Как устроен шрус: устройство, принцип работы, виды, расшифровка

Содержание

Устройство и принцип работы ШРУСа

ШРУС (шарнир равных угловых скоростей, «граната») состоит из двух основных элементов – обоймы и корпуса. Обойма расположена внутри корпуса. Их поверхности оснащены специальными параллельными углублениями («канавками»), предназначенными для шариков. Корпус и обойма имеют сферическую форму, а шарики обеспечивают им жесткое соединение и передачу вращения.

Вообще, ШРУСы могут иметь разное конструктивное исполнение. Тут уже все зависит от их типа (триподный, спаренный карданный, шариковый или кулачковый). Вне зависимости от того, что они отличаются в конструктивном плане, их предназначение и работа в трансмиссии одинаковы: С одной стороны ведущий вал, в составе которого установлен ШРУС, соединяется с дифференциалом, а другая – с подшипником ступицы колеса, благодаря которому, ведущие колеса получают энергию вращения. Передачей же данной энергии от мотора к подшипникам ступиц занимается именно «граната».

Конструкция ШРУСа

Советы: При повороте руля слышен стук

Наружный ШРУС, в отличии от внутреннего, имеет значительно больший «рабочий угол». Дело в том, что когда поворачивается управляемое колесо, наружный ШРУС может иметь угол поворота близкий 50 градусам. В то время как внутренний ШРУС может поворачиваться не более чем на 20 градусов. По этой причине шарниры применяемые для внутренних и наружных «гранат» не одинаковы. Треножные для внутренних, а шаровые для наружных.

Конструкция наружного ШРУСа включает в себя обойму, расположенную на валу. Как писалось выше, поверхность обоймы оснащена канавками. Они имеются и на узловом корпусе, причем в идентичном количестве. Шарики находящиеся в них, предназначены для передачи крутящего момента по «маршруту» от вала к ШРУСу, а потом от него к ступице.

Конструктивно наружные ШРУСы сделаны так, что работают они только на изгиб, без сдвигов по оси. Внутренний ШРУС работает не только на изгиб, но и на осевой сдвиг, потому и отличается от наружного своим устройством. Причем отличаются они не только от наружных, но могут иметь отличия даже между собой. Тут уже все зависит от машины, на которую они должны быть установлены. Например, у внутренних ШРУСах для автомобилей ВАЗ канавки корпуса расположены прямо, а не по радиусу. Внутренний шарнир равных угловых скоростей, предназначенный для «Таврии», предусматривает расположение роликов на шипах крестовины. Вращение которых происходит благодаря игольчатым подшипникам, которые расположены в продольных пазах корпуса. Потому такой элемент и может работать как на изгиб, так и на осевое смещение. Так как ШРУС установлен в таком месте, где он постоянно будет подвергаться воздействию пыли и грязи, для него была предусмотрена герметичная защита – пыльник. Это гофрированная накладка из резины, которая крепится к корпусу хомутами.

Работа ШРУСа

Даже притом, что конструктивно ШРУСы имеют множество решений, их предназначение и работа остаются теми же, что были 10 или 20 лет назад. Каждая контактная точка, которая отвечает за передачу окружных сил, обязательно должна быть расположена в биссекторной полости, которая проходит через биссектрису текущего угла между валами.

Советы: Шумо и виброизоляция автомобиля — материал

Применение ШРУСов.

Шарнир равных угловых скоростей применяется в передних независимых подвесках ведущих управляемых колес. ШРУС является составной деталью, которая может обеспечить не только вращение, но и поворот в пределах 70-ти градусов. Благодаря таким свойствам, он может применяться для ведущих осей.

Разновидности ШРУСов

Автомобиль с полным или задним приводом довольно редко оборудуется такими механизмами, а если и встречаются, то в моделях имеющих заднюю независимую подвеску. В данном случае, колесо может совершать несинхронизированное смещение относительно вертикальной и горизонтальной осей. Такое перемещение ограничено, но даже в таком случае, обычный приводный вал уже становится недоступным для использования для ведущих задних осях.

Внутренний и внешний ШРУС – в чем отличия.

Для нормального движения автомобиля, недостаточно иметь только внешние ШРУСы. Чтобы привод функционировал как следует, внешний «шарнир» должен работать в паре с внутренним. Иногда, человек никогда не располагавший возможностью, а возможно и желанием визуально оценить данные детали, а имевший представление о них только со слов других автолюбителей, немного удивляется, когда при необходимости замены и покупке видит разницу, как в размерах, так и в цене между ними. Внутренний ШРУС больше чем внешний, и стоит он дороже.

Наружный и внутренний ШРУС

Из-за специфики конструктивного решения и способа, которым вращательное движение передается от КПП или редуктора к ведущим колесам, необходимо наличие минимум двух шарниров в данной схеме работы. За передачу вращения валу отвечает большой (внутренний) ШРУС.

Благодаря внешнему ШРУСу происходит вращение ступицы колеса. Для этого предусмотрены специальные шлицы. Меньшие размеры внешнего «шарнира» связаны с его расположением и дефицитом свободного места.

Наружный ШРУС

Советы: Электронная система ESP — что это?

Плюсы и минусы в работе ШРУСа

Преимущества ШРУСа:

Одним из основных плюсов в работе ШРУСа является его способность максимально сохранять передаваемую мощность. Достигнуть таких показателей в сохранении передаваемой энергии вращения, на сегодняшний день не под силу альтернативным механизмам. Также к положительным свойствам можно отнести его вес, не сложность замены в случае необходимости, и сравнительно неплохую надежность в работе.

Преимущества ШРУСа:

Наверно самым главным недостатком ШРУСа можно назвать его пыльник, являющийся паралельно контейнером смазки. Тут играет свои роль и его расположение, в результате чего он периодически попадает под воздействие посторонних предметов. Например, когда вы проезжаете по глубоким колеям или преодолеваете определенные препятствия, он может быть поврежден. К сожалению не всегда водитель узнает о повреждении данной элемента защиты сразу. Попавшая внутрь пыль или грязь, способствует интенсивному износу. Хорошо если такое попадание произошло недавно, тогда можно снять и прочистить ШРУС. Если прошло достаточно много времени с момента попадания пыли внутрь, деталь в любом случае не прослужит свой полный срок.

Когда угол между составными элементами маленький, передачу крутящего момента легко осуществляют шарниры неравных угловых скоростей кардана. Вслед за увеличением данного угла, увеличивается неравномерность вращения валов, что усложняет работу передачи и мощность начинает теряться. Вот тут и раскрывается в полной мере необходимость в таком механизме как ШРУС, который предназначен для устранения данных проблем.

Что такое ШРУС в автомобиле: устройство

Владельцам транспортных средств с передним приводом стоит знать, что такое ШРУС в автомобиле. Данный узел имеет еще несколько жаргонных названий среди бывалых автомобилистов.

Содержание

1 Важность установленного узла
2 Каким образом работает и как устроен ШРУС
3 Разновидности конструкций
- 3.1 Шариковые
- 3.2 Трипоидный
- 3.3 Кулачковые
- 3.4 Спаренные карданные
4 Возможные неисправности узла
5 Применение смазочных материалов

Важность установленного узла

Желающим иметь представление о том, каким образом расшифровывается аббревиатура ШРУС, подскажем, что за этими литерами скрывается шарнир равных угловых скоростей. Применение его стало актуальным в период разработки первых машин с передним приводом. Преимущества подобного типа транспорта знает практически каждый автолюбитель, так как в их перечень входят такие плюсы:

более предсказуемая и эффективная управляемость машиной;
повышенная степень проходимости, в отличие от заднеприводных аналогов;
экономичный расход топлива.

Одной из основных проблем, возникающих в процессе передачи вращения, служили немалые потери мощности. Также к минусам переднеприводной конструкции относили другие факторы:

стандартные крестовые шарниры чрезвычайно быстро выходили из строя;
на колеса вращение передавалось достаточно неравномерно;

в процессе работы на обычных шарнирах появлялась чрезмерная вибрация;
основные элементы, участвующие в передаче движения (валы, шестерни, шлицевые соединения и пр.), подвергались чрезмерно интенсивным силовым нагрузкам.

Изобретенный инженерами-автомобилистами автомобильный ШРУС в первой четверти прошлого века помог разрешить описанные технические проблемы. Новый узел стал передавать получаемую мощность практически без потерь к колесам.

Успех применения шарнира в переднеприводной технике позволил задействовать принцип и в заднеприводном транспорте. Подобный узел автокомпании монтируют в авто с ведущей второй парой и с независимой подвеской.

Принято считать, что одним из родоначальников подобной конструкции стал французский изобретатель Грегуар. Он получил официальный патент на кулачковый механизм в двадцатых годах прошлого века. Формат спаренного кардана равных угловых скоростей оказался востребованным в машинах американских марок.

Благодаря своей оригинальной форме многие автомобилисты называют такой шарнир «гранатой». Соответственно, граната и ШРУС — это одно и то же, поэтому можно пользоваться и таким прозвищем автомобильного узла. Похожий на опасные боеприпасы элемент конструкции автомобиля способен передавать вращение при значительных углах поворотов колес, которые могут достигать 70 градусов.

Каким образом работает и как устроен ШРУС

Устройство ШРУСа автомобиля во многом зависит от типа данного автомобильного узла. Аналогичные гомокинетические шарниры можно обнаружить не только на переднеприводных авто, но и на полноприводных машинах.

Обычно на одном приводе с каждой стороны присутствует два варианта шарниров: внутренний и внешний. Между ними мало конструкционных различий. Получается, что всего в авто оказывается четыре «гранаты». Данный тип сборки позволяет добиться максимального выкручивания колес без существенного снижения мощности и без большого силового нагружения соединений.

Диагностические работы с узлом могут быть проведены в любом автосервисе или в гаражных условиях. Принято считать, что ШРУСы не относятся к ремонтопригодным конструкциям. Если происходит их износ или существенное механическое повреждение, то проводится полная замена шарниров.

Чтобы понять, как работает ШРУС и где он располагается, достаточно заглянуть со стороны дна автомобиля в подкапотную зону. Визуально «граната» напоминает подшипник, только большего размера. Традиционно в конструкцию входят такие элементы:

корпус цилиндрической формы, оснащен обоймой с радиальными или продольными канавками;
металлический сепаратор, помогающий фиксировать шарики в своих зонах;
комплект из шести шариков, изготовленных из прочной легированной стали;
обойма внутри в формате звезды;

дополнением корпуса служит шлицевой ведущий вал (представляет собой ручку «гранаты»), соединенный с выходными валами от КПП или с передними ступицами.

Внутренние шарниры, контактирующие с коробкой передач, помогают компенсировать колебания подвески в вертикальной плоскости. Задачей второй пары (внешней) является передача крутящего момента на колеса при любом образовавшемся угле поворота с минимальными потерями.

Для фиксации ШРУС на приводном валу инженеры предусмотрели обязательное стопорное колечко. Оно монтируется с тыльной стороны внутренней обоймы. Для предотвращения проникновения механических загрязнителей снаружи предусмотрены конструкцией резиновые пыльники, изготовленные в виде гармошки. Они фиксируются по краям при помощи затяжных хомутов.

Важно знать, что внешний и внутренний ШРУС отличаются между собой формами канавок и наружных обойм. Внутренний оснащен шестью полукруглыми пазами, нарезанными вдоль основной оси вала, а на внешнем расположение канавок – радиальное.

Нормальным является положение у приводных валов такое, при котором обеспечен конструкционный небольшой уклон в сторону ступиц. Во время движения транспортного средства по неровной дороге полуось в вертикальной плоскости полуось слегка колеблется, что сопровождается перемещением шаров в продольных пазах внутренних шарниров.

Соответствующие процессы происходят в наружной паре. Во время поворота шары перекатываются вместе с сепаратором в радиальных пазах. При этом осуществляется изменение положения внешней обоймы относительно внутренней. Происходит передача крутящего момента на шары и наружную обойму от шлицевого хвостовика, а далее к ведомому валу и второй обойме.

Основная задача, возложенная конструкторами на данные шарниры, состоит в том, чтобы обеспечить аналогичные скорости вращения для каждого из колес во время любого типа поворота. Основным отличием передней «гранаты» от заднего редукторного привода является то, что ШРУС вынужден функционировать в условиях густой смазки, охватывающей сопрягающиеся элементы. Для отечественных машин традиционно используют смазочный материал марки «ШРУС-4».

Разновидности конструкций

В процессе разработок конструкторы пытались сформировать оптимальный формат для шарнира. Формировались оптимальные параметры для узла. В результате на серийных автомобилях можно встретить одну из четырех разновидностей конструкции.

Шариковые

Данный тип является наиболее распространенным в легковых автомобилях отечественных и зарубежных марок. В его основе предусмотрен наружный корпус с шестью канавками и внутренняя обойма с аналогичным количеством канав. Разделяет их блок из шести шариков, удерживаемых сепаратором.

В процессе работы шары движутся по пазам. Таким образом обеспечивается передача крутящего момента даже под большим углом.

Трипоидный

В подобной конструкции шарики отсутствуют. Вместо них момент передается благодаря роликам. Трипоидный ШРУС внутри удерживает ролики внутри чаши на пальцах опоры за счет встроенных подшипников.

Момент начинает передаваться в процессе смещения положения роликов. Основным транспортом, где удастся выявить подобные узлы, являются легковые автомобили или малотоннажные грузовики.

Кулачковые

В некоторых источниках такие ШРУСы иногда называют «сухариковыми». В состав входит пара вилок и пара фасонных дисков. Инженеры обеспечили большую площадь контакта каждой вилки, что позволило отдельным элементам подобных шарниров в процессе эксплуатации стойко переносить высокую силовую нагрузку.

Рекомендуется использовать подобный тип на автотранспорте, рассчитанном на невысокие скорости. Иначе происходит существенное повышение температуры в местах сочленения и быстрый выход узла из строя. Принцип работы ШРУСа кулачкового типа актуален для грузового транспорта с высокой тоннажностью.

Спаренные карданные

В современных легковых машинах от данного типа шарниров давно отказались. Встретить их можно в ретромобилях американского производства либо в современной строительной технике, включая трактора, определенные модели грузового подвижного состава. Иногда такие «гранаты» попадаются на внедорожниках.

Состоят спаренные ШРУСы из двух классических карданных шарниров. Благодаря взаимному вращению удается выровнять скорости работы каждой пары.

Кроме перечисленных разновидностей, можно встретить шарниры, сочетающие в себе черты нескольких популярных типов. Однако, они зачастую оказываются менее надежными. К таким вариантам относится, например, жесткий трипоид, шарикоподшипниковый тип.

Возможные неисправности узла

Изначально инженеры автомобильных компаний закладывают высокий эксплуатационный ресурс для шарниров равных угловых скоростей, который при нормальных условиях эксплуатации сопоставим с ресурсом базовых элементов автомобиля. Однако, в отечественных условиях ШРУС может выйти из строя гораздо раньше запланированного конструкторами срока вследствие интенсивного механического износа.

Основная проблема проявления неполадок заключается в изношенности или повреждении пыльников. В течение эксплуатационного периода резиновый гофрированный чехол может получать следующие негативные факторы:

покрываться трещинами;
получать механические внешние повреждения;
портится из-за низкокачественной смазки и пр.

После возникновения разгерметизации дорожная пыль и грязь проникает под резиновую гофру вместе с влагой и образуют агрессивную среду из абразивных частиц и воды. Через несколько километров пробега водитель начинает слышать из подкапотного пространства характерный треск, который может привести к заклиниванию и поломке. Особенно активно треск проявляется во время поворотов.

Второй частой причиной является неправильное вождение автомобиля. Агрессивная манера управления приводит к неоправданным экстремальным нагрузкам на силовой блок. Шарнир отрицательно воспринимает систематическое торможение при помощи трансмиссии и резкий старт, особенно когда колеса находятся в вывернутом положении. В подобном положении ШРУС находится в частично зажатом положении и подвергается высоким нагрузкам.

Третьей по популярности проблемой являются всевозможные конструктивные вмешательства любителей тюнинга. Такие автовладельцы повышают выходную мощность двигателя и увеличивают момент на выходном валу. Однако, шарниры большинства автомобильных компаний не рассчитаны на такое усилие, что приводит к быстрому выходу их из строя из-за дополнительного момента.

Применение смазочных материалов

Для большинства шариковых шарниров с шестью шарами должна применяться смазка на основе дисульфида молибдена. Работающим в обычных условиях сопряжениям достаточно двухпроцентного раствора, а для пар, эксплуатируемых в высоконагруженных условиях, потребуется пятипроцентная смазка. Это предписание указано для большинства автомобилей.

Важно знать, что для шарнира равных угловых скоростей недопустимо использовать графитовую смазку.

В конструкции с трипоидом, где встроены игольчатые подшипники молибден не используется. Во всех системах водителю рекомендуем проводить регулярный осмотр целостности защитного кожуха. Делать осмотр стоит примерно через каждые 5 тыс. км пробега, чтобы продлить ресурс работоспособности узла. При выявлении повреждений необходимо проводить работы по замене смазки или шарнирных валов.

Интересное по теме:

загрузка…

Анатомия сустава | Johns Hopkins Medicine

Анатомия сустава | Медицина Джона Хопкинса

Суставы — это места, где встречаются две или более костей. Большинство суставов подвижны, что позволяет костям двигаться. Суставы состоят из следующего:

Хрящ. Тип ткани, покрывающей поверхность кости в суставе. Хрящ помогает уменьшить трение при движении в суставе.
Синовиальная оболочка. Ткань, называемая синовиальной оболочкой, выстилает сустав и запечатывает его в суставную капсулу. Синовиальная оболочка выделяет вокруг сустава прозрачную липкую жидкость (синовиальную жидкость), которая смазывает его.
Связки. Прочные связки (жесткие эластичные тяжи соединительной ткани) окружают сустав, обеспечивая поддержку и ограничивая подвижность сустава. Связки соединяют кости между собой.
Сухожилия. Сухожилия (еще один тип жесткой соединительной ткани) с каждой стороны сустава прикрепляются к мышцам, которые контролируют движение сустава. Сухожилия соединяют мышцы с костями.
Бурсас. Заполненные жидкостью мешочки, называемые бурсами, между костями, связками или другими близлежащими структурами. Они помогают смягчить трение в суставе.
Синовиальная жидкость. Прозрачная липкая жидкость, выделяемая синовиальной оболочкой.
Бедренная кость. Это бедренная кость.
Большеберцовая кость. Это большеберцовая кость.
Коленная чашечка. Это коленная чашечка.
Мениск. Это изогнутая часть хряща в коленях и других суставах.

Существует много типов суставов, в том числе суставы, которые не двигаются у взрослых, например шовные суставы черепа. Суставы, которые не двигаются, называются фиксированными. Другие суставы могут немного двигаться, например, позвонки. Примеры подвижных соединений включают следующее:

Шаровые шарниры. Шарнирные суставы, такие как плечевые и тазобедренные суставы, позволяют выполнять движения назад, вперед, в стороны и вращательные движения.
Шарнирные соединения. Шарнирные суставы, например, в пальцах рук, коленях, локтях и пальцах ног, допускают только сгибательные и выпрямляющие движения.
Шарнирные соединения. Шарнирные суставы, такие как суставы шеи, допускают ограниченные вращательные движения.
Эллипсоидальные шарниры. Эллипсоидные суставы, такие как лучезапястный сустав, допускают все виды движений, кроме поворотных.

Связанные

Кости и суставы
Боли и проблемы со стопами
Скелетная дисплазия
Фиброзная дисплазия
Кости и суставы
Вывихи

Суставы — канал Better Health

Действия для этой страницы

Резюме

Прочитать полный информационный бюллетень

Сустав — это часть тела, где две или более костей соединяются, чтобы обеспечить движение.
Вообще говоря, чем больше диапазон движений, тем выше риск получения травмы, поскольку снижается прочность сустава.
Шесть типов свободно подвижных шарниров включают шаровые шарниры, седловидные, шарнирные, мыщелковые, шарнирные и скользящие.
Общие причины боли в суставах включают воспаление (боль и отек), инфекцию и травму.

Сустав — это часть тела, где встречаются две или более костей, обеспечивающих движение. Каждая кость в теле, за исключением подъязычной кости в горле, соединяется по крайней мере с одной другой костью в суставе. Форма сустава зависит от его функции. Сустав также известен как сочленение.

Вообще говоря, чем больше движений возможно в суставе, тем выше риск получения травмы. Это связано с тем, что больший диапазон движений снижает прочность сустава.

Типы суставов

Суставы описываются по тому, сколько движений они допускают. К трем широким классам суставов относятся:

Неподвижные – две или более костей находятся в тесном контакте, но не могут двигаться – например, кости черепа. Соединения черепа называются швами.
Слегка подвижный – две или более кости скреплены вместе настолько плотно, что допускается лишь ограниченное движение – например, позвонки позвоночника.
Свободно подвижные – к этому типу относится большинство суставов в человеческом теле. Движение – это цель сустава.

Свободно подвижные суставы

К шести типам свободно подвижных суставов относятся:

Шаровидный сустав – закругленная головка одной кости находится внутри чашечки другой, например, тазобедренного сустава или плечевого сустава. Разрешается движение во всех направлениях.
Седловидный сустав – позволяет двигаться вперед-назад и из стороны в сторону, но не позволяет вращаться, как, например, в суставе у основания большого пальца.
Шарнирный сустав – две кости открываются и закрываются только в одном направлении (в одной плоскости) подобно двери, например, коленный и локтевой суставы.
Мыщелковый сустав – обеспечивает движение без вращения, например, в суставах челюсти или пальцев.
Шарнирный сустав – одна кость поворачивается вокруг кольца, образованного другой костью, например, сустав между первым и вторым позвонками в шее.
Скользящее соединение – или плоское соединение. Гладкие поверхности скользят друг по другу, ограничивая движения, например, суставы запястий.

Типы движения

Для достижения движения сустав может:

Скользить одной широкой и плоской поверхностью по другой – например, кости запястья или лодыжки.
Увеличение или уменьшение угла между двумя костями – это происходит только в длинных костях тела (руки и ноги): например, когда рука согнута или вытянута.
Разрешить круговое движение – так работают шаровые шарниры: например, плечо.
Разрешить вращение без смещения костей: например, голова при повороте из стороны в сторону поворачивает шейные позвонки друг над другом.

Структура сустава

Суставы удерживаются вместе и поддерживаются жесткими полосами соединительной ткани, называемыми связками. Гладкий хрящ предотвращает трение костей друг о друга. В свободно подвижных суставах весь сустав заключен в мембрану, заполненную смазывающей синовиальной жидкостью, которая помогает обеспечить дополнительную амортизацию при ударе.

Мышцы прикрепляются к костям толстыми прочными полосами соединительной ткани, называемыми сухожилиями. Там, где сухожилия лежат близко к кости, между сухожилием и костью располагаются крошечные мешочки, называемые сумками, для уменьшения трения. Бурса заполнена синовиальной жидкостью.

Заболевания суставов

Общие причины боли в суставах включают:

артрит – воспаление, вызывающее тугоподвижность и боль в суставах (ревматоидный артрит или подагра) или дегенерацию (остеоартрит)
бурсит – воспаление бурсы (наполненных жидкостью мешочков, которые амортизируют и подушечки костей)
инфекция – внутри сустава
тендинит – воспаление, раздражение и отек сухожилия, прикрепленного к суставу.
травма – включая растяжение связок или близлежащих сухожилий или мышц, или перелом кости.

Куда обратиться за помощью

Ваш врач общей практики
Физиотерапевт
ЛФК
ESSA Exercise & Sports Science Australia Тел. (07) 3862 4122
Остеопат
ДЕЖУРНАЯ МЕДСЕСТРА Тел. 1300 60 60 24 – для экспертной медицинской информации и консультаций 24 часа, 7 дней в неделю.

Биология опорно-двигательного аппарата: суставы , The Merck Manual USA. Больше информации здесь.
Скелетная система: суставы, Encyclopedia.com. Больше информации здесь.
Виды движений в суставах , Интегрированное медицинское издательство. Больше информации здесь.
Определение сустава , e медицина здравоохранение США. Больше информации здесь.
Боль в суставах , MedlinePlus. Больше информации здесь.

Эта страница была подготовлена в консультации с и одобрена к:

Оставить отзыв об этой странице

Была ли эта страница полезной?

Дополнительная информация

Отказ от ответственности за содержание

Содержание на этом веб-сайте предоставляется только в информационных целях.