Дифференциал — важный узел не только для полноприводных авто, но и для некоторых переднеприводных. Он позволяет распределять мощность на оси и обеспечивает более плавное управление авто. Дифференциалы нельзя недооценивать, так как они обеспечивают оптимальное функционирование трансмиссии в различных условиях.
Дифференциал – это
Что же такое дифференциал в авто? Это приспособление, с использованием которого идет разделение крутящего момента, относительно двух выходных полуосей, двигающих ведущие колеса.
На машинах имеющих передний привод дифференциал раскидывает мощность между колесами находящимися впереди, а на авто которые имеют высокую проходимость – он расположен посредине двух ведущих осей. В классических автомобилях с передним приводом, дифференциал обычно включен в главную передачу, тогда как на внедорожных машинах он интегрирован в раздаточную коробку. Если же посмотреть чертеж дифференциала имеющего свободный тип, то можно увидеть конструктивную особенность, используя которую он постоянно разделяет поступающую к нему мощность пополам, и без разницы с какой скоростью происходит вращение осей.
Что делает дифференциал
Когда транспорт проходит по извилистым участкам, в частности на поворотах, колеса расположенные на ведущей оси перемещаются по окружностям с разной длиной. Колесо, расположенное снаружи и дальше от середины поворота транспорта, преодолевает большее расстояние, чем то, которое расположено внутри. Эта разница увеличивается с крутизной поворота.
Подобное затруднение бывает и при прямолинейной траектории, если у ведущих колес различный диаметр или другие различия. Ежели колеса скрепить жесткой осью, то какое-то из них будет крутиться быстрее, чем следует, для того чтобы пройти нужный путь, а оставшееся, наоборот медленнее. В конечном итоге они оба будут буксовать, перегружаться, привода будут изнашиваться.
Назначение дифференциала — скомпенсировать несоответствия в пути, по которому идут ведущие колеса. Простейший механизм дает равенство мощностей всей оси. Если колеса вертятся с различными скоростями, то момент, передающийся на них, пропорционален данным отличиям. Колесо имеющее большую скорость, требует больше мощности, чем тормозящее.
Конструкция и принцип работы
Как устроен дифференциал, имеющий стандартную конструкцию? У транспорта имеющего задний привод передается вращение от ведомого вала через карданный вал на главную коническую шестерню. Эта шестерня всегда соединена с ведущей шестерней главной передачи и одновременно выполняет роль корпуса.
В самом корпусе, если посмотреть на схему дифференциала, под прямым углом к оси ведомой шестерни находится ось сателлитов — небольших конических шестерен. Сателлиты дифференциала имеют вращение наравне с корпусом, и двигаются относительно оси ведомой шестерни. Конические шестерни сателлитов перманентно соединяют все полуоси ведущих колес.
В случае, если авто едет прямо, сателлиты не крутятся в своей оси, и мощность передающаяся от ведомой шестерни разделятся пополам к шестерням полуосей. А когда машина передвигается по извилистому пути, внутреннее колесо, расположенное ближе к середине поворота, крутится медленнее, чем наружное. В этой ситуации сателлиты будут крутиться вокруг своих осей, минуя конические шестерни.
Невзирая этому, принцип деления крутящего момента пополам сохраняется. Но, мощность, передающаяся на колеса, делится. При совсем небольшом повороте, когда внутреннее колесо перестает крутиться, наружное продолжает движение со скоростью, удваивающейся относительно обычного движения автомобиля. Следовательно, дифференциал не изменяет крутящий момент, но распределяет мощность.
При движении прямо
При прямом пути дифференциал в автомобиле поровну делит нагрузку. У колес одинаковая угловая скорость, а сателлиты в данном случае крутятся вокруг своих осей. Они отдают крутящий момент к полуосям используя статичное зубчатое зацепление.
В повороте
Когда транспорт поворачивает, его внутреннее колесо, которое располагается ближе к середине поворота, испытывает большое сопротивление и нагрузку, чем наружное. Поэтому его скорость постепенно убавляется.
Чтобы автомобиль мог повернуть плавно и без пробуксовки, колесо снаружи, которое проходит по широкому радиусу, наоборот должно увеличить свою угловую скорость.
Получается, что при повороте, машине нужно, чтобы угловая скорость у колес на одной оси всегда отличалась. В случае замедления полуоси внутреннего колеса, сателлиты стартуют движение, и с помощью конической зубчатой передачи они увеличивают скорость прокрутки наружного колеса. А крутящий момент, идущий от главной передачи, не меняется, вот как работает дифференциал в повороте.
При пробуксовке
У машины, которая передвигается по гололеду или бездорожью, может быть вызвано неравномерное распределение нагрузки на колеса: какое-то из них может начать пробуксовывать, а другое тем временем, получая большую нагрузку, начинает замедляться. Это же случается и при повороте, однако тут эта проблема может стать критической: колесо, которое пробуксовывает, может получить весь крутящий момент, а другое наоборот прекратит крутиться, что приведет к опасной остановке автомобиля.
Для решения данной проблемы существуют некоторые методы:
- блокировка дифференциала;
- дооснащение системой курсовой устойчивости.
Использование дифференциала
На транспорте, оснащенном одной ведущей осью, установлен единственный межколесный дифференциал. А в машинах имеющих больше одной ведущей оси, дифференциалами оснащается каждая из них.
На полноприводных авто, утвержден и используется цилиндрический дифференциал (Но например, на некоторых двухосных полноприводных авто, имеющие подключаемый передний мост, ставятся их по два — каждый на ось).
Межосевой дифференциал делит мощность относительно ведущих осей, и зависит она от длины траектории, которую проезжают колеса на каждой из осей. К примеру, если колеса спереди преодолевают возвышенность, а задние еще не дошли до нее, передние имеют путь длиннее. Следовательно, такой механизм перекинет большую мощность на передние колеса.
На транспорте имеющем лишь одно ведущее колесо, например мотоциклы и трициклы, дифференциал не используется. Однако, если у трицикла есть одно управляемое колесо находящееся спереди и два ведущих задних, то на него можно установить автомобильный мост.
На спортивные машины, которые были разработаны на базе серийных моделей, дифференциал блокируется до гонки, потому что повороты на данных авто проходятся с огромной скоростью и даже используя занос. В данном случае отсутствие данного механизма будет являться преимуществом.
Минусы
Популярный минус стандартного дифференциала — это пробуксовка колеса, не имеющего контакта с поверхностью. Когда одно из ведущих колес не имеет зацепа с землей, то оно получает скорость, которая в двойном размере превышает скорость ведомой шестерни. А второе колесо тем временем вообще не имеет скорости.
Бывает и так, что колесо теряет зацеп с дорогой и начинает пробуксовывать, тогда такое же количество крутящего момента отдается на второе, которое еще не пробуксовывает. Благодаря этому авто продолжает движение с маленькой скоростью, а на буксующее колесо идет повышенная мощность.
Чтобы преодолеть эту проблему, используют механизмы блокировки. Они могут быть ручными или автоматическими и имеют различные конструкции. Также они позволяют повысить проходимость транспорта в сложных условиях.
Загрузка ...
Виды блокировки дифференциала
Разберем по подробнее, что такое блокировка межосевого дифференциала, и каких типов она бывает.
Ручная
Механизм блокировки имеющий ручное управление — это наиболее простой метод блокировки дифференциала на транспорте, который имеет повышенную проходимость. Чтобы этого достичь применяются блокировочные муфты. Они блокируют сателлиты, что позволяет отключить систему. Этот метод имеет свои достоинства, такие как простота и надежность, однако также имеет и недостатки, к примеру, всегда следует внимательно оценивать условия на дороге и выключать блокировку в момент движения по хорошим дорогам, дабы избежать различных повреждений.
С электронным управлением
На нынешних полноприводных авто применяется электронная антипробуксовочная система. Она сама притормаживает свободные колеса, дабы мощность отдавалась на колесо с хорошим зацепом. Антипробуксовочная система точно раскидывает мощность относительно состояния дороги. Однако у системы есть инерционность, и она срабатывает с небольшим запозданием.
Автоматическая с фрикционной муфтой
Иногда на спорткарах применяются фрикционные самоблокирующиеся дифференциалы, но на стандартных авто их редко используют из-за тяжелого обслуживания и высокой склонности к износу. Механизм функционирования фрикционных муфт находится между полу осевыми шестернями и корпусом дифференциала. В момент движения одной полуоси быстрее, чем другой, диски муфты приближаются друг к другу, из-за чего происходит замедление свободной полуоси. Но при поворотах имеющих небольшой радиус такой тип не слишком эффективен.
С «вискомуфтой»
Вискомуфта схожа с фрикционной муфтой, но представляет собой более простой механизм. В картер главной передачи ведущего моста ставится вискомуфта, состоящая из пары пакетов перфорированных дисков, которые перемежаются и вращаются в вязкой среде, содержащей силикон. Каждый из пакетов имеет связь с осью, и когда их угловая скорость становится равной, диски также имеют вращение с одинаковой скоростью. Однако когда скорость одной из полуосей увеличивается, вискомуфта притормаживает данный пакет, стараясь сравнять скорость вращения дисков и, следовательно, полуосей, это становится причиной автоматической блокировки свободного колеса. Основными недостатками данной муфты являются: крупные габариты и плохая эффективность по бездорожью.
Другие разновидности
Кроме данных механизмов блокировки, имеются и другие виды блокировок, применяемых в транспорте.
В военной технике широко применяются зубчатые или кулачковые дифференциалы имеющие самоблокировку.
Помимо этого, еще используют гидророторный самоблокирующийся дифференциал, работающий по принципу фрикционной муфты, которая управляется гидравлическим приводом.
Для авто марки Honda предусмотрен механизм блокировки использующий два гидронасоса, и обеспечивающий 4WD.
Сегодня, для авто имеющих повышенную проходимость, а также для спортивных машин все чаще применяют шестеренчатые дифференциалы с самоблокировкой. В них достигается эффект блокировки передачи тогда, когда превышается порог разницы мощностей.
Признаки неисправности
Для проверки дифференциала, следует вывесить ведущую ось вашего транспорта, поставить нейтралку и провернуть колеса. Начать нужно с прокрутки отдельно каждого, затем заблокировать одно из колес и начать вращать второе. Если они вращаются свободно без посторонних звуков в обе стороны, то это говорит о правильной работе дифференциала. Но, если у вас возникли сомнения, следует обратиться к профессионалу.
Данным способом не представляется возможным проверить межосевой дифференциал, но имеются внешние признаки его неисправности. Например, знаком того что ведомая шестерня достаточно изношена, является нестандартный шум при добавлении нагрузки, а на то что сателлиты не в порядке может указывать воющий гул. Хруст при нагрузках может быть следствием того, что износились подшипники, а странные звуки или стук могут возникнуть из-за нехватки масла или износа сальников и прокладок.
Если материал был полезен, напишите комментарий. Если оказался бесполезен или неточен, тем более пишите.
