Конструкции ШРУС
ШРУС — расшифровывается как шарнир равных угловых скоростей и предназначен для передачи крутящего момента от одной оси к другой с постоянной угловой скоростью, даже если оси находятся друг к другу под углом.
На автомобильном сленге ШРУС часто называют «граната» за ее характерную форму, а также неправильно – шруз. Реже встречается академическое наименование «гомокинетический шарнир», то есть шарнир, который обеспечивает одинаковую скорость вращения.
Задача у шарнира такая же, что и у кардана, но есть два основных отличия ШРУСа:
— максимальный эффективный угол между осями составляет 70 градусов, тогда как кардан не в состоянии нормально работать при углах больше 20 градусов.
— как и следует из названия, ШРУС обеспечивает равномерную передачу момента с оси на ось, тогда как в карданном соединения ведомая ось то запаздывает, то опережает ведущую
Схема ШРУСа:
ω1, ω2 — угловые скорости валов 1 и 2 соответственно;
α β — угол шарнира;
О — точка контакта рычагов валов 1 и 2;
r1, r2 — радиусы вращения рычагов вала 1 и вала 2 соответственно;
OO’ — биссектриса угла φ
При всем многообразии конструктивных решений, в шарнирах равных угловых скоростей должен выдерживаться единый принцип: точки контакта, через которые передаются окружные силы, должны находиться в плоскости, проходящей через биссектрису угла между валами (в биссекторной плоскости).
Поводом для изобретения шарнира равных угловых скоростей стало желание перевести привод колёс на переднюю ось. В самом деле, как передать крутящий момент на колесо, которое должно поворачиваться, причем на углы значительно большие, чем 20 градусов…
На современных автомобилях на каждое переднее колесо обычно приходится по два ШРУСа: наружный (со стороны колеса) и внутренний (со стороны привода). На УАЗе, вследствии применения только зависимой подвески используется только один, наружный ШРУС
По типу конструкции ШРУСы разделяются на четыре основных вида:
— Шариковый (самый популярный)
— Трипод (тоже достаточно популярный)
— Спаренный кардан (устарел, применяется редко)
— Кулачковый (устарел, применяется редко)
Детали шарикового ШРУСа в движении испытывают большие нагрузки, поэтому нуждаются в ОСОБОЙ пластичной смазке.
Чтобы внутрь шарнира не попала грязь и вода, на них одеваются пыльники.
Шарнир «Тракта»
Сухариковые или кулачковые — были разработаны французом Грегуаром и запатентованы под обозначением «Тракта» в начале 1920-х, в наше время применяются в основном на грузовиках, так как при высоких скоростях вращения вала склонны к перегреву.
На рисунке шарнир «Тракта», состоящий из четырех штампованных деталей: двух втулок и двух фасонных кулаков, трущиеся поверхности которых подвергаются шлифованию. Если разделить по оси симметрии кулачковый карданный шарнир, то каждая часть будет представлять собой карданный шарнир неравных угловых скоростей с фиксированными осями качания (так же, как у сдвоенного карданного шарнира). В нашей стране был разработан кулачково-дисковый шарнир, который применяется на полноприводных грузовиках КрАЗ, Урал, КамАЗ.
Немного другая конструкция у шарнира состоящего из пяти простых по конфигурации деталей: двух вилок, двух кулаков и диска.
Кулачковые шарниры благодаря наличию развитых поверхностей взаимодействующих деталей способны передавать значительный по величине крутящий момент при обеспечении угла между валами до 45°. Но трение скольжения между контактирующими поверхностями приводит к тому, что этот шарнир имеет самый низкий КПД из всех шарниров равных угловых скоростей. Следствием этого является значительный нагрев и задиры на деталях шарнира.
Спаренный кардан
Спаренный кардан – это самый старый и примитивный вид ШРУСа, который нашел применение еще в начале 20-х годов 20 века. Принцип его работы похож на обычный карданный вал с двумя шарнирами.
Как известно, в карданном шарнире вилка ведущего вала находится под углом в 90 градусов к вилке ведомого. Из-за этого и возникают толчки при вращении – постоянно то растут, то падают инерционные нагрузки. Как избавиться от этой пульсации?
Простейшее решение – установка двух карданных шарниров последовательно. Поскольку все вилки расположены друг к другу под углом 90 градусов, то когда их четыре штуки, первая вилка (на ведущем валу) будет сориентирована под нулевым углом к последней (на ведомом валу). Никакой пульсации не будет – шарниры будут «уравновешивать» друг друга. Конструкция из двух карданных шарниров, соединенных «спина к спине», смогла равномерно передавать момент под углом до 45 градусов. Основной его недостаток – громоздкость конструкции. В ступице колеса, которое приводит в движение спаренный кардан, зачастую не остается места для тормозного механизма.
Шарнир Вейсса
Ведущая и ведомая ось ШРУСа конструкции немецкого конструктора Карла Вейсса (в другом варианте — Вайсса) имеют полусферические вилки, которые стыкуются друг с другом под углом 90 градусов. Внутри этих вилок по дуге нарезаны четыре взаимно перпендикулярные направляющие канавки. В точках, где канавки двух вилок пересекаются, находятся четыре рабочих шарика. В центре шарнира находится пятый, центровочный шарик – иногда он закреплен на штифте.
Шарнир сконструирован так, что центры шариков всегда находятся в плоскости, которая проходит через биссектрису угла, образованного ведущим и ведомым валами, и при этом перпендикулярна плоскости, образованной осями этих валов. За счет такой геометрии крутящий момент передается равномерно. Причем при движении вперед работают два «передних» шарика, а назад – два «задних».
Достоинства шарнира Вейсса:
— компактность
— простота в производстве и низкая стоимость
Недостатки шарнира Вейсса:
— угол корректной работы – не более 32 градусов
— из-за того, что одновременно работают только два шарика, на них приходится огромная нагрузка, и ресурс не превышает 30 тысяч километров
Патент Карла Вейсса купила американская фирма Бендикс, поэтому шарнир Вейсс также иногда называют Бендикс-Вейсс (Bendix-Wiess). Широкое распространение эти шарниры получили во время Второй мировой войны – ими оснащали Виллисы, Студебеккеры и Доджи. Благодаря ленд-лизу с американскими военными машинами близко успели познакомиться советские инженеры, и эти ШРУСы нашли применение на многих послевоенных машинах, в том числе на УАЗ-469, ГАЗ-66, ГАЗ-69 и ЗИЛ-131.
ШРУС Рцеппа
На данный момент большинство автомобилей оснащено именно шариковым шарниром типа «Рцеппа» в классическом или модифицированном виде. В отличие от шарнира Вейсс, крутящий момент с оси на ось в этом ШРУСе передают не два, а шесть шариков, что значительно снижает нагрузку на узел и продлевает его ресурс. Правда и конструкция шарнира Рцеппа – значительно сложнее.
Никаких вилок, в отличие от кардана, шарнира Тракта и шарнира Вейсс, здесь нет. Ведущий вал оканчивается обоймой – массивной металлической деталью с нарезанными канавками. Ведомый вал оканчивается сферической чашкой, тоже с канавками. Нетрудно догадаться, что по этим канавкам передвигаются шарики, разделяющие чашку и обойму.
Как и в случае с шарниром Вейсс, для равномерной передачи момента нужно, чтобы центры всех шариков находились в плоскости, проходящей через биссектрису угла между ведущим и ведомым валами и одновременно – в плоскости, перпендикулярной осям валов. Чтобы обеспечить это условие, в ШРУСе Рцеппа есть сепаратор – специальное кольцо с отверстиями, удерживающее шарики между чашкой и обоймой. Сепаратор перемещает делительный рычажок, закрепленный на пружине внутри ведомого вала.
Как следует из названия, изобретателем классического шарикового ШРУСа был американский инженер Альфред Рцеппа, который на момент регистрации патента в 1927 году работал в компании Ford. Впоследствии именно на основе конструкции Рцеппы появились более современные варианты шариковых ШРУСов. Свои конструкции разработали компании Birfield, Loebro и GKN.
Достоинства шарнира Рцеппа:
— компактность конструкции- возможность передать большой момент за счет распределения нагрузки на шесть шариков
— долговечность (при условии герметичности пыльников ресурс составляет до 200 тысяч километров)
Недостатки шарнира Рцеппа:
— сложность и дороговизна конструкции (в сравнении с шарниром Вейсс, Тракта и спаренным карданом)
— относительно небольшой угол эффективной работы (по сравнению с триподом)
ШРУС Birfield
Этот тип шарнира разработан фирмой Birfield на основе классической конструкции шарикового ШРУСа Альфреда Рцеппы.
Важное отличие от изначального варианта – отсутствие делительного рычажка. Как известно, именно он передвигал сепаратор таким образом, чтобы шарики всегда находились в биссекторной плоскости.
В шарнире типа Бирфильд пропорциональное перемещение сепаратора обеспечивают канавки с переменной глубиной, нарезанные по радиусам с центрами, смещенными в разные стороны от плоскости, в которой расположены шарики.
Кроме того, профиль самих канавок шарнира Бирфильд – не круглый, а слегка вытянутый, в виде эллипса. Это решение применено для того, чтобы снизить нагрузку на стенки канавок и предотвратить их от сминания и скалывания.
Главное достоинство ШРУСа Бирфильд – высокий КПД (от 95 до 99% в зависимости от угла поворота колеса) и возможность работать под углом до 45 градусов (классический ШРУС Рцеппа – до 38 градусов). Именно поэтому шарниры Бирфильд чаще всего применяют в качестве внешних ШРУСов, где принципиальное значение имеет именно угол.
Шрус Бирфильд для УАЗ:
Трехшиповой шарнир. ШРУС Трипод
Трипод (в народе он имеет еще названия Трипоид или Тришип) – это, в отличие от шарикового ШРУСа, относительно современный узел. Он был изобретен в 1963 году французским инженером Мишелем Орэном, и изначально широко использовался именно в автомобилях французских марок.
Считается, что трипод – это еще одно производное от классического шарикового шарнира Рцеппа, однако конструктивно он ушел от предшественника очень далеко. Принцип работы трипода основан на работе роликов (а не шариков), которые вращаются в игольчатых подшипниках на трехлучевой опоре и катаются по направляющим.
Триподы делятся на жесткие и универсальные. Жесткие обеспечивают большой угол поворота (до 43 градусов), но при этом не позволяют деталям перемещаться вдоль оси – они применяются в качестве внешних ШРУСов. Универсальные способны передавать момент под меньшим углом (до 25 градусов), зато позволяют осевые перемещения – их используют в качестве внутренних ШРУСов.
Конструкции жесткого и универсального трипода сильно отличаются. В жестком ШРУСе опора с роликами неподвижно закреплена в чашке-корпусе на ведущем валу. В эту конструкцию вставляется сферическая вилка, соединенная с ведомым валом. Собственно, ролики катаются вдоль пазов этой вилки.
Триподы — слева жесткий, справа универсальный.
Где: 1 — ведущий вал, 2 — корпус, 3 — ролики, 4 — крестовина, 5 — ведомый вал, 6 — вилка
В универсальном триподе всё наоборот. Трехлучевая (трехшиповая) опора с роликами размещается на вилке ведомого вала, которая вставляется в чашку-корпус ведущего вала. Ролики катаются вдоль сферических канавок, вырезанных в стенках чашки. Универсальный трипод, допускающий осевые перемещения, называют еще уникарданом.
Основное достоинство трипода – меньшая сложность изготовления и, как следствие, более низкая стоимость. На современных автомобилях триподы ставят в основном в качестве внутренних ШРУСов – жесткие триподы встречаются редко.
Источник
Бирфильд шрус для уаз
| Страница 1 из 2 | 1 | 2 | > |
Купил я сабжи, в связи с переборкой поворотных кулаков моста, ибо осевой люфт родных 5-шариковых уже достигает 1 или 2 сантиметров, ну и крутильный люфт тоже весьма заметен. хотя меня они ни разу не подводили, меняю сугубо превентивно. машина у меня 452Д, Головастик
В ШРУСах, купленных мною, обнаружилась заводская смазка серого цвета. В прилагаемых бумагах ничего об этой смазке, а также о том, чем его мазать, сказано не было. И позвонил я на завод «АвтоДетальСервис» с вопросом, чем их мазать, с какой периодичностью, и что в поворотный кулак закладывать.
В общем, меня сразу переключили на главного технолога, а потом и на главного конструктора. Если я понял его правильно, то основные тезисы такие:
1. В ШРУС заложена некая «хорошая импортная смазка» (в кавычках дословная цитата, марку смазки называть он упорно не хотел). Эта смазка расчитана на весь срок службы ШРУСа. Если я ее буду по какой-то причине менять, подойдет любая смазка для ШРУСов переднеприводных легковушек (та же ШРУС-4).
2. В кулак надо класть то и столько, что завод прописал (т.е. 450 грамм литола). Эта смазка будет смазывать все кроме самого ШРУСа (шкворни, упорные кольца ШРУСа, бронзовые втулки в цапфах и т.д.), и не смешается с «хорошей импортной смазкой» в ШРУСе. Для этого и служит пластмассовый буртик на корпусе ШРУСа, т.е. именно для несмешания смазок.
Такая вот информация, из первых рук, можно сказать. Если я ее правильно понял.
Вообще, надо сказать, меня обрадовало, что на этом заводе простой покупатель вот так запроста может выйти на Главного Конструктора, и тот терпеливо отвечает на его вопросы. Надо сказать, что слушать меня нужно и в самом деле крепкое терпение, ибо я сильно заикаюсь к тому же. однако на мои вопросы мне ответили
Источник
Бирфильд шрус для уаз
Прикупил для своих вояк шрусы Бирфильд взамен пятишариковых. Пытался найти информацию как их регулировать, но ничего не нашёл.
Может кто знает как это делать? Или ссылочки на инструкции есть?
а что ты там собрался регулировать?
Ну хотя бы соосность поворота шковрней и шрусов.
По пятишариковым есть информация тут https://www.drive2.ru/l/9403319
И у Василия Харчишина есть хорошее видео https://www.youtube.com/watch?v=SYB6iXqPyj8
А как это делается для бирфильдов?
Ну хотя бы соосность поворота шковрней и шрусов.
По пятишариковым есть информация тут https://www.drive2.ru/l/9403319
И у Василия Харчишина есть хорошее видео https://www.youtube.com/watch?v=SYB6iXqPyj8
А как это делается для бирфильдов?
бирфильды (гранаты 6 шариковые) менее требовательны к осевому люфту в силу конструкции — у них нет «разбирающего» усилия в повороте. В остальном всё одинаково.
бирфильды (гранаты 6 шариковые) менее требовательны к осевому люфту в силу конструкции — у них нет «разбирающего» усилия в повороте. В остальном всё одинаково.
Дело в том, что пятишариковый шрус я менял на своём уазе примерно два года назад. Ничего не регулировал, просто вынул старый развалившийся и засунул новый.
Сейчас вот купил бирфильды. Разобрал мост и увидел, что поменянный мной шрус находится в плачевном состоянии — очень большой износ. Хотя обе упорные шайбы на месте.
Не хотелось чтобы с бирфильдами повторилась та же история.
Наверняка ведь должна быть какая то методика их регулировки, а не просто «вынуть старый, сунуть новый».
А втулки в цапфах ?
Да и где ты там видел регулирующие элементы (кроме рег. шайб шкворней) ?
Единственное условие , это одинаковое количество прокладок под крышками шкворней. И то , это обстоятельство актуально только для мостов старой конструкции и в большей степени сказывается на повышенном износе сальника ступицы.
А каким образом ?
А каким образом ?
наверное имелось ввиду сальник шруса который стоит в кулаке.
Прошу прощения , но вопрос топика касается регулировки самого шруса, другие регулировки в других темах, причем вопрос именно про соосность оси загиба шруса и оси центра шкворней,
Так человек об этом и пишет, при регулировке шкворней выставляется не только натяг, но и соосность цапфы и чулка, если так можно выразиться
И я бы не взялся утверждать что к правильному расположению приводит именно одинаковое количество прокладок..
Так человек об этом и пишет, при регулировке шкворней выставляется не только натяг, но и соосность цапфы и чулка, если так можно выразиться
И я бы не взялся утверждать что к правильному расположению приводит именно одинаковое количество прокладок..
Речь идет не о продольной соосности . что есть цапфа?
Вопрос какопределить в билфирде ось загиба шруса?
ложиш шрус на лист бумаги и сгибаешь его рисуеш линию параллельно короткой части шруса и затемрисуешь линию длинной части, точка пересечения и есть ось перелома, далее линейкой отмеряешь растояние от конца линии короткой части шруса до точки перелома , готово, тоже расстояние отмеряешь насамом шрусе и маркером рисуешь точку, очень точно получится)
Потом выпримляешь полуоси и тянешь в разные стороны, повторяешь процедуру описаную выше. Потом опять прямо но вдовливаешь полуоси и повторяешь процедуру выше. Средне Ареф метрическое положение этих точек можешь считать за центр поворота. Как то так.
Сегодня перебирал правый поворотный кулак с целью регулировки шруса билфирд и подтяжки шкворней, заодно, решил сменить втулки, и обнаружил что у меня втулки стоят только в цапфе, а в шопке нет, да и на билфирд только одна шлифовка под втулки, снаружи под цапфе, а на старых шариковых есть и на внутренней полуоси, на видео от Харчишина, он ставит втулку в шопк и в цапфу у него и там и там есть упоры, у меня же в шопке втулки вообще нет и походу непредусмотрена, вопрос нормально ли что билфирд операется только на одна втулку в цапфе, и еще при регулировки билфирд, нашел центр поворота но так и не смог зделать все правильно оси выставил, зазоры тоже в норме, но вращается легко только в прямом положении, но чем большие угол поворота тем тяжелее вращать причем существенно.
Обсуждалось довольно давно. Насколько помню, в бирфильдах втулки только в цапфах. В чулках втулки даже вредны. Выкладки уже не помню. Леша Манихеец в свое время большое обоснование этому написал. Еще помню, что нельзя бирфильд неволить в осевом направлении. Люфт в пару миллиметров должен быть, для того, что бы шрус мог самоустановиться — подогнать свою ось излома под ось поворота шкворней.
Эх почитать бы, где.
Увы. Поисковик работает отвратно. Насколько помню, жестко садить вал шруса в чулке моста во втулку плохо потому, что это требует в свою очередь высокую соосность ПК и ШОПК. А нафига? Если помните, то на переднеприводных автомобилях промежуточный вал шруса вообще в воздухе висит на гранатах. И ничего, если пыльник не прощелкать и пару-тройку сотен тысяч км проезжает.
Сегодня перебирал правый поворотный кулак с целью регулировки шруса билфирд и подтяжки шкворней, заодно, решил сменить втулки, и обнаружил что у меня втулки стоят только в цапфе, а в шопке нет, да и на билфирд только одна шлифовка под втулки, снаружи под цапфе, а на старых шариковых есть и на внутренней полуоси, на видео от Харчишина, он ставит втулку в шопк и в цапфу у него и там и там есть упоры, у меня же в шопке втулки вообще нет и походу непредусмотрена, вопрос нормально ли что билфирд операется только на одна втулку в цапфе, и еще при регулировки билфирд, нашел центр поворота но так и не смог зделать все правильно оси выставил, зазоры тоже в норме, но вращается легко только в прямом положении, но чем большие угол поворота тем тяжелее вращать причем существенно.
При установке шруса билфирд вместо сальника в шопке установил втулку . В цапфе втулка отсутствует . Вроде нормально , не шумит , не клинит .
Источник
