Шаровый шарнир является одним из важных узлов подвески любого транспортного средства. Он представляет собой металлический палец с шаром с одной стороны и резьбой с другой, запрессованный в наполненный полимерным составом корпус, в котором он может двигаться в нескольких плоскостях. Шаровая опора и шаровый шарнир рулевого наконечника позволяют поворачивать колеса на нужный угол через рычаг поворотного кулака и отвечают за их правильное положение.
В процессе эксплуатации шаровые шарниры испытывают приличные нагрузки, так как они несут на себе значительную долю массы автомобиля и им систематически приходится выдерживать удары во время езды по неровным дорогам. Иногда причиной поломки шаровой опоры может явиться заводской брак. Однако главной причиной нарушения нормального функционирования шаровой опоры является износ соприкасающихся поверхностей, который приводит к увеличению зазора между пальцем и корпусом. В результате палец начинает не только вращаться, но и болтаться в корпусе, и под воздействием ударных нагрузок палец может быть вырван из корпуса. В итоге опора не в состоянии удержать колесо, и автомобиль становится неуправляемым, что влечет создание аварийной ситуации во время движения.
Подобная ситуация произошла в одном из населенных пунктов Витебской области. При движении по маршруту водитель автобуса потерял контроль над управлением транспортного средства и съехал в кювет. При выяснении причины происшествия, специалисты организации-собственника автобуса нашли поломку. Оказалось, что шаровой палец наконечника рулевой тяги развалился на две части. В итоге, соединение между ступицей и рулевым управлением было потеряно, и автобус стал неуправляемым.
С целью выяснения причины излома шарового пальца, а именно явилось ли это следствием нарушения правил эксплуатации или дефектом изготовления данной детали, представитель организации обратился в управление Государственного комитета судебных экспертиз по Витебской области за проведением автотехнической экспертизы.
На экспертизу были предоставлены два фрагмента шарового пальца и два вкладыша шарового пальца. Для решения вопросов, стоящих перед судебными экспертами, исследования проводились с помощью специализированного оборудования высокой точности - 3D сканера ARTEC Space Spider, имеющегося в распоряжении Государственного учреждения "Научно-практический центр Государственного комитета судебных экспертиз Республики Беларусь".
При объемном сканировании фрагментов шарового пальца и их программном совмещении, судебными экспертами было установлено, что шаровой палец имел остаточную деформацию в виде изгиба.
Шаровой палец в месте перехода конусной части детали в сферическую на высоте установки верхнего вкладыша имел повреждение в виде вмятины с образованием острой кромки шириной около 1 мм. Поверхность повреждения была коррозирована, что говорит о длительной эксплуатации с данным повреждением.
Повреждение в виде вмятины и имевшийся изгиб шарового пальца находились в одной плоскости, что характерно для их образования при воздействии деформирующей силы, ориентированной в одном направлении с упором в верхний вкладыш. Используя твердомер Роквелла «Kason 59HR», судебные эксперты определили, что поверхностная твердость конусной части шарового пальца составляла 23,4-26,7 HRC, поверхностная твердость сферической части - 37,5‑42,3 HRC, что свидетельствует о производственной термической обработке детали и поверхностном упрочнении ее сферической части.
Излом шарового пальца был расположен в поперечном сечении в области галтели при переходе от конусной части детали в сферическую. На поверхности излома имелись характерные линии, указывающие направление фронта развития усталостной трещины. По краям места излома были места с блестящей гладкой поверхностью. Зона долома была смещена от центра ближе к одному краю и имела зернистую структуру. На поверхностях излома не имелось шлаковых включений, флокенов, пустот и иных дефектов структуры материала.
При исследовании с помощью стереоскопического микроскопа в месте образования излома были видны микротрещины, которые возникли на поверхности галтели в результате пластической деформации пальца. В ходе экспертизы было установлено, что микротрещины распространились вглубь перед тем, как в процессе циклических эксплуатационных нагрузок соединиться в один основной фронт усталостной трещины. Развитие зон двустороннего усталостного излома шарового пальца происходило неравномерно. Разделение шарового пальца на части происходило без заметной макропластической деформации, поскольку граница излома условно имела форму правильного круга.
По результатам исследования, судебные эксперты пришли к выводу, что излом шарового пальца произошел по причине усталостного разрушения в процессе эксплуатации после его пластической деформации - изгиба.
Ни для кого не секрет, что в ходе эксплуатации детали и узлы автомобиля подвергаются износу или повреждаются, в том числе и шаровая опора. В свою очередь, судебные эксперты ГКСЭ подчеркивают, что пренебрежение неисправностями может повлиять на безопасность движения, поэтому каждый водитель должен следить за состоянием механизмов и агрегатов транспортных средств и регулярно проводить профилактику.
