Дифференциал в теории

О типах блокировок

• принудительная блокировка (кулачковый дифф-л)
• самоблокирующийся дифференциал, работающий в зависимости от степени нагрузки на колеса; можно настраивать преднатяг, усилие которого исчисляется в килограммах

Виды блокировки

Самоблокирующийся дифференциал и его модификации. Работает такая блокировка посредством увеличения силы трения, которая зависит от степени нагрузки на ведущие колеса. Такую систему называют LSD (Limited Slip Differential), что в переводе звучит, как дифференциал повышенного трения.

Подобная система блокировка имеет четыре разновидности, две из которых применяются чаще всего (дисковая и вискомуфта), с червячным механизмом и электронная блокировка. Расскажу вкратце о каждом:

• дисковый — здесь применен пакет фрикционных дисков, и в зависимости от степени нагрузки на редуктор моста диски прижимаются друг к другу сильнее, распределяя крутящий момент на колеса 50/50. Один пакет фрикционов жестко “сидит” на дифференциале, а второй на полуосях, поэтому, чем плотнее диски друг к другу, тем меньше разница в распределении момента
• червячный — червяк, несмотря на низкий КПД, нашел применение и здесь. По факту конструкция простая, а именно червяк, при повышении момента передает равное усилие на параллельную полуось. За счет конструктивных особенностей червячного механизма, здесь нет нужды применять дополнительные детали
• вискомуфта является имитацией полного привода, и очень часто применяется в современных кроссоверах. Блокировка не работает до тех пор, пока одно колесо не забуксует. Тут применяется комплект дисков, между которыми есть силикон. При повышении оборотов дисков силикон смешивается, и затвердевая постепенно распределяет момент. Конструкция несовершенна, и часто посредством перегрева выход из строя
• электронная блокировка работает за счет разности угловых скоростей ведущих колес. У электронной блокировки есть блок управления, который тесно связан с системой ABS. Информация берется от датчиков ABS, реагирующие на разницу в скорости колес при торможении, после чего дифференциал моментально распределяет крутящий момент.

Так нужна ли блокировка?

На старых внедорожниках часто применяли пневматическую или механическую блокировку межосевого дифференциала, находящегося в раздаточной коробке, а также дифференциал повышенного трения в редукторах, что в плане надежности — несомненное достоинство.

Если у вас стоит имитация блокировки — будьте внимательны, так как конструкция там не совершенна и очень хрупкая, может выйти из строя после первой серьезной пробуксовки. Часто можно активировать и отключать самостоятельно с кнопки.

Что такое дифференциал и для чего нужны блокировки

Дифференциал — это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга.

Такая передача момента возможна благодаря применению так называемого планетарного механизма. В автомобилестроении, дифференциал является одной из ключевых деталей трансмиссии. В первую очередь он служит для передачи момента от коробки передач к колёсам ведущего моста.

Почему для этого нужен дифференциал ? В любом повороте, путь колеса оси, двигающегося по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, чем путь другого колеса той же оси, которое проходит по длинному (внешнему) радиусу.

В результате этого, угловая скорость вращения внутреннего колёса должна быть меньше угловой скорости вращения внешнего колеса. В случае с не ведущим мостом, выполнить это условие достаточно просто, так как оба колеса могут не быть связанными друг с другом и вращаться независимо.

Но если мост ведущий, то необходимо передавать крутящий момент одновременно на оба колеса (если передавать момент только на одно колесо, то возможность управления автомобилем по современным понятиям будет очень плохой).

При жесткой же связи колёс ведущего моста и передачи момента на единую ось обоих колёс, автомобиль не мог бы нормально поворачивать, так как колеса, имея равную угловую скорость, стремились бы пройти один и тот же путь в повороте.

Дифференциал позволяет решить эту проблему: он передаёт крутящий момент на раздельные оси обоих колёс (полуоси) через свой планетарный механизм с любым соотношением угловых скоростей вращения полуосей. В результате этого, автомобиль может нормально двигаться и управляться как на прямом пути, так и в повороте.

Однако, ввиду физики устройства, у планетарного механизма есть очень нехорошее свойство: он стремится передать полученный крутящий момент туда, куда легче. Например, если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал будет распределять крутящий момент равномерно между колёсами.

Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колёс с дорогой (например, одно колесо попало на лёд, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнёт перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое находится на льду).

В результате, колесо, находящееся на асфальте перестанет получать крутящий момент и остановится, а колесо, находящееся на льду примет на себя весь момент и будет вращаться с увеличенной угловой скоростью, причем планетарный механизм будет играть роль редуктора, повышающего скорость вращения этого колеса.

Естественно, это явление сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Ведь по логике вещей, в рассмотренной ситуации момент желательно передавать на колесо, расположенное на асфальте, чтобы автомобиль мог продолжить движение.

В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы два моста, а зачастую дифференциал можно обнаружить еще и между мостами (межосевой дифференциал). Таким образом, мы получаем схему трансмиссии, в которой присутствуют целых три дифференциала: два мостовых и один межосевой.

Последний необходим для постоянного движения с полным приводом и передачей момента на все четыре колеса. Ведь в повороте колёса рулевого моста (обычно переднего) имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем колёса заднего моста.

Межосевой дифференциал призван передавать крутящий момент от коробки передач к обоим ведущим мостам с разным соотношением угловых скоростей. Такая схема с тремя дифференциалами является одной из самых распространённых схем для постоянного полного привода (Full time 4WD).

Однако, это уже тема другого раздела. В данном разделе нас интересует дифференциал и его свойства. Возвращаясь к вышеописанному проблемному свойству планетарного механизма, интересно рассмотреть ситуацию, когда полноприводный автомобиль с межосевым дифференциалом одним из четырёх колёс попал на тот же лёд (или в скользкую яму). Что тогда произойдёт ?

Дифференциал моста, колесо которого находится на льду, отдаст весь полученный крутящий момент на это колесо. Межосевой дифференциал, в свою очередь, тоже стремится передать крутящий момент туда, куда легче. Естественно, межосевому дифференциалу легче отдать момент на мост с прокручивающимся на льду колесом, нежели чем на мост, колёса которого имеют хорошее сцепление с дорогой и могут двигать автомобиль.

В результате, весь крутящий момент от двигателя и коробки передач пойдёт на раскручивание единственного колеса, находящегося на льду. Остальные три колеса остановятся и не будут получать никакого крутящего момента от дифференциалов.

Итог: из четырёх ведущих колёс осталось только одно, которое проскальзывает на льду — полноприводный автомобиль «застрял». Как же заставить дифференциалы передавать крутящий момент на колёса с более хорошим дорожным сцеплением ? Для этого были разработаны различные способы частичной и полной, ручной и автоматической блокировки дифференциалов, которые будут рассмотрены ниже.

Основной целью блокировки дифференциала является передача необходимого крутящего момента обоим его потребителям (полуосям или карданам). Существуют принципиально разные методы решения данной задачи.

Полная (100%-я) ручная блокировка.

При таком типе блокировки, дифференциал фактически перестаёт выполнять свои функции и превращается в простую муфту, жестко связывающую полуоси (или карданы) между собой и передающую им одинаковый крутящий момент с одинаковой угловой скоростью. Для того, чтобы полностью заблокировать классический дифференциал, достаточно либо заблокировать возможность вращения сателлитов, либо жестко соединить между собой чашку дифференциала с одной из полуосей. Такая блокировка как правило реализована при помощи пневматического, электрического или гидравлического привода, управляемого водителем из салона автомобиля. Применяется как для мостовых, так и для межосевых дифференциалов. На картинке изображена схема блокировки компании ARB для мостового дифференциала, в которой блокируются сателлиты.

Включать подобного рода блокировки можно только при полностью остановленном автомобиле. Пользоваться ими надо крайне аккуратно, так как усилия мотора вполне достаточно чтобы «сорвать» механизм блокировки или поломать полуось. Применять такие блокировки желательно только на небольших скоростях для передвижения по труднопроходимой местности, так как при их применении в мостах (особенно в рулевых), автомобиль очень сильно теряет в управляемости. Как правило, жесткими блокировками мостовых и межосевых дифференциалов оборудуются полноценные рамные внедорожники, такие как Toyota Land Cruiser, 4Runner (Hilux Surf), Mercedes G-Class и. т. п.

Limited Slip Differentials — дифференциалы с ограниченным «проскальзыванием» (одной полуоси относительно другой).

Автоматическая блокировка с использованием
вискомуфты в качестве «Slip Limiter».

В этом случае применяется блокировка одной из полуосей с чашкой дифференциала. Вискомуфта монтируется соосно полуоси таким образом, что один её привод жестко крепится к чашке дифференциала, а другой — к полуоси. При нормальном движении угловые скорости вращения чашки и полуоси одинаковые, либо незначительно отличаются (в повороте). Соответственно, рабочие плоскости вискомуфты имеют такое же небольшое расхождение в угловых скоростях и муфта остаётся разомкнутой. Как только одна из осей начинает получать ощутимо больший момент и более высокую угловую скорость вращения относительно другой, в вискомуфте появляется трение и она начинает блокироваться. Причем, чем больше разница в скоростях, тем сильнее трение внутри вискомуфты и степень её блокировки. По мере увеличения степени блокировки вискомуфты и выравнивания угловых скоростей чашки и полуоси, трение внутри вискомуфты начинает падать, что ведёт к плавному размыканию вискомуфты и отключению блокировки. Данная схема применяется для межосевых дифференциалов, так как её конструкция слишком массивна для установки на мостовой редуктор. (Схема на картинке) Подобный механизм блокировки хорошо подходит для эксплуатации в условиях плохого дорожного покрытия, однако, в условиях настоящего бездорожья его способности далеко не выдающиеся: вискомуфта не справляется с постоянными сменами состояний сцепления мостов с грунтом, запаздывает при включении, перегревается и выходит из строя. Данный тип блокировки межосевого дифференциала можно встретить на «паркетных» внедорожниках: Toyota Rav4, Lexus RX300 и. т. п.

Кулачковые и зубчатые автоматические блокировки.

Принцип работы этих блокировок достаточно прост. Вместо классического шестеренчатого планетарного механизма используются кулачковые или зубчатые пары, которые при небольшой разнице в угловых скоростях полуосей имеют возможность взаимно проворачиваться (перескакивать), а при пробуксовке заклиниваются и блокируют полуоси друг с другом. Нетрудно себе представить, что происходит с автомобилем при срабатывании такой блокировки в повороте.

Некоторые экземпляры просто отключают одну из полуосей в момент возникновения небольшой разницы скоростей. Именно поэтому, штатно такими блокировками оборудуются только дифференциалы военной и специальной техники (БТР и. т. п.)

На картинках изображены (слева направо): кулачковая блокировка отечественного производства (БТР 60), Detroit Locker и Detroit E-Z Locker (компания Tractech).

Самоблокирующиеся дифференциалы.

Устройство таких дифференциалов довольно простое и принципиально ни чем не отличается от устройства обычного открытого дифференциала. Между полуосями и чашкой дифференциала добавлены комплекты блоков фрикционных пластин (которые помечены на картинке справа красными точками). Именно поэтому, подобные дифференциалы часто именуют «friction based LSD». Когда дифференциал пытается перераспределить крутящий момент на одну из полуосей и начинает возникать разница в угловых скоростях полуосей и чашки, пластины под действием силы трения сдерживают возникновение этой разницы. Разумеется, когда величина крутящего момента превосходит силу трения пластин, всё вращение передаётся на более легко вращаемую полуось. Такие блокировки работают в сравнительно небольшом диапазоне отношения моментов.

Довольно часто фрикционные блоки подпружинивают. Такие дифференциалы штатно устанавливаются в задний мост многих внедорожников — Toyota 4Runner (Hilux Surf), Nissan Terrano, Kia Sportage и. т. п. Американская компания ASHA Corp. пошла дальше, снабдив пакет фрикционов LSD дифференциала устройством блокировки, состоящего из насоса с поршнем (Героторный дифференциал). При возникновении разности в угловых скоростях полуоси и чашки насос нагнетает масло (жидкость) на поршень и сдавливает фрикционный блок, тем самым блокируя дифференциал. Данная конструкция получила название Gerodisk (Hydra-Lock) и штатно устанавливается на внедорожники Chrysler (на картинке слева). Практически для всех friction based дифференциалов необходимо применять специальное масло, которое содержит присадки, обеспечивающие нормальную работу фрикционных блоков.

Torque sensitive differentials.

Это одна из самых интересных, эффективных, технологичных и практически применяемых форм блокировки дифференциалов. Принцип работы основан на свойстве гипоидной пары «расклиниваться». В связи с этим, основные (или все) зацепления в таких дифференциалах гипоидные (червячные, или в простонародье — винтовые). Разновидностей конструкций не так уж и много — можно выделить три основных типа.

Первый тип производит компания Zexel Torsen. (T-1) Гипоидными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Следует отметить, что ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси моментов, гипоидные пары «сателлит / ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте.

Как только дифференциал пытается отдать момент на одну из полуосей, то гипоидную пару этой полуоси начинает расклинивать и блокировать с чашкой дифференциала, что приводит к частичной блокировке дифференциала. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне отношений крутящего момента — от 2.5/1 до 5.0/1, то есть является самой мощной в серии. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка.

Автором второго типа является англичанин Rod Quaife. В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки (на второй картинке). Подобное устройство имеет и дифференциал True Trac компании Tractech. Даже у нас в России появилось производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили УАЗ и. т. д.

А вот компания Zexel Torsen в своём дифференциале T-2 предложила немного другую компоновку по сути, того же устройства (на картинке справа). Благодаря своей необычной конструкции, парные сателлиты соединены между собой со внешней стороны солнечных шестерней. По сравнению с первым типом, эти дифференциалы имеют меньший диапазон работы блокировки, однако они более чувствительны к разнице передаваемого момента и срабатывают раньше (начиная от 1. 4/1). Компания Tractech недавно выпустила мостовой torque sensitive дифференциал Electrac, снабженный принудительной электроприводной блокировкой.

Третий тип производится компанией Zexel Torsen (Т-3) и используется в основном для межосевых дифференциалов. Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение момента в пользу одной из осей. Например, используемый на 4Раннере 4-го поколения дифференциал Т-3 имеет номинальное распределение момента 40/60 в пользу задней оси. Соответственно, смещен и весь диапазон работы частичной блокировки: от (front/rear) 53/47 до 29/71.
В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20-30% разнице в передаваемых на оси моментах. Так же, подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.
Вышеописанные torque sensitive дифференциалы очень популярны в автоспорте. Более того, многие производители устанавливают такие дифференциалы на свои модели штатно, как в качестве межосевых, так и межколёсных дифференциалов. Например, Тойота устанавливает такие дифференциалы как на легковые автомобили (Supra, Celica, Rav4, Lexus IS300, RX300 и. т. д), так и на внедорожники (4Runner / Hilux Surf, Land-Cruiser, Mega-Cruiser, Lexus GX470) и автобусы (Coaster Mini-Bus). Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличии от friction-based дифференциалов), однако лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач.

Управление работой дифференциалов при помощи электронных систем контроля тормозных усилий (Traction Control и т. п.)

В современном автомобилестроении применяется всё больше и больше электронных систем контроля за движением автомобиля. Уже редко можно встретить автомобили, не оснащенные системой ABS (не дающей колёсам заблокироваться при торможении). Более того, уже с конца 80-х годов прошлого века передовые производители стали комплектовать свои флагманские модели системами контроля тяги и сцепления колёс — Traction Control. Например, Тойота установила систему Traction Control на Lexus LS400 в 1989 (90) году. Принцип работы такой системы прост: универсальные (так же обслуживают ABS) датчики вращения, установленные на контролируемых колёсах, фиксируют начало пробуксовки одного колеса оси относительно другого и система автоматически притормаживает забуксовавшее колесо, тем самым увеличивая на него нагрузку и вынуждая дифференциал отдать момент на колесо с хорошим сцеплением. При сильной пробуксовке, система так же может ограничивать подачу топлива в цилиндры. Работа такой системы очень эффективна, особенно на заднеприводных автомобилях. Как правило, при желании такую систему можно принудительно деактивировать кнопкой на приборной панели. Со временем, электронная система контроля тормозных усилий совершенствовалась и к ней добавлялись всё новые функции, работающие наряду с ABS и TRAC. (например управление разностью разблокировки рулевых колёс для более успешного прохождения поворотов). У всех производителей эти функции назывались по разному, однако смысл при этом оставался одинаковым. И вот, данные системы стали устанавливаться на полноприводные автомобили и внедорожники, причем в некоторых случаях они являются единственным средством контроля тяги и перераспределения крутящего момента между осями и колёсами (Mercedes ML, BMW X5). В случае, если внедорожник оснащен более серьёзными средствами распределения крутящего момента (жесткими блокировками и/или самоблокирующимися дифференциалами), то электронная система контроля тормозных усилий очень удачно дополняет эти средства. Хороший пример тому — великолепная управляемость и проходимость последнего поколения Тойотовских внедорожников 4Runner (Hilux Surf), Prado, Lexus GX470. Являясь представителями одной платформы, они обладают межосевым дифференциалом Torsen T-3 с возможностью жесткой блокировки, а так же электронной системой контроля тормозных усилий и тяги со множеством функций, помогающих водителю управлять автомобилем.
 

26 января 2012 в 00:56

Как работает блокировка на «Ниве»: принцип действия

Любимый автомобиль рыбаков и охотников – «Нива». А причиной подобного отношения является возможность с его помощью попасть в глухие и редко посещаемые места. Что же позволяет добиваться таких результатов? На «Ниве» работает блокировка. Как она помогает и в чем – об этом речь пойдет ниже.

О трансмиссии

Прежде всего несколько слов об устройстве «Нивы». Она обладает постоянным полным приводом. Что это значит? Все просто – крутящий момент одновременно передается на четыре колеса. В этом и состоит одно из принципиальных отличий «Нивы» от других автомобилей. У них момент подается только на один из мостов (передний или задний).

Полный привод реализован благодаря использованию раздаточной коробки. Крутящий момент, пройдя КПП, поступает на раздатку, а с нее – на передний и задний мосты. Такая конструкция позволяет создать блокировку межосевого дифференциала на «Ниве», которая совместно с полным приводом обеспечивает ей повышенную проходимость. Здесь нельзя не сказать несколько слов о дифференциале. Во многом благодаря ему реализуются отличные внедорожные характеристики «Нивы».

Понятно о дифференциале

Это устройство позволяет автомобилю свободно двигаться в заданном направлении. При повороте левое и правое колеса машины проходят разный путь. А если они жестко соединены, то одно будет проскальзывать, а другое тормозить. Кроме того, в этом случае резко возрастает нагрузка на ось, следствием чего будет ее поломка или чрезмерный износ резины.

Справиться с этой проблемой позволяет дифференциал. На обычных автомобилях он располагается на оси между колесами, что позволяет им вращаться независимо друг от друга. Дифференциал распределяет между колесами поступивший к нему момент, причем не в равной пропорции, а в зависимости от условий движения каждого – на одно больше, на другое меньше.

То же самое относится к мостам в целом (переднему и заднему). Их движение, например в повороте, также различается. Для распределения усилий применяют так называемый межосевой дифференциал. Благодаря ему, в зависимости от условий движения, передаваемый на передний и задний мосты момент будет различаться.

Особенности работы дифференциала

Момент распределяется таким образом, что передается туда, где нагрузка меньше. Подтверждением сказанному может служить обычная картина – машина стоит тремя колесами на асфальте, а одним – на льду. Тронуться с места ей не удается. Сила трения резины о лед гораздо меньше, чем резины об асфальт, а значит, и нагрузка на колесе, стоящем на льду, меньше, чем на других.

А дифференциал весь крутящий момент передает в сторону минимальной нагрузки. В результате одно колесо вращается с бешеной скоростью, а остальные стоят на месте, автомобиль не движется. Примерно так же выглядит ситуация, когда автомобиль не может подняться в гору по обледеневшей дороге. В этом случае одно колесо, попавшее на наледь, крутится, но машина стоит.

Производится никому не нужная работа. Колесо «шлифует» дорожное покрытие (наледь). Избавление от подобной бесполезной работы – блокировка как на «Ниве», так и на любом другом автомобиле, приспособленном к трудным дорогам. Но обычно описываемые устройства есть далеко не на всех машинах.

Какие бывают блокировки

Обычно различают два типа – межколесные и межосевые. Первые блокируют работу дифференциала, установленного между колесами, на одной оси. Задача межосевой блокировки – обеспечить распределение усилий между мостами.

У «Нивы» три дифференциала, межосевой и два межколесных. Но они принципиально разные. Если межколесные дифференциалы свободные, на них нет никаких дополнительных устройств, то межосевой имеет принудительную блокировку. Она значительно облегчает движение автомобиля в условиях бездорожья, частично придавая ему возможности вездехода.

Как работает блокировка дифференциала на «Ниве», принцип работы

При движении по нормальной дороге крутящий момент распределяется относительно равномерно между всеми колесами. Но на бездорожье, в грязи этого недостаточно. Простая ситуация – машина забуксовала, например левое заднее колесо. Тогда весь крутящий момент будет поступать именно туда, и автомобиль не сможет ехать. В такой ситуации не поможет никакой полный привод.

Но выход есть. Надо включить межосевую блокировку. Как работает на «Ниве» такое устройство? В раздаточной коробке есть специальная муфта. При включении блокировки она соединяет валы, передающие момент на мосты. Скажем так, между ними принудительно поровну делится усилие, выдаваемое двигателем. Таким образом, момент не уходит весь на буксующее колесо, а часть его поступает на передний мост (в нашем примере).

Теперь начинает работать полный привод. На передний мост при включенной блокировке принудительно поступает половина момента, выдаваемого двигателем. Благодаря этому автомобиль начинает двигаться. Как только он тронется с места, прекратится пробуксовка заднего колеса, и крутящий момент поступит на все остальные. Тогда «Нива» благополучно преодолеет трудный участок.

Надо отметить, что автомобиль «Лада 4х4» не является единственным обладателем описанного устройства. Подобная блокировка дифференциала работает как на «Шевроле-Ниве», так и на других моделях внедорожников, правда, реализована она может быть по-разному. Но тем не менее выполняет аналогичные задачи.

Когда надо пользоваться блокировкой

В условиях нормальной дороги на «Ниве» ничего включать не надо. А вот на проселке или перед крутым подъемом водителю стоит подумать о подстраховке. Как работает блокировка на «Ниве», мы уже выяснили. Так что к ее помощи стоит прибегать в случае возникновения препятствий при движении, и сделать это надо заблаговременно, до того как машина застряла.

Если впереди трудный участок, то лучше всего заранее включить блокировку, тем более что много времени это не занимает. Надо только помнить, что пользование блокировкой без необходимости не способствует сохранности автомобиля, приводит к перерасходу бензина и износу резины.

Как включить блокировку

Делать это довольно просто. На автомобиле «Лада 4х4» справа от водителя есть три рычага, нас интересует из них самый маленький. Когда водитель передвинет его назад, работает блокировка на «Ниве 2121», как только переведет ручку вперед – режим отключится. Производить все манипуляции лучше всего на неподвижном автомобиле.

Опытные водители знают, что включается (выключается) блокировка не всегда с первого раза. Дело в том, что валы могут стоять не в том положении или их может «закусить», если на муфту приложено дополнительное усилие (например, автомобиль остановился на повороте). Тогда надо немного проехать вперед или назад, выровнять колеса и повторить попытку. Как правило, в этом случае все включается.

На «Шевроле-Ниве» эта процедура производится по-другому. Там не два рычага для управления режимами раздатки, а один. Нужный нам расположен ближе к водителю. Хотя работают блокировки на «Ниве-Шевроле», как и на автомобиле «Лада 4х4», одинаково, но включаются по-другому. На «Шевроле» для этого рычаг управления режимами раздаточной коробки надо перевести при выжатом сцеплении на стоящем автомобиле влево (к себе). Чтобы отключить блокировку – в противоположную сторону.

Блокировка дифференциала на «Ниве» – верный помощник водителя

Полный привод не всегда обеспечивает проходимость по бездорожью. Зачастую этого мало. Вот когда, как на «Ниве», блокировка работает совместно с полным приводом, можно говорить, что автомобиль, по крайней мере, близок к вездеходам. И на такой машине вполне реально если не покорять распутицу, то довольно смело передвигаться по проселочным и заброшенным дорогам.

Но при этом не стоит забывать, что блокировка дифференциала – режим для трудных условий движения. Но и бояться его не нужно. Надо помнить, что блокировка позволяет «Ниве» проехать там, где другие не будут и пытаться это сделать. Но не стоит без необходимости ее включать в городе. Это чревато излишним расходом бензина, износом резины и в конечном итоге – поломкой машины.

Блокировка и Torsen | HowStuffWorks

Блокируемый дифференциал полезен для серьезных внедорожников. Этот тип дифференциала имеет те же детали, что и открытый дифференциал, но добавляет электрический, пневматический или гидравлический механизм для блокировки двух выходных шестерен вместе.

Этот механизм обычно активируется вручную переключателем, и при активации оба колеса будут вращаться с одинаковой скоростью. Если одно колесо оторвется от земли, другое колесо не узнает и не позаботится.Оба колеса продолжат вращаться с одинаковой скоростью, как будто ничего не изменилось.

Объявление

Дифференциал Torsen * является чисто механическим устройством; в нем нет электроники, сцепления или вязких жидкостей.

Torsen (начиная с Tor que Sen sing) работает как открытый дифференциал, когда величина крутящего момента, передаваемого на каждое колесо, одинакова. Как только одно колесо начинает терять сцепление с дорогой, разница в крутящем моменте заставляет шестерни дифференциала Torsen сцепляться.Конструкция шестерен дифференциала определяет коэффициент смещения крутящего момента . Например, если конкретный дифференциал Torsen спроектирован с соотношением смещения 5: 1, он способен передавать в пять раз больший крутящий момент на колесо с хорошим сцеплением.

Эти устройства часто используются в высокопроизводительных полноприводных автомобилях. Как и вязкостная муфта, они часто используются для передачи мощности между передними и задними колесами. В этом случае Torsen превосходит вязкостную муфту, поскольку передает крутящий момент на устойчивые колеса до того, как произойдет фактическое проскальзывание.

Однако, если один комплект колес полностью теряет сцепление с дорогой, дифференциал Torsen не сможет передать крутящий момент на другой комплект колес. Коэффициент смещения определяет, какой крутящий момент может быть передан, и пятикратный ноль равен нулю.

* TORSEN является зарегистрированным товарным знаком Zexel Torsen, Inc.

Статьи по теме

Другие интересные ссылки

2.972 Как работает дифференциал

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: Распределите мощность от вала трансмиссии автомобиля на пару левых-правых колес (1-е ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ТРЕБОВАНИЕ), позволяя колеса для вращения с разной скоростью (ВТОРОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ТРЕБОВАНИЕ).

ДИЗАЙН-ПАРАМЕТР: Дифференциал

ИСТОРИЯ: Дифференциал был впервые изобретен в Китае, в третий век,

ГЕОМЕТРИЯ / СТРУКТУРА:

Зубья шестерни : Ведущее колесо и Зубья ведущей шестерни имеют спиральную форму, что позволяет перемещаться вверх и вниз на неровной или неровной дороге условия.

ОБЪЯСНЕНИЕ, КАК ЭТО РАБОТАЕТ / ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:

Зачем нужен дифференциал? : Когда машина поворачивает, одно колесо на «внутренней» дуге поворота, а другое колесо — на «снаружи.» Следовательно, внешнее колесо должно вращаться быстрее, чем внутреннее. один, чтобы преодолеть большее расстояние за то же время. Таким образом, поскольку два колеса не двигаются с одинаковой скоростью, необходим дифференциал.Машина дифференциал расположен посередине между ведущими колесами на передних, задних или обе оси (в зависимости от того, передний, задний или полноприводный автомобиль). В автомобили заднеприводные, дифференциал преобразует вращательное движение трансмиссии вал, расположенный параллельно движению кабины, до вращательного движения полуосей (на концах которых расположены колеса), которые лежат перпендикулярно движению автомобиля.

Как это работает: Предполагая, что колеса не проскальзывают и не выкручиваются управления, следующие два примера движения автомобиля описывают, как работает дифференциал, когда автомобиль движется вперед и при повороте.(см. раздел Дифференциал повышенного трения для колеса скольжение).

Когда автомобиль едет прямо, оба колеса едут одновременно скорость. Таким образом, шестерни планетарной передачи свободного вращения не вращаются вообще. Вместо этого, как вал трансмиссии вращает коронное колесо, вращательное движение передается непосредственно на полуоси, причем оба колеса вращаются с угловой скоростью коронного колеса (у них такая же скорость).

Когда автомобиль поворачивает, колеса должны двигаться с разной скоростью. В В этой ситуации шестерни планетарной передачи вращаются относительно ведущего колеса, когда они вращаются. вокруг солнечных шестерен. Это позволяет неравномерно передавать скорость коронной шестерни на два колеса.

ДОМИНАНТНАЯ ФИЗИКА:

Передаточные числа: Передаточное отношение скоростей между шестернями равно зависит от соотношения зубьев между двумя соседними шестернями, так что

w ₁ x N ₁ = w ₂ x N ₂ ,

, где w — соответствующая угловая скорость, а N = количество зубьев. на шестерне.

Скорость : Когда две шестерни находятся в контакте и нет проскальзывания, v = w ₁ x r ₁ = w ₂ x r ₂ , где v — тангенциальная скорость в точке контакта между шестернями, а r — соответствующее продольный радиус шестерни. В дифференциале, поскольку скорость, передаваемая коронной шестерней используется обоими колесами (не обязательно движется с одинаковой скоростью),

w _дюйм = (w ₁ + w ₂ ) / 2

Мощность: Как правило, каждое зубчатое зацепление имеет потерю эффективности на 1-2%, поэтому с три различных сетки от вала трансмиссии до каждого полуоси, система фактически будет с КПД от 94% до 97%.Для упрощения предположим, что система на 100% эффективна; затем

P _вход = P _{выход1 +} P _выход2 , или P _дюйм = (T ₁ x ширина ₁ ) ₊ (T ₂ x ширина ₂ ),

, где P _в — потребляемая мощность от передачи на дифференциал, а P _out — выходная мощность от дифференциал на колеса.T — крутящий момент, приложенный к каждому полуоси соответственно.

ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА:

Вещи, которые могут ограничивать или нарушать поведение дифференциала включают контактные напряжения между шестернями, что также ограничивает передачу крутящего момента как усталость, так и потери из-за трения между шестернями.

LIMITED SLIP ДИФФЕРЕНЦИАЛ:

Если одно из колес, прикрепленных к дифференциалу, решает удариться о лед, например, он проскальзывает и вращается со всей скоростью, которую должен распределять дифференциал.Таким образом, механизм блокировки или «дифференциал повышенного трения» позволяет одному колесу скольжение или вращение свободно, в то время как некоторый крутящий момент передается на другое колесо (надеюсь, на сухом земля!).

УЧАСТКОВ / ГРАФИКОВ / ТАБЛИЦ:

Не отправлено

ГДЕ НАЙТИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ:

В задних мостах большинства легковых и грузовых автомобилей.

ССЫЛКИ / ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

http: // www.srl.gatech.edu/education/ME3110/design-reports/RSVP/DR4/catalog/gearbas.htm

http://www.ul.ie/~gordons/lavelles/diflimed.html

Маколей, Дэвид. Как все устроено , стр. 49

Конспект лекций по курсу 2.72

блокировка заднего дифференциала? | Такома Мир

Хорошо, я здесь новенький, но уже несколько лет пользуюсь 4×4 Tacomas. Мой последний Taco — 02 ‘с функцией блокировки заднего дифференциала.Это может быть глупый вопрос, но зачем мне задняя блокировка дифференциала, если у меня полный привод? Я думал, эта функция больше для предварительных забегов?

Щелкните, чтобы раскрыть …

У вас есть 4WD … и если бы поверхность под четырьмя шинами была одинаковой, а все остальное было в идеальном балансе, каждая шина тянула бы вас вперед.

Однако в «реальном мире», где условия никогда не бывают идеальными или идеальными … и одна из двух шин на каждой оси может вращаться легче, чем другая, ИТ-специалист получит крутящий момент и шину на твердой поверхности, которая действительно может двигаться. вы этого не сделаете.Это нормальная работа «открытых дифференциалов», поэтому ваш грузовик может легко управлять. В конце концов, при повороте одна шина должна вращаться больше, чем другая.

Итак, слякотный снег, грязь, песок или рыхлые камни … вы можете застрять, и вы увидите, как одна передняя и одна задняя шины вращаются.

4WD вдвое больше тяги, чем 2WD, потому что крутящий момент передается как минимум на одно переднее и одно заднее колесо. Передняя часть имеет двигатель над ней, так что это также помогает улучшить сцепление с дорогой. Тем не менее, шины, которые могут вращаться легче всего, получают крутящий момент (энергию вращения).

Ограниченные дифференциалы SLIP уменьшают чрезмерное вращение незакрепленной шины, поэтому больше энергии может передаваться на тяговую шину. Внутри дифференциала используются муфты или другие механизмы. В 2005-2008 годах Sport TRD Tacomas

TRACION CONTROL использует датчики вращения и тормоза, чтобы замедлить вращающееся колесо и передать крутящий момент. На все ’09 + Tacomas.

ЗАДНИЙ ФИКСАТОР фиксирует вместе левую и правую шину, так что крутящий момент равен … Если одна из них находится в воздухе или на слякоти, она не будет вращаться больше, чем шина на твердой земле.Это отличный помощник для тяги и способность двигаться вперед. Очевидно, что управлять рулем труднее, поэтому использование рундука должно быть ограничено прохождением или подъемом по трудным местам, откреплением и отключением как можно скорее. На всех внедорожниках TRD Tacomas

После продажи ПЕРЕДНИЕ рундуки добавлены для действительно серьезной езды по трейлам … все четыре колеса вращаются с одинаковой скоростью, независимо от того, на какой местности они находятся.

A-TRAC (Active Traction Control) доступен на ’09 + 4WD Off Road TRD Tacomas.Он использует датчики вращения шин и гидроусилитель тормозов, чтобы затормозить ослабленную шину сильнее, чем стандартная система TRAC, и почти соответствует ей с тягово-сцепной шиной, чтобы обеспечить сцепление передних и задних рулевых механизмов, но без влияния на рулевое управление.

Наслаждайтесь 4WD plus Rear Locker … Вы обнаружите, что можете взбираться и выходить за пределы того, чего не мог сделать ваш открытый задний дифференциал 4WD.

Как работают дифференциалы? — Как это работает

Дифференциал стал важной вехой в развитии автомобилей.Без этого автомобили были бы хороши на прямых дорогах, но они бы вылетали из строя, как только заходили в угол. Это потому, что, хотя колеса слева и справа от автомобиля вращаются с одинаковой скоростью на прямой дороге, они не в повороте.

Внутреннее колесо в повороте выбирает более короткий путь, так как оно вращается вокруг меньшего радиуса: его необходимо замедлить по сравнению с движением по прямой дороге. Однако внешнее колесо проходит более длинный путь и поэтому должно двигаться быстрее, чем его противоположный номер: оно преодолевает большее расстояние.

Когда колеса могут вращаться свободно, как на не приводимой оси, это не проблема. Однако, когда они оба подключены к одному и тому же двигателю и трансмиссии, возникают некоторые сложности. Как поглотить эту разницу в скорости? Ну с дифференциалом. По сути, это позволяет колесам вращаться с разной скоростью. Без него единственный способ поглотить любую разницу в скорости — это буксовать шину по земле — колеса будут заблокированы, и разница в скорости будет невозможна.

Дифференциал основан на принципе солнечной и планетарной передач. Этот зубчатый венец установлен внутри водила и может свободно вращаться. Опорные колеса соединены с ведущими шестернями, а привод передается через водило, которое вращается, когда автомобиль начинает движение.

На прямой дороге планетарные шестерни внутри неподвижны, хотя сами шестерни испытывают радиальное движение внутри водила, с которым они связаны. Они начинают вращаться вокруг своих отдельных осей в углах, при этом все еще перемещаясь внутри корпуса дифференциала.

Это «двойное» вращение объясняет разницу в скорости на поворотах: одна ось может «замедляться», а другая «ускоряться» — результирующая движущая сила одинакова, но теперь она распределяется между двумя колесами неравномерно.

Как работают дифференциалы

Узнайте больше об удивительных науках в последнем выпуске How It Works. Его можно приобрести во всех хороших розничных магазинах, или вы можете заказать его онлайн в магазине ImagineShop. Если у вас есть планшет или смартфон, вы также можете загрузить цифровую версию на свое устройство iOS или Android.Чтобы не пропустить выпуск журнала How It Works , подпишитесь сегодня!

Plus, убедитесь, что вы также ознакомились с нашими специальными предложениями только в цифровом формате, такими как «Удивительные изобретения», «Исследуй Марс» и «Путеводитель по галактике», которые можно загрузить на свое цифровое устройство прямо сейчас!

Как усилитель рулевого управления снимает напряжение с вождения

Как сделать машину за 86 секунд

Tesla Model S: как работают автоматизированные функции автомобиля?

5 Преимущества дифференциала повышенного трения (принцип работы и недостатки)

Транспортное средство может иметь три типа дифференциалов; открытые дифференциалы, блокирующиеся дифференциалы и дифференциалы повышенного трения (LSD).Функция любого дифференциала — передавать мощность двигателя на колеса. Так колеса могут вращаться с разной скоростью.

В то время как открытый дифференциал по-прежнему будет приводить в движение любые колеса, теряющие сцепление с дорогой, дифференциал повышенного трения (также известный как дифференциал повышенного трения) будет обеспечивать дополнительный крутящий момент колесу, имеющему тягу, и уменьшать крутящий момент колеса, которое буксует.

У этого могут быть свои плюсы и минусы, в зависимости от типа местности, по которой вы управляете транспортным средством.

Преимущества дифференциала повышенного трения

1) Тяга на бездорожье

По сравнению с открытым дифференциалом сцепление на бездорожье с дифференциалом повышенного трения будет лучше.Это происходит из-за дифференциала повышенного трения, передающего мощность на колеса, которые имеют тягу к ним.

2) Поверхности с покрытием

Дифференциалы повышенного трения не только хороши для бездорожья, но и лучше работают на асфальтированных покрытиях. Производительность будет отличной, так как сцепление почти идеальное.

Вот почему многие из современных высокопроизводительных автомобилей, таких как BMW M3, Ford Mustang, Chevy Camaro, Dodge Challenger и Subaru WRX, оснащены дифференциалами повышенного трения.

3) Меньший износ шин

Поскольку дифференциал повышенного трения может отбирать мощность у колеса, теряющего сцепление с дорогой, и передавать больше мощности другим колесам с тяговым усилием, это помогает предотвратить чрезмерный износ шин. В противном случае шина с ограниченным сцеплением просто вращалась бы на месте и изнашивалась бы быстрее.

4) Меньший износ полуоси.

Полуоси не будут подвергаться слишком большим нагрузкам и давлению во время поворотов, потому что они могут вращаться с различной скоростью.Это означает, что они не так сильно изнашиваются.

5) Не слишком дорого

Дифференциал повышенного трения не будет ужасно дорогостоящим обновлением для вашего автомобиля, если таковой имеется. Для тех, кто переходит на дифференциал с ограниченным скольжением, большинство тратит где-то от 600 до 1200 долларов, чтобы сделать это, что не так много, если подумать.

Недостатки дифференциала повышенного трения

1) Отсутствие полной мощности на колесах

Если имеется колесо с тягой, дифференциал повышенного трения не сможет передать ему всю мощность.

Ему всегда придется передавать небольшую мощность на колесо, которое не имеет тяги, даже если оно забирало у него много мощности. Следовательно, он не может передать 100% мощности только на одно колесо.

2) Трудно управлять сцеплением с дорогой

Вы не всегда сможете предсказать, что будет с тяговым усилием, когда вы едете по пересеченной местности с камнями, грязью и песком. В то время как дифференциал повышенного трения будет передавать некоторую мощность на колеса, теряющие сцепление с дорогой, он не будет постоянным источником мощности.

Как только другие колеса начинают терять сцепление с дорогой, дифференциал передает им большую часть мощности. В результате автомобиль может быть оттянут только в одну сторону.

3) Не все одинаковы

Дифференциал повышенного трения не будет одинаковым в каждом автомобиле, в котором он есть. В дополнение к фиксированному значению LSD существуют варианты LSD, чувствительные к крутящему моменту, скорости и с электронным управлением. Некоторые смогут управлять разными элементами по-разному.

Поэтому не следует привыкать к одному типу дифференциала повышенного трения и думать, что он будет таким же и в другой машине, у которой он есть, потому что этого не произойдет.

Читайте также: 5 основных преимуществ и недостатков трансмиссии с двойным сцеплением

Как работает дифференциал повышенного трения

Дифференциал предназначен для того, чтобы комплект колес мог вращаться с отдельными скоростями. Большинство автомобилей имеют один дифференциал на передней или задней оси, в зависимости от того, переднеприводный это автомобиль или заднеприводный. Однако у полноприводного автомобиля будет два отдельных дифференциала для передней и задней оси.

Основное назначение дифференциала — помочь автомобилю совершать стабильные повороты. Но есть разные типы дифференциалов, которые действуют по-своему.

Двумя наиболее распространенными дифференциалами являются дифференциалы открытого типа и дифференциалы повышенного трения. Первый отлично подходит для поворота на более чистых дорогах, а второй лучше для дорожных условий, которые, вероятно, вызовут пробуксовку ваших колес.

В дифференциале повышенного трения крутящий момент двигателя равномерно распределяется на каждое колесо оси.В идеале с таким дифференциалом лучше ездить по чистым дорогам. Но если вы едете по грязи или льду на дороге, одно из ваших колес может потерять сцепление с дорогой при вращении.

Чтобы предотвратить проскальзывание этого колеса на дороге, дифференциал повышенного трения забирает часть энергии крутящего момента от проскальзывающего колеса.

В результате вы можете намного легче выполнять крутые повороты и уменьшать проскальзывание в процессе. Если бы у вас был более распространенный открытый дифференциал, он не смог бы уменьшить проскальзывание при резких поворотах.

Вот почему использование дифференциала повышенного трения является огромным преимуществом, если вы живете в районах, где часто бывает снег, дождь, грязь, лед и другие неприятные дорожные условия.

Дифференциал повышенного трения содержит разные диски сцепления, которые фиксируются пружинами. Когда колесо пробуксовывает, напряжение между разными дисками сцепления увеличивается. Это вызовет большее сопротивление между двумя колесами оси, что приведет к ограниченному проскальзыванию.

Этот тип дифференциала требует большего обслуживания, чем открытый дифференциал.Обязательно периодически заменяйте жидкость дифференциала, потому что это поддерживает нормальную работу дисков сцепления.

Автомеханик выполнит все необходимые работы по техническому обслуживанию и ремонту. Но важно, чтобы вы понимали потенциал дифференциала повышенного трения и почему он является хорошей инвестицией, если вы живете в районе с определенными дорожными условиями, которые этого требуют.

Руководство по решению дифференциальных уравнений

В нашем мире все меняется, и , описывающий, как они меняются, часто заканчивается дифференциальным уравнением.

Примеры из реального мира, где Используемые дифференциальные уравнения включают рост населения, электродинамику, тепловую расход, планетарное движение, экономические системы и многое другое!

Решение

Итак, дифференциальное уравнение может быть очень естественным способом описания чего-либо.

Пример: рост населения

Здесь мы говорим, что популяция «N» увеличивается (в любой момент), когда скорость роста умножается на численность населения в этот момент:

dN dt = rN

Но и так не очень-то полезно.

Нам нужно решить это!

Мы решаем , когда обнаруживаем функцию y (или набор функций y), удовлетворяющий уравнению, и тогда его можно успешно использовать.

Пример: продолжение

Наш пример решается с помощью этого уравнения:

N (t) = N ₀ e ^rt

, который можно использовать так:

Популяция, которая начинается с 1000 (N ₀ ) со скоростью роста 10% в месяц (r), вырастет до

• 1000 _{e ^0.1×1 = 1105 через 1 месяц}
• 1000 _{e ^0,1×6 = 1822 через 6 месяцев}
• и т. Д.

Не существует волшебной палочки для решения всех дифференциальных уравнений.

Но на протяжении тысячелетий великие умы опирались на работу друг друга и открыли различные методы (возможно, длинные и сложные!) Решения или типов дифференциальных уравнений.

Итак, возьмем посмотрите на различные типы дифференциальных уравнений и способы их решения

dy dx + P (x) y = Q (x) y ⁿ , n 0 или 1

M (x, y) dx + N (x, y) dy = 0

имеет некоторую специальную функцию I (x, y), частные производные которой могут быть заменены M и N следующим образом:

∂I ∂x dx + ∂I ∂y dy = 0

Разделение переменных

Разделение переменных может использоваться, когда:

Все члены y (включая dy) могут быть перемещены в одну сторону уравнения и

Все члены x (включая dx) на другую сторону.

В таком случае вам придется интегрировать и упростить решение.

Подробнее о разделении Переменные

Вернуться к началу

Линейное письмо первого порядка

Дифференциальное уравнение первого порядка является линейным , когда оно можно сделать так:

dy dx + P (x) y = Q (x)

Где P (x) и Q (x) — функции от x.

Обратите внимание, что они относятся к «Первому порядку», когда имеется только dy dx , а не d ² y dx ² или d ³ y dx ³ и т. Д.

Если у вас есть подобное уравнение, вы можете прочитать больше в разделе Решение линейных дифференциальных уравнений первого порядка

Вернуться к началу

Однородные уравнения

Есть еще один особый случай, когда можно использовать разделение переменных. называется однородным.

Дифференциальное уравнение первого порядка называется однородным, если оно может быть записано в форме

dy dx = F ( y x )

Такое уравнение можно решить с помощью замены переменных:

v = y x

, который преобразует уравнение в разделяемое.Открывать Подробнее об этом типе уравнений см. в этом полном руководстве по однородным дифференциальным уравнениям

Вернуться к началу

Уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли имеет следующий вид:

dy dx + P (x) y = Q (x) y ⁿ
где n — любое вещественное число, но не 0 или 1

• При n = 0 уравнение может быть решено как линейное уравнение первого порядка. Дифференциальное уравнение.
• Когда n = 1, уравнение можно решить, используя разделение Переменные.
• Для других значений n мы можем решить это, подставив

  u = y ^{1 − n}

  и превратить его в линейное дифференциальное уравнение (а затем решить его).

Найдите примеры и узнать больше об уравнении Бернулли

Вернуться к началу

Уравнение второго порядка

a (x) d ² y dx ² + b (x) dy dx + c (x) y = Q (x)

Среди этих уравнения.

Они классифицируются как однородные (Q (x) = 0), неоднородные, автономные, постоянные коэффициенты, неопределенные коэффициенты и т. д.

Для неоднородных уравнений общий решение равно сумме:

Раствор соответствующего однородного уравнение

+

Частное решение неоднородное уравнение

Узнать больше об этих уравнениях

К началу

.