устройство и принцип работы. Главная передача
Главная передача
При движении автомобиля крутящий момент от коленвала двигателя передается коробке передач и затем, через главную передачу и дифференциал, на ведущие колеса. Главная передача позволяет увеличивать или уменьшать крутящий момент передаваемый колесам автомобиля и одновременно уменьшать и соответственно увеличивать скорость вращения колес. Передаточное число в главной передаче подбирается таким образом, что максимальный крутящий момент и частота вращения ведущих колес находятся в наиболее оптимальных значениях для конкретного автомобиля. Кроме того, главная передача очень часто является объектом тюнинга автомобиля.
Устройство главной передачи
По сути, главная передача — это не что иное, как шестеренчатый понижающий редуктор, в котором ведущая шестерня связана с вторичным валом КПП, а ведомая – с колесами автомобиля. По типу зубчатого соединения главные передачи различаются на следующие разновидности:
- цилиндрическая – в большинстве случаев применяется на автомобилях с поперечным расположением двигателя и коробки передач и передним приводом;
- коническая – применяется очень редко, так как имеет большие габариты и высокий уровень шума;
- гипоидная – наиболее востребованная разновидность главной передачи, которая применяется на большинстве автомобилей с классическим задним приводом.
Гипоидная передача отличается малыми размерами и низким уровнем шума; - червячная – практически не применяется на автомобилях по причине трудоемкости изготовления и высокой стоимости.
Гипоидная передача отличается малыми размерами и низким уровнем шума;Также стоит отметить, что автомобили с передним и задним приводом имеют различное расположение главной передачи. В переднеприводных автомобилях с поперечным расположением КПП и силового агрегата, цилиндрическая главная передача располагается непосредственно в картере КПП.
В автомобилях с классическим задним приводом главная передача установлена в корпусе ведущего моста и соединена с коробкой передач посредством карданного вала. В функционал гипоидной передачи заднеприводного автомобиля также входит и разворот вращения на 90 градусов за счет конических шестерен. Несмотря на различные типы и расположение, предназначение главной передачи остается неизменным.
Дифференциал автомобиля
Дифференциал автомобиля чаще всего совмещен с главной передачей и располагается соответственно в картере коробки передач или в корпусе заднего моста.
Однако дифференциал может быть установлен и между ведущими осями полноприводного автомобиля. Дифференциал представляет собой планетарный редуктор и делится на следующие разновидности:
- конический – в большинстве случаев устанавливается совместно с главной передачей между колесами одной приводной оси;
- червячный – является универсальным и устанавливается как между колесами, так и между ведущими осями.
Основное предназначение дифференциала заключается в распределении крутящего момента между колесами автомобиля и изменения их частоты вращении относительно друг друга. Так, например поворот автомобиля без дифференциала был бы попросту невозможен, так как при повороте внешнее колесо обязательно должно вращаться с большей частотой, нежели внутреннее.
Дифференциалы существуют симметричные и несимметричные. Симметричный дифференциал передает равный крутящий момент на оба колеса и устанавливается чаще всего совместно с главной передачей.
Несимметричный дифференциал позволяет передать крутящий момент в различных пропорциях и устанавливается между приводными осями автомобиля.
Устройство дифференциала
Дифференциал состоит из корпуса, шестерен сателлитов и полуосевых шестерен. Корпус обычно совмещен с ведомой шестерней главной передачи. Шестерни сателлиты играют роль планетарного редуктора и соединяют полуосевые шестерни с корпусом дифференциала. Полуосевые (солнечные) шестерни соединены с ведущими колесами посредством полуосей на шлицевых соединениях.
При всех плюсах у простейшего дифференциала существует и недостаток. Дело в том, что частота вращения может быть распределена на колеса не только в соотношении, например 50/50, 40/60 или 35/65, но и 0/100. То есть, на одно колесо автомобиля может быть передан абсолютно весь крутящий момент, в то время как второе колесо будет абсолютно статично. Такое случается в том случае если автомобиль застрял в грязи или на льду.
Однако современные дифференциалы более совершенны и практически лишены данного недостатка.
|
РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:
|
устройство редуктора ваз6. межколесный дифференциал — назначение и устройствоМежколесный дифференциал, это самостоятельный узел в редукторах ведущих мостов автомобилей ВАЗ, отвечающий за поведение автомобиля на поворотах и при пробуксовках. Нет необходимости доказывать, что на практике для автомобиля не существует абсолютно прямолинейного движения. При движении даже на первый взгляд по абсолютно прямой трассе, руки водителя постоянно совершают поворот рулевого колеса на определенный угол в ту или иную стороны. Если прибавить к этому объезды препятствий, опережения и обгоны движущихся в данном направлении других транспортных средств, а также естественные повороты в процессе движения, то становится понятным, что ведущие колеса проходят путь разной длины. Из всего вышесказанного следует вывод: если бы задние колеса, на которые передается крутящий момент от двигателя, были жестко соединены между собой, то во всех вышеописанных случаях это неизбежно приводило бы к пробуксовкам одного из колес вследствие того, что каждое из них проходит путь различной длины. На автомобилях ВАЗ установлен межколесный дифференциал с коническими шестернями. Этот вид межколесного дифференциала называют также симметричными, так как они поровну распределяют крутящий момент от двигателя между ведущими колесами. Это происходит вследствие того, что сателлиты работают как равноплечий рычаг и передают только равные усилия к шестерням и колесам. Межколесный дифференциал редукторов заднего моста автомобилей ВАЗ конструктивно устроен следующим образом: в чугунном корпусе 1, именуемом коробкой дифференциала, установлены полуосевые шестерни 2, в которые, посредством шлицевого соединения входят концы полуосей. На нижеприведенных рисунках показано, как ведет себя межколесный дифференциал в редукторе заднего моста на автомобилях ВАЗ классической компоновки при различных режимах движения:
|
|
В свою очередь, полуосевые шестерни опираются на опорные поверхности коробки через регулировочные бронзовые шайбы 3, толщина которых подбирается при сборке дифференциала определенным образом. Полуосевые шестерни контактируют между собой посредством шестерен — сателлитов 4, установленных на оси сателлитов 5. Последняя, в свою очередь, опирается своими концами в отверстия коробки дифференциала. В редукторах автомобилей ВАЗ концы оси сателлитов не имеют жесткой фиксации в коробке дифференциала, поэтому при движении автомобиля ось сателлитов может свободно перемещаться вдоль своей геометрической оси. Её выходу из гнезд при работе межколесного дифференциала препятствует поверхность ведомой шестерни главной пары по её внутреннему диаметру. Последняя (ведомая шестерня),в свою очередь, крепится на фланце коробки дифференциала болтами. На опорные шейки коробки дифференциала напрессованы внутренние кольца конических подшипников , на которых дифференциал в сборе устанавливается в картер редуктора.
02.10Назначение дифференциала автомобиля. Суть его работы
При движении автомобиля в поворотах колёса ведущей оси проходят путь разной длины. Чтобы шины не проскальзывали, колёса должны вращаться с разными скоростями. Рассмотрим: что такое дифференциал и принцип его работы, какие бывают разновидности.
Что это такое?
Дифференциал — это механизм, позволяющий колёсам ведущей оси вращаться с разными скоростями и одинаковым, подводящимся к ним, крутящим моментом. В трансмиссии с одной ведущей осью дифференциал устанавливается между приводами колёс (межколёсный). В полноприводных авто он может находиться между ведущими осями (межосевой).
Произведение силы тяги на радиус колеса даёт тот крутящий момент, который дифференциал должен передать на колёса. Когда сцепление с дорогой слабое или одно колесо вывешено, крутящий момент и сила тяги на колесе очень малы или отсутствуют, автомобиль не сможет продолжить движение. Это особенность дифференциала с коническими шестернями, получившего широкое распространение. Этот вид дифференциала называют симметричным, так как он поровну распределяет крутящий момент между колёсами.
Это происходит потому, что сателлит работает как равноплечий рычаг и передаёт только равные усилия к шестерням полуоси, а соответственно и к ведущим колёсам. Если одно из колёс имеет малое сцепление с дорожным покрытием, то эффективный крутящий момент на нём небольшой, соответственно симметричный дифференциал подведёт такое же усилие к другому колесу. То есть, если одно колесо буксует, сила тяги на втором равна нулю, что отрицательно сказывается на проходимости.
Для её улучшения на автомобилях применяют полную или частичную блокировку дифференциалов , степень которой оценивают коэффициентом блокировки.
Коэффициент блокировки (Кб) — соотношение крутящего момента на отстающем колесе к моменту на забегающем колесе. Его величина для симметричного дифференциала всегда равна 1, для дифференциалов повышенного трения от 1 до 5. Чем больше Кб, тем лучше проходимость автомобиля. То есть, при Кб = 3 момент на отстающем колесе будет в три раза больше, чем на буксующем. Но момент на колесе в эту секунду будет возможным от 20 до 70%, в зависимости от возможности блокирующего механизма.
Существует несколько видов дифференциалов.
Дифференциал с полной блокировкой
Принудительная блокировка дифференциала используется в основном на внедорожниках и грузовых машинах, для улучшения проходимости на бездорожье. Включается с помощью клавиши в салоне, по мере необходимости. Очень важно отключить блокировку при выезде на сухой грунт, во избежании поломки полуосей. Пример — блокировка межосевого дифференциала на ВАЗ-2121. Приводится в действие водителем принудительно. Угловые скорости колёс здесь всегда равны, что противоречит условиям движения автомобиля по кривой, приводит к износу резины и ухудшению управляемости по твёрдому покрытию.
Вискомуфта
Вискомуфта – многодисковая муфта, в которой передаваемый момент возрастает с увеличением разности скоростей ведущего и ведомого валов. Используется в упрощенных системах постоянного полного привода и в качестве блокирующего механизма дифференциалов.Принцип работы вискомуфты основан на особых свойствах специальной силиконовой жидкости: при повышении температуры ее вязкость не понижается, как, например, у масла, а повышается. Вискомуфта представляет собой цилиндр, заполненный силиконовой жидкостью. Внутри его находится пакет из перфорированных дисков, соединенных через один соответственно с ведущим и ведомым валами.
В полноприводной трансмиссии при нормальных условиях движения валы вращаются примерно с одинаковой скоростью: входной – под действием крутящего момента от основного ведущего моста, а выходной вращают колеса, с которыми он соединен. При буксовании колес основного ведущего моста входной вал вращается быстрее выходного (машина практически стоит), жидкость нагревается от трения о диски, и муфта начинает передавать больший момент на выходной вал.
Существенный недостаток вискомуфты: на срабатывание муфты требуется время, а оптимальную ее характеристику трудно подобрать. Поэтому многие производители отказываются от применения вискомуфты в пользу управляемых электроникой многодисковых сцеплений.
Торсен
От англ. TORQUE — крутящий момент и «SENSING» — чувствительный, то есть чувствительный к крутящему моменту . Сателлиты расположены в корпусе перпендикулярно его оси, объединены между собой попарно с помощью прямозубого зацепления, а с полуосевыми шестернями связаны червячным зацеплением. В повороте полуосевая шестерня, связанная с отстающим колесом, поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит, он, в свою очередь, вращает второй сателлит и шестерню полуоси. Такой жесткой кинематической связью колёсам автомобиля обеспечивается возможность вращаться с разной скоростью. Силы трения, возникающие в червячном зацеплении от разности моментов на колёсах, осуществляют блокировку дифференциала. Недостаток конструкции – сложность изготовления, сборки агрегата в целом и ремонта.
Квайф
Сателлиты расположены в два ряда параллельно оси вращения корпуса. Причём они крепятся не на осях, а находятся в закрытых с обеих сторон отверстиях корпуса. Правый ряд сателлитов (их может быть от 3 до 5) входит в зацепление с правой шестерней полуоси, левый — с левой. Кроме того, сателлиты из разных рядов зацепляются между собой через один.Когда одно из колёс начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня начинает вращаться медленнее корпуса дифференциала и поворачивать входящий с ней в зацепление сателлит. Он передаёт движение связанному с ним сателлиту, а тот в свою очередь, на полуосевую шестерню. Так обеспечиваются разные обороты колёс в повороте.
Благодаря разности крутящих моментов на колёсах возникают силы трения, осуществляющие блокировку, что увеличивает силу тяги автомобиля, повышая его проходимость. Дифференциалы такого типа получили наибольшее распространение в тюнинге.
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:
- на заднеприводном автомобиле в картере моста, и совмещен с шестерней главной передачи;
- на переднеприводном, тоже совмещен с главной передачей и как правило в одном картере с ;
- на они присутствуют и в переди, и сзади, и совмещены с главными передачами;
- так же, в полноприводных автомобилях внедорожниках и , для оптимального распределение крутящего момента на все колеса, добавляется третий дифференциал и устанавливается между осями в раздаточной коробке.
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:
- движение по прямой;
- работа в поворотах;
- в условиях скользкой дороги.
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.
В конструкции современных автомобилей есть ряд узлов и агрегатов, которые являются обязательными для всех их марок, моделей, видов и типов. К таковым относятся, прежде всего, двигатель, коробка переключения передач, тормозная система. В этот же список входит и дифференциал.
Дифференциал есть в любой машине, причем в некоторых машинах этих узлов установлено несколько. О том, что такое дифференциал в автомобиле, какую роль он играет и каких разновидностей бывает, хорошо известно опытным автомобилистам. Тем же людям, которые являются пока только начинающими автолюбителями, наверняка будет полезно об этом узнать.
Конический дифференциал автомобиля: 1 – карданный вал; 2 – полуось ведущего колеса;
Дифференциал представляет собой механизм, с помощью которого к колесам одной оси, вращающимся с различной скоростью, транслируется одинаковый крутящий момент.
Кроме того, дифференциал используется для того, чтобы поровну распределять крутящий момент и между несколькими ведущими осями.
В основу конструкции любого автомобильного дифференциала положен принцип работы планетарного редуктора. В зависимости от того, какой именно тип передачи вращательного движения используется, различают такие виды дифференциалов, как:
- Конический;
- Цилиндрический;
- Червячный.
Между колесами, установленными на одной и той же оси, практически всегда устанавливается конический дифференциал. Дифференциал цилиндрический используется обычно в качестве межосевого, а червячный отличается универсальностью своего применения. Наиболее широкое распространение получили дифференциалы конического типа, которые установлены практически на всех автомобилях в качестве межколесных. Все их основные элементы имеются также в цилиндрическом и червячном дифференциалах.
Корпус конического дифференциала (его часто именую чашей) от главной передачи принимает крутящий момент и транслирует его на шестерни полуосей посредством так называемых сателлитов.
Они выполняют функции планетарных шестерен, а что касается их количества, то, в зависимости от особенностей конструкции конкретного конического дифференциала их может быть от двух до четырех.
Если автомобиль движется по прямолинейной траектории сопротивление каждого из колес дороге одинаковое. При этом вращения сателлитов не происходит, а вращение полуосевих шестерен осуществляется с равными угловыми скоростями. В момент поворота одно из колес, то, что находится на внутренней стороне поворота, встречает большее сопротивление дороги, вращение ее полуосевой шестерни становится медленнее, сателлиты начинают вращаться. В результате этого скорость вращения внешнего колеса возрастает, но крутящий момент остается таким же, как и на колесе внутреннем.
При движении по скользкой дороге, когда одно колесо пробуксовывает и движется с меньшей скоростью, ситуация аналогична ситуации с поворотом, в результате чего автомобиль зачастую просто не может сдвинуться с места. Чтобы крутящий момент на одном или другом колесе был выше, используется блокировка дифференциала.
Разновидности автомобильных дифференциалов
Помимо конического, цилиндрического и червячного, существуют и успешно используются следующие разновидности дифференциалов: дифференциал с полной блокировкой, дифференциал Торсен, дифференциал Квайф, вискомуфта.
Дифференциал с полной блокировкой
Дифференциалы этого типа чаще всего используются на грузовиках и внедорожниках. Их блокировка включается и отключается непосредственно из салона с помощью специальной клавиши водителем. Они используются для повышения проходимости автомобилей.
Дифференциалы Торсен
Конструкция дифференциалов Торсен была разработана немецкой компанией Siemens. По сути дела, они представляют собой комбинации конических и червячных дифференциалов. Дифференциалы Торсен отличаются высокой эффективностью, однако они достаточно сложны в изготовлении и обслуживании.
Дифференциалы Квайф
Отличительной особенностью дифференциалов этого типа является то, что сателлиты в них располагаются параллельно оси вращения корпуса (чаши), причем в два ряда.
Кроме того, при функционировании этих агрегатов образуются силы трения, которые при необходимости автоматически осуществляют блокировку, повышают проходимость и силу тяги автомобиля. Чаще всего дифференциалы Квайф используются для тюнинга легковых автомобилей и внедорожников.
Вискомуфта
Функционирование этот типа дифференциала основано на том же принципе, что и работа гидротрансформатора. Чаще всего вискомуфты используются в автомобилях с полным приводом и используются для того, чтобы обеспечивать связь передних колес с задними по следующему принципу: если одни из них проскальзывают, то крутящий момент транслируется на другие, за счет чего и решается проблема пробуксовки. Конструктивно вискомуфта представляет собой цилиндр, в которой находится погруженный в вязкую жидкость пакет металлических дисков, имеющих перфорацию, и соединенных с валами (как ведущим, так и ведомым). В зависимости от температуры вязкость жидкости меняется, на чем и основывается принцип работы этого агрегата.
Применение дифференциалов, их преимущества и недостатки
В тех автомобилях, которые имеют всего одну ведущую ось, устанавливается один дифференциал. Транспортные средства с двумя и более ведущими осями оснащаются дифференциалами, устанавливаемыми в каждую из них. В автомобилях с повышенной проходимостью, имеющих две ведущих оси, устанавливается три дифференциала: по одному на каждую из осей и один — между ними. В тех же транспортных средствах, которые имеют более двух ведущих осей, используются так называемые межтележечные дифференциалы.
Дифференциал выполняет две функции:
- передача энергии двигателя колёсам, позволяя им вращаться с разной скоростью;
- уменьшение передаточного числа от двигателя к колёсам;
Когда Вы поворачиваете, колёса автомобиля вращаются с разной скоростью. Вы, можете убедиться в этом посмотрев анимацию, там же, видно, что колёса проходят разный путь, колесо, которое движется по меньшему радиусу проходит меньший путь.
Это также можно видеть из формулы, которая описывает длину окружности L=2*pi*r, меньше радиус — меньше путь. Заметим также, что траектория передних и задних колёс отличается.Для переднеприводного автомобиля ведущие колёса передние, для заднеприводного соответственно задние. Ведущие колёса соединены друг с другом таким образом, что двигатель или трансмиссия могут вращать сразу оба колёса. Другая пара колёс, назовём их ведомыми, не связаны жёстко между собой и могут вращаться независимо друг от друга. Если бы на вашем автомобиле не было дифференциала, колёса вращались бы с одинаковой скоростью и поворачивать на таком авто было бы непросто. Одному колесу пришлось бы в таком случае скользить. При качестве современных дорог и шин, чтобы сделать это придётся приложить много усилий.
Дифференциал — это устройство, которое разделяет вращающий момент двигателя, позволяя каждому колесу вращаться с разной скоростью. Дифференциал применяется во всех современных машинах и грузовиках, а также во многих полноприводных машинах. В полноприводных автомобилях дифференциал ставится на переднюю и заднюю пару колёс, так как каждая пара является ведущей. Некоторое время полноприводные системы не имели дифференциала между передними и задними колёсами.
Открытый дифференциал.
Мы начнём с самого простого типа дифференциала название которого — открытый дифференциал.
Когда машина движется прямо по дороге, оба ведущих колеса вращаются с одинаковой скоростью. Ведущая шестерня вращает ведомое зубчатое колесо, на котором закреплены сателлиты. При движении автомобиля прямо ни один из сателлитов не вращается вокруг своей оси.
Заметим что количество зубцов на ведущем валу меньше чем на зубчатом колесе. Возможно, Вы слышали такой термин, как передаточное число заднего моста. Если передаточное число равно 4 к 10, это значит что число зубцов на ведущей шестерне относится к числу зубцов на зубчатом колесе как 4 к 10.
Когда автомобиль заворачивает колёса вращаются с разной скоростью.
На анимации выше можно видеть что при повороте сателлиты начинают вращаться, позволяя колёсам двигаться с разной скоростью.
Дифференциал и сцепление с дорогой.
Открытый дифференциал всегда создает одинаковый крутящий момент на каждое колесо.
Существует два фактора, которые определяют какой крутящий момент будет приложен к колесу:
- сцепление колеса с дорогой;
- мощность двигателя;
Когда дорога сухая и сцепление колеса с дорогой хорошее, вращающий момент, который будет приложен к колесу определяет двигатель и коробка передач. Если же сцепление колеса с дорогой плохое, предположим на льду, величина крутящего момента ограничится таким числом при котором колеса не будут проскальзывать. Таким образом, даже при достаточном вращающем моменте от двигателя, необходимо обеспечить хорошее сцепление с дорогой.
На тонком льду.
При управлении машиной на льду для того, чтобы колеса при старте не пробуксовывали, нужно трогаться со второй или даже с третьей передачи. При этом передается меньший вращающий момент на колеса.
А что будет если одно ведущее колесо будет на земле, а второе на льду? Возникает проблема на машине с открытым дифференциалом.
Надо помнить, открытый дифференциал передает одинаковый крутящий момент к обоим колесам. Максимальная величина крутящего момента будет ограничиваться моментом, который можно приложить к колесу, находящемуся на льду, а этот момент очень мал и колесо, имеющее хорошее сцепление с дорогой, получит такой же момент. В итоге автомобиль будет двигаться очень медленно.
Внедорожник.
Открытый дифференциал может создать много неудобств при движении по пересеченной местности. Если даже у машины все ведущие и установлен открытый дифференциал, она все равно может застрять. Если одно из передних или задних колес оторвется от земли и будет вращаться в воздухе и двигаться будет невозможно.
Решение этой проблемы — это дифференциал повышенного трения. Дифференциал повышенного трения используют различные механизмы для обеспечения нормальной разности скоростей. Когда одно из колес скользит этот крутящий момент передается другому колесу.
Вискомуфта.
Вискомуфта часто находит применение в полноприводных автомобилях. Она обычно применяется для соединения передней и задней пары колёс, при этом если передние начинают проскальзывать крутящий момент передаётся на задние колёса и наоборот.
Вискомуфта имеет два набора пластин внутри герметичного кожуха, который заполнен жидкостью, как показано выше. Каждый набор пластин соединён с валом. При нормальных условиях оба набора пластин в жидкости вращаются с одинаковой скоростью.
Когда одна пара колёс начинает вращаться быстрее, это свидетельствует о том, что колёса проскальзывают. Набор пластин соответствующих этому колесу начинает вращаться быстрее, но за счёт свойств жидкости скорости пластин задних и передних колёс выравниваются. Прикладывается более высокий крутящий момент на колёса, которые не скользят.
К примеру, когда у автомобиля происходит пробуксовка передних колёс, вискомуфта замыкается и передаёт момент на задний мост. Когда машина поворачивает разница скоростей меньше чем когда одно колесо проскальзывает. Чем быстрее вращаются диски относительно друг друга, тем больший крутящий момент передаёт вискомуфта. Муфта не мешает на поворотах, потому что величина крутящего момента во время поворота очень мала. Передача крутящего момента не будет происходить до тех пор, пока не начнётся скольжение. Простой опыт с яйцом поможет понять как работает вискомуфта. Если поставить яйцо на кухонный стол, скорлупа и желток будут неподвижны. Теперь если раскрутить яйцо, то желток будет стараться догнать скорлупу.
Чтобы доказать что желток вращается, остановим быстро яйцо, а затем снова отпустим — яйцо будет вращаться(если, конечно, оно не вкрутую). В этом эксперименте мы используем силу трения между скорлупой и желтком. В вискомуфте усилие прикладывается между жидкостью и набором пластин аналогично яйцу.
Самоблокирующийся дифференциал.
Самоблокирующийся дифференциал состоит из тех же частей что и открытый, плюс к нему добавляется электрический, пневматический или гидравлический механизм для блокировки двух выходных шестерёнок вместе. Этот механизм обычно активируется вручную с помощью переключателя, после активации оба колеса будут вращаться с одинаковой скоростью. Если одно колесо оторвётся от земли второе будет продолжать вращаться, как будто ничего не изменилось.
Дифференциал Torsen — чисто механическое устройство и не содержит электроники или вязких жидкостей. Как только одно колесо теряет сцепление с дорогой, система связывает колёса вместе. Например, если дифференциал Torsen разработан с отношением 5: 1, это позволяет в пять раз больше нагружать колесо, которое имеет хорошее сцепление. Torsen не уравнивает крутящий момент на колёсах, а направляет его на более ”загруженную” ось.
Служит для распределения подводимого к нему вращающего момента между выходными валами и обеспечивает возможность их вращения с неодинаковыми угловыми скоростями.
При движении колесного ТС на повороте внутреннее колесо каждой оси проходит меньшее расстояние, чем ее наружное колесо, а колеса одной оси проходят разные пути по сравнению с колесами других осей.
Неодинаковые пути проходят колеса ТС при движении по неровностям на прямолинейных участках и на повороте, а также в случае прямолинейного движения по ровной дороге при разных радиусах качения колес, например при неодинаковом давлении воздуха в шинах и износе шин или неравномерном распределении груза на ТС.
Если бы все колеса вращались с одинаковой скоростью, это неизбежно приводило бы к их проскальзыванию и пробуксовыванию относительно опорной поверхности, следствием чего явились бы повышенный износ шин, увеличение нагрузок в механизмах трансмиссии, затраты мощности двигателя на работу скольжения и буксования, повышение расхода топлива, а также трудность поворота транспортной машины. Таким образом, колеса ТС должны иметь возможность вращаться с неодинаковыми угловыми скоростями относительно друг друга. У неведущих колес это обеспечивается тем, что они установлены свободно на своих осях и каждое из них вращается независимо друг от друга. У ведущих колес это обеспечивается установкой в их приводе дифференциалов.
Основные типы дифференциалов
По месту расположения дифференциалы подразделяют на:
- межколесные (распределяющие вращающий момент между ведущими колесами одной оси)
- межосевые (распределяющие момент между главными передачами двух ведущих мостов)
- центральные (распределяющие момент между группой ведущих мостов)
По соотношению вращающих моментов на ведомых валах дифференциалы могут быть:
- симметричными (моменты на ведомых валах всегда равны между собой)
- несимметричные (отношение моментов на ведомых валах не равно единице)
Различают также дифференциалы:
- неблокируемые
- блокируемые принудительно
- самоблокирующиеся
По конструкции дифференциалы подразделяют на:
- конические
- цилиндрические
- кулачковые
- червячные
В некоторых случаях вместо дифференциалов устанавливают механизмы типа муфт свободного хода.
В настоящее время на колесных ТС наиболее широкое распространение получили конические симметричные неблокируемые дифференциалы.
Видео: Как работает дифференциал?
Схемы дифференциалов
Рис. Схемы простых дифференциалов с постоянным соотношением моментов на ведомых валах: а — симметричного конического; б — симметричного цилиндрического; в — несимметричного цилиндрического; г — несимметричного конического; 1, 8 — левая и правая полуоси дифференциала; 2, 6 — левая и правая полуосевые шестерни; 3 — сателлит; 4 — корпус дифференциала; 5 — ведомое колесо главной передачи; 7 — ось вращения сателлитов; 9 — солнечная шестерня; 10 — эпициклическая шестерня
Рис. Межколесный симметричный конический дифференциал: 1, 8 — чашки дифференциала; 2, 7 — опорные шайбы полу осевых зубчатых колес; 3, 6 — полу осевые зубчатые колеса; 4 — опорная шайба сателлита; 5 — сателлиты; 9 — крестовина
Рис. Схемы несимметричных дифференциалов: а — конический; б — цилиндрический
Рис. Кулачковый дифференциал автомобиля ГАЗ-66-11 (а) и схема его работы (б): 1 — внутренняя звездочка; 2 — сепаратор; 3 — наружная звездочка; 4 — чашка дифференциала; 5 — сухарь
Рис. Блокируемый межколесный дифференциал: 1 — муфта; 2 — зубчатый венец
Рис. Межосевой дифференциал автомобиля КамАЗ-5320: 1 — ведущий вал; 2 — уплотнительная манжета; 3 — картер дифференциала; 4, 7 — опорные шайбы; 5, 17 — чашки дифференциала; 6 — сателлит: 8 — датчик блокировки; 9 — пробка заливного отверстия; 10 — пневматическая камера блокировки; 11 — вилка; 12 — стопорное кольцо; 13 — зубчатая муфта; 14 — муфта блокировки; 15 — сливная пробка; 16 — зубчатое колесо привода среднего моста; 18 — крестовина; 19 — зубчатое колесо привода заднего моста; 20 — болт крепления чашек; 21 — подшипник; 22 — крышка подшипника
Рис. Работа межколесного дифференциала: а — общая схема; б — при движении прямо; в — при повороте; 1 — корпус дифференциала; 2, 5 — полуосевые зубчатые колеса; 3 — крестовина: 4, 6 — сателлиты; 7 — ведущее зубчатое колесо главной передачи; 8, 9 — полуоси; 10 — ведомое зубчатое колесо главной передачи
Рис. Межосевой дифференциал Torsen: 1, 3 — правая и левая полуосевые шестерни; 2 — корпус дифференциала; 4 — сателлит, связанный с правой полуосевой шестерней; 5, 7 — выходные валы дифференциала; 6 — сателлит, связанный с левой полуосевой шестерней
Назначение дифференциала | Изучение устройства автомобиля AvtoLegko.ru
ДИФФЕРЕНЦИАЛ состоит из коробки, в которой помещаются две конические полуосевые шестерни, палец и установленные на нем две шестерни конической формы, называемые сателлитами. Коробка дифференциала жестко соединена с ведомой шестерней главной передачи и вращается вместе с ней.
Когда автомобиль следует по прямой и оба ведущих колеса, вращаясь, имеют одинаковое сопротивление качению, сателлиты не вращаются на своем пальце и передают крутящий момент на обе полуосевые шестерни равными долями. Как только автомобиль начнет поворачивать, то одно из его колес замедляет свое движение, сателлиты в этот момент начинают провертываться вокруг своей оси (пальца), ускоряя вращение шестерни, связанной с противоположным колесом. Таким образом, дифференциал при замедлении вращения одного ведущего колеса автоматически ускоряет вращение другого и исключает их проскальзывание по дороге, облегчая управление автомобилем на поворотах. Дифференциал может оказывать и отрицательное влияние. Так, если одно из ведущих колес попало на скользкое место, то оно будет буксовать, тогда как другое колесо, имеющее хорошее сцепление с грунтом, за счет действия дифференциала будет стоять неподвижно. В таком положении ведущие колеса автомобиля чаще всего оказываются зимой на скользкой дороге.
Неисправности в работе главной передачи и дифференциала заключаются в износе зубьев шестерен, а иногда и в их поломке. Изнашиваются также и подшипники этих механизмов.
Оба механизма смазываются залитым в картер заднего моста маслом. Масло наливают до уровня маслоналивного отверстия и периодически, а также сезонно (2 раза в год) меняют одновременно со сменой масла в коробке передач. У большинства автомобилей в картер заднего моста заливают те же сорта масла, что и в коробку передач, — зимнее и летнее автотракторное трансмиссионное масло. Если же для смазки этих механизмов необходим другой сорт масла, то это оговорено в инструкции по эксплуатации автомобиля. После ремонта главной передачи или дифференциала надо следить за температурой их картера, так как детали при «при накатке» могут недопустимо нагреваться в результате неправильной регулировки подшипников или недостатка смазки. При неисправных сальниках смазка из картера главной передачи может попасть на накладки тормозных колодок (тормоза плохо действуют). В этом случае необходимо промыть детали тормоза, заменить сальники и проверить уровень смазки (повышенный уровень смазки в картере главной передачи недопустим).
С полу-осевых шестерен вращение передается через полуоси на ступицы колес и колеса. Главная передача, дифференциал, полуоси, ступицы колес, а также тормоза для задних колес автомобиля объединяются картером и кожухами полуосей и образуют один агрегат — задний мост.
Главная передача и дифференциал автомобиля
Расскажем про устройство главной передачи и для чего нужен дифференциал автомобиля. Как происходит обслуживание и основные неисправности в работе.
Для чего нужны
Крутящий момент от коленвала двигателя заднеприводной машины через сцепление, коробку передач и карданную передачу передается на пару косозубых шестерен, которые находятся в постоянном зацеплении. Оба колеса будут вращаться с одинаковой угловой скоростью. Но ведь поворот автомобиля невозможен, т.к. колеса должны пройти неодинаковое расстояние при этом маневре! Внешнее от центра поворота колесо проходит путь значительно больший, чем внутреннее.Если бы каждому колесу передавалось одинаковое количество оборотов, то поворот автомобиля, без черных следов, был бы невозможен. Следовательно, любой автомобиль имеет некий механизм, позволяющий ему делать повороты без «черчения» резиной колес по асфальту. Этот механизм называется – дифференциалом.
Дифференциал автомобиля предназначен для распределения крутящего момента между полуосями ведущих колес при повороте автомобиля и при движении по неровностям дороги. Дифференциал позволяет колесам вращаться с разной угловой скоростью и проходить неодинаковый путь без проскальзывания относительно покрытия дороги.
Иными словами 100% крутящего момента, который приходит на дифференциал, могут распределяться между ведущими колесами 50 х 50 или в другой пропорции (например, 60 х 40). К сожалению, пропорция может быть — 100 х 0. Значит одно из колес стоит на месте, а другое буксует. Зато данная конструкция позволяет автомобилю поворачивать без заноса, а водителю не менять каждый день изношенные шины.
Из чего состоит
- двух шестерен полуосей
- двух шестерен сателлитов
Главная передача с дифференциалом: 1 — полуоси; 2 — ведомая шестерня; 3 — ведущая шестерня; 4 — шестерни полуосей; 5 — шестерни-сателлиты.
У переднеприводных автомобилей главная передача и дифференциал расположены в корпусе коробки передач. Двигатель у таких автомобилей расположен не вдоль, а поперек оси движения, значит, изначально крутящий момент от двигателя передается в плоскости вращения колес. Поэтому нет необходимости изменять направление крутящего момента на 90О, как у заднеприводных машин. Но, функция увеличения крутящего момента и распределения его по осям колес, остается неизменной.Основные неисправности
Шум («вой» главной передачи) при движении на большой скорости возникает из-за износа шестерен, неправильной их регулировке или при отсутствии масла в картере главной передачи. Для устранения неисправности необходимо отрегулировать зацепление шестерен, заменить изношенные детали, восстановить уровень масла. Подтекание масла может быть через сальники и неплотные соединения. Для устранения неисправности следует заменить сальники, подтянуть крепления.Как происходит обслуживание
Шестерни главной передачи и дифференциала требуют смазки. Хотя детали выглядят массивными «железяками», но тоже имеют запас прочности. Поэтому рекомендации относительно резких стартов и торможений, грубых включений сцепления и прочей перегрузки машины остаются в силе.Трущиеся детали и зубья шестерен должны постоянно смазываться. Поэтому в картер заднего моста (у заднеприводных авто) или в картер блока – коробка передач, главная передача, дифференциал (у переднеприводных авто), заливается масло, уровень которого необходимо периодически контролировать. Масло, в котором работают шестерни, имеет склонность к «утеканию» через неплотности в соединениях и через изношенные сальники.
При возникновении подозрений на какую-либо неприятность с трансмиссией, поднимите домкратом одно из ведущих колес автомобиля. Запустите двигатель и, включив передачу, заставьте вращаться это колесо. Просмотрите и прослушайте всё, что крутится, издает подозрительные звуки. Затем поднимите домкратом колесо с другой стороны. При повышенном шуме, вибрациях и подтеканиях масла – ищите сервис.
Назначение дифференциала заключается в следующем. Что такое дифференциал и как он работает
Дифференциал выполняет две функции:
- передача энергии двигателя колёсам, позволяя им вращаться с разной скоростью;
- уменьшение передаточного числа от двигателя к колёсам;
Когда Вы поворачиваете, колёса автомобиля вращаются с разной скоростью. Вы, можете убедиться в этом посмотрев анимацию, там же, видно, что колёса проходят разный путь, колесо, которое движется по меньшему радиусу проходит меньший путь. Это также можно видеть из формулы, которая описывает длину окружности L=2*pi*r, меньше радиус — меньше путь. Заметим также, что траектория передних и задних колёс отличается.
Для переднеприводного автомобиля ведущие колёса передние, для заднеприводного соответственно задние. Ведущие колёса соединены друг с другом таким образом, что двигатель или трансмиссия могут вращать сразу оба колёса. Другая пара колёс, назовём их ведомыми, не связаны жёстко между собой и могут вращаться независимо друг от друга. Если бы на вашем автомобиле не было дифференциала, колёса вращались бы с одинаковой скоростью и поворачивать на таком авто было бы непросто. Одному колесу пришлось бы в таком случае скользить. При качестве современных дорог и шин, чтобы сделать это придётся приложить много усилий.
Дифференциал — это устройство, которое разделяет вращающий момент двигателя, позволяя каждому колесу вращаться с разной скоростью. Дифференциал применяется во всех современных машинах и грузовиках, а также во многих полноприводных машинах. В полноприводных автомобилях дифференциал ставится на переднюю и заднюю пару колёс, так как каждая пара является ведущей. Некоторое время полноприводные системы не имели дифференциала между передними и задними колёсами.
Открытый дифференциал.
Мы начнём с самого простого типа дифференциала название которого — открытый дифференциал.
Когда машина движется прямо по дороге, оба ведущих колеса вращаются с одинаковой скоростью. Ведущая шестерня вращает ведомое зубчатое колесо, на котором закреплены сателлиты. При движении автомобиля прямо ни один из сателлитов не вращается вокруг своей оси.
Заметим что количество зубцов на ведущем валу меньше чем на зубчатом колесе. Возможно, Вы слышали такой термин, как передаточное число заднего моста. Если передаточное число равно 4 к 10, это значит что число зубцов на ведущей шестерне относится к числу зубцов на зубчатом колесе как 4 к 10.
Когда автомобиль заворачивает колёса вращаются с разной скоростью.
На анимации выше можно видеть что при повороте сателлиты начинают вращаться, позволяя колёсам двигаться с разной скоростью.
Дифференциал и сцепление с дорогой.
Открытый дифференциал всегда создает одинаковый крутящий момент на каждое колесо.
Существует два фактора, которые определяют какой крутящий момент будет приложен к колесу:
- сцепление колеса с дорогой;
- мощность двигателя;
Когда дорога сухая и сцепление колеса с дорогой хорошее, вращающий момент, который будет приложен к колесу определяет двигатель и коробка передач. Если же сцепление колеса с дорогой плохое, предположим на льду, величина крутящего момента ограничится таким числом при котором колеса не будут проскальзывать. Таким образом, даже при достаточном вращающем моменте от двигателя, необходимо обеспечить хорошее сцепление с дорогой.
На тонком льду.
При управлении машиной на льду для того, чтобы колеса при старте не пробуксовывали, нужно трогаться со второй или даже с третьей передачи. При этом передается меньший вращающий момент на колеса.
А что будет если одно ведущее колесо будет на земле, а второе на льду? Возникает проблема на машине с открытым дифференциалом.
Надо помнить, открытый дифференциал передает одинаковый крутящий момент к обоим колесам. Максимальная величина крутящего момента будет ограничиваться моментом, который можно приложить к колесу, находящемуся на льду, а этот момент очень мал и колесо, имеющее хорошее сцепление с дорогой, получит такой же момент. В итоге автомобиль будет двигаться очень медленно.
Внедорожник.
Открытый дифференциал может создать много неудобств при движении по пересеченной местности. Если даже у машины все ведущие и установлен открытый дифференциал, она все равно может застрять. Если одно из передних или задних колес оторвется от земли и будет вращаться в воздухе и двигаться будет невозможно.
Решение этой проблемы — это дифференциал повышенного трения. Дифференциал повышенного трения используют различные механизмы для обеспечения нормальной разности скоростей. Когда одно из колес скользит этот крутящий момент передается другому колесу.
Вискомуфта.
Вискомуфта часто находит применение в полноприводных автомобилях. Она обычно применяется для соединения передней и задней пары колёс, при этом если передние начинают проскальзывать крутящий момент передаётся на задние колёса и наоборот.
Вискомуфта имеет два набора пластин внутри герметичного кожуха, который заполнен жидкостью, как показано выше. Каждый набор пластин соединён с валом. При нормальных условиях оба набора пластин в жидкости вращаются с одинаковой скоростью.
Когда одна пара колёс начинает вращаться быстрее, это свидетельствует о том, что колёса проскальзывают. Набор пластин соответствующих этому колесу начинает вращаться быстрее, но за счёт свойств жидкости скорости пластин задних и передних колёс выравниваются. Прикладывается более высокий крутящий момент на колёса, которые не скользят.
К примеру, когда у автомобиля происходит пробуксовка передних колёс, вискомуфта замыкается и передаёт момент на задний мост. Когда машина поворачивает разница скоростей меньше чем когда одно колесо проскальзывает. Чем быстрее вращаются диски относительно друг друга, тем больший крутящий момент передаёт вискомуфта. Муфта не мешает на поворотах, потому что величина крутящего момента во время поворота очень мала. Передача крутящего момента не будет происходить до тех пор, пока не начнётся скольжение. Простой опыт с яйцом поможет понять как работает вискомуфта. Если поставить яйцо на кухонный стол, скорлупа и желток будут неподвижны. Теперь если раскрутить яйцо, то желток будет стараться догнать скорлупу.
Чтобы доказать что желток вращается, остановим быстро яйцо, а затем снова отпустим — яйцо будет вращаться(если, конечно, оно не вкрутую). В этом эксперименте мы используем силу трения между скорлупой и желтком. В вискомуфте усилие прикладывается между жидкостью и набором пластин аналогично яйцу.
Самоблокирующийся дифференциал.
Самоблокирующийся дифференциал состоит из тех же частей что и открытый, плюс к нему добавляется электрический, пневматический или гидравлический механизм для блокировки двух выходных шестерёнок вместе. Этот механизм обычно активируется вручную с помощью переключателя, после активации оба колеса будут вращаться с одинаковой скоростью. Если одно колесо оторвётся от земли второе будет продолжать вращаться, как будто ничего не изменилось.
Дифференциал Torsen — чисто механическое устройство и не содержит электроники или вязких жидкостей. Как только одно колесо теряет сцепление с дорогой, система связывает колёса вместе. Например, если дифференциал Torsen разработан с отношением 5: 1, это позволяет в пять раз больше нагружать колесо, которое имеет хорошее сцепление. Torsen не уравнивает крутящий момент на колёсах, а направляет его на более ”загруженную” ось.
Что же такое дифференциал? — Это часть трансмиссии, работа которого состоит в распределении крутящего момента строго поровну между ведущими колесами одного моста (при условии прямолинейного движения автомобиля, а также при одинаковом диаметре колес, сцеплении с дорогой и давлении в шинах), а межмостового дифференциала — в распределении крутящего момента между ведущими мостами, — поровну или в оптимальной пропорции (несимметричный дифференциал).
Свободный дифференциал (простого типа)
Внутреннее устройство дифференциалов бывает различным, а наибольшее распространение получил открытый или, по-другому, свободный дифференциал. Это чисто механическое устройство отличается простотой (обычно в нем всего четыре конических шестерни), компактностью и полностью соответствует своему названию: то есть делит крутящий момент в фиксированном соотношении (обычно 50:50) и никак не препятствует вращению выходных валов с разной скоростью. Но здесь-то и скрыта опасность: если одно из колес попадает на скользкую поверхность и забуксует, то без тяги останется и второе колесо, а сам автомобиль не сможет сдвинуться с места. Знакомая картина?
От этого недостатка избавлены блокируемые дифференциалы. В отличие от свободных, они уже с некоторым усилием стараются замедлить опережающий по скорости вал, увеличивая крутящий момент на отстающем. И хотя звучит это несколько сложно, на самом деле принцип работы подобных устройств прост: проворачиванию валов относительно друг друга препятствует возникающая между ними сила трения, и чем она больше, тем в большей степени крутящий момент смещается в сторону отстающего вала.
Дифференциал с жесткой блокировкой
Крайний случай — дифференциал с жесткой блокировкой, который по команде водителя может намертво соединить выходные валы друг с другом, полностью исключив проскальзывания отдельных колес на бездорожье. В «свободном» же состоянии, когда блокировка отключена, он ничем не отличается от открытого дифференциала, то есть обеспечивает такую же независимость вращения валов.
Подобные модели довольно широко распространены: возможность передать на один вал все 100% крутящего момента двигателя весьма востребована в среде внедорожников, где дифференциалы с жесткой блокировкой встречаются как в качестве межколесных, так и межосевых.
В то же время, далеко выйти за обозначенные границы этим дифференциалам не суждено, ведь на асфальте блокировку нужно каждый раз отключать, иначе трансмиссия будет испытывать чрезмерные нагрузки в поворотах. А значит, автомобиль остается безоружен против проскальзывания колес на неожиданно возникших скользких участках дороги.
Читайте также
Дифференциал с дисковой блокировкой
Разумеется, это не годится для мощных легковых машин, способных провернуть колеса даже на асфальте — для них существуют различные самоблокирующиеся дифференциалы.
Например, механизмы с дисковой блокировкой, часто применяемые в автоспорте и на форсированных версиях дорожных машин. Устроены они почти так же, как и свободные дифференциалы, но валы в них связаны друг с другом посредством подпружиненных фрикционов. То есть в случае пробуксовки дисковая блокировка может добавить на отстающий вал лишь столько ньютонометров, сколько фрикционы способны выдержать до начала проскальзывания. Как правило, это совсем немного — всего несколько десятков Нм, что позволит компенсировать лишь незначительное падение крутящего момента, например, при попадании колеса на пыльный или мокрый асфальт.
А что мешает увеличить силу трения фрикционов? Проблема в том, что, будучи постоянно поджатыми, эти фрикционы препятствуют свободному вращению колес в повороте, что ведет к ускоренному износу шин, самого дифференциала и неоднозначно сказывается на управляемости.
Дифференциал с вискомуфтой
Этих недостатков лишены дифференциалы, блокируемые вискомуфтой. В данном случае перераспределение крутящего момента возникает не в результате трения фрикционов, а за счет свойств особой жидкости на силиконовой основе, которая “умеет” затвердевать при нагреве. В неё помещается два набора пластин, каждый из которых связан со своим выходным валом дифференциала. И пока автомобиль движется без пробуксовок, а, соответственно, и разница в скорости вращения валов невелика, муфта себя никоим образом не проявляет, но, как только один вал начинает существенно обгонять другой, пластины взбивают жидкость, её давление и температура возрастают, вязкость повышается — и вискомуфта тормозит вал. При этом сопротивление может быть столь велико, что блокировка становится практически жесткой — на каждый вал может передаваться 100% крутящего момента!
Почему же тогда вискомуфту не часто встретишь на внедорожниках? Тому есть две причины: первая — это склонность к перегреву во время длительной пробуксовки, вторая — задержка срабатывания, ведь на нагрев жидкости нужно время. Последнее настораживает и производителей мощных легковых автомобилей: медлительность не идет на пользу управляемости. Но есть и те, кому все же удается достичь отличных ездовых характеристик: это и Subaru Impreza, и Nissan 370Z, Nissan Cefiro и полноприводный Lexus IS.
Куда более совершенными являются дифференциалы с винтовой блокировкой, в частности Torsen и Quaife. В отличие от всех предыдущих, созданных по принципу “открытый дифференциал с коническими шестернями + блокировка”, эти модели устроены совсем иначе. Особенность в хитрых червячных передачах: когда на одном из валов падает крутящий момент, шестерни начинает расклинивать и момент тут же перебрасывается на другую ось. То есть дифференциал даже не дожидается начала проскальзывания колеса — он реагирует на ухудшение сцепления с дорогой! При этом чем сильнее водитель жмет на газ, тем “жестче” связь между валами: в пределе на одну ось может приходится до 80% крутящего момента. Получается, что дифференциал “зажимается” тогда, когда надо — в момент разгона, а под сброс газа никак не мешает независимому вращению валов.
Столь логичное поведение и молниеносное быстродействие пригодились в совершенно различных областях: эти дифференциалы можно встретить и на скоростных автомобилях Audi с полным приводом Quattro, и на признанном внедорожнике Toyota Land Cruiser.
Недостаток же у подобных устройств один — беспомощность против диагонально вывешивания, ведь расклинивание шестерен возможно только при наличии хоть какой-то силы сопротивления на проскальзывающем колесе. В тех же условиях дифференциал с дисковой блокировкой будет хоть как-то будет пытаться помочь, а вискомуфта, “схватившись” после нескольких проворотов колеса, и вовсе передаст большую часть момента на противоположный вал.
Дисковое сцепление
Получается, что все дифференциалы — это некий компромисс между проходимостью и управляемостью? Да, но так продолжалось лишь до тех пор, пока электроника, наконец, не добралась и до этого узла автомобиля. Произошло это в середине 80-ых годов, когда Mercedes и Porsche почти одновременно оснастили свои модели дифференциалами с электронноуправляемыми многодисковыми сцеплениями. Конструктивно они напоминали механизмы с дисковой блокировкой, но фрикционы в них поджимались уже не пружиной, а гидроприводом, который по команде блока управления мог ослаблять или наоборот усиливать натяг.
В результате характеристики дифференциала стали определяться с точками программного кода, а конструкторы получили огромные возможности для настройки. Например, для лучшей маневренности можно ослаблять связь между валами на входе в поворот, а, затем, на выходе, наоборот зажимать сцепление для максимально эффективного разгона. Можно и полностью заблокировать дифференциал, и тогда автомобилю не страшно никакое диагональное вывешивание.
Казалось бы, у такого дифференциала нет слабых мест. Но, как и все остальные, он перераспределяет крутящий момент, выравнивая частоту вращения валов. А что если бы дифференциал наоборот заставлял бы один вал вращаться быстрее другого? Ведь тогда он мог бы добавить момент на внешнее к повороту колесо и тем самым помочь “заправить” автомобиль на дугу…
Активные дифференциалы
Так появилась идея активного дифференциала — самого совершенного на данный момент. Пионером в этой области является Mitsubishi, оснастившая им свой Lancer Evolution. Взяв за основу обычный открытый дифференциал, японцы дополнительно соединили выходные валы через две передачи — повышающую и понижающую, включением которых управляет электроника при помощи мокрых сцеплений. Таким образом, задействуя ту или иную передачу, компьютер может заставить один вал крутиться быстрее или медленнее другого! Усилие же, а точнее величина перебрасываемого крутящего момента, регулируется изменением степени
проскальзывания сцепления.
Активный дифференциал устанавливается на заднюю ось автомобиля, наделяя его невиданной устойчивостью в поворотах: там, где любой другой в ответ на прибавление газа уже давно бы “повис” в заносе, автомобиль с таким дифференциалом лишь активнее ввинчивается в вираж. Не страшно и бездорожье — если забуксовало одно колесо, то второе будет стремиться вращаться еще быстрее.
Служит для распределения подводимого к нему вращающего момента между выходными валами и обеспечивает возможность их вращения с неодинаковыми угловыми скоростями.
При движении колесного ТС на повороте внутреннее колесо каждой оси проходит меньшее расстояние, чем ее наружное колесо, а колеса одной оси проходят разные пути по сравнению с колесами других осей.
Неодинаковые пути проходят колеса ТС при движении по неровностям на прямолинейных участках и на повороте, а также в случае прямолинейного движения по ровной дороге при разных радиусах качения колес, например при неодинаковом давлении воздуха в шинах и износе шин или неравномерном распределении груза на ТС.
Если бы все колеса вращались с одинаковой скоростью, это неизбежно приводило бы к их проскальзыванию и пробуксовыванию относительно опорной поверхности, следствием чего явились бы повышенный износ шин, увеличение нагрузок в механизмах трансмиссии, затраты мощности двигателя на работу скольжения и буксования, повышение расхода топлива, а также трудность поворота транспортной машины. Таким образом, колеса ТС должны иметь возможность вращаться с неодинаковыми угловыми скоростями относительно друг друга. У неведущих колес это обеспечивается тем, что они установлены свободно на своих осях и каждое из них вращается независимо друг от друга. У ведущих колес это обеспечивается установкой в их приводе дифференциалов.
Основные типы дифференциалов
По месту расположения дифференциалы подразделяют на:
- межколесные (распределяющие вращающий момент между ведущими колесами одной оси)
- межосевые (распределяющие момент между главными передачами двух ведущих мостов)
- центральные (распределяющие момент между группой ведущих мостов)
По соотношению вращающих моментов на ведомых валах дифференциалы могут быть:
- симметричными (моменты на ведомых валах всегда равны между собой)
- несимметричные (отношение моментов на ведомых валах не равно единице)
Различают также дифференциалы:
- неблокируемые
- блокируемые принудительно
- самоблокирующиеся
По конструкции дифференциалы подразделяют на:
- конические
- цилиндрические
- кулачковые
- червячные
В некоторых случаях вместо дифференциалов устанавливают механизмы типа муфт свободного хода.
В настоящее время на колесных ТС наиболее широкое распространение получили конические симметричные неблокируемые дифференциалы.
Видео: Как работает дифференциал?
Схемы дифференциалов
Рис. Схемы простых дифференциалов с постоянным соотношением моментов на ведомых валах: а — симметричного конического; б — симметричного цилиндрического; в — несимметричного цилиндрического; г — несимметричного конического; 1, 8 — левая и правая полуоси дифференциала; 2, 6 — левая и правая полуосевые шестерни; 3 — сателлит; 4 — корпус дифференциала; 5 — ведомое колесо главной передачи; 7 — ось вращения сателлитов; 9 — солнечная шестерня; 10 — эпициклическая шестерня
Рис. Межколесный симметричный конический дифференциал: 1, 8 — чашки дифференциала; 2, 7 — опорные шайбы полу осевых зубчатых колес; 3, 6 — полу осевые зубчатые колеса; 4 — опорная шайба сателлита; 5 — сателлиты; 9 — крестовина
Рис. Схемы несимметричных дифференциалов: а — конический; б — цилиндрический
Рис. Кулачковый дифференциал автомобиля ГАЗ-66-11 (а) и схема его работы (б): 1 — внутренняя звездочка; 2 — сепаратор; 3 — наружная звездочка; 4 — чашка дифференциала; 5 — сухарь
Рис. Блокируемый межколесный дифференциал: 1 — муфта; 2 — зубчатый венец
Рис. Межосевой дифференциал автомобиля КамАЗ-5320: 1 — ведущий вал; 2 — уплотнительная манжета; 3 — картер дифференциала; 4, 7 — опорные шайбы; 5, 17 — чашки дифференциала; 6 — сателлит: 8 — датчик блокировки; 9 — пробка заливного отверстия; 10 — пневматическая камера блокировки; 11 — вилка; 12 — стопорное кольцо; 13 — зубчатая муфта; 14 — муфта блокировки; 15 — сливная пробка; 16 — зубчатое колесо привода среднего моста; 18 — крестовина; 19 — зубчатое колесо привода заднего моста; 20 — болт крепления чашек; 21 — подшипник; 22 — крышка подшипника
Рис. Работа межколесного дифференциала: а — общая схема; б — при движении прямо; в — при повороте; 1 — корпус дифференциала; 2, 5 — полуосевые зубчатые колеса; 3 — крестовина: 4, 6 — сателлиты; 7 — ведущее зубчатое колесо главной передачи; 8, 9 — полуоси; 10 — ведомое зубчатое колесо главной передачи
Рис. Межосевой дифференциал Torsen: 1, 3 — правая и левая полуосевые шестерни; 2 — корпус дифференциала; 4 — сателлит, связанный с правой полуосевой шестерней; 5, 7 — выходные валы дифференциала; 6 — сателлит, связанный с левой полуосевой шестерней
В конструкции современных автомобилей есть ряд узлов и агрегатов, которые являются обязательными для всех их марок, моделей, видов и типов. К таковым относятся, прежде всего, двигатель, коробка переключения передач, тормозная система. В этот же список входит и дифференциал.
Дифференциал есть в любой машине, причем в некоторых машинах этих узлов установлено несколько. О том, что такое дифференциал в автомобиле, какую роль он играет и каких разновидностей бывает, хорошо известно опытным автомобилистам. Тем же людям, которые являются пока только начинающими автолюбителями, наверняка будет полезно об этом узнать.
Конический дифференциал автомобиля: 1 – карданный вал; 2 – полуось ведущего колеса;
Дифференциал представляет собой механизм, с помощью которого к колесам одной оси, вращающимся с различной скоростью, транслируется одинаковый крутящий момент. Кроме того, дифференциал используется для того, чтобы поровну распределять крутящий момент и между несколькими ведущими осями.
В основу конструкции любого автомобильного дифференциала положен принцип работы планетарного редуктора. В зависимости от того, какой именно тип передачи вращательного движения используется, различают такие виды дифференциалов, как:
- Конический;
- Цилиндрический;
- Червячный.
Между колесами, установленными на одной и той же оси, практически всегда устанавливается конический дифференциал. Дифференциал цилиндрический используется обычно в качестве межосевого, а червячный отличается универсальностью своего применения. Наиболее широкое распространение получили дифференциалы конического типа, которые установлены практически на всех автомобилях в качестве межколесных. Все их основные элементы имеются также в цилиндрическом и червячном дифференциалах.
Корпус конического дифференциала (его часто именую чашей) от главной передачи принимает крутящий момент и транслирует его на шестерни полуосей посредством так называемых сателлитов. Они выполняют функции планетарных шестерен, а что касается их количества, то, в зависимости от особенностей конструкции конкретного конического дифференциала их может быть от двух до четырех.
Если автомобиль движется по прямолинейной траектории сопротивление каждого из колес дороге одинаковое. При этом вращения сателлитов не происходит, а вращение полуосевих шестерен осуществляется с равными угловыми скоростями. В момент поворота одно из колес, то, что находится на внутренней стороне поворота, встречает большее сопротивление дороги, вращение ее полуосевой шестерни становится медленнее, сателлиты начинают вращаться. В результате этого скорость вращения внешнего колеса возрастает, но крутящий момент остается таким же, как и на колесе внутреннем.
При движении по скользкой дороге, когда одно колесо пробуксовывает и движется с меньшей скоростью, ситуация аналогична ситуации с поворотом, в результате чего автомобиль зачастую просто не может сдвинуться с места. Чтобы крутящий момент на одном или другом колесе был выше, используется блокировка дифференциала.
Разновидности автомобильных дифференциалов
Помимо конического, цилиндрического и червячного, существуют и успешно используются следующие разновидности дифференциалов: дифференциал с полной блокировкой, дифференциал Торсен, дифференциал Квайф, вискомуфта.
Дифференциал с полной блокировкой
Дифференциалы этого типа чаще всего используются на грузовиках и внедорожниках. Их блокировка включается и отключается непосредственно из салона с помощью специальной клавиши водителем. Они используются для повышения проходимости автомобилей.
Дифференциалы Торсен
Конструкция дифференциалов Торсен была разработана немецкой компанией Siemens. По сути дела, они представляют собой комбинации конических и червячных дифференциалов. Дифференциалы Торсен отличаются высокой эффективностью, однако они достаточно сложны в изготовлении и обслуживании.
Дифференциалы Квайф
Отличительной особенностью дифференциалов этого типа является то, что сателлиты в них располагаются параллельно оси вращения корпуса (чаши), причем в два ряда. Кроме того, при функционировании этих агрегатов образуются силы трения, которые при необходимости автоматически осуществляют блокировку, повышают проходимость и силу тяги автомобиля. Чаще всего дифференциалы Квайф используются для тюнинга легковых автомобилей и внедорожников.
Вискомуфта
Функционирование этот типа дифференциала основано на том же принципе, что и работа гидротрансформатора. Чаще всего вискомуфты используются в автомобилях с полным приводом и используются для того, чтобы обеспечивать связь передних колес с задними по следующему принципу: если одни из них проскальзывают, то крутящий момент транслируется на другие, за счет чего и решается проблема пробуксовки. Конструктивно вискомуфта представляет собой цилиндр, в которой находится погруженный в вязкую жидкость пакет металлических дисков, имеющих перфорацию, и соединенных с валами (как ведущим, так и ведомым). В зависимости от температуры вязкость жидкости меняется, на чем и основывается принцип работы этого агрегата.
Применение дифференциалов, их преимущества и недостатки
В тех автомобилях, которые имеют всего одну ведущую ось, устанавливается один дифференциал. Транспортные средства с двумя и более ведущими осями оснащаются дифференциалами, устанавливаемыми в каждую из них. В автомобилях с повышенной проходимостью, имеющих две ведущих оси, устанавливается три дифференциала: по одному на каждую из осей и один — между ними. В тех же транспортных средствах, которые имеют более двух ведущих осей, используются так называемые межтележечные дифференциалы.
КАК РАБОТАЮТ ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ
В этой статье мы расскажем о работе дифференциалов, а также зачем он необходим автомобилю и о его недостатках.
Что такое дифференциал?
Дифференциал – это устройство, которое распределяет крутящий момент по двум направлениям, допуская вращение каждого выхода с разной скоростью. Он используется во всех современных автомобилях и грузовиках, а также на машинах с постоянным полным приводом. Причем в последних — между каждой парой колес, потому что передние проходят разный путь в повороте по сравнению с задними. Системы непостоянного полного привода не имеют дифференциала между передними и задними колесами; вместо этого во время механической блокировки передние и задние колеса вынуждены вращаться с одинаковой средней скоростью. Вот почему такие системы полного привода не рекомендуют использовать на сухом асфальте: с включенным полным приводом машина тяжело поворачивается на асфальте.
Дифференциал выполняет сразу 3 функции:
Направляет мощность двигателя на колеса;
Является последним этапом понижения передачи в машине, замедляя частоту вращения трансмиссии перед тем, как мощность пойдет на колеса;
Направляя мощность на колеса, позволяет им вращаться с разными скоростями (это свойство дало имя дифференциалу).
Зачем нужен дифференциал
Колеса машины вращаются с разными скоростями, особенно в поворотах — внутренние колеса проходят меньший путь, чем наружные, а значит, и с меньшей скоростью. При этом передние колеса проходят разное расстояние по сравнению с задними. Если бы машина не имела дифференциалов, то колеса вращались бы с одной и той же скоростью. Это сильно затруднило бы повороты: чтобы поворачивать, одно колесо должно было бы проскальзывать, т.е. буксовать. Усилие от одного колеса через ось переходило бы, серьезно нагружая ее компоненты.
Открытые дифференциалы
Начнем с простейшего варианта, называемого открытым дифференциалом. Когда машина едет по прямой, оба ведущих колеса вращаются с одинаковой скоростью. Первичная шестерня вращает коронную шестерню и корпус дифференциала, при этом ни одна из шестерен в корпусе не вращается – обе полуосевые шестерни заблокированы, так как движение идет по прямой. Обратите внимание, что пара “первичная шестерня и коронная шестерня” — это последнее передаточное число в машине, которое часто называют передаточным числом моста или передаточным числом главной передачи. Если оно составляет 4,10, тогда число зубьев коронной шестерни в 4,10 раза больше числа зубьев первичной шестерни. При повороте подключаются полуосевая и ведущая шестерни, обеспечивая разные скорости для колес.
Дифференциал в разрезе. Классические автомобильные дифференциалы основаны на планетарной передаче. Карданный вал (1 ) через коническую зубчатую передачу вращает ротор (2 ). Ротор через шестерни (3 ) вращает полуоси (4 ). Такое зацепление имеет не одну, а две степени свободы, и каждая из полуосей вращается с такой скоростью, с какой может. Постоянна лишь суммарная скорость вращения полуосей
Бездорожье
Это еще одна ситуация, когда простой дифференциал может привести к проблеме. Допустим, у вас полно¬приводный внедорожник или «паркетник» с открытым дифференциалом на передней и задней оси. Как мы упоминали ранее, открытые дифференциалы подают всегда одинаковый крутящий момент на оба колеса. Если одно из передних и одно из задних колес повиснут в воздухе одновременно, то они будут беспомощно крутиться в воздухе, а автомобиль вообще не сможет двигаться вперед. Решение этой проблемы – дифференциалы повышенного трения (limited slip differential (LSD)). Они используют различные механизмы, чтобы работать, как обычные дифференциалы при поворотах. При скольжении одного колеса дифференциалы повышенного трения позволяют подавать больше крутящего момента на колесо с тягой.
Дифференциалы с постоянным моментом блокировки
Этот вид дифференциалов повышенного трения использует все элементы открытого дифференциала, добавляя пружины и набор сцепления. В некоторых используется конусообразное сцепление, подобно синхронизаторам механической КПП. Пружины толкают полуосевые шестерни, которые закреплены на корпусе дифференциала, на сцепление. Сцепление срабатывает при возникновении разницы в скоростях вращения колес оси, например в повороте. Сцепление сопротивляется разнице в скорости вращения колес. Если одно колесо пытается вращаться быстрее другого, ему сначала надо преодолеть сцепление. Жесткость пружин и трение сцепления определяют значение крутящего момента на преодоление сопротивления. Вернемся к ситуации, когда одно колесо имеет сцепление с дорогой, а второе находится на льду. Дифференциалы с постоянным моментом блокировки даже при нахождении одного колеса на льду без тяги позволяют передать крутящий момент на другое колесо. Крутящий момент, идущий на колесо не на льду, равен максимальному усилию на преодоление сопротивления сцепления внутри дифференциала. В результате автомобиль продолжает движение с ограниченной мощностью.
Вискостная муфта
Вискостная муфта часто применяется в полноприводных автомобилях для соединения передней оси с задней. Когда передняя ось начинает буксовать, крутящий момент идет на заднюю. Вискостная муфта представляет собой набор дисков внутри закрытого корпуса, заполненного тягучей жидкостью. Каждый набор дисков соединен с выходной полуосью. В нормальных условиях оба набора дисков и жидкость вискомуфты вращаются с одинаковой скоростью. Когда один из мостов пытается вращаться быстрее, например при пробуксовке, соответствующий ему набор дисков начинает вращаться быстрее, чем другой. Вискостная жидкость, которая находится между дисками, пытается догнать ускорившиеся диски, увлекая за собой медленные диски, передавая больший крутящий момент на медленные колеса, то есть на те, которые не буксуют. Чем больше разница в скорости вращения между дисками, тем больший крутящий момент передает вискостная муфта. Она не вмешивается в повороты, потому что получаемый крутящий момент очень мал. Кстати, в этом состоит ее основной недостаток: крутящий момент не передается, пока колесо не начнет буксовать.
Блокирующийся дифференциал и Торсен (Torsen®)
Блокировка дифференциала используется для внедорожников. Она добавляет к свободному дифференциалу электрический, пневматический и гидравлический механизм, чтобы жестко соединить шестерни между собой. Этот механизм включается водителем вручную, и во включенном режиме оба колеса вращаются с одинаковой скоростью. Если одно из колес окажется в воздухе или на льду, это никак не влияет на второе. Оба колеса продолжают вращаться с одинаковой скоростью, как будто ничего не случилось. Дифференциал Torsen (означет – чувствующий момент – Torque Sensing) – это чисто механическое устройство; в нем нет электроники, сцеплений и вискостных жидкостей. Дифференциал Torsen – это несколько червячных передач, вращающихся внутри герметичного цилиндрического корпуса. От углов наклона червяков и применяемых материалов зависит коэффициент блокировки. Он определяет, когда и какой дополнительный момент должен перейти на ось, имеющую лучшее сцепление с дорогой. Но как только одно из колес теряет тягу, разница в крутящем моменте колес вынуждает зацепляться шестерни Torsen. Форма шестерен в этом дифференциале определяет коэффициент передачи крутящего момента. Например, если конкретный дифференциал Torsen сконструирован с передаточным числом 5:1, то он способен увеличивать вплоть до 5 раз крутящий момент на колесо с хорошей тягой. Дифференциал Torsen часто находит применение в спортивных полноприводных машинах. Подобно вискомуфте, он используется для передачи крутящего момента между передней и задней осью. В этом случае дифференциал предпочтительнее вискомуфты, потому что передает крутящий момент на колеса до того момента, как начинается пробуксовка. Определяющей характеристикой Torsen стало передаточное соотношение крутящего момента TBR (Torque Bias Ratio). Типичные значения – от 2 до 6.
Дифференциалы и тяга
Открытый дифференциал всегда подает одинаковый крутящий момент на каждое колесо. Существуют два фактора, от которых зависит количество крутящего момента на колеса: мощность и тяга. На сухой дороге, когда тяга в избытке, количество крутящего момента ограничено возможностями двигателя до колес; в условиях слабой тяги, например при езде по льду, количество максимального крутящего момента равно тому значению, при котором колесо начинает проскальзывать в данных условиях. Итак, даже если машина может произвести больше крутящего момента, необходима тяга, чтобы передать его к дороге. Если дать больше газа в момент пробуксовки, колеса просто начнут больше проскальзывать.
На льду
Рассмотрим, что происходит, если одно колесо буксует, а другое имеет хорошее сцепление со льдом. Вот тут проявляется слабость открытых дифференциалов. Дело в том, что открытые дифференциалы подают всегда одинаковый крутящий момент на оба колеса, а его максимальное значение – это момент начала пробуксовки. На льду не надо иметь большой крутящий момент, чтобы заставить колеса пробуксовывать. Когда колесо с хорошей тягой получает лишь тот ограниченный крутящий момент, который может быть направлен на колесо с меньшим сцеплением, машина не может быстро ехать.
Дифференциал на автомобиле — ПРАВИЛЬНОЕ СТРОЕНИЕ МАШИН
Всем механикам с юности памятна картинка со схемой движения автомобиля по кривой, когда его внешние колеса проходят больший путь, чем внутренние. С ее помощью во многих учебниках для водителей разъясняются назначение и принцип действия дифференциала. Часто все сводится к тому, что дифференциал позволяет ведущим колесам вращаться с различными скоростями и, таким образом, обеспечивает нормальное движение автомобиля на поворотах.
Такие разъяснения не то чтобы совсем неправильны, но слишком упрощены и сути работы дифференциала не раскрывают. Конечно, в серьезных книгах все изложено правильно. Там сказано, что назначение межколесного дифференциала на автомобиле состоит в распределении крутящего момента строго поровну между ведущими колесами одного моста, а межмостового дифференциала – в распределении крутящего момента между ведущими мостами, — поровну или в оптимальной пропорции (несимметричный дифференциал).
Эту ситуацию можно считать вполне допустимой для водительских учебников и для популярной литературы, пока объяснения просто не полны и ограничиваются фразами типа:
«Дифференциал – это механизм, у которого ведущие колеса вращаются независимо друг от дружки».
Строго говоря, вращаются они «зависимо», ну да ладно, — что-то похожее на правду сказано, а об остальном ни слова, чтобы не забивать голову людям без специальной подготовки.
Хуже, когда авторы, тиражируют свое неправильное понимание сути работы механизма, как это сделано, например, в книге:
Зеленин С.Ф., Молоков В.А. Учебник по устройству автомобиля, М., «Русьавтокнига», 2000 г., 80 с. Тираж 15000 экз.
Цитата из этой книги:
«Дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между полуосями ведущих колес при повороте автомобиля и при движении по неровностям дороги. Дифференциал позволяет колесам вращаться с разной угловой скоростью и проходить неодинаковый путь без проскальзывания относительно покрытия дороги.
Иными словами 100% крутящего момента, который приходит на дифференциал, могут распределяться между ведущими колесами как 50 х 50, так и в другой пропорции (например, 60 х 40). К сожалению, пропорция может быть и 100 х 0. Это означает, что одно из колес стоит на месте (в яме), а другое в это время буксует (по сырой земле, глине, снегу).
Что поделаешь! Ничто не бывает абсолютно правильным и идеальным, зато данная конструкция позволяет автомобилю поворачивать без заноса, а водителю не менять каждый день напрочь изношенные шины.
Рис. 38 Главная передача с дифференциалом
1 — полуоси; 2 — ведомая шестерня; 3 — ведущая шестерня; 4 — шестерни полуосей; 5 — шестерни-сателиты
Это уже не упрощение, а просто введение в заблуждение читателей. Здесь, кроме второго предложения и иллюстрации, все неправда (в первом предложении нужно вставить слово «поровну», а точку поставить после слова «колес» и т.д.).
Только однажды в учебнике для профтехобразования мне довелось встретить правильное и при этом простое и наглядное разъяснение сути работы дифференциала. Было это давно и помню только, что это был учебник для водителей зерновых комбайнов.
Там читателю предлагалось вообразить, что две полуосевые конические шестерни «развернуты» в две зубчатые рейки, эти рейки лежат на воображаемом столе, а между ними помещен сателлит в виде прямозубой шестерни. Выглядит это примерно так:
Объяснение сути работы дифференциала основано на его конструкции и на третьем законе Ньютона, который гласит: сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия. На следующем рисунке показано силовое взаимодействие сателлита с рейками, когда движущая сила Д приложена к оси сателлита и этот сателлит толкает обе рейки по столу, причем силы сопротивления движению левой и правой реек Слев и Справ одинаковы (силы трения реек о поверхность воображаемого стола) и каждая из них равна половине общей силы сопротивления С. Силы со стороны сателлита передаются на рейки в точках зацепления зубьев сателлита с зубьями реек. Благодаря равенству сил сопротивления движению Слев и Справ, равны между собой и движущие силы на зубьях сателлита, каждая из которых равна половине движущей силы Д. Поскольку равные силы приложены к двум зубьям сателлита, находящимся на равных расстояниях от его оси, сателлит находится в равновесии и не вращается. Поэтому все три детали движутся прямолинейно в одну сторону и с равными скоростями, а именно с той скоростью, с какой движется ось сателлита и которая задана двигателем.
Эта ситуация соответствует установившемуся движению автомобиля по дороге с хорошим сцеплением с дорогой.
Теперь представим, что при своем движении по столу, левая рейка «наехала» на пятно масла. При этом сила сопротивления ее движению (сила трения о стол) уменьшилась, а сила сопротивления движению правой рейки осталась прежней. На какой-то момент равновесие сил на зубьях сателлита нарушается: нагрузка на левый его зуб становится меньше нагрузки, действующей на его правый зуб. Иначе говоря, сателлиту стало легче толкать левую рейку, чем правую. Поэтому он начинает вращаться по часовой стрелке, как это показано на следующем рисунке.
Благодаря вращению сателлита движение правой рейки замедляется, а левая рейка наоборот ускоряется. Затем правая рейка полностью останавливается, а сателлит продолжает вращаться. Его ось продолжает двигаться с той же скоростью, что и прежде, так как эта скорость задана двигателем. Но поскольку правая рейка стоит, вращающийся сателлит обкатывается по ней. В момент, показанный на рисунке правый зуб сателлита стоит на месте, так как «упирается» в зуб неподвижной рейки. Но противоположный, левый зуб сателлита движется в два раза быстрее, чем ось самого сателлита. Все это соответствует ситуации, когда одно из ведущих колес медленно движущегося автомобиля наезжает, например, на обширное пятно льда, а второе остается на сухом покрытии с хорошим сцеплением. То есть машина останавливается и колесо, находящееся на льду, буксует, вращаясь в два раза быстрее, чем прежде, когда оба колеса катились с одинаковой скоростью.
Строго говоря, о нарушении равновесия сил на зубьях сателлита выше сказано некорректно и только потому, что, как мне кажется, так проще понять происходящее. На самом деле равновесие сил сохраняется всегда, только для его рассмотрения нужно еще учитывать силы, вызывающие ускорение левой рейки и замедление правой. Эти не рассматриваемые нами силы, исчезают с момента полной остановки правой рейки. В этот же момент удвоенная скорость движения левой рейки становится постоянной. И тогда ситуация полностью соответствует следующему рисунку.
Здесь равновесие сил восстановилось, точнее, — исчезли динамические силовые составляющие (те, что вызывали ускорение одной рейки и замедление другой). Правая рейка стоит, сателлит вращается, а левая рейка движется равномерно с удвоенной скоростью. Очень важно отметить что, равновесие сил перешло на новый уровень. Теперь равные силы на левом и правом зубьях сателлита стали существенно меньше прежних. В силу третьего закона Ньютона эти силы не могут превысить движущую силу, которую можно приложить к рейке, находящейся на пятне масла, или к колесу, находящемуся на пятне льда. Иными словами, если одно колесо стоит на сухой дороге, а противоположное буксует на льду или в грязи, это вовсе не означает, что 100% крутящего момента передается от двигателя на буксующее колесо, как сказано в упомянутой выше книге. Этот момент всегда и во всех условиях делится дифференциалом поровну между колесами, но он не может быть больше, чем позволяет сцепление одного из колес с дорогой, причем именно того колеса, у которого это сцепление меньше.
Только если в этих условиях заблокировать дифференциал, то есть выключить его из работы, тем или иным способом жестко соединив между собой полуоси, можно передать на колесо, стоящее на сухой дороге, подавляющую часть крутящего момента, который может развить двигатель. При этом буксование прекратится, оба колеса будут вращаться с одинаковой скоростью, но подавляющую часть суммарной силы тяги будет обеспечивать только одно из этих колес.
Мне кажется, что с помощью модели с зубчатыми рейками можно наглядно объяснить и все прочие режимы работы межколесного дифференциала. Например, ситуацию, иногда возникающую при торможении двигателем. Представим, что автомобиль движется под уклон на сухой дороге с пятнами льда. Водитель тормозит двигателем. В этом случае движущая сила, это сила инерции массы машины. А сила сопротивления движению, это сила, приложенная к осям сателлитов дифференциала со стороны двигателя. Одно из колес наезжает на пятно льда. Сила сцепления этого колеса с дорогой резко уменьшается, и оно начинает вращаться в обратную сторону. Здесь происходит то же самое, что произойдет с рейками если ось сателлита сделать неподвижной, но оставить ему свободу вращения вокруг этой оси, то есть имитировать ситуацию, когда ось сателлита тормозится или удерживается двигателем. Если теперь двинуть вперед одну из зубчатых реек, то сателлит начнет вращаться и заставит вторую рейку двигаться назад. Здесь рейка, движимая вперед, соответствует колесу на сухой дороге, а рейка, движущаяся назад, — колесу, находящемуся на льду и вращающемуся в обратную сторону. На мой взгляд, вращение буксующего колеса в обратную сторону очень наглядно демонстрирует «стремление» дифференциала выполнить свое предназначение и выровнять силы на двух колесах ведущего моста. В данном случае это силы торможения. Благодаря их выравниваю исключается или сильно снижается вероятность заноса автомобиля при таком режиме торможения.
Можно рассматривать еще многие ситуации, возникающие при работе дифференциала. Но полагаю, что и сказанного достаточно, чтобы убедиться: — межколесный дифференциал всегда делит получаемый от двигателя крутящий момент поровну между двумя колесами одного ведущего моста.
А теперь вернемся к упомянутой в самом начале картинке с автомобилем, движущемся по кривой. Если автомобиль заднеприводной, то получающие одинаковый крутящий момент два задних колеса преобразуют эти крутящие моменты в две одинаковые силы тяги (если шины колес имеют одинаковый диаметр, одинаковое давление накачки и несут одинаковые части веса автомобиля). А две одинаковые силы тяги стремятся толкать автомобиль по прямой. Именно поэтому, водителю при прохождении поворота приходится твердо удерживать рулевое колесо. Строго говоря, дифференциал на таком автомобиле не столько помогает, сколько мешает прохождению поворота. Зато он прямо способствует устойчивости движения по прямой (вместе с углами установки передних колес).
У переднеприводного автомобиля ситуация несколько иная. Здесь силы тяги также одинаковы на двух колесах, но они «поворачиваются» вместе с поворачиваемыми колесами. Поэтому, например, переднеприводной машине легче выйти из глубокой скользкой колеи: повернутые передние ведущие колеса активно тянут куда нужно. А у заднеприводного, задние ведущие колеса активно толкают машину вдоль колеи.
Здесь рассмотрена лишь малая часть того, что следовало бы водителям знать о работе дифференциала и на это потребовалось много слов и картинок. Так может быть правы те, кто ограничивается пресловутой картинкой с разным пробегом у разных колес на повороте? Может быть. Но полагаю, что следует, если и не вдаваться в пространные разъяснения, то хотя бы просто написать, для чего действительно предназначен этот механизм. А кто захочет дойти до сути, найдет, где об этом почитать. И уж совсем ни к чему пропагандировать собственное неверное понимание этой сути.
Д.Д.
Дифференциальный блок
Дифференциальный блок:
Дифференциалы — это разновидность коробки передач, которая почти всегда используется в один из двух способов. В одном из них он получает один ввод и предоставляет два выходы; это есть в каждом автомобиле. В автомобилях и других колесных транспортных средств, дифференциал позволяет каждому из ведущих колес вращаться на разные скорости, обеспечивая при этом равный крутящий момент для каждого из них.В другом, реже встречается, он объединяет два ввода для создания вывода, который сумма (или разность) входов. В автомобильной промышленности дифференциал и его корпус иногда собирательно называют «тыквой» (потому что корпус напоминает тыкву).
Назначение: —
Коробка передач дифференциала выполняет следующие функции:
· Избегайте заноса задних колес на дороге превращение.
· Снижает скорость внутренних колес и увеличивает скорость внешних колес при рисовании кривой.
· Сохраняет равные скорости всех колес при движении по прямой дороге.
· Устраняет одну жесткую заднюю ось и обеспечивает муфта между двумя задними мостами.
Следующее описание дифференциала относится к «традиционные» заднеприводные или переднеприводные легковые автомобили или грузовики:
Питание осуществляется от двигателя, через трансмиссию или редуктора к ведущему валу, называемому карданным валом, который проходит к дифференциал. На конце карданного вала установлена шестерня со спиральной конической шестерней. заключен в сам дифференциал и входит в зацепление с большой спиралью коническая коронная шестерня, называемая коронным колесом.Кольцо и шестерня могут зацепиться в гипоидном ориентация.
Зубчатый венец прикреплен к держателю, который удерживает то, что иногда называемый пауком, группа из четырех конических шестерен в прямоугольнике, поэтому каждая коническая шестерня входит в зацепление с двумя соседями и вращается против третьей, которая он обращен лицом и не зацепляется. Две из этих крестообразных шестерен выровнены на та же ось, что и коронная шестерня, и привод полуоси, соединенные с автомобилем ведущие колеса.
Это так называемые боковые шестерни. Две другие шестерни паука выровнены по перпендикулярной оси, которая меняет ориентацию с кольцом вращение шестерни. Эти две шестерни просто называются ведущими шестернями, а не перепутал с главной ведущей шестерней. (В других конструкциях пауков используются разные количество ведущих шестерен в зависимости от требований к долговечности.)
По мере вращения носителя изменение ориентации оси шестерни передает движение зубчатого венца движению стороны шестерни, нажимая на них, а не поворачиваясь против них (то есть одно и то же зубья остаются в контакте), но поскольку зубчатые колеса не ограничены вращаясь друг против друга, в этом движении боковые шестерни могут вращаться в противоположных направлениях. относительно зубчатого венца и друг друга под одной и той же силой (в этом случае одни и те же зубы не контактируют).
Так, например, если автомобиль поворачивает направо, главная коронная шестерня может сделать 10 полных оборотов. За это время левое колесо будет делать больше оборотов, потому что ему нужно двигаться дальше, и правое колесо будет делать меньше вращений, так как у него меньшее расстояние для перемещения. Боковые передачи будет вращаться в противоположных направлениях относительно зубчатого венца, скажем, на 2 полных поворачивает каждый (4 полных оборота друг относительно друга), в результате чего левое колесо совершает 12 оборотов, а правое колесо делает 8 оборотов.
Вращение зубчатого венца всегда среднее вращения боковых шестерен. Вот почему, если колеса сняты с заземлите при выключенном двигателе, а приводной вал удерживается (предотвращая шестерня от поворота внутри дифференциала), вращение одного колеса вручную вызывает другой вращается в противоположном направлении на ту же величину.
Когда транспортное средство движется по прямой, не должно быть дифференциального движения планетарной системы шестерен, кроме минутные движения, необходимые для компенсации небольших различий в колесе диаметр, неровности дороги (из-за чего колесо становится длиннее или короче. путь) и т. д.
13.1.2.2 Дифференциальный привод
13.1.2.2 Дифференциальный привод13.1.2.2 Дифференциальный привод
Большинство домашних мобильных роботов не двигаются как машина. Например, рассмотрим платформу мобильной робототехники, показанную на рисунке 13.2а. Это пример самого популярного способа управлять домашними мобильными роботами.Есть два основных колеса, каждое из которых прикреплен к собственному мотору. Третье колесо (не видно на рисунке). 13.2а) размещается сзади, чтобы пассивно катиться по предотвращая падение робота.
Построить простую модель ограничений, возникающих из дифференциальный привод, только расстояние между двумя колесами, и радиус колеса, необходимы.См. Рисунок 13.2b. Вектор действия напрямую задает две угловые скорости вращения колеса (например, в радианах на второй). Рассмотрим, как движется робот, по разным действиям. применяемый. См. Рисунок 13.3. Если , тогда робот движется вперед в направлении, указанном колесами. Скорость пропорциональна. В общем, если, то расстояние, пройденное за время, равно (потому что это полное угловое смещение колес). Если , то робот вращается по часовой стрелке, потому что колеса вращаются в противоположных направлениях.Это мотивирует размещение исходной точки кузов-рама в центре оси между колеса. При таком назначении перевода не происходит, если колеса вращаются с той же скоростью, но в противоположных направлениях.
На основании этих наблюдений уравнение перехода конфигурации имеет вид
| (13,16) |
Переводная часть содержит и части точно так же, как и простой автомобиль, потому что дифференциальный привод движется в направление, в котором указывают его ведущие колеса.Скорость перевода зависит от средней угловой скорости колеса. Чтобы увидеть это, рассмотрим случай, когда одно колесо зафиксировано, а другое вращается. Это первоначально заставляет робота переводить со скоростью в сравнение с обоими вращающимися колесами. Скорость вращения пропорциональна изменению угловой скорости вращения колес. Робот скорость вращения растет линейно с радиусом колеса, но уменьшается линейно по отношению к расстоянию между колесами.
Иногда предпочтительнее трансформировать пространство действия.Позволять и . В таком случае, можно интерпретировать как переменную действия, которая означает « переводить » и означает « вращать ». Используя эти действия, уравнение перехода конфигурации принимает вид
| (13,17) |
В таком виде уравнение перехода конфигурации напоминает (13.15) для простой машины (попробуйте установить и ). Дифференциальный привод легко смоделировать движения простой машины. Для дифференциального привода, скорость вращения можно установить независимо от поступательного скорость.Однако у простой машины скорость появляется в в выражение. Следовательно, скорость вращения зависит от поступательная скорость.
Напомним заданный вопрос о кратчайших путях для Ридс-Шеппа и Машины Дубина. Такой же вопрос получается по дифференциальному приводу быть неинтересным, потому что дифференциальный привод может вызвать центр его оси, чтобы следовать любой непрерывной траектории в .В виде изображенный на рисунке 13.4, он может перемещаться между любыми двумя конфигурации: 1) сначала вращается так, чтобы колеса указывали на позиция цели, которая не вызывает перевода; 2) переводится на позиция ворот; и 3) поворачиваясь в желаемую ориентацию, что снова не вызывает перевода. Общее расстояние, пройденное центром оси всегда является евклидово расстояние в между две желаемые позиции.
Это может показаться странным эффектом из-за размещения начало координат.Кажется, что ротации бесплатны. Это можно исправить за счет оптимизации общего количества оборотов колеса или необходимого времени, если скорость остается фиксированной [64]. Предположим, что . Определение минимального времени, необходимого для поездки между две конфигурации довольно интересны и рассматриваются в Разделе 15.3. При этом правильно учитывается стоимость вращение робота, даже если это не вызывает смещения.
Стивен М. ЛаВалль 2012-04-20Обыкновенные дифференциальные уравнения — Моделирование автомобиля — Задание 7 | ME 2016
Page 1 ME 2016 Осенний семестр 2007 Вычислительные методы 3-0-3 Домашнее задание 7 Решение ODE — моделирование автомобиля Срок сдачи: понедельник, 19 ноября 2007 г., за час до занятия ВАЖНОЕ ПРИМЕЧАНИЕ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ T-SQUARE Мы у всех возникли серьезные проблемы с t-квадратом в последние два раза, когда должны были быть выполнены задания.Сотрудники службы поддержки определили, что проблемы возникли с инструментом «Автоматическая отправка заданий». В результате они отключили функцию автоматической отправки. Таким образом, вы обязаны подать заявку. Итак, как и раньше, вы можете загрузить свой zip-файл, используя файл «Сохранить как черновик», но вам придется вернуться и нажать последнюю кнопку «Отправить», иначе ваше задание не будет отправлено. Однако помните, как только вы нажмете кнопку «Отправить», вы не сможете вернуться и загрузить обновленную версию.Из-за большого количества студентов в ME2016 мы не можем принять исправленные версии после того, как вы отправите их. Описание и результаты В этом задании вам предстоит разработать симулятор автомобиля. По сравнению с системой дифференциальных уравнений, которую мы решили в классе, эта модель на порядок сложнее. Тем не менее, вы увидите, что механизм решения остается в основном тем же. Цели обучения этого задания: • улучшить ваше понимание численного решения ODE • узнать о моделировании физических систем в Matlab • узнать о различных решателях ODE в Matlab • узнать, как отлаживать код Предпосылки Последние два домашних задания этого семестра (HW7 и HW8) носят интегративный характер.То есть вы будете опираться на несколько предыдущих домашних заданий и объединить части предыдущих решений в решения HW7 и HW8. Итак, то, что может показаться большим объемом работы, на самом деле больше сокращает и вставляет, чем написание нового кода. Вы также заметите, что многие численные методы, которые мы изучали в течение семестра, объединены в последних двух заданиях. Вам будет предложено определить эти методы в Задаче 3. В HW8 моделирование, разработанное в этом задании, будет дополнительно расширено, и к результату будет применена оптимизация.Это объединит большинство численных алгоритмов, которые мы изучили в этом семестре! В этом задании основное внимание уделяется моделированию динамического поведения автомобиля: как положение и скорость автомобиля меняются как функция времени? В частности, вы будете оценивать характеристики машины в гонке с сопротивлением — как быстро вы сможете финишировать в гонке на четверть мили? Мы полагаемся на обыкновенное дифференциальное уравнение второго порядка, которое определяет движение автомобиля; не существует аналитического решения в замкнутой форме для дифференциального уравнения.Вместо этого вам необходимо вычислить производные положения и скорости численно, объединив все модели для отдельных компонентов трансмиссии, как показано на рисунке на следующей странице. При разработке модели следует учитывать следующие моменты: • Основной блок на графике ниже — это блок «автомобиль» — он определяет дифференциальные уравнения как функцию автомобиля и сил сопротивления. Все остальные блоки необходимы для вычисления этих сил автомобиля и сопротивления. Следуйте стрелкам на графике, чтобы реализовать модель систематическим образом.• При моделировании автомобиля нужно учитывать, когда следует переключать передачи. Делается это на основе сменного стола. Для наших целей таблицу переключения передач можно определить просто как вектор с тремя элементами: v12, v23 и v34 — скорости в м / с, с которыми автомобиль переключается с первой на вторую, со второй на третью и с третьей на четвертую передачу, соответственно. Чтобы определить, какую передачу использовать, вы должны сравнить текущую скорость автомобиля с этими скоростями переключения передач. Для достижения максимальной производительности вы должны выбрать скорости сдвига, вычисленные в HW2.Собственно, из-за небольшой потери мощности в гидротрансформаторе лучше переключать передачи немного раньше, а именно на 17, 30 и 46 м / с. • В HW4 вы реализовали функцию под названием Resistance_force. Эту функцию можно использовать здесь повторно. _t convω _t convτ Трансмиссия _ _ и t conv diff diff t convn nω ω τ τ = = Колесо и колесо автомобиля колесо автомобиля v FRR τω = = Двигатель + преобразователь крутящего момента _ _engine_w_torque_converter () t conv t convτ ω = Автомобиль 1 () и car carcar resist car dv dxF F v dt m dt = — = Сопротивление воздуху и качению сопротивление_force (,) resist carF v slope = carF resistF wheelτwheelω carv carv Дифференциальный дифференциал двигателя, необходимо учитывать преобразователь крутящего момента при моделировании.Мы предоставили функцию под названием engine_w_torque_converter, которая основана на модели двигателя, используемой в HW2. Модель требует следующих трех функций Matlab, представленных на веб-сайте курса: engine_w_torque_converter.m, Torque_converter.m и engine_model_CJP.m. • Модель автомобиля в этом задании требует нескольких параметров. Мы используем те же значения, что и в предыдущих заданиях: масса = 1650; % [кг] wheel_radius = 0,332; % [m] дифференциал_ratio = 4,266; % [] gear_ratios = [2,77 1,54 1.00 0,69]; % [] shift_table = [17 30 46]; % [м / с] drag_coefficient = 0,32; % [] frontal_area = 2.2; % [m2] Rolling_coefficient = 0,009; % [] Гидротрансформатор Двигатель Трансмиссия Дифференциальные шины Кузов автомобиля
Amazon.com: UGEARS Набор из 4 моделей автомобилей STEM LAB
В настоящее время недоступен.
Мы не знаем, когда и появится ли этот товар в наличии.
- Убедитесь, что он подходит, введя номер своей модели.
- Комплект модели DIFFERENTIAL — это механизм, без которого невозможно развернуть автомобиль. Он демонстрирует, как два ведущих колеса, установленных на одной оси, могут вращаться с разной скоростью и, таким образом, могут преодолевать разное расстояние. Эта механическая игрушка представляет собой миниатюрную версию основной части трансмиссионного механизма автомобиля. Это улучшает его маневренность и производительность. Подобно другим конструкторам UGEARS для взрослых и детей, эта обучающая игрушка имеет культовый дизайн и движется.Когда ручка вращается, движение передается через редуктор, увеличивая число оборотов в минуту и перемещая двойные грузы в центробежном агрегате.
- Модельный комплект GEARBOX представляет собой миниатюрный трансмиссионный механизм автомобиля, который передает крутящий момент от коленчатого вала двигателя на колеса. Эта механическая игрушка имеет одну передачу заднего хода и три передачи переднего хода, что означает, что промежуточный вал и шестерни вращаются с возрастающей скоростью. Как и другие конструкторы UGears для взрослых и детей, эта обучающая игрушка имеет культовый дизайн и движется.
- Механическая модель VARIATOR — это устройство, которое передает и регулирует крутящий момент двигателя путем изменения передаточного числа. Этот деревянный конструктор раскрывает тайну и науку бесступенчатой трансмиссии (CVT). Используйте эту трехмерную головоломку, чтобы узнать об одном из основных механизмов автомобиля, не обмазываясь машинным маслом!
- Все в коробке: как и другие конструкторы UGEARS для взрослых и 3D-пазлы для детей, собирать STEM-игрушки просто и весело: все, что вам нужно для сборки, обучения и открытий, поставляется в коробке.Взаимодействие с механическими моделями: все наборы для сборки моделей STEM для взрослых работают в паре с приложением дополненной реальности UGEARS. Направьте планшет или мобильный телефон на полностью собранную деревянную трехмерную головоломку, и приложение покажет вам различные применения механизма, который вы только что построили.
Капитальный ремонт дифференциала
Ненавижу дифференциалы.Чтобы восстановить его, вам понадобится специальный инструмент, который обычно недоступен и очень дорог, когда он есть, а процедуры, описанные в руководствах по ремонту, неизменно сложны и непонятны. Тем не менее, мне удалось отремонтировать или перестроить пару дифференциалов. Это требует понимания того, что нужно сделать, что на самом деле довольно просто, а иногда и немного творческого подхода, чтобы обойти необходимость в специальных инструментах. Однако на самом деле его создание может потребовать много работы.Поскольку это довольно долгая история, я решил описать капитальный ремонт дифференциала на этой отдельной странице.
Я не смог правильно установить дифференциал с первого раза. Пришлось снять задний мост и переделать после сборки машины; Как вы понимаете, мой опыт не привел к новой любви к маленьким ублюдкам. Настроить его было крайне утомительно, и, оскорбление травмы, мне пришлось сделать это дважды. В конце концов, я решил, что полученный мною старый комплект шестерен слишком изношен, и для второй попытки купил новый.
Щелкните любое изображение, чтобы увидеть его в увеличенном виде в новом окне.
Содержание
Ресурсы
Неудивительно, что в сети не так много информации о капитальном ремонте дифференциала TR, поскольку немногие из нас достаточно слабы, чтобы взяться за эту работу. Тем не менее, я нашел пару полезных веб-страниц:
Macy’s Garage: Это было лучшее описание, которое я нашел, и лучшая процедура.
Дифференциал, задние мосты и приводной вал: это сканирование в формате PDF (очевидно) довольно старого печатного документа.Он размещен в разных местах сети, но, похоже, у него нет основного дома. В этом документе есть полезная информация, но авторские процедуры измерения не могут обеспечить достаточную точность для определения глубины шестерни в пределах указанного диапазона 3 мил. При его методе очень важна точная настройка с помощью компаунда для маркировки зубчатых колес.
TR6 Pages: Хорошее описание, но не очень четкое, как определялась глубина шестерни. Автор, кажется, во многом полагается на предыдущий документ, хотя его методика измерений намного лучше.
Несмотря на то, что в нем описывается использование инструментов, которые мы с вами никогда не увидим, руководство магазина TR4 / 4A также является важным справочником.
Как и другие страницы моего сайта TR4A, эта страница предназначена для документации моей работы, а не для руководства. В отношении последнего обратитесь к приведенным выше ссылкам и, особенно, к руководству магазина.
Первоначальный осмотр
Когда я открыл дифференциал TR4A, я ожидал, что выльется литр вонючего трансмиссионного масла. Вместо этого я получил около четверти стакана окисленного масла.Масло явно не проверяли и не заменяли много лет, если не десятилетий. Это нехорошо для набора шестерен и подшипников, и те, что в этом дифференциале, заплатили за это цену.
Хотя дифференциал не болтался в корпусе, а люфт, хотя и не соответствовал спецификации, был не так уж плох, я подумал, что есть очень большая вероятность того, что подшипники изношены или корродированы. (Дифференциал необходимо разобрать, чтобы осмотреть их.) Хуже того, коронная шестерня имела участки с очень сильной коррозией.Было ясно, что дифференциал придется ремонтировать полностью.
Ведущая шестерня выглядела нормально, но это не очень удобно, поскольку зубчатое колесо и ведущая шестерня представляют собой единый комплект и должны заменяться вместе.
Новые комплекты «кольцо-шестерня» доступны, но они дорогие (450 долларов на момент написания), поэтому я начал с покупки бывшего в употреблении набора. Водило, которое шло с шестернями, также было в лучшей форме, чем моя старая, поэтому я заменил и его. Я заменил все подшипники на новые Timken, купленные у поставщика подшипников примерно за половину цены британских поставщиков автомобильных запчастей.Конечно, все печати и тому подобное тоже были заменены.
После завершения работы над дифференциалом я обнаружил, что не могу получить хороший рисунок с помощью компаунда для маркировки шестерен, если люфт не был установлен на слишком большое значение. По этой причине мне пришлось восстановить дифференциал с новым набором передач.
Технические примечания к дифференциалу TR
Основы Существует четыре настройки любого дифференциала: положение шестерни в направлении внутрь, положение зубчатого венца в направлении вправо-влево и предварительные нагрузки на оба набора подшипников.В дифференциале Triumph положение шестерни регулируется шайбами (23) под внутренним подшипником шестерни (22), а предварительная нагрузка — шайбами (26) под внешним (25). (Цифры представляют собой покомпонентное изображение дифференциала на
стр. 3-108 руководства по ремонту, воспроизведенное ниже. Он представляет автомобили с цельной осью; дифференциалы автомобилей IRS имеют практически, если не буквально, внутренние элементы. )
Водило коронной шестерни (9) имеет регулировочные шайбы (8) между водилом и подшипниками (7).На рисунке они показаны только с одной стороны, но подходят для обеих. Поскольку зубчатый венец находится слева, если смотреть сзади, левые прокладки регулируют его положение. Правые прокладки выбраны так, чтобы заполнить оставшееся пространство и обеспечить предварительную нагрузку. Между наборами прокладок существует небольшое взаимодействие; Прокладки предварительного натяга, по крайней мере, немного влияют на положение, и, конечно же, установочные прокладки влияют на предварительный натяг. Такое поведение только добавляет удовольствия от настройки шестерен дифференциала.
Дифференциал — это боль, которую нужно восстанавливать.Они неизменно требуют специальных инструментов, которых больше нет, а регулировочные прокладки могут отсутствовать. Дифференциал требует кропотливой разборки и сборки, а также мучительно тщательных измерений, которые необходимо повторять много раз, чтобы правильно установить регулировочные шайбы.
Если они недоступны, регулировочные шайбы часто могут быть изготовлены из стальной регулировочной заготовки. Пакеты, содержащие листы регулировочных шайб разной толщины, легко доступны, но на момент написания этой статьи (конец 2017 года) все дифференциальные регулировочные шайбы все еще доступны от обычных подозреваемых по разумным ценам.
Настройка шестерниВажнейшей частью настройки дифференциала является выходное положение шестерни. Как и в случае с большинством других дифференциалов, для измерения этого положения используется специальный инструмент. Однако шансов найти этот инструмент очень мало, поэтому лучше забыть о его существовании. Хорошей новостью является то, что в инструкции по эксплуатации указаны необходимые размеры (стр. 3-102, воспроизведены ниже), так что еще не все потеряно. Размер (2) на этом рисунке является критическим, от 3,437 до 3,440 дюйма, измеряемым от центра оси до поверхности, где головка шестерни сопрягается с внутренним подшипником.
Несмотря на жесткие допуски, указанные выше характеристики глубины — это еще не все. Шестерня часто маркируется номером коррекции, который следует прибавлять или вычитать из указанной глубины. Кроме того, спецификации магазина применимы только к новым передачам; из-за износа они могут быть неприменимы для бывших в употреблении шестерен. Например, установка бывшей в употреблении шестерни в соответствии со спецификацией люфта новой шестерни, вероятно, поставит шестерню слишком близко к шестерне.
Для правильного измерения этого размера неизменно требуется изготовление нескольких специальных инструментов.Разобраться в том, что делать и как проводить измерения без заводских инструментов, — это испытание на креативность.
После установки положения шестерни необходимо отрегулировать предварительный натяг. Правильный предварительный натяг во многих автомобилях определяется сопротивлением шестерни при ее перемещении; это верно и в отношении ТУ. Правильный предварительный натяг определяется по сопротивлению от 15 до 18 фунт-дюймов, измеренному на фланце шестерни. Для его измерения можно использовать маломощный динамометрический ключ, но более простой метод, проиллюстрированный здесь, включает в себя привинчивание рычага к фланцу и добавление грузов, чтобы крутящий момент был равен желаемому значению.
В дифференциале TR предварительный натяг и положение регулируются разными наборами регулировочных шайб, поэтому теоретически они независимы. Я обнаружил, что предварительный натяг несколько влияет на положение, поэтому положение следует измерять с правильным предварительным натягом.
Установка зубчатого венцаЧтобы установить левое-правое положение зубчатого венца, сначала необходимо измерить его ослабление без прокладок или шестерни на месте. Общая толщина прокладок (то есть сумма всех прокладок с обеих сторон) — это толщина, необходимая для заполнения пространства, плюс указанный 0.003 дюйма для предварительной нагрузки. Измерение производится путем установки держателя дифференциала без регулировочных шайб, перемещения его из стороны в сторону и измерения этого движения с помощью индикатора часового типа. Это простое измерение. Возьмите это измерение, добавьте три мил, и это будет общая толщина регулировочных шайб в двух пакетах регулировочных шайб. Если мы добавляем прокладку с одной стороны, мы должны удалить прокладку такой же толщины с другой.
Второе измерение выполняется при установленной и отрегулированной шестерне. Водило (с обоими подшипниками, но без прокладок) перемещается в сторону, чтобы найти расстояние до положения «полного зацепления», точки, в которой зубчатое колесо и шестерня полностью входят в зацепление.Затем выбираются проставки для достижения указанного люфта от 0,004 до 0,006 дюйма на внешнем крае зубчатого венца. Заводское руководство подразумевает, что один мил люфта соответствует одному милю регулировочных шайб, поэтому пакет регулировочных прокладок должен быть примерно на 5 мил тоньше слева, чем размер полной ячейки. На данный момент у нас есть общая толщина обоих пакетов прокладок и толщина левого пакета, поэтому правая — это просто разница между этими значениями.
Данная спецификация люфта предназначена для новых шестерен.Используемые шестерни обычно имеют больший люфт, и при обслуживании дифференциала (например, при замене подшипника), вероятно, лучше всего настроить их на такой же люфт, даже если он больше, чем указано в спецификации. (Я обнаружил это на собственном горьком опыте.)
СмазкаСмазка дифференциала TR — дилемма. Если бы он не содержал латуни или бронзы, дифференциал TR мог использовать любое обычное гипоидное масло нужной вязкости. Фактически, дифференциал имеет две латунные упорные шайбы, поэтому использование обычного масла вызывает беспокойство.Трансмиссионное масло GL4, которое не разъедает латунь, вероятно, не лучший выбор, поскольку оно не рассчитано на высокое давление в дифференциале. Доступны трансмиссионные масла высокого давления, не содержащие серы, и многие из обычных трансмиссионных масел также приемлемы. Информация по этим вопросам обычно размещается на сайтах производителей.
Я использую в своей коробке передач Porsche Swepco 201 высококачественное трансмиссионное масло 80W-90. Производитель заявляет, что с желтыми металлами все в порядке, поэтому я планировал использовать его и в TR.
Как правило, масло в любом дифференциале следует периодически проверять и заменять. Однако в руководстве по ремонту TR нет никаких сомнений в отношении замены масла; в графике технического обслуживания указана замена масла каждые 6000 миль (почти наверняка ошибка, потому что это намного чаще, чем необходимо), но в другом месте указано, что масло никогда не нужно заменять, а просто доливать! Предположительно по этой причине в дифференциале нет сливного отверстия.
Несмотря на то, что масло дифференциала не подвергается тяжелым условиям эксплуатации, как моторное масло, оно все же подвержено окислению, которое может вызвать коррозию.Можно с уверенностью сказать, что люди из Triumph, которые преуменьшали значение замены масла в дифференциале, не ожидали, что автомобиль будет эксплуатироваться 50 лет спустя. Типичные интервалы для замены трансмиссии и трансмиссионного масла составляют около 30 000 миль, поэтому, вероятно, будет хорошей идеей заменить масло после этого интервала. Поскольку в корпусе дифференциала нет сливной пробки, для замены требуется либо всасывающий пистолет, либо снятие задней крышки. Некоторые люди просверливают и нарезают сливное отверстие, когда дифференциал разбирается для обслуживания или ремонта.
Инструменты
Несмотря на то, что руководство по эксплуатации описывает многие инструменты специального назначения, большинство из них можно заменить обычными инструментами общего назначения и простыми самодельными инструментами. Один из последних — расширитель корпуса, который необходим для снятия и установки кронштейна дифференциала. Для снятия и установки подшипников можно использовать универсальные инструменты для подшипников и съемники. Три особенно важных предмета — это микрометр со шкалой с магнитным держателем, микрометр с однодюймовым штангенциркулем и штангенциркуль с шестидюймовым циферблатом.Это измерительные инструменты, которыми должен владеть каждый, кто восстанавливает классический автомобиль. Микрометр глубины также был бы очень полезен, но у меня не было его в то время, когда я восстанавливал дифференциал. Хотя я сделал свои собственные эквиваленты, несколько механических параллелей и мерных блоков или 123 блока также были бы полезны.
Распределитель ящиковВ TR предварительная нагрузка на опорные подшипники (7) обеспечивается за счет увеличения ширины опоры на 3 мил, чем отведенное для нее пространство.Таким образом, предварительная нагрузка создается корпусом. Таким образом, для извлечения держателя необходимо растянуть корпус как минимум на 3 мил, чтобы снять предварительную нагрузку. Корпус большой и прочный, поэтому растянуть его даже на три мила требует определенных усилий. В цеховой инструкции изображен заводской футляр-подрамник; К счастью, это простое устройство, и сделать инструмент, который служит его назначению, несложно. Что наиболее важно, инструмент должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать большие нагрузки, с которыми он сталкивается.
Должен заметить, что некоторые снимают и заменяют несущий элемент дифференциала без использования расширителя.Для этого нужно вытащить носитель из ящика и силой вернуть его обратно. Хотя я не сомневаюсь, что это возможно, мне это кажется немного жестоким. К тому же носилки корпуса не были дорогими или сложными в изготовлении.
Я сделал расширитель корпуса из двух пластин из мягкой стали 3 1/2 x 12 x 3/8 дюйма и использовал трубные ниппели 3/4 дюйма в качестве приемников для стержня с резьбой. Чтобы убедиться, что приемники находятся по центру пластины, я фрезеровал на одном конце неглубокую прорезь шириной 3/8 дюйма, а чтобы выдержать действующее на них усилие, я скругил противоположный конец, повернув его на токарном станке.Сила, действующая на приемники, направлена на пластину, а не на сварной шов, но я все же использовал для них довольно толстый сварной шов, так как возможно, что они могут испытывать значительную внеосевую силу. Кнопки диаметром 5/8 дюйма, которые совпадают с отверстиями в корпусе дифференциала, были изготовлены путем скругления головок 7/16 дюймов винтов на токарном станке; стыковочные отверстия в пластинах были просверлены и нарезаны резьбой, а затем слегка утоплены. Доработанные винты ввинчивались и приваривались с противоположной стороны.
Отверстия для винтов 5/16 дюйма были просверлены с небольшим превышением диаметра.Винты немного болтаются в отверстиях, так как их цель — просто прижимать пластины к корпусу дифференциала, а не воспринимать растягивающее усилие. (Это отличается от того, что вы могли бы прочитать в Интернете.) Основная часть усилия разжима приходится на 5/8-дюймовые кнопки. Вот как устроены дифференциальные разбрасыватели; Фактически, у многих имеющихся в продаже разбрасывателей есть только кнопки.
На фотографиях ниже показаны готовые пластины. Стержень с резьбой 5/8 дюйма UNF еще не нарезан.
Ниже он закончен и установлен на дифференциале.
Съемник внутренней дорожки подшипника шестерниЭтот инструмент довольно прост: всего лишь кусок алюминия, обработанный до размеров 4,0 x 2,40 дюйма, толщиной 0,375. Он работает лучше, чем обычная выколотка, так как в значительной степени предотвращает повреждение регулировочных шайб. Я просто вставляю его в прорези в корпусе и с помощью пресса вставляю обойму в корпус. Если углы блока повреждаются от силы, я просто снова обрезаю их до квадрата.
Этот инструмент требует снятия внешней обоймы, чтобы добраться до внутренней. Можно было бы предотвратить это, сузив один конец блока, чтобы его можно было немного наклонить при вставке, но я этого не пробовал. Наружное кольцо достаточно легко снять и установить.
Инструменты для измерения глубиныСпецификация глубины шестерни допускает диапазон только 0,003 дюйма между пределами глубины. Соответственно, большинство измерений необходимо производить с допуском порядка 0.001 дюйм. Это сложная задача; Сомневаюсь, что спецификации даже на заводе соблюдались. Но мы все еще можем приблизиться к этому.
Набор глубинных микрометров, вероятно, является предпочтительным инструментом для многих необходимых измерений. В то время, когда я выполнял эту работу, у меня его не было, но у меня был хороший штангенциркуль и фрезерный станок. Приведенный ниже инструмент подходит к штангенциркулю, удерживая его в вертикальном положении и перпендикулярно измерительной поверхности. Фактически, он имитирует работу глубинного микрометра.
Есть несколько измерений глубины, которые необходимо провести точно. Они необходимы для определения расстояния от центра водила до задней поверхности шестерни. Один — от установочной поверхности крышек опорных подшипников, которая используется как базовая, до нижней части выемки подшипника; другой — от этой точки до вершины шестерни. Подробнее об этих измерениях ниже.
Эти инструменты представляют собой простые куски стали 1/2 x 1/2 дюйма, которые были тщательно обработаны до плоскостности и постоянной толщины лучше 2 мил.На каждом конце просверлены монтажные отверстия 3/8 дюйма. Показанный ниже инструмент для измерения выемки подшипника имеет отверстие 5/16 дюйма точно по центру. Я планировал использовать это, чтобы найти штангенциркуль, но это было недостаточно точно. Вместо этого я использовал блок, показанный выше.
Важно отметить, что установочные поверхности крышки подшипника расположены по центру , а не ; они на несколько мил ниже центра. Таким образом, необходимо измерить это смещение и включить его в расчеты глубины шестерни.
Второй инструмент похож на него, но он охватывает всю ширину корпуса, что позволяет проводить аналогичные измерения, определяющие глубину от точки отсчета до головки шестерни. Обработаны лыски для установочной поверхности и для установки суппорта циферблата. На нижней стороне имеется дополнительная плоскость, на уровне монтажных плоскостей, используемая для измерения толщины стержня. Я сделал пару версий этого инструмента, прежде чем остался доволен.
Толщина стержней в точках измерения измеряется микрометром.
Подшипник временной наружной шестерниВот забавный трюк, который немного облегчит работу. Правильное измерение глубины шестерни требует полной предварительной нагрузки на шестерню. Чтобы отрегулировать глубину шестерни, необходимо временно установить предварительный натяг, установив внешний подшипник и фланец без проставки и затянув гайку фланца до достижения правильного предварительного натяга. Получение правильной глубины неизменно требует нескольких операций разборки и повторной сборки. Это намного проще, если внешний подшипник не нужно нажимать и выключать каждый раз при замене.
Я нашел старый подшипник, который был в относительно хорошем состоянии, и отшлифовал его внутреннюю часть, чтобы он мог скользить по валу, а не с прессовой посадкой. Таким образом, его можно было легко установить и снять. Этого было достаточно, чтобы я мог временно установить предварительную нагрузку на шестерню. Конечно, для окончательной настройки предварительного натяга необходим правильный подшипник.
Разборка
На рисунке ниже показан разбрасыватель в использовании. Я нанесла много смазки на резьбу и большие шайбы, а затем повернула гайки двумя большими серповидными ключами.Чтобы сохранить баланс сил, я повернул гайки с обеих сторон на одинаковое количество оборотов; две квартиры с одной стороны, то же самое с другой. При этом можно повредить корпус, поэтому необходимо приложить усилие, достаточное только для ослабления дифференциала. Я, наверное, использовал больше, чем нужно, но потом корпус казался нормальным, и носитель вышел легко. В следующий раз, если он будет, я не буду таким жестоким.
Ниже приведены фотографии перевозчика. На первый взгляд все было неплохо.Шестерни внутреннего дифференциала выглядели нормально. Подшипники должны были быть запрессованы, но левый, хоть и не болтающийся, был только скользящей посадкой на держателе. Это вызывало беспокойство, хотя позже я узнал, что это обычная ситуация.
Как я и ожидал, кольца опорных подшипников имели значительную коррозию; опорные ролики также подверглись коррозии. Я не нашел кода даты на подшипниках, но вполне вероятно, что они были оригинальными.
Правый подшипник снять было не так просто.Под краем подшипника на держателе есть пара удобных выемок, позволяющих использовать небольшой двухкулачковый съемник. С некоторым усилием оторвался подшипник. На левой стороне было 40 мил регулировочных шайб; правый, 35.
Как только водило было убрано, шестерню было легко снять. Внешний конус подшипника шестерни, который должен быть запрессован, только что соскользнул; внутренний вышел с шестерней. Наружные кольца подшипников были сложнее, так как их приходилось снимать выколоткой.Обойма переднего подшипника снималась легко. Задняя часть имеет репутацию сложной, но использование описанного выше инструмента значительно облегчило снятие внутренней обоймы.
Внизу ведущая шестерня в движении. Они были не так плохи, как гонки авианосцев, но все же нуждались в замене. На втором рисунке показаны шестерня и внутренний подшипник. Шестерня изношена не так сильно, как коронная шестерня, но (на мой взгляд) непригодна. В любом случае его пришлось заменить, поскольку зубчатый венец и шестерня — это согласованный набор.Снять внутренний подшипник непросто. Специального инструмента, описанного в руководстве по ремонту, больше нет в наличии, а сепаратор подшипников общего назначения часто не подходит. Однако эта шестерня была мусором, так что в данном случае это не имело значения.
Я снял планетарную и звездчатую шестерни внутри водила, чтобы проверить состояние их упорных шайб. Все было в порядке, но я чувствовал очень небольшой люфт во внутренних шестернях. Как ни странно, в инструкции по ремонту нет спецификации на люфт; руководство просто рекомендует минимизировать его, выбирая упорные шайбы разной толщины.Я измерил упорные шайбы, но их толщина была максимально доступной, поэтому уменьшить люфт за счет использования более толстых шайб было невозможно.
Остальной дифференциал в разобранном виде показан на втором рисунке. Предмет справа на второй картинке — это (вероятно) оригинальное кожаное уплотнение шестерни. Устаревший компонент, если он вообще был.
Я купил подержанный блок, в основном для зубчатого венца, который был в гораздо лучшем состоянии. Водило и внутренняя шестерня выглядели лучше, чем оригинальные, поэтому я решил использовать его вместо оригинала.Подшипники оторвались без особого труда; левый несущий подшипник был не очень тугим, но, по крайней мере, это не было скользящей посадкой, как на оригинальном дифференциале. Мне удалось снять внутренний подшипник шестерни с помощью обычного сепаратора.
Повторная сборка и настройка
Глубина паза подшипникаРазмеры на приведенном выше чертеже даны от центра держателя, но невозможно измерить этот центр напрямую. Вместо этого монтажные поверхности крышек несущих подшипников используются в качестве базовых, но нет гарантии, что эти поверхности отцентрованы относительно подшипника и, следовательно, держателя.Чтобы найти смещение, мы измеряем расстояние от этой точки отсчета до нижней части установочной поверхности подшипника и сравниваем его с известным радиусом подшипника. Разница между этими значениями — глубина выемки за вычетом радиуса подшипника — является смещением опорной точки.
Это делается с помощью микрометра со шкалой и специального инструмента, который я сделал, точно обработанной и измеренной поперечиной. Это непростое измерение: важно проводить его точно по центру выемки. Толщина стержня измеряется микрометром и вычитается из исходного измерения, чтобы получить глубину углубления.
Я обнаружил, что так же точно и проще держать штангенциркуль во время измерения. Зажим, показанный на рисунке ниже, — это один из способов сделать это, но часто он просто мешает.
Я определил, что точка отсчета находилась на 0,006 дюйма ниже центра несущей слева и на 0,008 дюйма справа.
В основном из любопытства замерил глубину крышек подшипников. Я получил 0,005 дюйма по глубине центра слева и 0,007 дюйма справа.Колпачки были помечены загадочным символом, как показано ниже; левая с пометкой «6» находится вверху, а правая с пометкой «7» — внизу. Кажется, что колпачки могли быть выбраны при сборке, чтобы соответствовать глубине опоры подшипника, за вычетом одного или двух милов, чтобы подшипник мог быть зажат плотно. Если да, то это дает представление о том, насколько опора подшипника находится ниже центра подшипника.
Несущие подшипники
и Carrier Floa тСледующее измерение — поперечный поплавок водила без регулировочных шайб.это значение, плюс 0,003 дюйма для предварительного натяга, представляет собой общую толщину двух пакетов прокладок несущего подшипника.
Я начал с того, что запрессовал мои новые подшипники без регулировочных шайб на держатель. Их пришлось снимать еще несколько раз, чтобы установить прокладки и отрегулировать положение.
Измерение несущего поплавка кажется простым; просто установите его без прокладок, установите микрометр с круговой шкалой и сдвиньте держатель вперед и назад. На самом деле это не так просто, поскольку для точного измерения требуется, чтобы подшипники были нагружены на каждом конце движения и чтобы не было движения, перпендикулярного оси держателя.Чтобы гарантировать это, я установил крышки подшипников и затянул крепежные винты только от руки, а затем отвернул их примерно на 1/8 оборота. Это позволяло подшипникам и дорожкам скользить вперед и назад без ограничений, но также без какого-либо вертикального движения. Я использовал пару отверток, чтобы переместить держатель и подшипник, а также обеспечить достаточную нагрузку на подшипник. Полностью повернув держатель к одной стороне корпуса и нагруженный подшипник, я обнуил микрометр; затем я переместил держатель на другую сторону, загрузил другой подшипник и отметил изменение, измеренное микрометром.Как и все измерения, я проделал это пару раз, чтобы убедиться, что все правильно.
Пока у меня водило на месте и подшипники были нагружены, я проверил биение на фланце зубчатого венца. Это было меньше 0,001 дюйма; Спецификация составляет 0,002.
Настройка шестерниПосле определения поплавка водила можно устанавливать и настраивать шестерню. Первая задача — установить глубину шестерни, которая регулируется регулировочными шайбами под внутренним кольцом подшипника шестерни; второй — отрегулировать предварительную нагрузку.
Для установки шестерни внутренний конус подшипника сначала прижимается к узлу ведущей шестерни; это просто. При выполнении этой операции по установке подшипника и всех других важно убедиться, что подшипник или дорожка прижаты ALL до упора. Легко остановить на несколько милов меньше. Затем в процессе эксплуатации подшипник в конце концов перемещается до упора, и все предыдущие измерения и регулировка регулировочных шайб бесполезны. Чтобы получить эти последние пару милов, может потребоваться много усилий, поэтому для установки подшипников лучше всего использовать гидравлический пресс.
Запрессовка внутренней обоймы в корпус имеет репутацию сложной, и ее необходимо вставлять и снимать несколько раз при установке шестерни. Частично проблема заключается в том, что в заводском руководстве говорится, что винтовой установщик подшипников подходит для вдавливания кольца в корпус. В то время как оригинальный специальный инструмент мог бы подойти, доступные сегодня инструменты общего назначения — нет. Это действительно требует гидравлического пресса.
Гонка легко заводится, когда ее прижимают к месту; трудно заставить его идти идеально прямо.Я обнаружил, что лучший метод — сначала не беспокоиться о прямолинейности, а, как только гонка начинает наклоняться, перемещать усилие в большую сторону. Это исправляет ход гонки. Как только он станет прямым, снова можно будет приложить даже усилие, и подшипник довольно легко встанет на место. Корпус большой и неудобный, его неудобно поднимать и снимать с пресса, но я не думаю, что есть какой-либо другой работоспособный способ вставить эту гонку.
Только внутренняя обойма имеет регулировочные шайбы; прокладки для предварительного натяга проходят между наружным конусом подшипника и проставкой.С помощью описанного выше инструмента выдавить внутреннее кольцо для вставки регулировочных шайб было легко. Чтобы вставить инструмент, мне сначала пришлось снять внешнюю обойму. Однако вставлять и снимать внешнюю обойму не представляло особого труда.
У меня есть хороший набор микрометров, который я купил, когда работал над своим МГТД. Я использовал их, среди прочего, для измерения толщины шестерни, еще одной важной величины, в данном случае 1,286 дюйма.
Я измерил глубину шестерни аналогично глубине выемки подшипника, используя штангенциркуль для измерения от верхней части поперечины до шестерни. Глубина шестерни должна быть измерена с полным предварительным натягом подшипников. Чтобы установить предварительный натяг внешнего подшипника, я установил фланец шестерни, шайбу и гайку, исключив проставку, которая обычно находится между двумя подшипниками. Затем я затянул фланцевую гайку настолько, чтобы нагружать подшипники до указанного значения. Предварительный натяг оказался на удивление большим; шестерня казалась неудобно тугой. Я обнаружил, что, когда предварительный натяг был правильным, еще немного затянув гайку, глубина шестерни не изменилась.
Предварительный натяг правильный, когда крутящий момент, необходимый для перемещения шестерни, составляет 15-18 фунт-дюймов (конечно, без сальника), что выходит за пределы диапазона большинства динамометрических ключей. Итак, я сделал свой собственный высокотехнологичный динамометрический ключ на дюйм-фунт, показанный ниже. Розетки были взвешены на цифровых весах и находятся в пределах пары процентов от одного фунта. Обратите внимание, что мерка центрирована на гайке шестерни, поэтому она не влияет на крутящий момент.
Момент предварительного натяга должен быть измерен при полностью затянутой гайке фланца (125–145 фунт-футов).
Это был простой расчет для определения расстояния от центра водила до опорной поверхности ведущей шестерни, размер 2 на рисунке.
Поправка для необработанного измерения в моем случае была следующей:
Толщина стержня: -0,489
От основания до центра держателя: +0,007 (среднее для двух сторон)
Толщина шестерни: +1,286
Их сложение дало поправку на +0,804 дюйма. Например, предположим, что указанное выше измерение было 2.630 дюймов. Добавление 0,804 дает значение 3,434 для размера 2, что составляет 3-6 мил. При удалении 5-миллиметровой прокладки размер 2 должен измениться на 3,439.
После нескольких замен шестерни и регулировочных шайб с предварительным натягом я в конце концов получил шестерню в соответствии со спецификацией. В итоге я получил набор шайб для шестерни диаметром 45 мил и шайб предварительного натяга на 43 мил. Глубина шестерни составляла 3,438 дюйма (3,437–3,440 мм) и крутящий момент 15 фунтов на дюйм (15–18 мм). Настройка шестерни была одной из самых утомительных автомобильных задач, которые я когда-либо делал.
Несущий узелПоскольку я не снимал шестерни дифференциала, а подшипники уже были установлены (временно, для измерений водило-поплавок), сборка водила заключалась только в установке зубчатого венца. Важно убедиться, что монтажная поверхность зубчатого венца чистая и на ней нет мусора, поскольку допуски жесткие. Я повторно использовал старые болты, так как они особого типа, закаленные (эквивалент современного 8-го класса), с коротким хвостовиком без резьбы, который позволяет расположить шестерню на ее монтажной поверхности.Подобные болты было бы трудно найти, так как большинство доступных болтов 8-го класса необходимой длины имеют полную резьбу. Однако я использовал новые стопорные шайбы 8-го класса. Вероятно, важен равномерный момент затяжки этих болтов; в руководстве указано 35-40 фунт-футов.
Установка несущейТеперь настроим оператора связи. Я установил люфт на указанные 4-6 мил, не понимая, что из-за износа моих бывших в употреблении шестерен потребуется больший люфт. Установка используемых шестерен на указанное значение люфта неизбежно перемещает коронную шестерню слишком близко к шестерне.Я не осознавал этого, пока не была завершена установка. В общем, вот что я сделал:
Первой задачей было измерить поплавок носителя между его крайним левым положением и положением полного зацепления. В руководстве по ремонту это называется расстоянием «полная сетка»; он измеряется с установленными опорными подшипниками, но без регулировочных шайб. Я измерил 47 мил без прокладок под подшипниками. Я снял левый подшипник, добавил шайбы на 42 мил, нацелившись на 5 мил поплавка и, следовательно, люфт, и прижал подшипник обратно к держателю.
Люфт можно измерить без установки правых регулировочных шайб; необходимо только полностью сдвинуть держатель влево, нагружая таким образом левый подшипник. Однако, когда я измерил люфт, он составил 10 мил. Я перепроверил поплавок, и он оказался 8 мил вместо ожидаемых 5. Что происходит?
Наиболее вероятное объяснение состоит в том, что подшипник не был полностью прижат к держателю при проведении измерения. Если бы это было так, общее измерение поплавка также было бы ошибочным, но его нельзя измерить повторно, не сняв шестерню или коронную шестерню.До того, как я это сделал, в аду был бы холодный день. Как бы то ни было, я заменил левую стопку прокладок на 46 мил и измерил люфт в 6 мил (по спецификации 4-6 мил). Все идет нормально. Но измерения, которые мне потребовались для установки правильного стека, и, следовательно, предварительная нагрузка, были подозрительными. Что делать?
Я установил держатель, загрузил его слева и измерил правый зазор с помощью щупов. Я измерил 28 мил. Сложение всего этого означает, что изначально поплавок был примерно 74 мил вместо 63, которые я измерил.Мне трудно поверить, что это было вызвано тем, что подшипники не полностью вернулись в исходное положение; Думаю, я заметил бы зазоры в 11 мил между подшипниками и держателем. Возможно, размер действительно был 73 мил, но я прочитал 63. Я делал и более глупые вещи.
Зная зазор, я установил правую стопку на 31 мил. Тестировал, пытаясь вставить носитель; он прошел немного и заклинило, как я и ожидал.
Я вытащил расширитель ящика, раздвинул ящик и поставил держатель на место.Установил новые болты крышек подшипников. Наконец, я перепроверил люфт и измерил 5 мил. Ниже готовый дифференциал.
Вторая попытка
Ошибся, не проверив шестерни маркировочным составом перед установкой задней крышки. Если бы это было так, я бы заметил, что сетка была неправильной.
Когда я вывел машину на дорогу, я заметил «вой» трансмиссии. Простые тесты показали, что это явно проблема с дифференциалом.Я осушил и снял заднюю ось, затем проверил зубчатые колеса и шестерни с помощью смеси для маркировки зубчатых колес. Эти отметки указывали на то, что положение шестерни, вероятно, было в порядке или близко к нему, но шестерни были слишком глубоко зацеплены.
Хотя перемещение кольца дальше от сетки приведет к выходу люфта из спецификации, я все равно попробовал. К тому времени, когда у меня получился неплохой узор на маркировочном компаунде, люфт составлял 20 мил, и действительно казалось, что кольцо нужно вытащить еще больше! Что случилось?
Мне показалось, что наиболее вероятным объяснением было то, что мои использованные шестерни были слишком изношены, хотя визуальный осмотр не выявил явных следов износа.В конце концов, поверхность зубчатых колес должна изнашиваться примерно на 4 мил каждая, чтобы зазор увеличился с 5 до 20 мил; Я сомневаюсь, что это будет легко увидеть. Поскольку я установил люфт на указанные 5 мил, предполагая, что шестерни имеют минимальный износ, я фактически переместил шестерни слишком далеко в зацепление.
Другой проблемой было возможное искажение футляра, вызванное многократным использованием носилок, особенно потому, что я, вероятно, растянул футляр больше, чем необходимо, в первый раз, когда я это сделал.Я использовал параллельность опорных поверхностей для проверки прямолинейности корпуса. Я поместил два блока 123 к опорным поверхностям и удерживал их на месте с помощью стержня с резьбой. Я осторожно расположил блоки так, чтобы они прижимались только к несущим поверхностям, и удостоверился, что эти поверхности чистые.
Я обнаружил, что вершины блоков были всего на 0,004 дюйма дальше друг от друга, чем нижние концы. У меня нет спецификации для этого, но я не могу представить, что четыре милы будут проблемой.В любом случае это сложное измерение, и 4 мил, вероятно, были в пределах допустимого отклонения.
Лекарство заключалось в том, чтобы найти кольцо и шестерню получше. Не желая еще раз рисковать с бывшей в употреблении деталью, я решил подавить свою инстинктивную бережливость и купить новый комплект снаряжения, и, конечно же, я решил, что новый комплект будет тщательно проверен с помощью зубчатого компаунда перед вводом в эксплуатацию. Новый набор изготовлен немецким производителем Bastuck. Сомневаюсь, что поставщиков больше одного.
Новая зубчатая передача не могла быть установлена описанным выше способом, потому что расстояние между внешним концом шестерни и опорной поверхностью, измеренное здесь, варьировалось на 20 мил по окружности шестерни. Вместо этого мне пришлось полностью отрегулировать его с помощью компаунда для маркировки зубчатых колес. Поскольку шестерни были новыми, казалось, что требования к люфту в 4-6 мил должны быть действительными.
Я начал с тех же наборов регулировочных шайб, которые использовались с предыдущими передачами, и на самом деле они были довольно близки.С парой замен регулировочных шайб я получил рисунки, показанные ниже, с люфтом 5,5 мил.
Маркировки на фотографиях не очень четкие, но рисунок на приводной стороне простирается почти на длину зуба; со стороны берега немного ближе к носку, но все равно в порядке. Я возьму это.
Пока рисунок измеряется с адекватным предварительным натягом шестерни, он не должен измениться, когда дифференциал полностью собран. Я сделал окончательную проверку рисунка и люфта после сборки дифференциала, и все было хорошо.
Я стер большую часть состава для маркировки зубчатых колес. Это всего лишь цветная смазка, поэтому добавление небольшого количества трансмиссионного масла не имеет значения. Ниже готовый дифференциал.
Я переустановил ось с новой смазкой Swepco 201, гипоидным трансмиссионным маслом 80W90, которое совместимо с желтыми металлами и популярно среди владельцев ранних Porsche. Я использую его в своем Porsche 912 1967 года выпуска. Затем я тестировал машину на дороге; он работал, как должен, без «воя» или других проблем. Заметного шума шестерен не было.
Номера деталей и размеры
Вот некоторые размеры и номера деталей, которые могут быть полезны любому, кто достаточно слаб, чтобы задуматься о восстановлении дифференциала.
Номера деталей подшипников TimkenЭти номера являются псевдостандартными, поскольку другие производители делают идентичные подшипники с такими же номерами деталей.
Подшипник внутренней шестерни: 3188
Кольцо подшипника внутренней шестерни: 3120
Подшипник наружной шестерни: 15100 SR
Обойма подшипника наружной шестерни: 15245
Несущий подшипник: 16150
Кольцо несущего подшипника: 16283
Примечания :
- Подшипник 15100 SR подходит для шестерни, но 15100 более доступен и обычно предоставляется поставщиками запчастей.Наиболее существенная разница в размерах между этими подшипниками — выступ центральной части за пределы внешнего кольца,
B-T на рисунке каталога Timken ниже. 15100 имеет выступ на 0,7 мм (28 мил) больше, поэтому для него требуется меньше регулировочных шайб. При использовании 15100 можно столкнуться с незавидной ситуацией, когда у подшипника нет регулировочных шайб, но все еще недостаточно предварительного натяга. Затем можно найти (или изготовить) одну или две прокладки толщиной 28 мил, которые подходят под внешнее кольцо. Другой вариант, если имеется токарный станок, — это снять 28 мил с проставки, которая находится между подшипниками.Остальные размерные различия, вероятно, несущественны.
- Задний (внутренний) подшипник ведущей шестерни имеет маркировку 3188S. Я не смог найти 3188S в каталоге Timken, но 3188 внесен в список и легко доступен. Я предполагаю, что 3188S сняли с производства. Некоторые подшипники сторонних производителей, продаваемые для замены, имеют маркировку 3188 без суффикса.
Регулирующие шайбы: наружный диаметр 2.000, внутренний диаметр 1.560
Прокладки передней шестерни (с предварительным натягом): 1.325 OD, 1.040 ID
Шайбы задней шестерни (положение): наружный диаметр 2,720, внутренний диаметр 2,265
Эти размеры указаны в дюймах и получены из измерений, а не из заводских данных, поэтому они могут отличаться на несколько милов. В любом случае имеющиеся в продаже прокладки часто имеют различный внешний диаметр.
Уплотнение шестерниНовое уплотнение шестерни, которое я купил у одного из крупных поставщиков, не подошло. После некоторого расследования я узнал, что детали нет. поскольку печать в документе TR Parts является неправильной, и многие поставщики, используя этот документ, указывают неправильную печать.Перечисленное уплотнение предназначено для дифференциала IRS, но неразрезной мост TR4A использует такое же уплотнение, как и более ранний TR4. Номер детали для последнего — 100898; неправильное уплотнение, подходящее для оси IRS, — 140337. № уплотнения Timken. 451857 также подходит для неразрезной оси TR4A.
Electric Cars 101: ответы на вопросы об электромобилях
Электромобили обеспечивают наибольшую выгоду и экономию средств, когда их заряжают в течение ночи дома, когда тарифы на электроэнергию могут быть самыми низкими. Еще одно преимущество: большинство водителей электромобилей говорят, что им гораздо удобнее просто подключиться к электросети дома, чем останавливаться на заправке.
Подключаемый гибрид можно заряжать на ночь даже от стандартной бытовой розетки на 110 В (уровень 1).
«Большинству владельцев PHEV не понадобится зарядное устройство уровня 2», — говорит Гил Тал, директор Исследовательского центра подключаемых гибридных и электрических транспортных средств при Калифорнийском университете в Дэвисе. «Зарядное устройство уровня 1, поставляемое с автомобилем, может полностью зарядить аккумулятор за ночь». Тал добавляет, что уровня 1 может хватить и для многих владельцев электромобилей, если они не проезжают более 40-50 миль в день.
Стоит приобрести настенное зарядное устройство, если вам нужно напряжение, превышающее 120 вольт, и если у вас нет удобного доступа к зарядному устройству для общего пользования или на рабочем месте. Настенные блоки можно приобрести в Интернете на Amazon, Costco, Home Depot, Lowe’s и Sam’s Club, среди прочих. Стоимость обычно составляет от 500 до 700 долларов.
Посмотреть лучшие домашние зарядные устройства.
Для установки зарядного устройства 2-го уровня вам потребуется профессиональный электрик. Это влечет за собой установку в гараже специальной розетки на 240 вольт, вроде той, что используется для сушилки для белья.По данным HomeAdvisor, средняя стоимость установки по стране составляет 750 долларов. Конечно, стоимость будет варьироваться в зависимости от вашей конкретной настройки.
Проверьте льготы вашего коммунального предприятия и государства на предмет скидок и налоговых льгот на зарядное оборудование, некоторые из которых могут снизить общую стоимость вдвое.
Зарядка на ходу становится все более выгодной. В настоящее время в США насчитывается около 22 000 общественных портов для зарядки электромобилей, и ожидается, что к 2023 году это число увеличится более чем втрое.
Есть приложения, которые могут помочь, в том числе от автопроизводителей.Это важные инструменты для владельцев электромобилей. Существуют веб-сайты, такие как PlugShare, которые также помогают найти общедоступные зарядные устройства.
Дифференциал переднего привода. Как работают дифференциалы. Видео: GPS-навигатор
Дифференциал предназначен для передачи, изменения и распределения крутящего момента между двумя потребителями и обеспечения при необходимости их вращения с разными угловыми скоростями.
Дифференциал — один из основных конструктивных элементов трансмиссии.Расположение дифференциала в трансмиссии автомобиля:
Дифференциал — это нечто более сложное, не учитывая уже существующее разнообразие, от механики до электронной. На основе автомобиля с одноосной тягой, как сзади, так и спереди, мы можем найти от открытого дифференциала до электронного, проходящего через самоблокирующийся, торсионный или самоблокирующийся электрон.
Видео: Блокировки дифференциала для УАЗа, тип и принцип действия
Когда мы едем по прямой, то есть оба колеса движутся на одинаковое расстояние, дифференциал, образованный разными шестернями, поддерживает последнюю на одинаковой скорости.Когда вы входите в поворот, внешнее колесо, на котором опирается автомобиль, проходит больше метров, чем внутреннее колесо. Вот почему существует дифференциал. Этот механизм, как мы уже говорили ранее, распределяет мощность двигателя между колесами, позволяя им двигаться с разной скоростью.
Дифференциалы, используемые для привода ведущих колес, называются межколесными дифференциалами. Межосевой дифференциал устанавливается между ведущими мостами полноприводного автомобиля.
Конструктивно дифференциал выполнен на базе планетарной коробки передач.В зависимости от типа редуктора, используемого в коробке передач, различают следующие типы дифференциалов: коническая, цилиндрическая и червячная передача.
Подавляющее большинство уличных автомобилей, не считаясь спортивными, имеют хорошо известные открытые дифференциалы. При движении по кривой внешнее колесо получает небольшую мощность двигателя, поскольку дифференциал передает большую часть ее внутреннему колесу с меньшей поддержкой из-за объекта, который должен туда попасть.
Как работает дифференциал
Это не проблема в нормальных условиях, но при быстрой езде, будь то по контуру или по извилистой дороге, внутреннее колесо, если у нас нет контроля тяги и устойчивости, может закручиваться неконтролируемо, что приводит к поскальзыванию или потере с вытекающими отсюда последствиями.позади себя.
Конический дифференциал используется в основном как межколесный дифференциал. Цилиндрический дифференциал чаще всего устанавливается между осями полноприводных автомобилей. Червячный дифференциал, благодаря своей универсальности, может устанавливаться как между колесами, так и между осями.
Устройство дифференциала рассмотрено на примере самого распространенного конического дифференциала. Компоненты дифференциала типичны для других типов дифференциалов. Конический дифференциал представляет собой планетарную передачу и включает полуоси с размещенными в корпусе сателлитами.
Его работа, как и остальные, сосредоточена на кривых. Таким образом, шаг за кривой заметно увеличивается. Такие отличия есть у настоящих видов спорта, хотя в последние годы они вошли в моду в основном из-за простоты управления с помощью компьютера, электронных дифференциалов.
Между половиной из двух описанных выше типов находятся хорошо известные дифференциалы типа Торсена. Они имеют важное преимущество перед другими системами. Это не дифференциал, точнее самоблокирующийся, поскольку он не может быть полностью заблокирован, но он передает крутящий момент на колесо, которое наилучшим образом передает его на землю.Столкнувшись с дифференциалом повышенного трения, Торсен предотвращает проскальзывание одного колеса, внося свой вклад только в то, что он может отправить на землю, перенаправляя лишнее на другое.
Корпус (другое название — чашка дифференциала) получает крутящий момент от главной передачи и передает его через сателлиты на боковые шестерни. Ведомая шестерня жестко закреплена на корпусе главной передачи … Внутри корпуса установлены оси, на которых вращаются сателлиты.
Сателлиты, выполняющие роль планетарной передачи, обеспечивают связь между корпусом и боковыми шестернями.В зависимости от величины передаваемого крутящего момента в конструкции дифференциала используются два или четыре сателлита. В легковых автомобилях обычно используются два спутника.
Мы подробно рассмотрим различные типы дифференциалов и наиболее часто используемые автомобили, которые вы можете найти на рынке, а также их преимущества и недостатки. Эта система, которая гарантирует, что два колеса, прикрепленные к одной оси, вращаются с разной скоростью, с момента ее внедрения позволила снизить количество аварий и износ шин для всех транспортных средств.
Дифференциальный режим
Дифференциал — это система, которая позволяет вам лучше сцепляться с подвижными колесами на поворотах. То есть, когда мы берем кривую, колесо, которое дает внешнюю сторону, перемещается на большее расстояние. Дифференциал позволяет регулировать скорость каждого колеса в зависимости от того, находится ли оно во внутренней или внешней зоне. В противном случае машина будет заносить. Интересно, что дрейфующие автомобили избегают этой системы, поэтому оба колеса всегда вращаются с одинаковой скоростью.
Полуоси (солнечные шестерни) передают крутящий момент на ведущие колеса через полуоси, с которыми они имеют шлицевое соединение.Правая и левая полуоси могут иметь одинаковое или разное количество зубьев. Шестерни с равным количеством зубьев образуют симметричный дифференциал, а неравное количество зубцов характерно для несимметричного дифференциала.
Типы самоблокирующихся дифференциалов
Дифференциал повышенного трения — наиболее широко используемая система, хотя электронные системы почти заменили их, поскольку они выполняют свою работу с использованием датчиков, а не самоблокирующихся замков. В настоящее время эта система очень широко используется в транспортных средствах для соревнований, хотя еще несколько лет назад они использовались обычным образом.
Дифференциальный дифференциал
Эти системы широко используются в гоночных автомобилях, обычно с задним приводом. Из-за больших сил, с которыми работают некоторые автомобили, им необходимо включить эту систему, поскольку она обычно имеет потери тяги, и очень важно контролировать тягу с помощью ряда фрикционных дисков, которые равномерно распределяют мощность на колеса формы.
Симметричный дифференциал распределяет крутящий момент по осям в равных пропорциях, независимо от величины угловых скоростей ведущих колес.Благодаря этим свойствам симметричный дифференциал используется как межколесный дифференциал.
Асимметричный дифференциал делит крутящий момент в определенном соотношении, поэтому он установлен между ведущими осями автомобиля.
Самоблокирующийся фрикционный диск
Несмотря на то, что используются несколько типов, он, без сомнения, является наиболее распространенным из механических самоблокирующихся устройств. Эта система имеет отдельные диски, которые пересекаются между собой.
Вязкостной дифференциал или Ferguson
Эти дифференциалы характеризуются наличием кожуха на трансмиссионном валу, который закрывает диски, вставляется друг в друга или также входит в состав коробки передач в настоящее время.Его работа основана на смеси масла с силиконом. Когда вал теряет тягу, температура этой смазки увеличивается, а также ее давление, тем самым достигается полное покрытие дисков.Дифференциальный режим
При работе симметричного межколесного дифференциала можно выделить три характерных режима:
- прямолинейное движение;
- прохождение поворотов;
- едет по скользкой дороге.
При прямом движении колеса имеют одинаковое сопротивление дороге.Крутящий момент от главной передачи передается на картер дифференциала, с которым движутся сателлиты. Сателлиты, вращаясь вокруг шестерен полуосей, в равной степени передают крутящий момент на ведущие колеса. Поскольку сателлиты на осях не вращаются, боковые шестерни движутся с одинаковой угловой скоростью. В этом случае частота вращения каждой из шестерен равна частоте вращения ведомой шестерни главного привода.
Это действие обеспечивает гармоничную блокировку в зависимости от внимания, которое требуется каждому колесу.Это очень распространенная система в автомобилях 4 × 4, поскольку это дешевая и компактная система, позволяющая распределять дифференциал с двумя трансмиссионными валами, по одному на каждую ось.
Основная проблема, которую они представляют, заключается в том, что бывают случаи, когда полное тяговое усилие активируется только при наличии скользящих поверхностей, но при нормальных обстоятельствах действует как задний или передний привод. В этой системе мы также находим альтернативу вискозе. Это когда мы используем нормальный дифференциал, выполняя основную функцию блокировки четырех колес, когда это необходимо, с той разницей, что действие позволяет поддерживать тягу на четырех колесах постоянной формы, устраняя при этом проблему двойного сцепления, которая характерна для нормального Viscous System представляет.
При прохождении поворота внутреннее ведущее колесо (ближе к центру угла) встречает большее сопротивление, чем внешнее колесо. Внутренняя боковая шестерня замедляется и заставляет сателлиты вращаться вокруг своей оси, что, в свою очередь, увеличивает скорость внешней боковой шестерни. Перемещение ведущих колес с разной угловой скоростью позволяет проходить повороты без пробуксовки. В этом случае сумма скорости вращения внутренней и внешней шестерен полуоси всегда равна удвоенной скорости вращения ведомой шестерни главного привода.Крутящий момент, независимо от различных угловых скоростей, равномерно распределяется на ведущие колеса.
В отличие от предыдущих моделей, его работа более полная и эффективная. То есть, вместо того, чтобы распределять вращение каждого колеса в зависимости от скорости, с которой оно движется по кривой, эта система выполняет функцию сопротивления, которое противостоит каждой оси для этого хода.
Распределение между колесами более типично для условий, в которых он эксплуатируется. Его работа контролируется тремя парами косозубых колес, выполняющих роль механизма червячной передачи.То есть они двигаются так, как будто их направляют по прямой. В основном, при повороте автомобиля эти оси поворачиваются сами по себе, в зависимости от поворота одна ось поворачивается больше, а противоположная замедляется, так как противоположная, которая вращается быстрее, вызывает эту реакцию в момент скольжения.
При движении по скользкой дороге одно из колес встречает большее сопротивление, а другое пробуксовывает — пробуксовывает. Дифференциал по своей конструкции заставляет скользящее колесо вращаться с возрастающей скоростью.Другое колесо останавливается. Сила тяги на скользящем колесе из-за низкой силы тяги мала, поэтому крутящий момент на этом колесе также небольшой. А поскольку у нас симметричный дифференциал, крутящий момент на другом колесе также будет небольшим. Тупиковая ситуация — машина не движется.
Еще одно преимущество этой системы заключается не только в ускорении, но и в тормозном моменте. Очень важный факт, потому что во многих случаях при торможении, будь то на повороте или на неровной дороге, эта система передает больший тормозной момент на колесо, в котором оно больше всего нуждается, будь то левое или правое.
Самоблокирующиеся дифференциалы
Это позволяет более эффективно измерять тягу. Эти системы предлагают несколько преимуществ, которые делают их отличным продуктом между различными системами. Комфорт не сравним с одним из ограниченных скольжений. Кроме того, он поддерживает более устойчивое транспортное средство, предлагая контроль направления для лучшего контроля маршрута. Напротив, единственные недостатки, которые они приносят, — это то, что поломки могут быть более серьезными и, по сути, более дорогими.
Для продолжения движения необходимо увеличить крутящий момент на свободном колесе.Это делается с помощью
Начнем с того, что означает сам этот автомобильный технический термин на доступном для обычного человека языке. Автомобильный дифференциал — это то, из чего состоит трансмиссия, что позволяет колесам вращаться асинхронно, то есть каждое колесо не зависит друг от друга и вращается отдельно.
Управляемый дифференциал скольжения
Фактически, они также известны как муфты или многодисковые соединители. Их задача выполняется с помощью пакета токопроводящих дисков, сжатых гидравлической системой.То есть его механизм очень похож на механизм сцепления. Таким образом, по необходимости, захват действует больше на одно колесо, чем на другое. Система, в которой в обычных условиях, в отличие от туловища, работает как передний привод. Однако в экстремальных ситуациях трансмиссия передает мощность двигателя на задние колеса.
Выражаясь научным языком (от латинского «дифференциация» — разность, разность), автомобильный дифференциал — это устройство, которое делит приходящую на входной вал энергию (момент) между выходными валами.Простое и понятное объяснение расширяет кругозор. Девочек тоже интересует работа механизмов станков.
Конструктивные различия фрикционных муфт
Интегральная тяга означает постоянную тягу на всех четырех колесах. Межосевой дифференциал установлен в раздаточной коробке, и его функция — влиять на кривые передачи крутящего момента и различных скоростей для передней и задней оси.
Похоже на современный дифференциал Torsen
Обратите внимание, что на кривой каждая ось перемещается на разное расстояние, и некоторые ресурсы должны принять меры, чтобы компенсировать эту разницу.Когда передняя ось начинает изгибаться, она будет обеспечивать меньшее сопротивление при работе на более высоких скоростях, и через центральный дифференциал будет передаваться больший крутящий момент, чем на заднюю ось.
Причина использования в автомобильной конструкции
Когда автомобиль поворачивается, ведущие ведущие колеса вращаются с одинаковой скоростью, и, поскольку одно колесо автомобиля делает поворот по длинной дуге, а другое — по короткой дуге, происходит проскальзывание, что плохо сказывается и сопровождается износом покрышек и доставляет дискомфорт водителю из-за снижения качества автомобильной акустики.
Но межосевой дифференциал работает постоянно и в условиях бездорожья передает весь крутящий момент на ось, на которой колесо вращается свободно, не касаясь земли. Межосевой дифференциал покидает ось с тяговым усилием без крутящего момента и передает все на ось, у которой есть проскальзывающее колесо. Эта ось, в свою очередь, будет иметь собственный дифференциал, который снимает крутящий момент с колеса с тягой, передавая все на колесо, которое вращается в воздухе.В результате получается неподвижный автомобиль без условий для движения вперед.
Дифференциальное распределение
- позволяет ведущим (ведущим) колесам вращаться с разными угловыми скоростями
- служит отдельной дополнительной передачей в паре с главной передачей. Главная передача — это зубчатый механизм трансмиссии транспортного средства, который передает крутящий момент на ведущие колеса.
- непрерывно передает крутящий момент от двигателя на ведущие колеса.
У автомобилей с передним приводом главная передача и дифференциал расположены непосредственно в коробке передач.
Это позволит вам использовать больше тяговых условий на местности с низким коэффициентом трения, такой как грязь, песок, рыхлые камни, крутые склоны, крутые склоны, канавки и эрозия. Чтобы разблокировать замок, остановите автомобиль и выключите ключ на приборной панели или переведите рычаг в предыдущее положение. Если рычаг останавливается или цепь все еще активна, после выключения ключа поверните назад на несколько метров, когда система отключится без дополнительных проблем.
Центральный замок чрезвычайно важен в большинстве внедорожных ситуаций.Но никогда не забывайте, что вы никогда не должны использовать их в ситуациях полного трения с землей, таких как асфальт, бетон и грунтовые дороги с твердой почвой, потому что автомобиль не может делать повороты так же легко, как межосевой дифференциал. риск повреждения коробки передач также затрудняет движение по поворотам.
Если автомобиль имеет более одного двигателя, по одному двигателю на колесо, дифференциал не требуется. Но обычно этого не делают. Только на самосвалы БелАЗ установлено 4 двигателя, по одному на каждое колесо.Эти моторы электрические.
В устройстве гоночного картинга дифференциал также не устанавливается, так как конструкция рамы гибкая, что позволяет немного приподнять ведущее заднее колесо изнутри поворота, не поднимая передние колеса.
на рисунке а) — колеса вращаются с одинаковой частотой, на рисунке б) — движение колес при повороте
1 — ось сателлитов, 2 — ведомая шестерня, 3 — полуоси, 4 — сателлиты,
5 — шестерня ведущая, 6 — полуоси.
На гоночных автомобилях дифференциальные ралли обычно приварены, жестко заблокированы и плотно привязаны к колесам ведущей оси. Это используется потому, что на таких машинах при движении все повороты заносятся.
Как работает дифференциал
Принцип действия. Главная передача посредством шестерни передает энергию крутящего момента на корпус и сателлиты, которые находятся в зацеплении с шестернями полуосей.
Когда скорость вращения колес одинакова, сателлиты неподвижны (см. Рисунки ниже).
При изменении угловой скорости колес, например, при повороте или буксовании из-за неровной дороги и т. Д. Сателлиты вращаются. Сателлиты используются для компенсации разницы в скорости вращения колес.
Возьмем пример — машина скользит по льду. Здесь одно колесо проскальзывает, потому что на льду нет сцепления, а значит, нет крутящего момента. А поскольку устройство свободной блокировки равномерно распределяет тягу по колесам, так как на одном колесе нет крутящего момента, значит, он исчезает и на втором.
Выход из этой ситуации — создать противодействующую силу на противоположном колесе. И делается это путем блокировки. Необходимо заблокировать проскальзывающее противоположное колесо, тогда для противоположного колеса возникнет противодействующая сила.
Как работает дифференциал на полноприводном автомобиле
На джипах, седанах, хэтчеках и полноприводных автомобилях при установке свободного симметричного дифференциала возникает следующая ситуация. При движении без пробуксовки 25% энергии момента распределяется поровну на каждое колесо.
Но если одно колесо проскальзывает, например, по льду, крутящий момент снижается до нуля, так как колесо не может прилипать к гладкой поверхности льда. В такой ситуации, если одно колесо остается без вращения, энергия вращения на противоположном соседнем колесе также исчезает, потому что в этом примере установлено симметричное межцентровое расстояние.
Получается, что одна ось осталась без вращения, следовательно, крутящий момент на второй оси также пропадает, так как дифференциальный центр симметричен.В результате все 4 ведущих колеса не вращаются.
Следующее, что мы делаем. Блокируем центрально-симметричный дифференциал, таким образом получается жесткое соединение между осями. Поскольку передние колеса не вращаются, энергия вращения распределяется пополам на задние колеса по 50% каждое.
Чертеж-дифференциал в разрезе. Главная передача и дифференциал заднего привода:
1 — блок-картер; 2 — крышка; 3 — защитная крышка; 4 — стопорное кольцо; 5 — полуось; 6 — подшипник сальника; 7 — регулировочная гайка; 8 — опорное стекло; 9 — полуосевая передача; 10 — крышка коробки дифференциала; 11 — ведомая шестерня главной передачи; 12 — стопорное кольцо цапфы сателлитов; 13 — штифт сателлитов; 14 — спутник; 15 — коробка прибора