней с бронзовыми втулками предлагают за 715 руб., одна штука стоит 50-80 руб. Узел, собранный на шаре, обойдется в 1050-1100 руб. Шкворни (комплект) со сферической опорой и бронзовыми втулками предлагают за 2700 руб. В автомагазинах реализуют как отдельный узел, так и полный набор на оба колеса. Предлагают составные элементы. Втулка из пластика оценена в 17 руб., опора шкворня – 250 руб., прокладка для настройки – 7 руб.
Какие шкворни лучше поставить на УАЗ
Шкворни на УАЗ «Патриот» бывают:
Шкворни с пластиковыми вкладышами «ходят» 10000-50000 км, что зависит от дорожного покрытия. При постоянной езде по бездорожью срок службы детали – минимальный. Если упустить момент и вовремя не проконтролировать состояние узла, его разрушение неизбежно, в то время как пробег внедорожника с бронзовыми вкладышами достигает 120 и более тыс. км. Те, кто покупал Patriot действительно для езды по бездорожью, встают перед выбором: шкворни на подшипниках-конусах или сферической опоре?
Преимущества первого типа:
А что можно сказать об отрицательных сторонах узла на подшипниках?
Не стоит забывать и о цене. Шкворни на подшипниках стоят примерно в 2,5 раза дороже, чем узел, собранный на сферической опоре с вкладышами из бронзы. Но однозначно утверждать, что на УАЗ лучше поставить сферические шкворня не стоит.
Пошаговая инструкция по замене шкворней на УАЗе своими руками
Удобная замена шкворней на УАЗ подразумевает поднятие внедорожника на гидравлическом подъемнике или установку на смотровую яму. В крайнем случае работы можно проводить на ровной площадки с использованием противооткатных упоров. Стоит заметить, что процесс замены шкворней на УАЗ «Патриот» практически ничем не отличается от таких же работ с обычными «буханками», «фермерами» и т. д.
Необходимые инструменты и средства
Если детали будут меняться на смотровой яме или площадке, поставьте на ручник (для подстраховки включите 1-ю передачу), под задние колеса – упоры, приготовьте козлы для вывешивания. Из инструментов и оборудования понадобятся:
Разборка
Снимите колесо, вытащите тормозные колодки и открутите суппорт в сборе. Чтобы он не мешал, привяжите его рядом в удобном месте. Соблюдайте осторожность, чтобы не испортить тормозной шланг.
Как правильно снять механизм
Около моста положите колесо внешней стороной кверху. Механизм извлекайте вместе с полуосью. Поставьте его на колесный диск в вертикальном положении. В этом случае шпильки точно войдут в отверстия. Конечно, если имеется стол, лучше работать на нем. Но если нет, колесо все же лучше, чем пол или земля.
С одной стороны УАЗа шкворень будет «замаскирован» под крышкой. Чтобы ее снять, отверните тавотницу, находящуюся в центре и 4 болта по краям.
Линейкой измерьте расстояние от гайки (она нужна для регулировок) до верхней части резьбы. Результат запишите. Далее понадобится спецключ, обычно входящий в набор нового шкворня. Инструментом отверните втулку. Если не получается, сначала попробуйте воздействовать на нее аэрозолем (WD40). При отсутствии результата прогрейте проблемное место газовой горелкой (баллончик). На сальнике — гайки, которые требуется отвернуть. В итоге кулак отделится от ШРУСа. Извлеките старые изделия, отверткой удалите то, что осталось от вкладышей. Их посадочные места тоже освободите от загрязнений.
Установка
Возьмите вкладыш: его усики должны совпасть с пазами в посадочном месте шкворня. Возьмите старый узел, молоток и осторожно осадите вкладыш. Как только звук удара станет звонким, прекращайте стучать: деталь на месте! Если у шкворня нет отверстия по тавотницу, набейте смазку.
Регулировка шкворня и сборка
Установите шкворень, заверните гайку. Посмотрите ваши «записи»: вворачивать метиз нужно на такое же расстояние, какое было. Т. е. от отливки до сферической поверхности кулака с одной и другой стороны. При отличающимся расстоянии откручивайте гайку с одной стороны и закручивайте с другой: это вызовет смещение первой части кулака относительно второй. Регулировку шкворней на УАЗ можно считать законченной. Далее до упора затяните гайки, а потом немного открутите где-то на 1/6 оборота. Вверните тавотницы и прошприцуйте узел до тех пор, пока смазка не полезет из соединений.
Нижнюю пресс-масленку лучше заменить на болт. При езде по бездорожью ее легко сломать, а вот вывернуть «заломыш» весьма проблематично.
Поставьте узел на автомобиль и произведите сборку в обратном порядке. По окончании проверьте качество работы. Покачайте колесо в вертикальной плоскости. Если чувствуется биение, подтяните гайки. Заворачивать надо одинаково: если верхнюю на пол оборота, то и нижнюю на столько же. Теперь проверьте колесо по горизонтали: покачайте его (как будто машина проходит поворот). Усилие должно быть, но небольшим. При тяжелом движении колеса ослабьте гайки и наоборот. На последнем этапе поставьте на место поперечную тягу.
После окончания работ произведите повторную регулировку и смазку через 500 км пробега. В дальнейшем обслуживание производится в соответствии с инструкцией по эксплуатации.
Можно ли менять механизм без разборки
Ответ положительный. Ниже рассмотрен процесс замены шкворней на УАЗ 469, 3115, 3163, 3160, 2206, 7203 и т. д. Для замены шкворня без разборки автомобиль нужно поставить на смотровую яму. Ослабьте колесные болты и поддомкратьте авто. Вывесите внедорожник, слейте масло и демонтируйте суппорт, тормозной щит, чтобы не мешали. Далее:
Для выпрессовки придется «испортить» замок при помощи заточенного гвоздя. Подсуньте его под втулку, отожмите по кругу. Если дело идет плохо, примените пассатижи. После снятия внутреннюю часть втулки очистите и обезжирьте.
В качестве закладываемой смазки используется ЛИТОЛ 24. Теперь нужно установить новый узел. Он забивается молотком. Чтобы избежать повреждений, используйте деревянную прокладку. Запрессовка производится не полностью, чтобы избежать перекосов, иначе деталь пойдет туго, и вы услышите характерный звук. В этом случае придется повторить все заново. Регулировки осуществляются с помощью прокладок толщиной 0,5 мм. Для шкворня на подшипнике изначально установите 5 прокладок, для узла с бронзовыми вкладышами – 4. Затяните болты и отправляйтесь в испытательную поездку. Если колесо будет греться, ослабьте шкворень, уменьшив количество прокладок.
Шкворень
В тепловозах, электровозах и вагонах используют шкворень с вертикальной осью для соединения колёсных тележек между собой и с рамой машины. [1]
На автомобиле в своём изначальном варианте это была вполне реальная ось в виде стержня из закалённого металла, при помощи которого несущий ступицу и колесо поворотный кулак крепился к подвеске.
Начиная с пятидесятых годов XX века на легковых автомобилях шкворень в виде самостоятельного элемента подвески передних колёс стали постепенно заменять на шаровые шарниры, которые соединяли поворотный кулак с рычагами подвески и обеспечивали благодаря наличию двух степеней свободы как её ходы сжатия и отбоя, так и поворот управляемых колёс.
Шаровые шарниры герметичны или полугерметичны, поэтому либо не требуют смазывания вообще, либо допускают его намного реже по сравнению с негерметичными обычными поворотными шарнирами. К началу-середине шестидесятых годов шкворни оставались преимущественно в подвесках грузовиков, пикапов, а также редких легковых моделей, ориентированных на работу с большими нагрузками или в тяжёлых дорожных условиях — например, на некоторых спорткарах и «жёстких» внедорожниках, австралийских автомобилях марки Holden, советских марки «Волга» или немецком «Жуке», где они применялись из-за большей живучести. Кроме того, зависимая передняя подвеска с цельной балкой моста практически всегда имеет шкворни по конструктивным причинам.
Тем не менее, слово «шкворень» продолжает широко употребляться, обозначая теперь уже не реальную, а конструктивную ось поворота колеса. Например в случае подвески на двойных поперечных рычагах это ось, соединяющая центры обоих её шаровых шарниров.
Для ходовых качеств автомобиля очень важную роль играет такой параметр, как углы наклона шкворня — продольного (кастор) и поперечного.