Что такое цапфа ступицы колеса автомобиля

Автор: Trip
|
2016-10-12

Что такое цапфа в автомобиле? Это механизм представляющий собой часть вала или ось, на которой расположен подшипник. Данная деталь, называется по-разному, зависит это от места расположения. Если располагается на краю вала, то называется шип. Деталь, которая в середине вала называется шейкой. Если же цапфа концевая и принимает на себя осевые нагрузки, то носит название пята.

Устройство поворотной цапфы

Что же такое цапфа в машинах с полным приводом и чем она отличатся от обычной? Данная деталь, имеет несколько конструктивных особенностей по сравнению с обычной цапфой. В полноприводном автомобиле она состоит из двух частей: шаровая опора и собственно сама деталь.

Шаровая опора перекрывает собой внутреннюю полость, мусор не попадает внутрь, при этом делает возможным поворот. Сама поворотная цапфа играет роль связующего звена, между ступицей и шаровой опорой. Некоторые машины оснащены системой накачки колес, в них используются специализированные цапфы, оснащённые отверстием, по которому, осуществляется подкачка. У детали такого вида характерная резьбовая часть, посадочная поверхность под подшипник, втулка под сальник, втулка вилки наружной полуоси и, конечно, опорная шайба.

Функции:

1. Резьбовая часть обеспечивает нужный натяг во время регулировки подшипников ступицы, удерживает колесо на положенном ему месте. Мастер нарезает резьбу с шагом в два миллиметра, чтобы поверхность выполнила положенные ей функции.
2. Посадочная поверхность под подшипники обеспечивает натяг нужный для установки подшипников, защищает его от проскальзывания в будущем и держит под контролем люфт в самой ступице.
3. Специальная втулка под сальник сэкономит хозяину автомобиля некоторое количество денежных средств. Без этой части придётся делать дополнительную наплавку на рабочую поверхность, а потом ещё обтачивать и шлифовать, а так замена старой втулки на новую спасёт положение.
4. Втулка вилки наружной полуоси выполняет такие же функции. Единственное отличие заключается в том, что к этой детали предъявляются более высокие требования. Это делается для того, чтобы сделать зазор в паре трения минимальным.
5. Опорная шайба исключает возможные утечки воздуха, уплотняя шаровую и цапфу. Она играет не такую важную роль, как другие детали, так что к ней в основном предъявляются требования повышенной износоустойчивости во время продолжительной работы.

Состав стали цапфы

Когда делается новая цапфа поворотного кулака, то очень большое внимание уделяют размеру и качеству обработки. Мастера используют литьё при изготовлении запчасти и применяют сталь 35ХГСА.

В состав такой стали входят:

1. Углерод содержится в металле для получения стали, именно в сплаве с ним железо становится сталью и получает положенные ей свойства во время термической обработки.
2. Сера с фосфором играют роль вредных примесей, которые остаются в металле. Из-за них материал твердеет и во время обработки образуются горячие трещины. Примеси снижают вязкость в твёрдом состоянии и делают металл хрупким при минусовых температурах. Поэтому содержание серы и фосфора строго ограничено.
3. Кремний и марганец литейщик добавляет в жидкий металл. Примеси играют роль раскислителей во время выплавки. Эти примеси полезны и остаются в стали, так происходит частичное удаление серы.

С другой стороны, цапфа ступицы колеса может быть изготовлена из легированной или углеродистой стали это повысило бы безопасность и ощутимо увеличило срок службы детали. Но так не делается, потому что при изготовлении материал проходит многоступенчатую термообработку. Таким образом, даже сталь 35 ХГСА получает хорошую твёрдость и прочность, и при этом стоит намного меньше легированной или углеродистой.

5
2
голоса

Рейтинг статьи

Что такое цапфа в автомобиле?

Автор: Trip
|
2020-11-09

Первым автомобилем в моей жизни был ВАЗ 2107, и я особо не задумывался ввиду своей юношеской безответственности о техническом обслуживании машины. Отбалансировал колеса, проверил сход-развал и спокойно эксплуатировал дальше.

Пока со мной не приключилась неприятная ситуация – цапфа ступицы колеса пришла в негодность, что вызвало поломку самой ступицы и выходу колеса из строя. Подшипники были сломаны, вращение колеса нарушено, положение диска искажено. Хороший урок извлек я из всего этого, потому хочу поделиться небольшим рассказом о важности ухода за такой деталью как цапфа колесной ступицы.

Пару слов о ступице

Почему же я говорю о ступице, хотя речь идет о цапфе? Потому что некоторые новички не могут понять отличия между этими двумя механизмами. Надобно внести немного ясности в этом вопросе. Без ступицы авто не сможет принимать крутящий момент и передавать на колесо, чтобы транспортное средство могло передвигаться. Колёсный диск также крепится к ней. В общем виде представляет собой болванку из металла. Более подробно хочу остановиться на её составляющих элементах:

1. Корпус, в котором устанавливаются шпильки различного количества, диаметра и длины. Они зависят от массы и размера машины. Из-за тяжелой нагрузки по дорожному покрытию, которое передается на подвеску через колесо, тело детали состоит из стали высокой прочности, имеющее утолщенные стенки.
2. Подшипник внутри корпуса, полностью уменьшающий трение, когда колесо вращается.
3. Шлицы, установленные во внутренней части подшипника. Элементы ШРУСа проходят сквозь отверстие и передают момент от двигателя. Так колёса приводятся в движение.
4. Фиксирующие и скрепляющие устройства для шлейфов и проводов, которые ведут к бортовой системе (если присутствуют различные датчики давления и АБС).

Что такое цапфа

Цапфа – механизм, являющийся частью вала с размещенными подшипниками. Установка поворотного кулака проводится на переднюю и заднюю оси. Отличие от ступицы в том, что это силовой элемент, на котором происходит кручение ступицы. Сама по себе ступица может являться осью (корпус закреплен к подвеске), а цапфа только в совокупности с осью.

Устройство цапфы

Я знаю, что в состав цапфы входит либо чугун, либо легированная сталь, иногда алюминий. Ведь она должна проходить проверку на прочность от ударных нагрузок.

Интересно, что только алюминиевый кулак не лопается при нанесении повреждений. Значит и ремонт для стальной и чугунной не потребуется ввиду капитально разрушенного состояния.

Предназначение поворотного кулака зависит от его типа: передняя или задняя ось независимой подвески, задняя ось полузависимой подвески. На передней оси цапфа может поворачивать колесо, а кулак имеет дополнительно дырку под узел ступицы для подшипников конического типа.

Опоры рычагов скрепляют подвеску и цапфу между собой, однако есть особенности от марки подвески. Когда она двухрычажная (ВАЗ 2101-2123), то место скрепления установлено на шаровой опоре сверху и снизу.

Когда марка МакФерсон, то верхняя часть соединена с амортизатором (при этом поддержка амортизатора осуществляется за счет опоры, находящейся на кузовном стакане), а нижняя часть соединена с рычагом с помощью шаровой опоры.

Кроме этого, цапфа обладает отверстиями под наконечники руля, чтобы при воздействии на руль колёса спокойно поворачивались.

Для кулака задней подвески имеются различные спецификации:

• первая – несколько крепежных балочных дыр, резьба с возможным присоединением подшипника ступицы, узел ступицы выпрессован на ось, центральная гайка зажимает данную конструкцию;
• вторая – аналогично как у цапфы передней подвески, только для кулака вставляется сайлентблок, выпрессовка заднего подшипника не производится, ступичный узел держится на четырёх болтах.

Причины поломки

Я бы в обычном случае не стал менять поворотный кулак, так как его срок службы ограничивается лишь периодом эксплуатации автомобиля. ДТП – та самая неприятная ситуация, которая деформировала мне подвеску и произвела излом кулака при ударе.

Также возможен вывод из работоспособности при попадании в глубокую яму, когда едешь с большой скоростью. Алюминиевые кулаки легко деформируются, вследствие чего стабилизация полностью невозможна. Если долго ехать с гайкой ступицы, которая была плохо затянута, то из-за возникающей вибрации подшипник приходит в негодность.

И самое редкое, что может произойти – при выработке под палец шаровой опоры сильная затяжка креплений не оказывает помощь шарнирам, они все равно будут разбалтываться в кулаке. Я бы уже прекратил при таких причинах эксплуатацию транспорта.

Способы замены

Перед заменой кулака нужно избавиться от центральной гайки с помощью длинного плеча, демонтировать рулевой наконечник, снять гайки шаровых опор. Для свободного вращения цапфы я разъединяю наконечник у рулевой тяги.

Если авто переднеприводный, то дополнительно снимается амортизатор. Чаще всего болты и гайки заржавели, и я обрабатываю их средством для снятия коррозии. Монтаж произвожу в обратном порядке, потому что независимая подвеска.

Если балка полузависимая, будет достаточно открутить четыре болта, удерживающих кулак, заблаговременно сняв колесо. У меня нет под рукой гидравлического пресса, потому я не мог старую ступицу выпрессовать, пришлось поменять на новую.

Перед завершением работ все крепления предварительно смазаны, подшипники отрегулированы.

Цапфа на ВАЗ 2107

Раз уж я упоминал свою первую машину, то хотел бы лично от себя поведать об особенностях конструкции цапфы в данной марке автомобиля:

1. На заводе нарезают специальную резьбу для контроля затяжки и регулировке подшипников.
2. Повышенный люфт подшипника – признак замены детали. И никакая напайка металла или нарезка новой резьбы не поможет.
3. От состояния цапфы зависит вся надрессорная часть транспорта, включающая амортизаторы, сальники, шаровые опоры.
4. Одна из функций цапфы как преграда пыли, грязи и прочих инородных предметов в подшипник.
5. Собираясь на конвейере, в цапфу транспортного средства добавлялась специальная шайба для повышения срока эксплуатации. Однако при поломке мастера автосервисов не могли изготовить данную шайбу по заводской технологии, что приводило к сокращению срока службы деталей.

5
2
голоса

Рейтинг статьи

Что такое булавка? – AutoTachki

Штифт

Цапфа – часть вала и узла вала, на которую устанавливается подшипник или несколько подшипников. Поворотный кулак устанавливается как на переднюю, так и на заднюю оси. Вариантов цапф много, в зависимости от типа подвески используются разные сплавы. Далее рассмотрим поворотный кулак со всех сторон.

Состав стали цапфы

Так как цапфа постоянно находится под большой нагрузкой, даже когда машина стоит, она должна быть изготовлена ​​из самого качественного и прочного материала. Чугун нельзя использовать для изготовления этой детали, так как этот металл хоть и крепкий, но хрупкий. Цапфы изготовлены из стали 35ХГСА методом наплавки.

Такая сталь состоит из:

• Углерод. Этот элемент обеспечивает железному сплаву свойства стали, а прочность обеспечивается после термической обработки.
• Сера и фосфор. Их количество строго контролируется, ведь их избыток делает сталь хрупкой на морозе.
• Кремний и марганец. Они специально добавляются в металл при плавке и действуют как раскислитель. Кроме того, они обеспечивают некоторую нейтрализацию серы.

Некоторые типы поворотных кулаков изготавливаются из высоколегированной или углеродистой стали. В этом случае деталь более прочная, имеет повышенный ресурс работы, что положительно сказывается на безопасности автомобиля, эксплуатируемого в тяжелых условиях. Недостаток легированной или углеродистой стали в ее дороговизне, поэтому сталь марки 35 ХГСА обладает достаточной прочностью (за счет термической обработки).

Расположение пальцев

Чаще всего цапфу изготавливают из легированной стали, чугуна и алюминия. Главное требование к изделию – прочность и способность выдерживать ударные нагрузки. Особенность поворотных кулаков, кроме алюминиевых, при повреждении они лопаются, а значит ремонту не подлежат.

Поворотный кулак делится на три категории:

• для независимой подвески переднего моста;
• для заднего моста полунезависимой подвески;
• для независимой подвески заднего моста.

Передняя ось

Ось здесь называется поворотным кулаком за возможность поворота колес. Кулак имеет ось для конических подшипников или отверстия для узла ступицы. Крепится к подвеске за счет шаровых опор рычагов:

• на двухрычажной подвеске (ВАЗ 2101-2123, «Москвич») ось крепится к двум рычагам через нижнюю и верхнюю шаровые опоры;
• на подвеске типа МакФерсон нижняя часть кулака крепится через шар к рычагу, верхняя часть предусматривает крепление к амортизатору, который удерживается опорой на стекле кузова.

Помимо прочего, цапфа имеет отверстия или сошки для крепления рулевого наконечника, за счет которых колеса имеют возможность вращаться с усилием на руле.

Задний мост

Кулак заднего моста имеет различные модификации:

• под балку (полузависимая подвеска), ось имеет несколько отверстий для крепления к балке, ось под ступичный узел, а также резьбу для крепления ступичного подшипника. Цапфа крепится к балке, узел ступицы выдавливается на ось цапфы, затем зажимается центральной гайкой;
• для независимой подвески предусмотрена цапфа той же конструкции, что и в передней подвеске. К кулаку крепится один или несколько рычагов, также есть модификации (алюминиевая цапфа), где в кулак запрессован плавающий сайлентблок. Чаще всего подшипник не выпрессовывается в задний кулак; вместо этого узел ступицы крепится 4 или 5 болтами.

Срок службы цапфы и причины выхода из строя

Срок службы поворотного кулака рассчитан на всю эксплуатацию автомобиля. Выход из строя цапфы может быть в нескольких случаях:

• Авария, когда при сильном ударе деформируется подвеска и ломается кулак;
• попадание в глубокую яму на большой скорости, для алюминиевых кулаков приводит к их деформации, а значит невозможности стабилизации развала-схождения;
• износ посадочного места под ступичный подшипник происходит из-за длительной езды с незатянутой колесной гайкой, а также из-за эксплуатации автомобиля с неисправным подшипником (сильный люфт создает большое трение и вибрацию).

Крайне редко возникают ситуации, когда есть выработки в посадочных местах под палец рулевого наконечника и шаровую опору. В этом случае подтяжка не помогает, петли все равно висят в «ушах» кулака, при этом эксплуатация автомобиля запрещена.

Признаки неисправностей

Следует обратить внимание на состояние поворотного кулака, если:

• При повороте появился стук в руле;
• На ступице колеса появился люфт;
• Во время движения отчетливо слышен стук даже на незначительных ямках.

При появлении таких симптомов лучше как можно скорее обратиться в сервис для диагностики. Для выявления проблем со штифтом потребуется разобрать этот узел (демонтировать все элементы систем, крепящиеся к кулаку). Некоторые неисправности (повышенный локальный износ) можно выявить визуально.

Чем заменить?

Замена цапфы — трудоемкий процесс. Рассмотрим несколько вариантов.

Передний кулак

Для замены кулака необходимо сразу заменить ступичные подшипники или в сборе. Перед демонтажем необходимо сразу оторвать центральную гайку ступицы (требуется длинное плечо), а также оторвать гайки крепления шаровых опор, рулевого наконечника. После того как колесо вывешено, снимается. Сначала отсоединяется наконечник рулевой тяги, благодаря этому штифт будет свободно вращаться. Далее демонтируется шаровая опора (если передний привод, то снимается амортизатор) и снимается кулак. Важно предварительно обработать стыки «жидким ключом», так как болты и гайки подвески часто подвержены коррозии. Цапфа монтируется в обратном порядке.

Задний кулак

Если подвеска независимая, то принцип демонтажных и монтажных работ тот же. Для оси полунезависимой балки достаточно снять колесо, затем открутить 4 болта крепления кулака. Если оставить старую ступицу, ее следует выпрессовать, но это возможно при помощи трехлапого съемника или гидравлического пресса. При установке новой цапфы болты крепления должны быть новыми, обязательно обработанными медной смазкой.

После установки нового кулака обязательно отрегулируйте подшипники, а также смажьте узел ступицы достаточным количеством смазки.

Видео по теме

Вот короткое видео, показывающее, как меняется цапфа на примере Dacia Logan:

Замена цапфы (поворотного кулака) Renault Logan

Смотреть это видео на YouTube

Вопросы и ответы:

Для чего нужна цапфа? На стационарных осях цапфа фиксирует опорный подшипник и вал, сводя к минимуму нагрузку на ось. На передних колесах эта деталь объединяет элементы ходовой части, подвески и тормозной системы. При этом цапфа (или поворотный кулак) позволяет одновременно прочно зафиксировать опорный подшипник ступицы и в то же время не препятствует вращению колес.

Что такое хаб-журнал? Это часть оси, на которой установлен упорный подшипник. На него напрессовывается ступица, к которой прикручивается колесо. На задней неподвижной оси этот элемент жестко фиксируется в неподвижном состоянии. В случае с передними колесами цапфой называют поворотный кулак, который имеет несколько иную конструкцию.

ЦАПФА TR4 ПРАВАЯ 3 ГРАДУСА

ЦАПФА TR4 ПРАВАЯ 3 ГРАДУСА

Деталь №:

133838

Цена

95,53 £

Цена без НДС @ 20%

79,61 £

• Об этой детали
• Информация о Триумфе

Передняя подвеска TR4 Цапфа 3-х колесного типа Правосторонняя с коническим уплотнением. Если требуется только штифт, его можно приобрести отдельно. Номер детали для заказа 101539

Для комплекта втулок заказывайте 101557K. Штифт через цапфу можно приобрести отдельно, номер детали для заказа 101539, и у нас есть большие запасы хороших бывших в употреблении цапф со штифтами, оснащенными 133838SH. Эти цапфы имеют верхнюю часть, обработанную для установки конического уплотнения, которое было введено в конце производства TR4 (примерно, когда был введен 3-градусный ролик) и продолжалось вплоть до последнего TR6.

Советы по установке

Шарнирное соединение между вертикальной тягой и нижней цапфой передней подвески TR2-4 является критической зоной безопасности, и ее следует периодически осматривать с осторожностью при обслуживании и подробно при работе с подвеской. Следующие советы помогут определить, является ли соединение приемлемым.

1. При разборке тщательно очистите компоненты и осмотрите их. При наличии любого физического повреждения замените компоненты.
2. Цапфа имеет штифт из закаленной стали, на котором вращаются нижние поперечные рычаги. Если это коррозия, это должно быть заменено. Номер детали для заказа 101539. Эти копии деталей (и когда они поставляются в сборе с цапфами) обычно поставляются без отверстий для шплинтов для крепления корончатых гаек, поэтому необходимо использовать самоконтрящиеся гайки, которые также необходимо заказывать. Номер детали NV607141.
3. Допустимы минимальные очаги ржавчины на резьбе вертикального звена, так как после очистки они фактически будут удерживать смазку и не будут влиять на работу, а чрезмерная коррозия означает, что вертикальное звено необходимо выбросить.
4. Чтобы проверить, находится ли взаимосвязь между цапфой и вертикальным звеном в допустимых пределах, свинтите их вместе до рабочего зацепления без уплотнения и измерьте «колебание» в верхней части вертикального звена. Допустимо до 3 мм. Более важно установить, есть ли вертикальный люфт. Это можно установить, вставив отвертку между цапфой и вертикальным звеном и раздвинув их друг от друга. Любое движение недопустимо.
5. Доступны новые детали, вертикальное звено 201803 и различные цапфы. 101557 с плоской вершиной 0°, 101557X с конической вершиной 0°, 133838 справа 3° и 133839 слева 3°. Все они доступны в бывшем исполнении (те же номера деталей с суффиксом SH), что может быть полезно для выборочной установки. Учитывая, что репродукции всегда делаются как копии оригинальных деталей, а не оригинальных чертежей, неудивительно, что подгонка различных деталей от разных производителей различается, даже если поставщиком является одна и та же компания. Из этого следует, что важна избирательная подгонка. Две новые детали могут вообще не подходить друг к другу, а то, что выглядит как изношенная цапфа, может идеально подойти к новому вертикальному звену.
6. Нам известно о отрицательном развале вертикальной связи на рынке. Мы не одобряем этот продукт, поскольку он игнорирует некоторые основные факты о подвеске. Соотношение между развалом колеса и наклоном шкворня – это фиксированный размер, указанный в Triumph более умными людьми, чем мы. Вертикальная связь с отрицательным развалом меняет это, что не может быть хорошо для геометрии подвески. Кроме того, было бы неразумно использовать только один, поэтому необходимо будет оплатить стоимость двух. Кроме того, вертикальная связь с отрицательным развалом не позволяет выполнять какие-либо регулировки для учета отклонений на 60-летнем автомобиле. Мы предпочитаем использовать наш комплект для регулировки развала RTR3112K, который позволяет сохранить исходные вертикальные звенья и установить стандартный или отрицательный развал по вашему желанию. Ранним автомобилям потребуются и другие компоненты, так как комплект предназначен для использования в сочетании с цапфами 3°. Этот комплект также вводит еще одно улучшение в виде изменения размера виртуальной качающейся оси, что позволяет автомобилю катиться по земле, а не выезжать из нее, что является дополнительным улучшением сцепления с дорогой и эффективности торможения. Неудивительно, что комплект для регулировки верхней точки опоры является частью наших интегрированных пакетов подвески, наиболее распространенными из которых являются RTR3105PK для TR2-3B и RTR3147PK для TR4.