Шрусовые карданы: чем отличаются и стоит ли ставить

Шрусовые карданы: чем отличаются и стоит ли ставить

Шрусовые карданы: чем отличаются и стоит ли ставить

Шрусовые карданы: чем отличаются и стоит ли ставить

Обычным способом передачи крутящего момента между узлами автомобиля являются шарнирные карданы. В классическом карданном валу имеются два уха, которые расположены перпендикулярно относительно друг друга. В этих ушах имеются посадочные места под игольчатые подшипники, в которые вставляется крестовина.

С помощью такого соединения делается возможным передача вращения между валами, размещёнными под некоторым углом. И тут приходится столкнуться с неприятной особенностью шарнирной передачи – ведомый вал вращается не синхронно с ведущим. Когда углы между валами увеличиваются, несинхронность так же возрастает, из-за чего возникает вибрация и потеря крутящего момента. Предельный угол отклонения шарнирного кардана – 30-36 градусов, по достижению которого он может заклинить или сломаться.

Шрусовый кардан

По этой причине, для переднеприводных автомобилей такое соединение не подходит – кроме того, что происходит смещение моста относительно коробки передач, так ещё и меняются углы при повороте колёс. Все это заставляет работать шарнир при критических углах постоянно. Единственным решением этой проблемы является использование другого типа передачи вращения. Таким соединением является шарнир равных угловых скоростей (ШРУС).

В таком шарнире применяется абсолютно другая схема соединения, основными элементами которой являются:

  1. Разную численность шариков;
  2. Два кольца (наружное и внутреннее) с канавками, по которым двигаются шарики;
  3. Сепаратор для ограничения их движения.

Этот ШРУС самый распространённый, существуют и другие варианты конструкции шарнира.

Самый большой угол, не критической работы шарнира равных угловых скоростей, доходит до 70 градусов, при этом нет ограничения в угле поворота основ. Получается что, по своим возможностям ШРУС значительно превосходит шарнирные передачи.

Спаренный карданный шарнир так же является ШРУСОм только немного другой конфигурации. Карданный вал зачастую сокращённо называют шарниром. А если в данном агрегате заменить карданные шарниры на ШРУСы и оставить все оставшиеся детали на своём месте, у нас выйдет не карданный вал, а шрусовый кардан.

Борьба технологий

В импортных автомобилях такое решение появилось достаточно давно, хотя и не стало до сегодняшнего времени полностью заменой карданным валам. В отечественном автомобилестроении ШРУСовые карданы нашли своё применение не так давно. Дело в том, что сделать ШРУСвое соединение намного сложнее, поэтому его производство требует больших затрат, что увеличивает его стоимость. Помимо этого требуется специальная смазка, идеального качества. Не допускается попадание грязи, воды внутрь шарнирного соединения, что требует пыльник с хорошей герметизацией. За пыльниками шарнира необходимо постоянно следить и при обнаружении выхода его из строя следует тут же заменить. Если вовремя не поменять пыльник, придётся менять весь узел в сборе. Появляются ещё сомнения в выносливости ШРУСа, выдержать нагрузки грузовиков и полноценных внедорожников он не способен, однако прогресс и технологии не стоят на месте, и возможно их потенциал расширится.

Как сделать правильный выбор

Из вышеизложенного понятно, что даже автомобили с задним приводом подходят для установки ШРУСовой передачи, но почему не так часто встречаются такие решения? И вообще, что на самом деле лучше из этих двух вариантов? Если эксплуатировать заднеприводный автомобиль в городских условиях, у него небольшое отклонение от общей оси, потому платить лишние деньги за ШРУСовое соединение не имеет смысла. В ситуации с внедорожниками, ШРУСовое соединение сильно ослабляет своё соединение при больших углах наклона. Так же при больших углах есть риск порвать пыльник, в то же время, как и обычный кардан на крестовине даёт возможность доехать до ближайшего СТО.

Так что, если разобраться в вопросе, то ШРУСовая передача необходима только для тех автомобилей, которые сталкиваются с постоянным колебанием между карданным валом и двигателем автомобиля.

При установке карданных валов со ШРУссовой передачей на скорости заметно ощущается уменьшение шума.

android-jzx90 › Блог › Кардан и ШРУС

— Для движения автомобиля крутящий момент от двигателя необходимо передать на ведущие колеса. Двигатель и коробка передач через опоры сравнительно жестко крепятся к кузову, а ведущие колеса подвешены посредством подвижных и упругих элементов подвески. Таким образом, при езде взаимное положение колес и силового агрегата постоянно изменяется. Как же в таких условиях передать крутящий момент?

— Для решения этой задачи используются приводные валы с шарнирами. В заднеприводных автомобилях используются валы с шарнирами неравных угловых скоростей, в переднеприводных — с шарнирами равных угловых скоростей. В обиходе первые мы называем карданом, вторые — ШРУС (сокращенное название).

Читайте также:  Сальник редуктора: самостоятельная замена

Карданная передача представляет собой две вилки, соединенные между собой при помощи крестовины. На концы крестовины надеваются игольчатые подшипники. Крестовина фиксируется в проушинах вилок с помощью стопорных колец. В одинарной карданной передаче угловые скорости вращения ведущей и ведомой вилок неравны. Поэтому в автомобилях применяют две передачи, при этом неравномерность вращения первой передачи компенсируется неравномерностью вращения второй.
Две карданные передачи соединяются между собой с помощью тонкостенного стального вала. Одна передача через шлицы соединяется с выходным валом КПП, вторая с помощью фланца – с ведущей шестерней главной передачи. Шлицевое соединение позволяет при движении изменять длину вала (вал скользит по шлицам). При большой длине вала передача сильно вибрирует, а напольный тоннель в кузове приходится делать слишком высоким. Поэтому в большинстве автомобилей применяется карданная передача с промежуточным валом.
Карданная передача обеспечивает передачу крутящего момента под углом не более 20 градусов. При больших значениях значительно возрастает нагрузка на шарниры, увеличивается неравномерность вращения и вибрации. Поэтому такие передачи не пригодны для переднеприводных автомобилей, так как в них требуется передача момента под углом более 20 градусов.

Выход был найден в применении шарнира равных угловых скоростей (ШРУС). Крутящий момент передается от двигателя на колесо с помощью двух ШРУСов – внутреннего и наружного. Наружный ШРУС должен обеспечивать передачу момента только в изменяющихся угловых направлениях, а внутренний, кроме того, и в осевом направлении. Таким образом внутренний ШРУС, изменяя длину всей передачи (аналогично шлицевому соединению в карданной передаче), компенсирует перемещения силового агрегата при движении автомобиля.
За всю историю автомобилестроения было сконструировано не меньше десятка видов шарниров, но в настоящее время в основном применяются два : шариковый ШРУС и ШРУС типа «трипод».
Шариковый шарнир состоит из корпуса с наружной обоймой, внутренней обоймы, шести шариков и сепаратора, удерживающего шарики. Шарики размещены в канавках корпуса и обоймы, которая соединяется с приводным валом шлицевым соединением. Внутренние и наружные ШРУСы конструктивно отличаются: дорожки под шарики во внутреннем шарнире – прямые, а в наружном – радиусные. Радиусные обеспечивают больший угол поворота, а прямые позволяют деталям шарниров перемещаться в осевом направлении, компенсируя колебания передней подвески и силового агрегата.

Шариковый ШРУС требует обильной и постоянной смазки, не терпит грязи. Герметичность обеспечивается резиновыми защитными чехлами (пыльниками). Пыльники шарниров имеют форму гофры для того, чтобы каждый раз, когда пыльник сжимается, размазанная по стенкам смазка возвращалась обратно в шарнир.
Шарниры типа «трипод» также бывают двух видов: жесткие и универсальные. Первые обеспечивают передачу момента под большими углами и используются в качестве наружных. Универсальные работают при меньших углах, но допускают осевые перемещения – поэтому их устанавливают как внутренние.

Жесткий шарнир состоит из корпуса, соединенного с входным валом. В корпусе неподвижно закрепляется трехлучевая опора, на концах которой установлены вращающиеся ролики с шаровой поверхностью. Внутрь корпуса вставлена вилка с выходным валом, в которой для перемещения по роликам проделаны три паза цилиндрического сечения. Торцевая поверхность вилки сферическая, что позволило получить больший рабочий угол между сопряженными валами.
Универсальный шарнир состоит из корпуса, трех роликов, надетых на пальцы трехлучевой опоры, напрессованную на шлицевую часть выходного вала. Ролики на пальцах опоры вращаются на игольчатых подшипниках. Во внутренней части корпуса сделаны канавки под ролики, что обеспечивает необходимый угол поворота внутреннего шарнира, а также позволяет опоре перемещаться в продольном направлении.©

Потрещал – и хватит: что такое ШРУС, почему он ломается и как его проверить?

Есть в русском языке слова, которые никак не даются многим авторам в Интернете. Чего тут только не встретишь: и «подшибник», и «клейма», и «саленблок», и «кювейт», и – совершенно внезапно! – «шруз». Откуда взялся этот «шруз»? С ним-то как раз всё просто: это шарнир равных угловых скоростей, сокращённо – ШРУС. Что же, видимо, есть необходимость рассказать о нём подробнее.

Ты – туда, я – сюда​

Нет совершенства в этом мире, и автомобиль – не исключение. Он никогда не ездит по абсолютно ровной дороге по абсолютно прямой линии. При поворотах разницу в угловых скоростях внешнего и внутреннего по отношению к центру кривой колёс призван компенсировать дифференциал. С его помощью одно колесо может крутиться быстрее или медленнее второго колеса на одной оси. Но этого недостаточно.

Читайте также:  Коленвал: разновидности, диагностика и ремонт неисправностей

На переднеприводном автомобиле ведущие колёса не только поворачиваются, но и ходят относительно оси коробки передач в зависимости от рельефа дороги. С такой свистопляской дифференциал не справится – тут нужно обеспечить не только равномерную и непрерывную передачу момента на ведущее колесо, но и сделать этот момент независимым от угла поворота колёс и рельефа местности. А для этого нужны дополнительные степени свободы.

Подробно рассказывать историю разработки ШРУСа не буду, но путь его был не всегда лёгок и удачен. Были попытки собрать нечто похожее из двух сочленённых карданных валов, но получилась тяжёлая и громоздкая штука. Были кулачковые (они же сухариковые) шарниры и кулачково-дисковые. Впрочем, слово «были» не совсем уместно: такие шарниры есть и сейчас, но в легковых машинах их встретить почти невозможно. А вот в грузовых – вполне. Например, на Урале 4320 стоят кулачково-дисковые ШРУСы. Но вернёмся к легковушкам.

Наиболее популярная конструкция ШРУСа – это шариковые шарниры. Существует довольно много их видов (Bendix-Weiss с делительными канавками, Rzeppa с делительными рычажками и т. д.), но наиболее популярные сегодня – это Рцеппа-Лебро с непараллельными делительными канавками. Такие ШРУСы обычно стоят в качестве внешних – тех, что установлены ближе к ступице.

Всего на приводном валу два ШРУСа – внутренний и внешний. Внутренний соединяет коробку передач и вал, внешний – вал и ступицу. А вот в коробке чаще стоит ШРУС другого типа – трипод. Чем отличаются эти шарниры?

В шариковом ШРУСе есть несколько основных деталей: внешний корпус с канавками, обойма и сепаратор. Сепаратор удерживает на обойме стальные шарики, которые перекатываются между корпусом и обоймой. И именно они передают через обойму вращение полуоси (вала) на корпус ШРУСа. А тот в свою очередь имеет свою ось со шлицами, которые вставляются в ответную часть ступицы. И в итоге выходит, что как бы ни было вывернуто колесо, оно постоянно получает момент с привода.

Важно, что этот момент непрерывный. В случае, например, с сочленёнными карданами или триподами вывернутое в повороте колесо получало бы момент рывками, прерывисто. Понятно, что ехать на машине с такой особенностью было бы не очень приятно из-за толчков под нагрузкой в повороте и не очень безопасно из-за скачков в крутящем моменте на колесе (тяга была бы дискретной). При этом чем круче поворот, тем заметнее было бы биение.

Наконец, у шарикового ШРУСа есть ещё одно важное преимущество перед остальными: он работает при довольно большом угле поворота – до 70 градусов. Именно поэтому его ставят в качестве внешнего шарнира приводного вала: ступица отклоняется от оси приводного вала намного больше, чем вал от оси коробки передач. И как раз по этой же причине в качестве внутреннего ШРУСа обычно используют трипод, который теоретически надёжнее шарикового шарнира, но не способен работать при больших углах поворота. Его предел – это всего 18 градусов.

Устроен он по похожему принципу, что и шариковый шарнир, но с одним исключением: между обоймой и корпусом бегают три ролика (подшипника), а не шесть (обычно) шариков, как в шариковом ШРУСе.

У трипода есть одно очень важное преимущество: наличие небольшого свободного хода – осевого перемещения. Это очень важно, потому что без этого свободного хода привод вылетел бы из коробки на первой же яме. Дело в том, что при перемещении колеса изменяется общая длина привода от коробки до ступицы, а небольшое осевое перемещение внутри трипода способно его компенсировать.

Таким образом, схема приводного вала с шариковым шарниром снаружи и триподом внутри получается наиболее предпочтительной: именно эта комбинация способна не только обеспечивать его подвижность ведущего колеса относительно коробки передач, но непрерывно передавать момент на колесо вне зависимости от его поворота и перемещения относительно горизонтальной плоскости.

К сожалению, как и любой другой механизм, ШРУС не вечен. Когда-то ему приходит конец, и его приходится менять. Как понять, что этот печальный день настал, и как этот день оттянуть?

Гонки, грязь и безответственность

Трипод в коробке разваливается намного реже. И не всегда даже понятно, что с ним что-то не так. Да, если весь привод вылетел из коробки, всё сразу становится очевидно. Но иногда у него просто от старости и неизбежного износа растёт люфт. И в этом случае признаки поломки будут не такими очевидными. Чаще всего износ трипода проявляется вибрацией на определённых скоростях, и поиск причины может очень затянуться. Про существование трипода вспоминают слишком поздно. К этому времени у несчастного автовладельца на машине уже отбалансированы и намертво затянуты колёса, проверены тормозные суппорты и диски, переставлены местами шины, заменен подвесной подшипник привода, если он есть… А вибрация после всего этого остаётся на месте. Вот он, повод проверить трипод.

Читайте также:  Хомут ШРУСа: особенности монтажа

Кстати, похожая вибрация будет и при искривлении вала привода. Погнуть его сложно, но возможно.

Внешний ШРУС, прозванный за характерную форму «гранатой», выходит из строя чаще, чем трипод. И причин для его поломок больше – тут виноваты не только старость и износ.

Наиболее частая причина поломки ШРУСа – это повреждение его пыльника. Внутри пыльника набита смазка, без которой шарнир работать долго не может. Точнее, он без неё работать не может совсем, поэтому порванный пыльник – это почти приговор ШРУСу. Очень важно периодически заглядывать под машину и проверять состояние пыльников. Если он в грязи и масле – нужно срочно ехать на его замену. Иногда можно успеть спасти шарнир. А при каждой возможности пыльник желательно осматривать внимательно: трещины и потёртости на нём недопустимы.

При замене пыльника тоже есть свои тонкости. Многие сталкивались с тем, что пыльник может стоить слишком дорого, особенно учитывая, что это просто резинка с хомутиками. Естественно, возникает желание найти что-нибудь подешевле. На форумах часто попадаются темы вроде «подходит пыльник от Нивы», «поставил в 100500 раз дешевле от восьмёрки» и тому подобное. Ну, если прямо уж совсем подходит от Нивы, то можно и рискнуть. Но чаще бывает, что подходит с некоторыми допущениями: тут надо подтянуть, тут немного болтается, но «в общем» подходит. ШРУС – не судебный пристав, и на компромисс он не идёт. Если что-то не подходит, лучше ставить оригинал (или качественный аналог от нужной машины). Конечно же, при замене пыльника нужно обратить внимание на состояние смазки. Наличие грязи там недопустимо, отсутствие смазки – тем более. И не стоит забивать в ШРУС литол – для этого есть специальные смазки.

Вторая причина умереть обусловлена конструктивной особенностью шарикового ШРУСа. При разгоне по прямой момент на колесо передают все шесть шариков шарнира, а при вывернутых на большой угол колёсах – два шарика. Так что «газ в палас» в поворотах изнашивает ШРУС очень быстро. Если хочется продлить ему жизнь, про подобный манёвр лучше забыть.

Вот эта особенность – умирать под большой нагрузкой с вывернутыми колёсами – и легла в основу поиска неисправности внешнего ШРУСа. Способ старый, но вполне эффективный: выворачиваем колёса и давим газ. Слышен хруст или щелчки при повороте направо – меняем правый внешний ШРУС, налево – левый. Иногда возникает желание отложить эту работу, но я бы не советовал. Да, если чуть-чуть щёлкает, ШРУС ещё может проехать довольно много. Но не всегда. Теоретически ничего ему не мешает развалиться при первом же старте от светофора, так что лучше с ремонтом не затягивать.

При такой диагностике следует обратить внимание на одну особенность: в силу своей конструкции иногда может щёлкать и трипод. Обычно щелчок заметен при переключении первой передачи после задней или задней после первой (или любой другой, но вперёд). Небольшой люфт в триподе есть всегда, и пока он выбирается, трипод может тихонько щёлкнуть (именно щёлкнуть, а не стукнуть). Это нормально, паниковать рано.

Опытные механики могут посоветовать подёргать приводной вал рукой и посмотреть, будет ли люфт. Без подъёмника это делать проблематично, а без опыта – часто бесполезно. Хотя в одном они правы: заметный люфт во внешнем ШРУСе должен вызвать настороженность.

Ну и последнее: вал крутится, а машина стоит на месте. Всегда ли виноват ШРУС? Нет, не всегда. Бывает, что у старых валов корродируют или срезаются шлицы (почему-то этим частенько грешат старые «корейцы»). В этом случае тоже придётся менять ШРУС, потому что вал – это часть его корпуса.

А закончу всё-таки оптимистично: здоровье ШРУСов большей частью зависит от владельца автомобиля. Не будет чрезмерно беспощаден при стартах на поворотах, будет следить за пыльниками – и ресурс этого узла может перевалить и за 200, и за 300 тысяч километров (сейчас их делают качественно, это не «гранаты» на старых «девятках»). Так что спасение ШРУСа – дело рук водителя. И, наверное, это хорошо.

Ссылка на основную публикацию