Шарнир равных угловых скоростей

Шарнир равных угловых скоростей.

Принцип действия шарикового ШРУСа типа «Рцеппа»

Шарнир равных угловых скоростей (сокращённо ШРУС, в просторечии — «граната») обеспечивает передачу крутящего момента при углах поворота до 70 градусов относительно оси. ШРУСы изредка называют «гомокинетическими шарнирами» (от др.-греч. ὁμός — «равный, одинаковый» и κίνησις — «движение», «скорость»).

Используется в системах привода управляемых колёс легковых автомобилей с независимой подвеской и, реже, задних колёс.

Первые попытки реализовать передний привод осуществлялись при помощи обычных карданных шарниров. Однако, если колесо перемещается в вертикальной плоскости и одновременно является поворотным, наружному шарниру полуоси приходится работать в исключительно тяжелых условиях — с углами 30—35°. А уже при углах больших 10—12° в карданной передаче резко увеличиваются потери мощности, к тому же вращение передаётся неравномерно, растёт износ шарнира, быстро изнашиваются шины, а шестерни и валы трансмиссии начинают работать с большими перегрузками. Поэтому потребовался особый шарнир — шарнир равных угловых скоростей — лишенный таких недостатков, передающий вращение равномерно вне зависимости от угла между соединяемыми валами.

Типы шарниров равных угловых скоростей

Существуют различные конструкции ШРУСов. Различают обычно:

• Шариковые («Бендикс-Вейс»,«Рцеппа»,«Бирфильд») — наиболее распространены сегодня, первые варианты были разработаны в 1920-е годы;
• Триподные (типа «Tripod») — часто используются как внутренние, допускают бо́льшие осевые перемещения, но при этом — нелинейное изменение скорости при вращении под углом;
• Сухариковые — были разработаны французом Грегуаром и запатентованы как «Тракта» в начале 1920-х, в наше время применяются в основном на грузовиках;

Спаренный кардан

• Спаренные карданные — представляют собой состыкованные друг с другом два карданных шарнира, которые взаимно компенсируют неравномерность вращения друг друга; применялись редко, например, на ряде американских автомобилей двадцатых годов, вроде Miller 91 или Cord L29, а также французских «Панарах» пятидесятых-шестидесятых годов.

Наиболее распространённый сегодня шариковый ШРУС состоит из шести шариков, внешнего и внутреннего колец, с прорезями под шарики, которые соединяются с приводным валом шлицевым соединением, и сепаратора, удерживающего шарики.

Эта система не терпит грязи и становится более хрупкой при больших углах поворота.

3D изображение ШРУСа типа «Рцеппа»

Проблема смазки шарниров равных угловых скоростей, работающих при больших углах передачи

Практически, шарниры равных угловых скоростей нашли своё применение только после открытия уникальных противозадирных антифрикционных свойств дисульфида молибдена $~\mathrm{MoS_2}$ — до этого, шарниры быстро изнашивались из-за склонности к образованию задиров металлов при трении в узле, передающем вращение под столь большими углами. Шарниры равных угловых скоростей, всегда герметизируются пыльником, так как расположение шарнира способствует попаданию в него пыли, которая быстро выводит его из строя.

Распространённое мнение о том, что дисульфид молибдена, вступая во взаимодействие с водой и кислородом воздуха, быстро превращается в оксид молибдена, не соответствует действительности, так как указанные реакции идут при температурах более 400 °C (см. Сульфид молибдена (IV)#Химические свойства), а до таких температур шарнир в процессе эксплуатации не нагревается

См. также

• Карданная передача

Ссылки

• ШРУСы на приводах колес полноприводного автомобиля