Как работают автомобильные полуоси: Видео. Полуоси в авто — что это и как работает виды фото принцип работы Устройство и предназначение приводных валов

У многих людей, при виде тех или иных изделий, сразу появляется вопрос - "А что значит обычная, усиленная или разгруженная или полуразгруженная? Чем они вообще отличаются и какие подойдут мне?"

Давайте последовательно разберем, какие виды полуосей существуют, чем отличаются и какие изделия к какому виду можно отнести:

1. Полуось полуразгруженная

Такая полуось стоит на каждой Ниве или Шеви Ниве с завода. Это цельная палка (вал) и ступица, в данном случае подшипник установлен (запрессован) непосредственно на вал полуоси, его фиксирует стопорное кольцо, а на чулке моста подшипник прижимается крышкой.
Такая конструкция называется полуразгруженной, т.к. сам вал берет на себя часть силы изгибающего воздействия , эта сила может действовать как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости.

1.1. Полуось полуразгруженная усиленная

Данный тип осей может иметь незначительное отличие в конструктиве и в более прочном материале готового изделия, который позволяет дать больший момент на скручивание, в отличие от стандартной полуоси.
Требования по пределу для стандартной полуоси на скручивание 250кг, производители усиленных полуосей по их данным могут повысить этот предел за счет более прочных материалов до 350кг.

2. Полуось разгружена на 3\4

Конструкция таких полуосей отличается от полуразгруженных следующими особенностями.
Первое отличие (самое важное): Между валом полуоси и подшипником будет ступица, подшипник будет двухрядный и при установке внутренние обоймы подшипника будут иметь прямой контакт с валом и ступицей (ступица зажмет внутреннюю обойму снаружи, вал изнутри).
Второе отличие: Разборность конструкции - вал полуоси, ступица и подшипник будут отдельными элементами, ось будет закреплена на ступице гайкой.
Третье отличие: Такая полуось будет иметь две шлицевые части, одна со стороны дифференциала, другая в ступице, сама ступица похожа на ту, которая используется на передней оси автомобиля.
Таким образом еще некоторую часть силы изгибающего воздействия получается убрать от вала полуоси на подшипник, который уже будет двухрядным и к этому готов, по этому такие полуоси и называются разгруженными на 3\4.

3. Полностью разгруженная полуось.

Основным отличием данной конструкции от всех остальных, является независимая установка подшипника от вала полуоси.
Как правило такие полуоси имеют цапфу, которая устанавливается на чулок моста и на которую устанавливается ступица, сам подшипник стоит не снаружи ступицы, а изнутри. Подшипник зажимается ступицей в рабочее положение на цапфу и только после этого устанавливается вал. Таким образом вал будет полностью освобожден от изгибающих моментов.

Итого для полного понимания:
Полуразгруженная ось - подшипник полностью установлен на валу.
3\4 разгруженная ось - вал имеет прямой контакт только с одной стороной подшипника.
Полностью разгруженная ось - подшипник установлен независимо от вала полуоси.

Что хочется отметить дополнительно по стандартным осям и почему на рынке появились все те усиленные и конструктивно другие изделия:
Как правило стандартные полуоси не подлежат ремонту и при выходе из строя подшипника, должны быть заменены на новое изделие. Но несмотря на это, многие автосервисы и частные слесари проводят обслуживание этих осей и могут заменить подшипник на новый - посредством болгарки, горелки, кувалды (и такой-то матери), что в некоторых случаях потом приводит к срыву стопорного кольца и полуось может внезапно отделиться от автомобиля и уехать вместе с колесом в неизвестном направлении.
Ломаются стандартные полуоси на обычном автомобиле редко, гораздо чаще это происходит на подготовленных машинах с межколесными блокировками.
Частое место обрыва оси - по шлицевой со стороны дифференциала.
Самая частая причина обрыва - критическая нагрузка на скручивание за счет срабатывания межколесной блокировки.
Частый дефект - диск ступицы гнется относительно вала оси от перегруза автомобиля.
Не каждый владелец Ш(Нивы) в своем опыте сталкивается с проблемами самой полуоси, обычно гораздо чаще из строя выходит подшипник. Но те Нивоводы, которые ломали свои полуоси, зачастую приходят к поиску более прочных изделий, а еще критерием для выбора является ремонтопригодность, то есть возможность заменить ту или иную часть полуоси при износе, обрыве или дефекте, не прибегая к полной замене изделия, по этому сейчас для Нивоводов в продаже представлен широкий ассортимент различных полуосей.

Приводной вал и полуоси , являются весьма ответственными узлами в . Приводные валы сегодня устанавливаются на переднеприводные, заднеприводные и полноприводные автомобили. Полуоси изготавливаются из прочного сплава, так как при эксплуатации они испытывают огромные нагрузки в виде скручивания и сдвига.

Устройство и предназначение приводных валов

Основным предназначением приводного вала автомобиля является передача крутящего момента от и на ведущие колеса. Простейший приводной вал состоит из следующих компонентов:

• внутренний ШРУС;
• наружный ШРУС.

В автомобиле с передним приводом внутренний ШРУС закреплен в КПП и соединен с внешним шарниром посредством жесткой полуоси.

ШРУСы соединяются и фиксируются на полуоси посредством стопорных колец, а передача вращения обеспечивается за счет шлицевого соединения шарниров и полуоси. ШРУСы позволяют ведущим колесам перемещаться в вертикальной плоскости, а также менять траекторию движения автомобиля. При исправных приводных валах автомобиль движется плавно и без рывков в любых положениях .

В заднеприводных автомобилях с классическим задним мостом, для передачи крутящего момента на колеса также применяются полуоси, но несколько иной конструкции. В заднем мосту устанавливаются полуразгруженные и разгруженные полуоси . Разгруженные полуоси более распространены, так как в силу более совершенной конструкции испытывают значительно меньше нагрузок и служат гораздо дольше, нежели полуразгруженные.

Полуразгруженная полуось внутренней стороной закреплена в полуосевой шестерне дифференциала, а внешняя сторона оканчивается ступицей колеса, закрепленной в шариковом подшипнике. Разгруженная полуось имеет аналогичную конструкцию, однако ступица колеса закреплена уже в двух роликовых подшипниках. Данное отличие в конструкции позволяет освободить полуось от воздействия на нее всяческих нагрузок, кроме нагрузки от передачи крутящего момента.

Также следует отметить, что в автомобилях с передним расположением силового агрегата и задним приводом передача крутящего момента от КПП на задний мост может также осуществляться посредством приводного вала. Такой приводной вал имеет аналогичную конструкцию с полуосью, передающей крутящий момент непосредственно на ведущее колесо. Современные задне- и полноприводные автомобили оборудованы именно приводными валами на основе ШРУСов, взамен устаревшим карданным передачам.

Многие водители задаются вопросом: «Что такое полуось автомобиля?». Это вал, передающий вращение от двигателя автомобиля к его ведущим колёсам. Более употребляемое название полуоси - приводной вал.

Интересно ! Безусловным лидером производства запчастей к автомобилям, особенно приводного вала является немецкая компания GKN(LOBRO).

Для чего нужна полуось автомобиля, и где она находится

Рассмотрим, для чего предназначена полуось и где она находится. Полуось или вал ведущего моста обеспечивает подвижный контакт двигателя и ведущих колес, передаёт усилия, поддерживает способность поворачивать колёса и позволяет подвеске плавное движение при минимальных вибрациях.

Главное назначение полуосей автомобиля принимать на себя действие силы тяжести, припадающей на колесо из-за тяговых и тормозных усилий. На неё приходятся изгибающие моменты и последствия боковой силы при заносах.

В конструкции полуоси есть два шарнира, которые обеспечивают равномерную передачу усилия в любом положении подвесочных и рулевых деталей. Это значительно гасит вибрацию рулевой колонки и не допускает движение машины рывками.

Важно! При поломке приводного вала автомобиль может стать частично или полностью неуправляемым.

Устройство и принцип работы полуоси в авто

Устройство полуоси таково, что эффект передачи мощности будет максимальным при любом положении колёс. Данная конструкция состоит из трех частей:

• наружного шарнира равных угловых скоростей (ШРУС);
• вала;
• внутреннего ШРУСа.

У легковых автомобилей привод переднего ведущего колеса выполняется наружными и внутренними шарнирами равных угловых скоростей, соединенными полуосью.

Использование двух шарниров в приводе вызвано устройством независимой подвески передних колес.

Внутренние шарниры отвечают за перемещение колёс при вертикальных ходах подвески , а наружные - за повороты колёс относительно вертикальной оси , что является необходимостью при изменении направления.

Виды полуосей

В зависимости от устройства, типы полуосей автомобиля делятся на полностью разгруженные полуоси или частично разгруженные, от влияющих на неё изгибающих моментов.

Полуразгруженные

Полуразгруженная полуось устанавливается в основном на легковых автомобилях. В конструкции данного типа подшипник стоит между самой полуосью и её кожухом, полуось крепится непосредственно к ступице колеса. Это приводит к появлению изгибающих моментов на полуоси. В автомобилях с передним приводом полуось отличается строением.

Знаете ли вы? В 1929 году на автомобиль впервые применили передний привод.

Разгруженные

Разгруженная полуось применяется в основном на грузовых автомобилях и автобусах. Такая деталь будет свободно установленной внутри моста, а опираться на мостовую балку будет ступица колеса двумя подшипниками. Всю силу изгибающего момента в таком устройстве берут на себя подшипники, а полуось только передаёт крутящий момент.

Основные причины неисправности полуосей

На полуоси приходятся тяжёлые нагрузки при движении автомобиля по грунтовым ухабам и ямам, а также по разбитым трассам. Причиной выхода из строя может быть износ подшипников и сальников. Масло в движении нагревается и через дефекты сальников вымывает смазку подшипников. Ещё одной причиной может быть дефект стопорных колец. Если их заклинивает, полуось может сломаться.

Внимание! Если ваш автомобиль оставляет след из масляных пятен, то первым делом осмотрите сальник.

На машинах с передним приводом рвутся пыльники ШРУСов, что сказывается и на шарнирах. При длительном сроке службы полуось может разболтаться и сломать шлицы. Случаются разломы самих полуосей посередине или у мест крепления. Проблемы могут возникнуть вдруг и случайно, если вспомнить состояние дорог. Но могут быть и закономерными при небрежном отношении к автомобилю, при низком качестве ремонта и заменяемых запчастей.

На переднеприводных (и небольшой части заднеприводных) автомобилях крутящий момент от коробки передач к колесам поступает с помощью приводного вала. Конструкция приводного вала такова, что обеспечивает эффективную передачу мощности при любом угле поворота колес. Из-за того, что изменение положения и направления вращения ведущих колес переднеприводных машин во много раз превосходят эти параметры у заднеприводных автомобилей, требования к приводным валам гораздо выше, чем к карданным, хотя принцип работы во многом одинаков.

Приводной вал – как он устроен

Приводной вал любого автомобиля состоит из трех частей:

• наружного шарнира равных угловых скоростей (ШРУС);
• вала (трубы);
• внутреннего ШРУС.

Конструкция наружных и внутренних ШРУС одинакова. Они состоят из корпуса, в котором вырезаны каналы для движения стальных шариков, удерживающего шарики сепаратора, внутренней обоймы и собственно шариков. Такая конструкция позволяет шарниру передавать энергию вращения при повороте до 40 градусов. При этом потери мощности не превышают нескольких процентов, тогда как этот же параметр на традиционных карданах, при таком угле поворота превышает 10 процентов. Вся конструкция ШРУС удерживается в сборе с помощью стопорного кольца, которое не позволяет внутренним элементам вывалиться из корпуса. Консистентная смазка, которой заполнен ШРУС, обеспечивает качественную работу шарнира и сохраняет детали от износа. Чтобы в смазку не попали пыль и грязь, ШРУС закрыт пыльником.

Вал представляет собой отрезок трубы необходимой длины, к которому приварены переходники для установки ШРУС, чтобы избежать прокручивания, переходники и внутренняя часть ШРУС снабжены согласованными шлицами наподобие шестеренок. Чтобы вал не выскочил из ШРУС, на конце переходника устанавливают стопорное кольцо, которое сжимается при входе во внутреннюю часть шарнира, а после прохода шлицов, расширяется.

Неисправности приводного вала

Слабое место приводного вала – ШРУС, потому что повредить трубу достаточно сложно даже в результате аварии. Поэтому основные неисправности связаны именно с шарниром.

Основные неисправности приводного вала:

1. Неисправности ШРУС:

• порванный пыльник;
• загрязненная смазка;
• изношенны внутренние элементы ШРУС;
• ослабели или соскочили стопорные кольца.

1. Неисправности вала:

• вмятины;
• деформация;
• трещины.

Диагностика приводных валов

Диагностику необходимо начинать с оценки поведения автомобиля на дороге. Если во время разворота или крутого поворота раздаются хруст или стук, скорее всего повреждены наружные или внутренние ШРУС. Чтобы определить их состояние, а также проверить пыльники, автомобиль помещают на яму или подъемник.

Если у вас нет ни ямы, ни подъемника, то можно обойтись двумя домкратами и опорными подставками. О том, как безопасно поднять автомобиль с помощью домкратов и подставок, читайте в статье (Замена и восстановление амортизаторов).

Поднимите машину и осмотрите . Если на пыльниках есть трещины, пробоины или любые отверстия, необходимо полностью снять вал, чтобы проверить состояние шарниров. Вовремя заметив повреждение на пыльниках, удастся обойтись их заменой. Если с момента появления дефекта автомобиль проехал больше 500 километров, необходимо полностью разобрать ШРУС, удалить старую смазку, промыть и собрать заново, заполнив новой смазкой. Если не сделать этого, через 2 – 3 тысячи километров смазка с грязью, превратившаяся в абразивный материал, настолько повредит детали шарнира, что потребуется полная замена.

Осмотрите и пощупайте валы. Обнаружив любые трещины, царапины, вмятины или подозрение на неровность, необходимо снять приводные валы, чтобы нормально проверить их. После того, как с вала сняты оба ШРУС, трубу кладут на ровный стол и катят по нему. Если расстояние между валом и столом изменяется хотя бы на миллиметр, вал необходимо заменить. Ровный вал отмывают и осматривают по мощной лампой, чтобы убедиться в отсутствии трещин и других повреждении. При обнаружении любых повреждений, вал заменяют.

Как снять приводные валы с автомобиля

Методика снятия валов на большинстве автомобилей схожа. На переднеприводных для этого необходимо открутить гайку, которая фиксирует ШРУС в ступице колеса. Затем поднять автомобиль на подъемнике или домкрате, снять колесо, открутить крепление шаровой опоры и отсоединить рулевую тягу. После чего потянуть ступицу колеса на себя, чтобы сдвинуть всю стойку. В результате ступица сойдет с наружного ШРУС. После чего необходимо монтировкой или мощной плоской отверткой вытащить внутренний ШРУС из коробки переключения передач. Эта методика одинакова на автомобилях с механической, вариаторной, автоматической и роботизированной коробкой переключения передач.

Для демонтажа приводных валов заднеприводных автомобилей необходимо открутить гайку фиксации ШРУС в ступице колеса. Затем поднять автомобиль с помощью подъемника или домкрата, снять колесо, открутить нижнее крепление ступицы, отсоединить реактивные тяги. После чего потянуть ступицу на себя, чтобы снять ее с шарнира приводного вала. В последнюю очередь извлечь внутренний ШРУС из редуктора.

Ремонт приводных валов

Любой ремонт приводных валов связан со снятием как минимум одного шарнира. Технология снятия и установки наружных и внутренних ШРУС одинакова. Если вы не имеете опыта в любом ремонте автомобиля, не разбирайте приводной вал, потому что не сможете правильно собрать его. Любая ошибка при сборе приводного вала приведет к тому, что во время поворота он может развалиться. Если такое произойдет на низкой скорости, вы отделаетесь лишь эвакуацией машины. Развалившийся на высокой скорости приводной вал разобьет днище автомобиля, а также может опрокинуть машину.

Для снятия и разборки любого ШРУС сделайте следующее:

1. Срежьте хомуты пыльника, затем снимите его с корпуса шарнира и отведите по трубе вала. Если отвести невозможно, выверните его наизнанку.
2. Зажмите вал в тисках, приставьте к торцу ШРУС деревянный, алюминиевый или медный брусок и ударьте по нему молотком или кувалдой. В половине случаев Шарнир сходит с вала после 1 – 2 ударов.
3. Если не получилось сбить шарнир, по возможности очистите его от смазки, чтобы добраться до стопорного кольца. После чего специальным съемником извлеките кольцо, затем вытащите внутреннюю часть шарнира из наружной. Снимите шарики и сепаратор, очистите от смазки внутреннюю часть и отверткой снимите с нее стопорное кольцо, после чего вытащите вал.

Чтобы заменить смазку, разберите ШРУС и вымойте все его части в бензине или солярке. Затем просушите сжатым воздухом и соберите. Заполните шарнир смазкой, точное количество зависит от модели автомобиля, поэтому обратитесь к инструкции по ремонту или обслуживанию вашего автомобиля. Установку шарнира на вал проводите в обратной последовательности.

Установка вала на автомобиль

При установке собранного приводного вала на автомобиль, сначала, насколько получается, вставляют внутренний шарнир (главное, чтобы совпали шлицы), затем внешний. После чего к тормозному диску или ступице прикладывают деревянный, медный или алюминиевый брусок и ударяют по нему молотком. Если стопорные кольца шарниров подобраны правильно, то ШРУС полностью входит в коробку переключения передач с 1 – 2 ударов. Если он не зашел с 3 – 4 удара, необходимо убедиться, что шлицы шарнира и планетарной шестерни совпали и снова попытаться утопить ШРУС. Утопив ШРУС в коробке, установите на место шаровую опору, растяжки и рулевую тягу. Установите и закрепите колесо, затем снимите машину с подъемника или домкрата. Установите шайбу подшипника передней ступицы и закрутите гайку, момент затяжки 220 – 250 ньютон на метр. Данный параметр для различных автомобилей может отличаться, поэтому проверьте его с помощью руководства по ремонту вашего автомобиля. Затянув гайку, обязательно закерните ее.

Наиболее частые ошибки, которые допускают при ремонте приводных валов

Если снять с машины один приводной вал и повернуть второй на более чем 15 градусов или завести двигатель, то велика вероятность, что планетарные шестеренки трансмиссии выпадут и потребуется дорогостоящий ремонт коробки переключения передач.

Неопытные водители и автослесари нередко используют неподходящие по толщине стопорные кольца, в результате чего сначала не могут надеть шарниры на вал, затем вставить собранный вал в планетарную шестерню коробки. Пытаясь забить шарнир и вал, они лишь повреждают наружный корпус, после чего требуется замена ШРУС.

Затягивая гайку, которая фиксирует ШРУС в ступице колеса, прикладывают излишнее усилие, в результате чего подшипники ступицы быстро выходят из строя. При слабой затяжке появляется люфт колеса, который негативно сказывается на управляемости машины. Поэтому при затяжке гайки необходимо пользоваться динамометрическим ключом.

Как ваш автомобиль передает мощность на дорогу? подсказывают нам, что мощность в автомобиле берется от двигателя, устройства закрепленного на кузове и производящего мощность и крутящий момент. Но как мощность и крутящий момент передаются дальше, на колеса, которые во время движения не стоят на месте, а постоянно находясь в движении ходят вверх и вниз и откланяются в стороны при поворотах? Для этого инженеры разработали непростую систему валов с особым строением гибких сочленений.

Задача, вставшая перед конструкторами автомобилей, была непроста. Все же, как непрерывно передавать мощность с двигателя при постоянном хождении колеса? Поначалу выход был найден в создании специального сочленения- крестовины или карданной передачи.

В неразрезных автомобильных мостах принцип действия достаточно прост: с коробки передач или раздаточной коробки мощность идет на дифференциал через карданный вал, откуда при помощи полуосей мощность и крутящий момент расходятся на ведущие колеса автомобиля. Для работы в условиях перемещения вала, в кардане используется ранее упомянутая карданная передача (крестовина), которая способна передавать крутящий момент с вала на вал под углами. мощность уходит дальше на два сплошных вала в задней части автомобиля или две полуоси с универсальными шарнирами на крестовине, если речь идет о передней оси автомобиля, спроектированной для работы с управляемыми передними колесами. Плюс такой конструкции, используемой на передних осях- простота и возможности передачи большого крутящего момента при небольших углах поворота колес.

Пример переднего карданного шарнира на полуоси:

Составляющие части карданного шарнира полуоси:

Но как быть с независимой подвеской переднеприводного автомобиля? Ведь там помимо постоянного хождения колеса вверх-вниз добавляется еще поворот колес и передача мощности от двигателя? Система должна быть не просто прочной, но легкой и компактной.

Действительно, автомобили с независимым типом подвески имеют несколько более сложную систему привода. В ней используются так называемые шарниры равных угловых скоростей ШРУС, которые в отличие от карданного сочленения могут передавать при гораздо более сильных углах поворота передних колес, при этом у них не происходит перегрузки частей шарнира, не возрастает износ элементов конструкции.

Конструктивно полуоси состоят из двух шарниров: внутреннего ШРУСа, непосредственной оси приводного вала и внешнего ШРУСа. Внутренний шарнир располагается возле коробки передач, внешний ШРУС расположен на другом конце, возле колеса. Зацепление с элементами внутренностей КПП и колеса происходит за счет цапфы с нарезанными на ней шлицами.

ШРУСы используются в заднеприводных, так и переднеприводных автомобилях с независимой подвеской и даже в полноприводных моделях автомобилей.

Внутренние шарниры полуосей, установленные на переднеприводном автомобиле созданы для работы с вертикальным перемещением колес. Во внутреннем сочленение находится трипоидный подшипник. Его отличительной особенностью является использование небольших игольчатых подшипников, которые позволяют механизму благополучно длительное время «переваривать» значительные нагрузки без поломок (при правильном использовании подшипники полуосей ходят несколько сотен тысяч км).

Вид трипоидного подшипника:

Вид трипоидного подшипника в разобранном состоянии:

Внешний шарнир- обычно имеет стандартный тип подшипника- шариковый. Плюсы шарикового шарнира- он может поворачиваться на большие углы без потери передаваемой мощности и одновременно отрабатывать ход полуоси при езде по неровностям дороги.

Шариковый подшипник:

Со временем ШРУСы должны полностью вытеснить карданную передачу. На самом деле они уже начали их постепенно заменять ее и теперь ее применяют даже на карданах вместо классической крестовины.

Ознакомительное видео: