Принцип работы шарнира равных угловых скоростей. Что такое шрус, разберемся вместе? Как устроены шарниры угловых скоростей

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

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

Устройство карданной передачи

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Применение шарниров равных угловых скоростей

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

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

Преимущественное большинство владельцев переднеприводных автомобилей, занимаясь изучением устройства своих четырехколесных друзей, с удивлением обнаруживают детали, которые не совсем понятны для них. Одной из таких деталей, является ШРУС — загадочное наименование, которое на самом деле являет собой аббревиатуру от такого названия, как шарнир, предназначающийся для равных угловых скоростей.

В автомобилях это устройство необходимо для того, чтобы передавать вращательное движение с одной полуоси к совершенно противоположной. При этом, величина последней, будет постоянно меняться, что и является его главной отличительной особенностью. ШРУС выступает в роли обязательного атрибута каждого современного автомобиля, да и сам элемент этот — изобретение не новое, его создали и начали активно пользоваться еще в 1930 году. По сути своей, альтернативы использования ШРУСов — не существует, ввиду чего, мы считаем должным рассказать вам об особенностях, которые отличают внутренний ШРУС от наружного.

Устройство ШРУСа

Конструкция ШРУСа является весьма сложной, по этому она и вызывает массу вопросов у тех людей, которые впервые с этим устройством сталкиваются. При условии правильной эксплуатации, а также при должном уходе, шарнир без каких-либо проблем сможет прослужить своему обладателю гораздо дольше. Узнать более подробную информацию об принципе работы этого устройства вы сможете сразу-же после того, как разберетесь из чего он состоит. Итак, в состав конструкции ШРУСа входят следующие компоненты:

• Корпус, который выполнен в виде некой сферической чаши с предусмотренным в нем так называемым ведомым валом.
• Внутренняя обойма — этот же сферический вал, дополненный ведущим валом.
• Сепаратор, что представляет собой внешне кольцо с предусмотренным в ним отверстием. Последнее необходимое для того, чтобы удерживать шарики, содержащиеся там.
• Шесть шариков.

Такая конструкция ШРУСа предоставляет своим владельцам возможность производить последовательную передачу некого вращательного движения крайне ровно. Ну а известное карданное соединение полуосей, которое, по сути своей, выполняет такую же функцию, что и ШРУС, не имеет возможности похвастаться наличием такой способности. В случае с ним, равномерное вращение будет возможным только на одной полуоси, в то время, как уже на второй, оно будет уже прерывистым.

Как работает ШРУС?

Изучая то, каким образом ШРУС работает, рекомендуем вам прибегнуть к тщательному осмотру этого устройства. Руководствуясь специальной литературой вы наверняка сможете найти более, чем просто подробное описание процесса работы рассматриваемого нами сегодня ШРУС:

• Сферические канавки, которые предусмотрены в корпусе, а также на внутренней обойме и количество которых, точно совпадает с количеством шариков.
• Шарики, которые располагается в пространстве между корпусом и так называемым кулаком, удерживаются специальным сепаратором.
• В случае вращения ведущего вала, усилие будет передаваться через кулак на обойму и далее в ведомый вал.
• В случае изменения угла между ведущими, а также ведомыми валами, шарики будут иметь возможность свободно перемещаться по неким канавкам, продолжая постепенно передавать усилие.

Чем наружный ШРУС отличается от внутреннего?

Как оказывается, для того, чтобы обеспечить успешное движение автомобиля, одного ШРУСа на каждое из колес — слишком мало. Для правильного функционирования всего привода, необходимо чтобы их была пара. Визуально можно заметить, что внутренний ШРУС, является гораздо больше по своим размерам, нежели ШРУС наружный. Кроме этого, он еще и стоит на гораздо дороже. Следовало бы отметить то, что особенности конструкции, а также механизм передачи вышеупомянутого вращательного движения, поступаемого от вала редуктора на ведущие колеса требует того, чтобы на пути было сразу-же два шарнира и это как минимум.

Именно тот ШРУС, который передает вращение к валу от трансмиссии, будет называться внутренним, он намного больше по размерам, по этому отличить его от наружного — не составляет труда. Наружный ШРУС, в свою очередь, необходим для того, чтобы вращать ступицу колеса и по этому, в нем и предусмотрены посадочные шлицы. Меньшим в габаритах его вынуждает делать отсутствие приемлемого количества свободного пространства. По сути своей, одна только эта, не самая значимая особенность, их размеры, а также цена, представляет собой тот нюанс, который делает наружный и внутренний ШРУСы — совершенно разными.

Долгое время передний привод не мог получить широкого распространения в автомобилестроении. Перед инженерами стояла сложная техническая задача - передача крутящего момента двигателя с КПП на ведущие управляемые (поворотные) колёса без потери мощности. Эту проблему пытались решить разными способами, вплоть до поворота силового агрегата вместе с осью. Возникла необходимость использования шарнирного соединения между полуосью и колесом. Революцией в конструировании переднеприводных автомобилей стало изобретение ШРУСа (шарнир равных угловых скоростей). Так как назначением данной конструкции являлась передача достаточно высоких удельных нагрузок, то деталь должна была быть изготовлена из особого металла, обладающего высокой прочностью. Вместе с изобретением такого материала наступила новая эра в жизни переднего привода.

Сегодня ШРУС входит в состав приводных валов практически всех легковых автомобилей, как передне-, так и (в ряде случаев) задне- и полноприводных. ШРУС бывает нескольких видов, но в данной статье мы подробно рассмотрим строение и принцип работы шарикового ШРУСа, так как именно этот тип конструкции в настоящее время получил наибольшее распространение в автомобилестроении. Стоит оговориться, что ШРУС в зависимости от модели автомобиля имеет свои конструктивные особенности, поэтому здесь мы будем рассматривать строение шарнира на примере а/м ВАЗ 2110. Привод состоит из двух ШРУСов (внутреннего и внешнего), прикреплённых с обоих сторон к шлицевому валу с помощью стопорных и упорных колец. Внешний ШРУС соединён со ступицей колеса, его задача - обеспечение поворота и передача крутящего момента на колесо. Данная деталь представляет собой шарнир, состоящий из корпуса (1), в котором находится сепаратор (2) и внутренняя обойма с канавками, располагающимися по радиусу (3), в них, в свою очередь, находятся шарики (4). Внутренний ШРУС передаёт вращение от КПП к приводному валу и имеет некоторые отличия от внешнего ШРУСА. Если обойма внешнего ШРУСа иммет изогнутые канавки, расположенные по радиусу, то в обойме внутреннего ШРУСа канавки прямые.


Это сделано для того, чтобы привод мог слегка менять длину, тем самым компенсируя работу подвески и колебания силового агрегата при движении автомобиля. Снаружи ШРУС защищён специальным резиновым защитным чехлом (пыльником), предохраняющим деталь от загрязнения и попадания воды. При отсутствии повреждений пыльника ШРУС может прослужить очень долго. Оба шарнира (внешний и внутренний) являются взаимосвязанными частыми единого механизма, но, несмотря на это, внешний ШРУС является гораздо более уязвимой деталью. Это объясняется тем, что нагрузки на шарнир при поворотах идут гораздо большие, нежели на внутренний ШРУС. Обычно ШРУС начинает сигнализировать о своём плохом состоянии заранее. При повороте с разгоном слышен специфический хруст. Это означает, что внешний ШРУС требует замены. Если для проверки состояния внешнего ШРУСа достаточно максимально вывернуть руль и начать движение, то для диагностики внутреннего ШРУСа в большинстве случаев требуется подъёмник. Необходимо поднять машину, запустить двигатель, включить первую или вторую передачу и на небольших оборотах послушать ШРУСы. Если рулевое колесо находится в прямом положении и при этом слышно характерное пощёлкивание, значит внутренний ШРУС выходит из строя, если же рулевое колесо максимально вывернуто, и вы слышите хруст, значит выходит из строя внешний ШРУС. Причины износа ШРУСа могут быть разными: 1. Низкое качество запчастей. 2. Агрессивный стиль вождения. 3. Недостаток или низкое качество смазочного материала. 4. Повреждение пыльника и, как следствие, попадание в механизм грязи и воды. Стоит уточнить, что ремонтировать ШРУС нельзя. Деталь меняется целиком. Исключение составляет лишь замена пыльников ШРУСа, стопорных и упорных колец, а так же хомутов, при помощи которых закреплён пыльник.

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.

С появлением переднеприводных машин, для автомобилестроения началась новая эра. Большинство современных авто имеют именно этот тип привода, но не все водители знают, как работает данный механизм, ведь спереди нет моста, а колеса должны при этом как то поворачиваться. За движение колес и изменение их положения отвечает специальный механизм, который называется шарниром равных угловых скоростей. Постараемся разобраться в устройстве ШРУС и узнаем, что это такое.

ШРУС это специальное устройство, которое выполняет передачу вращающего момента с коробки передач, на ведущие колеса. По-другому, его еще называют «граната» из-за необычности его формы. Стоит отметить, что ШРУС применяется не только в переднеприводных машинах, но и многих полноприводных внедорожниках.

Все «гранаты» делятся на следующие типы:

1. Шариковый . Данный вид шарнира получил наибольшее распространение и применяется в большинстве современных переднеприводных автомобилей.
2. Тропоидный . Такой ШРУС применяется во внутренних конструкция, так как имеет возможность очень большого осевого перемещения.
3. Сухариковый . Это как раз тот случай, когда «граната» применяется на грузовых автомобилях, внедорожниках или автобусах. Имеет более мощную конструкцию для передачи больших усилий.
4. Карданный . Это первая разновидность «гранаты», которая не имеет большого распространения. Все дело в том, что она имеет слишком сложную конструкцию.

Чтобы понять, как он работает, необходимо вначале разобраться с конструкцией. В данной части мы будем рассматривать именно шариковый ШРУС, который применяется почти во всех современных автомобилях.

Прежде всего, стоит сказать о том, что детали этого механизма работают практически «на сухую», потому как ШРУС не наполняется маслом, а лишь забивается густыми смазывающими веществами типа Литол-24. Общую конструкцию «гранаты» составляют всего 4 самых основных элемента:

1. Ведомый вал, на конце которого располагается металлическая полусфера. Внутри сферы имеются прорези под шарики.
2. Внутри сферы устанавливается специальный кулачок, который имеет жесткую связь с ведущим валом.
3. Также внутри сферы располагается специальный сепаратор, который представляет собой кольцо, имеющее по окружности металлические шарики.
4. Сами шарики. Практически все ШРУСы имеют всего 6 шариков в кольце. Однако многие конструкцию допускают и большее количество.

Казалось бы, чем хуже для этих целей подходит карданный вал? А все дело в том, что такой шарнир обеспечивает плавность хода, которая необходима при начале движения или переключении передач. Карданный вал имеет слишком жесткую связь и не способен обеспечить плавной передачи момента.

Как работает ШРУС

Как вы уже поняли, внутри сферы располагаются специальный прорези или канавки, которые рассчитаны под размер шариков. Посредством взаимодействия этих шариков и канавок, вращающий момент передается на колеса автомобиля . Если повернуть руль в какую-либо сторону, шарики сместятся по канавкам и угол передачи момента изменится, но неизменным останется скорость, поэтому при повороте колес скорость движения остается прежней.

Кроме того, ШРУС имеет возможность любого перемещения наравне с подвеской, даже если колесо наезжает на довольно серьезное препятствие. Это обеспечивается все теми же шариками, которые свободно перемещаются по прорезям и надежно удерживаются сепаратором.

Как долго может прослужить «граната»

Если говорить о теории строения, то это очень прочный механизм. Если соблюдать все требования технологии производства, то ШРУС может, как минимум проехать 100 тысяч километров. В лучших случаях, он способен продержаться весь период эксплуатации автомобиля. Тем не менее, водителям часто приходится менять его как расходный материал. А все именно по этим причинам:

1. .Дороги, по которым приходится передвигаться на автомобиле, не всегда обладают нужным ровным покрытием, поэтому первым из строя выходит пыльник, защищающий места соединения ШРУС от пыли и влаги. Если он порвется, то мелкие частицы попадают во внутреннее строение и разрушают канавки, по которым перемещаются шарики. Примерно через 2 тысячи километров такой ШРУС быстро выйдет из строя, в результате заклинивания шариков. Чтобы «граната» прослужила намного дольше, необходимо периодически проверять состояние пыльников и вовремя их менять.
2. Другая проблема – это быстрая езда по неровным дорогам . Если слишком сильно ударить колесом по канаве или бордюру, то ШРУС может не выдержать и его просто выдернет. Вставить его обратно можно, но использовать такой механизм в дальнейшем уже нельзя. Поэтому, ее сразу нужно заменить.

Кроме того, есть ряд признаков, по которым можно оценить исправность наружных ШРУСов. Для этого, колеса автомобиля выворачиваются в одну из сторон до упора, и движение начинается как можно резко. Если будет слышан характерный хруст, то та сторона, в которую были вывернуты колеса и будет стороной с неисправной «гранатой».

Главная » Система отопления » Принцип работы шарнира равных угловых скоростей. Что такое шрус, разберемся вместе? Как устроены шарниры угловых скоростей