Шкворень, поворотная ось колеса

Шкворень— элемент подвески, предназначенный для соединения нескольких поворотных механизмов. Представляет собой металлический стержень, изготовленный из стали и имеющий высоки запас прочности. Выступает в роли шарнирного соединения и гарантирует необходимый уровень свободы при движении автомобиля. Применяется в тракторах, грузовиках, внедорожниках и другой технике.

Ниже рассмотрим, что это за деталь, и какие функции она выполняет. Приведем основные виды и особенности. Разберемся с тонкостями ремонта и замены. Отдельное внимание уделим узлам, которые заменили шкворень в современных автомобилях.

Шкворень и его функции в подвеске

Важно

Конструктивно шкворень представляет собой шарнирный стержень, сделанный с применением легированной стали. На грузовиках, внедорожниках и специальной технике устанавливается на управляемых колесах.

Втулка этого элемента утапливается в кожух кулака, а низ соединен с шаровой по шарнирному принципу. Для снижения риска износа между шкворнем и ШРУС устанавливается специальная вкладка.

К основным функциям стоит отнести:

• Объединение шаровой опоры и поворотного кулака.
• Достижение необходимой жесткости элемента.
• Передача требуемого момента к балке грузовика.
• Поворот шарнирно объединенных деталей и обеспечение их правильного положения.
• Выполнение функции оси для поворотного кулака.
• Обеспечение правильной позиции для шарнирно-объединенных элементов.
• Подача и распределение смазки по трущимся элементам и т. д.

Не меньшее значение имеет подшипник шкворня, обеспечивающий вращение элемента вокруг своей оси и выполнение возложенных на него функций. Требует своевременного обслуживания и замены.

Типы и разновидности шкворней

Все применяемые шкворни условно делятся на следующие группы: поворотной цапфы, седельно-сцепного и прицепных устройств. В грузовых автомобилях чаще всего встречается первые два вида, на которых остановимся подробнее.

Шкворень поворотной цапфы

Этот узелявляется элементом связи между шарниром управляемого колеса и его балкой. Он берет на себя полную нагрузку колеса, а также моменты и передает их к раме транспортного средства. Условно шкворни поворотной цапфы делятся на два типа: с одним сквозным или двум отдельными шкворнями.

Сквозной шкворень моста проходит через верх и низ места соединения поворотного кулака и балки, что требует применения двух таких устройств. Преимущество такого соединения состоит в надежности и простоте конструкции. Недостаток в том, что такая конструкция применяется только для переднеприводных авто. Из-за прохождения детали через балочную ось монтаж полуосей или иных элементов становится невозможным.

Конструктивно сквозной шкворень имеет ряд нюансов:

1. Материал — сталь.
2. Тип — стержень постоянного или переменного профиля.
3. Особенности — выточки, отверстия или каналы для подачи масла.
4. Место установки — отверстия поворотного кулака и балки моста.
5. Фиксация — с помощью бокового штифта, с применением резьбового соединения или крышкой.

Раздельные шкворни соединяют верх и низ поворотного кулака с балкой в нескольких местах. Их общее количество — четыре. Они имеют более сложную конструкцию, но могут применяться для ведущих мостов. Конструктивно такие устройства представляют собой стержень из легированной стали, имеющий индивидуальный профиль. Может отличаться применяемыми деталями и габаритами.

Оба типа шкворней поворотной цапфы монтируются следующим образом:

• С помощью подшипников скольжения. Узел ставится с помощью втулок, изготовленных из стали или бронзы. Имеют повышенную надежность и стойкость к износу.
• Через подшипники качения. Здесь применяются детали игольчатого / роликового типов.

На некоторых грузовиках предусмотрен смешанный монтаж, когда вверху используется вкладыш, а внизу опорный подшипник.

При изготовлении шкворней поворотных цапф применяются стали лучших марок, среди которых 45, 50, 12ХН3А, 30ХГТ, 18ХГТ и другие. Для повышения надежности они подвергаются дополнительной обработке, что повышает их стойкость к износу и прочность при эксплуатации в сложных условиях.

Шкворень для седельно-поворотных устройств

Такой узел —элемент шарнирного соединения полуприцепного и седельно-сцепного механизма. Монтируется спереди полуприцепа и является частью ССУ. Здесь он крепится и гарантирует фиксацию и возможность движения в горизонтальной плоскости. Такие шкворни отличаются по диаметру:

1. 50,8-миллиметровые;
2. 89-миллиметровые;
3. 100-миллиметровые.

Первые два вида наиболее востребованы и делаются с учетом общепринятых в мире правил. Что касается 100-миллиметровой версии, она больше актуальна для тягачей / полуприцепов, которые произведены на территории России.

Шкворни для ССУ делятся на два типа: с фланцем или без него. В первом случае деталь имеет стержневую форму и верхнюю резьбу для крепления. Во втором запчасть представляет собой стержень, комплектуемый фланцем для крепления к полуприцепному устройству. Фланцевый тип детали может монтироваться снаружи или изнутри поверхности дна полуприцепа, а также иметь крепления под стандартные болтовые или скрытые винтовые соединения.

Конструктивно шкворни седельно-сцепного устройства имеют стержневую цилиндрическую форму. Внизу предусмотрена проточка, обеспечивающая крепление и фиксацию к ССУ. Вверху может быть резьбовое или фланцевое исполнение в зависимости от типа конструктивных особенностей.

Ремонт и замена шкворня

К функциональным особенностям шкворня относится обеспечение нормальной работы грузовика и безопасность эксплуатации. В процессе эксплуатации деталь принимает на себя большие нагрузки, что требует контроля его состояния и периодического ремонта шкворней.
Выделяется ряд факторов, которые могут привести к неисправности детали:

• износ подшипников или опорных втулок;
• повышенная нагрузка;
• эксплуатация грузовика в тяжелых условиях;
• движение по неровным дорогам;
• неправильная работа элементов ходовой части;
• наличие чрезмерного люфта и т. д.

Рассмотренные выше факторы приводят к преждевременному повреждению шкворней. Проблему можно выявить по следующим симптомам:

• повышенный износ покрышек;
• более сложный поворот рулевого колеса;
• посторонние звуки во время движения;
• биение руля;
• увод машины в сторону при движении по прямой;
• скрип при совершении маневров на больших скоростях и т. д.

При появлении подозрений на проблему со шкворнем необходимо проверит зазор между балкой и поворотным кулаком. Он должен быть в диапазоне от 0,1 до 0,2 мм. Если больше, необходима разборка узла и его дефектовка. 

Процесс ремонта и замен шкворня на грузовике проходит в несколько этапов:

1. Внешний осмотр, проверка работы системы, оценка работы смежных узлов и элементов.
2. Слив трансмиссионного масла, подъем кабины с применением домкрата, кувалды и другого оборудования.
3. Снятие колеса и других элементов, которые мешают добраться до интересующей детали.
4. Демонтаж шкворневой крышки и смазочного клапана.
5. Чистка, проверка и обновление изношенных элементов.
6. Установка ремкомплекта шкворня при невозможности восстановления.
7. Сборка и установка всех элементов на место.
8. Проверка автомобиля на стенде, выполнение работ по развал-схождению.

В дальнейшем технический контроль и смазка шарниров рекомендуется через 6000-10000 км, а замена шкворней по факту износа. Для продления срока службы деталей рекомендуется регулярно проводить смазочные работы, по возможности ездить по качественным дорогам и периодически приезжать на диагностику передней подвески.

Работы по ремонту и / или замене шкворней можно сделать самостоятельно, но из-за отсутствия диагностического оборудования качество выполнения таких работ будет низким. После демонтажа узлов их часто нужно прогревать по избежание «прилипания» к поворотному кулаку. Делать это нужно осторожно, чтобы случайно не перегреть узел и не повредить сальный элемент. 

Современная альтернатива шкворня

История применения шкворней в качестве самостоятельного элемента подвески подошла к концу в 50-х годах прошлого века. Разработчики автомобилей стали отдавать предпочтение шаровым шарнирам, соединяющим поворотный кулак и рычаги подвески. Преимуществом такой конструкции стала большая свобода при движении.

Шаровые соединения отличаются лучшей герметичностью и не требуют смазки или нуждаются в этом в более редких случаях. В 60-х годах шкворни остались только грузовых автомобилях, внедорожниках, пикапах и легковых машинах, используемых в тяжелых условиях. В таких машинах шкворни являются неизменным элемент передних подвесок, выделяющихся цельно-балочной конструкцией. 

Переход на более надежные механизмы привел к тому, что термин «шкворень» все чаще указывает на конструктивный элемент колеса, а не индивидуальный элемент. К примеру, им обозначается ось, которая соединяет центры двух шаровых шарниров. Стойка амортизатора в McPherson также играет роль шкворня.

Заключение

Шкворень — ключевой элемент подвески грузовика, внедорожника, фургона или полуприцепа.

Он отличается надежностью и простотой конструкции, но требует периодического осмотра, смазки и замены в случае износа. С переходом на шарнирные соединения найти такой элемент сложнее, поэтому многие автовладельцы отделываются обычным ремонтом. Благо, шкворень имеет большой ресурс и крайне редко выходит из строя.