Что собой представляет дифференциал

Дифференциал является весьма интересным механическим устройством, известным людям с глубокой древности.

Сравнительно недавно считалось, что впервые механизм, работавший согласно принципу дифференциала применялся в антикитерском механизме, являющем собой весьма интересную находку, поднятую с морского дня. Это не что иное, как своеобразный древнейший калькулятор, предназначенный для осуществления астрономических вычислений. Несмотря на свою древность, идея дифференциала получила истинное признание лишь после появления автомашин.

Что представляет собой дифференциал и каково его назначение

В машине дифференциал является особым механизмом , который распределяет угловые скорости и момент вращения на колёса от основной передачи. Это необходимо для того, чтобы автотранспорт нормально поворачивался, при этом не нарушая равномерность сцепления колёс. При попытке развернуть движущуюся повозку с жёсткой осью вы непременно столкнётесь с тем, что колесо, располагающееся внутри радиуса, начинает пробуксовывать.

В то же время колесо, располагающееся на наружной дуге, которое должно двигаться на порядок быстрее, утрачивает сцепление с поверхностью. Проще говоря, оказывается, что крайне проблематично совершать поворот с парой колёс, насаженных на единую ось. Остаётся лишь выразить сочувствие несчастным лошадям, которым приходится таскать неповоротливые телеги.

Но автомобиль – не телега и в том числе потому, что при совершении им поворотов активируется дифференциал, распределяющий скорость вращения таким образом, чтобы колёса замедлялись внутри дуги поворота и ускорялись в 3 раза при движении по внешней дуге. Это происходит исключительно благодаря механическому распределению момента вращения, без участия со стороны водителя.

Место расположения дифференциала

ПОДРОБНЕЕ ПРО ⇒ ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ ⇐ ЧИТАЙТЕ В ИСТОЧНИКЕ

Месторасположения дифференциала диктуется используемым в авто типом привода:

• В полноприводных машинах наряду с полным приводом устанавливается в раздаточной коробке межосевой дифференциал (распределяющий усилия между задней и передней осями) и межколёсные на каждую из осей;
• В автомашинах с задним приводом монтируется в заднем мосту на оси ведущей;
• Переднеприводные автомашины оборудованы передним дифференциалом, располагающимся в коробке передач;
• Для подключаемого полного привода не требуется межосевого распределителя, в данных авто на каждую ось монтируют межосевой дифференциал.

Дифференциал ставится на ведущую ось потому, что его назначением является распределение момента вращения, поступающего от двигателя, а, следовательно, на оси ведущей.

Особенности устройства и принцип работы

В техническом плане дифференциал обладает весьма простой конструкцией, которая при этом способна выдерживать существенные нагрузки.

По типу он являет собой редуктор планетарный, снабжённый полным набором необходимых составляющих. Он состоит из:

• Шестерней полуосей, соединённых с сателлитами и не контактирующих с прочими составляющими дифференциала;
• Сателлитов, закреплённых в «чашке» ведомой шестерни, из-за чего они вращаются одновременно;
• Ведомой шестерни, связанной с шестерёнками-сателлитами и основной передачей;
• Шестерни основной передачи, подающей на дифференциал вращение от КПП.

Принцип работы

Дифференциал функционирует следующим образом:

1. От КПП отходит валик основной передачи, от которого вращение поступает на шестерёнку ведомую;
2. Шестерёнка ведущая вместе со скреплённой с ней «чашей» (водилом) принимают крутящий момент;
3. При вращении «чаша» и шестерёнка ведома активизируют движение шестерёнок-сателлитов;
4. Сателлиты передают вращение на полуоси;
5. Если нагрузка на оси равномерна (при движении автомашины по прямым дорогам с равномерным покрытием) то вращение сателлитов не происходит. Функционирует исключительно ведомая шестерёнка, в чьей чаше крепятся сателлиты. Вместе с ней они описывают обороты, не осуществляя при этом вращений вокруг собственной оси. Момент вращения, таким образом, поровну на все оси.
6. При повороте автомашины, когда одно колесо должно замедлить движение, в то время, как второе – ускорить его, сателлиты приводятся в движение. Коническая зубчатая передача при вращении ускоряют одну полуось и замедляют другую. Проще говоря, они осуществляют перераспределение момента вращения в требуемой пропорции без потери усилий.
7. В случае пробуксовки 1-го колеса активируется блокировочный механизм, без использования которого на колесо, вращающееся быстрее, пришлось бы потратить без остатка весь момент вращения. Без применения авто останавливается в случае попадания хоть одного колеса на любую скользкую поверхность.

Плюсы и минусы

Главный плюс дифференциала заключается в том, что он позволяет осуществлять повороты. Каждое колесо на ведущей оси оперативно, автоматически подстраивается под особенности дорожной ситуации, без какого либо участия со стороны водителя. Это в десятки раз повышает маневренность и безопасность машины. На сегодняшний день различные конструкции дифференциала применяются на всех автомашинах.

Другое достоинство заключается в высоком уровне надёжности узла. Планетарной передаче под силу выдерживать существенные нагрузки. В то же время конструктивные особенности некоторых разновидностей дифференциала способствуют повышению их уровня мощности и износостойкости.

Ключевым минусом дифференциалом является необходимость применения блокировочного механизма для того, чтобы машина могла двигаться как по трудным дорогам, так и по льду. Все типы блокировки должны применяться в обязательном порядке. Следовательно, создаётся вспомогательный механизм, который с течением времени может сломаться.

Помимо того, следует помнить о необходимости контроля за состоянием узла. Это дополнительный узел, в котором следует периодически менять масло, хотя и не слишком часто, а также следить за износом всех элементов конструкции. Надо отметить, что большинство владельцев автомашин забывают о важности данной процедуры.

Разновидности дифференциалов

С течением времени данный аппарат активно совершенствовался и изменялся. На сегодняшний день в автомобилестроении активно применяются всевозможные разновидности дифференциалов, исходя из тех нагрузок, на которые рассчитано авто, для каких дорог оно предназначено и какие цели ставил перед собой конструктор.

• Согласно распределению усилий на полуоси дифференциал может быть несимметричным и симметричным. В последнем случае шестерни имеют равное количество зубцов, что позволяет симметрично распределить вращения. Если количество зубцов неравное, то распределение усилий происходит несимметричным образом, что крайне выгодно внедорожникам высокого уровня проходимости.
• Согласно конструктивным особенностям различают три типа дифференциалов: червячный, цилиндрический и конический. Название диктуется типом передачи, применяемым для осуществления вращения полуосей. На сегодняшний день наибольшей популярностью пользуются модели конического типа.

Разновидности блокировки дифференциала

Блокировочная система была создана для внедорожников, для которых пробуксовка любого из колёс может привести к остановке авто.

ПОДРОБНЕЕ ПРО БЛОКИРОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛА

Различают три главных типа блокировки:

1. Электронная блокировка. Являет собой имитацию функционирования дифференциала. Электроблокировка применяется в антипробуксовочных электросистемах. В случае необходимости тормоз замедляет буксующее колесо. После этого усилие перераспределяется дифференциалом, увеличивая нагрузку на 2-ю полуось, характеризующуюся лучшим сцеплением с дорожным полотном.
2. Самоблокировка либо автоблокировка. Это система, облегчающая процесс управления машиной, избавляя тем самым водителя от необходимости лично блокировать дифференциал. Данный тип также именуется дифференциалом повышенного трения.
3. Ручная блокировка дифференциала. Данная система предполагает самостоятельное включение и выключение водителем блокировки согласно собственному усмотрению. Возле места водителя располагается клавиша либо рычаг управления блокировкой, посредством которых осуществляется принудительная остановка процесса вращения сателлитов вокруг собственной оси. Работа дифференциала фактически начинается так же, как и во время движения по прямой, равномерно распределяя усилие на обе оси. В процессе этого происходит существенное ухудшение управляемости, поскольку крайне проблематично осуществлять повороты, если дифференциал заблокирован.

Различают два типа самоблокирующихся дифференциалов:

1. Speed Sensitive. Блокировка осуществляется посредством вискомуфты, срабатывающей тогда, когда одна полуось движется быстрее другой.
2. Torque. Блокировка, активизирующаяся от разницы момента крутящего момента на полуосях. Во время пробуксовки активируются гасители скорости, которые подтормаживают полуось, которая вращается быстрее другой.

В современных автомашинах применяется несколько разновидностей дифференциалов:

• Torsen. Это коническо-червячный, комбенированный механизм. Благодаря своей высокой надёжности и мощности он применяется для езды в условиях крайнего бездорожья.
• Кулачковая (полная) блокировка. Предполагает ручную блокировку из салона авто. Довольно неудобен, но, не смотря на это, данный вид продолжает использоваться на всех внедорожных автомобилях. Помимо того существует довольно много сторонников данного способа блокировки.
• Дисковая блокировка. Являет собой конструкцию с несколькими дисками, муфтами и коническими шестернями. В случае разности в скорости вращения полуосей стыки между шестернями разъединяются, и происходит блокировка системы, вследствие чего скорость вращения полуосей выравнивается.
• Вискомуфта. Данное блокировочное устройство базируется на использовании жидкости с переменной влажностью. Уровень вязкости данной жидкости зависит от скорости её перемещения (соотношения скорости вращения правой и левой полуосей). Вплоть до 100-процентной блокировки контактных блоков дисков. Вискомуфту монтируют на легковые автомашины и кроссоверы. Она не подходит для использования в условиях крайнего бездорожья.
• Квайф. Это наиболее простая конструкция. Её ключевая особенность заключается в применении нескольких пар сателлитов, которые сцепляются друг с другом. Возникающая сила трения заставляет механизм автоматически подстраиваться под дорожные условия, осуществлять грамотное распределение момента вращения во время пробуксовки и поворотов.

Итог

На сегодняшний день дифференциал применяется абсолютно на всех автомашинах, что является свидетельством его незаменимости. Для большинства владельцев авто не имеет значения что именно располагается под днищем их «железного коня». Тонкости и нюансы данного узла интересуют разве что любителей автомобилей и езды по суровому бездорожью. Однако чем качественнее работает этот узел, тем безопаснее и увереннее может чувствовать себя автовладелец при совершении манёвров на дороге.

Сайт источник vaznetaz.RU