Петля равных угловых скоростей (сокращенно ШРУС или «граната» то же самое) — такое название одного из элементов трансмиссии автомобиля часто можно услышать на автосервисных предприятиях и мастерских, но далеко не все автомобилисты представляют, что это такое и какие последствия могут привести к неисправности данного устройства.
Существует несколько видов петель с равными угловыми скоростями, которые отличаются друг от друга не только конструкцией, но и местами использования.
В рамках этой статьи мы рассмотрим следующие вопросы:
- Как проверить обслуживание ШРУСа и каковы внешние проявления неисправности данного агрегата и последствия его выхода из строя?
- Зачем нужен ШРУС в машине и где он находится?
- Типы ШРУСов, как они работают и как работают?
Содержание
Что такое ШРУС и зачем он нужен в автомобиле
Гомокинетический шарнир (гомокинетический шарнир) — это механизм, обеспечивающий равномерную передачу крутящего момента на ведущие колеса при их повороте на угол до 70 ° по отношению к оси. Такие петли используются на автомобилях с независимой подвеской в конструкции рулевого колеса.
Задача передачи крутящего момента от двигателя к колесам оказалась технически непростой и потребовала от конструкторов автомобилей создания трансмиссии. В этом случае колеса «живут» в автомобиле своей собственной жизнью и прикрепляются к кузову независимо от коробки передач.
Для заднеприводных машин проблема решилась применением в конструкции кардана. Но для переднеприводных автомобилей требовались другие устройства, обеспечивающие передачу вращательного движения колесам, которые «подпрыгивают» относительно кузова.
Дело в том, что обычный карданный шарнир с поперечиной при вращении с постоянной угловой скоростью коленчатого вала не может обеспечить постоянную угловую скорость ведомого вала, расположенного под углом. А дальнейшие толчки и торможения при передаче крутящего момента от двигателя к колесам автомобиля совершенно неуместны.
Было показано, что методы компенсации этих неравномерных угловых скоростей эффективны вплоть до углов между осями ведущего и ведомого колес не более 20⁰.
В то же время переднеприводные автомобили должны были обеспечивать передачу крутящего момента без «перекоса» при углах поворота колес до 70⁰, и эта трансмиссия также должна была быть очень надежной, поскольку агрегат подвергается большим нагрузкам.
Теоретическое решение — ШРУС — было найдено давно: устройство было запатентовано в 1920-х годах инженером А. Рцеппа (петля от Rcepp) и потребовалось почти 40 лет для его практического внедрения (Япония, 1963 г.).
Конструктивно один из распространенных вариантов ШРУСов следующий.
Приводной вал через шлицевое соединение приводит в движение внутреннюю обойму, на рабочей стороне которой выполнено шесть шлицев. На внешней обойме петли (соединенной с ведомым валом) также выполнены шесть пазов. А зажимы соединяются между собой через сферы, расположенные в вырезах разделителя.
Такая конструкция обеспечивает (в отличие от простой карданной передачи) равенство мгновенных угловых скоростей ведущего и ведомого валов.
Виды шарниров равных угловых скоростей
Шариковые варианты конструкции ШРУСа, хотя и были наиболее распространенными в автомобильной промышленности, были не единственно возможными.
Гомокинетический шаровой шарнир
ШРУСы для треног нашли практическое применение для легковых и легких коммерческих автомобилей, где роль шариков выполняют вращающиеся ролики со сферической рабочей поверхностью.
Триповидный гомокинетический сустав
Для грузовиков получили распространение кулачковые соединения (сухари) типа «Тракта», состоящие из двух вилок и двух профильных дисков. Вилы в таких конструкциях достаточно массивны и способны выдерживать большие нагрузки (что объясняет область их применения).
Гомокинетический кулачковый шарнир (с сухарями
следует отметить еще один вариант гомокинетического шарнира — парные карданы. В них неравномерная передача угловой скорости первого кардана компенсируется вторым карданом.
Двойной карданный шарнир
Как уже было сказано выше, угол между осями двух валов в этом случае не должен превышать 20⁰ (иначе появляются повышенные нагрузки и вибрации), что ограничивает сферу применения такой конструкции в основном в строительной и дорожной технике.
Внутренние и наружные ШРУСы
Помимо отличий в конструкции, ШРУСы делятся по месту их установки снаружи и внутри.
Внутренний ШРУС соединяет коробку передач с приводным валом, а внешний ШРУС соединяет ведущий вал со ступицей колеса. Оба этих шарнира вместе с коленчатым валом составляют трансмиссию автомобиля.
Самый распространенный тип наружных петель — шаровая опора. Внутренний ШРУС не столько обеспечивает большой угол между валами, сколько компенсирует движение коленчатого вала при его движении относительно подвески. Поэтому штатив часто используется в качестве внутреннего шарнира в легковых автомобилях.
Необходимым условием нормального функционирования шарниров равных угловых скоростей является смазка подвижных частей шарнира. Герметичность рабочего пространства, в котором находится смазка, обеспечивают пыльники, предотвращающие попадание абразивных частиц на рабочие поверхности. Учитывая высокую нагрузку на детали, в них используются только виды смазок, разработанные специально для таких агрегатов.
Как определить неисправность ШРУС
Срок службы шарниров равных угловых скоростей в современных автомобилях при правильной эксплуатации практически сопоставим с ресурсом самого автомобиля, хотя условия работы внешних и внутренних шарниров существенно различаются (внешние узлы более нагружены, так как воспринимают эффекты прямо с колес).
Заводской дефект редко является причиной выхода из строя ШРУСа, но эксплуатационный характер отказа встречается гораздо чаще. В первую очередь, это может быть банальное повреждение пыльника, в результате в смазку застежки-молнии попадает влага, пыль и грязь, содержащие абразив.
Именно поэтому при периодическом обслуживании автомобиля обязательна периодическая визуальная проверка целостности пыльников. Масляная часть или следы смазки, попавшие на колесо, являются явным доказательством необходимости замены пыльника (если неисправность не перешла в более серьезную фазу).
Еще одна частая причина поломки — агрессивное вождение, особенно с полностью повернутыми колесами. При таком стиле вождения шарниры подвергаются экстремальным нагрузкам, что неизбежно приводит к выходу из строя. Подобного результата можно добиться при частой езде по неровной дороге.
Для внешних и внутренних ШРУСов внешние признаки неисправности немного отличаются из-за разных условий эксплуатации и определяются (помимо состояния пыльников) в основном «звуком» и наличием люфта.
Сильно нагруженные внешние пальцы на ранних стадиях выхода из строя издают свист, похожий на свист полностью изношенной тормозной колодки. Также состояние агрегата проверяется на ровной дороге: когда внезапно выезжаешь с выключенными колесами. Появление характерных рывков или щелчков свидетельствует о неисправности петли. В этом случае полезно сразу осмотреть пыльники (тем более, что для этого не требуется подъем машины).
Если в начале движения слышен хруст, это свидетельствует о необходимости срочных мер по замене внешнего ШРУСа. При этом характер звука весьма специфичен — его сложно спутать с другими звуками, и он слышен со стороны, с которой произошла поломка.
Определить, какой из внутренних ШРУСов неисправен — правый внутренний или левый внутренний — немного сложнее.
- Для этого автомобиль подвешивается на подъемнике и таким образом достигается максимальный угол поворота (между коленчатым валом и землей).
- Двигатель заводится и при включении передачи прислушиваются к узлу на предмет посторонних звуков. Скрип влево или вправо указывает на поломку соответствующего шарнира.
- Кроме того, проверяется люфт коленвала между наружным и внутренним шарнирами. Если петли в хорошем состоянии, люфта нет.
Если нет возможности установить машину на лифт, они выбирают участок дороги с выбоинами и выбоинами и, аккуратно проехав нас колесами с разных сторон (фактически подвешивая машину с соответствующей стороны), обнаруживают посторонние шумы (скрипы).
Последствия использования автомобиля с неисправными ШРУСами, особенно в уже обнаруженной фазе хруста, могут быть очень серьезными, ведь хруст сигнализирует о возможности неминуемого внезапного разрушения шарнира. В свою очередь, это может привести к заклиниванию колес и аварии на дороге.
Замена ШРУСов стоит недешево — узлы оригинальных узлов представляют собой довольно 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 необратимому повреждению самой коробки передач.
