Поради щодо перевірки та заміни ШРУСу та його пильовика

15 Липня 2019

11772

В статті:

Що ж це таке і для чого слугує
Конструктивні різновиди ШРУСів

Подвійний карданний
Кулачковий
Кулачково-дисковий
Кульковий шарнір Вайсса
Кульковий шарнір Альфреда Жеппи
"Трипод"

Чому така надійна деталь іноді підводить
Як перевірити стан ШРУСу
Як правильно замінити

Багато автолюбителів знають, що в їхній машині є деталь під назвою ШРУС, але не всі знають, що це таке і для чого потрібно. Хитра абревіатура розшифровується як шарнір рівних кутових швидкостей. Але більшості людей розшифрування мало що пояснює. У цій статті ми спробуємо розібратися з призначенням та пристроєм ШРУСу, з'ясуємо, як перевірити та замінити цю деталь.

Що ж це таке і для чого слугує

На зорі автомобілебудування інженери стикалися із серйозними труднощами у спробах реалізації переднього приводу. Спочатку передачі обертання від диференціала до колес використовували карданні шарніри. Однак в умовах коли колесо під час руху зміщується по вертикалі і при цьому ще й повертається, зовнішній шарнір змушений працювати під кутом порядку 30° і більше. У карданній передачі щонайменше порушення співвісності сполучених валів призводить до нерівномірності кутової швидкості обертання веденого валу (у нашому випадку веденим валом є піввісь підвіски). У результаті - значна втрата потужності, ривки і швидке зношування шарнірів, шин, а також валів і шестерень трансмісії.

Вирішити проблему вдалося з появою шарнірів рівної кутової швидкості. ШРУС (у літературі іноді можна зустріти термін "гомокінетичний шарнір") - елемент автомобільної підвіски, завдяки якому забезпечується сталість кутової швидкості кожної півосі, незалежно від кута повороту коліс та взаємного розташування ведучого та веденого валу. В результаті крутний момент передається практично без втрат потужності, без ривків та вібрацій. Крім того, ШРУСи дозволяють компенсувати хід підвіски та вібрації двигуна під час руху.

За формою ШРУС нагадує всім відомий боєприпас, через що й отримав свою повсякденну назву - "граната". Втім, деякі вважають за краще називати його "грушею".

На кожну піввісь встановлюється по два ШРУСи — внутрішній та зовнішній. Внутрішній має робочий кут в межах 20° і передає момент, що крутить, з диференціала КПП на піввісь. Зовнішній може працювати під кутом до 40°, він встановлюється на кінці півосі з боку колеса та забезпечує його обертання та поворот. Таким чином у передньопривідному варіанті їх всього 4, а повнопривідний автомобіль має 8 "гранат".

Так як права і ліва піввісь мають конструктивні відмінності, то і ШРУС бувають праві та ліві. І звичайно, відрізняються один від одного внутрішні та зовнішні шарніри. Це потрібно враховувати, набуваючи нових деталей для заміни. Не забудьте також про відповідність настановних розмірів. Пильовики також потрібно підбирати відповідно до моделі та модифікації машини.

Конструктивні різновиди ШРУСів

Шарнір рівної кутової швидкості - винахід не новий, перші зразки були розроблені близько ста років тому.

Подвійний карданний

Спочатку стали використовувати подвійний карданний ШРУС, що складається з двох карданних шарнірів, що працюють у парі. Він здатний витримувати значні навантаження та працювати при великих кутах. Нерівномірність обертання шарнірів взаємно компенсується. Конструкція досить громіздка, тому в наш час вона збереглася головним чином на вантажівках та повнопривідних позашляховиках.

Кулачковий

У 1926 році французький механік Жан-Альбер Грегуар винайшов та запатентував пристрій під назвою "Тракту". Воно складається з двох виделок, одна з яких з'єднана з ведучим, інша з веденим валом, та двох зістикованих між собою кулачків. Через велику площу зіткнення деталей, що труться, втрати виявилися дуже високими, а ККД — низьким. З цієї причини кулачкові ШРУСи не набули широкого поширення.

Кулачково-дисковий

Їх модифікація, кулачково-дискові шарніри, розроблені в Радянському Союзі, також мали невисокий ККД, але витримували більші навантаження. В даний час їх використання обмежене в основному вантажним транспортом, де не потрібні високі швидкості обертання валу, здатні призводити до надмірного нагрівання.

Кульковий шарнір Вайсса

Перший кульковий шарнір рівних кутових швидкостей запатентував у 1923 Карл Вайсс. У ньому крутний момент передавався за допомогою чотирьох кульок — одна пара працювала під час руху вперед, інша — під час руху назад. Простота конструкції та дешевизна виготовлення забезпечили цьому пристрою популярність. Максимальний кут, при якому працює шарнір, становить 32°, проте ресурс не перевищує 30 тисяч кілометрів пробігу. Тому після 70-х років минулого століття його застосування практично зійшло нанівець.

Кульковий шарнір Альфреда Жеппи

Більше пощастило іншому кульковому ШРУСу, який не лише успішно дожив до наших днів, але й застосовується майже у всіх сучасних передньопривідних та багатьох повнопривідних автомобілях із незалежною підвіскою. Конструкцію із шістьма кульками винайшов у 1927 році американський інженер польського походження Альфред Ханс Жеппа (Rzeppa), який працював в автомобільній компанії Форд. Принагідно зазначимо, що в російськомовному інтернеті прізвище винахідника повсюдно пишуть як Рцеппа, що абсолютно неправильно.

Внутрішня обойма ШРУС Жеппи насаджується на провідний вал, а корпус у вигляді чаші з'єднаний з веденим валом. Між внутрішньою обоймою та корпусом розташований сепаратор з отворами, що утримують кульки. У торці внутрішньої обойми і з внутрішньої сторони корпусу є шість напівциліндричних канавок, якими кульки можуть переміщатися. Така конструкція відрізняється високою надійністю та довговічністю. А максимальний кут між осями валів сягає 40 °.

ШРУСи "Бірфільд", "Лебро", GKN є вдосконаленими варіантами шарніру "Жеппа".

"Трипод"

Шарнір під назвою "Трипод" також походить від "Жеппи", хоча відрізняється від нього досить сильно. Всередину корпусу поміщено вилку з трьома променями, розташованими під кутом 120° відносно один одного. На кожному промені закріплений ролик, що обертається на підшипнику голки. Ролики можуть переміщатися канавками на внутрішній стороні корпусу. Трипроменева вилка насаджується на шліци веденого валу, а корпус з'єднується з диференціалом у коробці передач. Діапазон робочих кутів у "Триподів" відносно невеликий - в межах 25 °. З іншого боку, вони дуже надійні і дешеві, тому їх часто ставлять на автомобілі із заднім приводом або використовують як внутрішні шруси на передньопривідних.

Чому така надійна деталь іноді підводить

Акуратні водії рідко згадують про Шруси, лише час від часу замінюють їх пильовики. При правильній експлуатації ця деталь здатна без проблем відпрацювати 100...200 тисяч кілометрів пробігу. Деякі автовиробники стверджують, що ресурс ШРУСу можна порівняти з терміном життя самого автомобіля. Ймовірно, це близько до істини, проте деякі фактори здатні скоротити термін служби шарніра рівних кутових швидкостей.

Найважливіше значення має цілісність пильовика. Через його пошкодження всередину може потрапити бруд та пісок, які діятимуть як абразив, здатний вивести "гранату" з ладу всього за кілька тисяч кілометрів пробігу або навіть швидше. Погіршити ситуацію може вода спільно з киснем, якщо вступлять у хімічну реакцію з добавкою, що міститься в мастилі, у вигляді дисульфіду молібдену. В результаті утворюється абразивна речовина, яка прискорить руйнування шарніру. Середній термін служби пильовиків становить 1...3 роки, але перевіряти їхній стан слід через кожні 5 тисяч кілометрів пробігу.
Те, що різкий стиль водіння здатний погробити машину в рекордно короткі терміни, відомо, напевно, всім. Проте кількість лихачів-екстремалів не знижується. Різкий старт з вивернутими колесами, швидка їзда бездоріжжям та інші надмірні навантаження на підвіску загублять ШРУС набагато раніше відведеного ним терміну.
До групи ризику належать автомобілі з форсованим двигуном. ШРУСи та приводи в цілому можуть не витримати додаткове навантаження, що виникає через підвищений крутний момент.
Особливу увагу потрібно приділити мастилу. Згодом вона втрачає свої властивості, тому її необхідно періодично змінювати. Слід застосовувати лише ту, що спеціально призначена для ШРУСів. У жодному разі не набивайте в "гранату" графітове мастило. Неправильне мастило або його недостатня кількість скоротять термін служби ШРУСу.
Ще одна причина передчасної смерті "гранати" - помилки при складанні. Або вам просто не пощастило, і деталь виявилася спочатку бракованою.

Як перевірити стан ШРУСу

Насамперед слід провести огляд і переконатися в тому, що пильовик не пошкоджений. Навіть невелика тріщина - основа для його негайної заміни, а також промивання та діагностики самої "гранати". Якщо провести цю процедуру вчасно, можливо шарнір вдасться зберегти.

Несправний ШРУС видає характерний металевий хрускіт. Для перевірки спробуйте зробити поворот під великим кутом. Якщо хрумтить або стукає під час правого повороту, значить проблема в лівому зовнішньому шарнірі. Якщо це відбувається при повороті вліво, ймовірно, потрібна заміна правої зовнішньої "гранати".

Діагностику внутрішніх ШРУСів найпростіше провести на витягу. Запустивши мотор, увімкніть 1 або 2 передачу. Рульове колесо має бути в середньому положенні. Прислухайтеся до роботи внутрішніх шрусів. Якщо лунає потріскування, значить шарнір не в порядку.

Якщо хрускіт лунає під час руху по прямій, а розгін супроводжується вібрацією, слід негайно замінити несправний шарнір. В іншому випадку він може незабаром повністю зруйнуватися. Імовірний результат - заклинювання колеса з усіма наслідками, що випливають.

Як правильно замінити

Несправний ШРУС ремонту не підлягає. Деталь доведеться замінити цілком. Винятком є пильовики та їх хомути, а також завзяті та стопорні кільця. Слід мати на увазі, що заміна пильовика передбачає обов'язковий демонтаж, промивання та дефектування самого шарніра.

Заміна ШРУСу або його пильовика — справа трудомістка, але цілком посильна для тих, хто має досвід авторемонту і хоче заощадити гроші. Процес може мати свої нюанси в залежності від конкретної моделі автомобіля, тож краще керуватися ремонтним мануалом вашої машини.

Для проведення роботи машину потрібно встановити на витяг або оглядову яму і частково злити олію з КПП (1,5...2 л). З інструментів знадобляться молоток, зубило, пасатижі, викрутка, гайкові ключі, а також монтування та лещата. Витратники - хомути, спеціальне мастило, ступична гайка - зазвичай йдуть у комплекті з новою "гранатою". Крім того, може стати в нагоді WD-40 або інший подібний засіб.

Ніколи не видаляйте з КПП обидва вали одночасно. Спочатку завершіть роботу з однією піввіссю, потім приступайте до іншої. В іншому випадку змістяться шестерні диференціала, і зі складанням виникнуть великі складнощі.

В загальному випадку процедура така.

Знімається колесо з того боку, де змінюватиметься шарнір.
Розкернюється спідниця ступичної гайки за допомогою молотка та зубила.
Відкручується ступична гайка. Для цього краще скористатися пневматичним гайковертом. Якщо такий інструмент відсутній, доведеться працювати накидним ключем або головкою. Тоді потрібно буде натиснути та зафіксувати педаль гальма, щоб знерухомити колесо.
Відкручуються болти, якими нижня кульова опора кріпиться до поворотного кулака. Важель підвіски відводиться вниз, а поворотний кулак і стійка амортизатора - убік.
Зовнішній ШРУС витягується зі маточини. При необхідності використовуйте вибивання з наконечником з м'якого металу. Іноді через іржу деталі прикипають один до одного, тоді вам буде потрібно WD-40 і трохи терпіння.
Звільняється привід із коробки передач. Вручну швидше за все не вийде через стопорне кільце на кінці валу внутрішньої "гранати". Допоможе важіль – наприклад, монтування.
Вал затискається в лещатах і з нього збивається ШРУС. Вдаряти потрібно м'якою виколоткою по підшипнику (внутрішній обоймі), а не по корпусу.
Знята "граната" ретельно промивається бензином чи соляркою. При необхідності деталь слід розібрати та провести дефектування, після чого змастити спеціальним мастилом та встановити на місце. Якщо ШРУС змінюється повністю, новий шарнір також необхідно промити і набити мастилом. У зовнішній потрібно приблизно 80 г, у внутрішній - 100 ... 120 г.
На вал натягується новий пильовик, після чого проводиться зворотний монтаж "гранати".
Затягуються хомути. Для надійного герметичного затягування стрічкового хомута потрібен спеціальний інструмент. Якщо його немає, краще скористатися гвинтовим (черв'ячним) хомутом або пластиковою стяжкою. Спочатку затягніть великий хомут, а перед установкою малого відтягніть за допомогою викрутки край пильовика, щоб вирівняти тиск усередині нього.