Шкворень УАЗ: одна из основ управляемости и маневренности внедорожника
В передней оси полноприводных автомобилей УАЗ расположены шкворневые узлы со ШРУСами, которые делают возможной передачу крутящего момента на колеса даже при их повороте. Важную роль в данном узле играют шкворни — все об этих деталях, их назначении, типах, конструкции и работе читайте в данной статье.
Что такое шкворень УАЗ, его назначение и функции
Шкворень — стержень, образующий шарнирное соединение поворотного кулака (в сборе со ступицей колеса) и шаровой опоры поворотного кулака (ШОПК, внутри опоры располагается шарнир равных угловых скоростей, ШРУС) на переднем мосту полноприводных автомобилей УАЗ. Шкворни являются компонентами шкворневого механизма, который обеспечивает возможность отклонения управляемых колес без разрыва потока крутящего момента.
Шкворни УАЗ имеют следующие функции:
• Выступают в роли осей, вокруг которых может качаться поворотный кулак;
• Выступают в роли соединительных компонентов, объединяющих шаровую опору и поворотный кулак в единый узел;
• Выступают в роли несущих компонентов, которые обеспечивают необходимую жесткость шкворневого узла, а также воспринимают возникающие во время движения автомобиля моменты сил от поворотного кулака (а он, в свою очередь, от колеса) и передают их на балку моста.
Шкворни УАЗ, несмотря на простую конструкцию, играют важную роль в функционировании переднего моста внедорожника, а значит и всего автомобиля.
Типы шкворней УАЗ
В общем случае шкворень — короткий стержень той или иной формы, который верхней частью запрессовывается в корпус поворотного кулака, а нижним концом имеет шарнирное соединение с корпусом шаровой опоры. Для соединения поворотного кулака с ШОПК используется два шкворня — верхний и нижний, на всем мосту, соответственно, устанавливается четыре шкворня.
В разные годы на передние мосты автомобилей УАЗ устанавливалось три основных типа шкворней:
• Т-образные цилиндрические шкворни (с вращением в бронзовой втулке);
• Составные шкворни с шаром (с вращением на шаре);
• Составные подшипниковые шкворни (с вращением на коническом подшипнике);
• Цилиндроконические шкворни со сферической опорой (с вращением в бронзовом сферическом вкладыше).
Т-образные цилиндрические шкворни — это классическое решение, которое ставилось на ранние модели автомобилей УАЗ с ведущими мостами типа «Тимкен» (с разъемным картером редуктора). Составные шкворни с шаром и подшипником — более современное решение, эти детали ставятся на ведущие мосты типа «Тимкен» взамен обычных шкворней, они имеют те же габариты. Шкворни со сферической опорой начали устанавливаться на новые модели автомобилей УАЗ с ведущими мостами типа «Спайсер» — УАЗ-31519, 315195 («Хантер»), 3160, 3163 («Патриот») и их модификации.
Шкворни различных типов имеют существенные конструктивные отличия.
Конструкция и принцип работы Т-образных цилиндрических шкворней
Такой шкворень представляет собой деталь в виде двух цилиндров разного диаметра, выточенную из цельной заготовки. На торце верхней (широкой) части, в его центре, выточен канал с резьбой для установки пресс-масленки. Рядом, со смешением от центра, высверлен канал меньшего диаметра с гладкими стенками под установку стопорного штифта. На боковой поверхности нижней (узкой) части предусмотрена кольцевая выточка для распределения смазки. Также в шкворне может выполняться сквозной продольный канал для смазки всего узла в сборе.
Шкворень широкой частью запрессовывается в корпус поворотного кулака и фиксируется стальной накладкой (она удерживается четырьмя болтами), а проворачивание предотвращается штифтом. Своей узкой частью шкворень устанавливается в бронзовую втулку, запрессованную в корпус шаровой опоры. Втулка калибруется таким образом, чтобы шкворень мог проворачиваться в ней без заклинивания. Между широкой частью шкворня и корпусом шаровой опоры укладываются металлические прокладки, с помощью которых осуществляется центровка всего шкворневого механизма. Для облегчения поворота и снижения интенсивности износа деталей шкворни установлены под небольшим углом.
Работает механизм с данными шкворнями просто: при выполнении маневра поворотный кулак посредством сошки отклоняется от среднего положения, шкворни поворачиваются своими узкими частями во втулках, запрессованных в корпусе шаровой опоры. При поворотах консистентная смазка из канала шкворня поступает в выточку в его нижней части, где распределяется в пространстве между шкворнем и втулкой — это снижает силы трения и сокращает интенсивность износа деталей.
Конструкция и работа шкворней на шаре
Такой шкворень состоит из трех частей: верхней, запрессованной в корпус поворотного кулака, нижней, запрессованной в корпус ШОПК, и зажатого между ними стального шара. Шар укладывается в полусферические лунки, выточенные в торцевых частях половин шкворня. Для смазки шара в половинах шкворня выполнены осевые каналы, в верхней части шкворня предусмотрен резьбовой канал для пресс-масленки.
Монтаж шкворней на шарах отличается от монтажа обычного шкворня только тем, что нижняя половина жестко устанавливается в корпусе шаровой опоры, поэтому здесь нет бронзовой втулки.
Работает шкворневой механизм с деталями данного типа просто: при отклонении колеса верхняя часть шкворня проворачивается на шаре, причем и сам шар несколько проворачивается относительно половин шкворня. Это обеспечивает снижение сил трения и сокращение интенсивности износа деталей относительно стандартного шкворня.
Конструкция и принцип работы шкворней на подшипнике
Конструктивно шкворень с подшипником устроен наиболее сложно, он состоит из трех деталей: нижней половины, на которую напрессовывается конический подшипник (дополнительно может использоваться упорное кольцо, подкладываемое под подшипник), и обоймы подшипника, запрессовываемого в корпус поворотного кулака. В нижней половине предусмотрен осевой канал для подачи смазки, в обойме подшипника выполняется боковой канал под штифт и центральный канал под установку пресс-масленки.
В сущности, данный тип шкворня является модернизацией шкворня на шаре, но здесь две половины проворачиваются на подшипнике, что позволяет значительно снизить силы трения и в целом повысить надежность узла. Применение конических подшипников обеспечивает повышенную устойчивость к осевым нагрузкам, которые возникают при эксплуатации автомобиля.
Конструкция и принцип работы шкворней со сферической опорой УАЗ «Хантер» и «Патриот»
Данные шкворни объединяют в себе преимущества обычных шкворней и шкворней на шаре, от первых они взяли простоту конструкции, от вторых — улучшенные характеристики и сниженные силы трения. Конструктивно шкворень представляет собой цилиндроконический стержень с полусферической головкой, выточенный из одной заготовки. На узкой части шкворня предусмотрена резьба под гайку, вдоль оси детали высверлен канал для смазки, а на головке выполнены проточки для распределения смазки по трущимся поверхностям.
Шкворень жестко устанавливается в корпусе поворотного кулака, для фиксации используется зажимная втулка, в которую шкворень входит своей конической частью, а сверху через стальную накладку шкворень с втулкой стягивается гайкой. Сферической частью шкворень упирается в бронзовый вкладыш (сегодня есть модификации с пластиковыми вкладышами, однако они менее надежные), который, в свою очередь, уложен в опору шкворня на корпусе ШОПК. Регулировка относительного положения деталей узла осуществляется с помощью прокладок, подкладываемых под накладку шкворня.
Работает шкворень данного типа следующим образом: при повороте колеса шкворни, жестко соединенные с корпусом кулака, своими сферическими головками проворачиваются во вкладышах. Причем такие шкворни лучше воспринимают отклонения кулака в вертикальной плоскости, что обеспечивает их длительный ресурс и надежность работы в любых условиях.
Шкворни всех типов с течением времени изнашиваются, какое-то время этот износ можно компенсировать подтяжкой деталей или увеличением числа прокладок, однако данный ресурс быстро исчерпывается и шкворни требуется менять. При правильной и своевременной замене шкворней автомобиль вновь приобретает устойчивость на дороге и может безопасно эксплуатироваться даже в сложных условиях.
