Τα ρουλεμάν τροχών επιτρέπουν την περιστροφή του τροχού, σε σχέση με το σασί του αυτοκινήτου, ενώ, παράλληλα, υποστηρίζουν τα φορτία που εφαρμόζονται στον τροχό.
Τα έδρανα ή τριβείς αποτελούν φορείς στήριξης και οδήγησης κινούμενων μηχανολογικών μερών, όπως είναι οι άξονες. Δέχονται τις δυνάμεις που αναπτύσσονται κατά τη λειτουργία των μηχανών και τις μεταφέρουν στα σταθερά τους μέρη.
Τα έδρανα χωρίζονται σε δύο βασικές κατηγορίες: στα έδρανα ολίσθησης ή «κουζινέτα» και στα έδρανα κύλισης ή «ρουλεμάν».
Ένα Ρουλεμάν (ή Έδρανο Κύλισης) αποτελείται από τέσσερα μέρη:
- Τον Εσωτερικό Δακτύλιο
- Τα Στοιχεία Κύλισης
- Τη Σφαιροθήκη ή κλωβό
- Τον Εξωτερικό Δακτύλιο
Οι δύο δακτύλιοι, εσωτερικός και εξωτερικός, κατασκευάζονται από κράματα χάλυβα υψηλών απαιτήσεων, συνήθως χρωμιούχα ή χρωμονικελιούχα. Είναι διαμορφωμένοι ώστε ανάμεσά τους να δημιουργούνται αυλάκια – τροχιές και να οδηγούνται τα στοιχεία κύλισης. Ο εσωτερικός δακτύλιος στερεώνεται πάνω στην άτρακτο, ενώ ο εξωτερικός στηρίζεται στην επιφάνεια της βάσης του εδράνου.
Τα Στοιχεία Κύλισης κατασκευάζονται, επίσης, από κράματα χάλυβα υψηλών απαιτήσεων, συνήθως χρωμιούχα ή χρωμονικελιούχα. Μπορούν να έχουν μορφή σφαίρας, βαρελοειδούς κυλίνδρου, κόλουρου κώνου, βαρελοειδούς κόλουρου κώνου ή βελόνας. Έτσι, ανάλογα με τη μορφή των στοιχείων κυλίσεως, διακρίνουμε έδρανα κύλισης:
- Σφαιρικά ή ένσφαιρα
- Κυλινδρικά
- Κωνικά
- Βαρελοειδή
- Βελονοειδή.
Σε όλα τα είδη, τα στοιχεία κύλισης συγκρατούνται μέσω ενός κλωβού σε ορισμένη απόσταση μεταξύ τους, που στην περίπτωση σφαιρικών σωμάτων κύλισης ονομάζεται και σφαιροθήκη.
Η Σφαιροθήκη κατασκευάζεται από χαλυβοκράματα υψηλών απαιτήσεων, όπως χρωμιούχα ή χρωμονικελιούχα, που λειαίνονται επιφανειακά και υπόκεινται σε επιφανειακή θερμική κατεργασία, ώστε να αποκτήσουν επιφανειακή σκληρότητα.
Ανάλογα με τη διεύθυνση της δύναμης και τις ροπές φόρτισης των στηριζόμενων στοιχείων, τα ρουλεμάν χωρίζονται σε:
- Εγκάρσια ή ακτινικά
- Αξονικά ή ωστικά έδρανα
- Έδρανα συνδυασμένης φόρτισης.
Τα εγκάρσια ρουλεμάν είναι κατάλληλα για να δέχονται, κυρίως, εγκάρσια φορτία και έχουν πάντοτε δακτυλιοειδή μορφή, ενώ τα αξονικά παραλαμβάνουν μόνο αξονικά φορτία και έχουν δισκοειδή μορφή. Τα έδρανα συνδυασμένης φόρτισης μπορούν να δέχονται και αξονικά και εγκάρσια φορτία και έχουν δακτυλιοειδή ή δισκοειδή μορφή.
Μονόσφαιρα ρουλεμάν
Η απλούστερη μορφή ρουλεμάν είναι τα απλά σφαιρικά ρουλεμάν (ή μονόσφαιρα), που μπορούν να φέρουν ακτινικά και μικρά αξονικά φορτία. Είναι απλά στον σχεδιασμό, κατάλληλα για υψηλές ή ακόμα και πολύ υψηλές ταχύτητες, ανθεκτικά στη λειτουργία και απαιτούν μικρή συντήρηση. Συνιστούν τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα ρουλεμάν και διατίθενται σε διάφορους τύπους και μεγέθη.
Όσον αφορά την αύλακα στους δακτυλίους, τα σφαιρικά ρουλεμάν διακρίνονται σε: Μονόσφαιρα με βαθύ αυλάκι, μονόσφαιρα, λυόμενα, γωνιώδους επαφής, σταθερά μονόσφαιρα γωνιακής επαφής, σταθερά δίσφαιρα, γωνιώδους επαφής και δίσφαιρα αυτορρυθμιζόμενα.
Τα μονόσφαιρα με βαθύ αυλάκι έχουν την απλούστερη κατασκευή και χρησιμοποιούνται περισσότερο από κάθε άλλον τύπο. Αντέχουν σε μεγάλα ακτινικά και αξονικά φορτία και συχνά αντικαθιστούν καλύτερα τα αξονικά έδρανα. Αντέχουν σε μεγάλες ταχύτητες και σε εξαιρετικά μεγάλο αριθμό στροφών.
Τα μονόσφαιρα πλάγιας ή γωνιώδους επαφής φέρουν μεγάλα ακτινικά και αξονικά φορτία κατά τη μία μόνο αξονική φορά καταπόνησης. Είναι κατάλληλα για την έδραση του τροχού, τοποθετούμενα βέβαια σε ζεύγη, ώστε να καλύψουν και τις δύο φορές καταπόνησης.
Στα μονόσφαιρα πλάγιας επαφής ο εξωτερικός τους δακτύλιος φέρει εσωτερική προεξοχή, μονόπλευρη, για τροχιά γωνιώδους επαφής, που επιτρέπει την εξάρμοσή του, ενώ ο εσωτερικός δακτύλιος έχει την ίδια μορφή με τους μονόσφαιρους τριβείς με βαθύ αυλάκι. Μπορούν να δεχθούν ακτινικά και αξονικά φορτία μόνο προς μία κατεύθυνση. Τοποθετούνται πάντοτε κατά ζεύγη με αντίθετη φορά και ρυθμίζονται με περιορισμένο διάκενο, απαραίτητο για την ομαλή λειτουργία τους.
Ακόμη καλύτερη απόδοση στον ρόλο της έδρασης του τροχού έχουν τα κωνικά ρουλεμάν. Τα στοιχεία κύλισής τους είναι κύλινδροι και φέρουν μεγάλα ακτινικά και αξονικά φορτία, με μεταβαλλόμενο μέγεθος φορτίου.
Δίσφαιρα ρουλεμάν
Αρχικά στα αυτοκίνητα χρησιμοποιούσαν ρουλεμάν μονής σειράς, τοποθετημένα σε ζεύγη. Σε σύγκριση με αυτόν τον τύπο συμβατικής διάταξης ρουλεμάν, τα δίσφαιρα ρουλεμάν τροχών, που ενσωματώνουν δύο σειρές στοιχείων κύλισης, πλεονεκτούν, καθώς δεν απαιτούν ρύθμιση (προφόρτιση ή ευθυγράμμιση).
Τα δίσφαιρα ρουλεμάν γωνιώδους επαφής είναι αυτά που συνδυάζουν δύο μονόσφαιρα ρουλεμάν πλάγιας επαφής με αντίθετες κατευθύνσεις σε έναν τριβέα. Εκτός από τα ακτινικά φορτία, μπορούν να δεχθούν μεγάλα αξονικά φορτία και από τις δύο πλευρές τους. Είναι κατάλληλα σαν τριβείς για απόλυτη και ακριβή συγκράτηση του άξονα και από τις δύο κατευθύνσεις. Κατασκευάζονται και τοποθετούνται με μηδαμινό ή ανύπαρκτο ακτινικό διάκενο.
Μονάδες μουαγιέ
Η τοποθέτηση των ρουλεμάν κρύβει πολλές πιθανές κακοτεχνίες και οι κατασκευαστές των αυτοκινήτων προσπαθούν να απλοποιήσουν τη διαδικασία συναρμολόγησης, αποφεύγοντας τα σημεία ενδεχόμενου λάθους. Η υιοθέτηση των δίσφαιρων ρουλεμάν ονομάζεται, εμπορικά, μονάδα μουαγιέ πρώτης γενιάς.
Τα πλεονεκτήματα της πρώτης γενιάς μουαγιέ, των δίσφαιρων ρουλεμάν, είναι η συμπαγής κατασκευή, που παρέχει καλύτερη αξιοπιστία, και η απλούστερη διαδικασία τοποθέτησης.
Στη δεύτερη γενιά μουαγιέ ο εξωτερικός δακτύλιος ενσωματώνεται, συνήθως, μαζί με έναν περιστρεφόμενο εξωτερικό δακτύλιο, σε μη κινητήριους μπροστινούς ή πίσω τροχούς και λειτουργεί σαν φλάντζα, για εύκολη τοποθέτηση στο σασί του αυτοκινήτου.
Η φλάντζα είναι ιδιαίτερα ανθεκτική, διαθέτει οπές με σπείρωμα ή βίδες και έναν οδηγό για το κεντράρισμα, κατά τη συναρμολόγηση του δισκόφρενου και του τροχού. Οι σχεδιασμοί διαφέρουν για τον περιστρεφόμενο εσωτερικό δακτύλιο, ενώ ο εξωτερικός στερεώνεται στην ανάρτηση.
Τα πλεονεκτήματα της δεύτερης γενιάς μουαγιέ είναι η μείωση του αριθμού των εξαρτημάτων, η βελτιωμένη ακαμψία, η αύξηση της ακρίβειας και η καλύτερη προσαρμογή στις συνθήκες λειτουργίας.
Οι μονάδες μουαγιέ 3ης γενιάς ενσωματώνουν δύο λειτουργίες τοποθέτησης: Σύνδεση στο πλαίσιο και στερέωση στο δισκόφρενο και το χείλος του τροχού, από τις φλάντζες που είναι ενσωματωμένες στον εσωτερικό και τον εξωτερικό δακτύλιο. Χρησιμοποιούνται, συνήθως, σε κινητήριους μπροστινούς τροχούς.
Η φλάντζα του εξωτερικού δακτυλίου είναι βιδωμένη στην ανάρτηση. Ο περιστρεφόμενος εσωτερικός δακτύλιος με τη φλάντζα, τον οδηγό και τις οπές με σπείρωμα ή τις βίδες, είναι σχεδιασμένος για τη συναρμολόγηση του δισκόφρενου και του τροχού.
Η ενσωμάτωση του ρουλεμάν στο αυτοκίνητο μπορεί επίσης να παρέχει μία λειτουργία μετάδοσης στην περίπτωση ενός κινητήριου τροχού, όπου η κίνηση παρέχεται μέσω ενός πολύσφηνου στην οπή.
Το πλεονέκτημα της 3ης γενιάς είναι η εύκολη τοποθέτηση, λόγω της εργοστασιακής προφόρτισης.
Συμπτώματα βλάβης ρουλεμάν τροχού
Όσον αφορά τις βλάβες, το θετικό με τα ρουλεμάν τροχού είναι ότι παρουσιάζουν μερικά εμφανή συμπτώματα, οπότε ο οδηγός αντιλαμβάνεται πότε έχουν χαλάσει. Τα πιο χαρακτηριστικά σημάδια που δείχνουν την αστοχία του ρουλεμάν είναι τα εξής:
- Θόρυβος
Το πιο κοινό σύμπτωμα των ελαττωματικών ρουλεμάν τροχών είναι ο περίεργος θόρυβος που παράγουν, όταν προκύψει αστοχία. Μπορεί να ακούσετε βουητό, ξύσιμο, τρίξιμο ή άλλο θόρυβο, ανάλογα με τη φθορά. Ακόμη, ο θόρυβος θα αυξηθεί και θα γίνεται πιο δυνατός, όσο αυξάνει η ταχύτητα του αυτοκινήτου, ανεξάρτητα από τις στροφές του κινητήρα. Επίσης, θα είναι πιο έντονος στις στροφές.
- Ανώμαλη φθορά ελαστικών
Καθώς τα ρουλεμάν φθείρονται, αρχίζουν να χαλαρώνουν μέσα στο περίβλημά τους. Εξαιτίας αυτού, τα ελαστικά δεν πατούν σωστά στο οδόστρωμα και μπορεί να φθαρούν άνισα.
- Χαλαρή αίσθηση στο τιμόνι
Εάν ένα ρουλεμάν φθαρεί, μπορεί να δημιουργήσει έναν μικρό τζόγο στο συγκρότημα του τροχού. Εφόσον συμβεί αυτό, το τιμόνι αποκτά μπόσικα και μπορεί να έχει πιο ασαφή αίσθηση από τη συνηθισμένη. Το «τράβηγμα» του τιμονιού, ιδιαίτερα στο φρενάρισμα, μπορεί να σχετίζεται με το ρουλεμάν. Επίσης, μπορεί να είναι αποτέλεσμα της διαφοράς σε τριβή, αλλά και να οφείλεται στις ανοχές του συστήματος διεύθυνσης.
- Θερμότητα
Εάν το ρουλεμάν του τροχού του αυτοκινήτου είναι φθαρμένο, προφανώς αυξάνονται οι τριβές και μαζί τους και η θερμοκρασία στο μουαγιέ και τη ζάντα.
- Δονήσεις
Εάν σπάσει η τσιμούχα και το εσωτερικό του ρουλεμάν μολυνθεί με σκληρά σωματίδια ή φθαρεί με την πάροδο του χρόνου, θα μπορούσε να προκληθεί μία σκληρότερη από το συνηθισμένο κύλιση και δονήσεις ή κραδασμοί στο τιμόνι.
- Μπλοκάρισμα τροχού
Σε ακραίες περιπτώσεις, η μόλυνση στα ρουλεμάν θα μπορούσε να περιορίσει τη λίπανση και να αυξήσει την τριβή. Εάν αυξηθεί πολύ η θερμοκρασία ή υπάρχουν πολλά υπολείμματα στα ρουλεμάν, μπορεί να μπλοκάρει το ίδιο το ρουλεμάν.
ΠΡΟΣΟΧΗ!
Η οδήγηση με ελαττωματικό ρουλεμάν τροχού μπορεί να γίνει πολύ επικίνδυνη, καθώς ενδέχεται να δημιουργηθεί σοβαρό πρόβλημα. Η υπερβολική θερμότητα που αναπτύσσεται μπορεί να προκαλέσει ξαφνικό μπλοκάρισμα του ρουλεμάν και του τροχού και εκεί ελλοχεύει σοβαρός κίνδυνος ατυχήματος.
Θόρυβος από ρουλεμάν
Οποιοσδήποτε θόρυβος από το αυτοκίνητο προκαλεί ανησυχία. Αυτός που προέρχεται από το ρουλεμάν τροχού, συχνά, συγχέεται με άλλους θορύβους. Γι’ αυτό ο μηχανικός πρέπει να είναι προσεκτικός, ώστε να προσδιορίσει την ακριβή αιτία.
Οδηγώντας το αυτοκίνητο, εάν ο θόρυβος αυξάνει με την ταχύτητα, ενδέχεται να προέρχεται από φθαρμένο ελαστικό ή φθαρμένο ρουλεμάν. Δεν είναι εύκολο να προσδιοριστεί εξαρχής, αλλά υπάρχουν τρόποι να επιβεβαιώσετε από τι προκαλείται. Το πρόβλημα μπορεί ακόμη να σχετίζεται με το σύστημα μετάδοσης κίνησης, τον μπιλιοφόρο – CV ή το διαφορικό.
Αρχικά, δοκιμάστε να οδηγήσετε το αυτοκίνητο, για να προσπαθήσετε να προσδιορίσετε από πού προέρχεται ο θόρυβος. Οδηγώντας το αυτοκίνητο σε ευθεία, αν γυρίσετε ελαφρά το τιμόνι προς τα αριστερά ή προς τα δεξιά και ο θόρυβος επιδεινωθεί, τότε είναι πιθανό να ευθύνεται ένα από τα ρουλεμάν του τροχού.
Στη συνέχεια, περάστε το χέρι σας πάνω από τα ελαστικά, ελέγχοντας για ανομοιόμορφο σχέδιο φθοράς, όπως σχηματισμός πτερυγίων ή αιχμηρές άκρες. Αυτό προκαλεί θόρυβο και υποδεικνύει επίσης πρόβλημα ανάρτησης, όπως φθαρμένα γόνατα, φθαρμένες σφαιρικές αρθρώσεις και χαλαρές ή φθαρμένες ράβδους σύνδεσης. Μπορεί επίσης να προκληθεί από ακατάλληλη ευθυγράμμιση, τόσο εμπρός, όσο και πίσω.
Εάν τα ελαστικά φαίνονται εντάξει, τότε ελέγξτε τα ρουλεμάν. Σηκώστε το όχημα και περιστρέψτε το ελαστικό, για να δείτε αν ακούτε το ρουλεμάν να κάνει θόρυβο. Δοκιμάστε και την αντίθετη πλευρά, για να δείτε αν παρατηρείτε διαφορά στον ήχο.
Πολλές φορές η αιτία βρίσκεται και στα δύο. Σε ακραίες περιπτώσεις, ένα ελαττωματικό ρουλεμάν τροχού μπορεί να προκαλέσει ανώμαλη φθορά του ελαστικού. Όταν συμβεί αυτό, ο θόρυβος που ακούτε προέρχεται, τόσο από ένα κακό ρουλεμάν τροχού, όσο και από ένα φθαρμένο ελαστικό.
Η διάρκεια ζωής των ρουλεμάν τροχών εξαρτάται από τον κατασκευαστή, τις καθημερινές συνθήκες λειτουργίας και τα φορτία οδήγησης, αλλά γενικά διαρκούν τουλάχιστον για 150.000-200.000 χλμ.
Αντικατάσταση ρουλεμάν
Κάθε αυτοκίνητο είναι διαφορετικό και ίσως απαιτεί διαφορετική διαδικασία, αλλά εδώ θα περιγράψουμε τα γενικά βήματα που πρέπει να ακολουθήσετε, κατά την αφαίρεση ενός συγκροτήματος πλήμνης τροχού.
- Με το όχημα στο έδαφος, χαλαρώστε το παξιμάδι της πλήμνης και έπειτα τα μπουλόνια του τροχού.
- Ανυψώστε το αυτοκίνητο και στηρίξτε το.
- Αφαιρέστε τον τροχό και αφήστε τον στην άκρη.
- Αφαιρέστε τη δαγκάνα του φρένου και τοποθετήστε τη σε σημείο που να μην ασκεί πίεση στο μαρκούτσι του φρένου.
- Αφαιρέστε τη δισκόπλακα.
- Αφαιρέστε την κοπίλια, το παξιμάδι του άξονα και τη ροδέλα ώσεως.
- Αφαιρέστε τα δύο ρουλεμάν και επιθεωρήστε τα.
- Πριν την επανασυναρμολόγηση, βεβαιωθείτε ότι έχετε αφαιρέσει τυχόν παλιά γράσα ή άλλες ακαθαρσίες και ότι τα ρουλεμάν είναι σε καλή κατάσταση. Διαφορετικά πρέπει να τοποθετήσετε καινούργια.
- Τοποθετήστε τον μέσα και τον έξω κώνο με τη χρήση ειδικού εργαλείου. Εάν δεν υπάρχει, μπορεί να γίνει και με ζουμπά. Προσέξτε να τοποθετηθούν σωστά. Η μεγάλη εσωτερική διάμετρός τους να βλέπει αντίθετα από το μέσο του αφαλού, δηλαδή προς τα άκρα.
- Βάλτε γράσο ανάμεσα στα δύο ρουλεμάν, ώστε να γεμίσει περίπου ο μισός χώρος.
- Γρασάρετε το έξω ρουλεμάν και τοποθετήστε την πλήμνη.
- Βάλτε τη ροδέλα ώσης και σφίξτε το παξιμάδι, σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή του αυτοκινήτου. Ένας εμπειρικός τρόπος είναι να σφίξετε το παξιμάδι, μέχρι όσο γυρνά ο τροχός ελεύθερα και έπειτα να το ξεσφίξετε μία με δύο εγκοπές.
- Στη συνέχεια, τοποθετήστε την κοπίλια και επανασυναρμολογήστε τον μηχανισμό του δισκόφρενου και τον τροχό.
Όταν φθαρούν τα ρουλεμάν σε ένα αυτοκίνητο, αντικαθίστανται σε ζεύξη ανά άξονα. Βέβαια, αν κάποιο ρουλεμάν τροχού χαλάσει στην αρχή της ζωής του, αρκεί η αλλαγή μόνο αυτού, καθώς είναι πολύ πιθανό η φθορά να μην σχετίζεται με το άλλο. Εάν, όμως, το αυτοκίνητο έχει κάνει αρκετά χιλιόμετρα, τότε συνιστάται να αλλαχθούν ανά άξονα, καθώς έχουν λειτουργήσει το ίδιο και η κατάστασή τους θα είναι παρόμοια.
Αιτίες φθοράς ρουλεμάν
Ένα πρόβλημα του ρουλεμάν τροχού μπορεί να εμφανίζεται από:
Λανθασμένη τοποθέτηση: Τα ρουλεμάν τροχών μπορεί να καταστραφούν επειδή δεν τοποθετήθηκαν ορθά ή σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή. Συνήθεις αιτίες είναι η ελαττωματική ρύθμιση, η κακή ευθυγράμμιση και η ελαττωματική λίπανση ή η χρήση μολυσμένου γράσου.
Οδήγηση σε λιμνάζοντα νερά: Οι τσιμούχες των ρουλεμάν τροχών τοποθετούνται στο εργοστάσιο με γράσο βασισμένο στο πετρέλαιο. Έτσι, σφραγίζεται το γράσο υψηλής θερμοκρασίας που χρειάζεται το ρουλεμάν. Ωστόσο, σε ένα σφραγισμένο ρουλεμάν η τσιμούχα εξακολουθεί να μην μπορεί να εμποδίσει εντελώς το νερό να περάσει.
Κρουστικά φορτία από οδήγηση σε ανώμαλους δρόμους: Μία λακκούβα ή ανώμαλη διαδρομή μπορεί να οδηγήσει σε αστοχία, διότι τα ρουλεμάν δέχονται όλη την πίεση του βάρους ενός αυτοκινήτου.
Φθαρμένα ελαστικά ή κραδασμοί: Το συγκρότημα του τροχού συνεργάζεται με τη διάταξη της πλήμνης, το ρουλεμάν τροχού, το ελαστικό, τον κάτω βραχίονα, την κάτω άρθρωση και το αμορτισέρ. Οποιοδήποτε ελαττωματικό εξάρτημα μπορεί να προκαλέσει βλάβη στο ρουλεμάν τροχού.
ΤΟΥ ΝΙΚΟΥ ΒΑΣΙΛΑΚΗ
