Значение слова ШКВОРЕНЬ. Что такое ШКВОРЕНЬ?

Что такое шкворень?

Шкворень — деталь поворотных узлов различных агрегатов и систем автотракторной и иной техники; стальной стержень, выступающий в качестве силовой детали и оси поворота шарнирно соединенных деталей.

На автомобилях, тракторах и другой технике шкворни используются для соединения поворотных кулаков управляемых колес с балками, в качестве основы сцепного устройство полуприцепов и прицепов, в задней и передней навеске тракторов и т.д. Данная деталь выполняет несколько функций:


Конструкция шкворневого узла со сквозным шкворнем
  • Функция оси поворота шарнирно соединенных деталей;
  • Функция силового элемента, соединяющего детали шарнирного узла;
  • Функция направляющего элемента, обеспечивающего правильное рабочее положение шарнирно соединенных деталей;
  • Работа в системе смазки шарнирного соединения — подача и распределение смазочного материала по трущимся деталям.

Шкворень обеспечивает нормальную работу основных систем транспортного средства, поэтому от его состояния зависит надежность управления и безопасность. Данная деталь в процессе работы подвергается значительным нагрузкам и износу, и периодически нуждается в замене. Чтобы сделать верный выбор нового шкворня, следует разобраться в его типах и конструктивных особенностях.

Как выбрать шкворень для полуприцепа

Лучше всего искать деталь на замену по коду ранее использовавшейся. Таким образом, можно найти не только такой же вариант, но и аналог, идентичный оригиналу от другого производителя.

Обычно шкворень изнашивается в результате длительной эксплуатации или при отсутствии регулярной смазки.

Российские водители предпочитают палец сцепного устройства от компаний Jost, Fontaine Truck Equipment, Georg Fisher, ASF, Fruehauf.

Например, шкворень от фирмы САФ подходит для полуприцепов Ивеко, Кроне, Вельтон, Когель, Хюндай, МАН, Шмитц Каргобулл, Мерседес-Бенц, Скания, Рено, Вольво, КамАЗ, МАЗ и ДАФ.

Шкворень JOST
Шкворень JOST

Типы и конструкция шкворней

Используемые сегодня шкворни можно разделить на три группы по применимости:

  • Шкворень поворотного кулака (поворотной цапфы) управляемого колеса транспортного средства;
  • Шкворень седельно-сцепного устройства (шкворень полуприцепа);
  • Шкворень прицепных устройств и навесок.

Деталь каждого типа имеет свои конструктивные особенности и сферы применения.

Шкворень поворотного кулака (поворотной цапфы)


Поворотный кулак со сквозным шкворнем 
Поворотный кулак с раздельными шкворнями

Деталь данного типа является частью шарнирного соединения поворотного кулака (цапфы) управляемого колеса с колесной балкой. Фактически, шкворень удерживает на себе колесо, воспринимая все моменты и нагрузки, и передавая их на раму автомобиля. Шкворни делятся на две группы по применимости и конструкции:

  • Для шкворневых узлов с одним сквозным шкворнем;
  • Для шкворневых узлов с двумя раздельными шкворнями.

В первом случае один шкворень проходит через верхнюю и нижнюю точки соединения поворотного кулака с балкой моста (соответственно, на одном мосту используется два шкворня). Такое соединение является наиболее простым и надежным, однако оно подходит только для транспортных средств с не ведущим передним мостом. Дело в том, что шкворень проходит через ось балки и, соответственно, делает невозможным установку полуоси или иных деталей.

Во втором случае верхние и нижние точки соединения поворотного кулака и балки моста соединены отдельными шкворнями уменьшенной длины (соответственно, на мосту используется сразу четыре шкворня). Такие соединения более сложны, однако они подходят для ведущих мостов — шкворни оставляют место для полуосей (или шарниров равных угловых скоростей), обеспечивая передачу крутящего момента от редуктора на управляемые колеса.

Конструкция деталей первого и второго типа отличается.

Сквозной шкворень — это стальной стержень постоянного или переменного профиля, на поверхности которого могут выполняться различные выточки для упора фиксирующих штифтов, а также отверстия или каналы для распределения смазочного материала. На детали выделяются верхняя и нижняя шейки, также на ней может нарезаться резьба для фиксации в кулаке/цапфе. Шкворень посредством подшипников скольжения или качения устанавливается в соответствующие отверстия в поворотном кулаке и в балке моста, обеспечивая их соединение. Деталь фиксируется штифтом сбоку либо резьбой, и крышками в верхней и нижней части, в крышках или в поворотном кулаке могут располагаться пресс-масленки.

Раздельные шкворни — это укороченные стальные стержни переменного профиля, которые устанавливаются в двух точках соединения поворотного кулака и балки моста. Один кулак удерживается двумя шкворнями — верхним и нижним, они могут иметь как идентичную конструкцию, так и отличаться деталями или размерами.

Шкворни могут устанавливаться двумя способами:

  • На подшипниках скольжения (вкладышах);
  • На подшипниках качения.

В первом случае шкворень устанавливается в бронзовые или стальные втулки, во втором — в роликовые или игольчатые подшипники. Существуют и сквозные шкворни с комбинированной установкой, с верхней стороны — на вкладыш, с нижней — на подшипник, который в данном случае называется опорным.

Отдельную группу составляют раздельные шкворни со сферическими вкладышами. Эти детали с одной стороны жестко монтируются в балке моста (обычно с помощью выполненной на их корпусе резьбы — просто зажимаются гайкой), а с другой имеют сферическую головку, которой упираются в сферический вкладыш на корпусе поворотного кулака. Такую конструкцию имеют шкворневые узлы старого образца на автомобилях УАЗ и на некоторых других.

Шкворни поворотных кулаков (цапф) изготавливаются из конструкционных углеродистых и легированных сталей различных марок (45, 50, 40Х, 18ХГТ, 25ХГТ, 30ХГТ, 20ХГР, 12ХН3А и других отечественных и зарубежных аналогов), которые поддаются цементации поверхности (термической обработке для повышения твердости) и имеют высокую вязкость. Эти детали обладают повышенной прочностью и износоустойчивостью, благодаря чему они обеспечивают надежность всего шкворневого узла.

Шкворень прицепных устройств и навесок

Шкворень прицепных устройств и навесок служит для соединения прицепов и навесного оборудования с навесками или с соответствующим устройством на заднем (а иногда и переднем) бампере транспортного средства. Деталь данного типа часто называют просто «пальцем», она отличается многообразием конструкций и исполнений. В простейшем случае это стальной «грибок» — палец с расширением в верхней части и с отверстием в нижней для установки шплинта или иного фиксирующего устройства. Также существуют шкворни более сложной конструкции, имеющие различные крюки, фиксирующие устройства и другие вспомогательные детали.

Обслуживание и проверка

Перед тем как начать использовать новый шкворень, необходимо тщательно обильно его смазать. При этом высококонсистентный состав (дисульфид молибдена, графит) наносится также на накатную плиту и запорное устройство.

На заметку. Регулярное нанесение смазки на детали сцепного механизма ПП значительно повышает период его безотказного функционирования.

Шкворни для седельноприцепных устройств

Это одна из деталей шарнирного соединения любого полуприцепа, с устройством ССУ, установленным на седельных тягачах. Деталь монтируется на полуприцепе, вставляется в ССУ, надёжно закрепляется в последнем. Это обеспечивает гарантированное удержание полуприцепа, сохраняет возможность поворота при движении и маневрировании.

Шкворни данной группы стандартизованы. По диаметрам (в миллиметрах), которые имеют сопрягаемые поверхности детали, различают три основных типа:

  • 100;
  • 89 (в дюймах 3,5);
  • 50,8 (соответственно, 2,0”).

Шкворни первого типа применяются только на технике, изготовленной в России. Детали 2 и 3 типа полностью отвечают положениям международных нормативов.

Шкворни этой группы изготавливаются в двух вариантах:

  • с фланцем;
  • не имеющие такового.

1 тип представляет стержень с фланцем. Монтаж к полуприцепу предусматривает болтовое соединение. Ставится на внутренней либо внешней поверхности донной части полуприцепа. Возможна комплектация фланцами, рассчитанными под винт, имеющей потайную головку, либо стандартный болт.

Вторая версия представляет стержень, имеющий сверху внешнюю резьбу. Ставится в приваренную на полуприцеп втулку.

Независимо от варианта, шкворни данной группы конструктивно производятся одинаково. Это стержень цилиндрического типа заданной длины. Снизу на нём выполняется проточка фиксированной ширины, являющаяся сопрягаемой поверхностью. Её деталь вставляется в ССУ, где прочно фиксируется благодаря форме конструкции. Сверху, с учётом типа детали, может выполняться фланец (вариант, резьба).

Шкворень поворотной цапфы, кулака

Представляет деталь конструкции, выполняющую задачу удержания колеса, с восприятием всех нагрузок, последующим распределением на раму транспортного средства.

По конструктивному исполнению и применимости, подобные детали делят на две подгруппы:

  • применяемые в шкворневых узлах, укомплектованных сквозным шкворнем;
  • используемые для аналогичных узлов, с парой подобных деталей, устанавливаемых раздельно.

Сквозной шкворень предусматривает его пропуск через обе точки соединения мостовой балки с поворотным кулаком (сверху, снизу). Следовательно, на каждом мосту, в этом варианте, применяется два шкворня.

Подобное соединение наиболее надёжное и простое. Н

Подобное соединение наиболее надёжное и простое. Но применяется только в транспортных средствах, имеющих задний ведущий мост. Объясняется это тем, что деталь проходит сквозь ось балки. Поэтому установить полуоси, другие детали, невозможно.

Раздельные шкворни, имеющие меньшую длину, обеспечивают независимое соединение балки и поворотного кулака в 2 точках, сверху и снизу. На один мост используется 4 подобные детали.

Эти соединения сложнее в техническом плане, однако допускают монтаж на ведущих мостах. Подобная установка шкворней оставляет достаточно места для монтажа шарниров либо полуосей, и обеспечивает передачу крутящего момента на управляемые колёса с редуктора.

Расчет нагрузки на шкворень

Палец седла полуприцепа несмотря на прочную сталь, из которой он изготовлен, может деформироваться, ломаться. Зачастую это происходит при нарушении балансира задней оси или при перевозке грузов с массой, превышающей нормативную.

Для того чтобы избежать повреждения шкворня, производится расчет допустимой нагрузки (D), измеряемой в Килоньютонах, по формуле:

D=g*(0,6*T*R)/(T+R-U),

где

  • g – ускорение свободного падения (9,81 м/с2);
  • U – нагрузка на седло (кг);
  • R – полный вес прицепа (кг);
  • T – полная масса тягача (кг).

Вопросы выбора и замены шкворней

Выбор шкворней поворотных кулаков довольно прост, так как на большинстве автомобилей используются детали индивидуальной конструкции, которые неприменимы к другим транспортным средствам. Поэтому при износе, деформации или разрушении шкворня следует использовать деталь того же типа и каталожного номера. Замену шкворня необходимо выполнять вместе со всеми втулками (так как они подвергаются наибольшему износу, старые втулки использовать нельзя) и подшипниками (если они предусмотрены). Выполнить такую замену позволяют присутствующие в продаже ремонтные комплекты, содержащие весь набор необходимых деталей для ремонта шкворневого узла.

Выбор шкворней полуприцепов и пальцев прицепных устройств/навесок более прост — эти детали стандартизированы и в большинстве случаев взаимозаменяемы. Однако в случае ССУ следует учитывать тип шкворня (с фланцем или без) и его размер. Эти детали могут предлагаться отдельного и в комплекте с крепежом.

Выполнять замену шкворней необходимо в соответствии с инструкцией по ремонту и техническому обслуживанию данного конкретного транспортного средства. Зачастую для этой работы требуется специальный инструмент (выпрессовщик шкворней и подшипников, и другой) и приспособления, о которых нужно позаботиться заблаговременно. При этом следует соблюдать требования техники безопасности и охраны труда.