Февраль 15th, 2016 Admin

Подавляющая часть современных автомобилей выпускается с передним приводом. Он пришел на смену заднему и обладает по сравнению с ним рядом преимуществ, главные из которых – это существенное улучшение поведения машины на дороге, особенно в неблагоприятных погодных условиях, и облегчение конструкции авто, поскольку отсутствует и карданный вал, и главная передача. Двигатель на переднеприводной машине стоит поперечно, коробка передач находится рядом с ним в моторном отсеке. Но как, же передается крутящий момент? С помощью особой детали (ШРУС). О ее устройстве и принципе работы мы расскажем ниже.

Что такое ШРУС в автомобиле

Расшифровывается аббревиатура ШРУС как – шарнир равных угловых скоростей. Устройство это осуществляет передачу крутящего момента от коробки передач прямо к ведущим колесам. По своей функции схож с полуосью, но отличается от нее конструктивно, благодаря чему может двигаться, обеспечивая поворот колес вплоть до угла в 70°. В просторечье известен как «граната» из-за своей формы.

Виды ШРУСов

Для начала следует заметить, что ШРУСы подразделяются на внутренний и внешний. Первый сочленен с коробкой передач, а второй – с колесом. Конструкция у них может быть как одинаковой, так и разной (по крайней мере, если говорить о легковых автомобилях).

К настоящему моменту ШРУСы бывают 4-ех разновидностей:

1) Кулачковые и кулачково-дисковые, которое нашли применение в грузовиках и автобусах большого и особо большого класса;

2) Трипоидные, которые часто ставятся в качестве внутреннего ШРУСа;

3) Спаренные карданные – применяются в конструкции колесных тракторов и некоторой строительной техники;

4) Шариковые, наиболее распространенные. Используются в качестве и внешнего, и внутреннего ШРУСа.

Как устроен ШРУС

Поскольку ШРУС шарикового типа наиболее распространен, его конструкцию мы и рассмотрим в подробностях. Основных деталей у него 4 штуки. Это:

1) Корпус в виде чаши сферической формы. В ней установлен ведомый вал;

2) Нижняя часть в форме кулачка, опять же сферического, где находится ведущий вал;

3) Сепаратор – широкое кольцо с прорезанными в нем «окнами». В нем располагаются шарики;

4) 6 металлических шариков, упомянутых выше.

Разумеется, все эти детали работают не на сухую, а в смазке, закладываемой в ШРУС на заводе-изготовителе.

Принцип работы ШРУС

Ниже представлено видео, где показано, как работает ШРУС в динамике. Остановимся подробнее на том, как элементы конструкции взаимодействуют друг с другом:

1) В корпусе и на нижней части сделаны специальные канавки. Их 6 штук, как и шариков.

2) Сепаратор держит шарики, чтобы они находились на своем месте между корпусом и нижней частью. При этом шарики могут двигаться по канавкам.

3) Крутящий момент передается на ведущий вал с закрепленным на нем корпусом, потом на шарики и далее – на нижнюю часть и ведомый вал.

4) В процессе изменения угла положения колес (при повороте) шарики просто смещаются вверх/вниз по канавке. Крутящий момент передается на ведущие колеса без изменений.

Ресурс шарниров равных угловых скоростей (ШРУСа)

Обычно, ШРУС легко способен прослужить100 000 км. пробега при условии регулярного ТО автомобиля и езды по асфальту, на бездорожье ресурс снижается. Однако в некоторых случаях эта деталь может быстро износится или даже мгновенно выйти из строя.

Во-первых, ШРУС сломается, если порван его пыльник. Пыльник – это резиновый чехол гофрированной формы, предохраняющий внутренние элементы конструкции от пыли и грязи. Если он порван, абразивные частицы проникают туда и быстро разрушают канавки, после чего шарики клинят и навечно застывают в одном положении. Так что если пыльник порвался, меняйте весь ШРУС без раздумий.

Во-вторых, ШРУС может буквально вырвать в результате очень сильной нагрузки на подвеску (сильный удар колеса о бордюр, проезд по глубокой яме на большой скорости и пр.). На сегодня все, до новых встреч на страницах нашего сайта!

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.

Как в автомобиле с передним приводом обеспечить передачу крутящего момента на управляемые колеса, которые постоянно меняют свое положение? Эта задача решается с помощью ШРУС — шарнира равных угловых скоростей, который автовладельцам больше известен как «граната». О назначении ШРУС, его устройстве и особенностях работы Вы узнаете из этой статьи.

Как передать крутящий момент без потерь?

У переднеприводных автомобилей есть масса достоинств, однако такие машины ставят перед конструкторами сложную задачу: как передать крутящий момент на колеса, которые одновременно служат для управления? Действительно, передние колеса отклоняются от продольной оси на угол до 35-37°, и обычные способы передачи крутящего момента здесь просто неприемлемы.

Первое решение, которое пришло в голову конструкторам - обычный карданный шарнир. Однако он, как выяснилось, может нормально работать при углах отклонения не более 12°, при больших углах в карданной передаче теряется мощность, вращение становится неравномерным, появляется вибрация и прочие неприятности. Поэтому пришлось изобретать специальное устройство, которое лишено недостатков кардана, и в 20-х годах прошлого века появился ШРУС - шарнир равных угловых скоростей.

Именно стал использоваться для передачи крутящего момента на управляемые колеса в переднеприводных автомобилях. Также ШРУСы находят применение и в заднеприводных машинах, в которых мост жестко закреплен, но подвеска колес независимая.

Типы ШРУС

За прошедшее столетие было создано множество конструкций ШРУС, однако далеко не все из них получили распространение. Сегодня более или менее широко используются следующие типы шарниров:

Шариковые (также известны, как шарниры «Рцеппа» - по фамилии их создателя Альфреда Рцеппа);
- Шарниры типа «Трипод» (Tripod);
- Спаренные карданные шарниры;
- Кулачковые (сухариковые) шарниры.

В современных легковых автомобилях работают шариковые ШРУС, некоторое распространение получили и шарниры типа «Трипод». Кулачковые и спаренные карданные шарниры находят применение в грузовых автомобилях, тракторах и спецтехнике.

Устройство ШРУС

Наиболее распространенные шариковые и триподные ШРУС имеют принципиальные конструктивные отличия.

Шариковый ШРУС. Состоит из корпуса, внутри которого имеются канавки (корпус образует наружную обойму), внутренней обоймы с канавками, сепаратора и шести шариков. Шарики зажаты в канавках между обоймами и удерживаются от «разбегания» сепаратором. Корпус имеет короткий вал со шлицами, внутренняя обойма также имеет шлицевое соединение для установки приводного вала. Нужно отметить, что у внешнего ШРУС канавки радиусные, а у внутреннего - прямые. Почему это так - будет сказано ниже.

ШРУС типа «Трипод». Существует два типа триподных шарнира - универсальные и жесткие. Универсальный ШРУС состоит из корпуса с тремя канавками, напрессованной на вал трехлучевой опоры и трех роликов с шаровой поверхностью, закрепленных с помощью подшипников на пальцах опоры. Вал с трехлучевой опорой и роликами вставлен в корпус так, что ролики могут перемещаться по канавкам. В жестких шарнирах трехлучевая опора с роликами закреплена внутри корпуса, с опорой контактирует вилка, в которой сделаны три паза - в них движутся ролики. Универсальные триподные ШРУС используются только в качестве внутренних, жесткие - в качестве внешних.

ШРУС любого типа нуждается в постоянной смазке. Для этого используются специальные пластичные смазочные материалы, заполняющие внутреннее пространство шарнира. Для того чтобы предотвратить выдавливание смазки, а также обеспечить защиту от пыли и грязи, ШРУС герметично закрыт резиновым гофрированным пыльником, что позволяет пыльнику изгибаться вместе с шарниром и сохранять при этом герметичность.

Использование ШРУС в автомобилях

Как было сказано, используется для передачи крутящего момента управляемым колесам переднеприводных автомобилей. Однако на одно колесо приходится не один ШРУС, как можно было бы подумать, а сразу два: внешний и внутренний. Почему именно так? Все очень просто.

Внутренний ШРУС установлен между коробкой передач (или редуктором) и полуосью, а внешний - между полуосью и ступицей колеса. Таким образом, два шарнира позволяют колесу нормально крутиться независимо от вертикальных отклонений полуоси, поворотов и развала-схождения.

Здесь как раз становится понятно, почему у внутренних шаровых ШРУС канавки выполнены прямыми, а у внешних - радиусными. Прямые канавки обеспечивают перемещение деталей шарнира вдоль оси - это компенсирует вибрации двигателя и колебания передней подвески. А радиусные канавки увеличивают угол поворота ШРУС и, соответственно, колеса.

Наиболее частые проблемы ШРУС

Обычно ШРУС доставляет минимум проблем автовладельцам, так как шарнир обладает высокой надежностью и может служить практически столько же, сколько и сам автомобиль - в этой детали просто нечему ломаться! Однако у ШРУС есть специфическая проблема - повреждение резинового пыльника, утеря смазки и попадание внутрь шарнира пыли и грязи. Это сразу же проявляется в виде характерного хруста, который возникает из-за «перемалывания» инородных частиц между шариками и обоймами.

При повреждении пыльника ШРУС необходимо заменить, так как эффект от простой замены пыльника и смазочного материала будет непродолжительным - уже через несколько недель шарнир все равно придется выбросить.

В остальном, ШРУС - очень надежный узел, который редко становится причиной поездки в автосервис. И, в то же время, шарниры имеют достаточно низкую стоимость, поэтому их покупка и замена не вызывает проблем.

Еще одно название – граната. Пошло от формы шарнира - очень он похож на гранату.

Поскольку передние колеса, кроме передачи момента должны еще поворачиваться под разными углами и в разные стороны был придуман особый шарнир – шрус. Он был создан как заменитель неэффективной ненадежной карданной передаче. Шрус должен обеспечить равномерную передачу усилия вне зависимости от того, под каким углом находятся соединяемые валы.

Первый вариант таких шарниров был запатентован в 1923 году Карлом Вайссом: концы соединяемых валов представляли собой своеобразные вилки, между внутренними поверхностями которых находились шарики, передающие крутящий момент. Впоследствии патент на шарниры Вайсса купила американская фирма Bendix и стала выпускать их под маркой Bendix-Weiss. Такие шарниры и по сей день можно встретить, например, на 469-х «уазиках» и легендарной «шишиге» ГАЗ-66. Однако самую успешную конструкцию через три года после изобретения Вайсса предложил Альфред Рцеппа - это был, по сути, привычный нам шестишариковый ШРУС, способный работать при углах до 40 градусов, компактный и долговечный. Впервые шариковые шарниры Рцеппы появились на серийных автомобилях в 1959 году - сначала на знаменитом Austin/Morris Mini (шарниры для него поставляла фирма Hardy Spicer Limited), а вскоре и на немецком DKW Junior F11 (Lohr & Bromkamp GmbH).{loadposition user20}

Шариковый шарнир равных угловых скоростей наиболее распространенный вариант – шрус Рцеппа

Этот шрус состоит из двух кулаков: внутреннего, связанного с ведущим валом, и наружного, связанного с ведомым валом. В обоих кулаках имеется по шесть тороидных канавок, расположенных в плоскостях, проходящих через оси валов. В канавках находятся шарики, положение которых задается сепаратором, взаимодействующим с валами через делительный рычажок. Один конец рычажка поджимается пружиной к гнезду внутреннего кулака, другой скользит в цилиндрическом отверстии ведомого вала. При изменении относительного положения валов рычажок наклоняется и поворачивает сепаратор, который в свою очередь, изменяя положение шариков, обеспечивает их расположение в бисекторной плоскости. В данном шарнире крутящий момент передается через все шесть шариков. Предельный угол между осями валов 35-38°.

Принцип действия шарикового шруса есть на картинке в начале статьи. Вид шарнира: Так выглядит граната

Кулачково-дисковый ШРУС - шарнир Тракта.

Кулачково-дисковый шарнир равных угловых скоростей (шарнир Тракта) состоит из полуцилиндрических вилок, которые связаны с ведомым и ведущим валами и вставленных в них цилиндрических кулаков. В пазы кулаков входит диск, передающий крутящий момент от ведущей вилки к ведомой. Максимальное значение угла между валами до 45°. Большая контактная поверхность деталей, воспринимающая усилия, и высокая несущая способность обуславливают их применение на тяжелых грузовых автомобилях.

Схема шарнира типа Тракта. такие шарниры используют в грузовиках и тяжелой технике, благодаря высокой износостойкости.

{loadposition user20}

Ну, а после теории – к практике.

Если ШРУС изготовлен качественно и без врожденных дефектов – он прослужит долго. Фактически – срок службы этого шарнира должен равняться сроку службы самого автомобиля.

Выходу из строя гранаты может способствовать прежде всего

Разрыв защитного кожуха (пыльника). Грязь и песок попадая в смазку быстро выведут механизм из строя.

Агрессивный городской стиль вождения. Это для тех, кто любит рвать с места при полностью вывернутом руле. Шрус рассчитан на большие нагрузки при нормальном расположении колес. А если руль повернут – шарики находятся в крайних положениях и частое дергание с места при повернутом руле может постепенно вывести гранату из строя.

Признаки поломки шруса.

Щелчки при движении, хруст. Особенно при вывернутом колесе. На скорости может доходить до грохота – это не похоже на ступичный подшипник. Сколько машина пройдет – неизвестно. Шрус нужно менять целиком, он неремонтопригоден.{loadposition user20}

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.