На страницах нашего онлайн портала alivahotel.ru мы расскажем много самого интересного и познавательного, полезного и увлекательного для наших постоянных читателей.
МДК.01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей»
ПМ. 01 Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта
по профессии23.01.03Автомеханик
Седельниково, Омская область, 2017
Целью настоящих тестов является закрепление студентами знаний, полученных при изучении теоретического материала по теме «Главная передача», входящей в состав МДК 01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» профессии 23.01.03 «Автомеханик». Тесты составлены в соответствии с требованиями программы профессионального модуля ПМ.01 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта», по профессии 23.01.03 «Автомеханик», 1 курс.
Тест №10 « Главная передача »
а ) фланцем карданного вала,
б ) коробкой дифференциала,
г) любой из указанных деталей?
А ) следует производить после остановки автомобиля, перед началом движения,
Б) разрешается выполнять при движении автомобиля с любой скоростью,
В) нужно выполнять только на стоянке?
А ) Ведущая коническая шестерня.
Б) Ведомая коническая шестерня.
В) Ведущая или ведомая в зависимости от конструктивных особенностей моста.
А ) уменьшение частоты вращения и увеличение крутящего момента,
Б) увеличение частоты вращения и увеличение крутящего момента,
В) уменьшение частоты вращения и уменьшение крутящего момента,
Г) увеличение частоты вращения и уменьшение крутящего момента?
А ) уменьшением крутящего момента, подводимого к нему,
Б) сохранением крутящего момента, подводимого к нему,
В) увеличением крутящего момента, подводимого к нему,
Г) увеличением или уменьшением крутящего момента, подводимого к нему, в зависимости от траектории движения автомобиля?
Б) Ведомая шестерня главной передачи.
В) Коробка дифференциала.
В) моторное или трансмиссионное в зависимости от марки автомобиля?
9. В каких случаях сателлиты дифференциала не вращаются вокруг своих осей?
а) при буксовании одного из колес
б) при движении автомобиля на поворотах
в ) при движении по прямой и ровной дороге
11. В каком ответе правильно указаны основные элементы карданного шарнира?
Оценка «отлично» 10-11 правильных ответов или из 11 предложенных вопросов;
Оценка «хорошо» 8-9 правильных ответов или из 11 предложенных вопросов;
Оценка «удовлетворительно» 6-7 правильных ответов из 11 предложенных вопросов;
Оценка неудовлетворительно» 0-5 правильных ответов из 11 предложенных вопросов.
Кузнецов А.С. Слесарь по ремонту автомобилей (моторист): учеб. пособие для нач. проф. образования / А.С. Кузнецов. – 8-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013.
Виноградов В.М. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: Основные и вспомогательные технологические процессы: Лабораторный практикум: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / В.М. Виноградов, О.В. Храмцова. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2012.
Петросов В.В. Ремонт автомобилей и двигателей: Учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.В. Петросов. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.
Карагодин В.И. Ремонт автомобилей и двигателей: Учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.И. Карагодин, Н.Н. Митрохин. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.
Коробейчик А.В. к-68 Ремонт автомобилей / Серия «Библиотека автомобилиста». Ростов н/Д: «Феникс», 2004.
Коробейчик А.В. К-66 Ремонт автомобилей. Практический курс / Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов н/Д: «Феникс», 2004.
Чумаченко Ю.Т., Рассанов Б.Б. Автомобильный практикум: Учебное пособие к выполнению лабораторно-практических работ. Изд. 2-е, доп. – Ростов н/Д: Феникс, 2003.
Жолобов Л.А., Конаков А.М. Ж-79 Устройство и техническое обслуживание автомобилей категорий «В» и «С» на примере ВАЗ-2110, ЗИЛ-5301 «Бычок». Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов-на-Дону: «Феникс», 2002.
Дифференциал: распределяем крутящий момент
В конструкции трансмиссии любого автомобиля обязательно присутствует такой составной узел как дифференциал авто. Этот элемент очень важен и выполняет ряд функций, без которых передвижение на авто и его управление было бы очень затруднительным.
Трансмиссия обеспечивает передачу крутящего момента от ДВС на колеса ведущей оси. Но поскольку условия передвижения могут быть самыми различными, необходимо обеспечить распределение подающегося вращения по колесным осям. То есть, нужно сделать так, чтобы колеса приводной оси могли крутиться с разными скоростями.
Если бы приводные колеса были связаны между собой жестко (объединены одной осью), то при определенных условиях возникала бы пробуксовка. Так, при вхождении в поворот колеса перемещаются по разным радиусам, что сказывается на пути, который каждое из них должно пройти. Колесо, перемещающееся по внутреннему радиусу, должно преодолеть значительно меньшее расстояние, чем-то, что идет по внешнему. Жесткая связка колес приведет к тому, что внутреннее колесо будет просто пробуксовывать, поскольку его скорость вращения больше, чем нужна для преодоления пути. А это в свою очередь обеспечивает повышение нагрузки на элементы трансмиссии, ухудшает управляемость, приводит к интенсивному износу шин.
Устранить этот негативный фактор и позволяет дифференциал. Этот узел обеспечивает передачу момента по полуосям, а также крутиться им с различной угловой скоростью.
Принцип работы
Для примера рассмотрим принцип работы самого распространенного типа дифференциала – конического. Состоит такой узел из корпуса, шестеренок, закрепленных на полуосях, а также сателлитов.
Устройство симметричного конического дифференциала
Компоновка дифференциала такая – корпус зафиксирован на ведомом шестеренчатом колесе главной передачи. Внутри него на жестко закрепленных осях расположены сателлиты. Полуоси, передающие вращение на колеса, своими концами заходят в корпус. Полуосевые шестеренки имеют постоянное зацепление с шестернями-сателлитами. В общем, все достаточно просто.
Сателлиты имеют две степени движения. Они зафиксированы на осях в корпусе, поэтому и вращаются вместе с ведомым шестеренчатым колесом главной передачи. Также они могут крутиться и вокруг своей оси.
При прямолинейном передвижении колеса ведущей оси испытывают одинаковое сопротивление, поэтому момент делится по полуосям равномерно. Сателлиты в этом случае вращаются лишь с корпусом, а относительно своих осей они неподвижны.
При вхождении в поворот, колесо, движущееся по внутренней стороне, испытывает повышенное сопротивление, по сравнению с внешним. Поскольку жесткой связи между ними нет, то из-за возникшего сопротивления внутреннее колесо замедляется и возникает разница в угловых скоростях на полуосях. Это приводит к тому, что сателлиты начинают крутиться на осях, передавая больший момент на полуось колеса, движущегося по внешней стороне. То есть, благодаря дифференциалу замедление одного колеса приводит к ускорению второго.
Но в функционировании дифференциала есть один существенный недостаток – при потере сопротивления на одном колесе узел весь крутящий момент подаст на него. В результате, при вывешивании одного из ведущих колес или его попадании на скользкий участок, все вращение пойдет на него, второе же колесо остановиться – автомобиль окажется обездвиженным. Для борьбы с этим негативным качеством используются блокировки, которые предотвращают подачу всего крутящего момента только на одну полуось.
Виды узлов
Выше описан принцип работы дифференциала на примере только одного типа узла. На авто же применяются различные варианты этой составляющей трансмиссии. Все существующие виды дифференциалов можно разделить по ряду категорий:
Помимо этого, вместо дифференциалов в конструкции авто могут применяться различные муфты, выполняющие ту же функцию, что и дифференциал. Также современные технологии позволяют полностью отказаться от использования дифференциалов, а их роль выполняют системы безопасности.
Места установки
На легковых авто с одной ведущей осью применяется только один дифференциал. В заднеприводных моделях он располагается в ведущем мосту (там, где установлена главная передача). В переднеприводных же моделях этот узел входит в конструкцию КПП.
Пример компоновки дифференциала в МКПП переднего привода
Поскольку дифференциалы на легковых авто обеспечивают распределение крутящего момента между колесами, то они получили название межколесных.
В полноприводных моделях, в которых ведущими являются обе оси, используется два межколесных дифференциала, по одному на каждый ведущий мост.
Отметим, что в полноприводных моделях есть еще одно место распределения крутящего момента – раздаточная коробка, которая подает вращение на обе оси. И здесь также требуется разделение момента, но в этом случае – между мостами, поэтому в конструкции раздатки также применяется дифференциал, называющийся межосевым.
Виды и расположение дифференциалов в зависимости от привода
На многоосных грузовиках с несколькими ведущими осями есть еще одно место установки дифференциала – между группой приводных мостов. Этот узел носит название центрального.
Распределение моментов
Соотношение моментов при распределении бывает разным – симметричным и несимметричным. Первый вариант описан выше – такой узел при движении на ровном участке дороги распределяет момент одинаково на обе полуоси, а его изменение происходи только при изменении условий движения.
Все межколесные дифференциалы являются симметричными
Несимметричные дифференциалы отличаются тем, что передача вращения между двумя осями осуществляется в определенной пропорции, причем неравной. К примеру, на многих кроссоверах используется межосевой дифференциал с соотношением 40/60. Это означает, что крутящий момент, поступающий на раздаточную коробку, делится и на передний ведущий мост поступает 40% вращения, а на задний – 60%. В этом случае передняя ось является больше вспомогательной, позволяющей повысить проходимость, основным же выступает задний мост.
Несимметричное распределение вращения обеспечивают и муфты, которые устанавливаются вместо межосевого дифференциала. При этом муфты позволяют обеспечивать распределение вращения не в строго заданной пропорции, а в целом диапазоне. То есть, на ряде авто с постоянным полным приводом, в зависимости от условий движения, муфта может менять соотношение от 40/60 до 0/100.
Конструктивное исполнение
Все дифференциалы, используемые на авто, построены по единому принципу – на основе планетарной передачи. Но конструктивных исполнений узла – несколько:
Виды конструкций дифференциалов
Во всех их, кроме кулачкового, разница сводится только к форме и конструктивному исполнению шестерен.
В конических и цилиндрических дифференциалах используются шестеренки соответствующей формы.
Более интересны в плане конструкции червячный и кулачковый узлы. В первом варианте используется червячное зацепление между сателлитами и полуосевыми шестеренками. Такие дифференциалы получили общее название Torsen. Примечательно, что разработано несколько видов конструкции Torsen. Вариант Т1 отличается тем, что сателлиты в нем располагаются перпендикулярно оси вращения. Во втором варианте – Т2, сателлиты располагаются уже параллельно полуосям. Существует еще один тип червячного дифференциала – Quaife. В нем, как и Torsen Т2, сателлиты расположены параллельно, а отличие сводится к форме самих шестеренок.
В кулачковом узле шестеренок вообще нет. В них основными рабочими элементами выступают специальные сухари, установленные между двумя звездочками (кулачковыми шайбами) – внутренней и наружной. Из-за особенностей функционирования этот узел является – дифференциалом повышенного трения.
Виды блокировки
Как уже отмечено, в дифференциалах есть один серьезный недостаток. И решается он использованием специального механизма – блокировки.
По этому критерию узлы делятся на свободные, самоблокирующиеся и с принудительной блокировкой. Узлы свободного типа не имеют в конструкции какой-либо блокировки, поэтому при создании условий негативное качество сразу же проявляется. Такие узлы обычно используются на легковых авто, предназначенных для использования в городских условиях.
В самоблокирующихся узлах дополнительные элементы в конструкции дифференциала при возникновении ситуации, когда весь момент перебрасывается на одно колесо, замедляют вращение полуоси, тем самым направляя часть вращения на другое колесо. Самым распространенным способом обеспечить самоблокировку, является установка фрикционов. Отметим, что червячные дифференциалы не требуют установки дополнительных узлов, поскольку в червячной передаче присутствует эффект самоторможения, поэтому узлы этого типа сами по себе являются самоблокирующимся.
При принудительной блокировке осуществляется жесткое соединение одной из полуосей с корпусом дифференциала, поэтому при задействовании механизма дифференциал полностью прекращает свою работу, и функционирование ведущего моста осуществляется так, как будто колеса соединены между собой жестко одной осью.
Активный дифференциал
Все перечисленные виды дифференциалов работают полностью самостоятельно и вполне справляются с поставленной задачей. Но конструкторам показалось этого мало, поэтому ими был придуман и создан так называемый активный дифференциал.
В обычных узлах распределение вращения делается пропорционально. То есть, замедление одного колеса приводит к пропорциональному возрастанию вращения на втором. Активный же дифференциал позволяет подкорректировать эти пропорции.
Суть его такова – если при прохождении поворота на наружном колесе сделать скорость вращения больше, чем это обеспечивает дифференциал, то возникает эффект подруливания. За счет этого колесо, идущее по внешнему радиусу, «доворачивает» авто, позволяя ему лучше войти в поворот.
А реализовано это путем установки дополнительных планетарных редукторов на полуоси. Причем эти редукторы срабатывают только в определенные моменты, и для этого дополнительные узлы оснастили муфтами с электроприводом.
Принцип работы активного дифференциала
Суть работы активного дифференциала такова – при вхождении в поворот, на полуоси внешнего колеса срабатывает муфта, включая редуктор. Дополнительная передача обеспечивает повышение скорости вращения полуоси, а соответственно и колеса, и оно начинает «подруливать».
Как видно дифференциалы очень разнообразны, и автопроизводители не останавливаются на достигнутом. От модели к модели повышаются их возможности и пределы, скорость работы постоянно возрастает. В конечном счете это может отразиться на надежности в любую из сторон, но безусловно наш комфорт и безопасность возрастает.
Тестовые задания по теме «Карданная передача, главная передача, дифференциал»
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
к теоретическим занятиям по
МДК 01.01 «Устройство автомобилей»
Специальность: 23.02.03 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»
Тема: Карданная передача. Главная передача.
Тесты составлены в соответствии с требованиями программы профессионального модуля ПМ.01 « Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта » специальности 23.02.03 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» дневной формы обучения.
Организация-разработчик: Морской колледж ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет».
Разработчик: Минаев Николай Александрович, преподаватель.
1.Какие функции выполняет главная передача?
а) уменьшает частоту вращения и уменьшает крутящий момент
б) увеличивает частоту вращения и увеличивает крутящий момент
в) уменьшает частоту вращения и увеличивает крутящий момент
г) увеличивает частоту вращения и уменьшает крутящий момент
2.Если крутящий момент, подводимый к одному из колёс ведущего моста, уменьшается, то как изменяется крутящий момент на противоположном колесе этого моста?
3.Какая деталь главной передачи жёстко соединяется с карданной передачей?
а) ведомая шестерня
б) ведущая шестерня
в) чашка дифференциала
4.Какие из перечисленных деталей ведущего моста изменяют свою частоту вращения при изменении направления движения автомобиля?
а) ведомая шестерня главной передачи
в) чашка дифференциала
5.Какие шарниры применяются в передних ведущих мостах изучаемых автомобилей?
а) шарниры неравных угловых скоростей
б) шарниры равных угловых скоростей
в) те и другие в зависимости от конструкции автомобиля
6.Для чего предназначен межосевой дифференциал?
а) для равномерного распределения крутящего момента между двумя ведущими мостами
б) для увеличения крутящего момента при движении автомобиля по труднопроходимым участкам дорог
в) для увеличения скорости при движении по хорошей дороге
г) для достижения всех перечисленных результатов
7.Куда передаётся крутящий момент карданной передачей?
а) от коробки передач к ведущему мосту
б) от коробки передач к раздаточной коробке
в) от коробки передач к не ведущему мосту
8.В каком случае сателлиты дифференциала ведущего моста проворачиваются на своей оси?
а) при движении с ускорениями и замедлениями
б) при пробуксовке одного из колес
в) при криволинейном движении автомобиля
9.Какой из перечисленных шарниров является шарниром неравных угловых скоростей?
а) шарнир, состоящий из вилок, кулаков и диска
б) шарнир, состоящий из фасонных кулаков и шариков
в) шарнир, состоящий из двух вилок и крестовины
10.Изменяет ли карданная передача величину крутящего момента?
б) уменьшает крутящий момент
в) увеличивает крутящий момент
11.В каких случаях следует включать блокировку дифференциала?
а) на сухих дорогах с твердым покрытием
б) на размокших дорогах
в) на скользких дорогах
12.Если при движении автомобиля частота вращения ведущей шестерни главной передачи остается неизменной, а частота вращения одной полуоси увеличивается, то что происходит с частотой вращения другой полуоси?
а) сохраняет прежнюю частоту вращения
б) начинает вращаться с большей частотой
в) начинает вращаться с меньшей частотой
г) увеличивается или уменьшается в зависимости от количества сателлитов
13.Для чего предназначена карданная передача?
а) для увеличения крутящего момента
б) для передачи крутящего момента под углом
в) для плавной работы ведущего моста
г) для гашения вибраций, передающихся от дороги на кузов
Есть ли дифференциал в переднем приводе
Виды, устройство и принцип работы дифференциала
Дифференциал – это механизм трансмиссии, распределяющий подводимый к нему крутящий момент между приводными валами и позволяющий колесам вращаться с разными угловыми скоростями. Особенно это заметно, когда машина проходит поворот. Дифференциал обеспечивает безопасное и комфортное вождение на сухой дороге с твердым покрытием. Однако если автомобиль покинет ее пределы и продолжит двигаться по пересеченной местности, а также в случае гололеда (и других тяжелых погодных условий) этот механизм может лишить автомобиль возможности передвигаться. О том, что такое дифференциал, как он устроен, в чем его вред для внедорожников и как с этим бороться – пойдет речь ниже.
Дифференциал как часть трансмиссии
Дифференциал в автомобиле — это механизм, распределяющий крутящий момент карданного вала трансмиссии между ведущими колесами передней или задней оси (в зависимости от типа привода), позволяя каждому из них вращаться без пробуксовки. В этом заключается основное назначение дифференциала.
Ведуший мост с дифференциалом в разрезе
При прямолинейном движении, когда колеса нагружены одинаково и имеют равную угловую скорость вращения – механизм работает в качестве передаточного звена. Если условия движения изменяются (поворот, пробуксовка) – нагрузка становится неравномерной. У полуосей появляется необходимость вращаться с разными скоростями, и, как следствие, становится необходимым распределить полученный крутящий момент между ними в определенном соотношении. Тогда узел выполняет вторую важную функцию: обеспечение безопасного маневрирования автомобиля.
Схема расположения дифференциала зависит от типа привода автомобиля:
Дифференциал на автомобилях появился не сразу. Конструкторы первых «самодвижущихся экипажей» были очень озадачены плохой маневренностью своих изобретений. Вращение колёс с одинаковой угловой скоростью во время прохождения поворота приводило к тому, что одно из них начинало буксовать или, наоборот, полностью теряло контакт с дорогой. Инженеры вспомнили, что на ранних прототипах первых автомобилей, снабжаемых паровыми двигателями, было устройство, позволявшее избежать потери управляемости.
Механизм распределения вращающего момента изобрёл француз Онесифор Пеккёр. В устройстве Пеккёра присутствовали валы и шестерни. Через них крутящий момент от мотора поступал к ведущим колёсам. Но даже после применения изобретения Пёккера проблема пробуксовки колёс на поворотах не решилась полностью. Выявились недостатки системы. Например, одно из колес в какой-то момент терял сцепление с дорогой. Сильнее всего это проявлялось на обледенелых участках.
Пробуксовка в таких условиях часто приводила к авариям, поэтому конструкторы надолго задумались над тем, как предотвратить занос машины. Решение было найдено Фердинандом Порше. Он стал изобретателем кулачкового механизма, который ограничивал проскальзывание колёс ведущего моста. Немецкое устройство дифференциала нашло применение в автомобилях Volkswagen.
Как устроен дифференциал
Узел работает как планетарный редуктор. Принципиальное устройство дифференциала: шестерни полуосей (5) и сателлитов (4) размещены в чашке (3). Чашка (корпус) жестко соединена с ведомой шестерней (2), которая принимает крутящий момент от ведущей шестерни главной передачи (1). Корпус передает вращение посредством сателлитов полуосям, вращающим ведущие колеса. Разные угловые скорости обеспечиваются благодаря работе сателлитов. Величина крутящего момента остается неизменной.
Применение дифференциалов в зависимости от их видов
Грузовики и легковые автомобили всех типов приводов имеют межколесный дифференциал, передающий вращение колесам. Межосевой дифференциал, распределяющий крутящий момент между мостами, применяют исключительно в полноприводных машинах.
По типу применяемой зубчатой передачи различают следующие виды механизмов:
По количеству зубьев шестерен полуосей:
Благодаря его свойству пропорционально распределять крутящий момент несимметричный дифференциал с цилиндрической передачей устанавливают между мостами полноприводных автомобилей.
Заднеприводные и переднеприводные автомобили оснащают коническим симметричным дифференциалом.
Червячная передача, являясь самой универсальной, используется во всех типах устройств со всеми приводами.
Схема работы дифференциала
Рассмотрим принцип, по которому работает симметричный межколесный конический дифференциал, распределяющий крутящий момент между колесами в трех различных условиях:
При прямолинейном движении
Прямолинейное движение характеризуется равномерным распределением нагрузки между колесами автомобиля. Они имеют одинаковую угловую скорость. Сателлиты, размещенные в корпусе, не вращаются вокруг своих осей. Они передают крутящий момент от ведомой шестерни главной передачи к полуосям через неподвижное зубчатое зацепление.
Работа дифференциала при повороте и прямолинейном движении
При повороте
Когда транспортное средство поворачивает, силы сопротивления и нагрузки распределяются следующим образом:
Таким образом, колеса должны иметь разные угловые скорости. Замедление вращения полуоси внутреннего колеса приводит сателлиты в движение. Они, в свою очередь, посредством конической зубчатой передачи увеличивают скорость вращения полуоси наружного колеса. Крутящий момент, получаемый от главной передачи, остается неизменным.
При пробуксовке
Колеса автомобиля, движущегося даже прямолинейно по скользкой дороге или бездорожью, могут испытывать различную нагрузку: одно из них пробуксовывает, теряя сцепление с дорогой; другое, становясь более нагруженным, замедляется. Повторяется схема поворота. Только теперь она приносит вред: буксующее колесо может получить 100% принятого дифференциалом крутящего момента, а нагруженное вообще перестанет вращаться. Движение автомобиля прекратится.
Эти недостатки работы узла решаются различными способами:
Блокировка дифференциала и система курсовой устойчивости
Чтобы крутящий момент полуосей снова стал одинаковым, нужно блокировать действие сателлитов или обеспечить его передачу от чашки на нагруженную полуось.
Это особенно актуально для машин повышенной проходимости, имеющих полный привод 4Х4. Не только потому что они предназначены для езды по местности с тяжелыми дорожными условиями. Стоит машине, оснащенной тремя дифференциалами (два межколесных, один межосевой), хотя бы в одной из четырех точек потерять сцепление – величина крутящего момента остальных колес устремится к нулевому значению, и машина откажется ехать.
Избежать неприятностей помогает блокировка, которая может быть либо частичной, либо полной (зависит от степени перераспределения усилий между полуосями), а также либо ручной, либо автоматической (зависит от степени контроля со стороны водителя).
Хорошо себя зарекомендовали самоблокирующиеся дифференциалы, распределяющие крутящий момент, учитывая его разность на полуосях или исходя из значений угловых скоростей.
Наиболее сложным совершенным способом устранить недостатки узла является электронная блокировка, реализуемая на базе системы курсовой устойчивости, датчики которой контролирует все необходимые параметры во время движения автомобиля. На основе полученных данных работа автомобиля корректируется автоматически.
Безопасность прежде всего
Дифференциал создан для обеспечения безопасного комфортного маневрирования на трассе. Описанные выше недостатки касаются езды в экстремальных условиях, а также по пересеченной местности. Поэтому если на автомобиле установлен привод ручной блокировки, использовать его нужно исключительно в соответствующих дорожных условиях. А шоссейные автомобили, которые сложно «уговорить» ехать медленнее 100 км/час, эксплуатировать без дифференциала вообще невозможно и даже опасно. Такой вот нехитрый, но бесконечно важный механизм в трансмиссии.
Есть ли дифференциал на переднем приводе
Дифференциал – один из важнейших элементов трансмиссии автомобиля. Его основное предназначение заключается в распределении, изменении и передачи крутящего момента, а при необходимости, для обеспечения вращения двух потребителей с различными угловыми скоростями.
Межколесный дифференциал – это дифференциал, предназначенный для привода ведущих колес, если же он установлен между ведущими мостами в полноприводном автомобиле – межосевой интервал.
Как правило, дифференциал автомобиля располагается в следующим местах:
В основе дифференциала лежит планетарный редуктор. Используемый в редукторе вид зубчатой передачи условно делит дифференциал на три следующих вида:
Червячный – самый универсальный дифференциал и может быть установлен как между осями, так и между колесами. Цилиндрический тип, как правило, располагается в полноприводных автомобилях между осями. Конический тип применяется в основном как межколесный.
Различают также несимметричный и симметричный дифференциалы автомобиля. Несимметричный тип устанавливается между двумя приводными осями и позволяет передавать крутящий момент в различных пропорциях. Симметричный тип, как правило, устанавливается на главных передачах и позволяет передает на два колеса равный по значению крутящий момент.
Шестерни сателлитов по своему принципу работы напоминают планетарный редуктор и служат для соединения между собой корпуса и полуосевой шестерни. Последние в свою очередь соединяются с помощью шлицов с ведущими колесами. В различных конструкциях используются четыре или два сателлита, в легковых автомобилей чаще используется второй вариант.
Чашка дифференциала или корпус – ее основное предназначение заключается в том, чтобы передавать через сателлиты крутящий момент от главной передачи к полуосевым шестерням. Внутри него располагаются оси для вращения сателлит.
Солнечные или полуосевые шестерни – предназначены для передачи крутящего момента с помощью полуосей на ведущие колеса. Левая и правая шестерни могут иметь как одинаковое, так и различное между собой число зубцов. В свою очередь шестерни с различным число зубов используются для образование несимметричного дифференциала, а с одинаковым количеством – для симметричного.
Принцип работы автомобильного дифференциала
Работает дифференциал следующим образом: вращая одно из ведущих колес автомобиля, второе начнет вращаться в противоположном направлении, но при этом должно выполняться условие неподвижности карданного вала. В данном случае стеллиты вращаются в свих осях, играя роль шестерни.
Если завести двигатель и включить сцепление и любую из передач, начнет свое вращение карданный вал, передающий свой крутящий момент через цилиндрические и конические шестерни коробке дифференциала.
Таким образом, во время движения автомобиля по кривой траектории одно колесо замедляет свой ход, второе наоборот увеличивает его. В результате устраняется пробуксовка и скольжение колес и каждое из них вращается с той скоростью, которая необходима для безопасного движения.
Во время движения автомобиля по прямой, ничего особенного не происходи и дифференциал передает крутящий момент на оба колеса в одинаковом соотношении. Шестерни полуосевые вращаются с одинаковой угловой скоростью, так как сателлиты в этом случае находятся в неподвижном состоянии.
При движении на скользких покрытиях дифференциал обладает одним существенным недостатком – он может вызвать боковой занос машины, так как на буксующем колесе низкая сила сцепления с покрытием и оно начинает вращаться в холостую.
Самые простейшие дифференциалы автомобиля обладают еще одним недостатком. При попадании грязи или прочих сторонних элементов между шлицами крутящий момент может передаваться в различном соотношении, даже 0 к 100. Таким образом, одно колесо останется в абсолютно статичном положение.
Современные модели практически лишены данного недостатка. Их устройство отличается ручной или автоматической более жесткой блокировкой. Более того, во многих легковых современных машинах устанавливаются системы стабилизации и курсовой устойчивости, позволяющие оптимизировать в зависимости от траектории движения автомобиля распределение крутящего момента.
Как работает дифференциал — видео:
На этом всё, теперь вы знаете устройство дифференциала.
Здравствуйте друзья читатели! Поговорим о механизме, который есть и будет на каждом автомобиле – дифференциал. Что такое дифференциал в автомобиле и зачем нужен? Дифференциал нужен для оптимального распределения крутящего момента при поворотах и маневрировании, когда колеса начинают крутиться с разными угловыми скоростями.
Дифференциал, как я думаю о нем, должен писаться с большой буквы. Он являет собой самый первый сложный шестеренчатый механизм, изобретенный на заре автомобилестроения. Поняв его и испытав восторг от человеческого гения, который смог так просто решить важную проблему, ты убедишься что сути-то он прост как пять копеек, а какую задачу решил!
О нем особо никто теперь не думает, он есть — да и есть, и должен быть всегда. Привыкли. А ведь без него нет ни одного автомобиля. Это важнейший элемент трансмиссии!
Где расположен дифференциал:
Те дифференциалы, которые работают на ведущих колесах называют межколесными, а дифференциалы, распределяющие моменты между осями автомобиля – межосевыми.
Принцип работы дифференциала построен на идее планетарного редуктора. В зависимости от использования вида шестерен, дифференциалы бывают следующих видов: цилиндрические, конические, червячные.
Дифференциал конический, как правило применяют в межколесных дифференциалах. Цилиндрический распространен, ввиду его конструктивной простоте, в межосевых дифференциалах. Червячный признан как универсальный и самый тихий в работе, хотя самый сложный в изготовлении, применяется и в межколесных и в межосевых.
Устройство дифференциала автомобиля
Рассмотрим устройство дифференциала автомобиля. Все дифференциалы имеют один и тот же принцип – принцип планетарного редуктора. То есть имеют полуосевые шестерни и бегущие по ним, шестерни – сателлиты.
Корпус (чашка дифференциала) принимает крутящий момент от шестерни главной передачи, чарез оси сателлитов и сами шестерни-сателлиты и передает на полуосевые шестерни.
Сателлитов может быть два или четыре в коническом дифференциале, это зависит от мощности автомобиля.
В конических и червячных дифференциалах из ровно в два раза больше, это связано с конструктивной особенности такого типа дифференциалов. Пары сателитов распределяется каждый на свою полуосевую шестерню.
Полуосевые шестерни, в планетарке их еще называют светлым название «солнечные шестерни», передают уже крутящий момент на колеса. Левые и правые полуосевые шестерни могут иметь разное количество зубьев, такие дифференциалы называют несимметричные. Нессиметричные дифференциалы, соответственно, имеют и пары сателлитов с разным количеством зубов (рассмотрите внимательно конический дифференциал на чертеже выше).
Несмотря на ассиметричность, дифференциалы работают так же как и симметричные, и та или иная идея конструкторов по компоновке этих механизмов обусловлена лишь соображениями компактности и конструктивной необходимости.
Работа дифференциала
Работа межколесного дифференциала характеризуюется тремя режимами:
При движении прямо, силы распределяются поровну на каждое колесо, крутящий момент через корпус передается на сателлиты. Сателлиты не вращаются на своих осях, соответственно полуоси вращаются с равными угловыми скоростями.
В повороте же начинает работать дифференциал, то есть выполнять работу, для которой он и был создан. Внутренне колесо начинает бежать по меньшему радиусу, а внешнее по большому, угловые скорости на полуосевых шестернях начинают меняться. Сателлиты начинают вращаться вокруг своих осей, которые увеличивают скорость внешней шестерни полуоси, бегущего по внешнему радиусу колеса и уменьшать угловую скорость внутренней шестерни, полуось и колесо, бегущего по внутреннему радиусу.
Суммы частот вращения полуосевых шестерен всегда соответствуют частоте вращения ведомой шестерни главной передачи. Поэтому при повороте тяга на колеса всегда одинаковая и никогда не происходит пробуксовки внутреннего колеса, при условии равного сцепления колес с дорогой.
Если же автомобиль попадает в условия скользкой дороги, то колесо у которого меньшее сцепление начинает пробуксовавать, вращаться быстрее, а то колесо у которого сцепление с дорогой больше, просто перестает вращаться и по сути дела автомобиль просто будет стоять на месте с одним вращающемся колесом. Это тот минус дифференциала, который обусловлен его конструкцией.
Бороться с таким явление можно, и конструкторы придумали блокировку дифференциала. Но об этом в другой статье.
Спасибо за внимание! Переходите в другую статью, там наверняка вы найдете много для себя полезного. И поделитесь с друзьями в соц.сетях.
Честный полный привод является залогом высокой проходимости автомобиля или другой техники. Но вот реализуется он практически всегда с применением межосевых и межколесных дифференциалов, а на кроссоверах так вообще используются вискомуфты, которые не подходят для полного бездорожья. Принцип работы дифференциала упрощенно выглядит так: крутящий момент передается туда, где легче провернуть ось или колесо. Сделано это преимущественно для улучшения управляемости, особенно в поворотах, когда колеса вынуждены вращаться с разными угловыми скоростями. Но вот на бездорожье наличие дифференциала способствует ухудшению проходимости из-за того, что крутящий момент передается колесу, имеющему наихудшее сцепление с поверхностью. И если межосевой дифференциал часто имеет возможность блокировки, как на той же Ниве, то межколесный редко отличается такой полезной функцией, за исключением, разве что, некоторых дорогих внедорожников.
«Электродуговая» блокировка дифференциала
Почти на любой внедорожник в продаже можно найти самоблокирующиеся и принудительно блокирующиеся дифференциалы. Их конструкция может быть различной, соответственно выбор довольно разнообразным, особенно на массовые внедорожники, такие как Нива, УАЗ, Toyota Land Cruiser, Mitsubishi Pajero и прочие. Но самым бюджетным и простым способом заблокировать любой дифференциал является его заварка. Просто с помощью сварочного аппарата привариваем сателлиты к осевым шестерням и получаем постоянно заблокированный дифференциал.
Такой подход часто используют любители дрифтинга и бездорожья. Заваренный редуктор позволяет равномерно распределить крутящий момент между колесами, тем самым значительно повысив проходимость автомобиля. Но есть и обратная сторона, заблокированный мост существенно ухудшает управляемость, поэтому использовать такой автомобиль на дорогах общего пользования опасно.
Плюсы и минусы заваренного редуктора на бездорожье
В статье про трицикл из мотоцикла Урал я говорил, что дифференциал в жигулевском мосту заварен. Но позже туда был установлен обычный дифференциал. Разница почувствовалась сразу.
Перевернутый жигулевский мост на трицикле
Итак, перечислим основные достоинства заваренного дифференциала на бездорожье:
На этом достоинства «электродуговой» блокировки моста заканчиваются, а недостатков у нее не меньше.
Вывод
Заметного ухудшения проходимости после установки на трицикл обычного дифференциала не наблюдалось. Даже на скользкой поверхности «гребут» обычно два колеса. Только если сцепление с поверхностью у колес заметно различается, тогда блокировки действительно не хватает. Зато управляемость заметно улучшилась, что позволило виртуозно маневрировать в сложных ситуациях. А это, как я считаю, гораздо важнее. Конечно, блокировка бы не помешала, но только автоматическая или подключаемая вручную. Но не постоянная.
Еще нужно учесть, что перечисленные плюсы и минусы заваренного моста ярко проявляются при использовании его на трицикле. Т.е. если, скажем поставить заваренный мост на автомобиль, у которого база гораздо больше, то управляемость ухудшится не так сильно. А если он еще и полноприводный, то этот эффект будет еще менее заметен. Но лучше все таки потратиться на самоблоки или принудительные блокировки, если речь идет об автомобиле, который будет использоваться не только для бездорожья, но и для повседневных поездок по городу.
А.С. Исаев. Изучайте автомобиль
Купить химию для промывки автомобильных деталей
Ультразвуковая очистка
Купить химию для промывки и реставрации картриджей в Пугачев
Промывки инжектора
сертифицированные ВНИИЖТ- «Фаворит К» и «Фаворит Щ», внутренняя и наружная замывка вагонов.
Фаворит д ля ультразвуковой очистки в Чап аевск
Химия для катеров и яхт
Устройство автомобиля и его механизмов
Главная передача, дифференциал и полуоси
Главная передача предназначена для передачи вращающего усилия с продольного карданного вала на поперечные валы (полуоси), приводящие в движение ведущие колеса автомобиля.
Кроме того, в главной передаче снижается скорость вращения полуосей и соответственно увеличивается тяговое усилие на ведущих колесах.
Фиг. 129. Главная передача автомобиля.
Ведомая шестерня главной передачи передает вращающее усилие полуосям и колесам автомобиля через механизм дифференциала. При наличии этого механизма ведущие колеса автомобиля могут вращаться одно независимо от другого, с различной скоростью.
Фиг. 130. Пути, проходимые ведущими колесами автомобиля на повороте.
Если сцепление шин с дорогой достаточно хорошее, то в этом случае могло бы произойти скручивание или поломка ведущей оси. Поэтому заднюю ведущую ось нельзя делать цельной и необходима установка механизма, обеспечивающего возможность вращения ведущих колес автомобиля с различной скоростью.
Таким образом, в автомобиле применяются две отдельные полуоси, жестко связанные с ведущими колесами и вращающиеся только вместе с ними. Колеса закреплены на внешних концах полуосей, а внутренние концы полуосей соединены между собой коническими шестернями, позволяющими полуосям вращаться независимо одна от другой (фиг. 131).
Для пояснения устройства и принципа работы дифференциала проделаем простой опыт. Положим на стол две зубчатые рейки / (фиг. 131, а) и 2, которые можно передвигать одной тягой 4 только поочередно. Если к тяге 4 присоединить шарнирно стержень 3, а его, в свою очередь, поместить между зубьями двух реек, то одной тягой можно будет двигать обе рейки, но только до тех пор, пока сопротивление движению обеих реек одинаково. Если одна из реек будет задержана (повысится сопротивление ее движению), то стержень 3 выйдет из зацепления с рейками и продвигать их далее не сможет. Заменим теперь стержень 3 на тяге 4 шестерней 5. В этом случае, при одинаковом сопротивлении движению реек, они будут под действием усилия тяги 4 двигаться вперед с одинаковой скоростью, равной скорости движения тяги. При задержании одной из реек, допустим рейки 2, шестерня не выйдет из зацепления с зубьями реек, хотя и будет провертываться в петле тяги 4. При этом рейка 1 будет двигаться быстрее, чем движется тяга 4, а при полной остановке рейки 2 скорость рейки 1 будет вдвое больше скорости тяги 4. Принцип устройства и работы рассмотренного механизма не изменится, если зубчатые рейки и цилиндрическую шестерню заменить коническими ше стернями.
Поместим между двумя коническими шестернями 2 и 3 полуосей задних колес (фиг. 131, б) шестерню 5, свободно вращающуюся на оси 4. Шестерню 5 называют сателлитом. Если взяться за ось 4 сателлита и начать продвигать ее вокруг оси шестерен и полуосей /, то сцепленный с шестернями 2 и 3 сателлит 5 начнет вращать обе полуоси вместе с колесами. Для более равномерной передачи вращающего усилия применяют не один, а два или четыре сателлита, установленные один от другого па равном расстоянии по окружности полуосевых шестерен.
Чтобы сателлиты могли вращать колеса автомобиля, нужно вращать оси сателлитов в плоскости, перпендикулярной к полуосям. Это легко осуществить, если соединить ось 4 сателлитов с ведомой шестерней главной передачи (фиг. 131, в). Обычно ось сателлитов установлена в отверстиях коробки, закрывающей механизм дифференциала и жестко скрепленной с ведомой шестерней главной передачи.
Таким образом, карданный вал вращает ведущую шестерню 5 и сцепленную с ней ведомую шестерню / главной передачи. Вместе с этой шестерней и коробкой 7 дифференциала вращается ось 4 сателлитов и установленные на ней сателлиты 3.
Сателлиты сцеплены с шестернями 6 и 8, установленными на шлицах полуосей 2. Поэтому вместе с сателлитами начинают вращаться шестерни полуосей и ведущие колеса автомобиля. При этом, если сопротивление движению каждого из колес одинаково, оба ведущих колеса автомобиля вращаются с одинаковой скоростью, а весь механизм дифференциала вращается как одно целое (фиг. 132, а). При таком движении сателлиты не проворачиваются на своей оси, а только приводят во вращение одновременно обе шестерни полуосей.
Что произойдет, если одно из колес придержать, т. е. увеличить сопротивление движению, не прекращая вращения ведущей шестерни главной передачи? Допустим, что ведомая шестерня главной передачи делает один полный оборот в минуту. Если одно колесо остановлено, то второе в результате работы сателлитов повернется за это же время на два оборота (фиг. 132, б). Это произойдет потому, что сателлиты будут вынуждены вращаться вокруг своей оси из-за остановившейся шестерни одной из полуосей. При вращении сателлитов шестерня другой полуоси будет вращаться быстрее шестерни главной передачи в 2 раза. Таким образом, шестерня другой полуоси сделает не один, а два оборота (один оборот вследствие вращения ведомой шестерни главной передачи и один оборот благодаря вращению сателлитов вокруг своей оси). Такое явление можно наблюдать при буксовании автомобиля. При этом колесо, находящееся на твердом грунте, вообще не вращается, а колесо, находящееся на скользкой или грязной дороге, вращается на месте (буксует). Буксующее колесо вращается со скоростью, вдвое превышающей скорость вращения ведомой шестерни главной передачи.
Фиг. 133. Устройство главной передачи и дифференциала.
При эксплуатации автомобиля чаще встречаются случаи, когда одно ведущее колесо вращается с уменьшенной скоростью, то другое с повышенной скоростью (например, на повороте) по отношению к скорости вращения ведомой шестерни главной передачи (фиг. 132, б). В этом случае снова допустим, что ведомая шестерня главной передачи делает один оборот в минуту. Пусть в то же время одно ведущее колесо сделает только половину оборота, тогда противоположное ведущее колесо за это же время должно сделать полтора оборота.
Дифференциал обеспечивает возможность вращения ведущих колес автомобиля с различными скоростями одного по отношению к другому во всех случаях, когда различны пути, проходимые колесами за одно и то же время. Колеса проходят различные пути не только при повороте автомобиля, но и при движении по неровной дороге и при разных радиусах качения колес вследствие неодинакового давления воздуха в шинах или износа беговой поверхности шин.
Устройство главной передачи и дифференциала автомобиля показано на фиг. 133. Главная передача заключена в картере 7, отлитом из ковкого чугуна. Хвостовик ведущей шестерни 9, соединяемый с карданным валом, установлен в шариковых или роликовых подшипниках качения 8, причем конические регулирующиеся роликовые подшипники воспринимают осевые усилия, возникающие при работе конических шестерен. Ведомая шестерня 4 главной передачи выполнена в виде зубчатого венца, привернутого болтами или приклепанного к коробке 10 дифференциала. Коробку 10 делают или цельной, или разъемной, состоящей из двух частей (чашек), скрепляемых между собой болтами. Коробка дифференциала установлена в картере 7 на конических роликовых подшипниках 5. Иногда подшипники устанавливают в гнездах картера заднего моста. Подшипники обычно имеют устройство для регулировки, что необходимо для правильной установки зацепления зубьев шестерен главной передачи.
Сателлиты 2 надеты на ось 1 и входят в зацепление с шестернями 5 полуосей 6. Ступицы полуосевых шестерен вращаются в гладких подшипниках, образованных отверстиями в цапфах коробки дифференциала. Механизм главной передачи, дифференциал и полуоси заключены в общий картер заднего моста. Внутри кожухов полуосей, на наружных концах, установлены шариковые подшипники, в которых вращаются полуоси.
Как работает дифференциал
1. Для чего нужен дифференциал.
Статья для тех, кто вдруг (внезапно:)) заинтересовался тем, как работает дифференциал. Эта штуковина есть в любом современном автомобиле (да и в несовременных, наверное, тоже). Дело в том, что данное устройство необходимо для нормальной езды при прохождении поворотов.
Итак, начнём с того, что во время поворота колёса на одной оси проходят неодинаковое
расстояние. Внешнее от центра поворота колесо проходит большее расстояние, так как радиус описываемого им круга больше.
Если колёса не ведущие и находятся каждое на своей полуоси проблем нет. Они просто крутятся с разной скоростью, будучи никак не связаны между собой. Но с ведущими колёсами так не получается, ведь они связаны между собой трансмиссией (от лат. transmissio — пересылка, передача). То есть оба колеса на одной оси должны принимать крутящий момент от двигателя через трансмиссию, в которую обычно входит сцепление, коробка передач, главная передача с дифференциалом, ведущие полуоси и ШРУСы. В случае с задним приводом перед главной передачей добавляется кардан и убирается ШРУС.
На прямой оба (или сколько их там есть, неважно) ведущих колеса вращаются с одинаковой скоростью и друг дружке не мешают. Но если они продолжат вращаться с одинаковой скоростью в повороте, то внутреннее колесо всё время будет пробуксовывать, что очень плохо для управляемости и устойчивости машины. К тому же износ резины будет бешеный.
Теоретически возможно что и внешнее колесо будет как бы «тащиться» за внутренним, не успевая проворачиваться с нужной для нормального качения скоростью, но на практике во время поворота на него ложится больше «условной половины» веса автомобиля за счёт действия центробежной силы, поэтому внутреннему колесу провернуться легче.
В общем, дифференциал нужен для того, чтобы ведущие колёса имели возможность вращаться с разной скоростью при этом оставаясь связанными с двигателем.
2. Принцип работы дифференциала.
За счёт чего же дифференциал может передавать разную скорость вращения на колёса? Признаюсь, в своё время в школе на Автоделе я, наверное, половину урока потратил, допытываясь у преподавателя, как же всё-таки он работает, пока наконец не понял:).
В общем, смотрим на рисунок (для простоты я взял задний привод, на переднем функционально то же самое, просто дифференциал спрятан внутри КПП):
От двигателя усилие передаётся через ведущую шестерню на ведомую шестерню. Та жёстко соединена с крестовиком водила дифференциала, на котором находится сателлит. Сателлит может свободно вращаться в обе стороны вокруг своей оси, при этом находится в зацеплении с шестернями обеих полуосей, от которых вращение идёт на колёса.
При езде по прямой обе полуоси крутятся с одинаковой скоростью и сателлит вращается вместе с ведомой шестернёй, не вращаясь при этом вокруг своей оси. Вернее, если следовать последовательности действия силы, то ведомая шестерня вращается вместе с сателлитом, а он передаёт вращение на полуоси, распределяя крутящий момент пополам.
Но если возникает необходимость увеличения скорости одного из колёс (как при повороте), то сателлит начинает вращаться вокруг своей оси, добавляя ему скорости, и убавляя на то же значение скорость вращения другого колеса. Вот, в общем-то, и всё нехитрое, но гениальное в своей простоте решение. Для меня, помню, самым сложным было представить мысленно, как сателлит одновременно крутится по оси ведомой шестерни и своей собственной. Ниже есть видео, наглядно демонстрирующее весь процесс в движении. И да, сателлитов может быть не два, а четыре, расположенных крестом.
3. Межосевой и межколёсный дифференциал.
В полноприводном автомобиле усилие передаётся на все четыре колеса. Поэтому и решать проблему с разностью скоростей вращения приходится относительно всех четырёх колёс. В этом случае ставят межколёсные дифференциалы на каждую ось (т. е. дифференциал «разрешающий» разноскоростное вращение на одной оси, располагается между колёс этой самой одной оси) и ещё один дифференциал — межосевой, как явствует из названия, ставят между осями, обычно в раздаточной коробке («раздаёт» мощность с двигателя на две оси, если говорить о 4×4).
Выглядит примерно так:
В центре раздаточная коробка с межосевым дифференциалом.
Да, не всегда полный привод означает наличие межосевого дифференциала. В так называемых part-time (т. е. непостоянно, подключаемо) полноприводных машинах дифференциала может и не быть, поскольку в этом случае предусматривается, что полный привод будет подключаться там, где возможны проскальзывания колёс (грязь, снег, лёд). Преодолевая такие участки пути автомобиль будет двигаться недолго и небыстро, а значит, можно не усложнять конструкцию и смириться с некоторым проскальзыванием. Поэтому в таких машинах чётко прописано ограничение по подключению полного привода (скорость, время работы).
В случае, если полный привод постоянный (full time), там стопроцентно стоит межосевой дифференциал той или иной конструкции.
4. Зачем нужна блокировка дифференциала.
Наличие дифференциала не только решает одни проблемы, но и создаёт другие. Особенность его такова, что крутящий момент всегда будет передаваться по более лёгкому пути, т.е. на колесо, которое прокрутить легче. На практике это означает, что если вы одним ведущим колесом стоите на асфальте, а другим — на льду, то тронуться вам если и удастся, то с большим трудом, поскольку из-за наличия дифференциала всё усилие уйдёт на проскальзывающее на льду колесо. Оно будет вращаться с бешеной скоростью в то время как другое колесо будет стоять без движения. Думаю, каждый автоводитель сталкивался с такой ситуацией.
Помню мне как-то пришлось помогать вытолкнуть RangeRover Vogue (или Evoque, уже не помню), вставший во дворе одним колесом в ямку со льдом. За рулём сидела девушка, а её муж, матерясь на «очередное говно за два миллиона», вместе со мной враскачку выталкивал машину из ямки. Дело было давно, тогда такие машины ещё стоили два миллиона:)).
Чтобы решить эту проблему придумали блокировку дифференциала. То есть при определённых условиях работа дифференциала (условно, вращение сателлитов вокруг своей оси) может быть заблокировано. Иногда это можно сделать вручную. Например, на Ниве межосевой дифференциал блокируется специальным рычагом с места водителя. Есть машины, на которых все дифференциалы можно заблокировать с кнопки в салоне.
Схематически блокировка дифференциала выглядит таким образом: На одной из полуосей стоит кулачковый механизм, при включении блокировки входящий в жёсткое зацепление с ответной частью на ведомой шестерне/водиле. Таким образом блокируется возможность сателлита прокручиваться вокруг своей оси, так как усилие идёт уже не через него, а непосредственно с ведомой шестерни на полуось. А раз шестерня полуоси не даёт крутиться сателлиту, то и вторая полуось является как бы жёстко подключенной через неподвижный сателлит.
Помимо принудительной блокировки дифференциала на машины могут устанавливать самоблокирующиеся дифференциалы, или LSD (limited slip differential). Такие агрегаты могут блокироваться самостоятельно при достижении определённого условия, как правило, определённой разницы в скорости вращения полуосей. В принципе это оптимальный выбор для среднестатистического полноприводника, поскольку на хорошей дороге они ведут себя как обычные «открытые» дифференциалы, а в случае проскальзывания постепенно («мягко») блокируются и передают момент на колесо с более лучшим сцеплением.
Существует достаточно много разновидностей устройства таких дифференциалов, общим для всех является то, что работают (включаются) они за счёт повышения трения при пробуксовке одного из колёс.
6. Масло для дифференциала (заднего моста).
Поскольку дифференциал — это устройство с вращающимися и трущимися между собой деталями, в нём необходимо использовать смазочный материал. Как правило это специальное масло для мостов.
Специальность, впрочем, условная. В обычные задние мосты (где и стоит межколёсный дифференциал у обычных заднеприводных авто типа «классики») заливается трансмиссионное масло с допуском GL-5. По-другому его ещё называются маслом для гипоидных передач. Гипоидная (червячные) передача — самый тяжелонагруженный тип шестерёнчатой передачи в автомобиле, поэтому масло нужно наиболее износостойкое.
Дифференциалы переднеприводных авто смазываются маслом, заливаемым в КПП (поскольку конструктивно являются её частью). Это либо GL-4, либо универсальное GL-4/GL-5.
Для дифференциалов повышенного трения требуется особое масло с маркировкой LSD (т.е. для limited slip differential). Это объясняется тем, что принцип работы на трении учитывает в том числе свойства масла, которые должны отличаться от обычной трансмиссионки.
7. Наглядное видео о том, как работает дифференциал.
8. Итого.
Традиционное «итого» по вопросу о том, как работает дифференциал:
Принцип работы автомобильного дифференциала
Крутящий момент, создаваемый двигателем внутреннего сгорания, передается колесам с помощью различных механизмов – валов, шлицевых и шестеренчатых передач, дифференциалов. Последние вызывают наибольший интерес у любителей экстремальной езды по бездорожью, поскольку принимают участие в распределении мощности. Многие автолюбители слабо представляют работу данного узла, поэтому стоит рассмотреть вопрос, что такое дифференциал в автомобиле, объяснить его устройство и принцип действия.
Назначение механизма
Чтобы понять роль дифференциала, применяющегося в транспортных средствах всех типов, нужно рассмотреть конструкцию обычного планетарного редуктора, передающего усилие от карданного вала двум полуосям. Алгоритм работы агрегата прост:
Без дифференциала редуктор поровну распределяет крутящий момент на 2 оси, в результате колеса вертятся с одинаковой скоростью. Такое разделение вполне годится для прямолинейного движения, которое в реальности встречается довольно редко – даже при езде по ровным участкам трассы автомобиль отклоняется от прямой линии.
Чтобы машина идеально прошла поворот, колеса одного моста должны вращаться с разными скоростями, поскольку внешнее катится по более широкой дуге. Простой редуктор, обеспечивающий одинаковое вращение обеих полуосей, на повороте заставит одну шину скользить, вторую – буксовать, что заметно ухудшает маневренность авто.
Справка. Проблема весьма актуальна для внедорожников с постоянным полным приводом. В данном случае крутящий момент делится не только между колесами, но и между осями, вращающими редукторы переднего и заднего моста.
Совмещенный с планетарным редуктором дифференциал нужен для изменения угловых скоростей правого и левого колеса в зависимости от крутизны поворота. Механизм автоматически распределяет крутящий момент на полуоси, позволяя колесным покрышкам совершать разное число оборотов при движении автомобиля по дуге. Без дифференциала нормальная эксплуатация транспортного средства невозможна по таким причинам:
Как работает свободный дифференциал?
Механизмами данного типа оснащается подавляющее большинство машин с приводом на переднюю либо заднюю ось. В первом случае узел размещается внутри коробки передач, во втором является частью планетарного редуктора заднего моста.
Конструкция планетарной передачи подразумевает использование шестеренок конической формы. Существуют и другие разновидности автомобильных редукторов – цилиндрические, конусно-цилиндрические и червячные.
Устройство дифференциала свободного типа предусматривает совмещение с главной передачей. Механизм заднего моста включает следующие детали:
В легковых авто устанавливается 2 сателлита, на грузовиках – четыре.
Изучить принцип работы свободного дифференциала предлагается на примере:
Дифференциал получил название свободного, поскольку передает больший крутящий момент на колесо, которое вращается легче. Понятно, что на повороте шина внутри дуги сопротивляется вращению, поэтому дифференциал отдает больше мощности другой оси – противоположное колесо крутится быстрее.
Примечание. Полноприводные авто и внедорожники оснащаются тремя дифференциальными разделителями мощности – межосевым (ставится в раздаточной коробке) и двумя межколесными.
Свободный механизм решает главную проблему, но создает побочную. Когда одна покрышка начинает контактировать со скользким покрытием – льдом, укатанным снегом, грязью, начинается пробуксовка. Причина – дифференциальный механизм, отдающий максимум мощности в сторону наименьшего сопротивления. Для предотвращения подобных ситуаций на многих автомобилях задействована временная блокировка дифференциала.
Разновидности механизмов
Чтобы избавиться от пробуксовок на скользком дорожном покрытии либо в условиях бездорожья, производители комплектуют транспортные средства дифференциальными устройствами следующих конструкций:
В первом варианте применяется рассмотренный выше шестеренчатый узел, дополнительно оснащенный блокировочным устройством. Система функционирует просто: в случае необходимости водитель активирует привод, фиксирующий сателлиты в неподвижном состоянии. Крутящий момент начинает делиться ровно пополам, оси вращаются с одинаковой скоростью и транспортное средство успешно преодолевает проблемное место.
Принудительная блокировка межосевого дифференциала включается с помощью различных приводов:
Аналогичные приводные элементы применяются для остановки и удержания сателлитов переднего либо заднего моста.
Автомобили дорогой комплектации производители оснащают антипробуксовочной системой. Она «обманывает» дифференциальное устройство другим способом: по сигналу датчика, фиксирующего быстрое вращение одного колеса, электроника отдает команду его притормозить. Тогда сателлитные шестеренки начинают передавать больше мощности на другую ось и авто прекращает «грестись» на месте.
Устройство повышенного сопротивления
Помимо сателлитов, ведущих и ведомых шестерен, дифференциал повышенного трения включает такие элементы:
Стальные и фрикционные диски (похожие применяются в сцеплении) установлены поочередно, первые вращаются вместе с корпусом, вторые – с осями. Конусообразная шестеренка надета на шлицы оси и способна смещаться на определенное расстояние. Пружина поддавливает 2 противоположных осевых шестерни.
Частичная блокировка дифференциала происходит следующим образом:
Подобное устройство самостоятельно регулирует степень блокировки – чем медленнее крутится покрышка с хорошим сцеплением, тем сильнее сжимаются диски и подается больше крутящего момента.
Самоблокирующиеся передачи Torsen
Принцип работы данных механизмов базируется на одной особенности червячной пары: шестеренка способна передавать вращение сателлиту, но обратное действие невозможно. Все шестерни, включая сателлитные, сделаны в виде цилиндров с косыми дугообразными зубьями. Всего в механизме применяется 3 пары червячных сателлитов, установленных вокруг шестеренок полуосей.
Самоблокирующийся дифференциал работает так:
Устройство Torsen – самое надежное и передовое, но слишком дорогое, поэтому ставится на машины максимальной комплектации. В остальных применяются более доступные механизмы повышенного трения.
В среде любителей экстремальной езды по бездорожью известен простейший способ избежать пробуксовок – блокировка заднего дифференциала с помощью сварки. Сателлиты намертво привариваются к осям и всегда находятся в неподвижном состоянии. Правда, подобные автомобили предназначены только для езды по грунту и снегу – эксплуатировать их на твердом покрытии чересчур неудобно и дорого.
Дифференциал коробки передач
Дифференциал — механизм в устройстве трансмиссии, который необходим для передачи, преобразования и распределения крутящего момента. В случае с автомобилем, дифференциал отвечает за распределение момента между ведущими колесами, а также позволяет колесам вращаться с разной угловой скоростью при определенных условиях.
Где находится дифференциал в устройстве трансмиссии автомобиля, виды дифференциалов
Как известно, автомобили бывают переднеприводными, заднеприводными, а также полноприводными. Что касается места расположения дифференциала:
Что касается устройства и особенностей конструкции, в основу дифференциала положен планетарный редуктор. С учетом типа зубчатой передач, которая применена в редукторе, дифференциал (редуктор) может быть: коническим, цилиндрическим, червячным. Теперь давайте рассмотрим устройство и принцип работы дифференциала более подробно.
Устройство дифференциала и принцип работы
Начнем с первого типа. Конический дифференциал зачастую выполнят функцию межколесного дифференциала. Цилиндрический дифференциал обычно встречается на полном приводе и ставится между осями. Червячный дифференциал универсален, что позволяет ставить механизм как между колесами, так и использовать в качестве межосевого.
При этом наиболее распространенным является конический дифференциал, а базовые элементы его конструкции активно используются и в устройстве других типов дифференциалов. По этой причине рассмотрим устройство и принцип работы конического дифференциала в качестве примера.
Сами сателлиты, которые реализуют функцию планетарной шестерни, позволяют соединить корпус и полуосевые шестерни. С учетом того, какую величину крутящего момента нужно передать, в конструкцию дифференциала могут интегрировать 2 или 4 четыре сателлита.
Солнечные (полуосевые шестерни) осуществляют передачу крутящего момента на ведущие колеса автомобиля. Передача происходит через полуоси, соединение полуосевых шестерен и полуосей выполнено через шлицы.
В первом случае симметричный дифференциал позволяет распределять крутящий момент по осям в равной степени, причем независимо от величины угловых скоростей ведущих колес.
Такой дифференциал используют для установки между колесами (симметричный межколесный дифференциал). Несимметричный дифференциал способен разделять крутящий момент в том или ином соотношении. Данная особенность позволяет использовать его между ведущими осями.
Теперь перейдем к принципам работы дифференциала. Прежде всего, симметричный дифференциал работает в трех основных режимах. Первый режим – движение по прямой, второй — движение в повороте, третий — езда по дорогое с плохим сцеплением (грязь, лед и т.д.).
Когда автомобиль движется прямо, колеса испытывают равнозначное сопротивление. Происходит передача крутящего момента от главной передачи на корпус дифференциала. Вместе с корпусом перемещаются сателлиты, которые, в свою очередь, осуществляют передачу момента на ведущие колеса.
Однако если машина заходит в поворот, колесо, которое находится ближе к центру (внутреннее ведущее) нагружается сильнее и начинает испытывать большее сопротивление сравнительно с наружным колесом (дальним от центра поворота).
В результате роста нагрузки внутренняя полуосевая шестерня несколько замедляет вращение, а это приводит к тому, что сателлиты начинают вращаться вокруг своей оси. Такое вращение сателлитов приводит к увеличению частоты вращения наружной полуосевой шестерни.
Если же автомобиль забуксовал в грязи, в снегу или на льду, одно колесо испытывает большее сопротивление, чем другое. В этом случае дифференциал (благодаря своей конструкции) инициирует ускоренное вращение буксующего колеса, тогда как другое колесо замедляется.
Выходом из ситуации становится необходимость увеличения крутящего момента на колесе, которое не буксует. Для этого дифференциал необходимо заблокировать. По этой причине внедорожники имеют дополнительную возможность блокировки дифференциала, тогда как легковые авто и даже некоторые современные бюджетные «паркетники» лишены такой функции.
Устройство и принцип работы механической коробки передач. Виды механических коробок (двухвальная, трехвальная), особенности, отличия
Автоматическая коробка передач (АКПП, АКП) «классического» типа с гидротрансформатором: устройство и принцип работы. Плюсы и минусы гидромеханической АКПП.
Передачи включаются туго или не включаются скорости на механической коробке передач: основные причины неисправности и возможные неполадки.
Коробка передач «механика»: основные плюсы и минусы данного типа КПП, принцип работы механической трансмиссии автомобиля (МКПП).
Что такое КПП в автомобиле: назначение коробки передач, виды коробок передач, принцип работы, отличительные особенности трансмиссий.
Стыковка коробки передач и двигателя автомобиля. Соединение механической и автоматической трансмиссии с ДВС: на что обратить внимание, особенности и нюансы.
Дифференциал
Механизм трансмиссии, распределяющий крутящий момент двигателя между ведущими колесами и ведущими мостами автомобиля, называется дифференциалом. Дифференциалслужит для обеспечения ведущим мостам разной скорости вращения при движении автомобиля по неровным дорогам и на поворотах.
Разная скорость вращения ведущим колесам, проходящим разный путь на поворотах и неровных дорогах, необходима для их качения без скольжения и буксования. В противном случае повысится сопротивление движению автомобиля, увеличатся расход топлива и износ шин. В зависимости от типа и назначения автомобилей на них применяются различные типы дифференциалов (рисунок 1).
Рисунок 1 — Типы дифференциалов, классифицированных по различным признакам
Дифференциал, распределяющий крутящий момент двигателя между ведущими колесами автомобиля, называется межколесным.
Дифференциал, который распределяет крутящий момент двигателя между ведущими мостами автомобиля, называется межосевым.
На большинстве автомобилей применяют конические дифференциалы, симметричные и малого трения.
Симметричный дифференциал распределяет поровну крутящий момент. Его передаточное число равно единице (uД = 1), т.е. полуосевые шестерни 3 и 4 (рисунок 2, а, б) имеют одинаковые диаметры и равное число зубьев. Симметричные дифференциалы применяются на автомобилях обычно в качестве межколесных и реже — межосевых, когда необходимо распределять крутящий момент поровну между ведущими мостами.
а, б — симметричных; в, г — несимметричных; 1 — корпус, 2 — сателлит; 3, 4 — шестерни
Несимметричный дифференциал распределяет не поровну крутящий момент. Его передаточное числоне равно единице, но постоянно (uД ≠ 1 = const), т.е. полуосевые шестерни 3 и 4 имеют неодинаковые диаметры и разное число зубьев. Несимметричные дифференциалы применяют, как правило, в качестве межосевых, когда необходимо распределять крутящий момент пропорционально нагрузкам, приходящимся на ведущие мосты.
Межколесный конический симметричный дифференциал (см. рисунок 2, а) состоит из корпуса 1, сателлитов 2, полуосевых шестерен 3 и 4, которые соединены полуосями с ведущими колесами автомобиля. Дифференциал легкового автомобиля имеет два свободно вращающихся сателлита, установленных на оси, закрепленной в корпусе дифференциала, а у грузового автомобиля — четыре сателлита, размещенных на шипах крестовины, также закрепленной в корпусе дифференциала.
Принцип работы дифференциала
Работу дифференциала при движении автомобиля поясняет рисунок 3.
При прямолинейном движении автомобиля по ровной дороге (рисунок 3, а) ведущие колеса одного моста проходят одинаковые пути, встречают одинаковое сопротивление движению и вращаются с одной и той же скоростью. При этом корпус дифференциала, сателлиты и полуосевые шестерни вращаются как одно целое. В этом случае сателлиты 3 не вращаются вокруг своих осей, заклинивают полуосевые шестерни 4 и на оба ведущих колеса передаются одинаковые крутящие моменты.
Рисунок 3 — Работа дифференциала при движении автомобиля
а — по прямой; б — на повороте; 1, 4 — шестерни; 2 — корпус; 3 — сателлит; 5 — полуось
При повороте автомобиля (рисунок 3, б) внутреннее по отношению к центру поворота колесо встречает большее сопротивление движению, чем наружное колеса, вращается медленнее, и вместе с ним замедляет свое вращение полуосевая шестерня внутреннего колеса. При этом сателлиты 3 начинают вращаться вокруг своих осей и ускоряют вращение полуосевой шестерни наружного колеса. В результате ведущие колеса вращаются с разными скоростями, что и необходимо при движении на повороте.
При движении автомобиля по неровной дороге ведущие колеса также встречают различные сопротивления и проходят разные пути. В соответствии с этим дифференциал обеспечивает им разную скорость вращения и качения без проскальзывания и буксования.
Одновременно с изменением скоростей вращения происходит изменение крутящего момента на ведущих колесах. При этом крутящий момент уменьшается на колесе, вращающемся с большей скоростью. Так как симметричный дифференциал распределяет крутящий момент на ведущих колесах поровну, то в этом случае на колесе с меньшей скоростью вращения момент тоже уменьшается и становится равным моменту на колесе с большей скоростью вращения. В результате суммарный крутящий момент и тяговая сила на ведущих колесах падают, а тяговые свойства и проходимость автомобиля ухудшаются.
Особенно это проявляется, когда одно из ведущих колес попадает на скользкий участок дороги, а другое находится на твердой сухой дороге. Если суммарного крутящего момента будет недостаточно для движения автомобиля, то автомобиль остановится. При этом колесо на сухой твердой дороге будет неподвижным, а колесо на скользкой дороге — буксовать.
Для устранения этого недостатка применяют принудительную блокировку (выключение) дифференциала, жестко соединяя одну из полуосей с корпусом дифференциала. При заблокированном дифференциале крутящий момент, подводимый к колесу с лучшим сцеплением, увеличивается. В результате создается большая суммарная тяговая сила на обоих ведущих колесах автомобиля. При этом суммарная тяговая сила увеличивается на 20. 25% во время движения в реальных дорожных условиях.
Конический симметричный дифференциал является дифференциалом малого трения, так как имеет небольшое внутреннее трение.
Трение в дифференциале повышает проходимость автомобиля, так как оно позволяет передавать больший крутящий момент на небуксующее колесо и меньший — на буксующее, что может предотвратить буксование. При этом суммарная тяговая сила на ведущих колесах достигает максимального значения.
Однако в дифференциале малого трения увеличение суммарной тяговой силы на ведущих колесах составляет всего 4. 6%, что также не способствует повышению тяговых свойств и проходимости автомобиля.
Конический симметричный дифференциал малого трения прост по конструкции, имеет небольшие размеры и массу, высокие КПД и надежность. Он обеспечивает хорошие управляемость и устойчивость, уменьшает изнашивание шин и расход топлива. Этот дифференциал также называется простым дифференциалом.
Межосевой дифференциал распределяет крутящий момент между главными передачами ведущих мостов многоприводных автомобилей. Дифференциал устанавливается в раздаточной коробке или в приводе главных передач. Межосевой дифференциал исключает циркуляцию мощности в трансмиссии автомобиля, которая очень сильно нагружает трансмиссию, особенно при движении по ровной дороге. В качестве межосевых на автомобилях применяются и конические, и цилиндрически дифференциалы.
Кулачковые дифференциалы
Кулачковые (сухарные) дифференциалы могут быть с горизонтальным (рисунок 4, а) или радиальным (рисунок 4, б) расположением сухарей. Сухари 3 размещаются в один или два ряда в отверстиях обоймы 2 корпуса 1 дифференциала между полуосевыми звездочками 4 и 5, которые установлены на шлицах полуосей. Сухари в дифференциале выполняют роль сателлитов.
При прямолинейном движении автомобиля по ровной дороге сухари неподвижны относительно обоймы и полуосевых звездочек. Своими концами они упираются в профилированные кулачки полуосевых звездочек и расклинивают их. Все детали дифференциала вращаются как одно целое, и оба ведущих колеса автомобиля вращаются с одинаковыми скоростями.
При движении автомобиля на повороте или по неровной дороге сухари перемещаются в отверстиях обоймы и обеспечивают ведущим колесам автомобиля разную скорость вращения без проскальзывания и буксования.
Кулачковые дифференциалы являются дифференциалами повышенного трения, так как имеют значительное внутреннее трение, которое позволяет передавать больший крутящий момент на небуксующее колесо и меньший на буксующее колесо. При этом суммарная тяговая сила на ведущих колесах автомобиля достигает максимального значения. Так, за счет повышенного внутреннего трения суммарная тяговая сила на ведущих колесах увеличивается на 10. 15%, что способствует повышению тяговых свойств и проходимость автомобиля. Кулачковые дифференциалы относительно просты по конструкции и имеют небольшую массу. Они широко применяются на автомобилях повышенной и высокой проходимости.
Червячные дифференциалы
Червячные дифференциалы могут быть с сателлитами или без сателлитов. В червячном дифференциале с сателлитами (рисунок 4, в) крутящий момент от корпуса 1 дифференциала через червячные сателлиты 7 и червяки 6 и 8 передается полуосевым червячным шестерням 9 и 10, которые установлены на шлицах полуосей, связанных с ведущими колесами автомобиля.
При прямолинейном движении автомобиля по ровной дороге корпус, сателлиты, червяки и полуосевые шестерни вращаются как одно целое. При движении автомобиля на повороте или по неровностям дороги разная скорость вращения ведущих колес обеспечивается за счет относительного вращения сателлитов, червяков и полуосевых шестерен.
В червячном дифференциале без сателлитов (рисунок 4, г) полуосевые червячные шестерни 9 и 10 находятся в зацеплении с червяками 6 и 8, которые находятся также в зацеплении между собой. Крутящий момент от корпуса 1 дифференциала передается полуосевым шестерням 9 и 10 через червяки.
Червячные дифференциалы обладают повышенным внутренним трением, которое увеличивает суммарную тяговую силу на ведущих колесах автомобиля на 10. 15%. Это способствует повышению тяговых свойств и проходимости автомобиля. Однако червячные дифференциалы наиболее сложные по конструкции. Они самые дорогостоящие из всех дифференциалов, так как их сателлиты и полуосевые шестерни изготавливают из оловянистой бронзы. В связи с этим в настоящее время червячные дифференциалы на автомобилях применяются очень редко.
Дифференциал. Блокировки. Заварка)
Дифференциал — это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга. Такая передача момента возможна благодаря применению так называемого планетарного механизма. В автомобилестроении, дифференциал является одной из ключевых деталей трансмиссии. В первую очередь он служит для передачи момента от коробки передач к колёсам ведущего моста.
Однако, ввиду физики устройства, у планетарного механизма есть очень нехорошее свойство: он стремится передать полученный крутящий момент туда, куда легче. Например, если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал будет распределять крутящий момент равномерно между колёсами. Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колёс с дорогой (например, одно колесо попало на лёд, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнёт перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое находится на льду). В результате, колесо, находящееся на асфальте перестанет получать крутящий момент и остановится, а колесо, находящееся на льду примет на себя весь момент и будет вращаться с увеличенной угловой скоростью, причем планетарный механизм будет играть роль редуктора, повышающего скорость вращения этого колеса. Естественно, это явление сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Ведь по логике вещей, в рассмотренной ситуации момент желательно передавать на колесо, расположенное на асфальте, чтобы автомобиль мог продолжить движение.
В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы два моста, а зачастую дифференциал можно обнаружить еще и между мостами (межосевой дифференциал). Таким образом, мы получаем схему трансмиссии, в которой присутствуют целых три дифференциала: два мостовых и один межосевой. Последний необходим для постоянного движения с полным приводом и передачей момента на все четыре колеса. Ведь в повороте колёса рулевого моста (обычно переднего) имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем колёса заднего моста. Межосевой дифференциал призван передавать крутящий момент от коробки передач к обоим ведущим мостам с разным соотношением угловых скоростей. Такая схема с тремя дифференциалами является одной из самых распространённых схем для постоянного полного привода (Full time 4WD).
Основной целью блокировки дифференциала является передача необходимого крутящего момента обоим его потребителям (полуосям или карданам). Существуют принципиально разные методы решения данной задачи.
Максимально понятные видео про принцип работы дифференциала. Жаль что не на русском.
1. Полная (100%-я) ручная блокировка.
При таком типе блокировки, дифференциал фактически перестаёт выполнять свои функции и превращается в простую муфту, жестко связывающую полуоси (или карданы) между собой и передающую им одинаковый крутящий момент с одинаковой угловой скоростью. Для того, чтобы полностью заблокировать классический дифференциал, достаточно либо заблокировать возможность вращения сателлитов, либо жестко соединить между собой чашку дифференциала с одной из полуосей. Такая блокировка как правило реализована при помощи пневматического, электрического или гидравлического привода, управляемого водителем из салона автомобиля. Применяется как для мостовых, так и для межосевых дифференциалов.
Включать подобного рода блокировки можно только при полностью остановленном автомобиле. Пользоваться ими надо крайне аккуратно, так как усилия мотора вполне достаточно чтобы «сорвать» механизм блокировки или поломать полуось. Применять такие блокировки желательно только на небольших скоростях для передвижения по труднопроходимой местности, так как при их применении в мостах (особенно в рулевых), автомобиль очень сильно теряет в управляемости. Как правило, жесткими блокировками мостовых и межосевых дифференциалов оборудуются полноценные рамные внедорожники.
2. Теперь мы поговорим с вами о самоблокирующихся дифференциалах. Так называемых Limited Slip Differentials — дифференциалы с ограниченным «проскальзыванием» (одной полуоси относительно другой).
2.1 Самоблокирующиеся дифференциалы с гипоидным (червячным или винтовым) и косозубым зацеплением (Более известные как Торсен)
2.1.1 Type — 1 производит компания Zexel Torsen. Гипоидными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Следует отметить, что ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси крутящих моментов, гипоидные пары «сателлит / ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте. Как только одна из полуосей начинает буксовать и крутящий момент на ней падает, гипоидные пары «полуось/сателлит» начинают вращаться и расклиниваться, создавая трение с чашкой дифференциала и друг с другом, что приводит к частичной блокировке дифференциала. За счет момента трения, дифференциал перераспределяет крутящий момент в пользу отстающей полуоси. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне распределения крутящего момента — от 2.5/1 до 5.0/1. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка.
Схема работы Торсена T-1:
2.1.2 Type — 2 Автором второго типа является англичанин Rod Quaife. В данном дифференциале используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов. Оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки (на картинке слева). Подобное устройство имеет и дифференциал True Trac компании Tractech. Даже у нас в России появилось производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили УАЗ и.т.д. А вот компания Zexel Torsen в своём дифференциале T-2 предложила немного другую компоновку по сути, того же устройства. Благодаря своей необычной конструкции, парные сателлиты соединены между собой со внешней стороны солнечных шестерней. По сравнению с первым типом, эти дифференциалы имеют меньший коэффициент блокировки, однако они более чувствительны к разнице передаваемого момента и срабатывают раньше (начиная от 1.4/1).
Принцип работы Торсен T-2:
2.1.3 Type — 3 Третий тип производится компанией Zexel Torsen (Т-3) и используется в основном для межосевых дифференциалов. Как и во втором типе, в данном дифференциале используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов. Оси сателлитов параллельны полуосям. Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение крутящего момента в пользу одной из осей. Например, используемый на 4Раннере 4-го поколения дифференциал Т-3 имеет номинальное распределение момента 40/60 в пользу задней оси. Соответственно, смещен и весь диапазон работы частичной блокировки: от (front/rear) 53/47 до 29/71. В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки обеспечивает 20-30% перераспределение передаваемых на полуоси моментов. Так же, подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.
2.2 Автоматическая блокировка с использованием Вискомуфты в качестве «Slip Limiter». В этом случае применяется блокировка одной из полуосей с чашкой дифференциала. Вискомуфта монтируется соосно полуоси таким образом, что один её привод жестко крепится к чашке дифференциала, а другой — к полуоси. При нормальном движении угловые скорости вращения чашки и полуоси одинаковые, либо незначительно отличаются (в повороте). Соответственно, рабочие плоскости вискомуфты имеют такое же небольшое расхождение в угловых скоростях и муфта остаётся разомкнутой. Как только одна из осей начинает получать ощутимо больший момент и более высокую угловую скорость вращения относительно другой, в вискомуфте появляется трение и она начинает блокироваться. Причем, чем больше разница в скоростях, тем сильнее трение внутри вискомуфты и степень её блокировки. По мере увеличения степени блокировки вискомуфты и выравнивания угловых скоростей чашки и полуоси, трение внутри вискомуфты начинает падать, что ведёт к плавному размыканию вискомуфты и отключению блокировки. Данная схема применяется для межосевых дифференциалов, так как её конструкция слишком массивна для установки на мостовой редуктор. (Схема на картинке) Подобный механизм блокировки хорошо подходит для эксплуатации в условиях плохого дорожного покрытия, однако, в условиях настоящего бездорожья его способности далеко не выдающиеся: вискомуфта не справляется с постоянными сменами состояний сцепления мостов с грунтом, запаздывает при включении, перегревается и выходит из строя.
2.2 Speed sensitive differentials Это то что мы привыкли называть именно LSD или Дифференциал повышеного трения (Хотя под это понятие попадают все самоблоки).
Устройство таких дифференциалов довольно простое и принципиально ни чем не отличается от устройства обычного открытого дифференциала. Между полуосями и чашкой дифференциала добавлены комплекты блоков фрикционных пластин.
Полуоси находятся в скользящем зацеплении с одной группой дисков (на картинке диск «В»), а корпус дифференциала с другой (на картинке диск «А»). Ось сателлитов заключена в камеру, созданную парой нажимных колец. Нажимные кольца находятся в скользящем зацеплении с корпусом. Передача момента от двигателя к полуосям происходит через распорные кольца, посредством зацепления дисков «А» с дисками «В». При появлении крутящего момента ось сателлитов «распирает» нажимные кольца, которые в свою очередь прижимают диски «В» к дискам «А». Таким образом, обе полуоси ведущего привода равномерно распределяют момент между колёсами. Степень прижима (блокировки) зависит от величины переданного двигателем крутящего момента. Этот эффект ограничивает проскальзывание разгруженного в сильном повороте колеса. Обеспечивая блокировку при ускорении и торможении, дифференциал повышенного терния работает как обычный при отсутствии передаваемого двигателем момента.
Виды дифференциалов повышенного трения (1 way, 1.5 way и 2 way)
Многие производители дифференциалов повышенного трения делят свою продукцию в соответствии с режимом работы на 1 way, 1.5 way и 2 way. Это деление зависит от вида разреза в камере под ось сателлитов. Форма разреза непосредственно влияет на работу LSD. 1 way означает, что из-за формы разреза блокировка дифференциала происходит только при ускорении. Дифференциал с индексом 2 way блокируется как при ускорении, так и при торможении. Дифференциал 1.5 way также как и 2 way блокирует и при ускорении и при замедлении, но блокировка при замедлении имеет более «мягкий» характер. Этот тип обеспечивает «щадящую» блокировку при торможении и лучше всего подходит для новичков, и менее эффективен, чем 2 way в профессиональном автоспорте.
Несколько видео про LSD, более понятных видео на просторах интернета найдено не было, если кто поделиться, буду благодарен.
2.3 Кулачковые и зубчатые автоматические блокировки. Наименее интересные для нас самоблоки, так как имеют малое отношение к тюнингу и автоспорту.
Принцип работы этих блокировок достаточно прост. Вместо классического шестеренчатого планетарного механизма используются кулачковые или зубчатые пары, которые при небольшой разнице в угловых скоростях полуосей имеют возможность взаимно проворачиваться (перескакивать), а при пробуксовке заклиниваются и блокируют полуоси друг с другом. Нетрудно себе представить, что происходит с автомобилем при срабатывании такой блокировки в повороте.
Некоторые экземпляры просто отключают одну из полуосей в момент возникновения небольшой разницы скоростей. Именно поэтому, штатно такими блокировками оборудуются только дифференциалы военной и специальной техники (БТР и. т. п.)
2.4 Заварка) Или тупо завареные сателиты)
Этот вариант для тех, у кого нет денег на самоблокировку, но очень хочется ездить боком, дрифтить и прочее)
Делается все это достаточно просто, нужен лишь хороший сварщик.
Для начала снимаем редуктор с авто. Далее разбираем и достаем сам дифф.
Ведуший мост с дифференциалом в разрезе
Работа дифференциала при повороте и прямолинейном движении
Перевернутый жигулевский мост на трицикле
В центре раздаточная коробка с межосевым дифференциалом.
Кулачковая блокировка дифференциала.
В легковых авто устанавливается 2 сателлита, на грузовиках – четыре.
Принудительная блокировка межосевого дифференциала включается с помощью различных приводов:
Стальные и фрикционные диски (похожие применяются в сцеплении) установлены поочередно, первые вращаются вместе с корпусом, вторые – с осями. Конусообразная шестеренка надета на шлицы оси и способна смещаться на определенное расстояние. Пружина поддавливает 2 противоположных осевых шестерни.
Самоблокирующийся дифференциал работает так:
