Как выбрать шкворень

Колесный узел автомобиля – это несколько интересных механизмов, тесно связанных друг с другом. Реализовать такие механизмы можно разными способами. Большое распространение имеют т.н. шкворневые соединения. Они используется в поворотных кулаках, некоторых моделях сцепных устройств и многом другом. Грубо говоря, шкворневое соединение является «шарниром», который обеспечивает ступень свободы в тех механизмах, которые должны отклоняться в несколько сторон. Одним из таких механизмов являются управляемые колеса. В случае автотранспорта такими колесами являются передние. Avto.pro решил разобраться в том, как устроены шкворни, как они работают и какие неисправности для них характерны. Что такое шкворень и что стоит о нем знать Если обратиться к техническим руководствам, то под понятием «шкворень» подразумевают стержень, находящийся в шарнире поворотного соединения некоторых элементов транспортных машин. Это если говорить сухим языком. По-простому шкворень – это ни что иное, как прочный стержень, который являются и силовой деталью, и осью поворота деталей с шарнирным соединением. Еще около 60 лет назад шкворни активно использовались в автомобильной индустрии, но к нашему времени их заменили шаровыми шарнирами, соединяющими поворотные кулаки с т.н. рычагами подвески. Однако шкворни не ушли в прошлое – скорее, стали использоваться реже в виде полностью самостоятельной детали. Сегодня под словом «шкворень» понимают конструктивную ось поворота управляемого колеса. Почему же шкворень в его классическом виде сегодня встречается только в очень старых автомобилях? Дело в том, данная деталь имеет несколько серьезных недостатков, которых нет (или которые не столь явны) у шаровых шарниров. А именно: Потребность в частном обслуживании и в, частности, в смазывании; Невозможность реализации уменьшенного плеча обката; Невозможность реализации т.н. «противоклевковой» геометрии рычагов. Но здесь есть и плюсы. Несмотря на то, что ранние модели шкворней нуждались в частом смазывании, они служили очень долго. По этой причине они были несколько доработаны и им было найдено другое место. Так, например, шкворни являются конструктивным элементом: Седельно-сцепных устройств. Пример: шкворень полуприцепа; Поворотных кулаков (цапф) передних колес. Пример: шкворень цапфы; Прицепных устройствах, навесок. Пример: шкворень прицепа с фланцем. Часто такие шкворни называют просто «пальцем» и «грибком». Как читатель уже понял, положительным моментом шкворневого узла является его надежность и живучесть. Но есть и другие достоинства. Если шкворень «посадить» на подшипники качения и скольжения, а также защитить резиновыми уплотнителями, можно получить идеальный узел ходовой для грузового транспорта. При необходимости шкворневой узел можно сочетать с шаровой опорой, как это сделано в Nissan Bluebird U14. Поворотный кулак этого автомобиля сверху вращается на шкворне, а снизу на шарнире. Какой бы ни была конструкция, она сможет похвастать живучестью. Сам шкворень очень редко выходит из строя. Зачастую менять приходится втулки, подшипники и уплотнители. К этому вопросу мы еще вернемся. Устройство шкворней поворотного кулака В общем виде шкворень представляет собой короткий металлический стержень, верхняя часть которого запрессована в корпус поворотного кулака, а нижняя соединена с корпусом шаровой опоры. На одном мосту обычного располагается четыре шкворня: по два в каждом поворотном кулаке. Наиболее распространенными являются шкворни четырех типов: Цилиндрический Т-образный, вращающийся в бронзовой втулке; Цилиндроконический с сферической опорой, вращающийся в бронзовом вкладыше сферической формы; Составной подшипниковым, вращающийся на коническом подшипнике; Составной с шаром, вращающийся на шаре. Классикой автомобильной индустрии принято считать Т-образные шкворни. Более современными считаются составные шкворни двух вышеуказанных типов. Они являются частью ведущих мостовых узлов типа «Тимкен». Самым современным решением принято считать шкворни со сферическими опорами в мостах типа «Спайсер» и их модификациях. Важно отметить, что шкворни четырех указанных типов имеют серьезные конструктивные отличия. Подробнее о Т-образных шкворнях Т-образный шкворень представляет собой пару цилиндров разных диаметров. Широкой частью шкворень запрессован в корпус поворотного кулака. Дополнительная фиксация обеспечивается стальной накладкой. В центре широкой части шкворня расположен канал для пресс-масленки и канал под стопорный штифт. Конструкция удерживается 4-мя болтами, а ее проворачивание обеспечивается штифтом. В узкой части шкворня находится бронзовая втулка, которая запрессована в шаровую опору. Втулка откалибрована: при проворачивании шкворня она не вызывает заклиниваний. Металлические прокладки между корпусом шаровой опоры и широкой часть такого шкворня служат для центровки узла. Сам механизм работает по простому алгоритму. Как только водитель начинает выполнение маневра, поворотный кулак отклоняется от своего среднего положения, а шкворни проворачиваются узкими частями. Как и было указано, узкие части шкворней выходят во втулки в корпусах шаровых опор. Через специальный канал смазка может поступать из шкворня в пространства между ним и втулкой, что позволяет серьезно уменьшить износ деталей и предотвратить сухое трение. Подробнее о шкворнях с шаром Шкворни с шаром (иначе шкворни на шаре) имеют довольно простое устройство. В отличие от предыдущего типа, они и вовсе могут быть не похожими на стержень, хоть они и выполняют ту же задачу. Вот их основные части: Верхняя часть, которая прессуется в корпус поворотного кулака; Нижняя, которая прессуется в корпус шаровой опоры; Стальной шар, зажатый между двумя частями. Шар уложен в полусферические лунки в нижней и верхней частях шкворня. В половинах шкворня выточены осевые каналы для смазывания шара. В верхней части детали также находится резьбовой канал под пресс-масленку. Особенность шкворней с шаром является то, что их нижняя часть жестко фиксируется на шаровой опоре, вследствие чего нужда в бронзовой втулке пропадает. Принцип работы шкворневого узла с шаром довольно прост: как только колесо отклоняется, верхняя часть такого шкворня начинает проворачиваться на шаре. Здесь есть интересный момент: при проворачивании части шкворня проворачивается и сам шар, что снижает силу трения и способствует более медленному износу деталей. Как видите, такой механизм отличается от своего Т-образного собрата отсутствием втулки – ее задачу просто выполняет другой конструктивный элемент. Подробнее о шкворнях со сферическими опорами и подшипниками Шкворни со сферическими опорами объединяют в себе преимущества двух вышеуказанных типов. Конструктивно они представляют собой цилиндроконический металлический стержень с полусферической головкой. Узкая часть детали имеет резьбу под гайку, а вдоль всей ее оси высверлен специальный канал для смазочного материала. Канал имеет своеобразное продолжение на головке шкворня – проточку для лучшего распределения смазки. Сам шкворень жестко связан с поворотным кулаком посредством зажимной втулки. Сверху шкворень также стягивается гайкой. Сферическая часть детали связывается со шкворневым механизмом посредством бронзового или пластикового вкладыша, уложенного в корпус шаровой опоры. Работает шкворень так: как только колесо поворачивается, сферические головки шквореня, имеющего жесткую связь с кулаком, синхронно проворачиваются в вышеупомянутых вкладышах. Если они выполнены из бронзы, узел изнашивается довольно медленно. Стоит отметить, что шкворни со сферическими опорами хорошо реагирует на вертикальное проворачивание кулака. Шкворни с подшипниками конструктивно очень похожи на шкворни с шарами. Разница в том, что вместо шара в нем используется конический подшипник. Часто он дополняется упорным кольцом. Обойма подшипника запрессована в поворотный кулак. Здесь также есть канал для пресс-масленки. Как успела показать практика, такие шкворни легко переносят даже сильные осевые нагрузки и имеют большой эксплуатационный ресурс. Как определить неисправность шкворней и произвести замену Вне зависимости от того, какого типа шкворень установлен на вашем автомобиле, вы можете быть уверены в том, что его эксплуатационный ресурс велик. Как уже было описано в одном из предшествующих разделов, чаще наблюдается выход из строя уплотнителей и втулок, нежели самого стержня. Впрочем, они являются конструктивным элементом шкворня, но, к счастью, их замена легко осуществима. При возникновении неисправностей шкворня автолюбитель столкнется со следующим: Неравномерным износом шин; Ударами рулевого колеса; Появление скрипов на поворотах и при наборе скорости; Стуков ходовой при движении; Необходимостью прикладывать большие усилия для проворачивания рулевого колеса; Появлением осевого люфта во втулках. Для ремонта / замены шкворня не нужно иметь технических навыков и обладать специфическими знаниями. С этим справится даже рядовой автолюбитель, хотя мы все же рекомендуем заручиться поддержкой напарника и держать под рукой смартфон с текстовым руководством или видео с «гайдом». Так как шкворни чаще всего используются в ходовой среднетоннажных и большегрузных автомобилей, возьмем для примера работу со шкворнем моста «Газели». Вот как осуществляется демонтаж: Удалить все масло из моста; Снять детали тормоза; Открутить щит тормозов, после чего снять привод с вместе с подшипником в корпусе; Снять рулевой наконечник и пресс-масленку; Снят шкворневую крышку и клапан смазки; Обработать шкворневой узел WD-40 и попытаться снять его. Важный момент: возможно, потребуется подогревание деталей горелкой, выбивание молотком и т.п. Прохождение этого этапа может занять время. После снятие шкворневого узла все детали необходимо тщательно очистить, после чего осмотреть. Уделите особо внимание втулкам / подшипникам. При их замене учитывайте, что для запрессовки нужна специальная оправка. При их развертке нужно не только соблюдать соосность, но и технологический допуск: 0.02-0.053 мм. При замене опорных подшипников учитывайте направление сборки. Советуем просто запомнить, как были расположены старые подшипники и воспроизвести увиденное. После замены комплектующих не забудьте смазать детали механизмы и залить свежее масло в мост. Выбор нового шкворня и его деталей К счастью, вопрос взаимозаменяемости шкворней почти никогда не бывает актуальным. Искать новую деталь стоит по коду старой – одна модель шкворня в 99% случаев несовместима с ходовой другой модели автомобиля. Не советуем вести поиск по геометрии шкворня – это сложно и не гарантирует надежного результата. Рекомендуем искать шкворень по: Его артикулу; Параметрам вашего автомобиля (с учетом года выпуска); VIN-коду вашего автомобиля. Последний вариант даже предпочтительнее. На Avto.pro реализован поиск по оригинальным каталогам. В нем можно ввести «ВИН» или вести поиск вручную – он будет сильно упрощен тем, что система продемонстрирует вам интерактивную схему узла, в которой можно «кликнуть» по нужной детали для ремонта. Однако поиски можно вести сразу по параметрам автомобиля. Так вы найдете не только оригинальную деталь, но и, если повезет, ее ближайший взаимозаменяемый аналог от стороннего производителя. Повышенный износ шкворня и его полный выход из строя может наблюдаться или при очень длительной эксплуатации (от 5-6 лет и более), или при проблемах со смазыванием детали. Зачастую приходится менять лишь отдельные детали, которые собраны в т.н. ремкомплектах. Искать нужный ремкомплект стоит по параметрам автомобиля. На рынке можно найти как оригинальные ремкомплекты, так и аналоги от известных упаковщиков и производителей нижнего звена: FAG, BSG, Delphi, Auger, Sampa, SWAG. Качество аналогов вполне удовлетворительно. Вывод Шкворень – важный элемент колесной базы грузовиков, полуприцепов, фургонов и даже внедорожных автомобилей. Рядовые владельцы легковых автомобилей могут даже не знать о существовании такой детали, хотя в некоторых легковушках она еще встречается. Шкворень является довольно живучей деталью, однако в нем со временем изнашиваются втулки / подшипники и уплотнители. Все необходимое для «оживления» шкворня можно найти в ремкомплектах. Найти их просто, тем временем как сам шкворень встречается в продаже не так уж часто. К счастью, металлическая часть узла редко нуждается в замене.