Шрус устройство принцип работы

Шарнир равных угловых скоростей (сокращённо ШРУС) обеспечивает передачу крутящего момента при углах поворота до 70 градусов относительно оси. ШРУСы изредка называют «гомокинетическими шарнирами» (от др.-греч. ὁμός — «равный, одинаковый» и κίνησις — «движение», «скорость»).

Используется в системах привода управляемых колёс легковых автомобилей с независимой подвеской и, реже, задних колёс и в приводах передних колес внедорожников. Жаргонное название ШРУСа в автомобиле: "граната".

Первые попытки реализовать передний привод осуществлялись при помощи обычных карданных шарниров. Однако, если колесо перемещается в вертикальной плоскости и одновременно является поворотным, наружному шарниру полуоси приходится работать в исключительно тяжелых условиях — с углами 30—35°. А уже при углах, больших 10—12°, в карданной передаче резко увеличиваются потери мощности, к тому же вращение передаётся неравномерно, растёт износ шарнира, быстро изнашиваются шины, а шестерни и валы трансмиссии начинают работать с большими перегрузками. Поэтому потребовался особый шарнир — шарнир равных угловых скоростей, — лишённый таких недостатков, передающий вращение равномерно вне зависимости от угла между соединяемыми валами.

Содержание

Типы шарниров равных угловых скоростей [ править | править код ]

Существуют различные конструкции ШРУСов. Различают обычно:

  • Сухариковые или кулачковые — были разработаны французом Грегуаром и запатентованы под обозначением «Тракта» в начале 1920-х, в наше время применяются в основном на грузовиках, так как при высоких скоростях вращения вала склонны к перегреву;
  • Кулачково-дисковые — «Урал-4320», КрАЗ-255Б; Часть автомобилей Газ-69 и Уаз-469 до1993г
  • Шариковые — «Бендикс-Вейс» (Bendix-Weiss) с делительными канавками, «Рцеппа» (Rzeppa) с делительными рычажками, «Рцеппа-Бирфильд» со смещёнными делительными канавками, «Рцеппа-Лебро» с непараллельными делительными канавками — наиболее распространены сегодня, первые варианты были разработаны в 1920-е годы;
  • Трипод(Tripod) со сферическими роликами и вилкой и Трипод-Уникардан со сферическими роликами — допускают бо́льшие осевые перемещения, но при этом — нелинейное изменение скорости при вращении под углом; часто используются как внутренние (то есть — устанавливаются со стороны привода, а не колеса); Используются чаще в задней независимой подвеске,и переднем редукторе полноприводных авто,например Nissan Terrano.

  • Спаренные карданные — представляют собой состыкованные друг с другом два карданных шарнира, которые взаимно компенсируют неравномерность вращения друг друга; применялись редко, например, на ряде американских автомобилей 1920-х годов, вроде Miller 91 или Cord L29, а также французских «Панарах» пятидесятых-шестидесятых годов и ГДР-овских Wartburg. В конце 20 века устанавливались на карданные валы американских вседорожников (пример — Jeep). В настоящее время применяются на грузовиках, тракторах, строительной технике.

Наиболее распространённый сегодня шариковый ШРУС состоит из шести шариков, внешнего и внутреннего колец с прорезями под шарики, которые соединяются с приводным валом шлицевым соединением, и сепаратора, удерживающего шарики.

Отдельно стоит остановиться на выборе смазки для ШРУС. Из-за высоких ударных нагрузок, например при трогании автомобиля с места, преодолении подъёмов, данный тип шарнира требует выбора специальной смазки. Применение неподходящей для шарнира смазки — низкого качества или неспособной выдерживать ударные нагрузки, приводит к быстрому износу и выходу ШРУСа из строя.

Для шарниров Рцеппа на 6 шариках применяется пластичная смазка чёрного цвета с содержанием дисульфида молибдена MoS2 3% или 5% (для особо тяжёлых условий эксплуатации), что прямо указывается в описании. Смазка для шарниров типа "трипод" на игольчатых подшипниках добавки молибдена MoS2 не содержит. В любом случае, категорически запрещено применение графитовой смазки.

Также шарнир требует периодического осмотра состояния резинового чехла, защищающего от загрязнения и попадания воды. Вода в сочетании с кислородом воздуха превращает MoS2 в абразивный диоксид молибдена, чем сильно ограничивает применимость его в смазках.

M o S 2 + 2 H 2 O → M o O 2 + 2 H 2 S <displaystyle <mathsf <2>+2H_<2>O<xrightarrow < >>MoO_<2>+2H_<2>S>>>

Если обнаружены трещины или сильные потёртости, а сам чехол сохраняет герметичность, то можно обойтись заменой чехла, хомутов крепления, и заново смазать шарнир. В случае, если разрушились хомуты крепления, или чехол порван — рекомендуется замена шарнира целиком.

При больших углах поворота максимальный передаваемый шарниром крутящий момент (допустимая нагрузка) меньше (чем при малых углах поворота), поэтому при эксплуатации рекомендуется избегать больших нагрузок при «вывернутых колёсах».

Шарниры равных угловых скоростей всегда герметизируются пыльником (чехлом), так как расположение шарнира способствует попаданию в него пыли, которая быстро выводит его из строя [1] .

Ресурс ШРУС современных автомобилей (при соблюдении герметичности чехла) очень велик и сопоставим с ресурсом самого автомобиля.

Всего несколько десятков лет назад большинство водителей не имели представление о такой детали автомобиля как ШРУС. Что это такое, в настоящее время приходится выяснять владельцам передне- и полноприводных ТС, поскольку при выходе узла из строя его приходится менять. Поломка детали происходит вследствие износа или по вине водителей, увлекающихся экстремальной, неадекватной ездой и недостаточно внимательно относящихся к состоянию своего автомобиля.

Что такое ШРУС в машине

Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) – подвижная деталь ходовой переднеприводных и полноприводных автомобилей. Однозначной версии истории разработки детали и первой установки её в автомобиля нет. Вероятнее всего, первый подобный механизм сконструировал и запатентовал А. Рцепп в 20-х годах прошлого века. Широкое распространение узел автоподвески получил в середине 20-го века.

Читайте также:  Как залить масло в раздатку нива шевроле

Изобретение ШРУСа позволило решить следующие проблемы:

  • Преодолеть неравномерность передачи вращения колеса;
  • Снять вибрацию;
  • Нивелировать перегрузки на шестерни и валы во время движения ТС.

Общий вид ШРУСа в автомобиле

ШРУС позволил передавать крутящий момент на управляемые колёса без потери мощности. В современном автомобилестроении гомо-кинетические шарниры устанавливают на всех переднеприводных и некоторых моделях полноприводных автомобилей.

Это важно! Качественный ШРУС отличается повышенным ресурсом: при своевременных профилактических мероприятиях производители гарантируют равенство срока службы детали периоду эксплуатации автомобиля. Бережная езда позволяет использовать конструкцию длительный срок без замены.

Для чего нужен

В сленге автомобилистов узел именуют «граната», поскольку он по форме похож на этот боеприпас. ШРУС – деталь подвески машины, обеспечивающая энергию вращения и позволяющая управлять поворотом колёс до 70 градусов. Шарниры передают крутящий момент на ведущие колёса, что позволяет вращать их и одновременно управлять.

Граната обеспечивает поворот колёс транспортного средства на 70 градусов

На колесе присутствует два ШРУСА: внутренний и внешний. Одновременная работа двух шарниров позволяет колёсам беспрепятственно вращаться, независимо от вертикального отклонения полуоси, поворотов, развала-схождения. Прямые канавки внутренних шарниров обеспечивают перемещение деталей вдоль оси, что компенсирует вибрации двигателя и колебания передней подвески. Радиусные канавки внешних увеличивают угол поворота ШРУСа и соединённого с ним колеса.

Разновидности

Конструкторами разработано 4 разновидности шарнира.

Кулачковые

Включают в себя пару фасонных дисков и вилок. Увеличенная площадь сцепления деталей позволяет этому виду выдерживать повышенные нагрузки. Авто с кулачковыми ШРУСами передвигается исключительно на средних скоростях.

Детали кулачкового ШРУСа

Трипоидные

Основная часть данной разновидности – трёхлучевая вилка, помещённая в корпус. На каждом луче находятся ролики, вращающиеся на игольчатых подшипниках. Вилка напрессована на шлицы вала, соединённого с КПП. На внутренней части корпуса ШРУСА нанесены канавки, обеспечивающие поворот детали. Трипоидные шарниры делятся на универсальные и жёсткие. Универсальные применяются как внутренние ШРУСы, жёсткие – как внешние, поскольку обеспечивают передачу под большим углом.

Трипоидные шарниры в разобранном состоянии

Шариковые

Наиболее распространённая модель, состоящая из корпуса, сепаратора, обоймы и шариков. Перемещаясь по канавкам, шарики передают колёсам крутящий момент.

Шариковые гранаты включают в себя 6 металлических шариков одинакового диаметра

Карданные спаренные

Состоят из пары карданных шарниров, выравнивающих движение друг друга.

Карданные спаренные шарниры не пользуются популярностью из-за сложности

Из чего состоит ШРУС

Конструкция ШРУСа зависит от его разновидности. В основе всех видов лежат корпус и обойма. Внутри основных элементов конструкции нанесены канавки для движения шариков, жёстко соединяющих части детали.

Наружный ШРУС передаёт крутящий момент под различными углами без потерь. Менее подвижный (с углом поворота 20 градусов) внутренний шарнир. Внутренний ШРУС – трипоид с роликами на подшипниках, которые движутся по канавкам в ответном стакане. Он компенсирует ход подвески и обеспечивает неразрывность вала.

Основные узлы ШРУСа

Принцип работы детали:

  • Число канавок внутренней обоймы совпадает с количеством подшипников в ней;
  • Кулак и корпус разделены подшипниками, удерживающими сепаратор;
  • Подшипники двигаются по большому диаметру корпуса и по меньшему кулака;
  • Вследствие этого возникает вращательный момент, транспортирующийся на внутреннюю обойму и ведомый вал;
  • При смене угла между полуосями подшипники передвигаются по внутренним канавкам и передают крутящий момент.

Причины и признаки поломки гранаты

Качественный ШРУС – долговечная и надёжная деталь ходовой автомобиля, но только при соблюдении правил эксплуатации. Неблагоприятное воздействие внешних факторов призваны устранить специальные пыльники, которыми защищены узлы: они предохраняют ШРУСы от попадания грязи, пыли и влаги.

Работа детали в большой мере зависит от состояния пыльников. Малейшее их повреждение при езде по плохим дорогам с многочисленными ямами заканчивается попаданием внутрь ШРУСа загрязнений. Под воздействием грязи и влаги внутренняя смазка шарниров приходит в негодность, вследствие чего возникает повышенное трение, что приводит к поломке детали.

Другая причина проблем с деталью – неграмотное, экстремальное вождение автомобиля. Резкие старты с вывернутыми колёсами или пробуксовками, другие повышенные нагрузки на ходовую заставляют шарниры трудиться на пределе возможностей. В группу риска входят автомобили с «разогнанными» моторами. Стандартные приводы не рассчитаны на передачу дополнительного крутящего момента, поэтому срок их службы резко сокращается.

Самая уязвимая часть гранаты — пыльник

ШРУС может быстро сломаться по вине производителя автомобиля. Использование некачественного металла или нарушение технологии производства резко снижает качество детали. Автовладелец не в силах повлиять на работу шарнира, поскольку вина за его поломку полностью лежит на производителе машины.

Понять, что ШРУС неисправен, можно по следующим признакам:

  1. Хруст при поворотах. Хрустеть узел начинает по причине попадания внутрь грязи и удаления из его соединений смазки.
  2. Рывки в начале движения, ускорения или замедления автомобиля.
  3. Вибрация на скорости, особенно на поворотах.

Методы диагностики

Характерный признак проблем с работой механизма – повреждения пыльника. Если на защите обнаружены трещины даже небольшого размера или ослабление хомутов, стоит проверить состояние узла. Опытные автовладельцы и мастера советуют проверять состояние пыльников после каждых 5–7 тысяч пробега.

Специалисты рекомендуют самостоятельно воспользоваться одним из следующих методов диагностики неисправности:

  1. Машину ставят на подъёмник и включают первую скорость. Неисправный шарнир сразу издаст характерный хруст.
  2. Выворачивают рулевое колесо до упора, запускают мотор и трогаются. Хруст может появиться в начале набора скорости.
  3. Слушают звуки при езде по неровностям или наборе скорости.
  4. Явный признак неисправности шарнира – увеличенный люфт. Чтобы проверить состояние детали, берутся за внутренний шарнир на выходе привода наружного и качают его: люфт от полутора десятков миллиметров свидетельствует о поломке детали.
Читайте также:  Автомобили с отличной управляемостью

Своевременная диагностика поможет избежать проблем с автомобилем

Это важно! Проверку ШРУСов на предмет появления хруста желательно проводить раз в 3–4 месяца. Контролировать состояние пыльников и крепление хомутов нужно после каждой поездки по сильно пересечённой местности.

Устранение неисправности

Обнаружение даже небольших дефектов пыльника свидетельствует о наполнении шарнира грязью и недостатке смазки. Эксплуатировать ШРУС в подобном состоянии нельзя, поэтому необходимо снять пыльник и наполнить шарниры новой смазкой.

Перед внесением свежей смазки деталь разбирают, тщательно очищают, полностью удаляют грязь. Затем детали механизма промывают бензином, просушивают и наносят новую смазку. Для внутреннего шарнира используют 100–110 граммов смазки, для наружного достаточно 70–80 граммов. ШРУС устанавливают на колесо и закрывают пыльником.

Специалисты рекомендуют после смазки шарнира устанавливать новые, оригинальные пыльники, поскольку старые детали теряют эластичность и могут потрескаться через непродолжительный срок. Неоригинальные пыльники неидеально прилегают в местах крепления, поэтому в зазоры быстро набьётся новая порция пыли и воды.

Устранить неисправность можно своими руками

Важное условие успешной эксплуатации ШРУСов – выбор качественной смазки. Специалисты советуют отдавать предпочтение составам на основе дисульфида молибдена, которые минимизируют трение в узлах и эффективно защищают их от коррозии, а также оказывают минимальное разрушающее действие на пыльник.

Это важно! Противопоказано использовать для ШРУСа графитную смазку. Она не может защитить деталь от повышенных нагрузок, поэтому приводит к её ускоренному износу.

Что будет, если не менять ШРУС

Эксплуатировать машину с проблемами в ШРУСе возможно, если небольшой хруст раздаётся на поворотах: достаточно заменить повреждённые пыльники и обновить смазку детали. При передвижении на машине со слегка повреждённым шарниром необходимо снижать скорость на поворотах.

Если наблюдается вибрация при наборе скорости и хруст слышен даже при движении прямо, ШРУС необходимо срочно менять. Неисправный ШРУС может полностью выйти из строя, и колесо внезапно заклинит. Если это произойдёт на высокой скорости, можно ожидать самых печальных последствий.

Это важно! На некоторых моделях ТС значительный износ или поломка трипоидного ШРУСа вызывает заброс иголок подшипников в картер коробки передач, откуда они вместе с маслом поднимаются и перемалываются шестернями. Ремонт такого двигателя по стоимости практически равен покупке нового автомобиля.

Видео: что может быть, если во время не поменять пыльник ШРУСа

ШРУС – одна из основных деталей ходовой передне- и полноприводного автомобиля, и от её состояния зависят комфорт и безопасность езды. При возникновении признаков поломки шарнира не стоит откладывать диагностику и ремонт – иначе «вылечить» привод вряд ли удастся.

Совершенно любой автомобиль – достаточно сложный механизм, имеющий в своей структуре немалое количество составных компонентов. Если, к примеру, устройство двигателя современных машин хотя бы отчасти понятно многим, то относительно трансмиссии «железных коней» такого сказать нельзя. Особый интерес вызывает подвеска переднеприводных авто, ибо в её составе можно найти ряд деталей, которые в авто с задним приводом никогда не встречаются. Пожалуй, яркий пример такого узла – шарнир равных угловых скоростей (ШРУС). Об истории появления, назначении и принципах функционирования данной детали поговорим в сегодняшнем материале.

История появления «Гранаты»

ШРУС, в народе именуемый «Граната», представляет собой элемент трансмиссии практически всех переднеприводных моделей авто современности. Несмотря на это, история его проектировки и появления в автомобилестроении до сих пор окутана некой завесой тайны. На сегодняшний день существует несколько версий создания данного узла, среди которых выделяется наиболее правдоподобная и отчасти подтверждённая. По имеющейся информации, ШРУС впервые был спроектирован инженером Альфредом Рцеппой в далёком 1927 году. Этот человек долгое время трудился в компании «Форд Мотор», что вылилось в создание «гранаты», к слову, нередко именуемой шарниром Рцеппа.

Удивительно, но понадобилось более 40 лет на актуализацию созданного ШРУСа. Во многом это связано с тем, что только в конце 60-х и начале 70-х годов прошлого столетия автоконцерны начали с завидной регулярностью выпускать переднеприводные автомобили. Шарнир в конструкции последних имел немаловажное значение, а именно – он являлся нейтрализатором разницы скоростей, которая возникала при повороте одновременно и крутящихся и ведомых колёс. Без использования «гранат» в конструкции переднеприводных машин о комфортной и выгодной эксплуатации подобных агрегатов можно было бы и не задумываться.

На первый взгляд кажется, что появление ШРУСа в сфере автомобилестроения – это ничем не примечательное, рядовое событие. Однако на деле ситуация в корне иная, ведь использование данных шарниров позволило совершить настоящий переворот в концепте машин с передним приводом. Недаром до сих пор лучше обыкновенных, практически столетних «гранат» так ничего и не придумали.

Устройство и принцип работы ШРУСа

С момента создания шарниры равных угловых скоростей – это узел, направленный на нейтрализацию разницы скоростей, которая возникает в процессе поворота ведомых и приводных колёс.

Работают ШРУСы по принципу регуляции подаваемого вращения на каждую полуось трансмиссии (в нашем случае – на каждое колесо в отдельности). Однако стоит отметить, что «Граната» включается в работу лишь тогда, когда между данными полуосями появляется некоторый угол, как правило, не превышающий 70-75 градусов.

Подобное устройство ШРУСа позволило придать ему сразу несколько положительных свойств:

  • Во-первых, шарнир организует привод, который даёт возможность использовать передние колёса (очень редко – задние) в качестве и ведущих, и приводных элементов трансмиссии;
  • Во-вторых, шарнир осуществляет наиболее оптимальную передачу вращательного момента на каждую из полуосей при возникновении между ними угла до 75 градусов. В итоге, это позволяет повысить КПД функционирования мотора и существенно продлить срок эксплуатации целого ряда узлов подвески;
  • И в-третьих, шарнир способен работать достаточно долго, что немаловажно для комфортабельного использования автомобиля.
Читайте также:  Как называется ключ которым откручивают колеса

Как показало время, лучшими вариациями конструкции «гранат» являются те, что предполагают использование двух составных частей. Более чем 90 % современных машин с передним приводом оборудованы именно такими шарнирами, которые называются либо привод, либо ШРУС в сборе. Состоит подобный привод из двух частей – внутренний (задний) и внешний (передний) шарниры.

Первая составляющая «Гранаты» имеет более громоздкие размеры, но в работе нагружена не настолько сильно, как её «собрат». В любом случае, обе детали имеют колоссальное значение:

  • Внутренний ШРУС отвечает за передачу вращения от КПП к редукторному валу;
  • Внешний шарнир передаёт вращение от вала редуктора непосредственно к колесу.

Непростые функции и долговечность – вот, чем отличается как передний, так задний ШРУС, но как это возможно? «Виной» всему простейшая для столь важной детали конструкция, которая включает в себя:

  • сферическую чашу, работающую в купе с ведомым валом (они соединены между собой и формируют корпус любой «гранаты»);
  • сферический кулак, работающий вместе с ведущим валом (данные составляющие шарнира также соединены между собой, но образуют уже обойму узла);
  • 6 шариков (нейтрализуют разницу скоростей, по факту, выполняя главную функцию ШРУСа);
  • сепаратора (он удерживает 6 шариков в спецканавках и помогает им в нейтрализации разницы скоростей);
  • пальников (эти детали защищают поверхности шарнира, работающие с большим трением и имеющие смазку, от загрязнений из окружающей среды);
  • мелких элементов: стопорные кольца, крепления и т.п. (необходимы для организации единого механизма всех описанных выше элементов «гранаты»).

Отметим, что описанная выше структура ШРУСа актуальна для подобных деталей шарикового типа, которые являются наиболее используемыми в конструкции современных авто. Помимо данного вида шарниров, также можно выделить сухариковый (часто используется на грузовых машинах), триподный (усовершенствованный наружный ШРУС) и спаренный (сложноустроенный шарнир, работающий с максимально возможным КПД). Вне зависимости от конструкционных особенностей любой ШРУС выполняет описанные выше функции и является неотъемлемой частью любого переднеприводного автомобиля, как минимум, в течение последних 50 лет.

Процесс работы шарниров

Как стало ясно из предыдущего пункта, ШРУС состоит из нескольких частей и просто необходим для стабильной работы переднего привода практически всех современных машин. Но как именно шарнир, к примеру, левого колеса нейтрализует разницу угловых скоростей при повороте? Давайте разберёмся, обратив внимание на основные этапы в работе «гранаты»:

  1. Шарики располагаются в специальных канавках ведомой и ведущей части ШРУСа. При движении по внешнему диаметру они движутся по канавкам сферической чаши, при движении по внутреннему диаметру – сферического кулака;
  2. Если ведущий вал начинает вращение, то посредством начала движения данных шариков начинает вращаться и «граната», которая передаёт кручение на ступицу конкретного колеса;
  3. При изменении угла между двумя валами и, соответственно, полуосями передней подвески те же шарики начинают свободно перемещаться по спецканавкам, что позволяет передать оптимальное усилие каждому из валов. По итогу получается так, что разница скоростей нейтрализуется, и машина с передним приводом может спокойно и беспроблемно функционировать.

На первый взгляд и устройство, и принцип работы, и непосредственно процесс функционирования ШРУСов кажутся достаточно сложными понятиями, однако на деле все куда проще. Именно это и является главной «изюминкой» шарниров равных угловых скоростей, ведь не столь сложно организованная деталь позволяет выполнять колоссально важные функции для работы подвески переднеприводных авто.

Преимущества и недостатки «гранат»

Резюмируя сегодняшний материал, не лишним будет обратить внимание на то, чем можно похвалить ШРУСы, а чем напротив – поругать. Начнём с преимуществ данных деталей:

  • Тотальная совместимость. То есть, шарниры могут использоваться на автомобилях с разной организацией работы. Например, что ШРУС на дизеле, что ШРУС на бензине иди электрокаре – совершенно идентичные узлы;
  • Долгий срок службы. Естественно, это возможно при условии, что за шарниром должным образом следят и ухаживают;
  • Простота ремонта. При желании заменить ШРУС можно без наличия профессиональных навыков и огромного количества инструментов;
  • Простота диагностики поломок. Неисправность любого шарнира – именно то, что непременно даст о себе знать;
  • Пожалуй, самое главное – ранее описанное устройство работы. Ведь без нейтрализации пресловутой разницы угловых скоростей элементы подвески, шины и диски переднеприводных авто изнашивались бы в 5-10 раз быстрее, нежели они делают это при наличии в их конструкции ШРУСа.

Недостатков у «гранат» не столь много, а точнее – он один: ШРУСы прихотливы в эксплуатации. Особое внимание стоит уделить на постоянную проверку целостности пыльников и наличия смазки, так как какие-либо недочёты в этих аспектах способны за пару километров движения вывести даже новый шарнир из строя (а он, к слову, подлежит только частичной или полной замене). В остальном же характеризовать «гранату» можно исключительно с положительной стороны.

Как видите, ШРУС – это один из незаметных, но в то же время самых важных узлов в подвеске переднеприводных автомобилей. Недооценить важность данной детали очень сложно, хотя бы с учётом рассмотренной выше информации. Надеемся, сегодняшний материал был для вас полезен. Удачи на дорогах!

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector