Советы по проверке и замене ШРУСа и его пыльника

15 Июля 2019

15111

В статье:

Что же это такое и для чего служит
Конструктивные разновидности ШРУСов

Двойной карданный
Кулачковый
Кулачково-дисковый
Шариковый шарнир Вайсса
Шариковый шарнир Альфреда Жеппы
"Трипод"

Почему такая надежная деталь иногда подводит
Как проверить состояние ШРУСа
Как правильно заменить

Многие автолюбители в курсе, что в их машине имеется деталь под названием ШРУС, но не все знают, что это такое и для чего нужно. Хитрая аббревиатура расшифровывается как шарнир равных угловых скоростей. Но большинству людей расшифровка мало что объясняет. В данной статье мы попробуем разобраться с назначением и устройством ШРУСа, выясним, как проверить и заменить данную деталь.

Что же это такое и для чего служит

На заре автомобилестроения инженеры сталкивались с серьезными трудностями в попытках реализации переднего привода. Поначалу для передачи вращения от дифференциала к колесам использовали карданные шарниры. Однако в условиях, когда колесо во время движения смещается по вертикали и при этом еще и поворачивается, наружный шарнир вынужден работать под углом порядка 30° и более. В карданной передаче малейшее нарушение соосности сопряженных валов приводит к неравномерности угловой скорости вращения ведомого вала (в нашем случае ведомым валом является полуось подвески). В итоге — значительная потеря мощности, рывки и быстрый износ шарниров, шин, а также валов и шестерней трансмиссии.

Решить проблему удалось с появлением шарниров равной угловой скорости. ШРУС (в литературе иногда можно встретить термин "гомокинетический шарнир") — элемент автомобильной подвески, благодаря которому обеспечивается постоянство угловой скорости каждой полуоси, независимо от угла поворота колес и взаимного расположения ведущего и ведомого вала. В результате вращающий момент передается практически без потерь мощности, без рывков и вибраций. Кроме того, ШРУСы позволяют компенсировать ход подвески и вибрации мотора во время движения.

По форме ШРУС напоминает всем известный боеприпас, отчего и получил свое обиходное название — "граната". Впрочем, некоторые предпочитают называть его "грушей".

На каждую полуось устанавливается по два ШРУСа — внутренний и внешний. Внутренний имеет рабочий угол в пределах 20° и передает крутящий момент с дифференциала КПП на полуось. Внешний может работать под углом до 40°, он устанавливается на конце полуоси со стороны колеса и обеспечивает его вращение и поворот. Таким образом в переднеприводном варианте их всего 4, а полноприводной автомобиль имеет 8 "гранат".

Так как правая и левая полуось имеют конструктивные отличия, то и ШРУСы бывают правые и левые. И конечно, отличаются друг от друга внутренние и внешние шарниры. Это нужно учитывать, приобретая новые детали для замены. Не забудьте также о соответствии установочных размеров. Пыльники также нужно подбирать в соответствии с моделью и модификацией машины.

Конструктивные разновидности ШРУСов

Шарнир равной угловой скорости — изобретение не новое, первые образцы были разработаны около ста лет назад.

Двойной карданный

Сначала стали использовать двойной карданный ШРУС, состоящий из двух работающих в паре карданных шарниров. Он способен выдерживать значительные нагрузки и работать при больших углах. Неравномерность вращения шарниров взаимно компенсируется. Конструкция довольно громоздкая, поэтому в наше время она сохранилась главным образом на грузовиках и полноприводных внедорожниках.

Кулачковый

В 1926 году французский механик Жан-Альбер Грегуар изобрел и запатентовал устройство под названием "Тракта". Оно состоит из двух вилок, одна из которых соединена с ведущим, другая с ведомым валом, и двух состыкованных между собой кулачков. Из-за большой площади соприкосновения трущихся деталей, потери оказались весьма высокими, а КПД — низким. По этой причине кулачковые ШРУСы не получили широкого распространения.

Кулачково-дисковый

Их модификация, кулачково-дисковые шарниры, разработанные в Советском Союзе, также обладали невысоким КПД, но выдерживали более значительные нагрузки. В настоящее время их использование ограничено в основном грузовым транспортом, где не требуются высокие скорости вращения вала, способные приводить к чрезмерному нагреву.

Шариковый шарнир Вайсса

Первый шариковый шарнир равных угловых скоростей запатентовал в 1923 году Карл Вайсс. В нем крутящий момент передавался с помощью четырех шариков — одна пара работала при движении вперед, другая — при движении назад. Простота конструкции и дешевизна изготовления обеспечили этому устройству популярность. Максимальный угол, при котором работает данный шарнир, составляет 32°, однако ресурс не превышает 30 тысяч километров пробега. Поэтому после 70-х годов прошлого века его применение практически сошло на нет.

Шариковый шарнир Альфреда Жеппы

Больше повезло другому шариковому ШРУСу, который не только успешно дожил до наших дней, но и применяется почти во всех современных переднеприводных и многих полноприводных автомобилях с независимой подвеской. Конструкцию с шестью шариками изобрел в 1927 году американский инженер польского происхождения Альфред Ханс Жеппа (Rzeppa), работавший в автомобильной компании Форд. Попутно отметим, что в русскоязычном интернете фамилию изобретателя повсеместно пишут как Рцеппа, что абсолютно неправильно.

Внутренняя обойма ШРУСа Жеппы насаживается на ведущий вал, а корпус в виде чаши соединен с ведомым валом. Между внутренней обоймой и корпусом расположен сепаратор с отверстиями, удерживающими шарики. В торце внутренней обоймы и с внутренней стороны корпуса имеются шесть полуцилиндрических канавок, по которым шарики могут перемещаться. Такая конструкция отличается высокой надежностью и долговечностью. А максимальный угол между осями валов достигает 40°.

ШРУСы "Бирфильд", "Лёбро", GKN являются усовершенствованными вариантами шарнира "Жеппа".

"Трипод"

Шарнир под названием "Трипод" также происходит от "Жеппы", хотя отличается от него довольно сильно. Внутрь корпуса помещена вилка с тремя лучами, расположенными под углом 120° относительно друг друга. На каждом луче закреплен ролик, вращающийся на игольчатом подшипнике. Ролики могут перемещаться по канавкам на внутренней стороне корпуса. Трехлучевая вилка насаживается на шлицы ведомого вала, а корпус соединяется с дифференциалом в коробке передач. Диапазон рабочих углов у "Триподов" относительно невелик — в пределах 25°. С другой стороны, они весьма надежны и дешевы, поэтому их часто ставят на автомобили с задним приводом или используют в качестве внутренних ШРУСов на переднеприводных.

Почему такая надежная деталь иногда подводит

Аккуратные водители редко вспоминают о ШРУСах, лишь время от времени заменяют их пыльники. При правильной эксплуатации эта деталь способна без проблем отработать 100 ...200 тысяч километров пробега. Некоторые автопроизводители утверждают, что ресурс ШРУСа сопоставим со сроком жизни самого автомобиля. Вероятно, это близко к истине, однако некоторые факторы способны сократить срок службы шарнира равных угловых скоростей.

Важнейшее значение имеет целостность пыльника. Из-за его повреждения внутрь может попасть грязь и песок, которые будут действовать как абразив, способный вывести "гранату" из строя всего за пару тысяч километров пробега или даже быстрее. Усугубить ситуацию может вода совместно с кислородом, если вступят в химическую реакцию с содержащейся в смазке добавкой в виде дисульфида молибдена. В результате образуется абразивное вещество, которое ускорит разрушение шарнира. Средний срок службы пыльников составляет 1...3 года, но проверять их состояние следует через каждые 5 тысяч километров пробега.
То, что резкий стиль вождения способен угробить машину в рекордно короткие сроки, известно, наверное, всем. Однако количество лихачей-экстремалов не снижается. Резкий старт с вывернутыми колесами, быстрая езда по бездорожью и прочие чрезмерные нагрузки на подвеску погубят ШРУСы гораздо раньше отведенного им срока.
К группе риска относятся и автомобили с форсированным двигателем. ШРУСы и приводы в целом могут не выдержать дополнительную нагрузку, возникающую из-за повышенного вращающего момента.

Особое внимание нужно уделить смазке. Со временем она теряет свои свойства, поэтому ее необходимо периодически менять. Следует применять только ту, которая специально предназначена для ШРУСов. Ни в коем случае не набивайте в "гранату" графитовую смазку. Неправильная смазка или ее недостаточное количество сократят срок службы ШРУСа.
Еще одна причина преждевременной кончины "гранаты" — ошибки при сборке. Или же вам просто не повезло, и деталь оказалась изначально бракованной.

Как проверить состояние ШРУСа

Первым делом следует провести осмотр и убедиться в том, что пыльник не поврежден. Даже небольшая трещина — основание для его немедленной замены, а также промывки и диагностики самой "гранаты". Если провести эту процедуру вовремя, возможно, шарнир удастся сохранить.

Неисправный ШРУС издает характерный металлический хруст. Для проверки попробуйте сделать поворот под большим углом. Если хрустит или стучит во время правого поворота, значит, проблема в левом внешнем шарнире. Если это происходит при повороте влево, вероятно, требуется замена правой внешней "гранаты".

Диагностику внутренних ШРУСов проще всего провести на подъемнике. Запустив мотор, включите 1-ю или 2-ю передачу. Рулевое колесо должно находиться в среднем положении. Прислушайтесь к работе внутренних ШРУСов. Если раздается потрескивание, значит, шарнир не в порядке.

Если хруст раздается во время движения по прямой, а разгон сопровождается вибрацией, следует незамедлительно заменить неисправный шарнир. В противном случае он может в скором времени полностью разрушиться. Вероятный результат — заклинивание колеса со всеми вытекающими последствиями.

Как правильно заменить

Неисправный ШРУС ремонту не подлежит. Деталь придется заменить целиком. Исключением являются пыльники и их хомуты, а также упорные и стопорные кольца. Следует иметь в виду, что замена пыльника предполагает обязательный демонтаж, промывку и дефектовку самого шарнира.

Замена ШРУСа или его пыльника — дело трудоемкое, но вполне посильное для тех, кто обладает опытом авторемонта и хочет сэкономить деньги. Процесс может иметь свои нюансы в зависимости от конкретной модели автомобиля, поэтому лучше руководствоваться ремонтным мануалом вашей машины.

Для проведения работы машину нужно установить на подъемник или смотровую яму и частично слить масло из КПП (1,5...2 л). Из инструментов пригодятся молоток, зубило, пассатижи, отвертка, гаечные ключи, а также монтировка и тиски. Расходники — хомуты, специальная смазка, ступичная гайка — обычно идут в комплекте с новой "гранатой". Кроме того, может пригодиться WD-40 или другое подобное средство.

Никогда не удаляйте из КПП оба вала одновременно. Сначала завершите работу с одной полуосью, затем приступайте к другой. В противном случае сместятся шестерни дифференциала, и со сборкой возникнут большие сложности.

В общем случае процедура такова.

Снимается колесо с той стороны, где будет меняться шарнир.
Раскернивается юбка ступичной гайки с помощью молотка и зубила.
Откручивается ступичная гайка. Для этого лучше воспользоваться пневматическим гайковертом. Если такой инструмент отсутствует, то придется работать накидным ключом или головкой. Тогда нужно будет нажать и зафиксировать педаль тормоза, чтобы обездвижить колесо.
Откручиваются болты, которыми нижняя шаровая опора крепится к поворотному кулаку. Рычаг подвески отводится вниз, а поворотный кулак и стойка амортизатора — вбок.
Наружный ШРУС вытягивается из ступицы. При необходимости используйте выколотку с наконечником из мягкого металла. Иногда из-за ржавчины детали прикипают друг к другу, тогда вам потребуется WD-40 и немного терпения.
Освобождается привод из коробки передач. Вручную скорее всего не получится из-за стопорного кольца на конце вала внутренней "гранаты". Поможет рычаг — например, монтировка.
Вал зажимается в тисках и с него сбивается ШРУС. Ударять нужно мягкой выколоткой по подшипнику (внутренней обойме), а не по корпусу.
Снятая "граната" тщательно промывается бензином или соляркой. При необходимости деталь следует разобрать и провести дефектовку, после чего смазать специальной смазкой и установить на место. Если ШРУС меняется полностью, то новый шарнир также необходимо промыть и набить смазкой. Во внешний требуется примерно 80 г, во внутренний — 100...120 г.
На вал натягивается новый пыльник, после чего производится обратный монтаж "гранаты".
Затягиваются хомуты. Для надежной герметичной затяжки ленточного хомута нужен специальный инструмент. Если его нет, то лучше воспользоваться винтовым (червячным) хомутом или пластиковой стяжкой. Сначала затяните большой хомут, а перед установкой малого оттяните при помощи отвертки край пыльника, чтобы выравнять давление внутри него.