Диференциал на автомобила. Разновидности и особености на функциониране
Съдържание
безплатно (без блокиране);
с ръчно превключване;
с автоматично заключване.
Диференциалът е механизъм, който предава въртящ момент от един източник към два потребителя. Основната му характеристика е възможността за преразпределение на мощността и осигуряване на различни ъглови скорости на въртене на консуматорите. По отношение на пътно превозно средство това означава, че колелата могат да получават различна мощност и да се въртят с различни скорости чрез диференциала.
Диференциалът е важен елемент от автомобилната трансмисия. Нека се опитаме да разберем защо.
Защо не можете без диференциал
Строго погледнато, можете да минете без диференциал. Но само докато колата се движи по безупречна писта, без да завива никъде, а гумите й са еднакви и равномерно напомпани. С други думи, докато всички колела изминават еднакво разстояние и се въртят с еднаква скорост.
Но когато колата влезе в завой, колелата трябва да изминат различно разстояние. Очевидно външната крива е по-дълга от вътрешната крива, така че колелата върху нея трябва да се въртят по-бързо от колелата на вътрешната крива. Когато оста не е водеща и колелата не зависят едно от друго, тогава няма проблем.
Друго нещо е водещият мост. За нормално управление въртенето се предава на двете колела. С тяхната твърда връзка те биха имали еднаква ъглова скорост и биха се стремили да изминат едно и също разстояние в завой. Завиването би било трудно и би довело до приплъзване, повишено износване на гумите и прекомерно напрежение върху . Част от мощността на двигателя би изчезнала, което означава, че горивото ще се губи. Нещо подобно, макар и не толкова очевидно, се получава и в други ситуации – при шофиране по неравни пътища, неравномерно натоварване на колелата, неравномерно налягане в гумите, различна степен на износване на гумите.
Тук идва на помощ. Той предава въртенето на двата полуоси, но съотношението на ъгловите скорости на въртене на колелата може да бъде произволно и да се променя бързо в зависимост от конкретната ситуация без намеса на водача.
Видове диференциали
Диференциалите са симетрични и асиметрични. Симетричните устройства предават еднакъв въртящ момент към двата задвижвани вала, когато се използват асиметрични устройства, предаваните въртящи моменти са различни.
Функционално диференциалите могат да се използват като междуколесни и междуосови диференциали. Interwheel предава въртящ момент към колелата на едната ос. В автомобил с предно предаване той се намира в скоростната кутия, в автомобил със задно предаване - в корпуса на задния мост.
В автомобил със задвижване на всички колела механизмите са разположени в картера на двата моста. Ако задвижването на всички колела е постоянно, централен диференциал също е монтиран в трансферната кутия. Той предава въртенето от скоростната кутия към двата задвижващи моста.
Междуосевият диференциал винаги е симетричен, но междуосевият диференциал обикновено е асиметричен, типичният процент на въртящия момент между предната и задната ос е 40/60, въпреки че може да е различен.
Възможността и методът на блокиране определя друга класификация на диференциалите:
Блокирането може да бъде пълно или частично.
Как работи диференциала и защо да го блокирам
Всъщност диференциалът е механизъм от планетарен тип. В най-простия симетричен диференциал на напречната ос има четири конусни зъбни колела - две полуаксиални (1) плюс два сателита (4). Веригата работи с един сателит, но вторият е добавен, за да направи устройството по-мощно. В камиони и джипове са инсталирани две двойки сателити.
Чашата (тялото) (5) действа като носител за сателити. В него е здраво закрепено голямо задвижвано зъбно колело (2). Той получава въртящ момент от скоростната кутия през крайното задвижващо зъбно колело (3).
На прав път колелата и следователно техните колела се въртят с еднаква ъглова скорост. Сателитите се въртят около осите на колелата, но не се въртят около собствените си оси. Така те въртят страничните зъбни колела, давайки им еднаква ъглова скорост.
В завой колело на вътрешната (по-малка) дъга има по-голямо съпротивление при търкаляне и следователно го забавя. Тъй като съответната странична предавка също започва да се върти по-бавно, това кара сателитите да се въртят. Въртенето им около собствената им ос води до увеличаване на оборотите на зъбните колела на полуоската на външното колело.
Подобна ситуация може да възникне в случаите, когато гумите нямат достатъчно сцепление с пътя. Например, колелото се удря в леда и започва да се плъзга. Един обикновен свободен диференциал ще прехвърли въртенето там, където има по-малко съпротивление. В резултат на това плъзгащото се колело ще се върти още по-бързо, докато противоположното колело практически ще спре. В резултат на това колата няма да може да продължи да се движи. Освен това картината няма да се промени фундаментално в случай на задвижване на всички колела, тъй като централният диференциал също ще прехвърли цялата мощност там, където среща по-малко съпротивление, тоест към оста с плъзгащо се колело. В резултат на това дори автомобил със задвижване на четирите колела може да се забие, ако само едното колело се приплъзне.
Това явление сериозно влошава проходимостта на всеки автомобил и е напълно неприемливо за автомобили с висока проходимост. Можете да коригирате ситуацията, като блокирате диференциала.
Видове брави
Пълно принудително блокиране
Можете да постигнете пълно ръчно блокиране, като заглушите сателитите, така че да ги лишите от възможността да се въртят около собствената си ос. Друг начин е чашката на диференциала да влезе в твърдо зацепване с полуоската. И двете колела ще се въртят с еднаква ъглова скорост.
За да активирате този режим, трябва само да натиснете бутон на таблото. Задвижването може да бъде механично, хидравлично, пневматично или електрическо. Тази схема е подходяща както за междуколесни, така и за централни диференциали. Можете да го включите, когато автомобилът е неподвижен, и трябва да го използвате само при ниска скорост, когато шофирате по неравен терен. След като тръгнете по нормален път, ключалката трябва да бъде изключена, в противен случай управлението значително ще се влоши. Злоупотребата с този режим може да причини повреда на полуоската или свързаните с нея части.
По-голям интерес представляват самоблокиращите се диференциали. Те не изискват намесата на водача и работят автоматично, когато възникне необходимост. Тъй като блокирането в такива устройства е непълно, вероятността от повреда на полуосите е ниска.
Дискова (фрикционна) блокировка
Това е най-простият вариант на самоблокиращ се диференциал. Механизмът е допълнен с комплект фрикционни дискове. Те прилягат плътно един към друг и чрез един са здраво закрепени върху една от осите и в чашата.
Цялата конструкция се върти като цяло, докато скоростта на въртене на колелата стане различна. Тогава между дисковете се появява триене, което ограничава нарастването на разликата в скоростта.
Вискозно съединение
Вискозен съединител (вискозен съединител) има подобен принцип на работа. Само тук дисковете с нанесени върху тях перфорации се поставят в запечатана кутия, цялото свободно пространство на която е запълнено със силиконова течност. Неговата отличителна черта е промяната на вискозитета по време на смесване. Тъй като дисковете се въртят с различни скорости, течността се разбърква и колкото по-интензивно е разбъркването, толкова по-вискозна става течността, достигайки почти твърдо състояние. Когато скоростта на въртене се изравни, вискозитетът на течността пада бързо и диференциалът се отключва.
Вискосъединителят има доста големи размери, поради което се използва по-често като допълнение към централния диференциал, а понякога и вместо него, в този случай действайки като псевдодиференциал.
Вискосъединителят има редица недостатъци, които значително ограничават използването му. Това са инерция, значително нагряване и лоша съвместимост с ABS.
Торсен
Името идва от Torque Sensing, тоест „възприемане на въртящ момент“. Смята се за един от най-ефективните самоблокиращи се диференциали. Механизмът използва червячна предавка. Дизайнът също така има фрикционни елементи, които допълнително предават въртящ момент в случай на приплъзване.
Има три вида на този механизъм. При нормално сцепление на пътя разновидностите T-1 и T-2 функционират като диференциали от симетричен тип.
Когато едно от колелата загуби сцепление, T-1 е в състояние да преразпредели въртящия момент в съотношение от 2,5 към 1 към 6 към 1 и дори повече. Това означава, че колелото с най-добро сцепление ще получи повече въртящ момент от плъзгащото се колело в определеното съотношение. При сорта T-2 тази цифра е по-ниска - от 1,2 до 1 до 3 до 1, но има по-малко люфт, вибрации и шум.
Torsen T-3 първоначално е разработен като асиметричен диференциал със степен на блокиране от 20 ... 30%.
QUAIFE
Диференциалът Quife е кръстен на английския инженер, разработил това устройство. По дизайн той принадлежи към типа червей, като Thorsen. Различава се от него по броя на сателитите и тяхното разположение. Quaife е доста популярен сред любителите на автомобилния тунинг.
