Что такое шкворень у грузовиков

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.

Источник

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.

Источник

Статья: «Всё о шкворне УАЗ»

В этой статье постараемся всесторонне описать этот узел, который является частым объектом ремонта, а так же обсуждения и споров.

И так… Что есть шкворень? Это шарнир, на котором вращается, а вернее качается, на определенный угол поворотный кулак. И так как на УАЗе передний мост ведущий, шкворень разделен на две половинки, чтобы освободить место механизмам привода колеса, который включает в себя полуоси и шрус.

Задача шкворней — обеспечение точного позиционирования поворотного кулака относительно самого моста и при этом сохранение подвижности узла. Ось качения шкворней проходит через ось работы внутреннего шарнира привода колеса. Появление люфтов в узле поворота приводит к потере соосности двух половинок привода, в котором резко возрастают нагрузки на отдельные детали, что приводит к их быстрому износу и поломке. Также неисправность шкворней отражается на управлении автомобиля, появляется большой холостой ход в рулении, возможны заедания, появление болтанки и т.д. а это напрямую влияет на безопасность движения. И из этого делаем вывод, что шкворень — очень ответственная деталь автомобиля.

Теперь рассмотрим, в каких условиях он работает и какие силы действуют на шкворень в мосту автомобиля УАЗ, как в принципе и других машин с передним ведущим мостом той же схемы.

На шкворни действуют две силы, одна осевая, действует вдоль оси качения, то есть в торец шкворня, как бы направленая на сдавливание шкворня. Причем вся нагрузка, которой является вес авто, приходиться на нижний шкворень, а верхний осевую нагрузку несет минимальную, заданную натягом при сборке. И вторая радиальная, действует перпендикулярно оси поворота, то есть эта сила направлена сбоку на шкворень, и как бы направлена на выворачивание кулака. На нижний она действует меньше, так как он находиться ближе к плоскости вращения колеса. Соответственно на верхний больше. И направления действия разные, на нижний из внутренней стороны наружу, а у верхнего с наружной стороны – внутрь.

Значение этих сил зависит от веса автомобиля, и при средней нагрузке передней оси в 1000 кг (плюс-минус 200 кг), то на каждую сторону приходится 500 кг осевой нагрузки. А при движении по неровностям и ударам в подвеску это значение возрастает в несколько раз! Значение радиальных нагрузок намного меньше осевых, но тоже возрастает с увеличением веса машины. Так же они возрастают при поворотах, склонах, торможении. Но в большей степени эти значения увеличиваются при увеличении вылета колес, так как точка опоры становится дальше, и увеличивается длинна рычага, который направлен на то самое «выворачивание» кулака. На военных мостах этот рычаг больше, так как ось шкворней дальше от колеса из-за бортового редуктора.

Думаю стало понятно в каких условиях работают шкворни. Теперь рассмотрим различные конструктивные варианты, их особенности, преимущества и недостатки.

Подведем итог данной модели: «+» 1) надежность. 2) хороший ресурс при своевременной смазке и подтяжке 3) даже при сильном износе не склонен к заеданию «-»1) большое усилие на руле. 2) необходимость постоянного контроля и обслуживания. 3) сложность замены.

Если поискать информацию о поломках этих шкворней, то вы увидите закономерность, что из строя всегда выходит нижний шкворень, не выдерживая осевой нагрузки. Верхний же, испытывая только радиальную нагрузку, всегда исправный. Еще конструкция такова, что при появлении зазора в узле, осевой люфт намного больше, чем радиальный, и при движении получаются удары в осевом направлении, что ухудшает и так не завидное положение нижнего подшипника. Поэтому эти шкворни работают только при наличии умеренного натяга. Именно умеренного, так как можно крышками затянуть и дать натяг и в тонну, а усилие на руле при этом не возрастает, и соответственно в таких условиях подшипник просто обречен на быстрою поломку.

Отметим одну особенность, есть многие, которые положительно отзываются о данной конструкции. Выражаясь, типа «езжу с ними на 35 тапках, и все в норме» и т. д. Этому есть логичное объяснение. Боковой вынос колеса не влияет на ресурс этих шкворней, так как увеличивается только радиальная нагрузка, с которой подшипник легко справляется. А большие колеса не позволяют возникать ударным нагрузкам из-за большого диаметра, небольшого давления в шинах и более высокой «проминающейся» части колеса. Движение получается более мягкое.

Ну и конечно надо признать, что самое главное — это качество подшипника. При хорошем качестве и правильной сборке узел может исправно и долго работать.

Итог по модели с подшипником: «+» 1) легкий руль. 2) легкая установка. «-» 1)сложная регулировка 2) малый запас по прочности 3) может сломаться «резко» с возможным проявлением закусывания. 4) чувствителен к наличию воды или влаги в узле.

Претендент No 3. Шкворень на «шаре». Тоже распространенный вариант. Во многом из-за того, что тоже легко устанавливается. Данная конструкция по характеристикам является полной противоположностью шкворню на подшипнике, далее вы увидите почему.

Основной рабочий элемент, стальной шар диаметром 20 мм. Он зажат между двумя стальными деталями, погружаясь в их тела в полусферические углубления, так называемые чаши (обоймы). Здесь тоже присутствует трение скольжения, что проявляется большим усилием на руле. Но по сравнению с вариантом на втулках, оно меньше, так как сопрягаемые поверхности имеют меньшую площадь. А меньшая площадь достигнута тем, что нет проставки из мягкого металла, скольжение «сталь по стали». В таких парах, для правильной работы, один должен быть выше по твердости, это шар.

Этот узел тоже предназначен для работы при двух видах нагрузки, осевой и радиальной. Но в отличие от предыдущей версии, осевую он может держать огромную, так как нагрузка разрушения шара такого диаметра более 20 тонн! А вот на радиальную нагрузку такой вариант рассчитан мало, так как рабочие поверхности находятся под острым углом к направлению нагрузки.

Так же, конструкция такова, что при образовании зазора в узле, радиальный люфт намного больше, чем осевой. Появляется боковая болтанка. И как мы говорили выше, что поверхности воспринимающие эти нагрузки и так под острым углом, то при зазоре нагрузка приходится на кромку, то есть самый край чаши. Так как шар способен выдерживать большие нагрузки, в данном случае больше страдает посадочное место, в нем набивается эллипс, а в некоторых случаях вовсе откалывается край обоймы.

Если рассмотреть характер поломок данного вида шкворней, то выявится следующая закономерность, из строя всегда выходит верхний шкворень! Объясняется это тем, что нижний всегда прижат весом авто, и весь люфт проявляется на верхнем шкворне, где при работе происходят удары в боковую сторону, что влечет за собой выработку и поломку обоймы, как было описано выше. Если же вы успели поездить некоторое время с зазором, то шар быстро успевает набить эллипс в верхней обойме, и последующая подтяжка будет малоэффективна, так как шар будет перекатываться внутри выработки, и люфт все равно будет прогрессировать.

Такого типа шкворень работает при заведомо большом натяге при сборке. Но тогда усилие на руле становится сопоставимым с моделью с бронзовыми втулками.

Такой шкворень не предназначен для использования с отрицательным вылетом и на «военных» мостах, где ось работы шкворней дальше от пятна контакта колеса и губительная для этой модели радиальная нагрузка выше.

Так же надо отметить еще один довольно серьезный недостаток этого вида. У этой модели шар полностью перекрывает канал подачи смазки в поворотный кулак через верхнюю тавотницу, и при этой конструкции как обновлять и дополнять смазку для шруса – большой вопрос.

Итог по модели с шаром: «+» 1) хороший ресурс при натяге 2) легкая установка 3) не боится ударов в подвеску «-» 1) большое усилие на руле 2) проблема со смазкой 3) нужен постоянный контроль.

Претендент No 4 Шкворень нового образца. Устанавливается на УАЗ Хантер и Патриот с мостами Спайсер. Но есть на рынке предложения и на мосты Тимкен. Рабочим элементом является полусфера и встречная обойма. Похож по этому принципу на шкворень на шаре, но имеет существенные отличия. Первое, полусфера большего диаметра, значит выдержит большие нагрузки. Второе, полусфера глубже погружена в обойму, значит более приспособлена к радиальным нагрузкам. Третье, имеется Антифрикционная проставка из пластика (заводской вариант) или из мягкого металла.

При установке очень требователен к регулировке. При сильном зажатии, большое усилие на руле и быстрый износ вкладыша (проставки). При послаблении, от ударов также страдает вкладыш. Требователен к обслуживанию, особенно на начальном этапе после установки, когда идет приработка. Нужно периодически шприцевать.

Больше описывать нет смысла, все понятно при сравнении с предыдущими вариантами.

При качественном исполнении деталей, наилучший вариант.

Итог по модели: «+» 1) надежность 2) хороший ресурс при натяге 3) не боится ударов в подвеску «-» 1) сложная установка 2) сложная регулировка 3) требователен к обслуживанию, нужен постоянный контроль зазора.

Теперь настало время нового претендента, посмотрим, что здесь есть нового.

Шкворень на комбинированном подшипнике разработан для использовании в поворотном кулаке моста Тимкен и редукторный (военный) автомобилей УАЗ. Является авторской разработкой Autogur73.

Конструкция шкворня AUTOGUR73 повторяет конструкцию шкворня старого образца на бронзовых втулках, но имеет ряд отличий и значительных преимуществ:

— в отличии от шкворня с/о, трение скольжения заменено на трение качения, что ведет к снижению сопротивления вращения, исключая износ;
— каждый из подшипников воспринимает свою нагрузку. Осевую нагрузку держит упорный роликовый подшипник No 9105, радиальную – игольчатый No 202614;
— точка восприятия радиальных нагрузок разнесена дальше от центра шара, что снижает значение нагрузок, как минимум на 25%;
— обоймы подшипника (рабочие поверхности, линзы) являются одним телом, что исключает точечные нагрузки, — перекосы во время установки и эксплуатации;
— неограниченный ресурс.

Устанавливаются без какой-либо дополнительной обработки или спец инструментов.

Итог по модели:
1) легкий руль
2) легкая установка
3) огромный запас прочности
4) легкая регулировка
5) нет необходимости контроля

Чтобы лучше разобраться в запасе по ресурсу в данном шкворне, рассмотрим следующие цифры:

(Обозначения; Грузоподъемность статическая – Со
Грузоподъемность динамическая — С)
Подшипник 7302, (роликовый, радиально упорный, претендента No 2) Со — 900 кг, С — 1900 кг
Подшипник 9105 упорный роликовый Со — 7350 кг! С — 2650 кг
Подшипник 202614 игольчатый радиальный Со — 1210 кг! С — 860 кг
Для сравнения и понимания:
Подшипник 7509 (ступицы УАЗ, 45х85х24.75) Со — 4600 кг, С — 6000 кг, и если бы такой подшипник смогли уместить в шкворень, сомнения о его надежности, думаем, ни у кого не возникало!

Источник

Что такое шкворень

Содержание статьи

В современном понимании шкворень представляет собой конструктивный элемент поворотного механизма колеса, предназначенный для придания ему требуемых степеней свободы. Данное понятие объединяет различные по конструкции механизмы, объединенные общим назначением. В том или ином виде шкворень является частью практически всех колесных транспортных средств.

Развитие конструкции шкворней

Первоначально шкворень представлял собой стержень, на котором была закреплена общая поворотная ось передней пары колес конного экипажа. При появлении первых автомобилей под шкворнем понимали индивидуальную поворотную ось, на которую было посажено колесо с помощью пары роликоподшипников.

С середины XX века традиционную конструкцию шкворневого механизма для поворота автомобильных колес заменили сферические и полусферические шарниры. Данное решение дало возможность упростить конструкцию шкворня, позволив за счет наличия одного элемента обеспечить как вращение колеса, так и его поворот. Поворот колеса осуществляется в соответствии с управляющим сигналом водителя, осуществляемым через рулевой механизм.

Применение на современных автомобилях

Современные сферические шарниры шкворневых деталей обладают повышенной надежностью и способностью долгое время работать в интенсивном режиме без промежуточного смазывания. Шкворни данной конструкции получили широкое применение в качестве элементов подвески автомобилей повышенной проходимости и грузоподъемности. Они применяются в поворотных механизмах грузовиков, пикапов и части внедорожников. Ходовые качества автомобиля зависят от таких характеристик шкворня, как продольный и поперечный углы наклона.

При появлении ощутимого люфта в шкворневой паре узел требует замены. Причиной износа могут стать езда по дорогам с некачественным или поврежденным покрытием, недостаток либо утечка смазки, разбалансировка колес. Шкворень для замены поставляется в виде отдельной сборочной единицы, конструкция которой индивидуальна для каждого автомобиля. В контактную полость шкворня закладывается смазка.

В автомобилях новых конструкций применяется подвеска типа «Макферсон», конструкция которой позволяет колесам выполнять поворотные движения за счет подвижности амортизационной стойки. В этом случае шкворнем называют мнимую ось колеса, вокруг которой оно проворачивается по управляющему сигналу водителя.

Источник

Замена шкворней — главная ошибка при нагреве балки

При явной простоте конструкции. Которая не меняется практически на всех грузовых автомобилях. Замена шкворней вызывает порой большие трудности.

Содержание статьи:

Для того чтобы снять поворотный кулак необходимо демонтировать шкворень.

Снятие крышек

Первая проблема которая возникает при откручивании верхней и нижней крышки шкворня. Это то что заламываются болты которыми крышки крепятся. Поэтому их необходимо обстучать. Просто несильно ударить молотком по шляпкам болтов.

Демонтаж клина

Снятие шкворня

Теперь как выбить сам шкворень. Идеальный вариант использовать съёмник шкворней. Но он не всегда есть под рукой, тем более стоимость его такова что на эти деньги можно приобрести несколько новых балок. Вряд ли он всегда есть под рукой. Проще снять балку целиком и вы прессовать шкворень на стационарном гидравлическом прессе. Поэтому чаще всего приходится выбивать его при помощи кувалды.

Если после нескольких сильных и точных ударов он остаётся на месте бить дальше нет никакого смысла. Необходимо греть балку резаком практически до красна и то только для того чтобы хоть немного сдвинуть шкворень с места. В результате диффузии шкворень и балка практически свариваются, необходимо разрушить это соединение. Всё больше пока ничего делать не надо, что бы не повредить балку.

Нагрев балки

Нагрев её мы также нагреваем и сам шкворень. Балка находится снаружи остывает быстрее, шкворень в нагретом состоянии становится толще, а балка начинает еще сильнее сужаться. Бить стучать бесполезно, пока они не остынут естественным образом до температуры окружающей среды, принудительное охлаждение тоже ничего не даст, нужно ждать, а лучше оставить эту затею на следующий день, утро вечера мудренее, это же все из жизни.

Регулировка осевого биения

Ещё один нюанс, когда производится замена шкворней заключается в том что бы не было осевого биения между балкой и поворотным кулаком. Это достигается регулировочными шайбами вот тут ленится не надо. Чтобы опорный подшипник и втулки прослужили дольше.

Источник