Дифференциалы

Дифференциал – механизм трансмиссии, распределяющий подводи­мый к нему крутящий момент между выходными валами и позволяющий им вращаться с разными угловыми скоростями.

Наиболее широко в качестве межколесных дифференциалов, полу­чили симмет­ричные конические дифференциалы, называемые часто про­стыми.

Передача крутя­щего мо­мента в таких диф­ференциалах про­исходит в следующем порядке: через ведо­мое колесо главной пе­редачи, корпус 1 диф­ференциала, ось сател­литов (или кресто­вину) 5, са­теллиты 2, полуосевые шестерни 4 и полуоси 3 на ко­леса.

При движении по прямой ровной дороге оба ведущих ко­леса, и, сле­довательно, полуоси 3 и полуосе­вые шестерни 4 враща­ются с оди­нако­вой угловой скоро­стью.

При повороте автомобиля внутреннее по отношению к цен­тру пово­рота колесо встречает большее сопротивление (по­скольку движется по меньшему радиусу R_в) и замед­ляет свое вра­щение. Са­теллиты 2 начинают проворачиваться на своих осях 5, обкаты­ва­ясь по по­луосевым шес­терням 4 и, на­сколько уменьша­ется частота вращения внутрен­него колеса, на­столько же увеличи­вается частота враще­ния наружного.

Уравнение кине­матики дифференциала: w_л + w_п = 2 w_{к .}

К преимуществам простого дифференциала следует отнести про­стоту конструк­ции; малые размеры и массу; надежность; высокий КПД; обеспечение устойчивости при движении по скользкой дороге и торможе­нии двигателем благодаря равенству продоль­ных реакций на ведущих ко­лесах.

Отрицательным качеством простого дифференциала является огра­ничение прохо­димости автомобиля. В случае, когда одно из ведущих колес автомобиля находится на участке дороги с низким коэффициентом сцеп­ления, а другое с высоким; то автомобиль не сможет тронуться с места – одно из колес будет буксовать, другое – стоять непод­вижно.

Объясняется этот недостаток можно следующим образом. Уравнение возможно­сти движения автомобиля можно записать в виде: Pφ ≥ P_Т ≥ Pψ (где P_Т – сила тяги на ко­лесах, Pφ – сила сцеп­ления колес с дорогой, Рψ – сила общего дорожного сопротивле­ния).

Если одно из колес находится на участке с низким коэффициентом сцепления, то крутящий момент на нем ограничится силой сцепления колеса с дорогой (будет низким). Поскольку дифференциал – симметричный (делит крутящий момент на колеса по­ровну), то такой же низкий крутящий момент будет и на втором колесе, хотя оно и находится на участке дороги с высоким коэффициентом сцеп­ления. Если суммарного крутящего мо­мента на колесах не хватит для пре­одоления дорожного сопротивления, автомобиль не сможет тронуться с места.

Ликвидировать этот недостаток можно блокировкой дифференциала, то есть, принудительно заставляя обе полуосевые шестерни вращаться с одинаковой угловой скоростью, соединив их между собой или одно из них с корпусом дифференциала, как это обычно делается.

Момент включения блокирующего устройства определяется водителем, что не всегда опти­мально: если не выключена блокировка при движении по хорошей дороге, наблюдается ускоренный износ шин и повышенный расход топлива; на дороге с неод­нородным коэффициентом сцепления возможна потеря ус­тойчивости; при наезде на не­ровность или повороте с малым радиусом возможна поломка полуосей. Поэтому для увеличения силы тяги чаще применяют самоблокирующие дифференциалы.

Кулачковые (сухарные) дифференциалы мо­гут выполняться с радиальным (рису­нок) и осе­вым расположением кулачков. Сепаратор 2 связан с кор­пусом дифференциала (ведущей шестерней 1 ГП). В радиаль­ных от­верстиях размещены сухари 3, торцы кото­рых находятся в постоян­ном кон­такте с рабочими поверхностями звездочек 4 и 5.

Если угловые скорости обоих ведомых звездочек 4 и 5 оди­наковы, то сухари 3 от­носи­тельно звездочек не перемеща­ются.

Когда угловые скорости колес, а, следовательно, и звез­дочек, раз­личны, то сухари 3, вращаясь с сепаратором 2, одновременно перемеща­ются от от­стающей звездочки к забегающей. Такое перемещение обусловлено скосами ку­лач­ков.

На кулачках от­стающей звездочки скорость и скольжение су­харя направлены в сторону вращения ведущего элемента, а на кулачках забегающей – в проти­воположную. Вследствие этого силы трения между су­ха­рями и кулачками увеличивают мо­мент, пере­даваемый на от­стаю­щую полуось и уменьшают момент на забегающей.

Такое перераспределение крутящего момента принято оце­нивать ко­эффициентом блокировки: К_б = М_отст. / М_заб. (у про­стых дифференциалов К_б = 1,05 – 1,15; у рассмот­ренного сухар­ного – К_б ≈ 3,5).

Дата добавления: 2014-01-03