Устройство шарнира равных угловых скоростей – Шарниры равных угловых скоростей — Энциклопедия журнала «За рулем»

Содержание

Шарниры равных угловых скоростей — Энциклопедия журнала "За рулем"

Схема ШРУСа:
ω1, ω2 — угловые скорости валов 1 и 2 соответственно;
α, β — угол шарнира;
О — точка контакта рычагов валов 1 и 2;
r1, r2 — радиусы вращения рычагов вала 1 и вала 2 соответственно;
OO' — биссектриса угла ϕ

Передние ведущие колеса полноприводных и переднеприводных автомобилей являются также и управляемыми, т. е. должны поворачиваться, что требует использования между колесом и полуосью шарнирного соединения. Карданные шарниры неравных угловых скоростей передают вращение циклически и работают при небольших значениях углов между валами, что делает в этом случае их применение проблематичным. В этих условиях нашли применение синхронные шаровые сочленения, называемые шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС).
В переднеприводном автомобиле обычно используются два внутренних таких шарнира (связаны с коробкой передач) и два внешних (крепятся к колесам). Устройство этих шарниров можно представить так: в каждом шарнире имеются две главные детали — корпус и обойма, одна в другой. В этих деталях выполнены канавки с шариками, которые, по сути дела, жестко соединяют обе сферические детали, через них и передается вращение от двигателя к колесу. В то же время, двигаясь в канавках, шарики позволяют одной сферической детали поворачиваться относительно другой и при этом осуществлять поворот колеса. При всем многообразии конструктивных решений, в шарнирах равных угловых скоростей должен выдерживаться единый принцип:

точки контакта, через которые передаются окружные силы, должны находиться в плоскости, проходящей через биссектрису угла между валами (в биссекторной плоскости).

Cдвоенный карданный шарнир

Это условие можно обеспечить различными способами. Простейшее решение — объединить два обычных карданных шарнира неравных угловых скоростей так, чтобы ведомая вилка одного служила ведущей вилкой другого. Такая конструкция получила название сдвоенного карданного шарнира.
Первые конструкции сдвоенных шарниров в 20-х гг. прошлого века были довольно громоздки, не оставляли в ступице переднего колеса места для тормозного механизма, который приходилось перемещать к картеру главной передачи. Однако со временем сдвоенные карданные шарниры совершенствовались, становились более компактными и продержались на легковых автомобилях до 60-х гг. Для сдвоенных шарниров на игольчатых подшипниках характерен усиленный износ этих подшипников и шипов крестовины, так как благодаря преимущественно прямолинейному движению автомобиля иглы подшипников не перекатываются, вследствие чего поверхности деталей, с которыми они соприкасаются, подвержены бринеллированию, а сами иглы иногда сплющиваются.

Кулачковые карданные шарниры

Карданный шарнир «Тракта»

Кулачковые карданные шарниры:
а — шарнир «Тракта»,
б — дисковый

В 1925 г. на переднеприводных автомобилях появляется шарнир «Тракта» (позиция "а" на рисунке), состоящий из четырех штампованных деталей: двух втулок и двух фасонных кулаков, трущиеся поверхности которых подвергаются шлифованию. Если разделить по оси симметрии кулачковый карданный шарнир, то каждая часть будет представлять собой карданный шарнир неравных угловых скоростей с фиксированными осями качания (так же, как у сдвоенного карданного шарнира). В нашей стране был разработан кулачково-дисковый шарнир, который применяется на полноприводных грузовиках КрАЗ, Урал, КамАЗ.
Шарнир (позиция "б" на рисунке) состоит из пяти простых по конфигурации деталей: двух вилок, двух кулаков и диска.

Кулачковые шарниры благодаря наличию развитых поверхностей взаимодействующих деталей способны передавать значительный по величине крутящий момент при обеспечении угла между валами до 45°. Но трение скольжения между контактирующими поверхностями приводит к тому, что этот шарнир имеет самый низкий КПД из всех шарниров равных угловых скоростей. Следствием этого является значительный нагрев и задиры на деталях шарнира.

карданный шарнир «Вейс»

Шарнир с делительными канавками типа «Вейс»:
1, 5 — валы;
2, 4 — кулаки;
3 — шарики;
6 — центрирующий шарик;
7, 8 — фиксирующие штифты

Недостатки сдвоенных шарниров и шарниров кулачкового типа были толчком к поиску новых решений, и в 1923 г. немецкий изобретатель Карл Вейс запатентовал шариковый карданный шарнир с делительными канавками (типа «Вейс»).
Особенностью этого шарнира является то, что при движении автомобиля вперед движение передается одной парой шариков, а задним ходом — другой парой. Передача усилий только двумя шариками при точечном контакте приводит к большим контактным напряжениям. Поэтому он обычно устанавливается на автомобили с нагрузкой на ось, не превышающей 30 кН. В годы Второй мировой войны подобные шарниры производства фирмы «Бендикс» устанавливались на такие автомобили, как Виллис, Студебекер, Додж. В отечественной практике они применяются на автомобилях УАЗ, ГАЗ-66.

Сочленения типа «Вейс» технологичны и дешевы в производстве, позволяют получать угол между валами до 32°. Но срок службы из-за высоких контактных напряжений обычно не превышает 30 тыс. км.

Карданный шарнир «Рцеппа»

Карданный шарнир «Рцеппа»:
1 - биссекторная плоскость
2 - делительный рычажок

В 1927 г. появился шариковый шарнир с делительным рычажком (шарнир "Рцеппа"). Шарнир технологически сложен, но он более компактен, нежели шарнир с делительными канавками, и может работать при углах между валами до 40°. Так как усилие в этом шарнире передается всеми шестью шариками, он обеспечивает передачу большого крутящего момента при малых размерах. Долговечность его достигает 100–200 тыс. км.

Карданный шарнир «Бирфильд»

Шестишариковый шарнир с делительными канавками

Дальнейшей эволюцией этого подхода является шестишариковый шарнир типа «Бирфильд»

с делительными канавками. Такой шарнир может работать при угле между валами до 45°. Шарниры этого типа имеют высокую долговечность. Основной причиной преждевременного разрушения шарнира является повреждение эластичного защитного чехла. По этой причине автомобили высокой проходимости часто имеют уплотнение в виде стального колпака. Однако это приводит к увеличению габаритов шарнира и ограничивает угол между валами до 40°. Данный тип шарниров широко применяется в карданной передаче передних управляемых и ведущих колес современных автомобилей. Он устанавливается на наружном конце карданного вала; при этом на внутреннем конце необходимо устанавливать шарнир равных угловых скоростей, способный компенсировать изменение длины карданного вала при деформации упругого элемента подвески. Такие функции совмещает в себе универсальный шестишариковый карданный шарнир (тип GKN).

Карданный шарнир тип GKN

Универсальный шестишариковый карданный шарнир GKN:
1 — стопорное кольцо корпуса внутреннего шарнира;
2 — защитное кольцо внутреннего шарнира;
3 — корпус внутреннего шарнира;
4 — упор вала;
5 — стопорное кольцо;

6 — обойма;
7 — шарик;
8 — упорное кольцо;
9 — сепаратор;
10 — наружный хомут;
11 — фиксатор внутреннего шарнира;
12 — защитный чехол;
13 — внутренний хомут;
14 — вал привода колеса;
15 — защитное кольцо наружного шарнира;
16 — корпус наружного шарнира

Осевое перемещение обеспечивается перемещением шариков по продольным канавкам корпуса, при этом, требуемая величина перемещения определяет длину рабочей поверхности, что влияет на размеры шарнира. Максимальный допустимый угол наклона вала в данной конструкции ограничивается 20°. При осевых перемещениях шарики не перекатываются, а скользят, что снижает КПД шарнира.

Карданный шарнир Loebro

Карданный шарнир Loebro:
1- Канавки с углом проточки 15-16°

Шарнир Loebro отличается от GKN тем, что канавки в чашке и кулаке нарезаны под углом 15-16° к образующей цилиндра, а геометрия сепаратора правильная – без конусов и с параллельными наружной и внутренней сторонами. Он меньших размеров, чем другие шестишариковые шарниры, кроме того, сепаратор его менее нагружен, поскольку не выполняет функции смещения шариков кулаков.

wiki.zr.ru

Принцип работы и устройство шарнира равных угловых скоростей (ШРУС) — Auto-Self.ru

В машинах с передним и полным приводом крутящий момент необходимо передавать от коробки скоростей поворачивающимся колесам, что несколько усложняет конструкцию приводных осей. Вариант с крестовиной, применяемой на карданных валах, в данном случае не подходит, поскольку «излом» вращающейся полуоси происходит в разных плоскостях. Проблему решает шарнир равных угловых скоростей, больше известный автолюбителям под аббревиатурой ШРУС. Желающим понять принцип действия и устройство элемента предлагается изучить представленный ниже материал.

Как функционирует ШРУС?

В народе шарнирный узел получил название «граната», потому что в сборе с цапфой имеет определенную схожесть с этим видом оружия. Устройство шарикового элемента, устанавливаемого на большинство легковых автомобилей, довольно простое и отдаленно напоминает подшипник увеличенных размеров. ШРУС состоит из следующих деталей:

  • цилиндрический корпус с наружной обоймой в виде продольных либо радиальных канавок;
  • шарики из прочной углеродистой стали – 6 шт.;
  • сепаратор, удерживающий шарики на своих местах;
  • внутренняя звездообразная обойма;
  • корпус составляет единое целое со шлицевым ведущим валом («ручка» гранаты), соединяющимся с приводом коробки передач или передней ступицей.

В машине с ведущими передними колесами каждый привод представляет собой вал с двумя шарнирами – внутренним и наружным (общее число гранат – 4 шт.). Первый расположен возле коробки скоростей и компенсирует колебания подвески в вертикальной плоскости. Второй стоит рядом с колесом и обеспечивает передачу крутящего момента при любом угле поворота.

Чтобы граната фиксировалась на приводном валу, конструкцией предусматривается специальное стопорное кольцо, размещенное позади внутренней обоймы. Снаружи от попадания грязи детали ШРУСа защищены конусообразным резиновым пыльником, сделанным наподобие гармошки. Края чехла крепятся к элементам гранаты затяжными хомутами.

Справка. Устройство внутреннего и внешнего шарнирного узла отличается формой канавок наружной обоймы. На первом 6 полукруглых пазов выполнены вдоль оси вала, во втором расположены радиально.

Теперь о том, как работает ШРУС:

  1. Нормальное положение приводных валов – с небольшим уклоном в сторону ступиц. Когда автомобиль движется по неровностям, полуось вращается и колеблется в вертикальной плоскости, вызывая перемещение шаров по продольным канавкам внутренней гранаты.
  2. Аналогичный процесс происходит в наружном шарнире – при повороте колеса шарики перекатываются в радиальных пазах вместе с сепаратором, а внешняя обойма изменяет положение относительно внутренней.
  3. Крутящий момент передается от шлицевой части к наружной обойме и шарам, затем ко второй обойме и ведомому валу.

Главная задача ШРУСа – сохранение одинаковых угловых скоростей вращения колес при любом повороте

. В отличие от заднего редукторного привода, граната в автомобиле работает в густой смазке, обильно покрывающей детали шарнира. Наиболее распространенный смазочный материал, применяемый в отечественных марках автомобилей, – «ШРУС – 4».

Разновидности передних шарниров

Вышеописанная шариковая конструкция узла – наиболее распространенная, но далеко не единственная. В машинах различных классов и грузоподъемности используются и другие типы шарниров:

  • кулачково-дисковые;
  • трипоидные;
  • спаренные крестовины.

Кулачковый шарнир равных угловых скоростей представляет собой диск, расположенный между двумя полуцилиндрическими вкладышами, которые, в свою очередь, вставлены в полукруглые вилки кулаков. Последние стоят на концах ведущего и ведомого вала. Подобное устройство позволяет шарниру поворачиваться в двух плоскостях и выдерживать высокие эксплуатационные нагрузки. Узлы применяются на большегрузных автомобилях, включая передний привод отечественного грузовика «Камаз».

Конструкция трипоидного шарнира напоминает шариковый ШРУС и функционирует по похожему принципу. Внутри корпуса гранаты сделано 3 паза, куда вставляются ролики со сферической поверхностью. Последние насажены на пальцы опоры (трипоида), установленной на приводной вал. Вращение роликов обеспечивается за счет игольчатых подшипников.

При повороте передних колес ролики вращаются на подшипниках и перемещаются внутри канавок, передавая крутящий момент в любом положении. Сфера применения узла – легковые машины и коммерческий транспорт малой грузоподъемности.

Принцип работы спаренных крестовин предельно понятен. «Излом» вала в двух плоскостях достигается за счет установки между двумя крестовинами дополнительного переходника. Подобные шарниры надежны и дешевы, но неспособны обеспечить передачу крутящего момента на высоких оборотах. Спаренные ШРУСы применяются на низкооборотных приводах, например, в сельскохозяйственной либо строительной технике.

Причины выхода из строя

Существует несколько причин, по которым шарнир угловых скоростей приходит в негодность:

  1. Естественный износ, происходящий в процессе эксплуатации.
  2. Проникновение внутрь шарнирного узла грязи и абразивного песка в результате прорыва резинового чехла.
  3. Недостаточное количество смазки.
  4. Сильный удар по подвеске из-за попадания колеса в дорожную яму на большой скорости.
  5. Установка дешевых запчастей низкого качества.

Явный признак неисправности ШРУСа – громкий хрустящий звук, слышимый при повороте колес на значительный угол. Вторичный симптом – гудение и треск при различных режимах езды.

Автомобильная граната – одна из наиболее надежных деталей, работающих с постоянной динамической нагрузкой. В нормальных условиях эксплуатации узел способен отслужить 100 тыс. км и более. Не является редкостью случай, когда ШРУС остается исправным в течение всего срока службы переднеприводного либо полноприводного авто. Поэтому причиной замены элемента редко становится естественный износ.

Главным виновником преждевременной поломки ШРУСа является порванный пыльник. Резина изнашивается гораздо быстрее шарнирного механизма, пересыхает и трескается, иногда повреждается посторонними предметами на бездорожье. Через прорыв проникает вода, грязь и песок. Первая размывает смазку и вызывает коррозию, вторые попадают между трущимися поверхностями и работают на истирание. Ресурс узла сокращается вдвое (как минимум).

Совет. За пыльниками следует наблюдать постоянно и менять их при первом подозрении. Цена вопроса несравнима с заменой шарнира.

Ускоренный износ также возникает от недостаточного количества смазывающего материала в механизме. Второй вариант – применение смазки, непригодной для высокооборотных шарнирных узлов. Если вы приобрели подержанную машину, сразу планируйте проверку данных элементов – неизвестно, чем и как их смазывал предыдущий владелец.

Из-за сильного удара по подвеске изношенный ШРУС в автомобиле может попросту вылететь из гнезда. Случай довольно редкий, но фатальный – полуось наверняка придется менять в сборе. Подбирая новую запчасть, старайтесь не слишком экономить и брать оригинальные детали. Автомобильный рынок насыщен китайскими подделками, чей срок службы непредсказуем.

Поделитесь с друзьями в соц.сетях:

Facebook

Twitter

Google+

Telegram

Vkontakte

auto-self.ru

Что такое шрус. Особенности, строение, принцип работы, ресурс и типы

ЧТО ТАКОЕ АВТОМОБИЛЬНЫЙ ШРУС. ОСОБЕННОСТИ, СТРОЕНИЕ, ПРИНЦИП РАБОТЫ, РЕСУРС И ТИПЫ


Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется шрусом или шарниром передней подвески автомобиля, каков принцип действия и устройство механизма, какие разновидности детали существуют, а также, как определить износ компонента. Кроме того, расскажем про то, сколько в среднем составляет ресурс узла подвески по пробегу при правильной эксплуатации и обслуживании транспортного средства, из каких элементов состоит шарнир, а также, какое строение имеет типовой шрус подвески. В заключении поговорим о том, как нужно следить за шарниром, чтобы он прослужил автомобильной подвески, как можно дольше, а также, какие факторы влияют на ускоренный износ шруса и можно ли восстанавливать деталь.



Шрус является одним из ключевых узлов передней подвески того или иного автомобиля. Справочно заметим, что в былые годы эти компоненты зачастую использовали в задней подвески наравне с передними элементами. Однако массового характера установка шарниров на заднюю подвеску не получила, из-за не целесообразности в плане затрат. Сам же по себе шрус представляет из себя специальный движущийся в разных плоскостях подшипник, который отвечает за передачу момента кручения и как следствие движение колес транспортного средства. Таким образом, как видим шарнир это действительно важный узел ходовой части автомобиля, который является связующим звеном между колесом и трансмиссией, обеспечивающий передачу крутящего момента к ведущей оси при изменении угла поворота, а также удержание его в правильной плоскости


 

 ЧТО ТАКОЕ АВТОМОБИЛЬНАЯ ПОДВЕСКА. ОСОБЕННОСТИ И СТРОЕНИЕ

 

 


Итак, что же называется шрусом или шарниром подвески автомобиля? Шрус - это шарнир равных угловых скоростей, то есть устройство, которое обеспечивает передачу созданного крутящего момента коробкой передач к ведущим колесам машины. Главной отличительной особенностью шруса от заднего моста, который всегда функционирует только прямолинейно является возможность обеспечивать поворот колес на 65-70 градусов. Справочно заметим, что у многих автомехаников, благодаря своей форме похожей на оружие, шрус называется "гранатой".

1. ОСОБЕННОСТИ, РАЗНОВИДНОСТИ И СТРОЕНИЕ ШРУСА

Благодаря шарнирам, которые устанавливаются также на некоторые полноприводные автомобили с независимой подвеской, происходит передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии, а затем на ведущие колеса. Шрусы не только приводят колеса в движение, но еще позволяют водителю ими управлять, при этом имея очень компактные размеры и небольшую массу. Что касается шрусов, расположенных на заднеприводном автомобиле с приводным мостом, то они достаточно сильно ограничены по своему функционалу, так как не имеют возможности управлять колесами.



Кроме того, отметим, что данный механизм выполняет сложные работы и постоянно функционирует под сильной нагрузкой. На сегодняшний день, благодаря технологиям в автомобилестроении, шрусы передней подвески в плане качества и надежности продвинулись далеко вперед, поэтому срок службы некоторых типов шарниров порой может достигать сотен тысяч километров пробега.

Разновидности шрусов автомобильной подвески
:
- Сухариковый тип: зачастую используется только на большегрузных автомобилях, на примере крупнотоннажных грузовиков и пассажирских автобусов;

- Трипоидный тип: используется во внутренних конструкциях транспортного средства, в связи с большим осевым перемещением;

- Спаренный угловой карданный тип: практически не популярен среди автопроизводителей, в связи со своей сложностью в плане строения;

- Шариковый тип: считается самым распространенным шарниром у производителей автомобилей на сегодняшний день. Шариковый шрус является основным шарниром в переднеприводных машинах.


Как мы отметили ранее основной тип шруса на сегодняшний день у автопроизводителей - шариковый, поэтому мы более подробно рассмотрим именно его строение. Конструкция шарикового шарнира является "сухим" по принципу работы, то есть элементы шруса не находятся в масле, в отличие от заднего моста, они лишь компонуются специальной смазкой, на подобии солидола. Как некоторым может показаться на первый взгляд такой узел подвески, как шарнир является, чем то сложным по своему устройству, однако это совсем не так, механизм до боли прост.

Типовой шрус передней подвески состоит из четырех основных элементов, которые и обеспечивают оптимальное функционирование механизма. Первым идет корпус шарнира, который изготавливается в форме сферической чаши, она то и устанавливается на приводной вал автомобиля. Затем идет нижняя часть шруса, которая называется сферическим кулачком с ведущим валом. Следующим компонентом в типовом шарнире является сепаратор, который изготавливается в форме кольца с отверстиями, в них располагаются и удерживаются шарики. Завершающим элементом шруса всегда идут металлические шарики, количество которых зачастую составляет не менее шести.

Именно благодаря шарикам, которые находятся в сепараторе шарнира передней подвески, такой тип шруса и получил название "шариковый". Как видим строение с конструкцией типового шарнира приводного вала является очень простым, при этом механизм обладает высокой плавностью в процессе функционирования, благодаря чему транспортное средство способно плавно развивать скорость, без толчков и рывков. В сравнении с карданной передачей, в которой плавность во время работы, как таковой отсутствует, исправный шрус всегда обеспечивает плавность хода машины.

 


2. ПРИНЦИП РАБОТЫ, РЕСУРС И НЕИСПРАВНОСТИ ШРУСА ПОДВЕСКИ

А теперь, когда мы знаем строение и устройство шруса передней подвески, давайте поговорим, о том как он работает? И начнем с корпуса шарнира, он же шрус. В корпусе механизма, а если быть точнее, то в его нижней части имеются продольные канавки, в которые по одному вставляются металлические шарики, их как правило всего шесть. Шарики удерживаются таким элементом, как сепаратор. Их место расположено между корпусом и нижней частью механизма, причем таким образом, что шарики всегда являются, как бы связующим звеном компонентов. Кроме того, металлические шарики имеют свойство свободно перемещаться, но только строго по продольным канавкам корпуса.
Справочно заметим, что усилие передается ведущему валу, к которому подсоединен корпус шруса, а затем осуществляется передача энергии шарикам, они то в свою очередь отдают усилия нижней части шарнира. В свою очередь к нижней части механизма присоединяется ведущий вал, который забирает полученное усилие и после чего машина начинает плавное движение. В том случае, если автомобиль входит в поворот, то есть меняется угол вращения между валами, то металлические шарики начинают перемещаться по канавкам корпуса и с той силой, которая на них воздействует, передают усилие дальше по цепочке. Благодаря такому своеобразному строению шруса, механизм идеально подходит для передних колес, которые изменяют свой угол при помощи рулевой рейки.

Если рассматривать срок службы шруса, то хочется сразу отметить, что благодаря достаточно прочной конструкции, деталь является одной из последних узлов, о которых вспоминает автовладелец в подвески. Однако стоит понимать, что высокая надежность шарнира относится только к тем механизмам, которые сделаны по правилам и из нужных материалов. Если шрус является оригинальной запасной частью, то он может прослужить верой и правдой не менее 100-120 тысяч километров, а то и весь срок эксплуатации автомобиля. Но почему часто можно слышать от автовладельцев, что шрусы быстро ломаются и выходят из строя?

Что касается неисправностей, которые могут происходить с шарнирами, то зачастую все они сводятся к самой главной причине - прорыв защитного пыльника. Дело в том, что главная задача резинового или силиконового пыльника заключается именно в защите металлических шариков и канавок корпуса шруса от попадания на них грязи с пылью. Ведь, как мы знаем попадающая грязь во внутрь механизма крайне пагубно влияет на конструкцию. Когда происходит прорыв пыльника, то корпус с элементами, как правило, долго не проработает, зачастую не более 1-2 тысяч километров пробега. Из-за чего так быстро приходит в негодность внутренний механизм шарнира

Как всегда вся суть ответа на вопрос лежит на поверхности. Как только грязь проникает во внутрь, где функционируют ширики в продольных канавках, то песчинки начинают действовать на детали, как наждачная бумага, разрушая поверхность элементов и делая те же канавки шире по размеру. Когда наступает крайний момент, то металлические шарики банально заклинивает в канавках. После чего шрус ломается и автомобиль уже никуда не поедет. Вот поэтому пыльник шарнира является самым важным компонентом любого типа шруса в плане долговечности узла в целом, хотя в процессе работы механизма, он никакого участия не принимает.


 
Кроме защитного пыльника, на элементы подвески также не менее сильное влияние оказывают механические воздействия. Например ехали мы по дороге и не заметили камень, бордюр или вообще в яму влетели на скорости. В этом случае мы можем очень сильно повредить механизмы подвески и как правило, при сильных ударах, особенно в область колес, шарниры просто выдирает с крепежей, как говорится "с мясом". Справочно заметим, что самыми хрупкими и ненадежными шарнирными механизмами по праву считаются не оригинальные детали, как говорят автомеханики "дешевый китай".



Видео обзор: "Шрус подвески автомобиля. Строение, принцип работы, ресурс, типы и неисправности"


В заключении отметим, что шрус или шарнир автомобиля независимо от его типа играет одну из ключевых ролей в системе передней подвески того или иного транспортного средства. Кроме того, стоит помнить, что пыльники шрусов, необходимо систематически осматривать на наличие повреждений и течи смазки. Так как зачастую из-за во время недосмотренных повреждений на защитных элементах, шрус способен достаточно быстро выходить из строя. Напомним, что при замене старого шарнира на новый, не стоит забывать про то, что после процедуры по замене механизма, нужно обязательно делать развал-схождение колес.

БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ. ОСТАВЛЯЙТЕ СВОИ КОММЕНТАРИИ, ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ. 
ЖДЕМ ВАШИХ ОТЗЫВОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ.

bazliter.ru

Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей


Синхронные карданные передачи




Карданные передачи с шарнирами
равных угловых скоростей

Передние ведущие колеса полноприводных и переднеприводных автомобилей являются одновременно и управляемыми, т. е. должны поворачиваться, что требует применения между колесом и полуосью шарнирного соединения.
Карданные шарниры неравных угловых скоростей передают вращение циклически и приемлемо работают лишь при небольших значениях углов между валами, поэтому не могут удовлетворять требованиям равномерности передаваемого вращательного движения. В приводе ведущих управляемых колес крутящий момент должен передаваться с равномерной скоростью к колесам, поворачивающимся относительно продольной оси автомобиля на угол 40…45˚.
Выполнение таких условий могут обеспечить карданные передачи с шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС). Иногда их называют синхронными карданными передачами.

В переднеприводном автомобиле обычно используются два внутренних шарнира равных угловых скоростей, кинематически связанные с коробкой передач, и два внешних шарнира, которые крепятся к колесам. В обиходе такие шарниры обычно называют «гранатами».

До середины прошлого века в конструкциях автомобилей часто встречались спаренные карданные шарниры неравных угловых скоростей. Такая конструкция получила название сдвоенного карданного шарнира. Сдвоенный шарнир отличался громозкостью и усиленным износом игольчатых подшипников, поскольку при прямолинейном движении автомобиля иглы подшипников не проворачивались и линии их контакта с обоймой и крестовиной подвергались воздействию значительных контактных напряжений, что приводило к износу и даже сплющиванию игл.
В настоящее время такие подшипники в конструкциях автомобилей встречаются редко.

Равенство угловых скоростей ведущего и ведомого валов будет соблюдено только в том случае, если точки контакта в шарнире, через которые пересекаются окружные силы, будут находиться в биссекторной плоскости, делящей угол между валами пополам. Конструкции всех карданных шарниров равных угловых скоростей основаны на этом принципе.

***

Шариковые шарниры равных угловых скоростей

Наибольшее применение получили шариковые карданные шарниры равных угловых скоростей. Среди них наиболее часто в конструкциях отечественных автомобилей можно встретить шарниры с делительными канавками типа «Вейс».
Эту конструкцию в 1923 году запатентовал немецкий изобретатель Карл Вейс. Шарниры Вейса широко применяются в разборном и неразборном вариантах на отечественных автомобилях марок «УАЗ», «ГАЗ», «ЗиЛ», «МАЗ» и некоторых других. Шарнирные сочленения типа «Вейс» технологичны и дешевы в производстве, позволяют получать угол между валами до 32°, однако срок их службы ограничен 30…40 тыс. км пробега из-за высоких контактных напряжений, возникающих при работе.

Разборный шарнир (рис. 1) устроен следующим образом. Валы 1 выполнены заодно с кулаками 2 и 5, в которых вырезаны четыре канавки 3. В собранном виде кулаки располагаются в перпендикулярных плоскостях, а между ними в канавки 3 устанавливаются четыре шарика 7.
Для центрирования кулаков в отверстие, выполненное в одном из них, устанавливается штифт 6 с центрирующим шариком 4. От осевого перемещения штифт фиксируется другим штифтом 6, расположенным радиально.
Средние линии канавок 3 нарезаны так, что шарики 7, передающие усилия, располагаются в биссекторной (биссекториальной) плоскости между валами. В передаче усилия участвуют только два шарика, что создает высокие контактные напряжения и сокращает срок службы шарнира. Два других шарика передают крутящий момент при движении автомобиля задним ходом.

В других конструкциях контактные напряжения уменьшаются путем увеличения числа шариков, одновременно участвующих в работе, что неизбежно приводит к усложнению шарниров.

Детали шарикового шарнира «Рцеппа» (рис. 1, б) располагаются в чашке 8, которая во внутренней части имеет шесть сферических канавок для установки шести шариков 7. Такие же канавки имеет и сферический кулак 10, в шлицевое отверстие которого входит ведущий вал карданной передачи. Шарики в одной биссекторной плоскости устанавливаются делительным устройством, состоящим из сепаратора 9, направляющей чашки 11 и делительного рычажка 12.
Рычажок имеет три сферические поверхности: концевые входят в гнезда ведущего и ведомого валов, а средняя – в отверстие направляющей чашки 11. Рычажок к ведущему валу прижимается пружиной 13. Длины плеч рычажка таковы, что при передаче момента под углом он поворачивает направляющую чашку 11 и сепаратор 9 так, что все шесть шариков 7 устанавливаются в биссекторной плоскости и все они воспринимают и передают усилия. Это позволяет уменьшить габаритные размеры шарнира и увеличить срок его службы.

Шарнир типа «Рцеппа» технологически сложен, однако он компактнее шарнира с делительными канавками, и может работать при углах между валами до 40°. Поскольку усилие в этом шарнире передается всеми шестью шариками, он обеспечивает передачу большого крутящего момента при малых размерах. Долговечность шарнира «Рцеппа» достигает 100–200 тыс. км.

Еще один шариковый карданный шарнир типа «Бирфильд» представлен на рисунке 1, в. Он состоит из чашки 8, сферического кулака 10 и шести шариков 7, размещенных в сепараторе 9. Сферический кулак 10 надевается на шлицованную часть ведущего вала 16 и стопорится кольцом 14. От попадания грязи во внутреннюю полость шарнир защищен защитным резиновым чехлом 15.
Все сферические поверхности деталей шарнира выполнены по разным радиусам, а канавки имеют переменную глубину. Благодаря этому при наклоне одного из валов шарики выталкиваются из среднего положения и устанавливаются в биссекторной плоскости, что обеспечивает синхронное вращение валов.

Шарниры типа «Бирфильд» имеют высокий КПД, долговечны, и могут работать при углах до 45˚. Поэтому они широко применяются в приводе управляемых колес многих переднеприводных легковых автомобилей в качестве наружного шарнира, или, как его еще называют - наружной «гранаты».
Основной причиной преждевременного разрушения шарнира является повреждение эластичного защитного чехла. По этой причине автомобили высокой проходимости часто имеют уплотнение в виде стального колпака. Однако это приводит к увеличению габаритов шарнира и ограничивает угол между валами до 40°.

При использовании шарнира типа «Бирфильд» на внутреннем конце карданной передачи необходимо устанавливать шарнир равных угловых скоростей, способный компенсировать изменение длины карданного вала при деформации упругого элемента подвески.

Такие функции совмещает в себе универсальный шестишариковый карданный шарнир типа «ГКН» (GKN).
Осевое перемещение в шарнирах типа GKN обеспечивается перемещением шариков по продольным канавкам корпуса, при этом, требуемая величина перемещения определяет длину рабочей поверхности, что влияет на размеры шарнира. Максимальный допустимый угол наклона вала в данной конструкции ограничивается 20°.
При осевых перемещениях шарики не перекатываются, а скользят в канавках, что снижает КПД шарнира.

В конструкциях современных легковых автомобилей иногда встречаются карданные шарниры типа «Лебро» (Loebro), которые, как и шарниры GKN обычно устанавливаются на внутреннем конце карданной передачи, поскольку способны компенсировать изменение длины карданного вала.

Шарниры «Лебро» отличаются от шарниров GKN тем, что канавки в чашке и кулаке нарезаны под углом 15-16° к образующей цилиндра, а геометрия сепаратора правильная - без конусов и с параллельными наружной и внутренней сторонами.
Такой шарнир имеет меньшие габариты, чем другие шестишариковые шарниры, кроме того, сепаратор его менее нагружен, поскольку не выполняет функции перемещения шариков в кулаках.

Принципиальное устройство этих шариковых шарниров представлено на рисунке 2.


Привод передних колес автомобиля ВАЗ-2110

Привод передних колес автомобиля ВАЗ-2110 (рис. 3) состоит из вала 3 и двух карданных шарниров 1 и 4 равных угловых скоростей. Вал 3 привода правого колеса выполнен из трубы, а левого колеса – из прутка. Кроме того, валы имеют разную длину. На вал надевается защитный чехол 6, а затем шарнир в собранном виде со смазочным материалом фиксируется от осевого перемещения стопорным кольцом 5. Защитные чехлы крепятся хомутами 2.

Внутренний шарнир (внутренняя «граната) 1, который вязан с дифференциалом, является универсальным, т. е. кроме обеспечения равномерного вращения валов под изменяющимся углом он позволяет увеличивать общую длину привода, что необходимо для перемещения передней подвески и силового агрегата. Происходит это потому, что внутренняя поверхность корпуса шарнира 1 имеет цилиндрическую форму, и канавки в ней нарезаны продольно, это позволяет внутренним деталям шарнира перемещаться по продольным канавкам в осевом направлении.

***



Кулачковые шарниры равных угловых скоростей

На автомобилях средней и большой грузоподъемности марок «КамАЗ», «Урал», «КрАЗ» карданные передачи в приводе передних колес работают под большим крутящим моментом. Шариковые шарниры не могут передавать больших крутящих моментов из-за возникновения значительных контактных напряжений и ограничения по удельному давлению шариков на канавки. Поэтому в них применяют кулачковые карданные шарниры (рис. 1, г). Аналогичные шарниры иногда устанавливают на переднеприводные автомобили марки «УАЗ».

Кулачковый карданный шарнир равных угловых скоростей (рис. 1, г) состоит из двух вилок 18 и 20, которые вставлены в кулаки 2 и 5 с пазами; в эти пазы входит диск 19. При передаче крутящего момента и вращения от ведущего вала 17 на ведомый вал при повернутом колесе каждый из кулаков 2 и 5 поворачивается одновременно относительно оси паза вилки в горизонтальной плоскости и относительно диска 19 в вертикальной плоскости.
Оси пазов вилок лежат в одной плоскости, которая проходит через среднюю плоскость диска. Эти оси расположены на равных расстояниях от точки пересечения осей валов и всегда перпендикулярны осям валов, поэтому точка их пересечения всегда располагается в биссекторной плоскости.

Такой карданный шарнир требует повышенного внимания к смазыванию, так как для его деталей характерно трение скольжения, вызывающее значительный нагрев и изнашивание трущихся поверхностей. Трение скольжения между контактирующими поверхностями приводит к тому, что кулачковый шарнир имеет самый низкий КПД из всех шарниров равных угловых скоростей. Однако он способен передавать значительный крутящий момент.

Еще один тип кулачкового шарнира равных угловых скоростей - шарнир «Тракта» (на рисунке), состоящий из четырех штампованных деталей: двух втулок и двух фасонных кулаков, трущиеся поверхности которых подвергаются шлифованию.
Если разделить по оси симметрии кулачковый карданный шарнир, то каждая часть будет представлять собой карданный шарнир неравных угловых скоростей с фиксированными осями качания. В такой конструкции тоже возникают значительные силы трения скольжения, снижающие КПД шарнира.

***

Трехшиповые шарниры равных угловых скоростей

В трехшиповом шарнире (на рисунке) крутящий момент от ведущего вала передают три сферических ролика, которые установлены на радиальных шипах, жестко связанных с корпусом шарнира ведомого вала. Шипы относительно друг друга располагаются под углом 120˚. Сферические ролики чаще всего устанавливаются на шипы посредством игольчатых подшипников.

Ведущий вал имеет трехвальцевую вилку, в цилиндрические пазы которой входят ролики. При передаче крутящего момента между несоосными валами ролики перекатываются со скольжением вдоль пазов и одновременно скользят в радиальном направлении относительно шипов. Предельный угол между осями валов до 40˚.

Особенностью трехшипового шарнира является то, что в отличие от шариковых шарниров передача момента от ведущих элементов на ведомые происходит не в биссекторной плоскости, а в плоскости, проходящей через оси шипов. Равенство частот вращения ведущего и ведомого валов обеспечивается при любом взаиморасположении их осей.

***

Мосты автомобилей



k-a-t.ru

Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей

Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей нашла широкое применение в переднеприводных автомобилях для соединения дифференциала и ступицы ведущего колеса.

Карданная передача данного типа включает два шарнира равных угловых скоростей, соединенных приводным валом. Ближайший к коробке передач (дифференциалу) шарнир носит название внутреннего, противоположный ему – внешний шарнир.

С целью снижения уровня шума карданная передача с шарниром равных угловых скоростей также применяется в трансмиссиях автомоблей с задним и полным приводом. В данном случае шарнир неравных угловых скоростей уступает более соершенной конструкции ШРУС.

Карданный шарнир равных угловых скоростей обеспечивает передачу крутящего момента от ведущего к ведомому валу с постоянной угловой скорость, независимо от угла наклона валов. Самым распространенным в конструкции трансмиссии переднеприводного автомобиля является шариковый шарнир равных угловых скоростей.

Шарнир равных угловых скоростей (сокращенное название – ШРУС, обиходное название – граната) имеет следующее устройство:

Схема шарнира равных угловых скоростей

Корпус имеет внутреннюю сферическую форму. Внутри корпуса располагается обойма. В корпусе и обойме выполнены канавки, по которым движутся шарики. Такая конструкция обеспечивает равномерную передачу крутящего момента от ведомого вала к ведущему под изменяющимся углом. Сепаратор удерживает шарики в определенном положении. Для защиты шарнира от негативных факторов внешней среды (кислорода, воды, грязи) на ШРУС устанавливается грязезащитный чехол – «пыльник».

При изготовлении в шарнир равных угловых скоростей закладывается смазка, приготовленная на основе дисульфида молибдена.

Карданная передача с полукарданным упругим шарниром

Полукарданный упругий шарнир обеспечивает передачу крутящего момента между двумя валами, расположенными под небольшим углом, за счет деформации упругого звена.

Схема полукарданного упругого шарнира

Характерным примером данного типа шарнирного соединения являетсяупругая муфта Гуибо (Guibo). Муфта представляет собой предварительно сжатый шестигранный упругий элемент, с двух сторон которого крепятся фланцы ведущего и ведомого валов.

53)Главная передача.

Главная передача служит для увеличения крутящего момента и изменения его направления под прямым углом к продольной оси автомобиля. С этой целью главную передачу выполняют из конических шестерен. В зависимости от числа шестерен главные передачи разделяют на одинарные конические, состоящие из одной пары шестерен, и двойные, состоящие из пары конических и пары цилиндрических шестерен. Одинарные конические, в свою очередь, подразделяют на простые и гипоидные передачи.

Типы главной передачи: 1 - ведущая коническая шестерня, 2 – ведомая коническая шестерня, 3 - ведущая цилиндрическая шестерня, 4 - ведомая цилиндрическая шестерня.

Одинарные конические простые передачи (рис. а) применяют преимущественно на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. В этих передачах ведущая коническая шестерня 1 соединена с карданной передачей, а ведомая 2 с коробкой дифференциала и через механизм дифференциала с полуосями. Для большинства автомобилей одинарные конические передачи имеют зубчатые колеса с гипоидным зацеплением (рис. 6). Гипоидные передачи по сравнению с простыми обладают рядом преимуществ: они имеют ось ведущего колеса, расположенную ниже оси ведомого, что позволяет опустить ниже карданную передачу, понизить пол кузова легкового автомобиля. Вследствие этого снижается центр тяжести и повышается устойчивость автомобиля. Кроме того, гипоидная передача имеет утолщенную форму основания зубьев шестерен, что существенно повышает их нагрузочную способность и износостойкость. Но это обстоятельство обусловливает применение для смазки шестерен специального масла (гипоидного), рассчитанного для работы в условиях передачи больших усилий, возникающих в контакте между зубьями шестерен.

Двойные главные передачи (рис. в) устанавливают на автомобилях большой грузоподъемности для увеличения общего передаточного числа трансмиссии и повышения передаваемого крутящего момента. В этом случае передаточное число главной передачи подсчитывается как произведение передаточных чисел конической (1, 2) и цилиндрической (3, 4) пар.

54)Типы дифференциалов

При движении автомобиля в поворотах и по неровностям дороги колёса ведущей оси проходят путь разной длины. Чтобы шины не проскальзывали по поверхности дороги, колёса должны вращаться с разными скоростями. Дифференциал — механизм, позволяющий колёсам ведущей оси вращаться с разными скоростями и одинаковым (или разным), подводящимся к ним, крутящим моментом. В трансмиссии автомобилей с одной ведущей осью дифференциал устанавливается между приводами колёс (межколёсный дифференциал). В полноприводных автомобилях он может находиться и между ведущими осями (межосевой дифференциал). Сила тяги на колесе зависит от радиуса колеса и подводимого к нему крутящего момента. Произведение силы тяги на динамический радиус колеса даёт тот крутящий момент, который дифференциал должен передать на колёса. Когда сцепление с дорогой слабое или одно колесо вывешено (разгружено), крутящий момент и сила тяги на колесе очень малы или отсутствуют, автомобиль не сможет продолжить движение. Это особенность дифференциала с коническими шестернями, получившего широкое распространение на легковых отечественных автомобилях. Этот вид дифференциала называют симметричным, так как он поровну распределяет крутящий момент между колёсами. Это происходит потому, что сателлит работает как равноплечий рычаг и передаёт только равные усилия к шестерням полуоси, а соответственно и к ведущим колёсам. Если одно из колёс имеет малое сцепление с дорожным покрытием, то эффективный крутящий момент на нём небольшой, соответственно симметричный дифференциал подведёт такое же усилие к другому колесу. То есть, если одно колесо буксует, сила тяги на втором равна нулю, что отрицательно сказывается на проходимости. Для её улучшения на автомобилях применяют полную или частичную блокировку дифференциалов, степень которой оценивают коэффициентом блокировки. Коэффициент блокировки (Кб) — соотношение крутящего момента на отстающем колесе к моменту на забегающем колесе. Его величина для симметричного дифференциала всегда равна 1, для дифференциалов повышенного трения от 1 до 5. Чем больше Кб, тем лучше проходимость автомобиля. То есть, при Кб = 3 момент на отстающем колесе будет в три раза больше, чем на буксующем, а при Кб = 5 — в пять раз. Но момент на колесе в эту секунду будет возможным от 20 до 70%, в зависимости от возможности блокирующего механизма.

55)Полуоси Полуоси передают крутящий момент от полуосевого зубчатого колеса дифференциала на ступицу ведущего колеса. К полуоси могут быть приложены изгибающие моменты от вертикальной реакции на действие силы тяжести, приходящейся на колесо, от касательной реакции, обусловленной тяговой и тормозной силами, и от боковой силы, возникающей при заносе, а также под действием бокового ветра. Полуоси, в зависимости от конструкции внешней опоры, определяющей степень их нагруженности изгибающими моментами, бывают двух типов — полуразгруженные и разгруженные. По конструкции полуоси могут иметь на одном конце фланец для крепления болтами к ступице колеса, а на другом шлицевую часть, входящую в зацепление с полуосевым зубчатым колесом дифференциала. Другая конструкция предусматривает шлицевую часть на обоих концах полуоси. На грузовых автомобилях малой грузоподъемности и на легковых автомобилях применяют обычно полуразгруженные полуоси, у которых подшипник установлен между полуосью и кожухом на определенном расстоянии от средней плоскости колеса. Благодаря этому создаются изгибающие моменты на плече (плоскость наружной части диска и подшипника), действующие на полуось в вертикальной и горизонтальной плоскостях, в вертикальной плоскости и (боковая реакция) на плече, равном радиусу колеса. На автобусах и грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности применяют полностью разгруженные полуоси. В этом случае все изгибающие моменты воспринимаются подшипниками, установленными между ступицей колеса и кожухом полуоси, а полуось передает только крутящий момент. Полуоси в процессе эксплуатации автомобилей испытывают значительные нагрузки, особенно при движении по грунту и по шоссе с твердым покрытием в плохом состоянии. Поэтому к полуосям предъявляют особые требования. Снижение напряжений достигается увеличением радиусов перехода между полуосью и фланцем. Долговечность подшипников колес обеспечивается надежной защитой от попадания в них грязи.

56)ШРУС (сокр. от шарнир равных угловых скоростей), как и хорошо всем известный карданный шарнир, предназначен для передачи вращения под углом. ШРУСы присутствуют в конструкции автомобилей с управляемыми ведущими колесами, а среди автолюбителей их еще очень часто называют ”гранатами”. ШРУС передает равномерное вращение и этим отличается от обычного "кардана", который имеет одно неприятное свойство: если к входному валу подвести равномерное вращение, то на выходе оно станет прерывистым, пульсирующим. Внешне все шарниры равных угловых скоростей выглядят одинаково, новнутреннее устройство ШРУСов для разных машин отличается. Каждый вал привода передних колес имеет два шарнира. Они обеспечивают передачу вращения под углом и, кроме того, компенсируют изменение длины вала при работе подвески, поэтому один из шарниров должен иметь еще и осевое перемещение (как правило, это внутренний ШРУС). Наружные ШРУСы всех отечественных переднеприводных автомобилей одинаковы: на валу установлена обойма с шестью канавками, выполненными по радиусу. В корпусе также имеется шесть радиальных канавок, в которых помещены шарики, передающие крутящий момент от вала к корпусу и далее к ступице колеса. Такая конструкция допускает только изгиб, поэтому внутренние шарниры сделаны немного иначе и рассчитаны на осевое перемещение. Для того, чтобы лучше представить принцип работы ШРУСа, взгляните на рисунок.

studfile.net

особенности конструкции. Разновидности шарниров, их устройство и принцип работы

Большинство современных автомобилей оснащаются устройствами, помогающими им уверенно двигаться и поворачивать. К таким устройствам относится ШРУС. Что же такое ШРУС в автомобиле?

Зачем нужен ШРУС

Для понимания того, что такое ШРУС, стоит вспомнить исключительно заднеприводные машины на заре массового автопроизводства. Направление движения менялось с помощью обычных рулевых тяг. У старых переднеприводных машин система карданов передавала крутящий момент на передние колеса. Это сопровождалось вибрацией и шумом, неровной работой, мощностными потерями в поворотах. Подобные механизмы, прочие части трансмиссии, автошины отличались недолговечностью.

С появлением на ведущих колесах шарниров равных угловых скоростей (ШРУС) ситуация кардинально изменилась. Вне зависимости от угла расположения валов усилие на колеса передавалось одинаковое. Мощность мотора в этом процессе не терялась. Исчезли тряска и шумы, изделия нового типа работали надежнее и продолжительнее. Сегодня, помимо легковых автомобилей, их применяют на иных видах колесного транспорта. Такие механизмы работают на грузовиках, внедорожниках, специальных автомашинах с многоколесными поворотными системами.

Где же находиться ШРУС, сколько ШРУСов в автомобиле? ШРУС располагается на передней полуоси автомобиля, обычно по две штуки на сторону, всего четыре, но бывает и один на сторону, зависит от конструкции автомобиля.

Какими они бывают ШРУСы

ШРУСы бывают не только наружными, встраиваемыми в ступицу. Конструкторы разработали внутренний ШРУС, передающий вращение от коробки передач на колесный привод. В управлении транспортным средством и обеспечении его безопасности внутренние и наружные ШРУСы выполняют уникальную функцию.

Главное отличие внутреннего от наружного ШРУСа, в том, что наружный передает вращение с оси приводного вала на колеса, а крутящий момент, передаваемый при помощи внутреннего ШРУСа, идет с КПП на приводной вал.

В шариковом ШРУСе удерживаемые сепаратором шарики, во время вращения вала перемещаются по сферическим канавкам. Крутящий момент через обойму передается на ведомый вал и далее непосредственно на колесо.

Обычно он представляет собой:

  • совмещенный с ведомым валом сферообразный корпус;
  • шароподобную обойму, соединенную с ведущим валом;
  • шесть шариков расположенные в обойме;
  • сепаратор удерживающий шарики.

Принципиальное отличие ШРУСа трипоидного типа в отсутствии сепаратора и наличии вращающихся с помощью игольчатых подшипников роликов на трехлучевой вилке. Подобный трипоид допускает продольное перемещение. В нем отсутствует сепаратор. Функции шариков выполняют ролики трипода, движущиеся по своим канавкам внутри корпуса шарнира.

Проблемы ШРУСов


Нередко такие ШРУСы сами сигнализируют, что у них не все в порядке. Чаще это происходит с внешними, которые помимо большой нагрузки, сталкиваются на дороге с камнями и другими предметами. Когда в них попадает пыль и грязь, механизм изнашивается и начинает при поворотах хрустеть или скрипеть. Это может означать недостаток или отсутствие смазки.

Помимо плохой смазки причинами повреждений

toyota-cluber.ru

устройство и принцип работы гранаты

В разговорах опытных водителей и автослесарей можно услышать много неведомых слов, которые неизвестны начинающим автолюбителям. Например, такое слово как — ШРУС,  расшифровывается как шарнир равных угловых скоростей. В данной статье обширно раскрывается тема устройства данных компонентов, также раскрыта тема долговременного и безпроблемного использования ШРУСов.

ШРУС — система, обеспечивающая передачу крутящего момента от КПП к ведущим колесам, которая позволяет поворачивать колеса под углом до 70 градусов. В народе ШРУС называют “граната”, т.к. очень схожа по форме с оружием. Инженерные умы уже около ста лет назад вплотную приступили к разработке этого элемента. “Граната” бывает разных типов, в зависимости от модели машины, но принцип работы идентичен. Одна область ведущего вала сходится со ступичным валом, а другая область с дифференциалом, от этого происходит делегирование крутящего момента от двигателя на передние колеса.

ШРУСы делятся на 4 типа:

  1. Шариковый — самый часто используемый тип, стоит в автомобилях с передним приводом.
  2. Сухариковый — основное применение в машинах-большевесах, например грузовики, автобусы и пр.
  3. Спаренный — применяется крайне редко, т.к. слишком сложное строение.
  4. Трипоидный — из-за большого осевого перемещения используется во внутренних конструкциях.

Для комфортного передвижения и нормальной работоспособности двигателя на каждой стороне находится по паре шарниров (всего их 4), они систематизируются как внутренние и внешние.

Содержание статьи

Внутренний шрус

Создает вращение касательно внешнего механизма, вследствие чего происходит изменение радиуса полуоси по отношению к оси, если говорить простыми словами внутренний ШРУС — соединительный механизм между полуосью и КПП. Внутренний ШРУС наиболее неподвижен и максимальный угол поворота составляет около 20 градусов. Основная масса сборки, выглядит как трипоид с роликами на подшипниках, они в свою очередь двигаются по углублениям в встречной колбе. Такая деталь служит восполнением шагов подвески и сохранности целостности вала.

Внутренний шрус автомобиля

Наружный шрус

Представляет собой обойму и оболочку с углублениями, по ним двигаются шарики, совмещая составляющие части друг с другом. Для нормальной деятельности ходовой части внешняя «граната» должна качественно переводить крутящий момент под разными радиусами. ШРУС наружный крепится у основания колеса и оснащается шариковым шарниром на конце ведущего вала.

Пыльник шруса

Пыльник ШРУСа выглядит как чехол, изготовленный из термопласта либо из резины, защищая шарнир от внешних неблагоприятных факторов, также предохраняет потерю автосмазки, которая находится внутри ШРУСа. Количество таких чехлов в автомобиле составляет до 20 штук. Внешне пыльник выглядит как часть гофрированной трубки. Повреждение корпуса защиты может привести к потере смазочного покрытия и вследствие этого возникает усиленная амортизация. Пыльник — единственная эффективная защита от повреждающих сегментов, и гарантия длительной исправной работы. Диагностику чехла следует проводить на регулярной основе (ежемесячно), и при малейшей трещине заменять его. Выбирать пыльник нужно не по составу изготовления, а по качеству и репутации производителя. Слишком жесткий материал пыльника не подойдет для установки, для начала нужно одну из складок провернуть вокруг своей оси и на получившемся изгибе не должно быть заломов и трещин.

Из чего состоит пыльник шруса

Внутренний пыльник подвергается большим нагрузкам со стороны работы двигателя с высокой температурой. Часто изнашивается инородными предметами, попадающими с проезжей части под капот. Повреждения пыльника характеризуются выделением смазки в большом количестве, внешними трещинами и микротрещинами. Внешний ШРУС непосредственно передает движение вала на ступицу колеса и по размеру он меньше, чем внутренний. Также испытывает больший износ из-за трения деталей, взаимосвязи с дорогой и от постоянного сжатия и растяжения, так как ШРУС установлен непосредственно на колесе. Чтобы рассмотреть повреждения внешнего пыльника необходимо вывернуть руль до упора, одна сторона элемента растянется, что дает хорошую возможность определить целостность.

Неисправности шруса

Внутренний ШРУС — один из главных элементов трансмиссии в автомобиле, и в связи с этим изготавливается из высококачественных материалов (не считая подделок). Обычно срок годности этих деталей высок, но часто получается что износ наступает намного раньше, такое бывает даже у новых машин.

Причины износа ШРУСа:

  1. Недостаточное количество смазочного материала, либо его плохое качество.
  2. Плохое качество материала при изготовлении ШРУСа, использование поддельных и бракованных деталей.
  3. Проникновение инородных предметов и воды из-за того что пыльник вышел из строя.
  4. Плохое покрытие дорог, и неаккуратное вождение по этим дорогам.
  5. Несвоевременно проведенная диагностика и замена запчастей.

Первичную диагностику можно провести водителю самому, не прибегая к помощи автослесаря, путем поверхностного осмотра, благодаря этому можно выявить повреждения пыльника. Для более детального осмотра придется шарнир разобрать, в этом поможет эстакада, яма или просто домкрат. Провести диагностику ШРУСа самому не составит труда.

Характерные поломки шарнира:

  1. Посторонние звуки (хруст), они усиливаются при: повороте, разгоне, преодолении барьеров. Шарики очень износились что беспроблемно двигаются по углублениям.
  2. Недостаток смазки внутри деталей.
  3. Зазор вала. Для того что бы понять так ли это, необходимо взять полуось и подвигать ее, при наличии дефекта вы сразу обнаружите люфт в рабочей стороне ШРУСа.
  4. Инородные предметы, которые попадают с дорожного покрытия.

Чтобы определить звук неисправности наружного шарнира, нужно выбрать ровную поверхность, максимально повернуть в сторону руль и резко двинуться с места, обеспечивая тем самым нагрузку на шарнир, и если он действительно неисправен, то будет слышен знакомый шум. Важно определить с какой стороны исходит хруст.

Поломку во внутренних шарнирах диагностируют немного по-другому. Здесь наоборот необходимо найти плохую дорогу с ямами и проехать по ним. Если ШРУС застучал, то значит выявилась поломка. Существует еще способ диагностики хруста внутреннего ШРУСа. Нужно нагрузить хвостовую часть машины так, чтобы перед приподнялся, а ось внутреннего шарнира по возможности максимально согнулась. Приоритетным признаком поломки является хруст в движении. Не рекомендуется ездить с загруженной задней частью машины, на постоянной основе, контролируйте пружины амортизатора.

Третий способ распознать с какой стороны “граната” стучит, заключается в последующем алгоритме:

1 — выставить равномерно колеса автомобиля.

2 — поднять одно любое ведущее колесо подъемником.

3 — установить автомобиль на ручник и снять с передачи.

4 — плавно “тронуться” (вывешенное колесо начнет вращаться).

5 — потихоньку выжать педаль тормоза, таким образом создается естественная нагрузка на “гранату”. Если присутствует неисправность в одном из внутренних ШРУСов, сразу появятся звуки, в неисправной части машины. Если дефекта нету, то машина просто начинает глохнуть.

6 — Максимально вывернуть руль. Медленно выжимать педаль тормоза. Если есть неисправность — то хруст будет продолжаться. Если присутствует поломка ШРУСа с другой стороны, то прибавится дополнительный звук. Полностью понять что поломка состоит именно в ШРУСе можно если в начале движения авто появились рывки. Предпочтительнее конечно машину не доводить до состояния полной амортизации и проводить ежемесячную проверку. При подвешивании колеса и проверке ШРУСов придерживайтесь правилам безопасности, не забывайте поставить машину на ручник, а лучше всего пользуйтесь колесным стопором. Обратите внимание, не забыли ли вы установить нейтральную передачу, выключить двигатель, дождитесь полной остановки колеса до того, как поставите его на поверхность.

Замена шруса

ШРУС – деталь ходовой части, который необходима регулярная диагностика. Даже малое проникновение грязи и влаги может быстро привести в негодность. Избежать этого можно с помощью проведения осмотра резиновых чехлов на наличие повреждений. Для того чтобы понять какой износ детали, необязательно ехать на СТО, проверка и замена ШРУСа может проводиться автолюбителем самостоятельно, о которой было написано выше. Многие автомобилисты узнав стоимость замены шарнира, продолжают ездить со сломанной деталью, а зря. Замена ШРУСа — это единственный способ комфортно передвигаться на своем автомобиле.

Как заменить шрусНекоторые водители думают что эти делали долговечные и их не стоит менять, но это большое заблуждение. Произвести замену ШРУСа нужно сразу же как выявили хоть незначительные неисправности, в противном случае машина “станет колом”. Опытному хозяину машины не составит труда заменить шарнир самостоятельно, а новичку придётся “повозиться”. Небольшой совет: слейте немного масла с трансмиссии, перед снятием колеса и возьмите монтировку — она будет рычагом при снятии ведущего вала. Чтобы сменить ШРУС необходимо сначала снять колесо, открутить болты ступицы, убрать тормозной диск, суппорт, шаровую опору и рулевой наконечник. Монтировкой, спокойными ударами, отбиваем ведущий вал. Далее такими же ударами нужно выбить наружную “гранату”, вращая ее по полуоси и поставить новую деталь таким же методом. Ставя колеса на место будьте очень внимательны, так как есть вероятность получить развал колес. Длительность замены шарниров составляет около часа.

Регулярно диагностируйте свой автомобиль и тогда не придется возится с заменой ШРУСа.

elm327.club

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *