20.01.2023 — Страница 2 — Шины для спецтехники, шины для погрузчика

Самоблокирующийся дифференциал

Эта статья открывает серию опусов, посвященных совершенствованию и улучшению всех мыслимых ездовых качеств автомобиля Москвич. Сюда будут включены статьи по совершенствованию двигателя, трансмиссии, подвески, кузова…

Очень многие, наверное, слыхали о такой штучке как LSD. Для студентов медиков поясняю: это не наркотик, это Limited Slip Differencial, а по-нашему — дифференциал повышенного трения. Устройство которое позволяет частично компенсировать главный недостаток свободного дифференциала, а именно его полную беспомощность при наезде одного колеса на скользкое покрытие.

Дифференциалы повышенного трения (кое-что взято из лаборатории КарТюнинг)

При движении автомобиля на повороте, по неровностям дороги и т.д. колеса проходят путь разной длины (см рис. 1). Это происходит из за разности радиусов при повороте и из-за разности проходимого пути при переезде препятствия. Следовательно колеса должны вращаться с разными скоростями иначе это приведет к повышенному износу шин.
Дифференциал — механизм, позволяющий колесам ведущей оси вращаться с разными скоростями и подводящий к ним крутящий момент.
В трансмиссии автомобилей с одной ведущей осью дифференциал устанавливается между приводами колес (полуосями, ШРУСами и т.п.), поэтому его называют межколесным. В полноприводных автомобилях (со всеми ведущими колесами) он может находиться и между ведущими осями (межосевой дифференциал).
В идеальном случае автомобиль стоит на бетонном покрытии и сцепление у обоих колес одинаково. Другое дело, когда одно колесо стоит на льду, а другое на сухом асфальте. Здесь и проявляется недостаток дифференциала. Одно колесо безбожно буксует, а второе тихонько курит «в стороне» и посмеивается, глядя, как первое пытается сдернуть машину с места. Ситуация знакомая практически всем автолюбителям, кто хоть раз выезжал из заснеженного двора.
На легковых автомобилях, предназначенных для движения по дорогам с твердым покрытием, наибольшее распространение получил дифференциал с коническими шестернями.

Представляет собой зубчатую передачу с подвижными осями зубчатых колес (такие передачи называют планетарными). Ее основными элементами являются:
— корпус, с которым жестко соединено ведомое зубчатое колесо главной передачи (передающей крутящий момент от карданного вала на корпус дифференциала). На легковых автомобилях, как правило, корпус имеет неразъемную конструкцию и окна для монтажа шестерен;
— сателлиты — конические зубчатые колеса, которые могут поворачиваться вокруг оси. В дифференциалах легковых автомобилей обычно устанавливаются два сателлита;
— ось сателлитов, жестко закрепленная в корпусе и вращающаяся вместе с ним. На ней расположены спиральные канавки для улучшения смазки сателлитов;
— две конические шестерни, входящие в зацепление с сателлитами и жестко соединенные с выходными валами дифференциала (полуосями, ШРУСами и т.д.). Эти шестерни принято называть полуосевыми.

Этот вид дифференциалов называют также симметричным, так как они поровну распределяют крутящий момент между колесами. Это происходит потому, что сателлит работает как равноплечий рычаг и передает только равные усилия к шестерням и колесам. Как сказано выше, если одно из колес имеет малое сцепление с дорогой, крутящий момент на нем небольшой, соответственно симметричный дифференциал подводит такое же усилие к другому колесу. То есть если одно из колес буксует, значит, сила тяги на втором колесе незначительна, что отрицательно сказывается на проходимости. Для ее улучшения на автомобилях применяют полную или частичную блокировку дифференциалов, степень которой оценивают коэффициентом блокировки.

Коэффициент блокировки
Коэффициент блокировки (Кb) — это отношение крутящего момента на отстающем колесе к моменту на забегающем. Его величина для симметричного дифференциала равна 1 (моменты на обоих колесах равны), для дифференциалов повышенного трения (см. ниже) Кb — 3-5.
Чем больше Кb, тем лучше проходимость автомобиля, но хуже управляемость.
При большом коэффициенте блокировки ухудшаются управляемость и устойчивость транспортного средства при движении по асфальту. Это связано с тем, что на отстающем колесе момент в несколько раз больше и оно старается как бы «вытолкнуть» автомобиль из поворота. Или, говоря более понятным языком, появляется недостаточная поворачиваемость. К тому же возрастает износ шин из-за частичной пробуксовки, нагрузки на элементы привода, снижается к.п.д., что приводит к увеличению расхода топлива.

Дифференциалы с полной блокировкой
Имеют муфту, жестко соединяющую (блокирующую) корпус дифференциала и шестерню выходного вала. Привод муфты может быть механическим, гидравлический или пневматический, а управление блокировкой осуществляется водителем (блокировка межосевого дифференциала на ВАЗ-21213). После преодоления труднопроходимого участка водителю необходимо сразу отключать блокировку, что требует от него дополнительного внимания. Иначе на шины и трансмиссию будут действовать избыточные нагрузки. Они могут привести к поломке полуосей или дифференциала.
У механизмов повышенного трения — многодисковых дифференциалов, вискомуфт, дифференциалов «Квайф» и «Торсен» блокировка (частичная) осуществляется автоматически, без участия водителя.

Многодисковые дифференциалы
Его основное отличие от симметричного дифференциала заключается в наличии подпружиненного пакета фрикционных дисков, одна из которых жестко связана с корпусом, а другая с полуосевыми шестернями.

При разных оборотах колес полуосевые шестерни дифференциала вращаются быстрее или медленнее корпуса. За счет этого между фрикционными дисками возникают силы трения, препятствующие свободному вращению шестерен, то есть осуществляющие частичную блокировку. Соответственно на отстающем колесе увеличивается крутящий момент и сила тяги.
Похожего эффекта можно добиться, немного затянув ручник на заднеприводных автомобилях.
Фрикционные диски в некоторых конструкциях не подпружинены, а сжимаются давлением жидкости, создаваемым насосом. Например, одна из таких конструкций носит название «героторный дифференциал» (от англ. Gear — шестерня). Он имеет шестеренчатый насос, создающий давление жидкости при разных скоростях вращения полуосевых шестерен корпуса.

Вискомуфта
Получила свое название от лат. viscosus — вязкий. Ее основными элементами являются (рис.6):

— корпус и вал, герметизированные с помощью уплотнений.
— диски, одна половина которых соединена шлицами с корпусом, другая с валом. Диски имеют каналы и отверстия для увеличения вязкости трения жидкости.
— силиконовая (кремнийорганическая) жидкость, которая обладает высокой вязкостью и заполняет корпус на 80-90%.
Вискомуфта передает подводимый к ней крутящий момента за счет внутреннего трения в жидкости, находящейся между дисками. Когда их скорости одинаковы, муфта передает небольшую часть усилия (5-7%). При отставании ведомых дисков от ведущих жидкость перемешивается, температура и вязкость ее растут, она расширяется и сжимает воздух. Когда он почти полностью сжат, давление в муфте резко возрастает, что вызывает осевое перемещение дисков по шлицам до их механического контакта. Это приводит к резкому возрастанию передаваемого момента («хамп-эффект»), что может отрицательно сказаться на управляемости автомобиля. В результате вращения передается за счет механического трения, температура и соответственно давление жидкости постепенно снижаются, диски выходят из механического контакта. Вискомуфта может устанавливаться как самостоятельный узел между ведущими осями или «встраиваться» в конический дифференциал.

Дифференциал «Квайф»
Конструкция механизма, зарегистрированного под торговой маркой «Квайф»(Quaife). Сателлиты у него расположены в два ряда параллельно оси вращения корпуса. Причем они крепятся не на осях, а находятся в закрытых с обоих концов отверстиях корпуса. Правый ряд сателлитов входит в зацепление с правой полуосевой шестерней, левый — с левой. Кроме того, сателлиты из разных рядов зацепляются между собой попарно. Все зубчатые колеса имеет винтовые зубья.

Когда одно из колес начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня начинает вращаться медленнее корпуса и поворачивать входящий с ней в зацепление сателлит. Он передает движение связанному с ним сателлиту из другого ряда, а тот, в свою очередь, на полуосевую шестерню. Так обеспечиваются разные обороты колес на повороте. Благодаря разности крутящих моментов на колесах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы, прижимающие полуосевые шестерни и сателлиты торцами к корпусу. Последние также прижимаются вершинами зубьев к поверхности отверстий, в которых они расположены. За счет этого возникают силы, осуществляющие частичную блокировку, что увеличивает силу тяги на отстающем колесе и, соответственно, суммарную силу тяги автомобиля, повышая его проходимость.
Величина коэффициента блокировки зависит от угла наклона зубьев сателлитов и полуосевых шестерен. Устанавливая в корпус комплекты сателлитов и шестерен с различным углом наклона зубьев, изменяют коэффициент блокировки в зависимости от характеристик автомобиля и условий его применения.

Дифференциал «Торсен»
Получили свое название от англ. Torque — крутящий момент и sensitive — чувствительный, то есть чувствительный к крутящему моменту. Механизмы, выпускаемые под этой торговой маркой, имеют два типа конструкций.
Первый представлен на рис.8. Сателлиты расположены в корпусе перпендикулярно его оси и объединены между собой попарно с помощью прямозубого зацепления, а с полуосевыми шестернями связаны червячным зацеплением.

На повороте полуосевая шестерня, связанная с отстающим колесом, поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит, он, в свою очередь, вращает второй сателлит и другую полуосевую шестерню. Такой «цепочкой» колесам автомобиля обеспечивается возможность вращаться с разной скоростью. Силы трения, возникающие в червячном зацеплении от разности моментов на колесах, осуществляют частичную блокировку дифференциала.
Применение комплектов сателлитов и шестерен с различным профилем червячного зацепления дает возможность изменять коэффициент блокировки. Недостаток этого вариант — сложность конструкции и ее сборки.
Второй тип «Торсена» представлен на рис.9. Сателлиты расположены параллельно оси корпуса дифференциала в его отверстиях и соединены попарно между собой и с полуосевыми шестернями винтовым зацеплением. Работа механизма на поворотах и частичная блокировка осуществляются так же, как у «Квайфа». Этот вариант конструкции менее сложный, кроме того, позволяет уменьшить диаметр корпуса дифференциала.

Вот что пишут о применении подобных конструкций те, для кого они создавались 😉 (Выдержки из статьи Ивана Евдокимова, 4х4 club, Июнь №6, 2003):

«Существуют разные способы блокирования дифференциалов, но в основном блокировки делятся на две большие группы: дифференциалы, которые блокируются жестко, на 100% (так называемые локеры, от английского locker — «замок»), и дифференциалы повышенного трения (в англоязычном варианте — «ограниченного проскальзывания», или LSD — Limited Slip Differencial). У каждого из этих вариантов есть свои преимущества и недостатки. Главный недостаток «жестких» блокировок — это их удивительная способность к разрушению трансмиссии.
Что же до дифференциалов повышенного трения, то их главный недостаток — отсутствие 100-процентной блокировки дифференциала и соответственно недостаток крутящего момента, перебрасываемого на нагруженное колесо. Плюс повышенный износ подобных механизмов.»

«…Нам на испытания были переданы два механизма блокировки повышенного трения для редукторных мостов «УАЗа»: один — типа «Торсен», второй — типа «Квайф». Механизмы были разработаны и адаптированы для редукторных мостов ульяновского внедорожника инженером И. А. Плахотиным участка подготовки автомобилей «УАЗ» автокомбината № 40 совместно с компанией SVR Convertions. Кстати, еще до редакционного теста эти устройства прошли доводочные испытания на автомобилях «УАЗ», принимавших участие в тяжелых трофи-рейдах. Ну что, посмотрим, как это хозяйство работает? Для сравнения были взяты два «УАЗа»: один с обычными «открытыми» дифференциалами, а второй — с дифференциалом типа «Квайф» в переднем мосту и дифференциалом типа «Торсен» в заднем.
Моя первая мысль была следующей: самоблокирующиеся механизмы в мостах должны оказывать заметное влияние на управляемость автомобиля (в особенности на радиус разворота). Сажусь за руль машины без блокировок, выполняю на асфальтированной площадке несколько «восьмерок», и сразу же — за руль «блокированного» автомобиля. Повторяю упражнение — и, как это ни удивительно, никакой разницы. А теперь то же самое, но пошустрее. Опять никакого эффекта… Делаю «переставку» поочередно то на одной машине, то на другой — разницы не ощущаю. И только при развороте, выполненном в «экстремальном» режиме, слегка возросло усилие на руле, но при этом сам маневр на «блокированной» машине получился вроде бы пошустрее.»

«На сухом проселке по дороге к нашему традиционному полигончику действие блокировок никак не проявлялось. Однако при переезде первой же канавы по диагонали «блокированная» машина сразу же проявила свое преимущество (автомобиль с обычными дифференциалами преодолел канаву, отчаянно буксуя). Скользкий подъем «УАЗ» с самоблокирующимися дифференциалами преодолел, не напрягаясь, с первой попытки, а обычный — только с разгона… Выезжаем на глинистую колею. Разумеется, «УАЗ» с редукторными мостами на таких препятствиях и без блокировок идет очень хорошо. Пока не начинает цеплять мостами за грунт или пока не попытаешься из этой самой колеи выехать. .. Так вот, «УАЗ» с механизмами блокировок в межколесных дифференциалах едет не просто лучше — он спокойно двигается там, где машина без блокировок уже начинает останавливаться и буксовать.»

«Очень интересно проявляется работа как «Квайфа», так и «Торсена» при диагональном вывешивании. Если зафиксировать машину в положении «классической диагонали», то вначале ничего не происходит (вывешенные колеса медленно и беспомощно вращаются), но стоит плавно увеличить обороты двигателя, как машина начинает сначала заметно подергиваться, а затем, с увеличением оборотов, плавно трогается с места. Из дифференциалов при этом раздаются звуки характерного низкого тона. Препятствия «триального» типа и вовсе показали полное превосходство «блокированных» мостов перед обычными. Но мне все-таки хотелось найти такое положение, при котором степени блокируемости дифференциалов не хватит. Для этого пришлось упереться правым передним колесом в большой земляной бугор (левое переднее колесо было в яме, а правое заднее на кочке). Машина встала! Колеса беспомощно гребли по диагонали, дифференциалы завывали, как раненые звери, а внедорожник не двигался… «А попробую-ка я чуть-чуть порезче», — подумалось мне. Отпускаю педаль акселератора, потом резко ее утапливаю, и — о чудо! — рывок, машинка перелетает через казавшийся неприступным бугор…»

Самое интересное, что подобные механизмы давно применяются для дорожных автомобилей. Во-первых, такое устройство сильно повышает проходимость автомобиля в сложных условиях. Особенно заднеприводного при движении по скользкому покрытию.
Во-вторых, использование частичной блокировки может пригодиться при гонках в зимних условиях или по гравийным дорогам, где при разгоне очень важно использовать даже малое сцепление.
Вот и подобрались к главной теме этой статьи, а именно — использованию такого дифференциала на Москвиче.
Я давно встречал в интернете информацию о том, что кое-кто из тюнинговых контор предлагает собственные разработки этих дифференциалов для ВАЗов и УАЗов. Один из моих любимых и уважаемых журналов «За рулем» в свое время даже устраивал тест двух девяток, на одной из которых был установлен LSD.
Вывод был примерно такой: для снежной целины и переднего привода проходимость практически не менялась. Зато на ледяном покрытии девятка с LSD значительно быстрее проходила скользкие участки и управление было более приятным.
О пользе подобной переделки говорит также такой факт, что в раллийных машинах на союзных соревнованиях также применялись такие механизмы.

Я же узнал о их существовании на Москвичах случайно — от механика нашей минской скорой помощи ;).
Им лет десять назад дали партию мостов, оборудованных такими дифференциалами. Их ставили на санитарные ИЖ-каблук. Проходимость таких машин была сравнима тогда лишь с королями грязи — УАЗами.
Колесо, спрятанное на 2/3 в глубокий снег, обледенелая колея, грязь и глубокие лужи — все это было лишь мелкой неприятностью на пути ИЖаков.

Меня сильно заинтересовало кто же делал такие диффы. Ответ нашелся в интернете — знаменитый Омский завод коробок передач и редукторов. Как у них теперь дела, мне не известно, сайта своего завод не имеет, но вот некоторые продавцы имеют такую позицию в своих прайс-листах.
Поэтому я занялся усиленными поисками концов, где можно хоть что-то узнать про то, где можно достать LSD на Москвича.
Обойдя большинство знакомых железячников и разборщиков Москвичей, я нашел то, что искал. У одного из них как раз завалялся необходимый мне дифф. Состояние редуктора практически идеальное.
На фотографиях четко виден пакет фрикционов внутри корпуса дифференциала.

Главная пара у него 4.22. Продавцы говорили, что бывают и 3.9, но меня интересовал именно 4.22.
Теперь он ждет своей очереди для установки. Отчет об установке будет отдельно. К сожалению, зима уже на исходе, и снегопада или гололеда уже не предвидится, поэтому тест о проходимости и управляемости откладывается до следующей зимы 😉

Источник http://moskvich-club.na.by/help/transmission/lsd. html

Блокируемый дифференциал в Санкт-Петербурге: 500-товаров: бесплатная доставка [перейти]

Партнерская программаПомощь

Санкт-Петербург

Каталог

Каталог Товаров

Одежда и обувь

Стройматериалы

Здоровье и красота

Продукты и напитки

Детские товары

Текстиль и кожа

Электротехника

Дом и сад

Мебель и интерьер

Промышленность

Вода, газ и тепло

Все категории

ВходИзбранное

Блокируемый дифференциал

Муфта дифференциала блокирующая Z=18