Шрус наружный и внутренний — чем они отличаются, устройство и назначение. Что же такое шрус? Где стоит шрус

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.

ШРУС (шарнир равных угловых скоростей) считается составным узлом подвески с управляемой передней осью. Функции ее заключается в обеспечении угла разворота (до 70°) машины по оси движения, со стабилизацией крутящего момента колес правой и левой стороны. В качестве сочленения узлов трансмиссии, внутренний ШРУС соединяет КПП и приводной вал, а внешний, в свою очередь, вал и ступицу колеса.

Конструктивные особенности

Деталь является элементом приводного вала и предназначена передавать вращение от силового агрегата (двигателя) к ведущим колесам автомобиля. Конструкция обеспечивает углы поворота ведущих передних колес, стабилизирует их колебания, низводит к минимуму шумовые эффекты, возникающие от вибрации. В принципе, это две половинки полуоси, шарнирно соединяющие дифференциал со ступицами правого и левого колес. Шарнир, со стороны дифференциала называется внутренним, а со стороны колеса внешним. Первый из них подвижный и предполагает меньший угол разворота. Эта деталь может изменять свою физическую длину за счет удлиненного шлицевого соединения. Второй, шарикового типа позволяет получить больший радиус поворота. Конструкция их разнится и зависит от типа авто, показателя приводного вала. Внутренняя полуось больше внешнего по размерам, массе, цене. Рабочий угол ШРУСа значительно шире и может варьировать в пределах 50°, в то время как внутренний шарнир не превышает угла 20°.

Разновидности, отличия

Не вдаваясь в историю изобретений, можно отметить наиболее распространенную и востребованную конструкцию шарикового шарнира. Но расшифровка делит их формулируя:

Принцип работы

Заключается в передаче вращения от внутренней полуоси к внешней его части. При этом следует соблюдать требование, чтобы полуоси располагались под углом не более 70° друг к другу.

Понимание того что такое ШРУС поможет получить представление своеобразного блока полуосей, включающего в себя:

1. Ведомый вал, исходящий из корпуса сферической формы.
2. Ведущий вал, выходящий из кулака сферической формы.
3. Сепаратор, удерживающий шарики в своих отверстиях.
4. Шары стальные (6 штук).

В собранном состоянии устройство выглядит следующим образом:

Стальные шарики, удерживаемые сепаратором в сферических канавках между корпусом и кулаком. Ведущий вал, вращаясь, перемещает шарики посредством канавок корпуса и кулака. В момент вращения усилие ведущего вала передается на обойму, а затем на ведомую полуось посредством кулака и 6 шариков (отчетливо видны на фото).

Обнаружение неисправности

Шарнир равных угловых скоростей изготавливается из высокопрочных сталей. Однако неисправности имеют место по причине:

• Замена некачественными изделиями, каковых предостаточно на рынке сбыта.
• Использование смазки низкого качества.
• Попадание абразивной пыли в механизм через разорванный пыльник.
• Неудовлетворительное покрытие дорожного полотна.
• Частое выкручивание рулевого колеса до упора.

Шарниры равных угловых скоростей – это почти подшипники качения, обойма которых имеет поперечные канавки.

Такая конструкция предусматривает возможность менять углы ведущей полуоси относительно ведомой. Пребывая под постоянной динамической нагрузкой, сочленения корпус – шарики и кулак – шарики подвергаются износу. В результате между ними появляются зазоры. А они становятся причиной появления специфического шума, исходящего, как от надломленной ветки, то есть хруста. Исходят таковые от перекатывания шариков по выработанным или имеющим шероховатости, канавкам.

Но нужно запомнить, что внутреннее звено шарнира издает звуковой сигнал о наличии неисправности, особенно при езде на машине по дорогам с колдобинами. Нередко можно услышать шум и на прямой трассе.

В замене шарнирного комплекта можно убедиться, вращая колесо на подвешенном автомобиле. В этом случае внутренний шарнир сильно изгибается, а специфический звук неисправности проявляется больше.

Смазка

При своевременном обслуживании, уходе, срок эксплуатации ШРУСа на автомобиле достаточно продолжителен и порой равен ресурсу машины. Чтобы узел работал долго, следует его во время смазывать. Это так просто, если знать, какую марку использовать для каждой части узла. Сие необходимо, чтобы:

• Снизить фактор трения в сочленениях.
• Упредить износ деталей.
• Ограничить динамическую и статическую нагрузки.
• Оградить сочленения от коррозии.

Итак, для наших шарнирных узлов лучше подойдет смазка марки ШРУС 4. Отличается высокой вязкостью удержания на поверхности трущихся и вращающихся деталей. Консистенция позволяет ей не растапливаться в любой сезон эксплуатации. А менять смазку необходимо при замене пыльника и установке нового узла.

Замена пыльника

Представляет собой резиновый гофрированный чехол с фиксацией хомутом на обоих концах. Визуальный обзор состояния пыльника проверяется полным поворотом передних колес до упора. Они не должны иметь разрывов, трещин, следов смазки. Чем же чревато езда без оного Дело в попадании сочленений грязи, абразивной пыли, которые медленно, но упорно разъедают вращающиеся поверхности. Ситуация приводит к большому зазору, например, между кулаком и шариками. Большой износ же обязательно приводит к тому, что ШРУС вырывает из гнезда ступицы.

Замену пыльников на автомобиле желательно проводить одновременно, не дожидаясь, когда выйдет из строя второй. На фото показаны хомуты, конструкция которых не предполагает использование червячной передачи. Такой тип исполнения один из наиболее удачных.

АБС и ШРУС

Выбирая шарнир равно-угловых скоростей, обратите внимание на комплектацию вашего автомобиля. ШРУСы для машин с АБС будут отличатся от таковых, которые с завода ставились на автомобили без вспомогательных систем торможения.

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».

ШРУС, шарнир равных угловых скоростей или гомокинетический шарнир - устройство, пришедшее на смену карданному шарниру и предназначающееся для передачи крутящего момента при больших, до 70°, углах поворота колес. В среде автомобилистов механизм получил название «граната». Причина этому - внешнее сходство с боеприпасом.

Сегодня гомокинетические шарниры используются на машинах, оборудованных передним приводом, а также на полноприводных ТС. Применение устройства на автомобилях с задними ведущими колесами - редкость. Однако подобные экземпляры существуют. Продаются и комплекты, позволяющие заменить ШРУСОМ крестовину карданного вала на отечественной «классике».

На одном колесном приводе имеется два шарнира - внешний и внутренний. ШРУС привода наружный не имеет существенных отличий от внутреннего. Подобная конструкция позволяет добиться хорошего выворота колес без потерь в мощности и работы шарнира «на износ».

Сегодня ШРУС является основным и хорошо изученным способом передачи момента при повернутых колесах.

Диагностика этого элемента производится любым автосервисом. Однако ремонту узел не подлежит. При его неисправности требуется полная замена шарнира.

Виды ШРУСов

За время существования устройство внутреннего ШРУСа и его наружной разновидности несколько раз видоизменялось. Прежние модели шарнира оставались в ходу наряду с новыми разработками. Сегодня известно 4 основных конструкции шарнира.

1. Кулачковые (сухариковые). Состоят из 2-х фасонных дисков и аналогичного количества вилок. За счет большой площади сцепления способны выдерживать интенсивные нагрузки, однако не лишены существенных конструктивных недостатков.
   На автомобилях, оснащенных кулачковыми шарнирами, можно ездить только на небольших скоростях. В противном случае узел греется и выходит из строя. Сухариковый тип устройства распространен на грузовом транспорте.
2. Трипод. Этот вид шарнира состоит из 3-х роликов, которые помещены в специальную чащу. Передача углового момента происходит за счет смещения роликов.
   Такие виды ШРУСов используются для малогабаритных автомобилей . На триподе ездят некоторые легковые авто и машины, не предназначенные для перевозки тяжелых грузов.
3. Карданные спаренные. По сути, представляют собой пару карданных шарниров, за счет взаимного вращения выравнивающие скорость работы друг друга. Такие конструкции активно использовались в американском автомобилестроении 20-х годов прошлого века. Сегодня спаренными шарнирами оснащают некоторые модели строительной техники и тракторов.
4. Шариковые. Эта модель узла является самой распространенной. Шарнир состоит из корпуса, сепаратора, обоймы и 6 шариков. Последние перемещаются по косым канавкам на внутренней поверхности наружной обоймы, чем обеспечивают передачу момента.
   

Существуют и промежуточные модели узла: четырехшариковые, жесткие триподы. Однако они не имеют широкого распространения, так как являются не слишком надежными и совершенными.

Почему хрустит ШРУС

В процессе эксплуатации автомобиля водитель порой слышит слабый хруст - хрустит граната. Обычно это становится заметным при повороте колес на максимальный угол.

Почему хрустит ШРУС? Что делать в такой ситуации?

Хруст является свидетельством неисправности узла. Изначально появляясь только при вывернутых колесах, позднее он начинает возникать и при прямолинейном движении. Посторонние звуки, издаваемые шарниром, требуют его замены.

Узнать, какой ШРУС хрустит, просто. Достаточно оставить снаружи помощника, выкрутить колеса и медленно тронуться. Оставшийся на улице человек будет отчетливо слышать, откуда доносятся звуки.

Если диагностика производится самостоятельно, следует вывесить передние колеса авто и осмотреть пыльники. Хрустящую гранату можно выявить по их повреждению.

Дело в том, что причиной хруста обычно становится пыль и песчинки, попавшие в шарнир через разрывы резинового колпака. Также в неисправности можно заподозрить узел, на котором был выявлен больший, чем на всех остальных шарнирах, люфт.

Как эксплуатировать авто с хрустящей «гранатой»

Многих автомобилистов волнует вопрос о том, сколько можно ездить с неисправным ШРУСом. Если поломка проявляется только в поворотах, эксплуатировать узел можно довольно долго. Важным условием его «реанимации» является замена смазки и пыльника.

При выполнении поворотов следует придерживаться невысокую скорости. Если сломан внутренний ШРУС, для его окончательного выхода из строя понадобится больше времени, чем в случае с наружным.

Когда посторонние звуки возникают при езде прямо или не исчезают вовсе, замену узла нельзя откладывать. Подобный шарнир может окончательно сломаться в любой момент. Это сделает дальнейшее движение невозможным.

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}