Типы шарниров равных угловых скоростей. Карданная передача

ШРУС (полное название — шарнир равных угловых скоростей), автолюбители еще часто его называют «гранатой», представляет собой конструкцию, которая обеспечивает передачу крутящего момента от коробки переключения передач к одному из ведущих колес при изменении угла поворота относительно оси до 70 градусов.

Виды ШРУСов.

Различают несколько конструкций шруса:

• сухариковый шарнир, который применяется на грузовиках;
• трипоидный, который зачастую используется в качестве внутреннего шруса из-за большого осевого перемещения;
• спаренный карданный угловой шарнир, который не получил широкого распространения из-за сложности своей конструкции;
• шариковый шрус, получивший наибольшую популярность, он состоит из 6 шариков, находящихся между внутренним и внешним кольцами со специальными прорезями под них, и сепаратора, с помощью которого эти шарики удерживаются на своих местах. При этом внутреннее кольцо соединено с приводным валом с помощью шлицевого соединения.

Можно сказать, что данное изобретение произвело своего рода революцию в конструкции авто с передним приводом. Многие инженеры пытались сделать так, чтоб поворотные колеса приняли на себя .

Причины поломки?

Даже несмотря на то, что шрус изготавливается из прочного и качественного материала, многие автолюбители жалуются на их ломкость и невысокую надежность детали. В основном срок гарантии на деталь с завода нового автомобиля составляет 100 000 километров, но фактически срок службы шруса зависит от многих факторов, таких как: качество дорог, нагрузка и стиль вождения автовладельца. Но самой частой причиной поломки является последний фактор, наравне с негерметичностью пыльника.

Пыльник подводит в том случае, когда в его основе, резине, из-за долгой эксплуатации или плохого качества дороги, образовались трещины, через которые пыль и грязь стала попадать на детали. Поэтому очень важно регулярно следить за состоянием и изношенностью пыльника.

А что касается первой причины, сдача назад с вывернутыми колесами и резкие «старты» наиболее негативно сказываются на работе рассматриваемого нами элемента авто. В результате названных факторов происходит быстрый износ не только износ шруса, но и многих других деталей машины.

Однако иногда случается и так, что пыльник остается целым и невридимым, а шрус довольно сильно хрустит. Для каждого владельца автомобиля это должно быть знаком явных проблем, вызванных старением смазки внутри самого механизма. Если это проигнорировать, то со временем можно заметить усиление этого хруста, а значит, увеличенный износ. В данном случае шрус следует заменить на новый.

Как выбрать новый ШРУС?

При выборе же нового шруса нужно обращать внимание на несколько важных параметров:

• выдержка большого момента на скручивание,
• предусмотрен ли большой продольный ход,
• а также долговечность.

Не забудьте обратить внимание и на качество материала, из которого он изготовлен, особенно важны параметры стойкости материала к перепадам температуры и агрессивным средам.

Для того чтобы добраться до шруса, нужно будет демонтировать полуось, при этом слегка опустить хомуты пыльника. Потом сразу выдернуть последние в сторону полуоси. Для грамотного проведения ремонта, необходимо знать, что шрус состоит из четырех элементов:

• сепаратора,
• шариков,
• кулака,
• корпуса.

Теперь перейдем непосредственно к процедуре замены шруса.

Инструкция по замене ШРУСа своими руками.

1. Для начала нужноо зажать шарнир в тисках и вывернуть внутреннюю часть обоймы до упора, попарно извлечь шарики. При этом следует помогать себе отверткой и постукивать молотком.
2. После извлечения всех шариков, займитесь установкой сепаратора, который размещают в вертикальном положении, а его окна должны пересекаться с торцом корпуса.
3. Далее извлеките кулак с сепаратором, вращая его и одновременно утапливая один из выступов, которые располагаются в окне сепаратора. После того, как данная работа сделана, нужно разъединить указанные детали.
4. Теперь необходимо просмотреть все детали и обязательно их помыть и просушить. Если в местах не образовались сколы, выработки, цвет побежалости, следовательно, устройство еще может некоторое время послужить. А один из дефектов на деталях был все же обнаружен, значит, следует заменить их на новые.

Производить сборку механизма нужно исключительно в обратном порядке, но перед этим обязательно все детали необходимо смазать. Данная сборка начинается со вставки внутренней обоймы с сепаратором в наружную (здесь не стоит забывать о метках, которые ставились в самом начале). Шарики закладываются попарно. Шарнир нужно обязательно забить смазкой, например, «ШРУС-4», приблизительно 80 — 100 граммов средства на шарнир. Также можно использовать «литол» и другие схожие консистенции.

Помните, экономить на них не стоит, так как работоспособность шруса во многом зависит от количества нанесенной вами на него смазки. Ее, кстати, нужно еще положить в чехол, 40 — 50 граммов. Дальше выбиваем шарнир по шлицам, надеваем пыльник и затягиваем хомут. Только так пыльник хорошо обеспечит герметичность шарнира. Кроме того при смазке постарайтесь вращать шрус, чтобы смазка распределилась равномерно. Ну, а в самом конце сборки специалисты рекомендуют проверить, не будет ли сильного сопротивления при вращении. Если все в порядке, значит, процедура замены шруса прошла успешно.

Видео.

Карданные передачи используются во многих как грузовых, так и легковых автомобилях. А если учесть всевозможную сельскохозяйственную технику, то там карданная передача нашла весьма широкое применение. Как известно, имеет подвижное крепление, поэтому как ведущие, так и управляемые колеса машины имеют возможность перемещаться относительно кузова в вертикальной плоскости. Однако и имеют эластичное, но довольно жесткое крепление к . Тем не менее, коробка передач и ведущие колеса связаны друг с другом. И эта связь осуществляется посредством карданной передачи.

Основным предназначением карданной передачи является передача вращения от силового агрегата через КПП к ведущим колесам машины, которые к тому же, могут быть и управляемыми. Карданная передача обеспечивает жесткую связь и выходного вала КПП и не препятствует работе подвески. Другими словами, карданная передача автомобиля позволяет передать крутящий момент при переменной соосности сочлененных агрегатов.

Устройство карданной передачи

Карданная передача представляет собой ведущий и ведомый валы, которые соединены гибким шарниром. Гибкое шарнирное соединение позволяет беспрепятственно передавать вращение при некотором изменении угла между двумя валами. По типу шарнирного соединения существуют две разновидности карданных передач :

• устаревшие шарниры неравных угловых скоростей;
• более современные шарниры равных угловых скоростей.

Карданная передача, основанная на шарнирах неравных угловых скоростей, наиболее часто применяется для соединения выходного вала и ведущего моста в заднеприводных как легковых, так и грузовых автомобилях. Помимо этого, такие шарниры используют для подсоединения и прочего вспомогательного оборудования. Более совершенные в конструктивном плане шарниры равных угловых скоростей используются в современных передне- и полноприводных автомобилях. Посредством таких карданных передач осуществляется соединение ведущих колес машины с .

Карданная передача с шарнирами неравных угловых скоростей имеет в конструкции следующие элементы:

• ведущие, ведомые и промежуточные карданные валы;
• крестовины (шарниры);
• подвесные и промежуточные опоры.

Непосредственно шарнир состоит из двух так называемых вилок, расположенных на валах и крестовины – соединительного элемента вилок. В собранном состоянии, вилки валов расположены относительно друг друга под углом в 90° и соединяет их крестовина, которая имеет на концах четыре чашки с игольчатыми подшипниками. Наличие игольчатых подшипников обеспечивает нормальное функционирование шарнира при различных углах отклонения валов. Однако наибольший угол между валами для шарнира неравных угловых скоростей обычно составляет не более 20° . Подшипники при сборке заполняются пластичной смазкой, которая рассчитана на весь срок службы.

Если рассмотреть для примера карданную передачу заднеприводного автомобиля ВАЗ, то в ее конструкции имеется два шарнира, промежуточный вал и подвесная опора промежуточного вала. В силу своей, так сказать, несовершенной конструкции, шарнир неравных угловых скоростей не имеет конструктивной возможности обеспечить постоянное (с постоянной скоростью) вращение ведомого вала по отношению к ведущему. За один оборот шарнира, ведомый вал дважды запаздывает и дважды обгоняет ведущий вал. Кроме того стоит учесть, что неравномерность вращения напрямую зависит от угла между валами, чем он больше, тем больше выражена неравномерность. Однако для устранения данного недостатка устанавливается второй аналогичный шарнир и промежуточный вал с опорой. Второй шарнир компенсирует и выравнивает скорости обоих валов.

Карданная передача с шарнирами равных угловых скоростей, которую чаще называют ШРУС, имеет более совершенную конструкцию и обеспечивает вращение валов с постоянной скоростью относительно друг друга независимо от изменяющегося угла между осями вращения. Карданная передача с такими шарнирами имеет практически аналогичное устройство:

• ведущие, промежуточные и ведомые валы;
• ШРУС;
• соединительные элементы.

Как уже было сказано, ШРУС имеет несколько иную конструкцию, нежели соединение с крестовиной. Наиболее распространенный шариковый ШРУС состоит из следующих элементов:

• корпус шарнира;
• обойма;
• сепаратор;
• шарики;
• стопорные кольца, хомуты и пыльник (защитный чехол).

Корпус ШРУСа имеет сферическую форму внутренней полости, в которой имеются проточки для шариков. Корпус отлит заодно с хвостовиком, который предназначен для подсоединения к ступице колеса или к коробке передач. Обойма ШРУСа также имеет проточки для шариков и отверстие для крепления на промежуточном валу. Сепаратор, как и в обычном подшипнике, удерживает шарики в требуемом положении. За счет проточек в корпусе и обойме, шарнир способен равномерно передавать вращение при углах отклонения валов до 35° .

ШРУС имеет намного больший срок службы, нежели шарнир с крестовинами в конструкции. Главным условием долговременной службы является наличие герметичного пыльника и достаточное количество особой пластичной смазки внутри шарнира. При повреждении защитного пыльника, ШРУС утрачивает герметичность, теряет смазку и очень быстро выходит из строя.

Применение шарниров равных угловых скоростей

Как уже было сказано выше, ШРУСы наиболее часто применяются для соединения ведущих колес и дифференциала ведущего моста, который смонтирован в картере коробки переключения передач (в случае с переднеприводным автомобилем). имеет в конструкции два ШРУСа. Однако два шарнира необходимы не для компенсации вращения, как в случае с шарнирами на крестовине, а для обеспечения перемещения колес в вертикальной плоскости и их поворота.

В заднеприводных автомобилях ШРУСы также нашли себе применение. Как известно, задний мост автомобиля имеет довольно громоздкую и тяжелую конструкцию. На современных автомобилях импортного производства вместо заднего моста в виде балки устанавливается малогабаритный и легкий корпус с дифференциалом, который соединяется с ведущими колесами посредством ШРУСов. Кроме того, такая конструкция позволяет реализовать полноценную независимую заднюю подвеску.

Здравствуйте, уважаемые автолюбители! Владельцы переднеприводных автомобилей, изучая устройство своих четырёхколёсных помощников, с удивлением обнаруживают названия деталей, которые ранее на слух не попадали.

Один из таких непривычных терминов – ШРУС. Загадочное наименование является всего лишь аббревиатурой от длинного названия – шарнир равных угловых скоростей. Задача этого устройства передавать вращательное движение от одной полуоси к другой, если они находятся под углом друг к другу, величина которого постоянно изменяется.

Хотя ШРУС является обязательным атрибутом даже самых современных авто, изобретение это не новое. В том виде, каким он представлен в настоящее время, ШРУС был изобретён и запатентован в 1927 году Альфредом Рцеппом.

Он так и называется - шарнир «Рцеппа», а на народно-водительском сленге - «граната». Справедливости ради следует отметить, что подобный шарнир может встречаться и у заднеприводных, а также полноприводных авто, когда конструкцией предусмотрено жесткое крепление заднего редуктора и независимая подвеска задних колёс.

Устройство ШРУСа

Сложное, на первый взгляд, устройство шарнира вызывает массу вопросов у того, кто впервые с ним сталкивается. В действительности ШРУС очень прост по конструкции, что является одной из составляющих его большого ресурса работы.

При условии правильной эксплуатации и уходе, шарнир может прослужить дольше, чем любой другой узел машины. Принцип работы устройства становится ясен, если подробно разобраться из чего состоит ШРУС.

Это загадочное устройство имеет всего 4 детали:

• корпус в виде сферической чаши с ведомым валом;
• внутренняя обойма – сферический кулак с ведущим валом;
• сепаратор, представляющий собой кольцо с отверстиями для удержания шариков;
• шесть шариков.

Такое устройство шруса, позволяет производить передачу вращательного движения очень ровно. Любой автолюбитель знает, что известное карданное соединение полуосей, которое выполняет ту же функцию, что и ШРУС, такой способностью не обладает.

Если одной полуоси сообщается равномерное вращение, то на второй оно будет уже прерывистым.

Как работает ШРУС?

Изучая вопрос о том, из чего состоит и как работает ШРУС, обязательно следует прибегнуть к осмотру этого устройства в натуре или ознакомится с фотоизображениями.

В специальной литературе можно найти подобное описание процесса работы ШРУС:

• в корпусе и на внутренней обойме выполнены сферические канавки, количество которых совпадает с числом шариков;
• шарики, которые удерживаются сепаратором, находятся в пространстве между корпусом и кулаком, по внешнему диаметру перемещаются по канавкам корпуса, а по внутреннему - по канавкам кулака;
• при вращении ведущего вала, усилие, через кулак и находящиеся в канавках шарики, передаётся на обойму и далее на ведомый вал;
• при изменении угла между ведущим и ведомым валами, шарики свободно перемещаются по канавкам, продолжая передавать усилие.

ШРУС внешний и внутренний: в чём разница?

Для того, чтобы автомобиль успешно двигался, оказывается, очень мало иметь по одному ШРУСу на каждое колесо. Для функционирования всего привода необходима их пара. Именно поэтому, когда автолюбитель, собираясь ремонтировать авто, замечает в магазине, что ШРУС внутренний больше по размерам, чем внешний и стоит на порядок дороже, хотя ранее казалось, что они совершенно одинаковые.

Особенности конструкции и механизма передачи вращательного движения от вала редуктора или коробки переменных передач на ведущие колёса требуют, чтобы на пути было, как минимум, два шарнира. ШРУС, который передаёт вращение от трансмиссии к валу называется внутренним. Он гораздо больше по размеру.

Внешний ШРУС вращает непосредственно ступицу колеса и имеет для неё посадочные шлицы. Отсутствие достаточно количества свободного пространства вынуждает делать его меньшим в габаритах.

Вот, собственно и вся деталь, с таким необычно-загадочным названием.

Иногда автовладельцы встречают странные названия деталей и не всегда понимают, о чем идет речь. Одним из таких терминов является ШРУС. Эта статья расскажет, что это за механизм, на каких принципах построена его работа и какие функции выполняет устройство внутреннего ШРУСа.

Что такое ШРУС и его виды

ШРУС (это сокращенное название шарнира равных угловых скоростей) - механизм в приводной системе управляемых автомобильных колес, который транспортирует вращательный момент между полуосями, причем угол между ними составляет меньше 70 градусов. Эта деталь устанавливается на переднеприводные и заднеприводные авто.

ШРУСы были изобретены в 1927 году Альфредом Рцеппом. В простонародье этот механизм так и называют «шарнир Рцеппа», а в водительском сленге для обозначения этой детали используется слово «граната».

На сегодняшний день специалисты различают следующие виды шарниров:

• кулачковые - из-за склонности к перегреву на высоких скоростях, используются на грузовиках;
• кулачково-дисковые - применяются на больших грузовиках, например, «Урал» или «КрАЗ»;
• шариковые - на сегодняшний день являются самыми часто используемыми;
• трипод - в основном выступает в роли внутреннего шарнира, оснащен роликами в виде сфер;
• спаренные карданные - используются на старых американских легковых машинах, внедорожниках, строительной и сельскохозяйственной спецтехнике.

Конструкция ШРУСа и как он работает

Шарниры имеют простое устройство. В них входят следующие элементы:

• корпус сферической формы
• ведущий и ведомый валы;
• внутренняя обойма;
• сепаратор с отверстиями для удерживания подшипников;
• шесть шариков.

Эти элементы шарнира обеспечивают максимально точную передачу вращательного момента. ШРУСы имеют следующий принцип работы:

• число сферических канавок на внутренней обойме и в корпусе такое же, как и число подшипников;
• между кулаком и корпусом расположены подшипники, которые удерживают сепаратор;
• подшипники перемещаются по большему диаметру корпуса и по меньшему диаметру кулака;
• в этот момент возникает вращательный момент, который транспортируется на внутреннюю обойму и ведомый вал;
• после смены угла между полуосями, подшипники транспортируют крутящий момент, плавно двигаясь по внутренним канавкам.

Выбор смазки для ШРУСов

Шарниры испытывают постоянные высокие нагрузки - когда трогается с места, на подъемах, при движении по разбитой дороге и т. д. Поэтому смазка низкого качества не может выдержать серьезные ударные нагрузки и ШРУСы быстро изнашиваются.

Специалисты в области автомобилистики рекомендуют пользоваться пластичной черной смазкой на основе дисульфид молибдена. Для обычных автомобилей подойдет трехпроцентная смазка, а для авто, которые эксплуатируются в тяжелых условиях, лучше выбирать пятипроцентную.

Уход за шарнирами

Для повышения безопасности ШРУСа и сохранения его чистоты, этот механизм накрывается пыльником. В большинстве случаев пыльник представляет собой резиновую накладку, которая защищает механизм от пыли, грязи, воды и других загрязнений.

Чтобы ШРУСы служили как можно дольше необходимо систематически следить за ними и регулярно осматривать резиновый чехол, который защищает механизм от попадания грязи и воды. При обнаружении мелких дефектов в виде трещин и потертостей, при которых сохраняется герметичность чехла, можно ограничиться заменой крепежных хомутов и самого чехла. В противном случае происходит полная замена шарниров.

Так как устройство внутреннего и внешнего ШРУСа постоянно подвергается высоким нагрузкам, то для их изготовления выбирают сверхпрочные материалы. Однако это не обеспечивает вечной функциональности шарнира, так как агрессивный способ езды, попадание в него различных загрязнителей приводит к износу элемента. Чтобы максимально продлить жизнь устройству ШРУСа автомобиля необходимо выполнять следующие рекомендации:

• регулярно проводить осмотр ШРУСов на наличие сколов, трещин и других повреждений;
• периодически менять смазку в шарнирах;
• покупать качественные ШРУСы и смазку для них.

На видео описано устройство наружного ШРУСа автомобиля:

Так как нас интересует шариковый шарнир, то рассмотрим его устройство. Из-за того, что элементы не находятся в масле (в отличие от заднего моста), то устройство называется «сухим». Устройство конструкции шарикового шруса довольно простое.

Из чего состоит ШРУС:

• Корпус. Представляет собой полусферу, чашу. В нее устанавливается ведомый вал.
• Нижняя часть. Это кулачок в виде сферы с ведущим валом.
• Сепаратор. Это кольцо с отверстиями, в которые устанавливаются металлические шарики и удерживаются там.
• Шарики из металла. Подвижные элементы. Их 6.

Какой шрус выбрать

Прежде чем покупать новый шрус, следует узнать о видах (какие бывают), какие лучше по отзывам водителей, какие цены. На цене при покупке этого элемента устройства автомобиля, не следует делать основной акцент.

Бывают следующие фирмы производители шрусов:

• Pilenga. По отзывам хороший вариант.
• Febest. По отзывам водителей, купивших по недорогой цене запчасти этой фирмы, быстро выходят из строя.
• Metelli. Рекомендуемые.
• Loebro. Рекомендуемые.
• SKF. Рекомендуемые.

Характеристики ШРУСОВ различные. Бывают в конструкции 23 шлица, а бывают 24. Если ошибиться, то неподходящий (разница в один зуб) не установится на вал.

Качественная новая запчасть отличается от новой по виду и по осязанию. Бракованный шрус имеет тонкий пыльник, мало смазки, фиксирующих хомут слабый.

Признаки неисправности ШРУСА

Благодаря наличию в устройстве шруса пыльника — он защищен от попадания пыли, влаги и грязи.

Причины поломок шарниров равных угловых скоростей:

1. Порванный пыльник.
2. Использование некачественной или не подходящей смазки.
3. Бракованный металл.

Если во время езды появились хрусты, щелчки, скрежет (металл об металл), то это и есть не что иное как признак поломки ШРУСА. Эти звуки появляются, когда через порванный или слетевший пыльник попали механические частицы в подшипники и шарики заедают.

На видео показаны устройство и замена шрусов своими руками.