Лекція № 16 Міжосьові диференціали

1. Визначення та вимоги до диференціалів.

2. Класифікація міжосьових диференціалів.

3. Схеми міжосьових диференціалів.

1. При повороті автомобіля, або при русі по нерівних дорогах, ведучі колеса проходять різні шляхи, тому зв’язок між колесами повинен бути диференціальним, тобто повинен мати два ступеня вільності.

У цьому випадку кожне колесо незалежно одне від одного може проходити свій шлях. При цьому до коліс завжди підводиться ведучий крутний момент. Ці функції виконує механізм, який отримав назву ”диференціал”.

Для роздавальних коробок з диференціальним приводом характерна відсутність у приводі ведучих мостів, циркуляції потужності, що дозволяє мати постійно включений привод усіх ведучих мостів. Роздавальні коробки таких типів можуть застосовуватись на всіх типах повноприводних автомобілів.

Диференціалом називається механізм трансмісії, який розподіляє підведений до нього крутний момент між вихідними валами і дозволяє їм обертатися з неоднаковими швидкостями.

Диференціал призначений для розподілення крутного моменту між веденими валами (півосями) автомобіля і забезпечення обертання ведучих коліс з різними кутовими швидкостями, що потрібно на поворотах автомобіля і під час руху по нерівній дорозі, а також при русі автомобіля по прямій і рівній дорозі у випадку неоднакових розмірів радіусів ведучих коліс.

До диференціала ставляться такі вимоги:

- розподілення моменту між колесами або мостами у пропорції, які забезпечують найкращі експлуатаційні властивості автомобіля (максимальні тягові сили);

- хороша стійкість і керованість;

- забезпечення мінімальних розмірів і маси;

- простота конструкції і обслуговування;

- технологічність і ремонтопридатність;

• низький рівень шуму.

2. За конструкцією розрізняють диференціали шестеренчасті, кулачкові, черв’ячні і з механізмом вільного ходу. За місцем встановлення диференціала на автомобілі розрізняють міжколісні, міжосеві і міжбортові диференціали.

Міжколісний диференціал встановлюється між правим і лівим ведучими колесами однієї осі автомобіля (трактора).

Міжвісевий диференціал розміщений між ведучими мостами автомобіля (трактора).

Міжбортовий диференціал встановлюється між ведучими колесами з правої і лівої сторін автомобіля.

Міжколісні диференіали, як правило, симетричні, оскільки вони дозволяють у певні моменти рівномірно розподіляти зусилля між ведучими валами. Для забезпечення фіксації валів диференціали обладнують механізмами блокування.

Розрізняють блокуючі і самоблокуючі диференціали. Привод блокуючого диференціала може бути механічним, гідравлічним або пневматичним. У самоблокуючих диференціалів нерівність моментів на вихідних валах досягається автоматично.

Класифікація диференціалів зображена на рис. 82, а схеми найбільш розповсюджених диференціалів з постійним і непостійним співвідношенням моментів на вихідних валах – на рис. 83 і 84.

3. У симетричному шестеренчастому диференціалі (рис. 83, а, б) числа зубів шестерень вихідних валів рівні, тому для такого диференціала передаточне число при зупиненому водилі (корпуса диференціалу) дорівнює одиниці. Це і визначає його властивості:

1. Сума кутових швидкостей лівої і правої півосьових шестірень (ведучих коліс) дорівнює кутовій швидкості корпуса диференціала, тобто

. (16.1)

2. При будь-яких відношеннях кутових швидкостей лівої і правої півосьових шестірень їх крутні моменти рівні (як і моменти лівого і правого колеса), тобто .

Рис. 82. Класифікація диференціалів

Рис. 83. Схема шестерінчастих диференціалів з постійним співвідношенням моментів на ведених валах: а, б – симетричні, відповідно конічний і циліндричний; в, г – несиметричні, відповідно конічний і циліндричний; 1 – ведена шестірня головної передачі; 2 – корпус диференціала; 3 – вісь сателітів; 4 – сателіти; 5 – шестірні ведених валів; 6 – ведені вали (півосі); 7 – епіциклічна шестерня; 8 – сонячна шестерня

Рис. 84. Схеми диференціалів з несталим співвідношенням моментів на ведених валах: а – черв’ячний; б, в – кулачковий (сухарний) відповідно з осьовим і радіальним розміщенням сухариків; 1 – ведена конічна шестерня головної передачі; 2 – корпус диференціала; 3 – вісь сателітів; 4 – черв’ячне колесо; 5 – черв’як; 6 – черв’ячні колеса ведених валів; 7 – ведені вали (півосі);: 8 – сепаратор; 9 – сухарі; 10, 11 – кулачкові муфти (півосьові муфти)

Для підвищення прохідності на деяких автомобілях застосовуються самоблокуючі диференціали, які більшу частину крутного моменту передають на колесо, що обертається з меншою кутовою швидкістю (відстаюче колесо).

Відношення моменту на відстаючому колесі М_від до моменту на забігаючому колесі М_заб називається коефіцієнтом блокування:

.

Оптимальний визначається відношенням максимального і мінімального коефіцієнтів зчеплення колеса з опорною поверхнею:

.

Внаслідок того, що дорожні умови дуже різноманітні, не може бути постійним. Найбільш імовірним поєднанням дорожніх умов відповідає коефіцієнт блокування біля 3...5.

Відповідно до цього максимальна сила тяги при рушанні з місця двовісного автомобіля з колісною формулою 4 х 2 і симетричним диференціалом ведучого моста може бути визначена за формулою:

, (16.2)

де і – коефіцієнти зчеплення з дорогою відповідно лівого і правого колеса; і – маса автомобіля, що припадає відповідно на ліве і праве колесо.

Залежно від значення коефіцієнта блокування диференціала максимальна сила тяги на ведучих колесах буде більша у того автомобіля (за інших рівних умов), у якого коефіцієнт блокування диференціала буде більшим.

У симетричного шестеренчастого диференціала =1, у диференціала з примусовим блокуванням , а у диференціалів з самоблокуванням – = 2…4 [1; 2; 16].