Шарнир равных угловых скоростей: Шарниры равных угловых скоростей (ШРУС)

виды шарниров, их принцип работы, неисправности

Шарнир равных угловых скоростей (сокращенно ШРУС или «граната» – это одно и то же) – такое название одного из элементов трансмиссии автомобиля часто можно услышать на автосервисных предприятиях и в мастерских, но далеко не все автомобилисты представляют себе, что это такое и какие последствия может вызвать неисправность этого узла.

Существует несколько видов шарниров равных угловых скоростей, отличающихся друг от друга не только конструкцией, но и местами их использования.

В рамках данной статьи мы рассмотрим следующие вопросы:

• Для чего в автомобиле нужен ШРУС и где он находится?
• Виды шарниров равных угловых скоростей, как они устроены и работают?
• Как проверить ШРУС на исправность, и каковы внешние проявления неисправности этого узла и последствия его выхода из строя?

Что такое ШРУС и зачем он нужен в автомобиле

Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) – это механизм, обеспечивающий равномерную передачу крутящего момента к ведущим колесам при их повороте на угол до 70° относительно оси. Используются такие шарниры на автомобилях с независимой подвеской в конструкции привода управляемых колёс.

Задача передачи крутящего момента от двигателя к колёсам оказалась в техническом плане не такой уж простой и потребовала от автоконструкторов создания трансмиссии. При этом колеса «живут» в машине своей жизнью и крепятся к кузову независимо по отношению к коробке передач.

Для заднеприводных автомобилей вопрос решился использованием в конструкции кардана. А вот для переднеприводных автомобилей потребовались иные устройства, обеспечивающие передачу вращательного движения к «подпрыгивающим» относительно кузова колесам.

Дело в том, что обычный кардан с крестовиной, при вращении с постоянной угловой скоростью ведущего вала, не в состоянии обеспечить постоянную угловую скорость расположенного под углом вала ведомого. А дополнительные рывки и торможения при передаче крутящего момента от двигателя к колёсам автомобиля абсолютно неуместны.

Технические приёмы, обеспечивающие компенсацию такой неравномерности угловых скоростей, оказались эффективными до углов между осями ведущего и ведомого колес не более 20⁰.

В то же время для переднеприводных автомобилей требовалось обеспечить передачу крутящего момента без «искажений» при углах поворота колёс до 70⁰, причём такая передача должна была быть ещё и очень надежной, ведь узел подвергается высоким нагрузкам.

Теоретическое решение – ШРУС, было найдено давно: устройство запатентовано еще в 20-х годах прошлого века инженером А.Рцеппой (шарнир Рцеппа), а для его практической реализации потребовалось почти 40 лет (Япония, 1963 г.).

Конструктивно один из распространённых вариантов ШРУС выглядит следующим образом.

Ведущий вал посредством шлицевого соединения приводит в движение внутреннюю обойму, на рабочей стороне которой выполнены шесть канавок. На внешней обойме шарнира (соединённой с ведомым валом) также выполнено шесть канавок. А обоймы связаны между собой через шарики, расположенные в вырезах сепаратора.

Подобная конструкция обеспечивает (в отличие от простой карданной передачи) равенство мгновенных угловых скоростей ведущего и ведомого валов.

Виды шарниров равных угловых скоростей

Шариковые варианты конструкции ШРУС, хотя и наиболее распространены в легковом автомобилестроении, оказались не единственно возможными.

Шариковый ШРУС

Практическое применение для легковых и лёгких коммерческих автомобилей нашли триподные ШРУСы, в которых роль шариков выполняют вращающиеся ролики со сферической рабочей поверхностью.

Трипоидный ШРУС

Для грузовой техники распространение получили кулачковые (сухариковые) шарниры типа «Тракта», состоящие из двух вилок и двух фасонных дисков. Вилки в таких конструкциях достаточно массивные и способны выдерживать большие нагрузки (что и объясняет область их использования).

Кулачковый (сухариковый) ШРУС

Необходимо упомянуть и ещё один вариант ШРУС – спаренные карданные. В них неравномерность передачи угловой скорости первого кардана компенсируется вторым карданом.

Спаренный карданный ШРУС

Как уже упоминалось выше, угол между осями двух валов не должен в этом случае превышать 20⁰ (иначе появляются повышенные нагрузки и вибрации), что ограничивает область использования такой конструкции в основном строительной и дорожной техникой.

Внутренние и наружные ШРУСы

Помимо различий в конструктивном исполнении, ШРУСЫ разделяются по месту их установки на наружные и внутренние.

Внутренний ШРУС соединяет коробку передач с полуосью, а наружный ШРУС – полуось со ступицей колеса. Вместе с приводным валом оба этих шарнира составляют привод автомобиля.

Наиболее распространённый тип наружного шарнира – шариковый. Внутренний ШРУС не столько обеспечивает большой угол между валами, сколько компенсирует перемещения приводного вала при движении его относительно подвески. Поэтому часто в качестве внутреннего шарнира в легковых автомобилях используется триподный узел.

Необходимое условие нормальной работы ШРУСов – смазка движущихся частей шарнира. Герметичность рабочего пространства, в котором находится смазка, обеспечивают пыльники, предотвращающие попадание на рабочие поверхности абразивных частиц. С учётом высокой нагруженности деталей, в них используются только специально разработанные для таких узлов виды смазок.

Как определить неисправность ШРУС

Срок службы ШРУСов в современных автомобилях при правильной эксплуатации практически сопоставим с ресурсом самой машины, хотя условия работы наружных и внутренних шарниров существенно отличаются (наружные узлы более нагружены, так как воспринимают воздействия непосредственно от колёс).

Заводской брак редко является причиной поломки ШРУСА, а вот эксплуатационный характер отказа встречается куда чаще. Прежде всего, это может быть банальное повреждение пыльника, и, как следствие, попадание в смазку шарнира влаги, пыли и грязи с содержанием абразива.

Именно поэтому периодический визуальный осмотр целостности пыльников обязателен при периодическом обслуживании автомобиля. Замасленная деталь или следы смазки, разбрызганные по колесу – явное свидетельство необходимости замены пыльника (если только отказ не перешел в более тяжёлую стадию).

Другая частая причина отказа – агрессивный характер вождения, особенно с вывернутыми до упора колёсами. При таком стиле вождения шарниры испытывают запредельные нагрузки, неизбежно приводящие к отказу. К похожему результату можно прийти при частой езде по разбитым дорогам.

Для наружных и внутренних ШРУСов внешние признаки неисправности несколько отличаются из-за разных условий эксплуатации и определяются (помимо состояния пыльников) в основном «на звук» и наличие люфтов.

Высоко нагруженные наружные шарниры на ранних стадиях отказа издают звук похожий на свист полностью изношенных тормозных колодок. Дополнительно состояние узла проверяется на ровной дороге: при резком трогании с места с вывернутыми колёсами. Появление характерных толчков или щелчков свидетельствует о неисправности шарнира. Полезно в этом случае сразу осмотреть пыльники (тем более что для этого не требуется поднимать машину).

Если в начале движения слышен хруст – это свидетельство необходимости безотлагательных мер по замене наружного ШРУСа. Характер звука при этом весьма специфический: его трудно спутать с другими звуками, и раздаётся он с той стороны, с которой произошла поломка.

Определить какой из внутренних ШРУСов неисправен – внутренний правый или внутренний левый – несколько сложнее.

1. Для этого автомобиль вывешивается на подъёмнике, и тем самым добиваются максимального угла шарнира (между приводным валом и поверхностью земли).
2. Двигатель запускается, и при включённой передаче прослушивают узел на посторонние звуки. Хруст слева или справа свидетельствует о поломке соответствующего шарнира.
3. Кроме этого проверяется люфт приводного вала между наружным и внутренним шарнирами. При исправных шарнирах люфт отсутствует.

Если нет возможности установить машину на подъемник, выбирают участок дороги с ямами и рытвинами, и аккуратно въезжая в них колёсами с разных сторон (фактически вывешивая автомобиль с соответствующей стороны) выявляют посторонние шумы (хруст).

Последствия эксплуатации автомобиля с неисправными ШРУСами, особенно на стадии уже выявленного хруста, могут быть весьма тяжёлыми, ведь хруст сигнализирует о возможности скорого внезапного разрушения шарнира. В свою очередь это может привести к заклиниванию колёс и созданию аварийной ситуации на дороге.

Замена ШРУСов обходится не дёшево: узлы оригинальных приводов достаточно сложные механизмы изготовленные из специальных материалов. А в запущенных случаях разрушение внутреннего ШРУСа может привести к попаданию остатков игольчатых подшипников в картер коробки передач и необратимым повреждениям уже самой коробки.

Видео: как проверить внутренний и наружный ШРУСы на исправность

Шарнир равных угловых скоростей — это… Что такое Шарнир равных угловых скоростей?

Шарнир равных угловых скоростей. Принцип действия шарикового ШРУСа типа «Рцеппа»

Шарнир равных угловых скоростей (сокращённо ШРУС, в просторечии — «граната») обеспечивает передачу крутящего момента при углах поворота до 70 градусов относительно оси. ШРУСы изредка называют «гомокинетическими шарнирами» (от др.-греч. ὁμός — «равный, одинаковый» и κίνησις — «движение», «скорость»).

Используется в системах привода управляемых колёс легковых автомобилей с независимой подвеской и, реже, задних колёс.

Первые попытки реализовать передний привод осуществлялись при помощи обычных карданных шарниров. Однако, если колесо перемещается в вертикальной плоскости и одновременно является поворотным, наружному шарниру полуоси приходится работать в исключительно тяжелых условиях — с углами 30—35°. А уже при углах больших 10—12° в карданной передаче резко увеличиваются потери мощности, к тому же вращение передаётся неравномерно, растёт износ шарнира, быстро изнашиваются шины, а шестерни и валы трансмиссии начинают работать с большими перегрузками. Поэтому потребовался особый шарнир — шарнир равных угловых скоростей — лишённый таких недостатков, передающий вращение равномерно вне зависимости от угла между соединяемыми валами.

Типы шарниров равных угловых скоростей

Существуют различные конструкции ШРУСов. Различают обычно:

• Шариковые («Бендикс-Вейс», «Рцеппа», «Бирфильд») — наиболее распространены сегодня, первые варианты были разработаны в 1920-е годы;
• Триподные (типа «Tripod») — часто используются как внутренние, допускают бо́льшие осевые перемещения, но при этом — нелинейное изменение скорости при вращении под углом;
• Сухариковые или кулачковые — были разработаны французом Грегуаром и запатентованы как «Тракта» в начале 1920-х, в наше время применяются в основном на грузовиках;

Спаренный кардан

• Спаренные карданные — представляют собой состыкованные друг с другом два карданных шарнира, которые взаимно компенсируют неравномерность вращения друг друга; применялись редко, например, на ряде американских автомобилей 1920-х годов, вроде Miller 91 или Cord L29, а также французских «Панарах» пятидесятых-шестидесятых годов.

Наиболее распространённый сегодня шариковый ШРУС состоит из шести шариков, внешнего и внутреннего колец с прорезями под шарики, которые соединяются с приводным валом шлицевым соединением, и сепаратора, удерживающего шарики.

Эта система не терпит грязи и становится более хрупкой при больших углах поворота.

3D изображение ШРУСа типа «Рцеппа»

Шарниры равных угловых скоростей всегда герметизируются пыльником, так как расположение шарнира способствует попаданию в него пыли, которая быстро выводит его из строя.^[1]

См. также

Примечания

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 15 мая 2011.

Ссылки

Шарниры равных угловых скоростей

Шарниры равных угловых скоростей применяются для передачи крутящего момента от дифференциала на ведущие управляемые колеса. При соединении валов шарнирами равных угловых скоростей ведомый вал вращается равномерно с постоянной угловой скоростью, соответствующей угловой скорости ведущего вала. Чаще применяют шариковые, кулачковые и трехшиповые шарниры.

Шариковый шарнир равных угловых скоростей (шарнир Вейса) состоит из следующих элементов:

• ведущего вала со шлицами, входящими в зацепление с полуосевым зубчатым колесом дифференциала и вилкой с делительными канавками;
• ведомого вала со шлицами, входящими в зацепление с ведущим фланцем ступицы колеса и вилкой с делительными канавками;
• четырех ведущих шариков, расположенных в делительных канавках вилок;
• центрирующего шарика вилок, помещенного в сферические углубления на торцах вилок.

---

 

 

 

Привод передних колес: 1 — корпус внутреннего шарнира; 2 — фиксатор внутреннего шарнира; 3 — кольцо крепления чехла; 4 — вал привода передних колес; 5 — защитный кожух чехла; 6 — защитный чехол; 7— упорное кольцо обоймы; 8— сепаратор; 9 — хомут; 10— шарик; 11 — обойма; 12 — стопорное кольцо обоймы; 13 — корпус наружного шарнира.

 

 

Детали наружного шарнира привода передних колес: 1 — корпус шарнира; 2 — сепаратор; 3 — обойма; 4 — шарики.

Центрирующий шарик имеет лыску, которая располагается при сборке против вставленного ведущего шарика. Шарик стопорят шпилькой, расположенной в осевом канале ведомой вилки, одним концом входящей в отверстие центрирующего шарика, таким образом запирая собранный карданный шарнир. Делительные канавки имеют специальную форму, при которой ведущие шарики независимо от угловых перемещений вилок всегда располагаются в плоскости, делящей пополам угол (биссекторная плоскость) между осями ведущей и ведомой вилок. Благодаря этому обе вилки имеют одинаковую частоту вращения. Предельный угол между осями валов 32—33°.

Шариковый шарнир равных угловых скоростей (шарнир Рцеппа) 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 вбисекторной плоскости. В данном шарнире крутящий момент передается через все шесть шариков. Предельный угол между осями валов 35—38°.

Шариковый шарнир Рцеппа без делительного рычажка. Установка шариков в бисекторную плоскость происходит благодаря эксцентричности сфер, в которых располагаются оси тороидальных канавок кулаков. Центры сфер, в которых лежат оси канавок наружного (ведомого) и внутреннего (ведущего) кулаков, расположены так, что при повороте оси ведомого вала по часовой стрелке верхний шарик выталкивается из сужающегося пространства между кулаками, а нижний с помощью сепаратора перемещается в увеличивающееся пространство с другой стороны шарнира. Остальные шарики занимают промежуточное положение. Работа данного шарнира подобна работе шарнира Рцеппа, имеющего делительный рычажок, однако характеризуется менее точной кинематикой. Простота и надежность конструкций, высокая несущая способность при небольших габаритных размерах способствуют их широкому применению на передне приводных автомобилях.

Кулачково-дисковый шарнир равных угловых скоростей (шарнир Тракта) состоит из связанных с ведущим и ведомым валами полуцилиндрических вилок и вставленных в них цилиндрических кулаков, в пазы которых 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.

Трехшиповые шарниры. В трехшиповом шарнире крутящий момент от ведущего вала передают три сферических ролика, которые установлены на радиальных шипах, жестко связанных с корпусом шарнира ведомого вала. Шипы относительно друг друга располагаются под углом 120° Ведущий вал имеет трехпальцевую вилку, в цилиндрические пазы которой входят ролики. При передаче момента между несоосными валами ролики перекатываются со скольжением вдоль пазов и одновременно скользят в радиальном направлении относительно шипов. Предельный угол между осями валов до 40° Особенностью данного шарнира является то, что в отличие от шариковых шарниров передача момента от ведущих элементов на ведомые происходит не в бисекторной плоскости, а в полости, проходящей через оси шипов. Равенство частот вращения ведущего и ведомого валов обеспечивается при любом взаиморасположении их осей.

Шарнир равных угловых скоростей Vetus VDR210304 Тип 2 вал 30 мм фланец 4″ размер 10 7ft.ru

Код товара: t76974

Оцените качество товара

Средняя оценка 4.3 по 6 голосам

Все характеристики

Материал	Бронза, Нержавеющая сталь, Резина
Код производителя	VDR210304
Производитель	Vetus
Страна производитель	Нидерланды
I, мм	143
Вал, мм	30 мм
Размер	10
A, мм	325
B, мм	217
C, мм	101,6
Вес, кг	12.00
D, мм	60
E, мм	63
F, мм	145
Упаковка	340x210x140 мм
H, мм	30
Тип	2
G, мм	45
Код поставщика	VDR210304

Описание

Шарниры равных угловых скоростей со встроенным упорным подшипником серии VDR. Привод VETUS (VDR) является комбинацией таких конструктивных элементов как шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) и упорный подшипник. ШРУС допускает несоосность редуктора и валолинии до 8º. Упор винта при такой конструкции передается через встроенный упорный подшипник, позволяя использовать более мягкие опоры для двигателя. Это приводит к уменьшению вибрации и шума, производимыми двигателем. Эти изделия VETUS отличает очень высокое качество, они тестировались в тяжелых условиях эксплуатации.

Характеристики

• Имеет длительный срок службы, не требует обслуживания.
• Взаимозаменяем с другими известными брендами.
• VDR6 поставляются для валов 50 / 60 / 70 мм и способны передавать упор до 24 000 Н.
• VDR2 и 4 поставляются для валов 25 / 30 / 35 / 40 / 45 / 50 мм.
• Используемые материалы: нержавеющая сталь, конструкционная пассивированная сталь, морская бронза, морская резина.

Видео и обзоры

ШРУСы: с чего все начиналось и к чему пришло

Задача передачи крутящего момента между подвижными валами на автомобилях начала XX века вполне успешно решалась применением сначала цепей, а затем и карданных соединений. Первые полноприводные машины довольствовались карданными соединениями с неравными угловыми скоростями,  поскольку преимущества полного привода перевешивали недостатки в виде вибраций и потери мощности. Например, Spyker HP 60/80 1903 года вполне обходился вовсе без ШРУСов. Однако сегодня представить автомобиль без этого узла невозможно. Вспоминаем, как модернизировался шарнир равных угловых скоростей и что он представляет собой сегодня.

 

На заре автомобильной эпохи в переднее- и полноприводных машинах использовались сдвоенные карданные шарниры в разных конструктивных вариантах. От простого двойного шарнира до специально разработанных конструкций с кинематикой двойного карданного шарнира, но имеющих принципиально другую конструкцию, например кулачково-карданного шарнира типа «Тракта» или кулачково-дискового шарнира, хорошо знакомого водителям отечественной грузовой техники с полным приводом. Именно эти специализированные конструкции часто называют первыми ШРУСами. К сожалению, ресурс и КПД таких конструкций были очень низкими и не позволяли реализовать массовые конструкции с передачей высокой мощности и большим ресурсом.

Настоящим шарниром с постоянной угловой скоростью стали шарниры типа Вейсс. Конструкция без сепаратора позволяла разместить всего два шара для реализации точек передачи момента, что ограничивало момент и ресурс, но зато КПД оказался значительно выше, чем у кулачково-карданных шарниров, а угол между валами превышал 30 градусов. Карл Вейсс запатентовал конструкцию в 1923 году, а в годы Второй мировой войны именно шарниры этого типа применялись на почти всех полноприводных легких автомобилях, от Willys, Dodge и ГАЗ до Kubelwagen. В настоящее время шарниры такого типа почти не встречаются, разве что на очень старых конструкциях или на грузовиках разработки 60-х годов.

В 1927 году инженер компании Ford Альфред Рцеппа запатентовал шарнир лучшей конструкции, с сепаратором и без вилок. Именно его идея лежит в основе конструкции современных шарниров. Положение шаров в этом шарнире задается отдельной деталью — сепаратором, который удерживает их в плоскости биссектрисы угла между валами. В оригинальной конструкции сам сепаратор был не самоустанавливающимся, его положение задавалось отдельным делительным рычажком.

Развитие этой конструкции можно увидеть в виде шарниров типа GKN — в них нет делительного рычажка, канавки простой формы, как и у Рцеппы, но сепаратор сложной формы позволяет шарикам держать нужное положение. К сожалению, рабочий угол такой конструкции невелик (до 20 градусов), и с увеличением угла между валами сильно снижается КПД, но зато у нее есть податливость в продольном направлении, что важно для компенсации геометрии соединения при рабочем ходе подвески. К тому же шарнир достаточно прост в изготовлении и недорог. По этой причине шарниры этого типа применяют в основном как внутренние в приводах передних колес или в приводе задних колес машин с независимой подвеской.

Очень удачным развитием шарнира Рцеппы является и шарнир Birfield. В этой конструкции также используется самоустанавливающийся сепаратор, точнее, самоустанавливаются сами шарики за счет разной глубины канавок в обойме и теле шарнира. Сепаратор воспринимает часть нагрузки по позиционированию. Такая конструкция позволяет увеличить угол между валами вплоть до 45 градусов, имеет высокий КПД при всех углах скрещивания и долговечна. Минусов только два: габариты самого шарнира и высокая стоимость, поскольку деталь требует сложной обработки поверхностей и стали высокой твердости для обеспечения долговечности. И конечно, шарниры такой конструкции не обладают податливостью в продольном направлении, требуют обязательного применения компенсирующей вставки на валу или работы в паре с шарниром, в котором предусмотрена возможность продольного сдвига валов.

Шарниры типа Loebro также наследуют конструкцию Рцеппы, но способ удержания шаров в нужной плоскости новый. На этот раз шары перемещаются в нужное положение, поскольку нарезка канавок в теле и обойме шарнира сделана под углом к плоскости оси вращения. Шарниры этого типа имеют минимальные возможности продольного перемещения валов, но они заметно дешевле шарниров Birfield и, что главное, компактнее, причем сохраняется вполне достаточный угол между валами, а также высокий КПД. Сепаратор в таких конструкциях почти полностью разгружен и в дешевых исполнениях может отсутствовать. Но износ обоймы и тела шарнира в этом случае достаточно большой, поэтому шарнир требует более качественных материалов.

Удивительно, но факт: все три производителя, создавшие свои конструкции шарниров равных угловых скоростей, на данный момент принадлежат компании GKN. Разумеется, под этой маркой можно встретить шарниры всех трех типов, а также карданные и трипоиды. Классическая конструкция подразумевала пять или шесть шаров для передачи момента, но сейчас на тяжелых и мощных машинах используется восемь и больше шаров. В остальном прогресс касается оптимизации материалов и профиля канавок, что позволяет компенсировать естественный износ или предотвратить его.

Еще в одном типе ШРУСа для передачи момента не используются шары. Конструкция «трипоид» (или «тришип», если вы читали советские книги) была запатентована Мишелем Орэном в 1963 году. В ней момент передается через крестовину и ролики на шарикоподшипниках. Конструкция оказалась очень удачной, если применяется «перевернутая» компоновка со свободным перемещением валов.

Высокий КПД и высокая долговечность обеспечиваются за счет применения шарикоподшипников, а приемлемая цена — за счет технологичности и простоты обработки всех деталей. Но в более дешевой и распространенной версии с нефиксируемыми валами рабочий угол у шарнира сравнительно небольшой, с его ростом растет износ, а значит, и требования к качеству материалов шарнира, особенно роликов и наружной обоймы. Сейчас шарниры этого типа применяются в основном в паре с шарнирами Loebro/Birfield как внутренние на приводах. Однако шарниры с внутренней вилкой и фиксированными валами могли применяться и как наружные шарниры управляемых колес.

Постепенный прогресс в этой области сильно изменил конструкцию такого шарнира. Обычный шарнир с прямой канавкой для ролика при больших углах скрещивания валов создавал вибрации из-за скольжения ролика по поверхности канавки при вращении. Использование арочного кольца на ролике позволило уменьшить вибрации и колебания момента. Следующим шагом стало применение эллиптического скользящего кольца на наружной поверхности ролика для оптимизации передачи момента и увеличение площади его контакта с внешней обоймой для увеличения ресурса.

 

История

В первых переднеприводных автомобилях, например Cord и Citroen TA, использовались двойные карданные шарниры для передачи момента на ведущие колеса. Уже известные к тому времени ШРУС Вейсса и кулачковые конструкции не обеспечивали нужной долговечности, а с местом на больших легковых машинах особых проблем не было. К концу 30-х годов конструкция типа Вейсс и кулачковые передачи получили реальную «прописку» на целом ряде конструкций за счет улучшения металлообработки. Достигнутый ресурс в 15–30 тыс. км под нагрузкой позволял иметь на машинах с подключаемым передним мостом общий ресурс узла, сравнимый со сроком службы автомобиля, при приемлемых габаритах и КПД.

Развитие конструкции переднеприводных автомобилей потребовало новых решений — и компания Hardy-Spicer профинансировала создание шарниров Birfield, имеющих высокие характеристики и разумную стоимость. Именно эти шарниры сделали возможным создание малолитражек Austin Mini и других машин BMC с передним приводом к 1959-м. В Японии на переднеприводных машинах Suzuki Suzulight в 1963 году применяли ШРУС производства NTN.

К 1965 году конструкцию оптимизировали. На машинах Subaru появились приводные валы, которые сочетали шарнир с жесткой фиксацией в осевом направлении типа Birfield, и шарнир типа GKN со свободным перемещением. Это решило последние проблемы с вибрациями и геометрией передней подвески переднеприводных машин, избавив их от сложных приводных валов составной конструкции.

Прогресс компоновочных схем автомобилей позволил применить ШРУС вместо карданных шарниров в приводе задней оси. К началу 80-х годов увеличение точности ШРУСов и уменьшение люфтов позволили применять их вместо карданных шарниров для валов с высокой скоростью вращения, например карданного.

Не стоит думать, что прогресс остановился. Так, переднеприводные машины с АКПП потребовали создания малошумных конструкций ШРУСа с минимальными люфтами при вращении в обоих направлениях, поскольку на заторможенной машине ШРУС классической конструкции создавал неприятные вибрации. Проблема выявилась с широким распространением переднеприводных машин с АКПП со второй половины 70-х.

С 1998 года стали внедряться были восьмишариковые шарниры для легковых автомобилей, что позволило уменьшить размеры узла. Оптимизация формы канавок дала возможность улучшить точность позиционирования шаров, а значит, улучшить КПД и снизить шумность конструкции.

Новые варианты шарниров уже не получают имена компаний в качестве наименования — разве что буквенные обозначения типа. Продолжается и оптимизация шарниров типа трипоид, в первую очередь с целью уменьшения колебаний угловой скорости при вращении и уменьшения шумности.

Постепенно увеличивался рабочий угол шарниров по сравнению с изначальными 43 градусами у шарниров NTN в 1963-м. К 1980 году они получили 44,5 градуса, а сейчас шариковые шарниры укороченной конструкции обеспечивают уже все 50 градусов поворота, что заметно улучшает эксплуатационные характеристики автомобилей. Даже не фиксированные шарниры типа GKN заметно улучшили рабочие углы, от 23 градусов у оригинальной патентованной конструкции до 30,5 у современных вариантов.

Рост продаж кроссоверов и внедорожников потребовал создания приводов с большим эффективным углом передачи, в том числе современных конструкций вала с двумя шарнирами с фиксируемыми от продольного перемещения валами и компенсатором.

Продолжается повышение КПД передачи, и достигнутые в 80-е годы 99% КПД уже не кажутся идеалом. Современные ШРУСы имеют более чем в два раза меньшие потери.

устройство и принцип работы шарнира равных угловых скоростей

Переход от заднего к переднему приводу потребовал от автопроизводителей разработки новых технических решений, которые бы позволили эффективно передавать вращение на колёса даже при максимальном угле поворота. Традиционный карданный вал, применявшийся на автомобилях с задним приводом, не мог справиться с этой задачей, из-за ограниченного угла поворота шарнира и высоких потерь. Взяв за основу схему карданного шарнира, производители автомобилей улучшили ее, благодаря чему снизились потери и увеличился угол поворота. Так появился шарнир равных угловых скоростей (ШРУС), который нередко называют гранатой.

Как устроен ШРУС

На большинстве легковых автомобилей используют шарнир типа «Рцеппа» (иногда его называют «шестишариковый»), состоящий из внутренней и наружной обоймы с канавками, сепаратора и шести шариков. Эта конструкция хорошо работает даже на высоких оборотах и максимально вывернутых колесах. Еще один вид, который получил распространение на некоторых японских моделях, называется «Трипод». В корпусе трипода неподвижно закреплена трехлучевая звезда, на которой установлены сферические ролики. Вращение на шарнир поступает через вставленную в корпус вилку со сферическими каналами для роликов. Недостаток трипода – малый угол изменения оси вращения шарнира, однако, возможность осевого перемещения позволяет использовать их в качестве внутреннего ШРУС.

Устройство приводного вала

Сам по себе ШРУС не может передать вращение от коробки передач к колесам, поэтому необходим приводной вал. Основа приводного вала – стальная труба, которая соединяет  внутренний и внешний ШРУС. Внутренний ШРУС постоянно работает при угле поворота 10 – 30 градусов. Такой же угол поворота и у наружного ШРУС при прямолинейном движении вперед. Когда колеса поворачиваются, угол работы наружного  ШРУС увеличивается вплоть до 60 градусов. При движении автомобиля по неровной поверхности расстояние от наружного до внутреннего ШРУС постоянно изменяется. Поэтому вал, на котором установлены два шарнира типа «Рцеппа» закреплен внутри шарниров таким образом, что при изменении расстояния он вдвигается внутрь, или наоборот, выдвигается наружу. Поэтому применение вала, на котором установлены наружный шарнир типа «Рцеппа» и внутренний типа «Трипод», позволяет жестко закрепить трубу, увеличивая общую прочность и надежность вала. Однако, изготовление такого вала более затратно, чем с двумя шарнирами «Рцеппа», поэтому на бюджетных автомобилях его не применяют.

Видео — Принцип работы приводного переднего вала со ШРУСом

Неисправности и диагностика ШРУС

• Повреждение пыльника.
• Высыхание или загрязнение смазки.
• Износ шариков или роликов.

Во время езды из-под колес вылетают мелкие камни, которые могут пробить пыльник ШРУС. Когда такое происходит, в смазку начинает попадать пыль и грязь. В результате смазка превращается в абразивное вещество, которое разрушает шарики, ролики и другие внутренние части шарнира, приводя к его поломке.

Из-за попадания грязи в смазку, при движении на высокой скорости трущиеся детали шарнира нагреваются до сотен градусов. Такая температура меняет свойства смазки, приводя к ее высыханию. Работа шарнира с высохшей смазкой приводит к сильному износу деталей и через 3 – 5 тысяч километров наступает критическое повреждение, после которого шарнир невозможно отремонтировать и его приходится менять.

Диагностику ШРУС можно разделить на два этапа. Первый выполняют каждые 3 – 5 тысяч километров. Если приходится ездить по бездорожью или грунтовым дорогам, то каждую 1000 километров. Для такой диагностики необходимо заехать на яму или эстакаду, или поднять автомобиль на подъемнике. Если такой возможности нет, диагностику можно провести с помощью 2 домкратов. Как поднимать автомобиль с помощью домкратов и необходимые меры безопасности описаны в статье.

Подняв перед или зад автомобиля, внимательно осмотрите пыльники наружных и внутренних гранат. Проворачивайте колеса, чтобы осмотреть пыльник со всех сторон. При обнаружении трещин, пробоин или разрывов пыльника, необходимо снимать приводной вал, чтобы поменять пыльники и проверить состояние смазки и деталей шарнира.

Второй этап диагностики проводят, если возникли подозрения на повреждение ШРУС – хруст или щелканье при движении с полностью вывернутым в любую сторону рулем. Приводной вал снимают с автомобиля, чтобы проверить состояние деталей ШРУС. О том, как это сделать, читайте в статье (Приводной вал). Эта процедура одинакова как на российских автомобилях семейства ВАЗ, так и на большинстве иномарок.

Сняв вал, поворачивайте шарнир в разные стороны, затем попробуйте сложить с углом 30 – 40 градусов и вращать его, держа одной рукой за трубу, другой за ведомый вал наружного или ведущий вал внутреннего ШРУС. Исправный шарнир вращается легко, без щелчков и заеданий. Держите приводной вал одной рукой, а другой легонько пытайтесь провернуть ведомый или ведущий вал ШРУС. Даже небольшой люфт говорит о необходимости замены шарнира. Снимите пыльник со ШРУС и осмотрите смазку. Если в ней есть кусочки песка или грязи, смазку необходимо менять. Если внешне смазка выглядит чистой, двумя пальцами возьмите немного смазки рядом с шариком или роликом. Разотрите смазку между пальцами. Чистая смазка легко разотрется, сделав пальцы гладкими, поэтому вы легко почувствуете даже небольшое загрязнение.

Ремонт ШРУС

Ремонт ШРУС состоит из двух операций – замены пыльников и замены смазки.

Чтобы заменить пыльник, необходимо снять один из шарниров с проводного вала. Если на приводном валу установлены шарниры обоих типов, то проще снять внутренний (трипоид). Снимите стопорное кольцо и извлеките трубу с насаженной на нее трехлучевой звездой. Снимите стопорное кольцо, удерживающее звезду и с помощью молотка и бронзовой проставки сбейте ее с наконечника трубы. Точно так же разбирайте шарнир типа «Рцеппа». Иногда верхняя часть шарнира снимается тяжело, в этом случае поворачивайте его в любую сторону на максимальный угол и по одному вытаскивайте шарики. Затем снимайте стопорное кольцо с внутренней обоймы и сбивайте ее с наконечника трубы. Сборку производите в обратном порядке.

Чтобы заменить смазку, снимите стопорное кольцо, которое удерживает внутренние детали шарнира, затем разберите его. Во время замены смазки внимательно осмотрите канавки и шарики (ролики). Если на них обнаружены царапины, то шарнир желательно заменить. Ведь даже с новой смазкой его пробег вряд ли превысит 10 тысяч километров. Если обнаружили трещины или сколы на сепараторе, шарнир необходимо заменить, даже новая смазка не сможет заставить его правильно работать. Подробная установка приводного вала на автомобиль описана в статье Приводной вал. 

sharniri_ravnih_yglovih_skorostei_(shrys)_dlia_importnoi_i_otechestvennoi_avtotehniki

Обозначение	Применяемость
VKJA 8972	ШРУС внутренний ВАЗ 2110-12, Lada Samara Производитель SKF
VKJA 8972 (4107 K)	ШРУС внутренний для автомобилей ВАЗ 2108-10 Производитель GLO
VKJA 8002	ШРУС внутренний для автомобилей AUDI, VW, SEAT, SKODA Производитель SKF
VKJA 8001	ШРУС внутренний для автомобилей AUDI, VW, SEAT, SKODA Производитель SKF
VKJA 5778 (SKF)	ШРУС наружный для автомобилей ВАЗ-1118, 2170 Производитель SKF
VKJA 5778 (3A07K)	ШРУС наружный для автомобилей ВАЗ-1118, 2170 с АБС Производитель GLO
VKJA 5747	ШРУС наружный для автомобилей FORD Focus II, C-MAX Производитель SKF
VKJA 5722	ШРУС наружный для автомобилей LADA NIVA Производитель SKF
VKJA 5722 (3120K)	ШРУС наружный для автомобилей LADA NIVA Производитель GLO
VKJA 5708	ШРУС наружный ВАЗ 2110-12, Lada Samara Производитель SKF
VKJA 5708 (3107 K)	ШРУС наружный ВАЗ 2110-12, Lada Samara Производитель GLO
VKJA 5597	ШРУС наружный для автомобилей FORD Focus II, C-MAX Производитель SKF
VKJA 5407	ШРУС наружный FORD Focus I (год выпуска 1999-2005) Производитель SKF
VKJA 3127	ШРУС наружный для автомобилей OPEL Производитель SKF
VKJA 3118	ШРУС наружный для автомобилей OPEL, FIAT Производитель SKF
VKJA 3104	ШРУС наружный для автомобилей OPEL с АБС Производитель SKF
VKJA3103	ШРУС наружный для автомобилей OPEL Производитель SKF
VKJA 3101	ШРУС наружный для автомобилей OPEL с АБС Производитель SKF
VKJA 3100	ШРУС наружный для автомобилей OPEL с АБС Производитель SKF
VKJA 3028	ШРУС наружный для автомобилей AUDI, VW, SEAT, SKODA Производитель SKF
VKJA 3022	ШРУС наружный для автомобилей AUDI, VW, SEAT, SKODA Производитель SKF
VKJA 3013	ШРУС наружный для автомобилей AUDI, VW, SEAT, SKODA с АБС Производитель SKF
VKJA 3011	ШРУС наружный для автомобилей AUDI, VW, SEAT, SKODA Производитель SKF
VKJA 3006	ШРУС наружный для автомобилей AUDI, VW, SEAT, SKODA Производитель SKF
VKJA3004	ШРУС наружный для автомобилей AUDI, VW, SEAT, SKODA Производитель SKF
VKJA 3002	ШРУС наружный для автомобилей AUDI, VW, SEAT, SKODA с АБС Производитель SKF
VKJA 3001	ШРУС наружный для автомобилей AUDI, VW, SEAT, SKODA с АБС Производитель SKF

Как работают соединения с постоянной скоростью (CV)

---

Если вы когда-либо заглядывали под автомобиль Jeep, вы видели приводные валы и крестообразные устройства, которые соединяют их с осями или раздаточными коробками. Эти крестообразные объекты являются универсальными шарнирами или обычно называемыми простыми двутавровыми шарнирами. Этот тип соединения подходит для многих приложений, поскольку они просты и позволяют приводному валу работать под разными углами, чем та часть, которую они поворачивают, или от того, что их поворачивает.Однако у них есть свои недостатки, когда речь идет о рабочих углах и их способности тихо выполнять свою работу. Обычные универсальные шарниры карданного типа вызывают изменение скорости между ведущим и ведомым валами всякий раз, когда шарнир работает под углом. По мере увеличения рабочего угла шарнира скорость ведомого вала изменяется все больше и больше при каждом обороте валов. Если бы вы нарисовали это, это выглядело бы так, как если бы суставы двигались по двум разным овальным путям, а не по круглым путям, как можно было бы ожидать.Чем больше рабочий угол, тем больше изменяется скорость ведомого вала и тем больше вибрация, которую он производит. В Jeep использование приводного вала типа Double Cardian часто устраняет
проблему вибраций трансмиссии, но только за счет уменьшения вдвое углов на одном конце вала. В новых моделях, где необходимо устранить вибрацию для более плавной езды и более комфортного вождения, используются другие типы шарниров равных угловых скоростей. Более подробно это объясняется в статье «Геометрия трансмиссии 101».

Чтобы вал передавал мощность без вибрации, работал под большим углом и обеспечивал одинаковую скорость на ведомом и ведущем валах, необходимо было бы использовать соединение с истинной постоянной скоростью. Они используются во многих приложениях, таких как передняя или задняя независимая подвеска или даже в некоторых приложениях с неразрезными мостами с постоянным полным приводом. CV могут работать под большими углами в течение большего времени без каких-либо проблем, однако обычно они должны быть погружены в специальную высокотемпературную смазку и окружены специальным чехлом.Многие CV выходят из строя из-за загрязнения водой и других примесей из-за поврежденной обуви.

Когда CV используется в приводном валу, они часто герметизируются внутри металлического кожуха в приложениях, где может быть замечено злоупотребление. В более новых автомобилях использование CV с приводным валом становится все более распространенным, поскольку ожидания клиентов растут, а их устойчивость к вибрациям и отвлекающим факторам при вождении уменьшается. Настоящее резюме — это дизайн шара и детеныша. Самым распространенным типом подвесных ШРУСов является тип «Рзеппа».Инженер Dana по имени Альфред Х. Рзеппа изобрел этот тип шарнира в 1920 году. Его конструкция позволяла передавать мощность через шесть сферических шариков, расположенных между внутренней и внешней обоймами. В этой конструкции шары удерживаются на месте маленькими окнами в узле клетки, которая помещается между внутренней и внешней обоймами. Конструкция соединения такова, что положение шариков всегда делит (разрезает пополам) рабочий угол соединения. Конструкция работает как коническая передача; но вместо того, чтобы зубья шестерни передают крутящий момент через шарнир, шарики нажимают на соответствующие дорожки во внутреннем и внешнем корпусах.Обратной стороной этого является то, что при перенапряжении шарнира шарики могут вытолкнуться на
из своих направляющих, растянуть и расколоть корпус, что приведет к выходу из строя. Эта конструкция очень распространена и используется во многих различных вариантах, таких как шарниры Birfield и Marfield, во многих импортных полноприводных автомобилях. Существуют и другие конструкции, в которых используются различные конфигурации клеток и мячей, но все они практически одинаковы.

Что такое соединение с постоянной скоростью?

Практически каждый приводной вал и ведущая ось оснащены как минимум двумя гибкими шарнирами, которые позволяют двигателю и трансмиссии передавать крутящий момент под углом.В идеале крутящий момент должен передаваться по прямой, но это приведет к чрезвычайно жесткой поездке.

Вместо этого подвеска и рулевое управление обеспечивают комфортное вождение, равно как и передний привод и рулевое управление передними колесами. Однако для этой системы также требуются гибкие приводные валы для обеспечения движения. Без гибких шарниров карданные валы не прослужили бы долго, а передний привод был бы невозможен. Рассмотрим подробнее, как работают шарниры, такие как шарнир равных угловых скоростей.

Постоянная скорость или переменная скорость

Есть несколько шарниров, которые могут помочь передавать крутящий момент под углом, но немногие из них можно квалифицировать как шарниры равных угловых скоростей или CVJ. Универсальный шарнир или карданный шарнир, который вы обычно найдете на приводных валах, может передавать крутящий момент на небольшие углы, но большие углы и скорости быстро обнаруживают тот факт, что они не обеспечивают постоянную скорость.

Карданный шарнир передает среднюю скорость на противоположный конец, но колеблется через каждые 180 градусов вращения.Это циклическое изменение осевой скорости вызывает вибрацию, и чем больше угол, тем хуже вибрация. Сохранение этих углов и использование второго универсального шарнира со смещением на 90 градусов обеспечивает более плавную работу, но не может полностью устранить колебания осевой скорости и вибрацию.

С другой стороны, шарнир равных угловых скоростей может передавать крутящий момент с нулевым изменением угловой скорости и почти нулевой вибрацией под большими углами, чем универсальные шарниры. Ранние конструкции CVJ включали двойной карданный шарнир (два комбинированных карданных шарнира), шарнир Weiss, шарнир треноги и шарнир Tracta.Шарнир Rzeppa чаще всего встречается в переднеприводных автомобилях на колесах, так как они допускают углы вала до 54 градусов. ШРУСы из-за слабой вибрации можно найти на карданных валах и ведущих мостах всех типов транспортных средств.

Общие проблемы шарниров постоянной скорости

Трение — самый большой враг, с которым приходится сталкиваться шарнирам равных угловых скоростей, несмотря на его прочность и стабильность. Вот почему ШРУСы Rzeppa и треноги заполнены консистентной смазкой и запечатаны в гибких резиновых чехлах.Со временем воздействие элементов приводит к трещинам на башмаке CVJ, что может привести к утечке жизненно важной смазки. Что еще более важно, трещины могут позволить воде и грязи проникнуть в стык, что ускоряет коррозию и износ.

К сожалению, если не обращать внимания на изношенные ботинки или внезапно порвать их, вся смазка может вытечь, что значительно увеличивает износ. Изношенные шарниры равных угловых скоростей чаще всего идентифицируются по щелчку, который усиливается при повороте. При сильном износе вы также можете почувствовать вибрацию, которая приходит и уходит с определенной скоростью.

К счастью, регулярные осмотры должны выявить утечку смазки CVJ, первый признак износа ботинок. На этом этапе простой замены старого пыльника и смазки должно быть достаточно для восстановления оси. Однако, если CVJ начал щелкать или вибрировать, единственное средство — замена. Вот совет по замене: обязательно используйте новую гайку оси и затяните ее должным образом, чтобы защитить колесный подшипник.

Ознакомьтесь со всеми деталями трансмиссии , доступными на NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта.Для получения дополнительной информации о техническом обслуживании шарниров равных угловых скоростей поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фото любезно предоставлено Wikimedia Commons.

Шум от шарниров постоянной скорости

Передние ведущие оси имеют шарниры равных угловых скоростей или ШРУСы, расположенные на их внутреннем и внешнем концах. Они позволяют двигаться при повороте колеса и при движении автомобиля по неровностям дороги. Когда сустав изнашивается или теряет жизненно важную смазку, он начинает шуметь.

Самая распространенная проблема — резиновый чехол, который защищает сустав, изнашивается, ломается и теряет смазку. Если соединение все еще в порядке, доступны комплекты пыльников для замены пыльника и смазки.

Перед визуальным осмотром важно выслушать мнение клиента и провести дорожные испытания автомобиля. Выясните, возникает ли шум при разгоне или при повороте. Во время дорожных испытаний прислушивайтесь к знакомым звукам, например изношенным ступичным подшипникам, которые издают рычание, усиливающееся с увеличением скорости автомобиля.

Внутренний шарнир: Изношенный или неисправный внутренний шарнир издает больше всего шума при ускорении и замедлении. Часто это происходит из-за отсутствия смазки в подшипниках штатива, которые должны плавно входить и выходить из корпуса. Они также будут производить вибрацию на скорости около 40-50 миль в час, похожую на несбалансированную шину. Большинство этих соединений можно отремонтировать, сняв стопорное кольцо с конца полуоси и постучав по корпусу штатива мягким молотком.

Подвесной ШРУС: Изношенный или неисправный внешний ШРУС наиболее шумит при прохождении поворотов.Еще более заметно это в обратном направлении. Всегда соблюдайте осторожность и внимательность при дорожных испытаниях транспортного средства и не увлекайтесь диагностикой настолько, чтобы стать причиной аварии.

Во время движения вперед поверните колесо влево и вправо, прислушиваясь к щелчку. Неисправный шарнир издает больше всего шума, когда он находится на внутренней стороне поворота. Эти сочленения могут издавать скрипучий звук при движении по прямой, но наиболее эффективны при поворотах. Они состоят из больших шарикоподшипников, заключенных в обойму, которая позволяет шарниру вращаться по кругу при вращении колеса.

Руководство по выбору шарниров постоянной скорости (ШРУС)

Шарниры постоянной скорости (ШРУС) представляют собой компоненты механической передачи энергии, которые обеспечивают вращательную силу под разными углами. Они обеспечивают одинаковую выходную скорость по отношению к входной скорости, независимо от угла, под которым они работают. Это контрастирует с большинством других шарниров, которые могут обеспечивать другую выходную скорость под более острыми углами даже при той же входной скорости.

Операция

ШРУС может эффективно работать при отклонении до 80 ° от прямой. При работе попарно возможны большие углы. Эффективный срок службы ШРУСа обычно сокращается по мере увеличения угла шарнира. ШРУСы эффективны для передачи мощности на высоких скоростях при больших рабочих углах. ШРУСы обычно тяжелее и дороже универсальных шарниров и выходят из строя быстрее.

ШРУСы

часто соединяют два пересекающихся вращающихся вала, которые образуют угол друг с другом, особенно когда этот угол регулярно меняется в процессе эксплуатации.Распространенный пример встречается в автомобилях с передним приводом при соединении полуоси с передним колесом, где ШРУС обеспечивает равномерную передачу крутящего момента, когда колесо движется из-за рулевого управления. Другой пример — заднеприводные автомобили с независимой задней подвеской, где полуоси задней оси соединяются с задними колесами.

ШРУС представляет собой комплект подшипников и сепараторов, который позволяет вращать ось и передавать мощность под разными углами.ШРУСы состоят из клетки, шариков и внутренней дорожки качения, заключенных в кожух, покрытый резиновым чехлом, и все они заполнены консистентной смазкой. Смазка нужна для уменьшения трения всех крутящихся частей ШРУСа. Трещины в пыльнике допускают попадание загрязнений, которые могут вызвать нагревание из-за трения и привести к быстрому износу соединения.

Следующее видео, хотя и несколько устарело, лаконично иллюстрирует функцию ШРУСов.

ШРУС на автомобили Buick

Видео предоставлено: Buick / GM (опубликовано RivLanta через YouTube)

Изображение предоставлено:

Викимедиа

Шарниры равных угловых скоростей | ОБЩИЙ RICAMBI

ШРУСы равных угловых скоростей позволяют поддерживать одинаковую скорость вращения валов (кинематический механизм).

Шарниры равных угловых скоростей облегчают управление транспортным средством, сводя к минимуму нагрузки, которые могут снизить время передачи.

С точки зрения определения, шарниры равных угловых скоростей также известны под названиями гомокинетических или CV-шарниров и позволяют приводному валу передавать мощность под переменным углом. Передача также происходит с постоянной скоростью вращения и без заметного уменьшения люфта трения.

Шарниры равных угловых скоростей в основном используются в автомобилях с передним приводом, но также и в некоторых современных заднеприводных автомобилях с независимой задней подвеской.В этом последнем случае шарниры равных угловых скоростей используются на концах полуосей заднего моста или на приводных валах.

Обычно шарниры равных угловых скоростей защищаются с помощью чехла, заполненного смазкой на основе дисульфида молибдена, и резинового чехла. Обычно шарниры равных угловых скоростей могут быстро изнашиваться, если трещины и расколы допускают попадание загрязняющих веществ и утечку смазки. Таким образом, фрикционные детали не могут получить надлежащую смазку и в конечном итоге будут повреждены мелкими частицами, проникающими в них.В то же время вода может вызвать ржавление и коррозию металлических деталей.

Вот почему при нормальном использовании шарниров равных угловых скоростей необходимо учитывать регулярный износ башмаков, обычно проявляющийся в виде небольших трещин рядом с колесом, вибрации и движения вверх и вниз более избыточны. Наконец, внешние факторы, такие как утрамбованный снег, камни или неровные и каменистые дороги, также могут вызывать трещины и разрывы в местах, расположенных близко к оси.

В заключение, шарниры равных угловых скоростей можно охарактеризовать как универсальные шарниры, которые используются в трансмиссии переднеприводных автомобилей.Их главное качество — эффективно работать даже тогда, когда соединяемые валы встречаются под острым углом.

Еще одна интересная особенность, связанная с этими запасными частями, заключается в том, что независимо от рабочего угла шарнира равных угловых скоростей частота вращения выходного вала всегда остается такой же, как и у входного вала. Шарниры постоянных угловых скоростей специально спроектированы так, чтобы иметь возможность изгибаться в любом направлении, продолжая вращать ведущие колеса с постоянной скоростью, и для создания плавной передачи крутящего момента от ведомого вала на ведущий вал без каких-либо колебаний скорости вращения вала. ведомый вал.

Соединения и башмаки с постоянной скоростью (CV) · BlueStar Inspections

Автомобили состоят из множества относительно небольших компонентов, которые могут не привлекать особого внимания, но жизненно важны для безопасной эксплуатации транспортного средства. Одной из таких деталей является шарнир постоянной скорости (CV) и тот небольшой элемент защиты, который он назвал загрузочным устройством CV. Что такое ШРУС и пыльник, и как узнать, что у вас проблемы? Давай выясним.

Все переднеприводные автомобили имеют ШРУСы на обоих концах приводных валов главной передачи, также известные как полуоси.Внутренние ШРУСы соединяют приводные валы мостов с трансмиссией или дифференциалом, а внешние ШРУСы соединяют приводные валы мостов с колесами. В зависимости от типа подвески заднеприводные, полноприводные и полноприводные автомобили также могут иметь ШРУСы и пыльники.

ШРУСы

необходимы для передачи крутящего момента от системы трансмиссии и дифференциала на ведущие колеса с постоянной скоростью, при этом поддерживая движение подвески вверх и вниз.Они допускают все типы движения и любые странные углы, необходимые при проезде транспортного средства по дороге. ШРУС в основном предотвращает поломку оси при каждом ударе автомобиля.

Два наиболее часто используемых типа ШРУСов — шаровые и треножные. В переднеприводных автомобилях шаровые ШРУСы используются на внешней стороне приводных валов (внешние ШРУСы), в то время как ШРУСы типа треноги в основном используются на внутренней стороне (внутренние ШРУСы).

ШРУС набивается специальной смазкой, обычно смазкой на основе дисульфида молибдена, и плотно закрывается гибким и прочным резиновым или пластиковым пыльником, удерживаемым на месте двумя зажимами.Сапог обычно выглядит как гармошка в форме воронки. ШРУС не требует какого-либо обслуживания и может служить долго, пока не будет поврежден защитный пыльник ШРУСа, а в шарнире удерживается достаточная смазка и защищен герметичным чехлом. Башмаки CV служат простой, но важной цели и обеспечивают долгий срок службы осей и шарниров CV.

Самая распространенная проблема с ШРУСами — это трещины, разрывы или повреждения защитного чехла. Как только это происходит, смазка вытекает, а влага и грязь попадают внутрь, в результате чего ШРУС изнашивается быстрее и, в конечном итоге, выходит из строя из-за потери смазки, загрязнения и коррозии.Обычно сначала ломаются наружные пыльники ШРУС, так как они должны выдерживать больше движений, чем внутренние.

Утечка смазки из небольшой трещины или разрыва является ранним признаком выхода из строя пыльника ШРУСа. Если повреждение более серьезное, вы можете увидеть брызги смазки на внутренней стороне обода колеса и вокруг внутренней части области ведущего колеса. Часто смазка также может попадать на шасси или другие детали в нижней части автомобиля, когда ось CV вращается.

Если автомобиль движется с поврежденным пыльником ШРУСа, ШРУС изнашивается и в конечном итоге выходит из строя.Наиболее частым признаком сильно изношенного внешнего ШРУСа является щелчок или треск при повороте.

Обычно шум становится громче при разгоне на поворотах. В худшем случае сильно изношенный внешний ШРУС может развалиться во время движения. Это приведет к тому, что ваш автомобиль станет непригодным для вождения и потенциально может оставить вас в затруднительном положении.

Неисправности внутреннего ШРУСа встречаются редко. Одним из симптомов неисправного внутреннего ШРУСа является дрожь или тряска из стороны в сторону при ускорении. Изношенный внутренний ШРУС может также вызвать стук при переключении с привода на задний ход.

Осмотр подержанного автомобиля всегда должен включать визуальный осмотр всех внутренних и внешних ШРУСов и башмаков путем поворота колес, наблюдая за сапогами. Во время осмотра будут очевидны любые признаки трещин, разрывов, разрывов или повреждений, а также утечки или выброса смазки из ботинок. Необходимо проверить зажимы ботинка, чтобы убедиться, что они присутствуют и надежно закреплены. Оси CV могут погнуться во время столкновений. Это повреждение не всегда может быть видимым, но может быть обнаружено при управлении транспортным средством.Следует провести тест-драйв, во время которого необходимо сделать несколько поворотов в обе стороны с ускорением при повороте. Это обычно выявляет необычные щелкающие звуки, вибрацию и другие проблемы с ШРУСами.

Как отремонтировать или заменить шарниры постоянной скорости

Внезапные отказы шарниров равных угловых скоростей случаются редко, но ШРУСы изнашиваются и могут выйти из строя в результате потери смазки или загрязнения смазкой (обычно из-за неисправного пыльника) .Неисправный ШРУС обычно вызывает различные симптомы: Хлопающий или щелкающий звук при повороте. Это почти всегда указывает на изношенный или поврежденный внешний ШРУС. Быстрый способ проверить это состояние — включить задний ход, повернуть рулевое колесо в сторону и повернуть автомобиль назад по кругу (сначала проверьте зеркало заднего вида!). Если шум становится громче, это подтверждает диагноз и необходимость замены шарнира или вала в сборе. «лязг» при ускорении, замедлении или при переводе трансмиссии в привод . Этот вид шума может происходить из-за чрезмерного люфта во внутреннем шарнире на переднеприводных двигателях, как во внутренних, так и во внешних шарнирах в независимой подвеске RWD, или от ШРУСов карданного вала или карданного шарнира в трансмиссии RWD или 4WD. Однако имейте в виду, что такой же шум может быть вызван чрезмерным люфтом в шестернях дифференциала. Быстрый способ проверить диагноз здесь — это поднять автомобиль задним ходом, поочередно ускоряясь и замедляя движение.Если лязг или дрожь более выражены, это свидетельствует о плохом внутреннем суставе. Жужжание или рычание. Иногда из-за недостаточной смазки внутреннего или внешнего ШРУСа этот симптом чаще возникает из-за изношенных или поврежденных ступичных подшипников, неисправного подшипника промежуточного вала в коробках передач полуосей равной длины или из-за изношенных подшипников вала в трансмиссии. Дрожь или вибрация при ускорении .Иногда это может быть вызвано чрезмерным люфтом во внутренних или внешних шарнирах, но наиболее вероятной причиной является износ внутреннего плунжерного шарнира. Эти виды вибрации также могут быть вызваны плохим подшипником промежуточного вала в коробках передач с полуосями одинаковой длины. На автомобилях с передним приводом с поперечно расположенными двигателями этот вид вибрации также может быть вызван ослаблением или износом опор двигателя / трансмиссии. По этой причине резиновые втулки в верхнем «ремешке крутящего момента» или «собачьей кости» на этих двигателях также должны быть проверены, чтобы исключить такую ​​возможность. Вибрация, усиливающаяся со скоростью . Этот симптом редко бывает вызван неисправным ШРУСом или дисбалансом полуоси переднего привода. Несбалансированная шина или колесо, некруглая шина или колесо, или погнутый обод являются более вероятными причинами. ПРОВЕРКА ШРУСОВ И ЗАМЕНА ЧАСОВ Первое, что следует всегда проверять, — это пыльники вокруг всех четырех ШРУСов на переднеприводном автомобиле или минивэне. Сапоги следует проверить на наличие трещин, трещин, разрывов, проколов, повреждений от истирания, а также ослабленных или отсутствующих зажимов.Поврежденные ботинки следует заменить как можно скорее, потому что продолжение движения с поврежденным ботинком требует проблем. Если смазка внутри еще не потеряна или не загрязнена, скоро она исчезнет. Это быстро приведет к выходу из строя шарнира равных угловых скоростей, если он еще не был поврежден. Замена поврежденного пыльника на цельный пыльник OEM или послепродажного обслуживания — это работа, потому что полуоси должны быть сняты с автомобиля. Снятие оси необходимо, потому что сначала необходимо снять ШРУС с вала, чтобы можно было установить новый пыльник.Альтернативой здесь является замена поврежденного чехла на ремонтный комплект с раздельным чехлом. РАЗЪЕМНЫЕ БОТИНКИ CV Разъемные пыльники (также называемые быстрой загрузкой) не требуют снятия оси и могут быть установлены с установленным валом и шарниром. Это метод быстрого исправления, который экономит много труда и времени. Но шов ботинка должен быть тщательно проклеен, чтобы обеспечить герметичное соединение, и нельзя трогать сапог во время отверждения клея (обычно от 30 до 60 минут или более в зависимости от температуры и применения).У других типов сапог с разрезом есть маленькие винты, которые скрепляют уплотнение. Ни один из типов сплит-ботинок не будет таким же прочным или долговечным, как цельный, но для временного исправления они работают достаточно хорошо. Разъемный пыльник также может быть более доступной альтернативой замене полуоси, поворотного кулака и ступичного подшипника, если внешний ШРУС не проталкивается через поворотный кулак из-за сильной коррозии (проблема, с которой я недавно столкнулся на старой моей машине) . Единственная проблема с раздельной загрузкой CV, которую я вижу, — это найти ее в магазинах запчастей.Раньше их продавали во многих магазинах, но сейчас их трудно найти. Один из источников, который я нашел в Интернете, — это www.thecvman.com. Они продают ремонтные комплекты с раздельной загрузкой CV примерно за 24,95 долларов плюс стоимость доставки. Другой источник — Autozone. Порван пыльник ШРУСа. Это плохая новость для шарнира , потому что он позволяет смазке вытекать, а грязь и вода — попадать внутрь . Вскоре, как только начинает протекать пыльник, следует выход из строя шарнира. НЕИСПРАВНОСТЬ КОЖУХА Когда пыльник вышел из строя, всегда есть некоторая неуверенность в состоянии ШРУСа, а также в том, загрязнен ли он грязью и / или имеет ли он износ или повреждение.Если соединение издает шум, очевидно, что соединение является историей и требует замены. Но что, если он не шумит? Безопасно ли устанавливать раздельный пыльник или заменять оригинальный пыльник и повторно использовать соединение? Большинство сбоев загрузки обнаруживаются спустя долгое время после сбоя. Плохой ботинок можно не заметить до тех пор, пока транспортное средство не будет ремонтироваться или пока кто-нибудь не исследует причину проблемы с шумом или вибрацией. Следовательно, к тому времени, когда будет обнаружен плохой пыльник, соединение может быть уже сухим и / или загрязненным грязью. Если смазка изнутри поврежденного пыльника кажется зернистой при трении между пальцами, это означает, что смазка и шарнир загрязнены. Необходимо очистить и проверить соединение, а также заменить смазку. Очистить шарнир, пока он еще находится в автомобиле, сложно. Для этой цели существуют аэрозольные растворители и аналогичные продукты, но самый тщательный способ очистки ШРУСа — это снять и разобрать его. После того, как соединение было разобрано, его можно осмотреть на предмет износа или повреждений, которые не видны снаружи. РАЗБОРКА И ОСМОТР ШРУСОВ Разборка ШРУСа несложная, если вы знаете, как это сделать. Первый трюк — снять ШРУС с конца полуоси. Некоторые шарниры просто отсоединяются, в то время как другие удерживаются стопорным кольцом или стопорным кольцом, которое необходимо сначала снять. После снятия шарнира его можно разобрать, наклонив внутреннее кольцо в одну сторону. Для этого вставьте дюбель или аналогичный инструмент в шлицы внутреннего вала и наклоните кольцо до упора в одну сторону.Это обнажит один из шариков, который можно вытащить из окна клетки с помощью небольшой отвертки. Затем внутреннее кольцо наклоняется в противоположную сторону, чтобы можно было удалить следующий шар, и так далее, пока все шары не будут удалены из окон клетки. Теперь клетку можно повернуть вбок, что позволяет вынуть ее и внутреннюю обойму из корпуса. На что обращать внимание: вмятины, выбоины, трещины, сколы, шероховатости, отслаивание и т. Д. На поверхности шариков или дорожек во внутренней и внешней дорожках.Окна клетки также следует проверять на наличие ямок, износа или трещин. Каждый шар должен плотно прилегать к соответствующему окну клетки, потому что именно из-за люфта здесь часто возникают щелчки или хлопки, связанные с изношенным шарниром. ШРУСы представляют собой узлы с прецизионной посадкой, поэтому шары следует содержать в порядке, чтобы их можно было собрать в тех же положениях, что и раньше. Каждый шар и гусеница развивают уникальный рисунок износа по мере старения соединения, поэтому смешивание шариков может изменить допуски и создать проблемы, которых не существовало до разборки соединения. Если на ШРУСе нет износа или повреждений, его можно использовать повторно. Если он не прошел техосмотр или явно неисправен, его необходимо заменить. В любом случае, прежде чем ШРУС вернется на вал, он должен быть заполнен смазкой для ШРУСов (никогда обычной смазкой для шасси!). Специальная смазка обычно прилагается к сменному пыльнику вместе с инструкциями по уплотнению соединения. Около трети смазки обычно помещается в шарнир, а остальная часть помещается в пыльник, прежде чем он станет резервуаром для шарнира.Есть некоторые споры относительно того, насколько смазка действительно перемещается внутри шарнира и пыльника во время движения автомобиля, но она существует для определенной цели, поэтому ее следует использовать. УСТАНОВКА ЧАСОВ Когда новый пыльник устанавливается на шарнир, он должен быть правильно расположен как на шарнире, так и на корпусе. У большинства ботинок есть кромка на внутреннем диаметре обоих концов, которая входит в канавку на обеих частях для обеспечения плотного прилегания. Установленные сапоги нельзя гнуть, перекручивать или складывать.Если пыльник не в своей нормальной форме, ослабьте зажим и «отрыгните» его, осторожно вставив отвертку между кромкой пыльника и карданным валом или корпусом шарнира. Это должно позволить достаточному количеству воздуха в ботинке вернуть ему нормальную форму. Зажимы багажника должны устанавливаться в соответствии с инструкциями производителя транспортного средства или инструкциями, прилагаемыми к сменному чехлу или шарниру. Для некоторых типов зажимов требуются специальные инструменты для затяжки / обжима, для других — нет. Другие элементы, которые также должны быть проверены: На трансмиссиях с передним приводом с полуосями равной длины необходимо проверить карданный шарнир промежуточного вала, подшипник и опорный кронштейн на предмет ослабления, покачивая колесо вперед и назад и наблюдая за любым движением. .Плохой подшипник потребует замены подшипника или вала. Утечка масла из трансмиссии вокруг внутренних ШРУСов. Это может указывать на неисправное уплотнение вала трансмиссии. Для замены сальника необходимо снять полуоси. ЗАМЕНА ШРУСОВ Когда ШРУС вышел из строя и его необходимо заменить, существует множество вариантов замены: новые шарниры, модернизированные шарниры и полная замена валов в сборе с новыми и / или модернизированными шарнирами.Многие профессиональные установщики предпочитают комплектные валы в сборе, потому что они устраняют беспорядок, связанный с заменой отдельных соединений, и экономят время установки. Многие валы также имеют пожизненную гарантию, которая избавляет от опасений по поводу возврата (или, по крайней мере, покрывает стоимость замены и трудозатраты). Степень сложности снятия полуоси с автомобиля FWD значительно варьируется от приложения к другому. Для некоторых приложений требуются специальные инструменты. Для отделения нижнего шарового шарнира от поворотного кулака может потребоваться съемник шаровых шарниров или вилка.Для того, чтобы протолкнуть наружный поворотный вал обратно через ступицу колеса, часто требуется специальный съемник. В некоторых японских приложениях вал должен быть выдавлен, что часто приводит к повреждению ступичных подшипников. На некоторых автомобилях внутренние короткие валы ШРУСов удерживаются в коробке передач стопорным кольцом и не могут быть сняты без помощи съемника оси. Некоторые старые модели Chrysler даже требуют снятия крышки трансмиссии, чтобы можно было освободить удерживающий зажим внутри дифференциала до того, как можно будет вытащить валы.Некоторые приложения (например, более старые Ford Escorts) также требуют использования вспомогательного инструмента (или снятия только одного вала за раз) для предотвращения выскальзывания шестерен дифференциала. Общая процедура выглядит следующим образом: 1. Ослабьте гайку ступицы оси, когда колесо находится на земле, используя прерыватель или динамометрический ключ. Не следует использовать ударный гаечный ключ, потому что удары молотком могут повредить исправный ШРУС, а также шестерни дифференциала в коробке передач.Тормоза следует применять, чтобы автомобиль не раскачивался. На автомобилях, где гайка ступицы была заклепана, чтобы удерживать ее в нужном положении, НЕ пытайтесь открутить гайку. Просто выключи это. ПРИМЕЧАНИЕ. Большинство производителей автомобилей рекомендуют заменять гайку ступицы моста. После использования гайка теряет способность сохранять крутящий момент. Поэтому старую гайку следует выбросить и заменить новой. 2. Поднимите автомобиль и поддержите его под поперечиной шасси или боковыми поручнями, чтобы передняя подвеска могла свободно висеть.Теперь колесо можно снять. 3. Дальнейшие действия зависят от того, как внутренний ШРУС прикреплен к коробке передач с главной передачей в сборе: Если шарнир прикреплен болтами к короткому валу (например, шарнир Rzeppa с поперечной канавкой, встречающийся во многих импортных автомобилях), отсоедините внутренний ШРУС. сначала, а затем отделите внешний шарнир от ступицы поворотного кулака. Во многих случаях применения GM внутренний вал карданного шарнира удерживается в дифференциале стопорным кольцом (за исключением левой стороны автоматики). Чтобы вытащить вал, понадобится специальный съемник оси скользящего молота. Если внутренний шарнир «вставляется» в трансмиссию, а поворотный вал является частью картера шарнира (плунжерный шарнир треноги и шарниры Rzeppa с двойным смещением), внешний шарнир должен быть отсоединен от поворотного кулака, прежде чем можно будет вытащить внутренний шарнир. из коробки передач. Чтобы отделить внешний шарнир от поворотного кулака, один конец поворотного кулака (нижний шаровой шарнир или стойка Макферсона) должен быть отсоединен, чтобы оставался достаточный зазор, чтобы протолкнуть внешний поворотный вал обратно через поворотный кулак. В тех случаях, когда легче всего отсоединить поворотный кулак от стойки (например, GM), необходимо будет отсоединить хомут тормозного шланга и снять тормозной суппорт с его крепления. В случаях, когда отсоединение шарового шарнира представляет собой путь наименьшего сопротивления (например, Ford и Chrysler), может также потребоваться отсоединение стабилизатора поперечной устойчивости от нижнего рычага и / или поперечной рулевой тяги от поворотного кулака. Когда поворотный кулак может свободно вращаться, конец полуоси можно протолкнуть назад через ступицу колеса (на этом этапе может потребоваться съемник).ЗАПРЕЩАЕТСЯ стучать по концу вала, так как это может привести к повреждению ступичных подшипников, шлицев ступицы, шестерен дифференциала или любого ШРУСа. Как только конец вала освободится, НЕ ДОПУСКАЙТЕ его свисания. Поддерживайте его куском проволоки до тех пор, пока нельзя будет снять или отвинтить внутренний шарнир от коробки передач. Если вы позволите полуоси свисать или потяните за него, то внутреннее соединение разъединится. Установка вала производится в обратном порядке. После того, как все снова собрано вместе и колесо встало на место, следует установить и затянуть гайки ступицы и гайку ступицы в соответствии со спецификациями с помощью динамометрического ключа (не ударного пистолета, если не используются гнезда с ограничением крутящего момента). Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт