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 +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.
ШРУС, шарнир равных угловых скоростей или гомокинетический шарнир — устройство, пришедшее на смену карданному шарниру и предназначающееся для передачи крутящего момента при больших, до 70°, углах поворота колес. В среде автомобилистов механизм получил название «граната». Причина этому — внешнее сходство с боеприпасом.
Сегодня гомокинетические шарниры используются на машинах, оборудованных передним приводом, а также на полноприводных ТС. Применение устройства на автомобилях с задними ведущими колесами — редкость. Однако подобные экземпляры существуют. Продаются и комплекты, позволяющие заменить ШРУСОМ крестовину карданного вала на отечественной «классике».
" alt="">
На одном колесном приводе имеется два шарнира — внешний и внутренний. ШРУС привода наружный не имеет существенных отличий от внутреннего. Подобная конструкция позволяет добиться хорошего выворота колес без потерь в мощности и работы шарнира «на износ».
Сегодня ШРУС является основным и хорошо изученным способом передачи момента при повернутых колесах.
Диагностика этого элемента производится любым автосервисом. Однако ремонту узел не подлежит. При его неисправности требуется полная замена шарнира.
Виды ШРУСов
За время существования устройство внутреннего ШРУСа и его наружной разновидности несколько раз видоизменялось. Прежние модели шарнира оставались в ходу наряду с новыми разработками. Сегодня известно 4 основных конструкции шарнира.
- Кулачковые (сухариковые). Состоят из 2-х фасонных дисков и аналогичного количества вилок. За счет большой площади сцепления способны выдерживать интенсивные нагрузки, однако не лишены существенных конструктивных недостатков. На автомобилях, оснащенных кулачковыми шарнирами, можно ездить только на небольших скоростях. В противном случае узел греется и выходит из строя. Сухариковый тип устройства распространен на грузовом транспорте.
- Трипод. Этот вид шарнира состоит из 3-х роликов, которые помещены в специальную чащу. Передача углового момента происходит за счет смещения роликов. Такие виды ШРУСов используются для малогабаритных автомобилей. На триподе ездят некоторые легковые авто и машины, не предназначенные для перевозки тяжелых грузов.
- Карданные спаренные. По сути, представляют собой пару карданных шарниров, за счет взаимного вращения выравнивающие скорость работы друг друга. Такие конструкции активно использовались в американском автомобилестроении 20-х годов прошлого века. Сегодня спаренными шарнирами оснащают некоторые модели строительной техники и тракторов.
- Шариковые. Эта модель узла является самой распространенной. Шарнир состоит из корпуса, сепаратора, обоймы и 6 шариков. Последние перемещаются по косым канавкам на внутренней поверхности наружной обоймы, чем обеспечивают передачу момента.
Существуют и промежуточные модели узла: четырехшариковые, жесткие триподы. Однако они не имеют широкого распространения, так как являются не слишком надежными и совершенными.
Почему хрустит ШРУС
В процессе эксплуатации автомобиля водитель порой слышит слабый хруст — хрустит граната. Обычно это становится заметным при повороте колес на максимальный угол.
Почему хрустит ШРУС? Что делать в такой ситуации?
Хруст является свидетельством неисправности узла. Изначально появляясь только при вывернутых колесах, позднее он начинает возникать и при прямолинейном движении. Посторонние звуки, издаваемые шарниром, требуют его замены.
Узнать, какой ШРУС хрустит, просто. Достаточно оставить снаружи помощника, выкрутить колеса и медленно тронуться. Оставшийся на улице человек будет отчетливо слышать, откуда доносятся звуки.
Если диагностика производится самостоятельно, следует вывесить передние колеса авто и осмотреть пыльники. Хрустящую гранату можно выявить по их повреждению.
Дело в том, что причиной хруста обычно становится пыль и песчинки, попавшие в шарнир через разрывы резинового колпака. Также в неисправности можно заподозрить узел, на котором был выявлен больший, чем на всех остальных шарнирах, люфт.
Как эксплуатировать авто с хрустящей «гранатой»
Многих автомобилистов волнует вопрос о том, сколько можно ездить с неисправным ШРУСом. Если поломка проявляется только в поворотах, эксплуатировать узел можно довольно долго. Важным условием его «реанимации» является замена смазки и пыльника.
При выполнении поворотов следует придерживаться невысокую скорости. Если сломан внутренний ШРУС, для его окончательного выхода из строя понадобится больше времени, чем в случае с наружным.
" alt="">
Когда посторонние звуки возникают при езде прямо или не исчезают вовсе, замену узла нельзя откладывать. Подобный шарнир может окончательно сломаться в любой момент. Это сделает дальнейшее движение невозможным.
ШРУС – новое слово для многих автолюбителей, так как при ремонте авто мало кто сталкивался с его ремонтом. Это, порой непонятное слово, является ничем иным, как аббревиатурой от словосочетания «шарнир равных угловых скоростей». В простонародье его часто называют гранатой.
Эта небольшая деталь, расположенная в ходовой части авто, выполняет важнейшую функцию, а точнее – передает крутящий момент от коробки передач к направляющему колесу. Кроме того, деталь передает вращательные движения одной полуоси к другой. Чаше всего он устанавливается вместе с независимой подвеской. Его угол поворота по отношению к оси может составлять до семидесяти градусов. Но чаще всего этот показатель не превышает двадцати градусов.
Как правило, ШРУСы устанавливаются на автомобили с передним приводом, но иногда это могут быть и заднеприводные автомобили, например – кроссоверы новых моделей. Преимущества использования ШРУСа на лицо:
- он обладает практически безграничным запасом прочности, который часто превышает срок эксплуатации самого автомобиля;
- деталь значительно уменьшает износ шин;
- имеет небольшой вес по сравнению с карданным сцеплением.
ШРУС был изобретен достаточно давно, по наиболее распространенной версии он был изобретен еще в двадцатых годах прошлого века Альфредом Рцеппом. Потому не удивительно, что с тех пор появилось множество разновидностей данной детали:
- сухариковый – устанавливается исключительно на грузовиках;
- триподный – как правило, используется в качестве внутреннего ШРУСа;
- спаренный шарнир – применяется довольно редко в силу сложной конструкции;
- шариковый, или ШРУС Рцеппа – наиболее распространенный вид, который и применяется чаще всего на осях легковых автомобилей.
Именно это изобретение и стало революционным для конструирования легковых авто с передним приводом.
Устройство ШРУСа
Здесь можно увидеть фото ШРУСа шарикового, благодаря которому станет понятней, что же собой представляет данная деталь в собранном состоянии. Если говорить о ее составляющих, то их, на самом деле, не так много:
- Корпус с наружной обоймой.
- Сепаратор.
- Внутренняя обойма.
- 6 шариков.
- Вал.
- Кольцо стопора.
- Пыльники внешний и внутренний, их удерживают хомуты.
Если собрать воедино эти оставляющие, то они внешне действительно напоминают некую гранату.
Все эти детали собираются в ШРУС наружный и ШРУС внутренний. Внутренний передает вращательные движения к внешнему механизму, в результате и производится изменение угла полуоси по отношению к оси.
На видео можно посмотреть само устройство и его работу:
Причины поломок
Несмотря на то, что все составляющие для данной детали производятся из высокопрочных материалов и рассчитаны на длительный период эксплуатации, они тоже могут подвергаться износу, а значит – ШРУС уже не будет полноценно выполнять свои функции. При повороте колес и развороте автомобиля, он начинает хрустеть и скрипеть. Если на ранней стадии эти явления еще можно устранить, то при длительной эксплуатации автомобиля при неисправном ШРУСе – эта деталь может полностью выйти из строя, а ее замена точно будет существенным капиталовложением.
Но такие затраты легко предотвратить, заменив такую несущественную и недорогую деталь, как наружный или внутренний пыльник ШРУСа. Обычно механизм выходит из строя из-за вытекания смазки или попадания в него грязи и воды. А так как единственной внешней защитой является пыльник, то вторая причина является наиболее актуальной.
Далее – список самых распространенных причин поломок:
- Плохие дорожные условия, постоянная езда по пересеченной местности, и в результате внешний пыльник, а затем и внутренний – деформируются и трескаются.
- Быстрый износ ШРУСА происходит в результате сдачи назад при вывернутых колесах или при резких стартах.
- Старение смазки внутри механизма.
Проверка деталей
При проверке ШРУСа на предмет износа деталей, в первую очередь нужно обратить внимание на состояние пыльника как внутреннего, так внешнего. Если детали имеют явные трещины, то в механизме наверняка находится до килограмма грязи с дорог.
Если поврежден не только внешний, но и внутренний пыльник, наверняка большая часть смазки уже вытекла. Потому придется извлечь ШРУС и наполнить его свежей смазкой, но перед этим – извлечь остатки старой вместе с грязью и водой.
Смазка ШРУСа, как правило, устраняет хруст внутри механизма. Естественно, эта процедура должна сопровождаться заменой пыльников в случае их повреждения. И нужно помнить о том, что смазка может устареть и в случае, когда с пыльниками все в порядке. При ее замене все детали механизма нужно очистить и промыть бензином, а только после этого наносить на них свежую смазку.
Как определить, какой ШРУС неисправен
Существует устойчивое мнение опытных водителей, что если есть скрип в одном из механизмов, то и второй тоже в скором времени придется ремонтировать. Потому, когда внешний или внутренний пыльник растрескался только на одном из механизмов, следует произвести замену пыльников и на втором. Все равно в скором времени с ним случится то же самое.
Но, если на данный момент необходимо проверить, какой из механизмов нуждается в ремонте, то можно полностью вывернуть руль и повернуть в таком положении руля машину. Скрипеть будет именно тот ШРУС, в котором устарела смазка или нужно вычистить грязь.
Многих также интересует вопрос, внутренний или внешний ШРУС износился и подлежит ремонту. Как правило, это именно внешний механизм, довольно редко внутренний шарнир изнашивается и подлежит замене.
Насколько взаимозаменяемы правый и левый механизмы
Часто возникает такая ситуация, что полностью заменить гранату нет возможности, и можно только переставить ту или иную деталь с другого автомобиля. И тут возникает вопрос, можно ли ШРУС внутренний правый заменить на ШРУС внутренний левый, или наоборот. Как правило, взаимозаменяемы только внешние чаши, а вот внутренние имеют разное направление резьбы на хвостовике.
Но все может зависеть от конкретной модели автомобиля. У некоторых из них на обоих полуосях стоят одинаковые гранаты, как внешние, так и внутренние.
Зато пыльник ШРУСа с обоих сторон одинаковый, так что его смело можно смело переставлять с правой гранаты на левую, если в этом есть крайняя необходимость.
Из всего сказанного выше делаем вывод, что при желании можно избежать дорогого и сложного ремонта ШРУСа. Достаточно заменить пыльники, защищающие детали от попадания грязи, воды и от вытекания смазочного материала. В результате ШРУС будет служить на протяжении десятилетий, полностью выполняя свои функции.
Источник: