Что такое шрус в автомобиле и где он находится? Это шарнир равных угловых скоростей, передающих крутящий момент (от 1 до 70 градусов). Второе название – гомокинетические шарниры или «граната». Шрус установлен на легковых автомобилях в системе привода для управления колесами. На внедорожниках предусмотрены на переднеприводных моделях. Преимущество заключается в равномерной передаче вращения, независимо от угла соседних валов. Предлагаем изучить подробнее, что такое шрус, его разновидности, область использования, срок службы, причины, признаки неисправностей.
Что такое шрус
Шарниры с постоянной скоростью, также известные как вариаторы, помогают в процессе передачи энергии от трансмиссии и карданного вала на колеса автомобиля. Более конкретно, шрус позволяет это сделать через переменные углы, которые существуют между карданным валом и колесами. Таким образом, вращающиеся угловые шарниры не будут влиять на скорость вращения колес.
Итак, если вы управляете переднеприводным автомобилем, то, скорее всего, в этих двух передних колесах будут шарниры с постоянной скоростью. Если вы едете на заднеприводном автомобиле, то эти суставы будут находиться в двух задних колёсах.
На любом расстоянии от середины длины направляющей плоскость вращения каждого ролика находится под углом к продольной оси направляющей, равным углу между внутренним, наружным соединениями. Поэтому в любой момент времени каждый из трех роликов также находится под другим углом, соответствующим фазовому углу поворота шарнира, относительно его соответствующих направляющих.
Особенности шарнира равных угловых областей:
- Поскольку плоскость вращения ролика не остается параллельной продольной оси его направляющих, движение каждого ролика относительно соответствующей ему пары направляющих представляет собой комбинацию качения и скольжения.
- Скользящее движение приводит к увеличению трения между роликом, направляющими, интенсивность которого увеличивается в зависимости от фазового угла поворота узла.
- Периодическое увеличение трения вызывает высокие колебания сопротивления крутящему моменту внутреннего шарнирного элемента, наблюдаемые на ведущем валу, создает неравномерную выходную скорость для внутреннего шарнирного элемента.
Потеря эффективности приводит к разрушительному износу элемента шруса. Чтобы минимизировать «периодическую» скользящую составляющую движения ролика, направляющие формируются в соответствии с траекторией ролика. Расход, долговечность композитной направляющей конструкции имеют недостатки. Кроме того, периодическое скользящее движение ролика уменьшается, чтобы избежать вышеупомянутого скольжения.
Назначение
Шрус относится к штативному универсальному шарниру с постоянной скоростью, обеспечивающему повышенную эффективность за счет снижения трения и одновременно обеспечивающему высокое сочленение, погружение между валами.
Универсальные соединения с постоянной скоростью широко используются для передачи вращательного движения между ведущим, несоосным ведомым валом. Они обеспечивают равномерную выходную скорость вращения, которая не изменяется при вращении приводного рычага.
Типичным примером такого применения является приводная связь между трансмиссией, передними колесами переднеприводного автомобиля. Такие рычаги должны не только иметь несоосные валы между трансмиссией, колесом для передачи мощности двигателя, но и обеспечивать обширное сочленение между приводным валом, колесом для рулевого управления.
Штативный шарнир постоянной скорости представляет собой особую форму классификации универсальных шрусов. Они оснащены внутренним соединительным элементом, размещенным внутри кольцевого наружного соединения.
Обычно внутренний шарнирный элемент имеет три радиально проходящие цапфы, равномерно расположенные вокруг оси вращения внутреннего шарнира. На каждой цапфе закреплен роликовый узел, который входит в зацепление с парой параллельных продольных направляющих или дорожек, соответственно предусмотренных на внутренней поверхности наружного соединительного элемента.
Конструкция шруса
Универсальный шарнир постоянной скорости состоит из следующих частей:
- наружный элемент, имеющий внутреннюю полость;
- внутренняя полость содержит множество продольных лепестков, равномерно расположенных вокруг первой оси вращения;
- каждый лепесток имеет пару противоположных боковых стенок;
- каждая стенка образует продольную направляющую.
Внутренний элемент имеет вторую ось вращения, множество цапф, соответствующих продольным лепесткам – проходят относительно указанной второй оси вращения. Каждая цапфа расположена внутри внешнего элемента.
Пары элементов качения с возможностью вращения взаимодействуют с одной из продольных направляющих. Они имеют ось вращения качения, перпендикулярную продольной направляющей. Элементы качения перемещаются в осевом направлении вдоль указанной оси вращения, линейно пересекает длину указанных продольных направляющих, когда указанный внешний элемент смещается под углом.
Разновидности автомобильного шруса
Можно предположить, что все шарниры с постоянной скоростью одинаковы. Правда в том, что существует 5 основных типов шрусов, которые можно использовать в транспортных средствах (ТС). Каждый тип гранаты хорошо работает для определенных типов машин.
Шарниры штатива, шаровые соединения могут быть либо шарниром штатива, либо шаровым соединением. В первом случае используется паук (также известный как трипоид) с тремя цапфами. Это компоненты со сферическими роликами, прикрепленными к игольчатым подшипникам.
Штативы обычно используются в виде внутренних шарниров для переднеприводных автомобилей. Что касается шаровых «гранат», они имеют стиль двойного смещения и поперечной канавки.
Внутренний и внешний
Переднеприводные ТС имеют трансмиссии с двумя шарнирами с постоянной скоростью на полуоси. Существует внутреннее, внешнее соединение с постоянной скоростью. Внутренний шарнир с постоянной скоростью находится вблизи коробки передач. Внешний шрус находится рядом с колесом.
При управлении заднеприводным автомобилем, внутренняя «граната» находится рядом с дифференциалом, а внешняя – ближе к колесу.
Кулачковые
Состоят из 2-х круглых частей – одна входит в другую. Такая конструкция позволяет давать максимальные нагрузки на ось. Машины, оснащенные кулачковым шрусом, могут передвигаться только на средних скоростях.
Трипоидные
Состоят из 3-х подшипников. В преобладающем большинстве ТС предусмотрена именно эта система. Трипоидный шрус является более универсальным, а также жестким, поэтому позволяет автомобилям передвигаться на высоком скоростном режиме. Срок службы такой конструкции гораздо больше, чем кулачковой.
Шариковые
Функционируют в качестве трипоидной системы. Для передачи крутящего момента предусмотрены не ролики, а шарики из металла. Они находятся в оболочке и двигаются по заданным каналам.
Карданные спаренные
Состоят из стандартных соединений, передающих колесам транспортного средства крутящий момент. Используются не для легковых автомобилей, а для больших грузовых транспортных средств.
Где находится «граната» в автомобиле
Шрус располагается на передней полуоси машины – чаще всего по 2-е штуки на одну сторону (всего 4-е). В некоторых автомобилях бывает один на сторону – в зависимости от конструкции.
Срок службы шруса и особенности обслуживания
При профилактических проверках, при бережной езде «гранаты» могут служить на протяжении многих лет. Качественные шарниры работают 10-15 лет, не требуя ремонта или замены.
Причины поломки шруса
Рассчитаны «гранаты» на весь срок службы машины. Но неожиданно для владельца ТС они могут выйти из строя. Это происходит вследствие естественного износа или же по вине самого автовладельца.
Частые причины поломки:
- Негерметичные пыльники – со временем на них образуются трещины. Осадки, грязь попадают в подвижное соединение, создавая так называемый абразив. При использовании транспортного средства с порванным пыльником наблюдается износ шруса (ролики заклинивает).
- Дополнительный крутящий момент – при непрофессиональном вмешательстве или неправильном вождении приходится запредельная нагрузка на конструктивные элементы.
Быстрая поломка также может быть обусловлена изготовлением детали из некачественного металла или с нарушением технологии производства. Не следует упускать из вида такую причину поломки, как нарушение правил установки, отсутствие смазки.
Признаки неисправностей
Существует ряд признаков, по которым можно понять, что шрус неисправен. Речь идет о «хрусте» на поворотах, рывках при движении, вибрации на скорости.
Разрыв пыльника
Смазка, которая несовместима с материалом пыльника, приводит к его набуханию, способствует изменению физических свойств. Пыльник становится больше, утрачиваются его прочностные характеристики, узел разгерметизируется.
Первым признаком разрыва является характерный хруст, который появляется при крутом повороте. При своевременном обнаружении разрыва удается заменить чехол, предотвратив поломку основной детали.
Рывки и вибрации при движении
Когда автомобиль трогается с места, шрус, вышедший из строя, проявляет себя еле заметными толчками – ТС будто движется рывками. Они характерны для износа канавок внешней «гранаты». При поломке внутренней конструкции наблюдается характерная вибрация.
Щелчки
Появляются при езде на низкой скорости. Если автомобиль движется на высоких скоростях, то проблема может остаться незамеченной достаточно долго.
Свист
Наблюдается редко. Напоминает признаки износа тормозных колодок.
Хруст
Самый страшный, а также тревожный сигнал, который нельзя оставлять без внимания. Сначала хруст появляется только на поворотах при сильно вывернутых колесах, потом уже при движении по прямой. Свидетельствует о критическом износе детали, которую спасти уже невозможно.
Методы диагностики состояния шруса
Для определения поломки можно воспользоваться универсальным способом диагностики. Также существует вариант определения поломки отдельно для внешнего и внутреннего шруса.
Внутренний
Также можно проверить на дороге во время езды. Входим в плавный затяжной поворот на малой скорости для обеспечения крена кузова. При этом на пониженной передаче даем полный газ. При появлении хруста речь идет о неисправности шарнира.
Внешний
Можно проверять на асфальтированной площадке – тронуться без пробуксовки с вывернутыми колесами. Руль выворачиваем влево или вправо до упора. Старты должны быть с места резкими. Если результатом этого теста является хруст, тогда речь идет о повреждении наружного шруса. Остается определить сторону поломки.
Универсальный
Чтобы определить, какая «граната» хрустит, можно воспользоваться стандартным методом диагностики. Для этого ставим колеса автомобиля ровно, вывешиваем одно из них, используя домкрат. Включаем нейтральную передачу и ручной тормоз.
После запуска двигателя выжимаем сцепление, включаем 1-ю передачу и медленно отпускаем педаль. Вывешенное колесо начинает вращаться. При медленном торможении создается нагрузка на шарнир. При его неисправности появятся знакомые стуки. Если шрус исправен, тогда автомобиль начнет глохнуть.
Ремонт или замена детали
Даже при незначительных дефектах пыльника «граната» наполняется грязью, резко снижается количество смазки. В таком состоянии эксплуатировать деталь недопустимо.
Необходимо заменить пыльник, а шарнир смазать:
- Разбираем «гранату», очищаем от загрязнений.
- Промываем с помощью бензина, просушиваем, наносим смазку.
- Устанавливаем шрус на колесо, надеваем пыльник.
Рекомендуется использовать только оригинальные пыльники, которые идеально фиксируются, исключая проникновения воды и загрязнений внутрь через зазоры.
Используйте качественную смазку, разработанную на основе дисульфида молибдена. Она способствует уменьшению трения в узлах, предотвращая образование коррозии. Не рекомендуется использование графитной смазки, т. к. она не защищает от чрезмерных нагрузок, способствует ускоренному износу.
Как заменить шрус
Для замены детали работаем с полуосью в снятом состоянии, когда привод закреплен тисками на верстаке. Можно обойтись без слива масла из КП. Для этого можно снять шрус под автомобилем, работая снизу или в арке крыла. Это возможно только для наружной «гранаты».
Внутренний шрус
Для ремонта не обойтись без демонтажа полуоси. В некоторых конструкциях привод фиксируется на фланце КП. При этом нет необходимости в сливе масла.
Внутренняя «граната» разбирается легче, по сравнению с наружным. Для сжатия потребуются резко ударить по внутренней обойме, предварительно закрепив привод тисками.
Внешний шрус
При сбивании наружного шруса нужно быть осторожным, чтобы исключить лишние усилия на внутреннюю конструкцию через вал. Если не соблюдать это правило, то он может выскочить из коробки.
Последовательность работы с внешним шрусом:
- Ослабляем крепление колеса, ступичного подшипника.
- Поднимаем автомобиль, используя домкрат.
- Снимаем колесо, отворачиваем гайку.
- Отсоединяем поворотный кулак.
- Отводим стойку в сторону, выводим хвостовик «гранаты».
- Снимаем чехол и хомуты с пыльника, удаляем излишки смазки.
- Наносим удар тяжелым молотком, удерживая вал для отделения «гранаты» от привода.
Заменить нужно пыльник, хомуты, а также сам шарнир. Все детали входят в ремкомплект. Сначала устанавливаем на вал пыльник, продвигая его до того, как стопорное кольцо издаст щелчок. Собираем подвеску в обратном порядке, фиксируем гайку ступицы с учетом ремонтной документацией автомобиля.
Что будет если не менять шрус
Если незначительный хруст раздается только на поворотах, то вполне достаточно установить новый пыльник, обновить смазку, продолжать использовать автомобиль по назначению. Если шрус слегка поврежден, тогда рекомендуется на поворотах снижать скорость.
При наличии вибрации на высокой скорости, появлении хруста при движении прямо, шарнир нужно срочно заменить. Если вовремя не принять никаких мер, то поломка детали может стать причиной внезапного заклинивания колеса или поломки двигателя.
Как продлить срок службы шрусов
Шарниры равных угловых скоростей представляют собой одновременно ответственные, капризные детали транспортных средств. Водители, пренебрегающие значимостью этих элементов, сталкиваются с необходимостью их замены по несколько раз за год. Основа узла – подшипник, обеспечивающий непрерывное вращение шарнира, ответственного за движение колес.
Обязательным условием для бесперебойного функционирования считается наличие качественной смазки. Иначе происходит перегрев подшипника, что чревато износом металлических деталей конструкции. Шрус, работающий в грязной и сухой среде выходит из строя через 1500-2000 км. Остатки смазки с частицами металла способствуют быстрому разрушению трущихся элементов.
Советы автовладельцам
Шрус считается основной деталью ходовой системы машин с полным или передним приводом. От состояния «гранаты» зависит уровень безопасности автовладельца и комфорт езды. При наличии признаков неисправности недопустимо откладывать ремонт. «Вылечить» привод будет сложно.
Продлить рабочий ресурс шарниров можно в несколько раз при регулярном обслуживании. Не реже 2 раз за год следует осматривать автомобиль на подъемнике, снимать шрусы, промывать специальной жидкостью.
