Ступица

Функции ступицы

Главная деталь узла ходовой части автомобиля, которая испытывает самые большие нагрузки — это ступица, и передняя, и задняя. Потому что это промежуточная деталь, соединяющая колеса и подвеску авто. При поломке этой важной детали, появляется угроза для всех участников дорожного движения.

Каждое колесо имеет свою ступицу. Колесо жестко крепится на ступицу и совершает вращательное движение вокруг своей оси, а ступица крепится на жестко держится на подвеске машины.В зависимости от того, какой привод у автомобиля, функции ступицы отличаются.

Если у машины ведущие колеса задние, то ступицы заднего колеса выполняют дополнительную функцию — это перераспределение крутящего момента от коленчатого вала к колесу. Получается задняя ступица таких автомобилей является элементом трансмиссии, а не только ходовой.

К ступице колес крепятся такие детали — тормозные диски или барабаны. На недорогих машинах устанавливаются барабаны.Поэтому, еще одной функцией ступицы заднего колеса является обеспечения торможения. Кроме этого, ступица служит местом установки различных датчиков (скорости, ABS, управления и других технических показателей), которыми напичканы современные авто.Получаются вот такие функции задней ступицы:

• • Обеспечение жесткой надежной фиксации колеса к подвеске.
  • Обеспечение вращения колеса вокруг своей оси.
  • Удерживает антиблокировочную и тормозную систем.
  • Служит местом установки различных датчиков.

Назначение и роль ступицы в ходовой части автомобиля

Ступица переднего колеса выполняет три важнейшие функции:

• Обеспечение подвижного и надежного соединения полуоси с колесным диском.
• Удержание тормозного диска или барабана для обеспечения эффективного торможение автомобиля.
• Передача вращающего момента от ШРУСа (шарнира равных угловых скоростей) к ведущему колесу (актуально для полноприводных и переднеприводных машин). Для этого на внутренней поверхности ступицы нанесены шлицы, которые входит полуось. То есть, ступицы передних колес выступают деталями трансмиссии и позволяют транспортному средству двигаться.

В современных авто, напичканных электроникой, в ступицах установлены датчики, обеспечивающие работу антипробуксовочной, антиблокировочной и других систем, которым необходим контроль за вращением колес и поведением автомобиля на дороге.

Обычно автомобильная ступица соединяется с диском, спицами или ободом колеса. Подшипники зачастую устанавливаются в отверстие, которое находится в ступице. Такой механизм будет максимально прочным, если сделать автомобильную ступицу в два раза больше самого отверстия по диаметру.

Если посмотреть на ступицу любого автомобиля, можно убедиться в этой особенности машинной конструкции. Для того чтобы избежать перекосов, ступицу обычно делают длиннее диаметра ее отверстия. По сути, автомобильная ступица представляет собой вращающийся элемент подвески, к которому должны крепиться колеса машины.

Если речь идет о ведущих колесах, ступица является элементами трансмиссии. Помимо колес, к ступице крепятся еще и тормоза. То же самое можно сказать и о фланцах полуосей. Они также закрепляются на ступицах. Особенно такая конструкция бывает характерна для грузовых автомобилей.

Можно сказать, что ступица используется для крепления автомобильных колес и дает им возможность вращаться. Даже тормозная система автомобилей завязана на такой важной детали, как ступицы. Обычно стандартные автомобильные ступицы изготавливаются из чугуна или различных сортов стали.

Ступица — одна из основных деталей колеса и подвески автомобиля, она обеспечивает установку колеса и соединение всех его частей в единую конструкцию. Также ступица дает возможность обслуживать и ремонтировать все детали колеса отдельно, без замены остальных компонентов.

Ступица играет важную роль в подвеске всех колес автомобиля, а также в работе тормозов и рулевого управления. Эта деталь подвергается значительным нагрузкам, поэтому большое внимание уделяется ее конструкции, надежности и прочности. Устройство ступицы зависит от ее назначения и типа автомобиля.

• Ступицы ведущих неуправляемых колес;• Ступицы ведомых неуправляемых колес;• Ступицы ведущих управляемых колес;• Ступицы ведомых управляемых колес.

Все эти ступицы отличаются по конструкции и способам установки.

Ступицы ведущих неуправляемых колес. Эти ступицы устанавливаются на задние ведущие оси грузовых автомобилей и легковых автомобилей с задним приводом. Такая ступица жестко соединяется с полуосью ведущего моста, обычно соединение выполняется с помощью предусмотренного на полуоси фланца.

В грузовых автомобилях ступица неуправляемых колес устанавливается через подшипники на полую цапфу, которая монтируется на оконечность балки моста. Таким образом, крутящий момент от редуктора через фланец этой полуоси передается на ступицу, а от ступицы уже на колесо.

При такой конструкции тормозной барабан крепится к ступице, а тормозной механизм — на тормозной щит, жестко установленный на фланце балки моста или непосредственно на цапфе. В итоге достигается поставленная цель — тормозной механизм всегда статичен, а колесо вместо с тормозным барабаном вращается.

В легковых автомобилях ступица устроена аналогичным образом, однако роль цапфы обычно выполняет непосредственно балка моста. Зачастую ступица и полуось выполнены заодно, причем на них сразу напрессовывается подшипник со стопорным кольцом и крепится фланец для установки всей этой конструкции на балку моста (такое решение используется на автомобилях ВАЗ «Классика»).

Ступицы ведомых неуправляемых колес. Такие ступицы устанавливаются на задние колеса переднеприводных легковых автомобилей. Ступица устанавливается на цапфу, которая жестко монтируется на балку заднего моста или рычаг задней подвески. Так как колесо в этом случае должно просто вращаться, то цапфа изготавливается в виде цельнометаллического цилиндра переменного диаметра с фланцем, а установка ступицы на цапфу производится через подшипники.

Ступицы ведущих управляемых колес. Такие ступицы устанавливаются на передних мостах переднеприводных легковых и полноприводных грузовых автомобилей. В целом устройство этих ступиц повторяет устройство ступиц задних ведущих колес, однако в этом случае обеспечивается возможность отклонения колес на тот или иной угол.

Это достигается установкой цапфы на шкворне или на шаровом шарнире (или на двух шаровых) — в этом случае весь узел называется поворотным кулаком. А передача крутящего момента на ступицу колеса осуществляется через шарниры равных угловых скоростей (ШРУС).

Ступицы ведомых управляемых колес. Такие ступицы используются для установки передних колес заднеприводных легковых и грузовых автомобилей. Как и в предыдущем случае, ступица ставится на поворотном кулаке, монтируемом к подвеске через шкворень или шаровые шарниры.

Независимо от типа ступицы, ее фиксация на цапфе производится одинаково — с помощью двух гаек и стопорной шайбы на торце цапфы. Стопорение гаек может производиться обычным шплинтом или деформацией гайки — ее накернением и подгибом кромки. Гайки просто фиксируют ступицу на цапфе, при этом ступица устанавливается на подшипники с минимальным усилием.

• Установка ступицы на двух радиально-упорных конических роликовых подшипниках, обращенных в разные стороны и разнесенных на некоторое расстояние — это «классическое» решение, используемое на многих отечественных автомобилях и грузовиках;• Установка на сдвоенном (двухрядном) радиально-упорном подшипнике закрытого типа — более современное (и более дорогое) решение, используется на отечественных и зарубежных легковых автомобилях.

Использование радиально-упорного подшипника для монтажа ступицы обусловлено теми особенностями, в которых ей приходится работать. Дело в том, что ступица испытывает не только поперечные (или радиальные, направлены по радиусу колеса), но и продольные (направленные вдоль оси) нагрузки, поэтому применение обычного шарикоподшипника недопустимо — даже при повороте автомобиля такой подшипник просто-напросто развалился бы.

Однако одним радиально-упорным подшипником обойтись нельзя, так как он хорошо работает при приложении поперечной нагрузки только в одном направлении. Поэтому приходится применять сразу два подшипника, обращенных в разные стороны — это позволяет ступице и колесу нормально работать на всех режимах и допустимых нагрузках.

Подшипники должны работать в смазке и быть защищенными от негативных воздействий окружающей среды, поэтому они с внешней стороны ступиц легковых автомобилей закрываются колпачками, а в ступицах грузовиков — с помощью фланца полуоси (фланцем закрыты и подшипники заднеприводных легковых авто).

Инструменты для замены задней ступицы

При столь высокой функциональности ступица переднего колеса имеет очень простое устройство. Оно состоит из четырех основных деталей:

• Тело ступицы. Это круглая монолитная деталь, прошедшая токарную обработку. Она сделана из твердого высокопрочного сплава, способного выдержать высокую динамическую и статическую нагрузку.
• Шпильки колес служат для крепления колесного диска. зачастую вместо них имеются резьбовые отверстия для болтов крепления.
• Подшипники, которые надеты на осевой вал и обеспечивают вращение ступицы.
• Датчики движения, подключенные к бортовому компьютеру или блоку управления тормозной системой (опционально).

Самая ненадежная деталь, которая подвержена износу и поломке — подшипник ступицы. Это единственная подвижная деталь, износостойкость которой обеспечивается за счет высокого качества материала и смазки. Благодаря этому в штатном режиме эксплуатации он служит до отметки 100 тысяч километров пробега и более.

С учетом состояния наших дорог, этот срок эксплуатации может резко сократиться. Это происходит по следующим причинам:

• Удары из-за попадания колеса в ямы на высокой скорости. Возникающие при этом динамические нагрузки в первую очередь воздействуют на подшипники и лишь после них на остальные детали подвески.
• Потеря или загрязнение смазки. При повреждении пыльников смазка из внутренней части подшипника вымывается, а деталь забивается грязью и требует срочной замены.
• Неправильная затяжка при замене или обслуживании. Чрезмерно затянутый подшипник перегревается и разрушается. Слабый момент затяжки вызывает люфт и интенсивный износ детали.
• Ошибки при запрессовке подшипника во время замены. Перекосы и повреждения сильно снижают срок службы детали. Поэтому доверять замену нужно лишь опытным слесарям с хорошей репутацией.

Поломка (деформация) самой ступицы может произойти лишь в результате сильных ударов о края дорожных ям или ДТП.

Чтобы продлить жизнь узла, нужно следить за состоянием пыльников и аккуратно водить машину, объезжая ямы и притормаживая перед ними.

Главный признак проблем со ступичным подшипником — появление характерного хруста или гула во время движении транспортного средства. При большом люфте картина может дополниться стуком при повороте рулевого колеса.

Износа ступичного подшипника или деформация тела ступицы приводит к появлению вибрации, которая отдается в руль или кузов машины.

Подклинивание одного из подшипников приводит к уводу автомобиля с траектории. В этом случае нужно немедленно менять деталь, чтобы избежать серьезной аварии. Подклинивание и чрезмерную затяжку можно определить по интенсивному нагреву колеса.

Еще один возможный признак проблемы: неравномерный или интенсивный износ резины.

Чтобы убедиться в исправности подшипника, следует проделать такие операции:

• поставить машину на «ручник»;
• поддомкратить переднее колесо и покачать в вертикальной плоскости;
• покрутить колесо руками.

При наличии люфта, стука или шума необходимо менять ступичный подшипник. Обратите внимание на природу люфта или стука. Если они исчезают при нажатом тормозе — причина в подшипнике, иначе — в шаровых опорах или рулевых тягах.

Конструкция задних ступиц отличается от того, автомобиль имеет передний привод или задний. Ступица представляет собой округлую металлическую деталь с внешним ободом, на котором много мелких отверстий и одно большое внутренне отверстие.Внешний обод с отверстиями нужен для крепления колеса.

В отверстия закручиваются направляющие болты и шпильки, на которых фиксируется ось колеса. Колеса крепятся, в основном, или на 4 болта, или на 5, но бывают и до 8 болтов.Внутреннее отверстие ступицы предназначено для насаживания на подшипник. Шрус устанавливается в имеющееся в ней отверстие.

Некоторые ступицы имеют несколько посадочных мест для электронных датчиков АБС, скорости, и тд.Все ступицы крепятся двумя болтами и одной шайбой. Ступица сажается через подшипник на цапфу. Цапфа — это также очень важная деталь в ходовой части авто. Подшипники используются качения роликовые или конусные.

Избежать серьезных поломок позволяет проведение своевременной диагностики и при обнаружении признаков неисправности быстрое их устранение.

Для демонтажа ступицы потребуются следующие инструменты:

1. Набор торцевых головок с удлинителем.
2. Пассатижи (плоскогубцы) для снятия стопорного кольца.
3. Ключ накидной для выкручивания направляющих штифтов тормозного барабана.
4. Брусок из дерева, чтобы не ударять металл об металл.
5. Ударный инструмент (молоток, секач, полукувалда).
6. Монтировка.
7. Зубило.

Ступица обычно крепится к колесу при помощи разнообразных подшипников. Крепление осуществляется на балку моста или ось вращения, которую еще называют цапфой. Также на ступице предусмотрено наличие фланца. На фланце обычно закрепляется диск колесного тормоза, если тормоза являются дисковыми. Если тормоза барабанные, осуществляется крепление барабана на фланце.

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.

При эксплуатации автомобиля ступицы и связанные с ними детали — главным образом подшипники — подвергаются износу, также могут возникать различные дефекты и поломки. Поэтому периодически необходимо производить замену ступичных подшипников, сальников, а иногда и самих ступиц. О необходимости сделать это говорит повышенный люфт (проверяется на поднятом колесе) и стуки во время движения автомобиля.

Роликовые ступичные подшипники нуждаются в периодической регулировке, которая производится с помощью гаек. В легковых автомобилях со сдвоенными радиально-упорными подшипниками такой регулировки проводить не нужно, эти подшипники необслуживаемые. Если же требуется замена подшипников, то она может быть произведена только с использованием специальных приспособлений для снятия и запрессовки.

В целом же ступица колеса отличается надежностью и долговечностью, и при регулярном обслуживании и бережной эксплуатации автомобиля не доставляет проблем автовладельцу.

Еще в этом разделе

Особенности крепления ступицы к колесу

Ступицы легковых и грузовых автомобилей устанавливаются по-разному, поэтому они имеют ряд конструктивных отличий.

Ступицы легковых автомобилей обычно представляют собой короткий полый цилиндр, на внешней поверхности которого имеется фланец под крепление колесного диска и тормозного диска. Внутри ступиц передних ведущих колес выполнены шлицы, а на внешней поверхности — выточки под подшипники.

Ступицы грузовых автомобилей выполняются в виде цилиндров достаточно большого диаметра и длины, на их внешней поверхности также имеется фланец для монтажа тормозного барабана и колес. На внутренней поверхности ступицы выполнены выточки под установку подшипников, также нередко предусмотрены стенки, разделяющие внутреннее пространство ступицы на полости для подшипников. На наружном торце ступицы имеются отверстия с резьбой для крепления фланца полуоси.

Однако в последние годы все чаще применяются ступицы грузовых автомобилей для бездисковых колес, выполненные в форме звезды. Отличие такой ступицы заключается в наличии пяти «лучей», предназначенных для установки бездискового колеса. Данный тип ступиц наиболее широко применяется на отечественных автомобилях КАМАЗ.

Нужно отметить, что сегодня ступицы грузовых автомобилей зачастую объединяются с тормозными барабанами, что многократно облегчает задачу обслуживания и ремонта тормозных механизмов.

Наконец, в современных ступицах часто предусмотрено место под установку разнообразных датчиков, трубопроводов для подачи сжатого воздуха в колесо и другие устройства.

Для чего предназначена ступица?

Ступица – это важная автомобильная деталь, которая осуществляет соединение двух деталей между собой, а именно – вала с колесным диском, которые отвечают за крутящий момент. Одна сторона этой детали насажена на вал, а другая при этом сопряжена с колесным диском и имеет для этого специальное посадочное место.

Именно через ступицу вращательное движение оси коленвала передается на само колесо. К ступице прикреплён и тормозной диск, поэтому она является неотъемлемой частью тормозной системы любого транспортного средства. Вращение колеса автомашины происходит благодаря подшипникам, которыми оснащена ступица.

Признаки неисправности ступицы переднего колеса

Варианты проведения самостоятельной диагностики:

1. На поворотах особенно слышно, если подшипник ступицы начинает выходить из строя.
2. Толкать ногой резину колеса поперек, чтобы определить есть ли люфт. Если есть люфт (свободный ход), то, ступицу пора менять.
3. Если появился гул в районе колеса. В этом случае надо приподнять авто домкратом и проверить колесо на люфт. При этом возможны звуки хруста, скрипа. При появлении такого гула, эксплуатировать автомобиль дальше нельзя, потому что ступица или подшипник уже износились по масимуму и в любой момент может заклинуть колесо.

Какие виды ступиц и подшипников бывают?

Для проведения работ понадобится:

• домкрат;
• баллонный ключ;
• динамометрический ключ;
• прочная отвертка;
• зубило;
• молоток;
• набор торцевых ключей, в том числе большого размера (на 32 и более).

Чтобы отрегулировать подшипник ступицы нужно выполнить такие действия:

• поддомкратить колесо;
• открутить болты крепления и снять колесо;
• снять защитный колпак узла подшипника, используя зубило с молотком;
• поставить колесо на место, закрепив его двумя болтами;
• выпрямить буртик ступичной гайки и открутить ее торцевым ключом (обычно на 27);
• заменить гайку новой и затянуть с усилием 20 Н*м (более точную цифру можно узнать в инструкции по ремонту конкретной модели авто);

• ослабить затяжку гайки до 0,7 Н*м, затем еще отпустить, повернув на 25 градусов;
• проверить люфт ступицы, покачав колесо (она не должна быть жестко зажата или сильно болтаться);
• зубилом загнуть буртик гайки в паз, зафиксировав ее;
• снять колесо;
• установить защитный колпак;
• поставить колесо и опустить домкрат.

После этого стоит совершить небольшую тестовую проверку и снова проверить наличие люфта, поддомкратив машину. Если же регулировка не помогает, придется менять подшипник. Это требует специальных навыков и приспособлений, поэтому лучше воспользоваться услугами сервисного центра.

Автомобильное средство оснащено множеством подшипников разного размера и назначения, но именно подшипник ступицы испытывает наибольший груз по сравнению со всеми остальными подшипниками.

Он удерживает большую часть массы всего транспортного средства. Максимальные нагрузки появляются в процессе движения, особенно сильно это выражено в момент разгона, резкого ускорения или торможения автомобиля.

К качеству подшипника всегда предъявляются особенно высокие требования, так как во время движения транспортного средства он испытывает на себе действие сразу двух сил: осевой и радиальной.

Стандартные размеры ступицы

Разные модели автомобилей оборудованы разными по диаметру ступицами. Но всегда должно соблюдаться правило, что цилиндр ступицы может быть установлен на колес с минимальным допуском. Существует так называемая система DIA, которая устанавливает диаметры автомобильных колес.

Если колеса будут меньше положенного им размера, их не получится установить на ступицу. Если же колеса будут больше, они будут просто болтаться. Иногда производители изготавливают колеса с достаточно большими диметрами. Правда для правильной установки диска на ступицу приходится применять специальные переходные кольца. В данном случае эти переходные кольца помогают обеспечить центровку колеса на ступице.