что это, из чего состоит, неисправности :: Autonews

Для чего нужны эти детали? Где находятся? И как понять, что им нужна замена? Отвечаем на самые популярные вопросы.

• Что это
• Из чего состоит
• Для чего нужен
• Виды
• Признаки поломки
• Если хрустит

adv.rbc.ru

Эксперт в этом материале: Вячеслав Субботин, директор гоночной команды «ГАЗ Рейд Спорт» и автор программы «Минтранс» на телеканале РЕН ТВ

Что такое ШРУС

ШРУС — аббревиатура, которая расшифровывается как «шарнир равных угловых скоростей». Эта подвижная деталь является частью трансмиссии и служит для передачи крутящего момента между подвижными валами под постоянно меняющимся углом. В простонародье ШРУСы за характерную форму именуют «гранатами». Но есть и более научный термин — гомокинетический шарнир.

Изобретателем ШРУСов в привычном их виде считают немца Карла Вайсса. В 1928 году его конструкцию усовершенствовал Альфред Рцеппа. Узел оказался настолько удачным и востребованным, что лицензию на него приобрели многие автопроизводители, включая «АвтоВАЗ», который впервые начал применять ШРУСы на классической «Ниве». Представить современный легковой автомобиль без этих деталей почти невозможно.

Отыскать ШРУСы на машине несложно. На переднеприводном автомобиле они находятся на передних полуосях, а на полноприводном авто с независимой подвеской — как на передних, так и на задних. В первом случае шарниров четыре, а во втором — восемь. Впрочем, бывают и исключения: на некоторых моделях используют по одному ШРУСу на сторону, на других — применяют ШРУСы вместо кардана для передачи крутящего момента к заднему редуктору.

Из чего состоит ШРУС

Конструкция ШРУСа зависит от его разновидности. Всего инженерами создано четыре типа шарниров, на каждом из которых мы остановимся подробнее чуть позже.

ШРУСы принято делить на наружные, встраиваемые в ступицу, и внутренние. Устроены они по-разному: наружный передаёт вращение с оси приводного вала на управляемые колёса, внутренний — момент от коробки передач на приводной вал. Каждый из этих типов выполняет свою уникальную функцию.

ШРУС наружного типа состоит из:

• Совмещённого с ведомым валом сферообразного корпуса.
• Шароподобной обоймы, соединённой с ведущим валом.
• Шести шариков, расположенных в обойме.
• Сепаратора, удерживающего шарики.
• Герметичного пыльника, наполненного смазкой.

ШРУС наружного типа (Фото: sibmasuma.ru)

ШРУС внутреннего типа состоит из:

• Корпуса-стакана с тремя канавками, совмещённого с ведущим валом.
• Трёхлучевой вилки, помещённой в корпус и надевающейся на шлицы ведомого вала.
• Трёх роликов, вращающихся на игольчатых подшипниках.
• Герметичного пыльника со смазкой.

ШРУС внутреннего типа (Фото: drive2.

ru)

Для чего нужен ШРУС

Глядя на замысловатую конструкцию, многие не могут понять, зачем вообще нужны такие сложные устройства. Ответ прост: передать крутящий момент на управляемые колёса, постоянно изменяющие своё положение относительно коробки передач, без ШРУСов почти невозможно. Именно за счёт шарниров равных угловых скоростей осуществляется непрерывная передача момента вне зависимости от рельефа местности и положения колёс. Подвеска и рулевое управление получают большую свободу.

По сути ШРУСы выполняют ту же работу, что и карданы. Правда, отличия между ними есть, и они огромны. Шарниры равных угловых скоростей намного технологичнее и совершеннее — они находятся на ином, недостижимом для карданов уровне.

Основная разница между карданной передачей и ШРУСами в том, что карданы передают момент несинхронно (один вал вращается равномерно, а другой нет). Значительный угол скрещивания в них сильно затруднён. ШРУСы не просто позволяют преодолеть неравномерность передачи момента, но и увеличивают рабочий угол до 70 градусов (в случае с шариковыми шарнирами).

Заодно они снижают нагрузки на трансмиссию и уменьшают паразитные вибрации.

Основные функции ШРУСа:

• Непрерывная передача крутящего момента.
• Обеспечение возможности работы подвески и рулевого управления.
• Снижение паразитных вибраций.

ШРУСы обеспечивают нормальное функционирование независимой подвески автомобиля и рулевого управления. (Фото: unit-car.com)

Виды ШРУСов

Конструктивно ШРУСы различаются в зависимости от производителя и конкретной модели, однако принципиальных отличий между ними нет. Принято выделять четыре вида шарниров равных угловых скоростей, из которых два встречаются на современных авто достаточно редко.

Шариковые

Шариковые ШРУСы — наиболее распространённый вид шарниров равных угловых скоростей. Именно они обычно применяются в качестве внешних ШРУСов. Работает устройство по следующему принципу.

Во внешнем корпусе с канавками находится обойма и сепаратор с шариками, которые, в свою очередь, перекатываются между корпусом и обоймой. Шарики позволяют постоянно передавать крутящий момент под углом до 70 градусов. Вне зависимости от того, как вывернуто колесо, момент передаётся без разрывов и биений.

Так выглядит шариковый ШРУС без смазки. (Фото: pkfst.ru)

Спаренные карданные

Спаренные карданные шарниры условно можно назвать ШРУСами. Это громоздкие и тяжёлые конструкции, встретить которые на современной машине практически невозможно. По задумке, последовательная пара карданных шарниров должна нивелировать неравномерность скорости работы друг друга. Эта система может передавать крутящий момент под углом не более 20 градусов. Из-за внушительных размеров, большого веса и малого рабочего угла сдвоенные карданы на практике применяются преимущественно на строительной технике и тракторах.

Спаренный карданный шарнир. (Фото: parts-news.ru)

Триподные

Триподные ШРУСы — самый распространённый вид внутреннего шарнира равных угловых скоростей. От шарикового шарнира он отличается повышенной надёжностью. Правда, у такой конструкции есть и свои минусы. В частности, он может передавать крутящий момент под углом лишь до 20 градусов. К плюсам можно отнести значительный свободный осевой ход, который позволяет обеспечивать увеличение и уменьшение длины осей при артикуляции подвески. Этот вид ШРУСов очень долговечен и выдерживает большие ударные нагрузки.

Конструктивно триподные ШРУСы проще шариковых. Это трёхлучевая вилка с тремя роликами на игольчатых подшипниках, надетая на шлицы оси и способная перемещаться по пазам в стакане.

Трипод, вынутый из корпуса-стакана. (Фото: motopoland. com.ua)

Кулачковые

Кулачковые (сухариковые), а также кулачково-дисковые ШРУСы на легковушках не встречаются. Виной тому их техническое несовершенство. Конструкция представляет собой пару вилок и фасонных дисков. Устройство может выдерживать колоссальные нагрузки, но не переносит высоких скоростей. Такие ШРУСы склонны к перегреву и применяются преимущественно на грузовиках.

Кулачковый ШРУС: 10,14 — вилки кулачкового шарнира; 11,13 — кулачки; 12 — диск шарнира. (Фото: auto-virage.ru)

Признаки поломки ШРУСа

Современные ШРУСы — невероятно надёжные и выносливые компоненты автомобиля. Срок их службы примерно равен ресурсу самой машины. Тем не менее, иногда шарниры равных угловых скоростей выходят из строя — в этом случае требуется дорогостоящий и трудоёмкий ремонт. Нередко — замена полуоси в сборе.

В большинстве случаев поломки ШРУСов — следствие неправильной эксплуатации машины и небрежного отношения к ней со стороны автовладельца. Заводской брак этих деталей встречается редко.

Можно выделить как минимум пять характерных признаков поломки ШРУСов, на каждый из которых стоит обратить внимание:

1. Разрыв/негерметичность пыльника

Для нормальной работы любого ШРУСа критически важно обеспечить его детали смазкой. При любом, даже самом незначительном повреждении пыльника внутрь шарнира начинают попадать грязь и влага. Это приводит к выдавливанию смазки, образованию коррозии в сочленении и повреждению деталей. Трещины, разрывы, следы смазки на пыльнике — стопроцентный повод срочно отправиться в сервис.

2. Рывки и вибрации при движении

Во время трогания с места при неисправном ШРУСе можно ощутить едва заметные толчки — машина будто движется рывками. Рывки нередко наблюдаются при сильном износе канавок внешних ШРУСов. Вибрации говорят о поломке внутренного, триподного ШРУСа.

3. Щелчки

При движении на машине с неисправным ШРУСом можно услышать характерные щелчки. Как правило, они возникают при езде на небольшой скорости. На высоких скоростях заметить проблему почти невозможно.

Устройство и принцип работы ШРУСа

ШРУС (шарнир равных угловых скоростей, «граната») состоит из двух основных элементов – обоймы и корпуса. Обойма расположена внутри корпуса. Их поверхности оснащены специальными параллельными углублениями («канавками»), предназначенными для шариков. Корпус и обойма имеют сферическую форму, а шарики обеспечивают им жесткое соединение и передачу вращения.

Вообще, ШРУСы могут иметь разное конструктивное исполнение. Тут уже все зависит от их типа (триподный, спаренный карданный, шариковый или кулачковый). Вне зависимости от того, что они отличаются в конструктивном плане, их предназначение и работа в трансмиссии одинаковы: С одной стороны ведущий вал, в составе которого установлен ШРУС, соединяется с дифференциалом, а другая – с подшипником ступицы колеса, благодаря которому, ведущие колеса получают энергию вращения. Передачей же данной энергии от мотора к подшипникам ступиц занимается именно «граната».

Конструкция ШРУСа

Советы: При повороте руля слышен стук

Наружный ШРУС, в отличии от внутреннего, имеет значительно больший «рабочий угол». Дело в том, что когда поворачивается управляемое колесо, наружный ШРУС может иметь угол поворота близкий 50 градусам. В то время как внутренний ШРУС может поворачиваться не более чем на 20 градусов. По этой причине шарниры применяемые для внутренних и наружных «гранат» не одинаковы. Треножные для внутренних, а шаровые для наружных.

Конструкция наружного ШРУСа включает в себя обойму, расположенную на валу. Как писалось выше, поверхность обоймы оснащена канавками. Они имеются и на узловом корпусе, причем в идентичном количестве. Шарики находящиеся в них, предназначены для передачи крутящего момента по «маршруту» от вала к ШРУСу, а потом от него к ступице.

Конструктивно наружные ШРУСы сделаны так, что работают они только на изгиб, без сдвигов по оси. Внутренний ШРУС работает не только на изгиб, но и на осевой сдвиг, потому и отличается от наружного своим устройством. Причем отличаются они не только от наружных, но могут иметь отличия даже между собой. Тут уже все зависит от машины, на которую они должны быть установлены. Например, у внутренних ШРУСах для автомобилей ВАЗ канавки корпуса расположены прямо, а не по радиусу. Внутренний шарнир равных угловых скоростей, предназначенный для «Таврии», предусматривает расположение роликов на шипах крестовины. Вращение которых происходит благодаря игольчатым подшипникам, которые расположены в продольных пазах корпуса. Потому такой элемент и может работать как на изгиб, так и на осевое смещение. Так как ШРУС установлен в таком месте, где он постоянно будет подвергаться воздействию пыли и грязи, для него была предусмотрена герметичная защита – пыльник. Это гофрированная накладка из резины, которая крепится к корпусу хомутами.

Работа ШРУСа

Даже притом, что конструктивно ШРУСы имеют множество решений, их предназначение и работа остаются теми же, что были 10 или 20 лет назад. Каждая контактная точка, которая отвечает за передачу окружных сил, обязательно должна быть расположена в биссекторной полости, которая проходит через биссектрису текущего угла между валами.

Советы: Шумо и виброизоляция автомобиля — материал

Применение ШРУСов.

Шарнир равных угловых скоростей применяется в передних независимых подвесках ведущих управляемых колес. ШРУС является составной деталью, которая может обеспечить не только вращение, но и поворот в пределах 70-ти градусов. Благодаря таким свойствам, он может применяться для ведущих осей.

Разновидности ШРУСов

Автомобиль с полным или задним приводом довольно редко оборудуется такими механизмами, а если и встречаются, то в моделях имеющих заднюю независимую подвеску. В данном случае, колесо может совершать несинхронизированное смещение относительно вертикальной и горизонтальной осей. Такое перемещение ограничено, но даже в таком случае, обычный приводный вал уже становится недоступным для использования для ведущих задних осях.

Внутренний и внешний ШРУС – в чем отличия.

Для нормального движения автомобиля, недостаточно иметь только внешние ШРУСы. Чтобы привод функционировал как следует, внешний «шарнир» должен работать в паре с внутренним. Иногда, человек никогда не располагавший возможностью, а возможно и желанием визуально оценить данные детали, а имевший представление о них только со слов других автолюбителей, немного удивляется, когда при необходимости замены и покупке видит разницу, как в размерах, так и в цене между ними. Внутренний ШРУС больше чем внешний, и стоит он дороже.

Наружный и внутренний ШРУС

Из-за специфики конструктивного решения и способа, которым вращательное движение передается от КПП или редуктора к ведущим колесам, необходимо наличие минимум двух шарниров в данной схеме работы. За передачу вращения валу отвечает большой (внутренний) ШРУС.

Благодаря внешнему ШРУСу происходит вращение ступицы колеса. Для этого предусмотрены специальные шлицы. Меньшие размеры внешнего «шарнира» связаны с его расположением и дефицитом свободного места.

Наружный ШРУС

Советы: Электронная система ESP — что это?

Плюсы и минусы в работе ШРУСа

Преимущества ШРУСа:

Одним из основных плюсов в работе ШРУСа является его способность максимально сохранять передаваемую мощность. Достигнуть таких показателей в сохранении передаваемой энергии вращения, на сегодняшний день не под силу альтернативным механизмам. Также к положительным свойствам можно отнести его вес, не сложность замены в случае необходимости, и сравнительно неплохую надежность в работе.

Преимущества ШРУСа:

Наверно самым главным недостатком ШРУСа можно назвать его пыльник, являющийся паралельно контейнером смазки. Тут играет свои роль и его расположение, в результате чего он периодически попадает под воздействие посторонних предметов. Например, когда вы проезжаете по глубоким колеям или преодолеваете определенные препятствия, он может быть поврежден. К сожалению не всегда водитель узнает о повреждении данной элемента защиты сразу. Попавшая внутрь пыль или грязь, способствует интенсивному износу. Хорошо если такое попадание произошло недавно, тогда можно снять и прочистить ШРУС. Если прошло достаточно много времени с момента попадания пыли внутрь, деталь в любом случае не прослужит свой полный срок.

Когда угол между составными элементами маленький, передачу крутящего момента легко осуществляют шарниры неравных угловых скоростей кардана. Вслед за увеличением данного угла, увеличивается неравномерность вращения валов, что усложняет работу передачи и мощность начинает теряться. Вот тут и раскрывается в полной мере необходимость в таком механизме как ШРУС, который предназначен для устранения данных проблем.

Инструменты для ШРУСов, осей и ступиц

Ручка за 41500

Lisle 41510 Ручка для набора вилок для огурцов 41500 — LIS41510

Цена по прейскуранту: 12,24 долл. США

: 6,49 долл. США

Съемник поворотного штифта

Устройство для снятия шарнирного штифта Lisle LIS19940

Цена по прейскуранту: 12,32 долл. США

: 10,30 долл. США

Пневмопривод для 41500

Lisle 41520 Пневматический привод для 41500 — LIS41520

Цена по прейскуранту: 12,48 долл. США

: 10,43 долл. США

Инструмент для соединения ШРУСов

Инструмент для бандажирования ШРУСов Lisle 30950 — LIS30950

Цена по прейскуранту: 14,29 долл. США

: 11,94 долл. США

Съемник руки Питмана

Съемник рычага K Tool International Pitman KTI70360

Цена по прейскуранту: 20,99 долл. США

: 15,80 долл. США

Съемник рулевого колеса

Съемник рулевого колеса Sunex SUN3900

Цена по прейскуранту: 25,30 долл. США

: 16,14 долл. США

Съемник рулевого колеса

K Tool International Съемник рулевого колеса KTI70330

Цена по прейскуранту: 25,99 долл. США

: 19,64 долл. США

Пневматическое долото сепаратора рулевой тяги

K Tool International Сепаратор рулевой тяги Пневматическое долото KTI81995

Цена по прейскуранту: 21,99 долл. США

: 20,26 долл. США

Съемник руки Питмана

Съемник рычага K Tool International Pitman KTI70365

Цена по прейскуранту: 26,99 долл. США

: 20,52 долл. США

Сепаратор руки Питмана

Сепаратор рычага Pitman OTC OTC6531

Цена по прейскуранту: 32,06 долл. США

: 24,08 долл. США

Съемник рулевого колеса

Съемник рулевого колеса Lisle LIS45000

Старая цена: $31,23

: 26,09 $

Разделитель Инструмент

Инструмент сепаратора OTC OTC6533

Цена по прейскуранту: 41,33 долл. США

: 31,18 долл. США

Инструмент для зажима ботинка CV

KD Tools Инструмент для зажима чехла CV KDT3955

Цена по прейскуранту: 38,90 долл. США

: 34,34 долл. США

Съемник руки Питмана

Съемник руки Lisle Pitman LIS41900

Цена по прейскуранту: 45,01 долл. США

: 35,51 долл. США

Установщик подшипников и уплотнений

Устройство для установки подшипников и уплотнений Lisle 12600 — LIS12600

Цена по прейскуранту: 58,23 долл. США

: 41,40 долл. США

Набор вилок для огурцов

Lisle 41500 Комплект вилки для огурцов — шаровой шарнир / рулевая тяга / набор сепараторов рычага соленоида — LIS41500

Цена по прейскуранту: 73,09 долл. США

: 52,71 долл. США

Сменный съемник кулачковой ступицы

OTC 32937 Сменный съемник для ступиц — OTC32937

Цена по прейскуранту: 74,87 долл. США

: 56,31 долл. США

Съемник руки Питмана

Съемник рычага OTC Pitman OTC7314A

Цена по прейскуранту: 80,27 долл. США

: $59,78

Семь ошибок ШРУСов, которых не следует делать

Альфред Ханс Реппа был инженером в Ford в 1930-х годах. Ему пришла в голову идея усовершенствовать карданный шарнир. Вместо четырех подшипников, установленных в двух ярмах, Жеппа использовал шесть шариков, установленных в дорожках. Его изобретение сделало передние мосты джипов времен Второй мировой войны более прочными. А 25 лет спустя его шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) сделал возможным использование переднеприводных автомобилей.

ШРУС передает мощность под переменным углом и при постоянной частоте вращения. В переднеприводном автомобиле шарнир позволяет карданному валу и колесу вращаться с постоянной скоростью, в то время как рулевое управление и подвеска перемещаются.

Если ШРУС выходит из строя, он редко выходит из строя сам по себе. Внешние факторы, такие как опоры трансмиссии и углы подвески, могут повредить шарнир хуже, чем ножом порезать пыльник.

1. Выравнивание осей

Если подрамник или опоры смещены, геометрия внутренних и внешних шарниров будет изменена. Для наружных шарниров ШРУС может превышать максимальный рабочий угол. Для внутренних плунжерных соединений ось может опускаться вниз. Если заменяемая ось близка, но не точно соответствует правильным спецификациям, смещение осей может быть еще больше усугублено. Кроме того, у некоторых производителей, таких как Honda, есть процедура центрирования, которая включает в себя ослабление опор двигателя и установку осей.

Обратите внимание на модифицированные автомобили. Если грузовик поднимается, это изменяет рабочие углы шарнира. Большинство ШРУСов допускают подвижность на 45º. Чрезмерные углы в течение длительного периода времени могут привести к износу дорожки и шариков ШРУСа. То же самое относится и к заниженным автомобилям.

Для погрузчиков с подъемным механизмом предлагаются более длинные варианты, предназначенные для эксплуатации в тяжелых условиях.

2. Неправильная ось, плохая конструкция

Иногда могут возникнуть проблемы с неправильной осью, если она заказана неправильно. На некоторых автомобилях разница между длиной оси механической и автоматической трансмиссии может составлять несколько миллиметров, но это может привести к тому, что плунжерное соединение окажется слишком мелким или слишком глубоким. Если ось слишком длинная, это может привести к тому, что ШРУС или плунжерный шарнир упадут до упора, что приведет к повреждению поверхностей шариков, подшипников и дорожек. Если он слишком короткий, при определенных условиях ось может выйти из плунжерного соединения.

3. Развал-схождение

При выходе из строя ШРУСа проверьте состояние подвески. Согнутые компоненты могут вызвать изменение диапазона движения сустава. На установочной стойке убедитесь, что вы проверили включенный угол, чтобы увидеть, не погнут ли рулевой рычаг или стержень стойки.

4. Слишком много смазки

Вы никогда не захотите добавлять слишком много смазки в ШРУС. ШРУС может нагреваться из-за внутреннего трения и тепла, передаваемого от тормозов и двигателя. Тепло может привести к расширению смазки и воздуха внутри соединения. Давление может привести к тому, что ботинок оторвется от корпуса шарнира.

5. Уплотнения

При установке новой оси или карданного вала одна из ошибок техников заключается в том, что они не обращаются к уплотнениям в трансмиссии, дифференциале или раздаточной коробке. Большинство уплотнений установлены на валу и обычно имеют кромку и пружину, которые удерживают кромку на оси. После установки уплотнения не торопитесь с установкой оси. Шлицы могут повредить уплотнение и стать причиной утечек.

Область на валу, где уплотнение и подшипники соприкасаются, является наиболее важной. Он должен быть без ржавчины и дефектов. Используйте только мелкозернистую наждачную бумагу для очистки полуоси между фланцем и изношенным участком.

Если поверхность имеет бороздки или повреждения, в некоторых случаях ось можно отремонтировать с помощью втулки. В противном случае ось следует заменить. Убедитесь, что уплотнение установлено в правильном положении.

6. Замена только пыльника

Вы можете подумать, что зацепили ШРУС до того, как вся смазка была выброшена, но повреждение могло уже произойти. Корпуса ШРУСов обычно выковываются из железных заготовок. После механической обработки соединения используется индукционная термообработка для упрочнения поверхностей износа. Износ в ШРУСе обычно происходит на сепараторе, шестерне и манжете.