Шрус (шарнир равных угловых скоростей) - важная деталь автомобиля

Важнейшей деталью любого транспортного средства является шрус – элемент, обеспечивающий передачу полуоси привода угловой скорости, благодаря чему его функционирование не прерывается во время поворотов. 

Так как этот комплектующий элемент нуждается в защите, его устанавливают вместе с пыльником, обработанным специальной смазкой, заметно продлевающей срок службы и улучшающей эксплуатационные характеристики. О том, что представляет собой шрус, каковы его разновидности и назначение, пойдет речь в нашем сегодняшнем материале.

Что такое шарнир равных угловых скоростей

Шрус, именуемый также «гранатой», расшифровывается как шарнир равных угловых скоростей. Он является незаменимым элементом трансмиссии, бывает нескольких разновидностей как конструкционной с точки зрения, так и в плане места установки. 

Важно

Шрус необходим для обеспечения равномерной передачи крутящего момента к тем колесам, которые являются ведущими, во время их поворота на 70 градусов по отношению к оси. Детали устанавливают на машинах с независимой подвеской. 

Дело в том, что над решением проблемы с передачей крутящего момента от мотора на колеса конструкторы работали достаточно долго, эта задача оказалась не такой простой, как думалось изначально.

Так была придумана трансмиссия, но даже при ее наличии колеса являются в определенной степени независимыми деталями, к кузову авто они крепятся независимо, характеризуясь также независимостью от КПП. 

Когда речь идет о заднеприводных транспортных средствах, вопрос решается посредством использования карданного вала, а вот с переднеприводными машинами дела обстоят иначе. Понадобились иные детали, которые могли бы обеспечить передачу вращательных движений на колеса, подпрыгивающие по отношению к кузовной части. 

Проблема заключается в том, что обычный кардан не способен гарантировать постоянную угловую скорость ведомого вала, который устанавливается под углом. Возникали рывки, крутящий момент передавался неравномерно.

Сюда прибавилась еще и необходимость обеспечения точной передачи крутящего момента при повороте колес под углом до 70-ти градусов. Важно было, чтобы решение стало максимально надежным, ведь речь идет о детали, которая регулярно подвергается высоким нагрузкам. 

Назначение шруса

Читайте также: Карданный вал для привода задних колес

Как уже говорилось выше, назначение данной детали сводится к передаче крутящего момента от силовой установки транспортного средства на ведущие колеса с сохранением их возможности поворачиваться под нужным углом и в соответствии с поворотом рулевого колеса. Благодаря особенностям конструкции деталь способствует передаче вращательных движений между полуосями под углом до 70-ти градусов.

Впервые шрус придумали давно, в теории его описали еще в 20-х годах 20-го века, сделал это знаменитый инженер Рцеппа, деталь так и назвали – шарниром Рцеппа.

Но тогда дальше теории дело не пошло, изобретение не получило практической реализации. На практике шрус начали использовать гораздо позже, в начале 60-х годов, первопроходцами в этом плане стали машиностроители из Японии.

Разновидности - наружные и внутренние

Если говорить о конструкции, то шрусы бывают нескольких типов, причем, чаще всего используются детали шарикового типа, получившие название трипода или трехшипа. Чтобы вращательный момент передавался надлежащим образом, обязательно наличие 2-х шарниров – шруса внутреннего и наружного. 

Первый входит в коробку передач, а второй, то есть наружный, вставляется в ступицу колеса, являющегося ведущим. Для соединения шарниров между собой используется вал. Внутренний шарнир возмещает осевое перемещение привода, тогда как основная задача внешнего – обеспечивать стабильную передачу крутящего момента при разных углах полуосей.

По состоянию на сегодняшний день существует 4 типа деталей, ставших темой нашего разговора:

•  сухариковые;
•  трипоидные;
•  карданные спаренные;
•  шариковые. 

Сухариковые устанавливаются преимущественно на грузовых автомобилях, а также на крупногабаритной спецтехнике, используемой в сложных условиях эксплуатации. Трипоидные являются обязательными элементами внутренних конструкций, главная их особенность – внушительное осевое перемещение.

Карданные спаренные используются редко, так как они сложны в плане устройства и практически не подлежат ремонту. Шариковые получили наиболее широкое распространение, именно этот тип шрусов устанавливают на автомобили с передним приводом. 

Кулачковые шрусы

Кулачковые шарниры, именуемые также сухариковыми, как уже говорилось выше, используются преимущественно на грузовой технике. Они состоят фактически из 4-х частей – вилок (2 шт.) и фасонные диски (2 шт.). Вилки отличаются большим размером, они призваны выдерживать огромные нагрузки и отлично справляются с этой задачей.

Трипоидные

Такие детали нашли свое применение в легковом и коммерческом транспорте. Вместо шариков в них используются вращающиеся ролики, рабочая поверхность которых выполнена в форме сферы. 

Шариковые

Эта разновидность получила наиболее широкое распространение. Прототип шарнира был разработан Альфредом Рцеппой в начале 20-го века, с тех пор конструкция практически не изменилась, она представляет собой 6 шариков, работающих по канавкам полукруглого сечения. Преимуществом такого узла является его компактность, износостойкость (необходимость замены шруса возникает не ранее, чем через 200 тыс. км), способность выполнять свои функции при углах до 40 градусов. 

Карданные спаренные

Еще один тип шрусов, в которых для компенсации неравномерности передачи угловой скорости первого кардана внедрили второй кардан. Важно, чтобы угол между осями этих двух валов не был больше, чем 20 градусов, в противном случае возникнут вибрации, нагрузка возрастет, деталь может выйти из строя. Как правило, спаренные карданные шарниры используются в крупной дорожной технике. 

Причины и признаки поломки шруса

К наиболее распространенным признакам выхода из строя переднего шруса, равно как и других аналогичных деталей, относится следующее:

•  агрессивная манера вождения;
•  повреждение пыльников шруса;
•  ненадлежащее качество (количество) смазочного материала;
•  исчерпание ресурса внутренней обоймы и сепаратора.

Как правило, преждевременный износ шруса связан с разгерметизацией защитного чехла либо с тем, что хомуты крепления расшатались и заметно ослабли. Через образовавшиеся, таким образом, пустоты и трещины в узел поступает пыль, грязь и лишняя влага, образуется некое подобие жижи, которая влияет на деталь самым что ни есть агрессивным образом, способствуя ее оперативному износу. 

Признаки неисправности шрусов:

1.  При повороте ведущих колес появляется хруст, усиливающийся, когда эти колеса выворачиваются в крайнее положение.
2.  Машина разгоняется неравномерно, с рывками.
3.  На вывешенном колесе в шарнире появляется люфт.

Устранение неисправности

Прежде чем приступать к устранению неисправности, необходимо определить, какой именно шарнир является проблемным. Для этого можно использовать метод, описанный ниже.

Следует поднять машину на домкрат и проверить все 4 шарнира. Процесс проверки состоит в следующем:

•  устанавливаем рулевое колесо в средне положение.
•  Вывешиваем переднее колесо (любое из них).
•  Ставим рычаг КПП в нейтральное положение и запускаем двигатель.
•  Выжимаем сцепление, включаем первую передачу, аккуратно отпускаем сцепление. При этом вывешенное колесо приходит в движение. 
•  Подвергаем шрусы нагрузке, плавно нажимая на педаль тормоза. При этом проблемная деталь должна заявить о себе – появится характерный хруст. Если же обе детали исправны, посторонних звуков не возникнет, а мотор начнет глохнуть. 
•  Выворачиваем руль влево до максимума. Если неисправна внутренняя деталь, она по-прежнему будет хрустеть. Если проблемы наблюдаются во внешнем шарнире, звук усилится.

Таким же образом проверяем и правые шарниры, но в этом случае руль выворачиваем в правую сторону.

Как решить проблему

Определив, какая именно деталь неисправна, ее нужно снять, разобрать, хорошенько промыть и внимательно осмотреть. При наличии видимых повреждений, дефектов и люфтов придется купить новый шрус, так как ремонт в данном случае невозможен. Причем, одновременно с установкой новой детали придется выполнить также замену пыльника шруса.

А вот когда шарнир в порядке, целостность не нарушена, его после промывки необходимо покрыть смазкой шруса и установить на прежнее место.  К слову: новую деталь также необходимо набить смазкой, поместив ее и под пыльник.

Смазка подвижной части шарниров является обязательным условием их эффективной работы. Согласно общепринятым стандартам, при сборке детали для внутреннего шруса необходимо использовать около 100 гр. смазки, на внешний ее идет немного меньше.

Выводы

Из описанного выше становится понятно, что шрусы являются незаменимым конструктивным элементом транспортного средства. Последствия эксплуатации автомобиля с вышедшей из строя деталью могут быть плачевными – высок риск заклинивания колес и, как следствие – создания аварийной ситуации на дороге.

Замена шарниров – удовольствие весьма дорогостоящее, однако ее необходимо выполнять вовремя, ведь если этот конструктивный элемент разрушится, его остатки могут попасть в КПП, что повлечет за собой необходимость ремонта уже двух недешевых узлов.