Вероятно, каждый из нас наблюдал мрачно стоящие "Жигули" с передним колесом, у которого опущена шаровая опора. Происходит это из-за небрежных автолюбителей или из-за покупки низкокачественной запчасти. Сегодня автомобили уже совсем другие, и выбор запчастей гораздо больше. Но улучшилось ли их качество с тех пор? Чтобы выяснить это, мы приобрели шесть разных брендов шаровых опор для одной из самых популярных иномарок в России — Ford Focus второго поколения. Приступим к их разрушению!
Методика испытаний
Мы опираемся на ГОСТ Р 52433-2005 «Автомобильные транспортные средства. Шарниры шаровые. Технические требования и методы испытаний», разработанный в НАМИ, который жестко устанавливает требования к этим деталям.
Тестирование вырыва шаровых пальцев, определение стали и проверка прочности крепежа проведены в аккредитованной лаборатории НПО «Завод „Волна“», а тест на морозоустойчивость — в аккредитованной лаборатории НПО «Талис».
Разрушение
Согласно требованиям ГОСТа, одним из основных испытаний для шаровых шарниров является определение силы разрыва пальца из корпуса. На нашей универсальной машине растяжения-сжатия Р10 мы проводили данное испытание. Для каждого диапазона диаметров шаровых пальцев определено минимальное усилие разрыва. В нашем случае диаметры шаров варьируются от 26,8 мм (Moog) до 28 мм (NK и CTR). Все остальные испытуемые имеют диаметр шара 27 мм. В пределах от 25 до 29 мм минимальная сила разрыва должна быть не менее 2100 кгс.
Таблица представляет результаты испытаний.
По результатам испытаний на разрыв шарового пальца от корпуса рулевого наконечника все рулевые наконечники соответствуют ГОСТ Р 52433-2005. Однако, проводится сравнительный тест, поэтому каждый рулевой наконечник будет оцениваться с учетом его запаса прочности, заложенного в конструкцию.
Самые низкие значения коэффициента запаса по усилию вырыва (1,71) замечены у шаровых марок NK и Meyle. В то же время, три болта класса прочности 10.9 не выдержали нагрузки и лопнули сами по себе, не нанеся при этом никакого вреда пальцу опоры CTR.
Проверка крепежа и пыльников
Предпринимая новые шаги в составлении методики тестирования, мы приняли решение провести проверку качества прилагаемого комплекта крепежных элементов в соответствии с ГОСТ ISO 898-1-2014 "Механические свойства крепежных изделий из углеродистых и легированных сталей" на выносливость при разрыве.
Данные испытаний показали, что все использованные крепежные элементы соответствуют необходимому уровню прочности, который составляет 10.9.
Для проверки морозостойкости шаровых опор, резиновые пыльники подвергаются испытанию при температуре –40 °C с суточной выдержкой, за которым следует оценка их эластичности. Этот тест позволяет определить, нужно ли заменить шаровую опору на новую после первой зимы. Даже хорошо изготовленные шаровые пальцы и их обоймы быстро изношиваются при контакте с песком, грязью и солью, что неминуемо приведет к их поломке, особенно если пыльник поврежден.
Помимо коэффициента конверсии, все шаровые опоры комплектуются стандартными пылезащитными оболочками, которые крепятся с помощью двух кольцевых хомутов, удерживающих их в верхнем и нижнем положениях. Однако только у CTR резиновый пыльник несъемный — он прочно связан с металлическим корпусом благодаря вулканизации, поэтому при повреждении необходимо заменить его вместе с шаровой опорой.
В отличие от предыдущего теста рулевых наконечников на Ford Focus II, где 80% претендентов провалились после заморозки, эксперимент с шаровыми опорами показал, что из шести защитных резиновых чехлов всего четыре успешно преодолели несколько зим.
Исследование эластичности после заморозки показало, что у пыльника шаровой опоры Meyle откололась часть ободка, который предназначен для фиксации стопорного кольца-хомута, что может привести к его смещению. А вот с защитным чехлом Fenox произошла настоящая беда: он замерз настолько сильно, что при падении просто разбился, словно стеклянный бокал.
Химический анализ стали пальцев
Окончательное испытание проводилось с использованием химического анализа и выявления марки стали, применяемой для изготовления шаровых пальцев. В этом процессе нам помогает спектрометр ДФС 500, способный определить количество каждого легирующего или вредного вещества в составе стали.
Из результатов проведенного исследования химического анализа стало ясно, что все испытуемые пальцы изготовлены из конструкционных легированных сталей, входящих в диапазон 35Х–40Х. Другими словами, легирующим элементом, используемым в данном случае, является около 1% хрома.
Какой вывод следует сделать?
По результатам теста можно утверждать, что в текущий момент большинство проверенных нами шаровых опор годны для установки на автомобиль. Все шаровые опоры обладают запасом прочности, превышающим требования на 70% и более. Также было обнаружено, что крепеж, поставляемый с большинством опор производителями, соответствует требуемому классу прочности и может быть использован безопасно. Однако, не все опоры смогут пережить первую зиму.
По общим результатам проведенных тестов мы объявляем победителем шаровую опору CTR.
У данной модели шаровой опоры удалось протестировать нагрузку в 4,5 тонны без возможности снять палец (позже выяснилось, что это вызвано обрывом крепежных болтов). Она идеально подходит для использования в любую погоду, однако замена пыльника в случае его повреждения не предусмотрена. Кроме того, вызывает опасения экономия на комплектации — придется отдельно покупать высокопрочные крепежные болты (обновление: начиная с 2020 года комплектация шаровой опоры CTR включает крепежные болты).
На втором месте располагается Delphi. Она обладает самым высоким запасом прочности при вырыве из опор, на которых также проверялась возможность снятия пальца — выдерживает более 4 тонн. Можно использовать даже зимой с уверенностью.
Третье место занимает Moog. Она немного уступает Delphi по прочности, но также может выдержать любую зиму.
Прочность у NK и Meyle одинаковая и составляет 71%, что вполне безопасно. Однако пыльник шаровой опоры от Meyle получил некоторые повреждения рядом со стопорным кольцом. Это означает, что пыльник остался герметичным, но есть риск, что кольцо-хомут может отвалиться.
Fenox показался аутсайдером в процессе тестирования. В противном случае, он бы мог занять второе место по прочности. Также вызывает сомнения выбор слишком длинного крепежа.
