Как следует из расшифровки аббревиатуры ШРУС, это шарнир, равномерно передающий вращение от одного вала к другому, расположенному не на одной оси, а под некоторым углом. Всем хорошо известно первое подобное устройство в истории техники – карданное сочленение. Но из теоретического рассмотрения оно не может передавать крутящий момент, а значит и угловую скорость, плавно.
Имеются пульсации, увеличивающиеся с ростом угла наклона валов. Не всегда это приемлемо, отсюда и появление ШРУС, исключающего пульсации и связанные с этим вибрации.
Зачем в машине Трипоид
Шарниры типа трипоид (Tripod), как и прочие виды ШРУС с разной степенью равномерности передачи вращения, появились с возникновением потребности передавать крутящий момент на колёса, одновременно являющиеся ведущими и управляемыми.
Изначально это были внедорожники, затем в автомобили был широко внедрён передний привод.
Прочитай: Как определить какой ШРУС хрустит
Многие считают, что привод на передние колёса легкового автомобиля сделан исключительно из-за его выдающихся характеристик управляемости. Ничего подобного.
Достаточно посмотреть в сторону автоспорта, где лучшие автомобили обладают полным или задним приводом. Передний появился по соображениям технологичности массовой сборки бюджетных машин на конвейере, а также гораздо более простой компоновки кузова.
Вот тут и потребовалось иметь привода передних колёс, работающие в широком диапазоне изменения углов передачи момента при минимальной стоимости.
Оказалось, что первую задачу можно решить только с относительно дорогим шестишариковым ШРУС, а вот решению второй помог трипоид.
В каждом приводе имеются два шарнира – внешний и внутренний. На большие углы «ломается» только наружный. Благодаря малым углам хода подвесок легковых машин, внутренний отклоняется на единицы градусов.
Логичнее здесь поставить именно недорогой трипоид, а не сложный и точный шариковый, тем более, что внутреннему требуется ещё и возможность осевого смещения, что Tripod с лёгкостью выполняет.
Устройство и принцип работы
Шарнир представляет собой трёхшиповую конструкцию, на каждый из которых надет игольчатый подшипник, имеющий наружную обойму со сферической поверхностью.
Эти обоймы скользят по сделанным внутри внешней обоймы (она же корпус) шарнира пазам с тем же профилем.
Это интересно: Как заменить пыльник наружного и внутреннего ШРУСа со снятием и без
Такая конструкция с несколькими степенями свободы позволяет изменять конструкционную длину привода и равномерно передавать крутящий момент с вала на вал, но с некоторыми ограничениями.
Основная проблема такого устройства – это боковое перемещение выходного вала при вращении. В идеале при постоянном угле наклона он должен сохранять в покое ось своего вращения.
Но здесь выходной вал фактически описывает коническую поверхность, что в физике называется прецессией.
Причём частота таких поперечных колебаний вала в три раза больше, чем скорость передаваемого вращения, а амплитуда отклонения от оси зависит от угла поворота.
Это накладывает на применение устройства ряд ограничений.
Отличие от ШРУС
Истинный ШРУС в принципе лишён подобного рода вибраций, рывков и неравномерностей передачи угловой скорости. Так работает шестишариковый шарнир, имеющий ряд отличий:
- при изготовлении трипоид проще, а значит и дешевле;
- без возникновения сильных вибраций, вредных во всех отношениях, трипоид может работать только на небольших углах относительного поворота валов;
- игольчатые подшипники шипов способны при тех же размерах выдерживать большие нагрузки, а значит имеют преимущество по сроку службы;
- если необходимо изменять длину шарнира при работе, то на такое способны принципиально разные варианты ШРУС, у трипоида эта возможность заложена в принципе;
- в целом трехшиповая конструкция надёжнее, даже при поломках в подшипниках она машину не обездвижит, как это случается при разрушении шариков ШРУС.
Всё это приводит к определённой специализации. Наружные шарниры приводных валов изготавливают по шестишариковой технологии, а внутренние часто используют трипоид. Их углы работы невелики, и вибрации незаметны. Зато в целом шарнир надёжнее и дешевле.
Какую смазку использовать для трипоида
Поскольку наружные обоймы игольчатых подшипников работают по пазам полностью аналогично наружным ШРУС, то для них используется такая же специальная смазка с добавкой дисульфида молибдена.
Это мелкодисперсное вещество, хорошо справляющееся с угрозой задиров металла, снижающее трение и частично модифицирующее поверхности.
Шарнир закрыт чехлом с хомутами, что даёт герметичность и позволяет не принимать особые меры по водостойкости смазки. Но при повреждённом чехле ШРУС быстро выходит из строя.
Сколько ходит внутренний ШРУС
Внутренние ШРУС теоретически примерно вдвое-втрое долговечнее наружных. Это связано как с конструкцией, так и с меньшими нагрузками.
Старты с вывернутыми до упора колёсами, которые часто постепенно убивают наружные шарниры, внутренним не страшны.
Основная проблема – обеспечение наличия свежей смазки и герметичность чехлов. Именно эти два фактора, за которыми не всегда регулярно следят, становятся причиной выхода шарниров из строя.
Если всё нормально, то пробег в 300 тысяч километров для трипоида далеко не предел.
Признаки неисправностей
Определить начало выхода из строя можно по шуму и хрусту, который связан не столько с углом поворота колёс, сколько с креном кузова.
Угол работы увеличивается, и если в этот момент повысится нагрузка (резкое ускорение), то захрустит трипоид с внутренней стороны поворота. Там угол наклона достигнет максимума.
Дополнительная проверка производится на подъёмнике с вывешенными колёсами. Нагрузка имитируется тормозами, звук хорошо различим на фоне наружных ШРУС, которые хрустят наиболее сильно при вывороте колёс.
