Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работы

Дифференциал — это важный узел в конструкции трансмиссии автомобиля. Назначение дифференциала — разделение мощности, поступающей от двигателя, на два отдельных потока.

При повороте колеса автомобиля проходят различный путь. Это приводит к сильному износу шин, пробуксовке и к ухудшению управляемости машины. Дифференциал нужен, чтобы компенсировать разность угловых скоростей колес.

На некоторых автомобилях этого узла нет. Зачем нужен дифференциал, если, например, каждое из ведущих колес на машине имеет отдельный двигатель? Если допустима пробуксовка колес (например, в раллийных автомобилях), узел заваривается.

По принципу действия дифференциал прост. В основе лежит планетарная передача, которая состоит из шестерен-полуосей, шестерен-саттелитов, ведомой и ведущей шестерни (передача вращения выполняется через ведущую шестерню).

Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работы

Есть 3 режима:

  • Движение по прямой дороге. Колеса автомобиля встречают одинаковое сопротивление — из-за этого шестерни-саттелиты не приводятся в движение. Поэтому мощность распределяется в соотношении 50/50 — поровну на каждое колесо. При этом период вращения колес равен периоду вращения ведомой шестерни.
  • Поворот. Иная ситуация возникает при повороте. Из-за разного сопротивления угловая скорость одного из колес уменьшается, в результате замедляется и шестерня полуосей. Она приводит в движение саттелиты. Их вращение обеспечивает увеличение частоты вращения второй шестерни полуосей. Именно поэтому меняется соотношение скоростей вращения колес (крутящий момент распределяется в равных пропорциях), а их проворачивание отсутствует.
  • Пробуксовка. Если автомобиль застрял или попал на сколькое покрытие, может возникнуть пробуксовка одного из колес. Скользящее колесо почти не встречает сопротивления, а для застрявшего оно максимально. За счет дифференциала, находящегося в автомобиле, происходит перераспределение мощностей. Соотношение может доходить до 0/100 (одно колесо стоит, а второе вращается с удвоенной скоростью). Тогда машина встает и не может тронуться. Поэтому многие современные автомобили оснащены блокировкой дифференциала.

Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работы

По виду зубчатой передачи типы автомобильных дифференциалов бывают такими: цилиндрические, конические и червячные.

Наиболее универсальной является последняя разновидность — ее устанавливают как в системах полного привода, так и на автомобилях с 1‐й ведущей осью.

Цилиндрический больше подходит для установки между мостами полноприводной машины. А передне‐ и заднеприводные авто оснащают коническими.

Наиболее важна блокировка в авто с полным приводом. И причина не только в том, что их чаще эксплуатируют на бездорожье. Из‐за особенностей конструкции таких автомобилей при потере сцепления с дорогой одного колеса крутящий момент может сократиться и на трех остальных. Из‐за этого авто не будет ехать.

Блокировка происходит за счет «отключения» шестерен‐саттелитов либо переноса мощности на загруженную полуось. В зависимости от способа перераспределения механизмы блокировки бывают полными или частичными. Распространены самоблокирующиеся дифференциалы — они устанавливаются на кроссоверы. Их работа позволяет оптимально распределить крутящий момент.

Наиболее сложным устройством обладает электронная блокировка. Она совмещён с системой курсовой устойчивости. Параметры движения автомобиля в этом случае определяют датчики. А за распределение мощности отвечает компьютер автомобиля.

Существуют 2 вида дифференциалов: межосевой и межколесный (находится в корпусе ведущего моста). Эти типы дифференциалов имеют ряд отличий. Расположение узла зависит от типа привода автомобиля.

Межколесный ставится на автомобили как с одной, так и с двумя ведущими осями. На переднеприводных авто из-за отсутствия карданной передачи узел стоит сразу за КПП (либо они совмещены в одном корпусе). На машинах с задним приводом он устанавливается в редукторе.

Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работы

Межосевой ставят на автомобили с полным приводом. Он распределяет мощность уже не между колесами, а между двумя осями. Данный узел задействует при подъёмах и спусках. Из‐за наклона авто масса перераспределяется и одна из осей нагружается больше.

Большинство полноприводных авто оборудовано сразу 3 дифференциалами (2 – межколесных и 1 — межосевой). В то же время для машины с одной ведущей осью достаточно всего 1‐го межколесного узла.

Виды дифференциалов по принципу работы таковы:

  1. С полной блокировкой. Блокировка выполняется водителем принудительно. Из‐за того, что угловая скорость колес становится равной, при поворотах ухудшается управляемость и увеличивается износ покрышек. Подобной блокировкой оснащались автомобили ВАЗ−2121.
  2. Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работы

  3. LSD (Limited Slip Differential). Узел этого вида является самоблокирующимся. Если разница между скоростями вращения двух колес становится слишком большой, происходит автоматическая блокировка (то есть ситуация, когда вся мощность поступает на 1 колесо, невозможна). Конструкция такого типа позволяет успешно преодолевать скользкие участки или бездорожье.
  4. Вискомуфта (вязкостная муфта). Разновидность самоблокирующегося дифференциала, в котором блокировка выполняется за счет физических свойств некоторых веществ. Обычно сюда заливается дилатантная жидкость, основой которой служит силикон. При нормальной температуре и без перемешивания она сохраняет жидкое состояние. Однако при нагревании она расширяется и приобретает консистенцию клея. Подобная конструкция очень простая и дешевая, поэтому ее устанавливают на большинство «паркетников». Однако данный узел неремонтопригоден, неустойчив к длительной работе и не может быть подключен вручную. Полная блокировка колес возможна только при очень сильной пробуксовке.
  5. Torsen (англ. Torque и Sensing). Еще один тип с самоблокировкой. По устройству и принципу работы дифференциала Torsen несколько отличается от предыдущих моделей. Принцип действия — за счет свойства червячной передачи заклинивать при определенном соотношении крутящих моментов. Данная разновидность узла используется на многих полноприводных автомобилях (например, на моделях марки Audi). Преимущество Torsen в его простоте и надежности. Он действует чисто механически и не связан с электроникой. Этот узел стабильнее вискомуфты. Основной недостаток конструкции заключается в том, что авто невозможно сдвинуть, если сразу 2 колеса одной оси проскальзывают. Кроме того, изделия Torsen достаточно дороги.
  6. Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работы

  7. Электронный. Блокировка выполняется в автоматическом режиме посредством бортового компьютера. Главное преимущество такой конструкции – возможность настройки степени блокировки. Также этот узел хорошо стабилизирует машину при возникновении избыточной «поворачиваемости». Однако крутящий момент здесь всегда смещается на колесо с меньшей скоростью вращения.
  8. Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работы

  9. Многодисковый. В конструкции есть подпружиненные фрикционные диски. Механизмы такого типа применяют редко, потому что они быстро изнашиваются. Чаще всего их используют в автоспорте.
  10. Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работы

Автомобиль с дифференциалом безопаснее. Устройство позволяет не только комфортно ехать по трассе, но и выполнять сложные маневры. Однако при езде по бездорожью и скользкому покрытию управляемостью машины с дифференциалом может ухудшиться.

В этом случае поможет блокировка компонента. Большинство автомобилей оснащено автоматической блокировкой, поэтому сложностей с ее использованием не возникает. Если же она активируется вручную, включать ее следует только на особенно сложных участках дороги.

В противном случае есть риск серьезно повредить покрышки.

Виды, устройство и принцип работы дифференциала

Дифференциал – это механизм трансмиссии, распределяющий подводимый к нему крутящий момент между приводными валами и позволяющий колесам вращаться с разными угловыми скоростями. Особенно это заметно, когда машина проходит поворот. Дифференциал обеспечивает безопасное и комфортное вождение на сухой дороге с твердым покрытием.

 Однако если автомобиль покинет ее пределы и продолжит двигаться по пересеченной местности, а также в случае гололеда (и других тяжелых погодных условий) этот механизм может лишить автомобиль возможности передвигаться.

О том, что такое дифференциал, как он устроен, в чем его вред для внедорожников и как с этим бороться – пойдет речь ниже.

Дифференциал как часть трансмиссии

Дифференциал в автомобиле  —  это механизм, распределяющий крутящий момент карданного вала трансмиссии между ведущими колесами передней или задней оси (в зависимости от типа привода), позволяя каждому из них вращаться без пробуксовки. В этом заключается основное назначение дифференциала.

Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работыВедуший мост с дифференциалом в разрезе

При прямолинейном движении, когда колеса нагружены одинаково и имеют равную угловую скорость вращения – механизм работает в качестве передаточного звена. Если условия движения изменяются (поворот, пробуксовка) – нагрузка становится неравномерной.

У полуосей появляется необходимость вращаться с разными скоростями, и, как следствие, становится необходимым распределить полученный крутящий момент между ними  в определенном соотношении.

Тогда узел выполняет вторую важную функцию: обеспечение безопасного маневрирования автомобиля.

Схема расположения дифференциала зависит от типа привода автомобиля:

  1. Передний привод – картер коробки передач.
  2. Задний привод – корпус ведущего моста.
  3. Полный привод – корпусы переднего и заднего мостов (для передачи крутящего момента ведущим колесам) или раздаточная коробка (для передачи крутящего момента ведущим мостам).

Дифференциал на автомобилях появился не сразу. Конструкторы первых «самодвижущихся экипажей» были очень озадачены плохой маневренностью своих изобретений.

Вращение колёс с одинаковой угловой скоростью во время прохождения поворота приводило к тому, что одно из них начинало буксовать или, наоборот, полностью теряло контакт с дорогой.

Инженеры вспомнили, что на ранних прототипах первых автомобилей, снабжаемых паровыми двигателями, было устройство, позволявшее избежать потери управляемости.

https://www.youtube.com/watch?v=RNUranH6CaM\u0026pp=ygVo0JTQuNGE0YTQtdGA0LXQvdGG0LjQsNC7INCa0J_Qnzog0L3QsNC30L3QsNGH0LXQvdC40LUsINGD0YHRgtGA0L7QudGB0YLQstC-LCDQv9GA0LjQvdGG0LjQvyDRgNCw0LHQvtGC0Ys%3D

Механизм распределения вращающего момента изобрёл француз Онесифор Пеккёр. В устройстве Пеккёра присутствовали валы и шестерни. Через них крутящий момент от мотора поступал к ведущим колёсам.

Но даже после применения изобретения Пёккера проблема пробуксовки колёс на поворотах не решилась полностью. Выявились недостатки системы.  Например, одно из колес в какой-то момент терял сцепление с дорогой.

Сильнее всего это проявлялось на обледенелых участках.

Пробуксовка в таких условиях часто приводила к  авариям, поэтому конструкторы надолго задумались над тем, как предотвратить занос машины. Решение было найдено Фердинандом Порше. Он стал изобретателем кулачкового механизма, который ограничивал проскальзывание колёс ведущего моста. Немецкое устройство дифференциала нашло применение в автомобилях Volkswagen.

Как устроен дифференциал

Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работыПринципиальная схема дифференциала

Узел работает как планетарный редуктор. Принципиальное устройство дифференциала: шестерни полуосей (5) и сателлитов (4) размещены в чашке (3). Чашка (корпус) жестко соединена с ведомой шестерней (2), которая принимает крутящий момент от ведущей шестерни главной передачи (1). Корпус передает вращение посредством сателлитов полуосям, вращающим ведущие колеса. Разные угловые скорости обеспечиваются благодаря работе сателлитов. Величина крутящего момента остается неизменной.

Применение дифференциалов в зависимости от их видов

Устройства используют для передачи крутящего момента ведущим колесам и ведущим мостам автомобиля .

Грузовики и легковые автомобили всех типов приводов имеют межколесный дифференциал, передающий вращение колесам. Межосевой дифференциал, распределяющий крутящий момент между мостами, применяют исключительно в полноприводных машинах.

По типу применяемой зубчатой передачи различают следующие виды механизмов:

  1. конический;
  2. цилиндрический;
  3. червячный.

По количеству зубьев шестерен полуосей:

  1. симметричный;
  2. несимметричный.
  • Благодаря его свойству пропорционально распределять крутящий момент несимметричный дифференциал с цилиндрической передачей устанавливают между мостами полноприводных автомобилей.
  • Заднеприводные и переднеприводные автомобили оснащают коническим симметричным дифференциалом.
  • Червячная передача, являясь самой универсальной, используется во всех типах устройств со всеми приводами.

Схема работы дифференциала

Рассмотрим принцип, по которому работает симметричный межколесный конический дифференциал, распределяющий крутящий момент между колесами в трех различных условиях:

  1. прямолинейное движение;
  2. поворот;
  3. пробуксовка.

При прямолинейном движении

Прямолинейное движение характеризуется равномерным распределением нагрузки между колесами автомобиля. Они имеют одинаковую угловую скорость. Сателлиты, размещенные в корпусе, не вращаются вокруг своих осей. Они передают крутящий момент от ведомой шестерни главной передачи к полуосям через неподвижное зубчатое зацепление.

Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работыРабота дифференциала при повороте и прямолинейном движении

При повороте

Когда транспортное средство поворачивает, силы сопротивления и нагрузки распределяются следующим образом:

  • Внутреннее колесо, имеющее меньший радиус от центра поворота, испытывает сопротивление большей силы, чем наружное. Увеличенная нагрузка заставляет его снизить скорость вращения.
  • Наружное колесо, двигаясь по большему радиусу (большей траектории), наоборот, должно увеличить угловую скорость, чтобы автомобиль мог повернуть плавно, без пробуксовки.

Таким образом, колеса должны иметь разные угловые скорости. Замедление вращения полуоси внутреннего колеса приводит сателлиты в движение. Они, в свою очередь, посредством конической зубчатой передачи увеличивают скорость вращения полуоси наружного колеса. Крутящий момент, получаемый от главной передачи, остается неизменным.

При пробуксовке

Колеса автомобиля, движущегося даже прямолинейно по скользкой дороге или бездорожью, могут испытывать различную нагрузку: одно из них пробуксовывает, теряя сцепление с дорогой; другое, становясь более нагруженным, замедляется. Повторяется схема поворота. Только теперь она приносит вред: буксующее колесо может получить 100% принятого дифференциалом крутящего момента, а нагруженное вообще перестанет вращаться. Движение автомобиля прекратится.

Эти недостатки работы узла решаются различными способами:

  • ручной или автоматической блокировкой;
  • внедрением системы курсовой устойчивости.

Блокировка дифференциала и система курсовой устойчивости

Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работыПринудительная блокировка дифференциала с гидравлическим приводом

Чтобы крутящий момент полуосей снова стал одинаковым, нужно блокировать действие сателлитов или обеспечить его передачу от чашки на нагруженную полуось.

Это особенно актуально для машин повышенной проходимости, имеющих полный привод 4Х4. Не только потому что они предназначены для езды по местности с тяжелыми дорожными условиями.

Стоит машине, оснащенной тремя дифференциалами (два межколесных, один межосевой), хотя бы в одной из четырех точек потерять сцепление – величина крутящего момента остальных колес устремится к нулевому значению, и машина откажется ехать.

Избежать неприятностей помогает блокировка, которая может быть либо частичной, либо полной (зависит от степени перераспределения усилий между полуосями), а также либо ручной, либо автоматической (зависит от степени контроля со стороны водителя).

Хорошо себя зарекомендовали самоблокирующиеся дифференциалы, распределяющие крутящий момент, учитывая его разность на полуосях или исходя из значений угловых скоростей.

https://www.youtube.com/watch?v=RNUranH6CaM\u0026pp=YAHIAQE%3D

Наиболее сложным совершенным способом устранить недостатки узла является электронная блокировка, реализуемая на базе системы курсовой устойчивости, датчики которой контролирует все необходимые параметры во время движения автомобиля. На основе полученных данных работа автомобиля корректируется автоматически.

Безопасность прежде всего

Дифференциал создан для обеспечения безопасного комфортного маневрирования на трассе. Описанные выше недостатки касаются езды в экстремальных условиях, а также по пересеченной местности.

Поэтому если на автомобиле установлен привод ручной блокировки, использовать его нужно исключительно в соответствующих дорожных условиях.

 А шоссейные автомобили, которые сложно «уговорить» ехать медленнее 100 км/час, эксплуатировать без дифференциала вообще невозможно и даже опасно. Такой вот нехитрый, но бесконечно важный механизм в трансмиссии.

(13

Сателлиты в коробке передач: Сателлиты КПП — изучаем их устройство

Дифференциал — механизм в устройстве трансмиссии, который необходим для передачи, преобразования и распределения крутящего момента. В случае с автомобилем, дифференциал отвечает за распределение момента между ведущими колесами, а также позволяет колесам вращаться с разной угловой скоростью при определенных условиях.

Как известно, автомобили бывают переднеприводными, заднеприводными, а также полноприводными. Что касается места расположения дифференциала:

Также дифференциалы бывают межколсесными и межосевыми. Если дифференциал использован для привода ведущих колес, это межколесный дифференциал. Межосевой дифференциал располагается между ведущими мостами применительно к автомобилям с полным приводом.

Что касается устройства и особенностей конструкции, в основу дифференциала положен планетарный редуктор. С учетом типа зубчатой передач, которая применена в редукторе, дифференциал (редуктор) может быть: коническим, цилиндрическим, червячным. Теперь давайте рассмотрим устройство и принцип работы дифференциала более подробно.

Начнем с первого типа. Конический дифференциал зачастую выполнят функцию межколесного дифференциала. Цилиндрический дифференциал обычно встречается на полном приводе и ставится между осями. Червячный дифференциал универсален, что позволяет ставить механизм как между колесами, так и использовать в качестве межосевого.

Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работы

На корпус от главной передачи передается крутящий момент, затем через сателлиты происходит его передача на полуосевые шестерни. Также на корпусе крепится ведомая шестерня главной передачи (крепление жесткое). В корпусе установлены оси, на осях вращаются сателлиты.

Сами сателлиты, которые реализуют функцию планетарной шестерни, позволяют соединить корпус и полуосевые шестерни. С учетом того, какую величину крутящего момента нужно передать, в конструкцию дифференциала могут интегрировать 2 или 4 четыре сателлита.

Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работы

Полуосевые шестерни бывают левыми и правыми, с одинаковым или разным количеством зубьев. Если число зубьев одинаковое, тогда это симметричный дифференциал, разное количество зубьев на левой и правой шестерне используется в устройстве несимметричных дифференциалов.

В первом случае симметричный дифференциал позволяет распределять крутящий момент по осям в равной степени, причем независимо от величины угловых скоростей ведущих колес.

Такой дифференциал используют для установки между колесами (симметричный межколесный дифференциал). Несимметричный дифференциал способен разделять крутящий момент в том или ином соотношении. Данная особенность позволяет использовать его между ведущими осями.

Теперь перейдем к принципам работы дифференциала. Прежде всего, симметричный дифференциал работает в трех основных режимах. Первый режим – движение по прямой, второй — движение в повороте, третий — езда по дорогое с плохим сцеплением (грязь, лед и т.д.).

Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работы

С учетом того, что вращения сателлитов на осях не происходит, движение полуосевых шестерен осуществляется с равной угловой скоростью, частота вращения левой и правой шестерни равна частоте вращения ведомой шестерни главной передачи.

Однако если машина заходит в поворот, колесо, которое находится ближе к центру (внутреннее ведущее) нагружается сильнее и начинает испытывать большее сопротивление сравнительно с наружным колесом (дальним от центра поворота).

В результате роста нагрузки внутренняя полуосевая шестерня несколько замедляет вращение, а это приводит к тому, что сателлиты начинают вращаться вокруг своей оси. Такое вращение сателлитов приводит к увеличению частоты вращения наружной полуосевой шестерни.

Если же автомобиль забуксовал в грязи, в снегу или на льду, одно колесо испытывает большее сопротивление, чем другое. В этом случае дифференциал (благодаря своей конструкции) инициирует ускоренное вращение буксующего колеса, тогда как другое колесо замедляется.

Однако недостаточная сцепка с покрытием не позволяет получить большой крутящий момент на буксующем колесе, а особенность работы симметричного дифференциала не позволит также развить нужный момент на другом колесе. Часто в этом случае машина попросту не может продолжить  дальнейшее движение.

Выходом из ситуации становится необходимость увеличения крутящего момента на колесе, которое не буксует. Для этого дифференциал необходимо заблокировать. По этой причине внедорожники имеют дополнительную возможность блокировки дифференциала, тогда как легковые авто и даже некоторые современные бюджетные «паркетники» лишены такой функции. 

Общие положения. Тема: «Назначение, устройство и принцип работы главной передачи и дифференциала»

  • ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15
  • Тема: «Назначение, устройство и принцип работы главной передачи и дифференциала»
  • Цель работы: изучение назначения, устройства и принципа работы главной передачи и дифференциала.
  • Общие положения

На большинстве современных автомобилей в состав трансмиссии включаются одна или несколько (по числу приводных осей) главных передач и соответствующее число межколесных дифференциалов.

Кроме того, на автомобилях с несколькими приводными осями (ведущими мостами) могут быть установлены межосевые дифференциалы.

  1. Главная передача на автомобиле выполняет две функции:
  2. 1) согласование частот вращения коленчатого вала двигателя и ведущих колес и обусловленное этим постоянное повышение крутящего момента, передаваемого на ведущие колеса;
  3. 2) изменение направления вектора крутящего момента в соответствии с компоновочной схемой автомобиля (например, поворот вектора крутящего момента на 90° при продольном расположении двигателя).
  4. Дифференциал – механизм трансмиссии автомобиля, распределяющий подводимый к нему крутящий момент между валами и позволяющий им вращаться с неодинаковыми угловыми скоростями.
  5. Межколесный дифференциал служит для кинематического рассогласования колес одной оси при движении автомобиля на поворотах или по неровностям.
  6. Межосевой дифференциал служит для кинематического рассогласования колес разных осей при движении автомобиля по неровностям или при изменении скорости движения, а также для постоянного распределения в определенном соотношении крутящего момента между мостами полноприводных автомобилей.
  7. 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.

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:

Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работы

  • · 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.

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.

Схема работы главной передачи автомобиля 1 — фланец; 2 — вал ведущей шестерни; 3 — ведущая шестерня; 4 — ведомая шестерня; 5 — ведущие (задние) колеса; 6 — полуоси; 7 — картер главной передачи Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работы

Дифференциал

Дифференциал — это механизм, позволяющий (при необходимости) ведущим колесам автомобиля вращаться с разными скоростями. Для чего это нужно? При движении по прямой колеса проходят одинаковый путь, в повороте же внешнее колесо проходит путь больший, чем внутреннее колесо. Поэтому, чтобы «успеть» за автомобилем, внешнее колесо должно вращаться быстрее.

Устройство дифференциала несложное — корпус, ось сателлитов и два сателлита (шестерни). Корпус крепится к ведомой шестерне главной пары и вращается вместе с ней. Сателлиты входят в зацепление с шестернями полуосей, которые непосредственно вращают колеса.

В такой конструкции сателлиты передают больший крутящий момент на ту полуось, которая оказывает меньшее сопротивление вращению. То есть, с большей скоростью будет вращаться колесо, которое дифференциалу легче раскрутить.

При движение по прямой колеса нагружены одинаково, дифференциал делит крутящий момент поровну, сателлиты не вращаются вокруг своей оси. В повороте внутреннее колесо нагружено больше, внешнее — разгружается.

Поэтому сателлиты начинают вращаться вокруг оси, подкручивая менее нагруженное колесо, увеличивая тем самым скорость его вращения.

Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работы

Но такая особенность дифференциала иногда приводит к весьма неприятным последствиям. Если, например, одно из колес попадет на скользкую поверхность, дифференциал будет вращать только его, полностью игнорируя колесо, имеющее нормальный контакт с дорогой. То есть, автомобиль будет «буксовать».

Для борьбы с этим явлением применяются блокировки дифференциала. Способов блокировок придумано множество — от простых механических до изощренных электронных.

31. Назначение, типы, устройство и принцип работы дифференциалов

Дифференциалом
называется
механизм трансмиссии, распреде­ляющий
крутящий момент двигателя между ведущими
колесами и ведущими мостами автомобиля.

Дифференциал служит для обес­печения
ведущим колесам разной скорости вращения
при движе­нии автомобиля по неровным
дорогам и на поворотах.

Разная скорость
вращения ведущих колес, проходящих
разный путь на поворотах и неровных
дорогах, необходима для их каче­ния
без скольжения и буксования. В противном
случае повысится сопротивление движению
автомобиля, увеличатся расход топли­ва
и износ шин.

В
зависимости от типа и назначения
автомобилей на них при­меняются
различные типы дифференциалов.

дифференциалы
по распол трансмиссии по внутреннему трению по распредел крут момента по конструкции
межколесные малого трения симметричные шестеренные
иежосевые повышенного трения несимметричные кулачковые
червячные
  • Дополнительно
    к общим требованиям к конструкции
    автомо­биля к дифференциалу предъявляются
    дополни­тельные требования, в
    соответствии с которыми он должен:
  • • распределять
    крутящий момент между ведущими колесами
    и мостами в пропорции, обеспечивающей
    автомобилю наилучшие тягово-скоростные
    свойства, проходимость, управляемость
    и ус­тойчивость;
  • • иметь
    минимальные габаритные размеры.

Шестеренный
дифференциал
.
Межколесный
конический симмет­ричный дифференциал
состоит из корпуса, са­теллитов,
полуосевых шестерен, которые соединены
полу­осями с ведущими колесами
автомобиля.

Дифференциал легкового
автомобиля имеет два свободно вращающихся
сателлита, установ­ленных на оси,
закрепленной в корпусе дифференциала,
а у грузо­вого автомобиля — четыре
сателлита, размещенных на шипах
кре­стовины, также закрепленной в
корпусе дифференциала.

При прямолинейном
движении автомобиля по ровной дороге
ведущие колеса одного моста проходят
одинаковые пути, встречают одинаковое
сопротивление движению и враща­ются
с одной и той же скоростью. При этом
корпус дифференци­ала, сателлиты и
полуосевые шестерни вращаются как одно
целое.

Сателлитыне
вращаются вокруг своих осей, заклинивают
полу­осевые шестерни, и
наоба
ведущих колеса передаются одинако­вые
крутящие моменты.

При повороте автомобиля
внутреннее по отноше­нию к центру
поворота колесо, встречает большее
сопротивление движению, чем наружное
колесо вращается медленнее, и вместе с
ним замедляет свое вращение полуосевая
шестерня внутреннего колеса. При этом
сателлитыначинают
вращаться вокруг своих осей и ускоряют
вращение полуосевой шестерни наружного
коле­са.

В результате ведущие колеса
вращаются с разными скоростя­ми, что
и необходимо при движении на повороте.
При движении автомобиля по неровной
дороге ведущие ко­леса также встречают
разные сопротивления и проходят разные
пути. В соответствии с этим дифференциал
обеспечивает им раз­ную скорость
вращения и качение без проскальзывания
и буксо­вания.

Одновременно с изменением
скоростей вращения происходит изменение
крутящего момента на ведущих колесах.
При этом кру­тящий момент уменьшается
на колесе, вращающемся с большей
скоростью.

Так как симметричный
дифференциал распределяет крутящий
момент на ведущих колесах поровну, то
в этом случае на колесе с меньшей
скоростью вращения момент тоже
уменьша­ется и становится равным
моменту на колесе с большей скорос­тью
вращения.

В результате суммарный крутящий
момент и тяго­вая сила на ведущих
колесах падают, а тяговые свойства и
прохо­димость автомобиля ухудшаются.
Особенно это проявляется, ког­да одно
из ведущих колес попадает на скользкий
участок дороги, а другое находится на
твердой сухой дороге.

Если суммарного
кру­тящего момента будет недостаточно
для движения автомобиля, то автомобиль
остановится. При этом колесо на сухой
твердой дороге будет неподвижным, а
колесо на скользкой дороге будет
буксо­вать. Для устранения этого
недостатка применяют принудительную
блокировку (выключение) дифференциала,
жестко соединяя одну из полуосей с
корпусом дифференциала. При заблокированном
дифференциале крутящий момент, подводимый
к колесу с луч­шим сцеплением,
увеличивается. В результате создается
большая суммарная тяговая сила на обоих
ведущих колесах автомобиля. При этом
суммарная тяговая сила увеличивается
на 20…25 % во время движения в реальных
дорожных условиях. Конический симметричный
дифференциал является дифферен­циалом
малого трения, так как имеет небольшое
внутреннее трение. Трение в дифференциале
повышает проходимость автомоби­ля,
так как оно позволяет передавать больший
крутящий момент на небуксующее колесо
и меньший — на буксующее, что может
предотвратить буксование. При этом
суммарная тяговая сила в ве­дущих
колесах достигает максимального
значения.

Однако
в дифференциале малого трения увеличение
суммар­ной тяговой силы на ведущих
колесах составляет всего 4…6%, что также
не способствует повышению тяговых
свойств и прохо­димости автомобиля.

Конический симметричный дифференциал
малого трения прост по конструкции,
имеет небольшие размеры и массу, высокие
КПД и надежность. Он обеспечивает хорошие
управляемость и устой­чивость,
уменьшает изнашивание шин и расход
топлива. Этот дифференциал также называют
простым дифференциалом.

Межосевой
дифференциал распределяет крутящий
момент между главными передачами ведущих
мостов многоприводных автомобилей.
Дифференциал устанавливают в раздаточной
короб­ке или в приводе главных передач.

Межосевой дифференциал ис­ключает
циркуляцию мощности в трансмиссии
автомобиля, ко­торая очень сильно
нагружает трансмиссию, особенно при
дви­жении по ровной дороге. В качестве
межосевых на автомобилях применяются
и конические, и цилиндрические
дифференциалы.

Кулачковые
дифференциалы.
Кулачковые
(сухарные) дифферен­циалы могут быть
с горизонтальным или радиальным
расположением сухарей. Сухари размещаются
в один или два ряда в отверстиях обоймы
корпуса
дифференциала
между полуосевыми звездочками, которые
установлены на шлицах полуосей. Сухари
в дифференциале выполняют роль
са­теллитов.

При прямолинейном движении
автомобиля по ровной дороге сухари
неподвижны относительно обоймы и
полуосевых звездо­чек. Своими концами
они упираются в профилированные кулач­ки
полуосевых звездочек и расклинивают
их. Все детали дифференциала вращаются
как одно целое, и оба ведущих колеса
авто­мобиля вращаются с одинаковыми
скоростями.

При движении автомобиля на
повороте или по неровной доро­ге
сухари перемещаются в отверстиях обоймы
и обеспечивают ве­дущим колесам
автомобиля разную скорость вращения
без про­скальзывания и буксования.

Кулачковые дифференциалы являются
дифференциалами повы­шенного трения,
так как имеют значительное внутреннее
трение, которое позволяет передавать
больший крутящий момент на небук­сующее
колесо и меньший на буксующее колесо.
При этом суммар­ная тяговая сила на
ведущих колесах автомобиля достигает
макси­мального значения.

Так, за счет
повышенного внутреннего трения суммарная
тяговая сила на ведущих колесах
увеличивается на 10… 15 %, что способствует
повышению тяговых свойств и проходи­мости
автомобиля. Кулачковые дифференциалы
относительно про­сты по конструкции
и имеют небольшую массу. Они широко
приме­няются на автомобилях повышенной
и высокой проходимости.

Червячные
дифференциалы.
Червячные
дифференциалы могут быть с сателлитами
или без сателлитов. В червячном
дифференци­але с сателлитами крутящий
момент от корпуса дифференциала через
червячные сателлиты и червяки передается
полуосевым червячным шестерня,
которые
уста­новлены на шлицах полуосей,
связанных с ведущими колесами автомобиля.

При прямолинейном движении автомобиля
по ровной дороге корпус, сателлиты,
червяки и полуосевые шестерни вращаются
как одно целое. При движении автомобиля
на повороте и по не­ровностям дороги
разная скорость вращения ведущих колес
обес­печивается за счет относительного
вращения сателлитов, червя­ков и
полуосевых шестерен.

В червячном
дифференциале без сателлитов полу­осевые
червячные шестерни находятся в зацеплении
с чер­вяками, которые находятся также
в зацеплении между собой. Крутящий
момент от корпуса дифференциала
передается полу­осевым шестерням через
червяки.


Червячные дифференциалы обладают
повышенным внутрен­ним трением,
которое увеличивает суммарную тяговую
силу на ведущих колесах автомобиля на
10… 15 %. Это способствует повы­шению
тяговых свойств и проходимости автомобиля.
Однако чер­вячные дифференциалы
наиболее сложные по конструкции.

Они
самые дорогостоящие из всех дифференциалов,
так как их сател­литы и полуосевые
шестерни изготавливают из оловянистой
бронзы. В связи с этим в настоящее время
червячные дифференциалы на автомобилях
применяются очень редко.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector