Что такое ШРУС в автомобиле

Необходимость в передаче вращательного движения под углом возникла почти сразу с появлением автомобиля. Соответствующие наработки в механике уже существовали, осталось их адаптировать для автомобильных нужд. На этом пути возникло немало сложностей, не все проблемы решены и до настоящего времени. Наилучшим решением сейчас выглядит шарнир равных угловых скоростей. Что такое ШРУС в автомобиле, где конкретно они применяются, в чём их достоинства и недостатки следует знать любому владельцу машины.

ШРУС в автомобиле: что это такое, где находится

История появления ШРУС

Первое предложение использовать карданный шарнир для передачи вращения между валами исходило от английского учёного Гука ещё в конце 17 века. А сам карданный подвес относится вообще к временам древней Греции. Но, несмотря на то, что такой типа шарнира применяется до сих пор в автотехнике, недостатки его никуда не делись. Самым главным из них является теоретическая неравномерность передачи вращения при появлении заметных углов между валами. За время одного оборота ведомый вал ускоряется и замедляется, создаётся неустранимая вибрация. И чем больше угол, тем сильнее это выражено.

На самом деле, для подобных соединений вращающихся валов какой-либо особенный металлический шарнир вообще не нужен. Часто применяются всевозможные гибкие цилиндрические пружины или резиновые эластичные муфты. Вплоть до отрезков резиновых шлангов. Но тут вступают в дело ограничения по мощности и долговечности, не говоря уже о коэффициенте полезного действия. Тем не менее, эластичные муфты продолжают применяться и работать на самых современных автомобилях. Но там, где речь не идёт о значительных углах. Например, всем известная BMW X5 располагает этим архаизмом в карданном приводе переднего моста. Создаётся впечатление, что конструкторы в стремлении к экономии позабыли, что такое ШРУС в машине.

Возвращаясь к карданному шарниру Гука, можно заметить его наличие в большинстве задне- и полноприводных автомобилей. Понятие карданного вала знакомо всем, это полая металлическая труба, с обоих концов которой смонтированы крестовины карданных шарниров. Вал соединяет между собой узлы трансмиссии, оси вращения которых размещены в разных плоскостях и под различными углами.

Если речь идёт о небольшом угле поворота момента в зоне шарнира, то его недостатки не принимаются во внимание. Настоящие проблемы с шарнирами начались с появлением автомобилей, имеющих привод на управляемые колёса, это необходимо на полном и переднем приводе. При повороте угол становится значительным, колебания момента растут, детали вибрируют и выходят из строя.

Можно достаточно просто выйти из положения лобовым решением, использовать в едином блоке два карданных сочленения. Неравномерности вращения одного из них в точности компенсируются вторым, работающим с поворотом на 90 градусов. Это теоретически образует первый в истории шарнир равных угловых скоростей, но при практической реализации имеет просто неприличные габариты и сложность.

Появление реально работающей конструкции связано с массовым освоением типичных переднеприводных бюджетных автомобилей. Был запатентован шарнир, где две вилки соединялись между собой скользящими по пазам четырьмя шариками. Такой шарнир уже был реальным ШРУС, то есть передавал вращение без паразитных колебаний угловой скорости.

Места применения ШРУС в современных автомобилях

Основным местом, где находится ШРУС в автомобиле, являются приводы передних управляемых колёс. Именно здесь проявляются достоинства самых современных шарниров:

  • возможность передавать вращение без отклонений скорости в зависимости от угла поворота валов или их относительной ориентации;
  • высокая надёжность шарниров, работающих в герметичных чехлах, заполненных специальной смазкой и изготовленных по самым совершенным технологиям;
  • относительная компактность при передаче значительных крутящих моментов.

Всё это достигнуто в результате использования самых актуальных шестишариковых механизмов.

Устройство шарниров

По месту использования принято разделять шарниры на внешние и внутренние. Первые ставятся на привод со стороны колеса, вторые — от редуктора моста или объединённого узла коробки передач с дифференциалом.

В качестве внутреннего ШРУС есть варианты использования шестишариковой конструкции с возможностью осевого смещения валов, или трёхшипового шарнира с игольчатыми подшипниками и сферической наружной обоймой. Последний вариант иногда называется трипоидом и нормально работает при малых углах наклона оси привода. Строго говоря, это не ШРУС, поскольку передавать момент под углом без вибраций он не в состоянии. Но применяется трипоид часто, обладая некоторыми преимуществами:

  • не требует особой точности при изготовлении;
  • по сравнению с карданным сочленением производит меньше вибраций;
  • не очень требователен к качеству смазки;
  • чрезвычайно вынослив и долговечен, практически не выходит из строя при условии целостности защитного чехла и наличии смазки в шарнире.

А самое главное — он не так требователен к свойствам смазки, и хотя применять там многоцелевые продукты не рекомендуется, но и на не очень качественной специальной смазке для ШРУС  трипоид проработает значительно дольше, чем классический шестишариковый шарнир.

Наружный ШРУС не допускает продольного перемещения между валами, но при этом позволяет передачу момента под значительными углами. Переднеприводные автомобили с такими шарнирами ничуть не уступают по радиусу разворота своим заднеприводным аналогам, где к управляемым колёсам вообще не подходят никакие валы.

Устройство ШРУСа внешне выглядит просто, состоит такой шарнир всего из трёх крупных деталей и шести стальных шариков. Располагаются они между внутренней и внешней обоймами, а удерживаются от нештатного смещения сепаратором. Все эти комплектующие изготовлены из очень качественной легированной и термообработанной стали с высокой точностью. Именно подобные технологии и мешали появлению работоспособных ШРУС в массовом производстве по приемлемой цене. Траектории движения шариков при повороте и под тягой рассчитаны очень точно, что и позволяет шарниру работать бесшумно и не создавать вибраций. Точность в работе создаёт также и все неприятности, связанные с подобными шарнирами.

Устройство шарнира равных угловых скоростей

Требования к условиям эксплуатации

Весь шарнир закрывается изготовленным из термопласта герметичным пыльником. Для исключения проникновения внутрь воды и пыли оба его конца плотно обжаты вокруг валов и корпусов ШРУС специальными металлическими хомутами. При сборке они подвергаются натягу за счёт упругой деформации материала чехлов. Хомуты не должны иметь выступающих элементов, которые при вращении могли бы зацепиться за поднимаемые с дороги предметы, поэтому применение винтовых зажимов на них очень нежелательно, как и использование пластиковых кабельных стяжек, применяемых некоторыми неграмотными ремонтниками. Только специализированные детали.

Внутри чехла находится строго рассчитанное количество специальной смазки для ШРУС. Она содержит присадки, обеспечивающие нормальную работу шариков в канавках под высокими нагрузками. Никакой иной смазкой заменить данный продукт нельзя, ресурс узла резко сократится, вплоть до быстрой поломки. Принцип работы ШРУСа подразумевает наличие как качения, так и проскальзывания.

В процессе работы герметичность чехлов должна регулярно проверяться. Попадание внутрь абразивов и воды приведёт к ускоренному износу, шарнир не спасёт даже последующая промывка с заменой смазки, нормально работать он уже не будет.

Если разрушение чехла вовремя замечено, то шарнир должен быть разобран и продефектован. Наличие люфтов и закусываний при  вращении, трещины в сепараторе и следы выработки в канавках станут симптомами критического износа и причиной выбраковки узла в целом. Детали ШРУС селективно подобраны и замена их по отдельности недопустима. При работе возможен перегрев, разрушение и непредсказуемое поведение автомобиля, что небезопасно.

Признаки неисправности

Шарниры передних приводов при соблюдении герметичности пыльников и качественной смазке, заложенной в нужном количестве, служат до 200 тысяч километров пробега и более. Задних приводов — ещё больше, поскольку там не бывает самого неприятного для шарнира режима – резкого разгона с вывернутыми колёсами.

Именно в таких условиях и начинают проявляться первые признаки неисправности наружных «гранат». Под тягой и при максимальном угле поворота шарнир начинает издавать характерный хруст, переходящий в стук. Поскольку внутреннее колесо движется по меньшему радиусу, то выворачивается оно на больший угол, и это помогает выявить конкретный шарнир, совершая последовательно правые и левые повороты с подачей газа на максимальном повороте руля.

Внутренние шарниры проявляют себя также тем громче, чем больше угол отклонения валов от нуля. Поскольку от положения руля тут ничего не зависит, то поворот следует выполнять на значительной скорости, чтобы кузов достаточно накренился. Внутреннее колесо вывешивается, угол максимален, и из неисправного шарнира раздастся всё тот же хруст. Правый шарнир диагностируется в правом повороте и наоборот.

При замене шарниров следует помнить, что на валах они зафиксированы пружинными разрезными кольцами. Снять внутреннюю обойму со шлицов можно только после утапливания стопорного кольца в канавку вала. Достигается это резким ударом тяжёлого молотка в обойму, не допуская передачу усилия через шарики. Точно так же бесполезно вынимать привод из корпуса КПП или редуктора моста простым рывком за вал. Скорее всего, шарнир разберётся, а шлицевая часть останется в приводной шестерне. Рывок должен быть приложен к корпусу шарнира, а не к валу.

Рассказ о том, что такое ШРУС в автомобиле, был бы неполным без упоминания применения этих шарниров в карданных валах. Там они становятся отличной заменой классическим крестовинам, снижая вибрации и повышая надёжность. Но цена вопроса пока ещё высока, поэтому большинство машин комплектуется устаревающими шарнирами Гука с крестовиной.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *