Применение пластичных смазок в подшипниках качения отечественных автомобилей

При сборке отечественных автомобилей, например, на Волжском автозаводе, смазку закладывают более чем в сто различных точек. Для этих целей применяются: «Литол-24», «ЛСЦ-15», «ВТВ-1», «Фиол-2», «Фиол-2У», «Фиол-3», «ШРУС-4», «ДТ-1».

Широкое применение подшипников качения позволило заменить трение скольжения трением качения. При этом коэффициент трения снизился до 0,0015-0,006. Производство подшипников качения ведущими промышленными странами исчисляется сотнями миллионов штук в год. Отечественной промышленностью изготовляются подшипники наружным диаметром от 1,5 до 2600 мм, а массой от 0,5 г до 3,5 т.

Достоинствами подшипников качения являются:

• Малые потери на трение
• Невысокая стоимость вследствие их массового производства
• Широчайший диапазон размеров и типов
• Высокая степень взаимозаменяемости
• Простота монтажа и обслуживания
• Малая разница момента трения при пуске и установившемся движении
• Небольшие осевые размеры

По форме тел качения подшипники качения разделяются на шариковые и роликовые (цилиндрические, конические, витые, игольчатые и т. д.), а по направлению воспринимаемой нагрузки — на радиальные, упорные и радиально-упорные.

Долговечность подшипников качения, помимо нагрузки и частоты вращения, во многом зависит от правильности подбора смазок. Смазка для подшипников качения уменьшает трение, шум, отводит тепло, защищает от коррозии, заполняет зазоры в уплотнениях, обеспечивая герметизацию подшипникового узла. Применяются жидкие, консистентные и твердые смазочные материалы. Они поглощают энергию ударов, предотвращая тем самым усталостное разрушение тел качения и образование дорожек в обойме подшипника.

Жидкие смазочные материалы (смазочные масла) эффективно уменьшают потери на трение и охлаждение подшипника. Однако необходимо помнить, что излишнее количество масла в подшипнике только ухудшает его работу, препятствуя свободному вращению тел качения. При этом увеличиваются не только потери на трение, но и нагрев подшипника при работе. 

 Жидкие смазки используются при окружной скорости вала выше 10 м/с. Чаще всего применяются минеральные масла: приборное МВП, индустриальное 12 (веретенное), индустриальное 20 и масла с антифрикционными присадками (дисульфидом молибдена, графитом).

Консистентные (пластичные) смазки, имеющие консистенцию густых мазей, применяются при окружной скорости вала до 10 м/с. Корпус подшипникового узла заполняют смазкой в объеме 1/3 его свободного пространства. Наибольшее распространение получили литиевые смазки Литол-2, Циатим-221, Циатим-201 и др. 

Они хорошо удерживаются в узлах трения и не требуют сложных уплотнений, однако не рекомендуется применять их при большом тепловыделении. Пластичные смазки лучше, чем масла, работают в таких узлах, как ступицы. Поэтому подшипники полуосей задних колес автомобилей заполняются именно пластичной смазкой.

Твердые смазки (на основе графита, дисульфида молибдена, нитрата бора) используются в вакууме и специальных средах. При повышенных температурах (+140...+275 °С) возможно применение массивных сепараторов из самосмазывающихся пластмасс. Ресурс подшипника определяется временем до повреждения перемычек сепаратора.

Подходящие смазочные материалы оказывают существенное влияние на долговечность подшипников. Они уменьшают трение, снижают контактные напряжения, защищают от коррозии, способствуют охлаждению.

У работоспособного подшипника дорожка качения гладкая и блестящая. При длительной эксплуатации на дорожке может появиться тончайшая пленка розоватого или коричневатого налета (результат так называемого окислительного изнашивания). 

Такой подшипник вполне работоспособен. Эта форма износа развивается медленно. У изношенного, выработавшего свой ресурс подшипника дорожка становится матовой — это первый признак необходимой замены.

Если смазка подобрана неверно или ее недостаточно, на дорожке качения возникает стекловидный блестящий след. В дальнейшем поверхность дорожки становится шероховатой, а затем начинает шелушиться. 

Такой подшипник в ступицах и на полуосях издает скребущий звук, в генераторе или водяном насосе — звук, напоминающий прерывистое гудение.

Вращение начавшего разрушаться подшипника сопровождается повышенным выделением тепла. Из-за теплового расширения внутреннего кольца его может заклинить. Процесс смазывания подшипника может нарушаться вследствие нагрева смазки и ее вытекания. Возможно также термоупрочнение смазки, в результате чего она перестает поступать в зону контакта.

Основным требованием, предъявляемым к смазкам для тяжелонагруженных подшипников ступиц передних колес, водяного насоса, выжимных подшипников сцепления, является термостойкость

В ступицах температура повышается и может достигать +100...+120 °С не только вследствие работы самого подшипника, но и от действия тормозов, особенно дисковых. Это оказывает неблагоприятное воздействие на смазку. Также опасен для нее такой режим работы, при котором смазка периодически нагревается и охлаждается. Поэтому смазку в ступичных подшипниках автомобилей, постоянно эксплуатируемых в городе или на горной дороге, следует менять чаще.

На ровных дорогах срок службы смазки в подшипниках колес достаточно большой. Прочность смазки, которой заполняют узлы трения, должна быть достаточной, чтобы она не сбрасывалась с роликов или шариков. Это особенно важно для подшипников с вращающимся наружным кольцом. 

В таких конструкциях лучше воздержаться от применения слишком мягких смазок (за исключением машин, эксплуатируемых в холодном районе). Для роликовых подшипников используют более мягкие смазки, чем для шариковых.

Чем выше нагрузка на подшипник, тем большей вязкостью должна обладать смазка. Однако следует помнить, что излишне вязкая смазка применима не во всех узлах. Например, она может затруднить вращение подшипников электродвигателя. Если говорить об автомобиле, то слишком нагруженных подшипников, требующих только смазок с большой вязкостью, в его конструкции нет.

При сборке важно правильно дозировать смазку, закладываемую в подшипниковый узел.

Обычно только около 5 % смазки находится в самом подшипнике, а на беговой дорожке — всего около 1 %. Этого количества достаточно для обеспечения длительной работы подшипника. С началом эксплуатации смазка вытесняется с поверхности дорожек качения. 

Например, из роликовых конических подшипников ступиц в передних колесах выдавливается около 40% смазки, из подшипников водяного насоса от 10 до 30 %. Если узел плотно забит смазкой, вытеснение ее избытка затруднено. В этом случае увеличиваются энергетические потери, повышается температура деталей. Нагревшаяся смазка увеличивается в объеме, пробивает уплотнение и выдавливается наружу.

Каждому автовладельцу полезно знать, как менять и добавлять смазку, регулировать наиболее ответственный подшипниковый узел автомобиля — ступицу переднего колеса.

Для работы понадобятся отвертка, бородок, молоток, ключ для гайки подшипников, широкая металлическая банка для промывки, запасной шплинт или гайка с тонкостенной шейкой, тюбик со смазкой, полтора литра бензина, газета и ветошь.

Порядок замены смазки в ступице:

• Подложив снизу газету, положите ступицу на диск колеса, удалите изнутри смазку, а затем аккуратно тупым бородком и молотком выбейте из ступицы наружное кольцо внутреннего подшипника вместе с манжетой
• Промойте все детали бензином, протрите подшипники и осмотрите их дорожки качения. Если они матовые, темные — лучше сразу заменить подшипник
• Теперь приступайте к сборке. Запрессуйте в ступицу наружное кольцо внутреннего подшипника, обильно смажьте сепаратор с роликами и внутреннее кольцо и вложите их в ступицу
• Далее, стараясь не перекосить, легкими ударами молотка поставьте на место манжету. Выдавите на палец из тюбика смазку и очистите палец о кромку манжеты
• То же самое, кроме операций с манжетой, проделайте с наружным подшипником. Поставив на место его внутреннее кольцо и всю ступицу в сборе на цапфу, наденьте шайбу и, навернув гайку, приступайте к регулировке

В большинстве автомобилей на ступицах передних колес установлены радиально-упорные подшипники. В отличие от шариковых, для которых небольшой люфт обязателен, роликовые подшипники не должны работать с люфтом. При этом работают только края роликов, причем на ограниченной дуге окружности. 

При регулировке ступицы с роликовыми подшипниками необходимо, чтобы, во-первых, при проворачивании ступицы рукой не чувствовалось заеданий, во-вторых, чтобы при покачивании за край установленного колеса не чувствовалось люфта. Если люфт имеется, его необходимо устранить.

Колпачок перед установкой нужно заполнить смазкой примерно на 2/3 объема как при замене подшипника, так и при обновлении смазки.

При замене и добавлении смазки в другие подшипники качения руководствуются теми же правилами: смазка должна обязательно заполнять пространство до торцов колец подшипника, а остальную подшипниковую полость — не более чем на 2/3. Если подшипник вышел из строя, а запасного нет, то продолжать движение можно, но без спешки — подшипник только начал разрушаться и при щадящем режиме эксплуатации может прослужить до нескольких сотен километров.

Особый разговор об игольчатых подшипниках карданных шарниров. Их кольца не вращаются, а только колеблются одно относительно другого. В результате происходит так называемое бринеллирование — образование канавок на дорожках в местах их контакта с иголками. При сильном бринеллировании люфт в шарнире увеличивается и карданный вал начинает шуметь. Разборка и сборка карданного шарнира — операции, требующие осторожности и навыка. Грубые приемы здесь недопустимы.

Для игольчатых подшипников кардана подходят смазки с высокой физико-химической стабильностью, изготовленные на вязком масле, но не слишком прочные. Применение жидких смазочных материалов для карданных шарниров недопустимо, так как в процессе эксплуатации будет происходить их вытекание.

При надежной герметизации смазку в шарнирах карданов можно не менять более 100 тыс. км.