Анатомия подшипников

Подшипник выглядит так:

Снимаем пыльник (на следующих трёх фотографиях показаны три разных типа пыльников)

Пыльник защищает подшипник от попадания внутрь грязи, воды, пыли и песка. Обычно пыльники имеются с обеих сторон подшипника, но бывает и так, что с одной стороны подшипника пыльник отсутствует. Когда речь идёт о подшипниках для роликов, в этом нет ничего страшного – подшипник вставляется открытой стороной внутрь колеса, где нет ни грязи ни воды.
Пыльники изготавливаются из металла, пластика или резины. Они могут быть съёмными или условно-несъёмными. Подшипники с условно-несъёмными пыльниками называют неразборными. Но на деле снять «несъёмный» пыльник бывает также просто, как и съёмный. Проблемы возникают при попытке поставить его на место.
Mеталлические съёмные пыльники представляют собой круглую шайбу особого профиля, закреплённую с помощью С-образного кольца (C-ring) в кольцевой канавке во внешней обойме. Такие пыльники легко снимаются и ставятся на место. Для этого достаточно подцепить (например, швейной иглой) и вытащить С-образное кольцо. После чего пыльник можно просто вытряхнуть.
Металлические условно-несъёмные пыльники являются круглой шайбой особого профиля с развальцованным внешним краем, который запрессовывается в кольцевую канавку во внешней обойме. Такие пыльники снимаются, но поставить их обратно оказывается непросто. Впрочем, вполне возможно, если они не были сильно деформированы в процессе снятия.
Металлические пыльники защищают подшипник только от сухой пыли. Вместе с влагой (водой) пыль легко проникает внутрь подшипника.
Резиновые пыльники представляют собой обрезиненную металлическую шайбу, имеющую гибкие внутренний и внешний края. Внутренний край плотно прилегает к внутренней обойме, а внешний плотно вставляется в паз внешней обоймы. Такие пыльники снимаются лёгким движением иголки, а потом так же легко ставятся на место. Резиновые пыльники способны защитить подшипник не только от сухой пыли, но также от воды и грязи. Резиновые пыльники обычно используются в так называемых «ПВЗ» подшипниках. Но у резиновых пыльников есть и минусы – из-за постоянного трения пыльника о внутреннюю обойму ухудшается лёгкость свободного хода. Хотя, под нагрузкой (во время катания) сопротивление почти незаметно.
Пластиковые пыльники на подшипниках для роликов практически не встречаются. По конструкции и свойствам они аналогичны резиновым.
 

Обычно в подшипниках присутсвует смазка. Она служит для уменьшения трения и препятствует попаданию пыли на рабочие поверхности. Принцип действия любых смазок основан на заполнении микроскопических неровностей на рабочих поверхностях частицами смазки. Таким образом, «сухое» трение металл-металл замещается «жидким» трением смазка-смазка, которое на порядки меньше «сухого» трения. А излишки смазки собирают на себя попадающую в подшипник пыль, тем самым препятсвуя её проникновению в рабочую зону.

Между двух обойм (внешняя и внутренняя) находятся шарики. При кручении подшипника шарики катятся по кольцевым дорожкам в обоймах. С целью уменьшения трения скольжения дорожки делаются немного большего радиуса, чем шарики, чтобы при движении шарики не тёрлись боками о стенки дорожек, а катились точно по середине дорожки. Из-за этого в любых подшипниках наблюдается небольшой боковой люфт. В одних больше, в других меньше, но он имеет место во всех подшипниках, даже в новых. А вот «вертикального» люфта в новых подшипниках быть не должно.

Чем лучше отполированы поверхности дорожек и шариков, тем меньше трение. Цифра после аббревиатуры «ABEC-X» обозначает качество полировки этих поверхностей, а также точность соответствия их идеальным геометрическим формам. Чем больше цифра после «ABEC» – тем лучше поверхности дорожек и шариков соответствуют идеальным геометрическим формам, а значит, меньше трение и «быстрее» подшипник (в теории – примечание редактора).

Чтобы шарики не сбегались в одну кучу, их разделяет сепаратор. Сепараторы обычно делаются пластиковые, стальные или бронзовые.
 

В пластиковых сепараторах меньше трение свободного хода, они издают меньше шума, они не ржавеют, но они недолговечны. Кроме того, некоторые пластики могут деформироваться и даже растворяться при промывке в бензине, их нельзя после промывки в воде сушить при высокой температуре. Обычно пластиковые сепараторы состоят из одной детали и просто защёлкиваются с одной стороны.

 

Стальные сепараторы прочны, но, поскольку их делают из мягкой стали, трение свободного хода в них больше, чем в пластиковых, они издают больше шума, к тому же они ржавеют. Стальные сепараторы обычно делаются из двух почти одинаковых частей, которые надеваются на шарики с боков и скрепляются между собой с помощью точечной сварки или специальных «усиков».

Лучшими считаютя бронзовые спеараторы, но из-за высокой стоимости материала и сложной технологии они дороги в производстве и встречаются крайне редко. Я их видел только в старых отечественных и некоторых современных импортных подшипниках. Зато они не ржавеют, долговечны, трение свободного хода в них меньше, они издают меньше шума, чем стальные. Устройство и способ монтажа бронзовых сепараторов аналогичны стальным.

А на практике разница в трении свободного хода на езде почти не сказывается, поскольку трение под нагрузкой превышает его в десятки раз и не зависит от сепаратора.

Если вынуть сепаратор, то шарики можно сдвинуть в одну кучу и тогда подшипник легко распадается на две обоймы и кучу шариков:

Собрать такой разобранный подшипник практически невозможно, поэтому никогда не разбирайте на шарики свои еще «живые» подшипники. Для промывки разбирать подшипник «до шариков» не нужно, достаточно лишь снять пыльники!

При езде по пыльным улицам города в подшипники неизбежно попадает песок, который буквально проедает «дыры» (ямки) на шариках и дорожках обойм. Глубина этих ямок – всего несколько тысячных долей миллиметра, но этого достаточно, чтобы подшипник начал гудеть, а при наличии песка внутри ещё и похрустывать. При этом значительно возрастает сила трения. Прыжки и другие ударные перегрузки подшипников могут привести к появлению микротрещин на поверхностях и нарушению геометрии шариков и дорожек, что тоже приводит к гудению и хрусту, а также возрастанию силы трения. Таким образом, спустя некоторое время, ваши «ABEC-7» превратятся в «первые», а то и хуже. Потом дорожки начнут разнашиваться, а шарики уменьшаться, и так до тех пор, пока подшипник не развалится на части. Своевременная чистка и смазка позволяют значительно замедлить этот процесс, улучшить легкость хода и уменьшить громкость издаваемых подшипником звуков. 

Казалось бы, шарики и дорожки блестят как зеркало, значит, идеально гладкие… Но это не так. На самом деле, если вооружиться микроскопом, то можно увидеть совсем другую картину. На фотографии слева – дорожка почти нового подшипника. Она ещё не изъедена песком, на ней видны лишь следы резца, которым вытачивали эту дорожку, и следы первых «проездов» шариков по ней. Трение в таком подшипнике очень мало, он работает гладко и бесшумно. На правом снимке – та же дорожка, но уже после работы подшипника с попавшим внутрь песком. По этой фотографии видно, что может сделать с подшипником несколько песчинок всего за несколько километров. Как говорится, без комментариев. Такой подшипник громко гудит, крутится неравномерно, рывками.

Если на первой фотографии это была дорожка почти нового 5-ого АВЕС'а, то то, что видно на второй фотографии уже вообще ни в какие стандарты не вписывается. Вот такими и становятся подшипники после попадания в них песка. Эти последствия можно немного сгладить с помощью специальных смазок, но бесследно они не проходят. Если подшипник долгое время использовать в чистом состоянии, без пыли, то эти неровности могут немного сгладиться за счет протачивания дорожки в глубину и спиливания неровностей друг об друга, вследствие чего появляется люфт. Со временем песок «выедает» не только отдельные дыры, а начинает быстро «проедать» дорожки в глубину, в результате чего быстро увеличивается люфт. 

При попадании в сильно изношенные подшипники крупных песчинок, они могут заклинить между шариками и сепаратором, что может привести к деформации или даже «разрыву» сепаратора под действием приложенной к подшипнику силы. При разрушенном сепараторе шарики могут сбежаться в кучу и тогда подшипник рассыпается на части. Чтобы такого не случилось, нужно периодически проверять состояние подшипников, при необходимости чистить и смазывать их, либо, при слишком большом люфте или видимых повреждениях сепаратора, заменять новыми. 

* Для внимательных: 

Если вы заметили несоответствие, имейте в виду – на фотографиях в разобранном и собранном виде представлены разные подшипники. Разбирался подшипник немного большего размера. Подшипник от роликов внутри устроен точно также, только шариков там обычно меньше (7 штук, а не 8).