Детали ШРУСа (шарнира равных угловых скоростей)

Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) постоянно эволюционирует с момента своего изобретения и на сегодняшний момент самый распространенная конструкция – это шестишариковый  шарнир, особенности деталей которого изложены в данной статье.

Корпус внешнего шестишарикового ШРУСа представляет собой полую сферическую чашку с валом. Данная деталь является также внешней обоймой шарнирного соединения. Сферическая часть детали содержит внутри шесть поперечно нарезанных и отшлифованных канавок, в которых перемещаются шарики в процессе работы узла.   Вал корпуса содержит шлицы для обеспечения соединения со ступицей колеса. Количество и параметры шлицев определяются в зависимости от конструктивных особенностей шлицевого соединения и от величины передаваемого крутящего момента на колесо автомобиля. В качестве материала для корпуса ШРУСа используется качественная углеродистая конструкционная сталь 55. Этот материал используется при производстве деталей, работающих на трение. В качестве легирующих элементов используются в небольших количествах (до 0,3%) кремний (Si), никель (Ni), магний (Mn).

 

Сепаратор – простая, но очень ответственная деталь шарнира равных угловых скоростей, которая представляет собой металлическое кольцо с шестью прорезями для удержания шариков. Сепаратор, будучи тонкостенной деталью, испытывает колоссальные нагрузки в процессе передачи ШРУСом крутящего момента. Поэтому к технологии производства и к материалу данной детали предъявляются высокие требования. Деталь изготовляется из конструкционной легированной хромомарганцевой  стали с добавлением титана. Марка такой стали по российскому стандарту: 18ХГТ. В результате сепаратор, произведенный из такой стали имеет вязкую сердцевину и высокую поверхностную твёрдость.

 

Внутренняя обойма передает крутящий момент от вала через шарики, расположенные в канавках этой детали  на внешнюю обойму.  Деталь производится из стали 20Х. Простое обозначение говорит о том, что это конструкционная сталь с 0,20% углерода и повышенным содержанием хрома (не более  1,5 %).

 

Классический наружный ШРУС содержит шесть шариков, которые также участвуют в передаче крутящего момента.  Для производства этих простых на вид деталей  требуется соблюдение сложного технологического процесса, который включает в себя формовку, термообработку и шлифовку. Для шариков используется специальная подшипниковая сталь  марки ШХ15, ШХ15СГ (маркировка по Российскому ГОСТ). Перед сборкой шарнира равных угловых скоростей шарики разбиваются на несколько групп. Разноразмерность шариков одной группы у хороших производителей не превышает 0,001 мм.

 

Каждая деталь шарнира равных угловых скоростей участвует в передаче большого крутящего момента и, соответственно подвергается большой нагрузке. Поскольку детали работают в едином узле, требования к ним схожие: для выполнения своих функций они должны иметь вязкую сердцевину, но твердую поверхность для износостойкости. Данные параметры достигаются применением нужных сортов стали и надлежащей термообработки. Твердость поверхностей перечисленных деталей должна находиться в пределах 58-62HRC.