Для чего нужна блокировка дифференциала?

Для чего нужна блокировка дифференциала.

Блокировка дифференциала является одним из самых эффективных способов повышения проходимости колесной машины. В любом автомобиле, предназначенном для эксплуатации на бездорожье и имеющем межосевой дифференциал, конструкторы обязательно вводят механизм его блокировки. Иногда машину оснащают механизмом, блокирующим межколесный дифференциал заднего моста, и крайне редко – блокирующим дифференциал переднего моста (и на то есть серьезные причины).
Блокировка дифференциала, как любое техническое решение, имеет свои достоинства и недостатки. Чтобы разобраться, в каких случаях требуется использовать блокировку, а в каких ее использовать нельзя, нужно для начала понять принципы, на которых основано ее действие, и разобраться, что же меняется при блокировании этого таинственного механизма силового привода автомобиля, имя которому дифференциал.

Как оно работает (немного упрощенно).

Попробуйте зимой прыгнуть в длину с места. Вы расставляете ноги на ширину плеч, сгибаете их в коленях, переносите центр тяжести вперед, отталкиваетесь и… ничего не происходит.
Оказывается, ваша правая нога случайно оказалась на скользком льду, в то время как левая на сухом асфальте. Из-за этого хороший прыжок не получился: правая нога проскользнула назад, и от неожиданности вы не успели вложить всю «толчковую» силу в левую ногу. Итог комичен: ноги разъехались взад-вперед и вы чуть не упали.
Как же поступить в данных обстоятельствах, чтобы обеспечить ногам возможность хорошо оттолкнуться?
Очень просто, нужно связать их между собой, например, стянуть широким ремнем. Теперь две ноги превратились как бы в одну толчковую ногу, будут работать совместно, и максимально используют для развития силы толчка силу своего сцепления с опорной поверхностью. Точно такой же процесс происходит при взаимодействии ведущих колес автомобиля с дорогой.
Представим, что условный заднеприводный автомобиль случайно остановился так, что его правое колесо попало на лед, а левое находится на асфальте.

Как известно, обычный межосевой дифференциал малого трения, находящийся в заднем мосту, всегда подводит к колесам равное усилие (окружную силу). Правое колесо на льду не может оттолкнуться от опорной поверхности с большой силой, сцепление недостаточное. Из-за этого дифференциал не может подвести к нему большую силу, это физически невозможно. А раз так, то он и к левому колесу, находящемуся на асфальте, подведет такую же низкую силу, как и к колесу на льду. Он выровняет усилия, распределяемые между колесами, «ориентируясь» на правое колесо. Из-за этого автомобиль сдвинется с места медленно и с пробуксовкой правого колеса, его колеса «разъедутся» и не смогут использовать для хорошего «толчка» имеющуюся силу сцепления левого колеса, которая в данных конкретных условиях будет по значению примерно в семь раз выше, чем у правого. Но из-за свойства дифференциала «делить поровну» левое колесо использует для создания тяговой силы (силы, толкающей автомобиль вперед) лишь 1/7 часть силы своего сцепления с асфальтом. Проще говоря, оно бы могло оттолкнуться в 7 раз мощнее, но дифференциал не подвел к нему достаточную силу, чтобы это сделать.
Значит нужно, как и при прыжке человека с места, крепко связать колеса между собой, чтобы они вращались или буксовали совместно, словно единое колесо.
Для этой задачи применяют специальный механизм, который не дает вращаться шестерням дифференциала, блокирует их и связывает два колеса между собой жесткой связью, обеспечивая их постоянное вращение с равным числом оборотов. Он называется «механизм блокировки (отключения) дифференциала», или в просторечье – блокировкой. Заблокированный (выключенный) дифференциал не имеет возможности выравнивать усилие между колесами, они становятся связанными между собой единой осью, в результате к каждому из них через детали силового привода может быть подведена максимально возможная сила, предельное значение которой будет определяться силой сцепления каждого из колес с опорной поверхностью. Где сцепление лучше – туда и будет приложена большая сила.
Основная цель блокировки дифференциала – обеспечение ведущим колесам возможности полного использования силы сцепления с опорной поверхностью для создания тяговой силы, необходимой для поступательного движения автомобиля.
Механизмы блокировки дифференциалов могут быть самых различных конструкций, но их задача одинакова: связать ведущие колеса между собой, обеспечивая их нераздельное вращение.

Когда нужно блокировать дифференциал (включать блокировку).

Из вышеизложенного очевидно, что наибольшая эффективность от блокировки дифференциала проявляется в условиях, когда имеется существенная разность в величинах сил сцепления колес, между которыми он установлен. Сила сцепления определяется произведением части от общего веса автомобиля, приходящегося на колесо, и коэффициента сцепления шины с дорогой. Отсюда очевидно, что наибольшая эффективность от блокировки межколесного дифференциала будет в случаях полного отрыва колеса от опорной поверхности, что иногда возникает при проезде через гребневые препятствия (т.

н. «диагональное вывешивание). Также блокирование существенно повышает проходимость при неравномерно распределенном между колесами моста весе, например, когда колеса одной стороны сползли в глубокую глинистую колею, а другой – идут выше по сухой поверхности, или при строгании машины от обочины, когда колеса одной стороны находятся на скользкой поверхности, а другой – на асфальте. Соответственно чем меньше разница сил сцепления колес моста, тем меньше польза от блокирования дифференциала.
Блокирование межосевого дифференциала необходимо при существенной разнице сил сцепления колес переднего и заднего мостов, например, когда при развороте машины одно из колес заднего моста заехало в канаву с водой (или на мокрый суглинок), в то время как другие колеса находятся на сухой поверхности. Или при строгании с места в условиях бездорожья, когда хотя бы одно из колес имеет плохое сцепление с грунтом, поскольку суммарная тяговая сила всех 4-х колес автомобиля при незаблокированном симметричном межосевом дифференциале равна учетверенному значению тяговой силы колеса, имеющего самое низкое сцепление. Стоит забуксовать лишь одному колесу, и тяговая сила остальных трех резко снизится.
Другим случаем является движение на крутой подъем, когда вес между мостами автомобиля распределен неравномерно.
Тяжело свести вместе все ситуации, да и не имеет смысла. Проще руководствоваться нехитрым правилом: ПЕРЕД тем, как съехать на бездорожье, нужно заблокировать межосевой дифференциал. Если предполагается преодоление участка тяжелого бездорожья, нужно заранее заблокировать задний межколесный дифференциал.

Передний межколесный дифференциал нужно блокировать (если есть такая возможность) в исключительных случаях и только при прямолинейном движении.
Также очевидна необходимость блокировки дифференциалов при попытке выйти из засады, когда автомобиль уже застрял.
Необходимо осознавать, что блокирование дифференциала не увеличивает силу сцепления колеса с дорогой, а лишь предоставляет возможность колесу полностью использовать эту силу для создания тягового усилия. Силу сцепления колеса с деформируемым грунтом можно увеличить лишь применением шины с внедорожным протектором; снижением давления воздуха в шине; надеванием цепи противоскольжения; подкладыванием под колесо различных предметов с высокими фрикционными свойствами, а также увеличив вес, приходящийся на колесо (последний способ наименее эффективен).
Нужно понимать, что наличие в ведущих мостах механизмов блокировок дифференциалов не превратит автомобиль в вездеход, который с легкостью пройдет по любому бездорожью. Блокировка дифференциала есть лишь один из многочисленных способов повышения проходимости, и если на ведущем мосту автомобиля, укомплектованного штатной «всесезонкой», будут буксовать два колеса, этот вовсе не означает, что тяговая сила моста будет в два раза выше по сравнению с буксованием только одного колеса.
Залогом хорошей проходимости автомобиля прежде всего является наличие специализированных внедорожных шин, большой дорожный просвет и иные показатели профильной проходимости, а также конструкция подвески, обеспечивающая большие ходы колес.

Недостатки блокировок дифференциалов.

Путь, по которому идет автомобиль на бездорожье, имеет кривизну в плане и профиле, обусловленную изменением траектории движения, задаваемой рулевым управлением, и неровностями волнистого характера, то есть буграми и впадинами. Из-за этого каждое из колес моста за одну единицу времени проходит разный путь, следовательно, одно из колес на одном временном промежутке должно вращаться с большим (меньшим) числом оборотов, чем другое. Особенно сильно данное скоростное (кинематическое) несоответствие проявляется при движении машины по кривой малого радиуса. В этом случае внутреннее (по отношению к центру поворота) колесо будет проходить путь значительно меньший, чем наружное, следовательно, за одну единицу времени наружное колесо должно вращаться с большей угловой скоростью, чем вращается внутреннее. Данную потребность разрешает межколесный дифференциал, который обеспечивает возможность вращения полуосевых шестерней и полуосей, связанным с колесами, с разным числом оборотов.

При блокировании дифференциала между колесами возникает жесткая кинематическая зависимость: они могут вращаться только с равным числом оборотов. Из-за этого при движении на кривой малого радиуса наружное колесо может начать проскальзывать по опорной поверхности (идти юзом), а внутреннее работать с пробуксовкой, излишне закапываясь в грунт. То есть наружное колесо будет работать в тормозном режиме, тормозить движение, а вся тяговая сила моста будет развиваться внутренним колесом. Это обстоятельство повлечет снижение проходимости, особенно при движении по грунтам, крепким в верхнем слое, но слабым в нижнем, например, по дерновому (покрытому травой) лугу, просохшему после дождей верхнему слою суглинка (при раскисшем нижнем слое) и т.д. Внутреннее колесо будет срывать твердый слой и закапываться в грунт.
Чтобы в этом примере оба колеса работали в ведущем режиме, необходимо, чтобы внутренне колесо вращалось со значительной пробуксовкой, тогда и наружное колесо сможет развить тяговую силу. Но пробуксовка колеса на бездорожье в большинстве случаев больше вредит, чем помогает: с одной стороны, это способствует лучшему самоочищению протектора, с другой – углубляет колею, увеличивая силу сопротивления качению, которая на слабых грунтах и без того немалая. А увеличение глубины колеи может привести к тому, что за гребень, образующийся между колесами, начнет цеплять и тормозить движение низко расположенная деталь автомобиля, например картер моста или нижний рычаг подвески.
И по-хорошему, при поворотах малого радиуса нужно бы блокировку выключить, чтобы дать дифференциалу возможность развязать колеса (или ведущие мосты). Вот только не всегда это возможно на ходу, да и внедорожная ситуация может неожиданно поменяться и потребовать быстрого включения механизма блокировки. Поэтому обычно уж если начал движение с заблокированным межосевым и задним межколесным дифференциалами, так и шуруй, пока не застрянешь или не выедешь на твердую поверхность.

Особенно остро данный недостаток применения блокировки при поворотах сказывается при блокировании дифференциала переднего моста. Стоит слегка повернуть руль, как наружное колесо тут же начнет тормозить движение машины, то есть пользы для проходимости не будет. К тому же это вызовет возникновение момента сопротивления повороту, машина будет стремиться идти прямо, несмотря на повернутые в сторону колеса. А это уже опасно и в некоторых случаях может повлечь наезд на твердые предметы, которые водитель вполне мог бы и объехать. Вот одна из причин, по которой автомобили повышенной проходимости, предназначенные для любительского использования, никогда штатно не оснащаются блокировкой дифференциала переднего моста. Одна, но не самая главная.
После блокирования дифференциала резко увеличиваются знакопеременные нагрузки, воздействующие на детали силового привода автомобиля. Это и является основным недостатком применения данного технического решения. Как уже говорилось выше, поверхность, по которой идут колеса, имеет неровности волнистого характера. И когда одно из колес наезжает на бугор (или попадает в яму), его угловая скорость должна за доли секунды прирасти, то есть стать значительно больше, чем у другого колеса, которое в это время идет по ровной поверхности. Но если дифференциал заблокирован, то на колесе, попавшем на неровность, резко возникнет тормозной момент, что вызовет существенные нагрузки на силовой привод — полуоси и шестерни дифференциала. А самые большие нагрузки возникнут на криволинейном участке пути, когда наружное колесо будет стремиться идти юзом, и вся тяговая сила ведущего моста будет создаваться внутренним колесом. Несмотря на то, что дифференциал заблокирован, его шестерни продолжают передавать крутящий момент (усилие) от корпуса к полуосям. Резко возникающие излишние нагрузки могут привести к поломкам зубьев сателлитов или полуосевых шестерней, и как следствие – выходу из строя всего механизма. А их осколки быстро выведут из строя шестерни главной передачи, поскольку эти детали находятся в едином картере. Также может сломаться подвижная муфта механизма блокировки. Но чаще ломаются полуоси, если конструктор умный, то он намеренно ослабит их прочность, поскольку полуось является самой недорогой и легко заменяющейся деталью и может выполнять функцию предохранителя от поломок других деталей силового привода ведущего моста.
При движении внедорожника, укомплектованного обычными универсальными шинами в условиях низкого сцепления колес с дорогой, например, по суглинкам или на снегу, высокие разрушающие нагрузки не возникают. В этом случае колеса при заблокированном дифференциале могут компенсировать разницу в угловых скоростях путем проскальзывания или пробуксовки, что несложно, так как сила их сцепления с опорной поверхностью относительно невелика. Но после установки специализированной грязевой шины с высокими грунтозацепами сила сцепления протектора с грунтом увеличивается в несколько раз, и соответственно увеличиваются разрушающие нагрузки, воздействующие на детали силового привода при блокировании дифференциала.
Наибольший риск поломки возникает при движении машины с заблокированным дифференциалом заднего моста вверх на каменистый подъем. В этом случае большая часть веса автомобиля приходится на заднюю ось, и если одно из задних колес окажется в условиях низкого сцепления с поверхностью или вывесится, то почти вся тяговая сила, необходимая для движения автомобиля, будет развиваться другим задним колесом, которое прижато большим весом и имеет большую силу сцепления с грунтом. Из-за этого на связанную с ним полуось и полуосевую шестерню может приложиться существенная силовая нагрузка, по значению выше расчетной, что неизбежно приведет к поломке полуоси.

Одним словом, надо помнить, что блокирование заднего межколесного дифференциала (и уж тем более переднего межколесного) резко увеличивает вероятность поломки деталей силового привода автомобиля. И пользоваться блокировкой только в тех случаях, когда это действительно необходимо, и только на слабых грунтах.
Ну и последним недостатком механизмов блокировки дифференциалов является не автоматичность их действия. Водитель часто забывает заранее включить блокировку, и что самое неприятное – забывает ее выключить (разблокировать дифференциал) при выезде на грунтовую или асфальтовую дорогу. Именно по этой причине на многих машинах повышенной проходимости блокировку дифференциала заднего моста можно включить только при переходе на понижающую передачу раздаточной коробки. Таким способом конструкторы частично подстраховали водителя от ошибки, ведь понижающей передачей пользуются исключительно при движении на бездорожье, следовательно, раз она не используется, то и нет нужды в блокировании межколесного дифференциала. И соответственно при выезде на твердую дорогу водитель тут же перейдет на повышенную (прямую) передачу раздаточной коробки, и блокировка межколесного дифференциала автоматически отключится.
На автомобилях, предусмотренных для профессионального использования, так не делают, полагая, что подготовленный шофер хорошо знает, какие отрицательные последствия влечет блокирование межколесных дифференциалов и использует данное средство повышения проходимости более осмотрительно. А чтобы он не забыл, что тот или иной дифференциал заблокирован, на кнопке, включающей механизм блокировки, или на щитке приборов обязательно устанавливается лампочка-индикатор.
И если в ваши руки попал такой профессиональный внедорожник, оснащенный механизмами блокировок всех трех дифференциалов (или двух межколесных при отсутствии межосевого), при их использовании нужно быть очень внимательным и не забывать отключать блокировку при выезде на сухую дорогу.
А можно сделать так, чтобы блокирование (разблокирование) дифференциала происходило автоматически, без участия водителя?
Можно.
Первые механизмы, автоматически блокирующие/разблокирующие дифференциал применялись в тракторах с колесной формулой 4х2. Так как блокированный привод ведущего моста улучшает тяговые свойства, но ухудшает маневренность трактора, а повороты обязательны в конце гона при выполнении любой полевой работы, то возникала необходимость при каждом повороте выключать блокировку и при выходе из него включать ее вновь. Чтобы облегчить труд механизатора конструкторы предусмотрели гидравлическую систему, которая была связана с рулевым управлением и при повороте управляемых колес на заданный угол автоматически разблокировала дифференциал заднего моста, а при возврате колес в прямолинейное положение блокировала его. Иногда отключение блокировки связывали с подъемом навесного орудия в конце гона при повороте.
Позже автоматизация процесса блокировки дифференциалов нашла применение и в автомобилестроении. Например, в некоторых моделях «Джип Чироки» и «Джип Гранд Чироки» применялся так называемый «героторный» дифференциал, устанавливаемый в ведущих мостах. Если одно из колес моста начинало вращаться быстрее, чем другое колесо, специальный масляный насос приводил в движение поршень, который сжимал пакет блокирующих дисков. В результате дифференциал за доли секунды (по утверждению фирмы-разработчика) полностью блокировался и колеса буксовали совместно. А при выравнивании угловых скоростей давление масла падало, поршень прекращал давить на диски и дифференциал разблокировался. И что самое главное, этот процесс происходил механически, без всякого участия капризной электроники.
Схожее техническое решение использует фирма «Мерседес» в межосевых дифференциалах некоторых выпускаемых автомобилей. Только исполнительный механизм, блокирующий с помощью пакета дисков дифференциал, управляется электронной системой управления, получающей сигналы от датчиков скорости.
Эти способы блокировки дифференциалов тоже имеют свои недостатки: большую себестоимость, сложность конструкции привода механизма, большое число деталей, обеспечивающих блокировку, а также то, что невозможно заранее принудительно заблокировать дифференциал и сделать так, чтобы он надолго оставался в заблокированном положении.
Словом, что бы инженеры не делали, всегда найдется недовольный водитель.
А когда-то давным-давно конструкторы пошли по иному пути: вместо того, чтобы разрабатывать механизмы принудительной блокировки дифференциалов, они стали проектировать дифференциалы повышенного трения (самоблокирующиеся). Некоторые из этих механизмов по блокирующим свойствам не уступают «жесткой» блокировке и работают автоматически без участия водителя. И самое главное – блокирующий момент в них возникает не тогда, когда одно из колес начинает буксовать, а еще до этого, заранее.
Но и они имеют ряд недостатков.
Например, дифференциалы с высокими блокирующими свойствами (высоким коэффициентом блокировки) аналогично механизму принудительной блокировки будут препятствовать вращению колес с разным числом оборотов на кривой (при прохождении поворота), из-за чего одно из колес может начать тормозить движение (юзить), в то же время другое будет работать со значительной пробуксовкой. А в случае отрыва одного из колес ведущего моста от опорной поверхности они не могут создать в дифференциале достаточный блокирующий момент (в этой ситуации помогает частичное затормаживание колес тормозными колодками).
Кроме того, в некоторых режимах движения они будут ухудшать управляемость автомобиля на шоссе, вызывая повышенный износ механизмов силового привода и шин.
А дифференциалы с низкими блокирующими свойствами (низким коэффициентом блокировки) хоть и не будут сильно препятствовать независимому вращению ведущих колес, но аналогично обычному дифференциалу не обеспечат им на бездорожье возможности полностью использовать силу сцепления с грунтом для создания тяговой силы.
По хорошему, требовалось создать такой дифференциальный механизм, который на бездорожье обеспечил бы раздельное вращение колес, но при этом подводил бы к каждому из них такой по величине крутящий момент, чтобы оно работало с минимальной пробуксовкой и полностью использовало силу сцепления с опорной поверхностью. Да еще сделал бы так, чтобы колесо, которое по условиям движения должно вращаться быстрее, не влияло на угловую скорость другого колеса, то есть не раскручивало его (или не тормозило) через дифференциал.
Задача полного удовлетворения вышеперечисленных и во многом противоречащих друг другу требований труднодостижима. Основная сложность заключается в том, что величина силы сцепления ведущих колес ежесекундно меняется, и чтобы точно регулировать усилие, подводимое к каждому из них, необходимо не только предусмотреть индивидуальный колесный привод, но и обеспечить наличие многочисленных контрольных и исполнительных устройств, которые будут отслеживать работу колес и ежесекундно корректировать величину подводимой к ним силы, приводя ее в соответствие к быстро меняющимися дорожным условиям. Но реализовать в металле конструктивное решение, обеспечивающее выполнение столь трудных задач, пока еще не удалось. Наиболее близки к этому трансмиссии, в которых используются механизмы индивидуального привода колес, основанные на гидрообъемных или электрических передачах, объединенные в комплексе с многочисленными следящими и управляющими устройствами. Но это решение слишком сложно и дорого.
Поэтому на сегодняшний день для тяжелого бездорожья, где нередки случаи преодоления автомобилем гребневых препятствий, наиболее эффективным считается механизм принудительной блокировки дифференциала. А на умеренном бездорожье эффективнее самоблокирующиеся дифференциалы с коэффициентом блокировки (как отношение большего момента к меньшему) около 6.
В давние годы советский конструктор Игорь Владимирович Гринченко сделал один интересный вывод, относящейся к гидромеханическим (автоматическим) коробкам перемены передач:
«Существующее мнение о том, что гидромеханические передачи повышают проходимость автомобиля, так как обеспечивают плавное трогание с места и работу двигателя даже в самых неблагоприятных условиях, а также гасят возникающие в трансмиссии колебания, принципиально правильно, но опыт показывает, что практически улучшение проходимости в результате применения гидромеханической коробки передач незначительно, что гораздо большее влияние оказывает квалификация водителя…»
Развивая эту мысль, хочу сделать итоговый вывод: механизм блокировки дифференциала в руках опытного водителя, понимающего все особенности его использования, может превратиться в эффективное средство повышения проходимости автомобиля. А неопытному водителю лишь поможет быстрее закопаться в грунт и посадить свой внедорожник на мосты, или что гораздо хуже – поломать детали силового привода, которые хоть и железные, но тем не менее тоже имеют определенный запас прочности.
Получилась неплохая техническая статья, и наверное правильно будет поставить внизу свою подпись, чтобы читатель знал, кого следует ругать, если что-то изложено неверно.

Автор: Лев Тюрин
Новогорск, октябрь 2010

Источник https://www.pickupclub.ru/forum/

Блокировка дифференциала | SUPROTEC | СУПРОТЕК

В зависимости от количества ведущих мостов, которыми оборудована конкретная модель транспортного средств, механизм дифференциала может быть установлен между колесами (межколесный дифференциал), а также между осями автомобиля.

Одним из важнейших узлов трансмиссии автомобиля, который до сих пор продолжает совершенствоваться конструкторами всех ведущих автопроизводителей мира и независимыми разработчиками, является дифференциал. Этот механизм, непосредственно связанный с полуосями колес ведущего моста, «отвечает» за передачу на них крутящего момента. Еще одной, не менее важной функцией дифференциала, является обеспечение возможности несинхронного вращения ведущих колес, вынужденных проходить различный путь при преодолении поворотов и движении по нервной дороге.

Недостатки свободного дифференциала и простейших систем жесткой блокировки

В зависимости от количества ведущих мостов, которыми оборудована конкретная модель транспортного средств, механизм дифференциала может быть установлен между колесами (межколесный дифференциал), а также между осями автомобиля. Как, например, во многих моделях внедорожников с полным приводом. В таких случаях данный механизм называют межосевым дифференциалом. Несмотря на отработанную до мелочей конструкцию классического «свободного» дифференциала, это устройство имеет один, но очень существенный недостаток.

Проскальзывающее в грязи или на льду колесо ведущей оси практически полностью отбирает крутящий момент у другого колеса, которое останавливается и уже не может обеспечить продвижение автомобиля вперед или назад, несмотря на уверенное сцепление с дорогой. Кроме того, владельцам внедорожников, увлекающихся поездками по экстремальному бездорожью, хорошо знакома ситуация, когда во время преодоления сложных препятствий одно из колес остается на вису, полностью принимая на себя крутящий момент двигателя.

К счастью, в распоряжении водителя практически каждого, даже основательно подержанного джипа имеется кнопка блокировки межколесного дифференциала. Устройства принудительного торможения осевого вращения шестерен — сателлитов, связывающих ведомую шестерню моста с полуосями, впервые появились на внедорожниках иностранного производства более 50 лет назад. Однако дифференциалы с возможностью ручного включения жесткой взаимной блокировки ведущих колес также не лишены недостатков.

Вынужденно вращаясь с одинаковыми скоростями, колеса ведущего моста способны сдвинуть с места автомобиль, буксующий одной стороной на льду или вязкой грязной дороге. Но, если водитель вовремя не отключит данную функцию, во время движения жесткая принудительная блокировка дифференциала резко ухудшает управляемость, приводит к ускоренному износу резины, является причиной систематических перегрузок и вероятного выхода из строя важнейших узлов трансмиссии. В более современных технических реализациях устройств блокировки данную проблему удалось устранить.

Блокируемый дифференциал можно установить на любой автомобиль

Усилиями конструкторов и энтузиастов из многих стран в последнее десятилетие были созданы более совершенные – как принудительные, так и автоматически активирующиеся системы распределения крутящего момента между полуосями ведущего моста. Современные конструкции блокировки дифференциала позволяют обеспечить стабильную проходимость и управляемость транспортного средства даже в самых сложных дорожных ситуациях. Теперь множество моделей автомобилей, в частности – внедорожники, оснащаются дифференциалом с механизмом блокировки изначально, в процессе сборки.

Обычно блокировка заднего дифференциала присутствует практически в любом транспортном средстве с задним приводом, рассчитанным на эксплуатацию в условиях бездорожья или регионах с длительной зимой и заснеженными, обледеневшими дорогами. Для улучшения эксплуатационных характеристик некоторых автомобилей повышенной проходимости с двумя ведущими мостами предусматривается также ручная или автоматическая блокировка межосевого дифференциала – обязательного элемента конструкции всех подобных машин.

Машины, ведущий мост которых не был оборудован подобной системой на заводе, можно доработать. Для этого различные производители предлагают совместимые узлы, предназначенные для замены штатного дифференциала. На многих станциях технического обслуживания можно модернизировать задний или передний мост не только любой из популярных иномарок, но и установить блокировку дифференциала на Ниву, ВАЗ, УАЗ, Газель, и другие образцы продукции отечественного автопрома.

Подобно любым другим техническим решениям, всем существующим конструкциям блокировки присущи определенные преимущества и недостатки. Перед тем, как приступить к модернизации трансмиссии имеющегося у вас транспортного средства, полезно изучить свойства и характеристики всех предлагаемых производителями решений. Знание технических нюансов устройства дифференциала современного автомобиля поможет точно оценить перспективы предлагаемого решения блокировки и сделать правильный выбор.

Типы конструкций

Все существующие на настоящий момент системы взаимной блокировки полуосей и мостов автомобилей можно свести к двум основным типам конструкций:

● Дифференциалам на основе полной жесткой блокировки. Специалисты называю данную группу механизмов «локерами» (заимствованный иностранный термин, происходящий от английского слова «замок» — Locker). Недостатки подобных систем мы уже обсудили.

● Дифференциалам повышенного трения, иначе именуемым «дифференциалами с ограниченным проскальзыванием» (английский вариант названия — Limited Slip Differencial).

По типу активации различают системы «ручной» принудительной блокировки дифференциала и, а также самоблокирующиеся конструкции, которые способны полностью в автоматическом режиме включать, регулировать или отключать взаимную фиксацию полуосей ведущих колес в зависимости от дорожных условий.

Конструктивные особенности

Все существующие технические решения блокировки с ручным способом включения, позволяющие принудительно обеспечить одинаковую скорость вращения колес ведущего моста, связаны с торможением осевого вращения шестерен сателлитов. Данная функция в современных автомобилях реализована посредством кнопки электронной блокировки дифференциала, связанной с обмоткой, приводящей в действие толкатель и стопорную пластину, блокирующую вращение сателлитов.

Учитывая повышенную нагрузку на трансмиссию, больший расход топлива и ускоренный износ резины при длительной эксплуатации автомобиля с включенной жесткой блокировкой, некоторые варианты конструкций предусматривают автоматическую разблокировку дифференциала при наборе автомобилем определенной скорости. В настоящее время в торговле представлено множество вариантов «жесткой» блокировки дифференциала на УАЗ и Ниву, которые при правильном использовании способны существенно улучшить ходовые возможности автомобиля при езде по бездорожью.

Самоблокирующиеся дифференциалы лишены недостатков, присущих механизмам принудительного включения и отключения. В основе большинства известных и широко применяющихся систем данного типа лежат четыре конструктивных решения:

● Дисковый механизм блокировки на основе одной или двух фрикционных муфт. Чаще используются механизмы с двумя муфтами, которые требуют заливки в мост особого трансмиссионного масла или применения специальных присадок.

● Вязкостная система с использованием вискомуфты, состоящей из группы ведомых и ведущих дисков.

● Винтовой механизм блокировки — долговечная система с минимальным износом.

● Кулачковая система блокировки, которая не нуждается в использовании специальных масел и характеризуется длительным сроком службы.

Существуют и другие конструкции самоблокирующихся дифференциалов, многие из которых созданы российскими инженерами – механиками. Каждый желающий может подыскать надежную, функциональную и оптимальную по затратам на приобретение и установку систему блокировки, разработанную для конкретной модели автомобиля, или воспользоваться одной из универсальных конструкций.

Ограничений нет! Сегодня можно без особых проблем подобрать и установить блокировку дифференциала на ВАЗ любой модели, включая даже самые первые выпуски, либо усовершенствовать и сделать еще более проходимым достаточно «свежий» внедорожник.

Блокировка дифференциала. Какие преимущества дает наличие блокировки диференциала. Блокировка «Квайф» для ВАЗ, ГАЗ, УАЗ

Блокировка дифференциала – распределение крутящего момента в тяжелых условиях

Для повышения проходимости автомобиля механизмы дифференциалов делают блокируемыми (блокировка дифференциала). Дифференциал – это механизм, позволяющий колесам автомобиля вращаться с разной относительно друг друга скоростью, это необходимо для качения шин без проскальзывания на поворотах. Причем, если дифференциал установлен между приводами колес (полуосями), его называют межколесным, а если между разными осями – межосевым.

Что, спросите, это дает? Представьте себе такую ситуацию: одно из колес ведущей оси попало в яму с глиной, а другое стоит на твердом грунте. Что произойдет в случае обычного, так называемого свободного дифференциала? Правильно, колесо, угодившее в яму, будет беспомощно буксовать, а колесо, стоящее на твердом грунте, находится в покое, не передавая никакого крутящего момента. Как вы уже поняли, блокировки дифференциалов как раз и служат для устранения этой вопиющей несправедливости. Существуют разные виды блокировки 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 дифференциалов – это их удивительная способность к разрушению трансмиссии, коробки передач и износу резины.

Хотя, если подумать, ничего неожиданного в этом нет. Ведь даже находящиеся на очень скользком покрытии колеса постоянно то наезжают на кочки, то падают в ямы и проскальзывают в поворотах. Одним словом, на трансмиссию постоянно воздействуют знакопеременные силы.

Самоблокирующийся дифференциал «Quaife»

Для того чтобы преодолеть врожденный недостаток обычных дифференциалов и жестких дифференциалов, созданы промежуточные конструкции блокировок дифференциалов. Эта конструкция разработана в 1965 году английской фирмой «Quaife Engineering» и относится к цилиндрическим самоблокирующимся дифференциалам повышенного трения (или, как их называют за рубежом, дифференциалам ограниченного проскальзывания — limited slip) или просто самоблокирующаяся блокировка дифференциала.

Принцип её действия несложен. Если с какой-то силой «зажать» сателлиты, не позволяя им вращаться между полуосевыми шестернями с относительно большими скоростями, то дифференциал, с одной стороны, сможет выполнять свою основную работу в поворотах, позволяя колесам вращаться с различными угловыми скоростями, а с другой – будет распределять крутящий момент в тяжелых условиях так, что это позволит колесу, находящемуся в лучших условиях сцепления с дорогой, реализовывать большую силу тяги.

Бесспорное достоинство самоблокирующегося дифференциала «Quaife» – его простота. Две корпусные детали, две полуосевые шестерни, десять шестерен-сателлитов (шестерни цилиндрические), сепаратор — и все! Когда автомобиль движется по прямой, то блокировка «Квайф» работает как обычный дифференциал. Полуосевые шестерни вращаются с одинаковыми скоростями, а сателлиты только передают крутящий момент поровну на оба колеса, вращаясь вместе с корпусом и полуосевыми шестернями как одно целое. А в повороте, когда возникает рассогласование оборотов колес, блокировка дифференциала начинает работать – сателлиты прокручиваются между корпусом и полуосевыми шестернями, позволяя забегать вперед наружному колесу. Самоблокирующийся дифференциал на скользких покрытиях или при избытке тяги может полнее реализовать крутящий момент двигателя.

Переднеприводный автомобиль реагирует на увеличение подачи топлива сносом передней оси – скользит наружу поворота. А самоблокирующийся дифференциал в тех же условиях позволяет еще и тягой «затаскивать» машину в поворот, дает повышение проходимости и чувство уверенности в автомобиле на заснеженных , скользких дорогах и на неоднородных покрытиях типа разбитый асфальт и грунтовка. А лучшая управляемость поможет спортсменам и просто активным водителям при езде в предельных режимах. Благодаря простоте конструкции блокировки дифференциала «Квайф» ресурс её не меньше чем у стандартного заводского дифференциала.

Самоблокирующийся дифференциал «Quaife» для переднеприводных ВАЗСамоблокирующийся дифференциал «Quaife» для задне- и полноприводных ВАЗ

какие они бывают, чем хороши и чем чреваты — Журнал «4х4 Club»

Улучшить проходимость своего автомобиля желают практически все автовладельцы. И многим даже не надо преодолевать лесовозные колеи, карабкаться по отвесным скалам и тому подобное. Хотя бы просто сделать так, чтобы не было этого позорного застревания на ровном месте. Если внедорожник оснащен противобуксовочной системой, часть проблем снимается. Тут-то всплывает загадочное слово «блокировка»…

На заре автомобилестроения инженеры поняли, что сплошная ось для пары колес вредна. Автомобиль по прямой ездит не то чтобы редко, а прямо-таки никогда. Поэтому каждая покрышка проходит свой путь. Быстрый износ шин и нежелание автомобиля поворачивать заставили искать решение. Придумали. Ось разделили надвое, на полуоси, а между ними поставили дифференциал. Теперь на прямой колеса стали крутиться одинаково, а в поворотах – с разной скоростью. Но покрытие не всегда равномерное. Скажем, под одним колесом камень, а под другим рыхлый песок. Соответственно, одному колесу крутиться легче. Вот его-то дифференциал и крутит. А то,  которому труднее, не хочет. Появился эффект буксования одним колесом. И даже привод на все четыре колеса проблему не исключил – буксуют по одному колесу спереди и сзади. Теперь встала задача пробуксовку исключить. Для этого и придумали блокировки.

Полная принудительная блокировка
Обычный открытый дифференциал дополнен механизмом, жестко фиксирующим сателлиты. В результате полуоси не могут крутиться с разной скоростью, и усилие от двигателя распределяется поровну между колесами. Наиболее универсальны, но требуют внимания. Использовать осторожно: перед установкой выяснить, выдержит ли трансмиссия такую переделку.

ЧТОБЫ КОЛЕСА НЕ СКОЛЬЗИЛИ
Если рассматривать полноприводной автомобиль, то ему надо три дифференциала: один распределяет крутящий момент между осями (межосевой) и два – между колесами на одной оси (межколесный). А у настоящего внедорожника, с колесной формулой 4х4, все они должны быть блокируемыми.

Большинство современных внедорожников оснащается противобуксовочными системами, которые уменьшают эффект пробуксовки одного из колес. Действуют они по тому же принципу, что и ABS, только наоборот. На каждом из колес установлен датчик, показывающий скорость его вращения. Компьютер считывает показания этих датчиков, и если одно из колес начинает вращаться слишком быстро – то есть наступает пробуксовка, дает команду тормозной системе притормозить это колесо. Некоторые системы еще при этом уменьшают подачу смеси в цилиндры двигателя – придушивают мотор. В большинстве случаев работы этих противобуксовочных систем вполне достаточно, чтобы исключить сильное проскальзывание колес. Иногда они работают настолько эффективно, что диву даешься. Конечно, при частой внедорожной эксплуатации такие системы заметно повышают износ тормозных колодок и дисков, но это, как вы поймете из статьи, вовсе не самое большое из зол. Если же автомобиль не оснащен противобуксовочной системой или ее действия владельцу кажутся недостаточными, можно дополнительно оснастить машину блокировками дифференциалов и добиться гораздо большего эффекта.

Gov-Lok
Очень жестко работающая блокировка. Включается автоматически на ходу на скоростях до 40 км/ч. Требует очень прочных деталей трансмиссии и дифференциала. Штатно ставится на большие автомобили GM. При установке на другие автомобили требует значительных переделок.

БОЛЬШАЯ РАЗНИЦА
Но блокировка блокировке рознь. Одни полностью выключают дифференциал, другие – только частично. Соответственно, в первом случае, если хотя бы одно колесо находится на твердом грунте, машина будет двигаться. Во втором это будет происходить, пока разница в сцеплении колес с поверхностью не превысит какого-то предела. Следовательно, блокировки можно разделить на полные и частичные. Причем полные блокировки могут включаться как вручную, так и автоматически, а вот частичные работают только самостоятельно. Большинство можно установить вместо обычного дифференциала или заменить один тип блокировки другим. А поскольку у каждого типа есть свои преимущества и недостатки, то в подобной переделке есть смысл.

Виско-муфта
Автоматическая блокировка с мягким постепенным включением. Обеспечивает довольно низкий коэффициент блокировки: не более 30%. Подходит только для нивелирования небольшой разницы в сцеплении. Часто сильно «задумчива». На бездорожье практически бесполезна. Не обслуживается, при разгерметизации корпуса выходит из строя и требует замены.

ЗАМКНУТЬ ПО ПОЛНОЙ
Полная блокировка не допускает разницы в скорости вращения полуосей и, соответственно, колес. На бездорожье, там, где может возникнуть пробуксовка, это полезно: вероятность, что автомобиль перестанет двигаться, потеряв сцепление с поверхностью, уменьшается. А вот на твердых покрытиях полная блокировка полуосей приведет к повышенному износу не только покрышек, но и (на больших скоростях) элементов трансмиссии. А самое главное, машина с заблокированным дифференциалом не хочет поворачивать. Поэтому «замок» должен срабатывать только при необходимости. Добиться этого можно, например, установив ручной привод на включение-выключение. Такая блокировка называется принудительной, управляется водителем с помощью рычага или кнопки и требует постоянного контроля за своим состоянием. Периодически владельцы авто с таким типом блокировки забывают вовремя ее отключать, что порой приводит к серьезным последствиям. Кроме того, следует иметь в виду, что нагрузки на полностью заблокированную трансмиссию возрастают очень сильно. Ведь при спокойном движении усилие от двигателя распределяется примерно поровну на два или даже четыре колеса. А если только одно колесо имеет сцепление с поверхностью? Тогда нагрузка на одну полуось возрастает аж в четыре раза. К такому напряжению деталь может быть не готова. Например, на «Ниву» можно поставить полный комплект таких блокировок. Они есть. Но при первом же серьезном испытании, когда вся нагрузка придется на одну полуось, она может попросту не выдержать. Не рассчитана она на это. И увлекательное приключение превратится в путешествие на эвакуаторе. Можно, конечно, заменить полуоси на усиленные, но тогда могут не выдержать детали привода. И так далее. Простое улучшение превратится в полную переделку авто. Поэтому, прежде чем ставить полные блокировки, прикиньте, стоит ли овчинка выделки.

Героторная дисковая блокировка
При возникновении разницы между скоростями вращения одной из полуосей с корпусом дифференциала насос автоматически увеличивает давление жидкости внутри системы. Фрикционные диски сближаются и подтормаживают быстро крутящуюся полуось. Работает мягко, усилие нарастает постепенно. Пока диски не изношены, коэффициент блокировки доходит почти до 100%.

Дисковая блокировка
Чаще всего применяется вариант с подпружиненными дисками. Это дает постоянную небольшую замкнутость дифференциала, не сильно отражающуюся на управляемости, но позволяющую без задержки среагировать на пробуксовку. Коэффициент блокирования доходит до 50%, что делает эту модификацию привлекательной на бездорожье. При этом работает мягко и самостоятельно. Требует специального масла с LSD-присадками.

Но несомненный плюс полной блокировки – абсолютная уверенность на бездорожье. С ней машина прет как танк. Особенно если блокировок полный комплект. И если, повторюсь, выдержат полуоси.

СДЕЛАТЬ НАПОЛОВИНУ
Другой тип блокировок лишь частично исключает пробуксовку колес. Такими системами оборудуют многие «полноприводные» легковушки, кроссоверы и даже некоторые полноценные внедорожники. И в большинстве случаев этого хватает, ведь далеко не всем требуется экстрим. Частичные блокировки работают самостоятельно, не требуя участия человека, и этим удобны. И плюс к этому включаются они постепенно, в зависимости от разницы в скоростях вращения наращивая усилие и подтормаживая слишком быстро крутящуюся ось или вал. Соответственно, они дают меньшую по сравнению с полной блокировкой нагрузку на трансмиссию и обеспечивают ей больший ресурс.

Кулачковая блокировка
Эти варианты – наиболее внедорожные. Они почти всегда замкнуты, обеспечивая постоянную полную блокировку. И лишь в поворотах на небольшой скорости зубцы могут прощелкнуться относительно друг друга, разрешая одному из колес «забегать» вперед. Требуют прочной трансмиссии. Изначально предназначались для тракторов. Рекомендуются спортсменам – профессионалам.

Делятся частичные блокировки на два больших типа. Первый использует фрикционные диски, второй – косозубые шестерни. В первом случае устройство в зависимости от разницы в скорости вращения полуосей  увеличивает трение между фрикционными дисками. Усилие распределяется на обе оси, скорость  вращения колес выравнивается. Самый известный пример такой блокировки – виско-муфта, которая применяется вместо обычного дифференциала. Больших нагрузок она выдержать не способна. Поэтому виско-муфта подойдет разве что для городских автомобилей.

Более внедорожными можно считать те устройства, где торможение происходит напрямую дисками. Добиваются этого по-разному, но принцип един: при проскальзывании возрастает давление на диски, которые, в свою очередь, прижимаются к шестерне полуоси и корпусу дифференциала. Опять-таки повышенное трение и выравнивание усилий на колесах. Но когда диски уже не справляются с нагрузкой, пробуксовка все равно происходит. Вообще при общении с частичными блокировками надо избегать большой разницы во вращении колес. Иначе детали блокировки быстро изнашиваются, а ремонт их недешев.

Червячная (косозубая) блокировка
Быстро, но мягко срабатывающая блокировка. Более надежна по сравнению с дисковыми «коллегами». Лишена «задумчивости», имеет широкий диапазон блокирования, определяемый наклоном зубьев. Меньше, чем дисковые собратья, боится длительной пробуксовки, но злоупотреблять все равно не стоит. При обслуживании лучше применять масло для гипоидных передач. Подходит для умеренного бездорожья.

Те частичные блокировки, что используют косозубые шестерни (червячные), более надежны по сравнению с дисковыми. Здесь расчет идет на то, что при возрастании усилия в косозубой передаче шестерни стремятся сдвинуться вдоль своей оси. И как только у нас усилие на полуосях начинает разниться, в системе возникает напряжение, и косые зубья толкают шестерни к корпусу. Там они тормозятся, причем тем сильнее, чем больше разница в скорости вращения валов. Здесь степень блокировки зависит от угла наклона косых зубьев шестерен. Но пробуксовки все равно возможны. Для червячных блокировок (наиболее известны среди них Torsen («Торсен») и Quaife («Квайф»)) длительное проскальзывание шестерен по корпусу с большой скоростью на пользу не идет, поэтому пробуксовки надо сводить к минимуму. Большая степень блокировки, относительная дешевизна в ремонте, простота установки, надежность и «самостоятельность» делают именно такой тип наиболее привлекательным для владельцев внедорожников.

Сломанные зубья шестерен дифференциала – результат чрезмерной нагрузки. Такое, а также сломанные полуоси и срезанные шлицы кардана бывает, когда трансмиссия не соответствует типу выбранной блокировки.

ТРАКТОРНЫЙ ВАРИАНТ
Все описанные типы блокировок рассчитаны на применение как на бездорожье, так и на дорогах. Но есть еще один вариант, которому твердое покрытие противопоказано. Это зубчатые, или кулачковые, блокировки типа Detroit Locker («Детройт локер»). Нормальное их состояние – замкнутое. Размыкаются они только при поворотах на твердой поверхности. Являются наиболее внедорожными и изначально разрабатывались для сельскохозяйственной и военной техники, которая практически не выезжает на дороги с покрытием. Они очень надежны и поэтому популярны в среде спортсменов за рубежом. Требуют мощной трансмиссии, поскольку напряжение на ее детали бывает очень большим. На переднюю ось гражданских машин ставить не рекомендуется, либо хотя бы следует отключать ее при движении по дорогам. Потому что при попадании на скользкие участки возможна полная блокировка передней оси, что в повороте чревато сносом и аварийной ситуацией с полной потерей управляемости.  Применение на задней оси также требует особого внимания – на скользких поверхностях задняя ось будет стремиться к соскальзыванию в занос. Это приятно любителям по-раллийному «мести хвостом» в поворотах, а для среднего водителя чревато полетом в кювет или (не дай Бог) во встречный автомобиль…

Простейшая полная блокировка
Некоторые умельцы пытаются заблокировать дифференциал… сварив между собой или корпусом его шестерни. Фото, кстати, с сайта американских блогеров. В результате люди получают телегу, лишенную управляемости, склонную к частым поломкам трансмиссии и попросту опасную для жизни на более-менее твердых грунтах. А в болоте такое чудо будет попросту закапываться равномерно всеми колесами.

Итак, что же делать, если хочется избавиться от пробуксовки? По степени блокирования устройства можно распределить так. Наименее «прочная», подходящая только для городских условий, – виско-муфта. Следом идут дисковые муфты различного типа. На них можно обратить внимание тем, кто выезжает за город, причем не всегда по дорогам. Для полноценного бездорожья можно порекомендовать червячные механизмы: Torsen и Quaife. Они обеспечивают довольно большую, хотя и не стопроцентную степень блокирования, но при этом дешевле полных блокировок и не требуют особого внимания.

Для экстремального бездорожья можно рекомендовать принудительные полные блокировки с любым типом привода.

Что же касается экзотических типов,  то их применение очень специфично. Они потребуют серьезного усиления  и переделки трансмиссии и вряд ли пригодятся рядовому пользователю. Если только вы не занимаетесь внедорожным спортом. Но это уже другая тема!

Эксплуатация трактора | Блокировка дифференциала

Эксплуатация трактора | Блокировка дифференциала

Содержание

Блокировка дифференциала предусматривает фиксацию колесных мостов друг с другом для обеспечения наилучшего сцепления в условиях скользкого дорожного покрытия.  

  

A – переключатель автоматической блокировки

B — переключатель ручной блокировки

C – индикатор блокировки дифференциала

D – Напольный переключатель блокировки дифференциала

 

Блокировку дифференциала можно включить, нажав одно из двух рабочих положений:

• Автоматическая блокировка — для переключения на автоматический режим нажмите переключатель автоматической блокировки (A) на подлокотнике. В автоматическом режиме светодиодный индикатор на переключателе автоматической блокировки горит. Индикатор блокировки дифференциала (C) загорается при включении блокировки дифференциала. Ниже приводится описание порядка работы блокировки дифференциала в автоматическом режиме:

• • Выключение происходит, если скорость колес превышает 23 км/ч (14 миль в час), одна или обе педали тормоза нажаты, или угол поворота управляемых колес больше выбранного значения. Для ознакомления с информацией о том, как изменить угол поворота управляемых колес, щелкните здесь.

  • Включение происходит, если скорость колес падает ниже 19 км/ч (12 миль в час), угол поворота управляемых колес меньше выбранного значения, и педали тормоза не нажаты.

• Ручная блокировка — для переключения на ручной режим нажмите переключатель ручной блокировки (B) на подлокотнике или переключатель блокировки дифференциала на полу (D). В ручном режиме светодиодный индикатор на переключателе ручной блокировки и индикатор блокировки дифференциала будут гореть. Нажмите переключатель ручной блокировки еще раз или нажмите одну или обе педали тормоза, чтобы выключить ручной режим.

ПРИМЕЧАНИЕ. Блокировка дифференциала недоступна для гусеничных моделей тракторов.

БГАК — Учебные материалы — Д.В.Фокин — Современные автомобильные технологии — Теория — Тормозное управление

Системы управления тормозами

Электронная блокировка дифференциала (EDS)

Электронная блокировка дифференциала создавалась как функция помощи при трогании.

Следующий пример иллюстрирует поведение колёс ведущей оси с обычным, неблокирующимся, дифференциалом (рис.5.2.43, а): одно из колёс ведущей оси находится на скользком покрытии (малый коэффициент трения между дорожным покрытием и шиной), другое колесо той же оси стоит на асфальте с высоким коэффициентом трения. Колесо на скользкой поверхности будет вращаться с большей скоростью, поскольку меньшая сила трения между шиной и поверхностью оказывает меньшее сопротивление вращению колеса. В крайних случаях (при очень скользкой поверхности, например, на льду) одно колесо будет проворачиваться, тогда как противоположное колесо будет стоять неподвижно. Вся мощность двигателя уйдёт при этом на трение между колесом и дорогой, а не на создание тяги. Причина такого поведения заключается в принципе работы дифференциала, который по своей конструкции может передавать на оба колеса только одинаковый крутящий момент.

Рисунок 5.2.43 – Поведение колес ведущей оси:
а – без EDS; б – с EDS

Если одно из колёс прокручивается, передаваемый им крутящий момент снижается. И тогда в неблагоприятных условиях (например, одно колесо на льду) крутящий момент настолько мал, что его недостаточно для приведения в движение другого колеса. В этом случае автомобиль остаётся стоять на месте с одним пробуксовывающим и одним неподвижным колесом (ведущей оси).

В таких случаях на помощь приходит так называемая электронная блокировка дифференциала или EDS. Смысл этой функции в том, что колесо, вращающееся с большей скоростью (т.е. имеющее большее проскальзывание), подтормаживается с определённым тормозным моментом (рис.5.2.43, б). Этот тормозной момент (M_B) увеличивает сопротивление, испытываемое вращающимся колесом. Или, другими словами: для вращения этого колеса будет необходим больший крутящий момент. Поскольку, как уже было сказано, дифференциал всегда передаёт на оба колеса одинаковый крутящий момент, одновременно увеличится и крутящий момент на противоположном колесе. Такое увеличение крутящего момента за счёт подтормаживания колеса с большим проскальзыванием происходит до тех пор, пока оба ведущих колеса не будут вращаться с примерно одинаковой скоростью.

Для реализации функции электронной блокировки дифференциала EDS требуется активное (без участия водителя) создание тормозного давления. Чтобы для этого можно было использовать уже имеющийся в системе ABS насос обратной подачи, к системе добавляются четыре дополнительных клапана.

Для реализации функции EDS насос обратной подачи должен быть в состоянии всасывать тормозную жидкость из бачка тормозной жидкости, для чего должен быть предусмотрен соответствующий канал. Чтобы при этом у функции ABS сохранялась возможность уменьшения тормозного давления с обратной подачей тормозной жидкости с преодолением давления, созданного водителем, этот канал должен при необходимости перекрываться. Такое перекрывание реализуется двумя дополнительными клапанами высокого давления 26 (по одному в контуре каждого из ведущих колес) (рис.5.2.44).

Рисунок 5.2.44 – Схема гидравлического блока с клапанами EDS

Для срабатывания электронной блокировки дифференциала (EDS) должен быть перекрыт, напротив, канал подачи тормозной жидкости от насоса к бачку, чтобы насос обратной подачи мог создавать давление в контуре соответствующего колеса. Для реализации этой функции устанавливаются ещё два дополнительных электромагнитных клапана 25, по одному в контуре каждого из ведущих колёс.

Распознавание необходимости блокировки дифференциала, расчёт параметров блокировки и формирование управляющих команд для соответствующих электромагнитных клапанов и насоса обратной подачи осуществляется дополнительным программным обеспечением в блоке управления ABS. Других изменений в компонентах системы ABS для реализацииэлектронной блокировки дифференциала (EDS) не требуется.

На основании данных о угловых скоростях колёс функция EDS устанавливает, что одно из колёс ведущей оси имеет более высокое проскальзывание, другими словами, вращается быстрее, чем другое. Функция EDS должна подтормозить прокручивающееся колесо, чтобы ведущая ось могла вновь передавать крутящий момент.

Как и в самой системе ABS, управление давлением осуществляется по трём фазам: «увеличение давления», «удержание давления» и «сброс давления».

1. Увеличение давления (рис.5.2.45)

Рисунок 5.2.45 — Режим EDS «увеличение давления»

Для увеличения (создания) давления переключающий клапан закрывается, а клапан высокого давления открывается. Насос обратной подачи включается и начинает перекачивать жидкость из главного тормозного цилиндра в тормозной цилиндр проворачивающегося колеса.

Создаваемое в нём тормозное давление приводит к подтормаживанию колеса.

2. Удержание давления (рис.5.2.46)

Рисунок 5.2.46 — Режим EDS «удержание давления»

Для удержания давления в контуре соответствующего колеса насос обратной подачи отключается. Переключающий клапан остаётся закрытым.

В контуре колеса удерживается постоянное тормозное давление.

3. Сброс давления (рис.5.2.47)

Рисунок 5.2.47 — Режим EDS «сброс давления»

Для сбрасывания давления на впускной и переключающий клапаны перестаёт подаваться напряжение, т.е. они открываются.

При активном торможении элементы тормозной системы нагреваются. Чтобы не допустить их перегрева и, как следствие, повреждения, в программном обеспечении имеется температурная модель тормозных механизмов. С её помощью температура тормозных дисков рассчитывается исходя из длительности торможения, скорости движения, тормозного давления и параметров материала деталей тормозной системы. По мере достижения предельных значений температуры функция постепенно отключается.

Электронная блокировка дифференциала EDS действует только до определённой скорости, зависящей от модели автомобиля.

виды и установка блокировки дифференциала.

Блокировка дифференциала является наиболее эффективным способом повышения проходимости автомобиля. Дифференциал — механическое устройство, которое разделяет крутящий элемент двигателя на два пути, что позволяет каждому из них вращаться с отдельной скоростью. Дифференциалом оснащены все современные легковые и грузовые автомобили, в том числе и полноприводные машины. Может возникнуть вопрос, для чего нужна данная деталь? Дифференциал — ключевой элемент трансмиссии, который необходим для передачи рабочего момента от коробки передач к колесам ведущего моста. В заднеприводном автомобиле блокировка выполняется в картере заднего моста, в переднеприводном — в коробке передач, в полноприводном осуществляется блокировка переднего и заднего моста. Принцип работы блокировки дифференциала в увеличении крутящего момента на колесе для лучшего сцепления. Для того, чтобы выполнить блокировку дифференциала необходимо соединить его корпус с одной из полуосей или ограничить вращение сателлитов.

Установка блокировки дифференциала: зачем и как работает блокировка дифференциала?

Такая механическая деталь, как дифференциал позволяет колесам автомобиля совершать разные по скорости движения относительно друг к другу. Это дает возможность ехать без проскальзывания. Блокировка дифференциала в несколько раз увеличивает проходимость автомобиля, поэтому установить ее крайне необходимо. Блокировка межколесного дифференциала устанавливается между приводами колес (полуосями). Не вдаваясь в подробности и не рассматривая все сложности данного механизма, понять принцип работы можно на простом бытовом примере. Представьте, свой автомобиль застрявшим в грязевой или глиняной яме. При этом одно из ведущих колес полностью загрузло, а второе опирается на твердую поверхность. Колесо, попавшее в яму будет бесконечно буксовать, а другое, имеющее хорошее сцепление с грунтом, не выполняет крутящий момент. Таким образом выбраться из ямы без посторонней помощи практически невозможно. Особенность работы блокировки как раз в том, чтобы исправить это неудобное положение.

Основные виды блокировок дифференциала

Принудительная блокировка дифференциала осуществляется с помощью кулачковой муфты, обеспечивая крепкое соединение корпуса дифференциала с одной из полуосей. Она необходима для преодоления автомобилем труднопроходимых зон и езды на неровной шаткой поверхности. После прохождения такой зоны блокировка выключается. Замыкание и размыкание муфты производиться при помощи электрического, гидравлического, механического или пневматического привода. Механический привод состоит из рычагов и тросов или нескольких рычагов. Блокироваться можно путем перемещения рычага в определенном положении на неподвижном автомобиле. Гидравлический блокируемый привод включает главный и рабочий цилиндры. Электронная блокировка дифференциала подразумевает замыкание муфты при помощи электродвигателя. Электронная блокировка дифференциала xds — система блокировки межколесного дифференциала, которая действует по принципу поперечного блокирования с помощью притормаживания. Данная система позволяет значительно увеличить тягу автомобиля и облегчить его управление. Включение производится путем нажатия соответствующей кнопки на панели приборов. Данный вид блокировки применяется для полноприводных автомобилей.

Самоблокирующаяся дисковая блокировка делится на два типа и зависит от разной угловой скорости колес и отличия крутящих моментов. Автоблокировка увеличивает трение диска, возникшем вследствии разных скоростей вращения полуосей. Такой тип дифференциала применяется в качестве межколесного дифференциала для спортивных автомобилей и межосевого для машин повышенной проходимости.

Блокировка eds предназначена для помощи автомобилю во время старта и разгоне на скользкой дороге. Блокировка arb незаменима на пересеченной местности, когда одно из колес теряет сцепление с дорогой и крутится впустую. Идеальное сцепление с любой поверхностью обеспечивает arb в таком случае. Для установки arb понадобится специальный пневмоблокиратор, который в несколько раз облегчит управление. Система arb совершенно не влияет на работу колес, шин и трансмиссии автомобиля, не затрудняя рулевое управление. Данные преимущества делают такой тип блокировки незаменимым, позволяя применить arb как на бездорожье, так и в городских условиях.

Блокировка дифференциала своими руками

Часто для того, чтобы обеспечить равномерное распределение мощности крутящего момента, автолюбителями осуществляется самодельная блокировка дифференциала. Специалисты утверждают, что лучше всего работает блокировка дифференциала заднего моста. Это дает гарантию того, что задние колеса получают такую же тягу, что и передние. Как сделать блокировку своими руками? Прежде всего стоит определиться с видом блокировки. Ручное ограничение предотвращает существующий перепад скоростей при нажатии специальной кнопки. Вы сами можете решить, когда включить ограничение, что упрощает управление автомобилем. Однако вам понадобиться установить отдельную систему, которая приводит механизм в действие. Автоматическая блокировка работает всегда, когда ваша нога находится на педале газа. Система работает всегда, поэтому вы можете сосредоточиться на вождении, однако может возникать шум колес во время езды, а также при сопротивлении на крутых поворотах. Если вы не любитель экстремальной езды, достаточно установить частичную блокировку. Блокируя, только частично исключается пробуксовка колес. Механизм работает самостоятельно, что довольно удобно для водителя.

После того, как вы определились с блокировкой, следует приступить к установке. Вы можете использовать дисковую или тракторную, часто применяется и винтовая блокировка. Для этого вам понадобиться измерительный инструмент и специальные регулировочные кольца. Порядок установки следующий:

1. Установить и закрепить автомобиль на яме.
2. Открутить колеса и снять барабаны.
3. Демонтировать полуоси.
4. Вытянуть кардан.
5. Открутить редуктор.
6. Установить блокировку и проделать всю работу в обратной последовательности: прикрутить редуктор и тд..

Блокировка дифференциалов — единственный способ восстановить неточный редуктор, который посылает крутящий момент на “ненужные” колеса. Блокировка отключает возможно производить равномерную дифференциацию, что позволяет колесам вращаться на разной скорости.

Дифференциальная блокада нервов | Анестезиология

ПОСТОЯННАЯ дифференциальная блокада нервов чаще всего наблюдается во время непрерывного (обычно эпидурального) введения местных анестетиков, когда в результате длительной инфузии анестетика эффекты диффузии лекарственного средства и другие зависящие от времени явления сводятся к минимуму. Клинически этот дифференциальный блок проявляется потерей сосудистого тонуса и температурного различения (A-сигма и C-волокна), расширением двух или более дерматомов за пределы сенсорного предела для острой боли (A-сигма) и трех или более дерматомов за пределами сенсорного предела. для легкого прикосновения (A-beta).[1,2] Эти хорошо установленные клинические наблюдения согласуются с давним убеждением, что чувствительность к местным анестетикам обратно пропорциональна диаметру аксона (скорости проводимости). [3,4] Однако в более поздних исследованиях это простое соотношение («принцип размера») было поставлено под сомнение [5,6], и были предложены альтернативные механизмы для производства дифференциального блока. [7].

Большинство предыдущих экспериментов, разработанных для изучения взаимосвязи между скоростью проведения (диаметром аксона) и восприимчивостью к местной анестезиологической блокаде, были основаны на измерениях амплитуды сложного потенциала действия (CAP) в сегментах периферического нерва (обычно седалищного или блуждающего нервов).Многие из этих экспериментов были обобщены в Таблице 1. Раймонда и Гиссена [8]. Интерпретируя результаты этих экспериментов, важно понимать, что амплитуда ВП зависит не только от абсолютного числа активных аксонов, но и от их степень синхронизации. Определение EC ⁵⁰ для местного анестетика, основанное на уменьшении амплитуды ВБП, затрудняется вызванной местным анестетиком временной дисперсией индивидуальных потенциалов действия, вносящих вклад в ВБП.[6] Теоретически, в результате временной дисперсии, было бы возможно произвести снижение амплитуды ВП на> 50% без возникновения блока проводимости в каких-либо аксонах. Чтобы избежать этой проблемы, в более поздних исследованиях использовались методы записи по одному волокну (аксону). [5,6] Данные этих исследований не подтверждают напрямую принцип размера, и для объяснения дифференциального блока были введены другие концепции. К ним относятся эффекты продолжающейся нервной активности (частотно-зависимая блокада) [9] и длина нерва (количество узлов), на которую воздействует анестетик (уменьшение проводимости).[10].

Все предыдущие исследования дифференциальной чувствительности к анестетикам нервов млекопитающих с использованием отдельных волокон, как и их аналоги ВБД целого нерва, были основаны на экспериментах с использованием изолированных сегментов блуждающего нерва или седалищного нерва. Неявное, но непроверенное предположение этих экспериментов (и соответствующих исследований CAP) состоит в том, что аксоны периферических нервов фармакологически идентичны своим центральным отросткам в корешках спинного мозга. Однако результаты этих экспериментов не согласуются с клиническими наблюдениями, предполагая возможность того, что это несоответствие могут быть объяснены физиологическими или фармакологическими различиями между периферическими и центральными процессами сенсорных нервов.Кроме того, проявления дифференциальной нервной блокады наиболее заметны во время спинальной или эпидуральной анестезии, где местом действия считается аксон дорсального корешка, и эти центральные отростки первичных сенсорных нейронов могут обладать различными морфологическими, физиологическими и фармакологическими характеристиками. от их хорошо изученных периферийных аналогов. Например, диаметр аксона, а также барьеры для диффузии и структура периневрия заметно различаются между центральными и периферическими отростками.[11,12] Таким образом, важно охарактеризовать чувствительность к местным анестетикам аксонов дорсального корня, предполагаемых основных мишеней для спинальной и эпидуральной анестезии. В текущем исследовании мы сообщаем о первых наблюдениях дифференциальной чувствительности отдельных миелинизированных и немиелинизированных аксонов дорзального корешка к широко используемому интратекальному местному анестетику, лидокаину.

Взрослых самцов крыс Sprague-Dawley (вес 200–350 г, n = 23) анестезировали с использованием 1–2% энфлурана и 70% N ² O в кислороде.После индукции трахею обнажили, канюлировали и подключили к анестезиологической цепи с полузамкнутым кругом для продолжения поддержания анестезии. Углекислый газ в конце выдоха и частота дыхания постоянно контролировались. С помощью хирургического микроскопа была проведена ламинэктомия от грудного позвонка T12 до поясничного позвонка L6 с последующим длинным надрезом твердой мозговой оболочки, чтобы обнажить дорсальную поверхность спинного мозга и задние корешки. Отдельные спинные корешки поясничного отдела отделяли от соседних корней и разрезали проксимально возле точки входа в спинной мозг и дистально возле выхода из позвоночного канала.Каждый изолированный корень немедленно переносили в раствор искусственной спинномозговой жидкости (aCSF) следующего состава (мМ): NaCL 123, KCl 5, CaCl ² 2, MgSO ⁴ 1,3, NaHCO ³ 26, NaH ² PO ⁴ 1,2 и глюкоза 10, непрерывно барботируемая 95% O ² /5% CO sub 2. При измерении в перфузионной камере при 37 ° C +/- 0,3 ° C pH ACSF находился в диапазоне 7,35–7,40 и P ^{CO 2} было 35–40 мм рт.

Каждый корень помещали в тефлоновую перфузионную камеру (внутренний объем 1.5 мл) для стимуляции и регистрации. Рис. 1. Концы каждого корня были обрезаны, а периневрий остался нетронутым. Проксимальный конец корня (2–3 мм) вводили через щелевую перегородку в записывающее отделение, а стимулирующий электрод отсасывающего типа прикрепляли к дистальному концу внутри перфузионной камеры. Прорезь в перегородке была закрыта вакуумной смазкой на силиконовой основе, а ACSF в этом отсеке был покрыт минеральным маслом. Используя стандартные методы микродиссекции одного волокна, проксимальный конец корня постепенно делили на небольшие пучки, каждый из которых обычно содержал от одного до трех электрофизиологически различимых аксонов.Потенциалы действия регистрировали с помощью электродов из хлорированной серебряной проволоки.

Рис. 1. Устройство камеры записи и перфузии. ACSF in = искусственный ввод спинномозговой жидкости; AMP = схемы предварительного усилителя и усилителя / преобразования сигнала, подключенные к осциллографу и компьютерной системе сбора данных; Стим. = изолированный нервный стимулятор постоянного напряжения; Темп. control = автоматический регулятор температуры и монитор.

Рис. 1. Устройство камеры записи и перфузии. ACSF in = искусственный ввод спинномозговой жидкости; AMP = схемы предварительного усилителя и усилителя / преобразования сигнала, подключенные к осциллографу и компьютерной системе сбора данных; Стим. = изолированный нервный стимулятор постоянного напряжения; Темп. control = автоматический регулятор температуры и монитор.

Супрамаксимальные (1,5 x пороговые) стимулы постоянного напряжения (0.2 мс длительностью при 0,3 Гц) были доставлены к интактному дистальному концу изолированного корня, в то время как потенциалы действия одного волокна в проксимальном пучке были усилены, отображены на цифровом запоминающем осциллографе и записаны для компьютерного анализа (рис. 2). Параметры стимула были выбраны так, чтобы минимизировать зависимые от активности изменения свойств аксонов. Длину корня от кончика стимулирующего электрода до регистрирующего электрода измеряли для расчета скорости проводимости на основе измерений латентности проводимости одного аксона.Задержки были измерены с регулируемым разрешением в диапазоне от 0,1 микросекунды для самых коротких задержек до 5 микросекунд для самых длинных. Длину корня, подвергшегося воздействию перфузата, измеряли между кончиком стимулирующего электрода и перегородкой, разделяющей отделы записи и перфузии (средняя длина +/- SD 19 +/- 3,8 мм).

Рис. 2. Пример однокомпонентных потенциалов действия, зарегистрированных одновременно в двух немиелинизированных аксонах задних корешков (скорости проводимости 0.72 и 0,37 м / с). Артефакт стимула, за которым следует комплексный потенциал действия, можно увидеть в начале (слева) графика. Калибровки времени и напряжения показаны на рисунке.

Рис. 2. Пример однокомпонентных потенциалов действия, зарегистрированных одновременно в двух немиелинизированных аксонах дорсальных корешков (скорости проводимости 0,72 и 0,37 м / с). Артефакт стимула, за которым следует комплексный потенциал действия, можно увидеть в начале (слева) следа. Калибровки времени и напряжения показаны на рисунке.

Обнаженная часть корня непрерывно переливалась aCSF при 37 градусах +/- 0,3 градуса Цельсия и скорости потока приблизительно 8 мл / мин. В пилотных экспериментах записи одиночных аксонов в этом препарате были стабильными (изменение скорости проводимости или амплитуды потенциала действия <5%) в течение 6 часов.

Данные были получены для 77 аксонов задних корешков в 34 задних корешках и 41 аксона блуждающего нерва в 21 блуждающем нерве.Скорость проводимости аксонов дорсального корешка колебалась от 25,3 до 0,53 м / с, тогда как скорость проводимости для аксонов блуждающего нерва находилась в диапазоне от 31,4 до 0,76 м / с. Аксоны были разделены на три категории на основе скорости проводимости. Аксоны со скоростью проводимости более 3 м / с считались миелинизированными, тогда как аксоны со скоростью проводимости менее 1,4 м / с считались немиелинизированными. Третья группа аксонов состояла из аксонов со средней скоростью проводимости и, вероятно, состояла как из крупных немиелинизированных, так и из мелких миелинизированных волокон.

Чтобы убедиться, что все измерения проводились в стационарных условиях, измеряли время для достижения стабильного снижения скорости проводимости (увеличения латентности проводимости) во время непрерывного воздействия субблокирующих концентраций лидокаина (150 и 260 микрометров). Данные были получены для 18 аксонов дорсального корешка и 26 аксонов блуждающего нерва, представляющих как миелинизированные, так и немиелинизированные волокна. Эффекты устойчивого состояния были равномерно получены в течение первых 10 минут воздействия препарата при любой концентрации (рис. 3).Это наблюдение согласуется с отсутствием значительных диффузионных барьеров в этом препарате.

Рис. 3. Время достижения установившейся скорости проводимости (латентность проводимости) во время воздействия лидокаина на 260 микрометрах показано выше для 18 дорсальных корешков (10 миелинизированных, 6 немиелинизированных, 2 промежуточных) и 26 (10 миелинизированных, 10 немиелинизированных). , 6 промежуточных) аксонов блуждающего нерва. Скорость проводимости постепенно снижается (увеличивается латентность) в течение первых 10 минут воздействия препарата.Данные представлены как среднее +/- SD.

Рис. 3. Время достижения установившейся скорости проводимости (латентность проводимости) во время воздействия лидокаина на 260 микрометрах показано выше для 18 дорсальных корешков (10 миелинизированных, 6 немиелинизированных, 2 промежуточных) и 26 (10 миелинизированных, 10 немиелинизированные, 6 промежуточных аксонов блуждающего нерва. Скорость проводимости постепенно снижается (увеличивается латентность) в течение первых 10 минут воздействия препарата. Данные представлены как среднее +/- SD.

Восприимчивость к блокаде проводимости, вызванной местным анестетиком, измеряли при трех концентрациях лидокаина, выбранных на основе пилотного исследования, чтобы ограничить концентрацию лидокаина, которая, по оценкам, вызывает 50% -ную частоту блокады проводимости (EC ⁵⁰ ).Как показано на Рисунке 4, при самой высокой концентрации лидокаина (520 микрометров) блокировалось 88% немиелинизированных и 100% миелинизированных аксонов дорзального корешка, тогда как при самой низкой концентрации лидокаина (150 микрометров) только 15% немиелинизированные и 29% миелинизированных аксонов дорсальных корешков были заблокированы. EC ⁵⁰ . Концентрации лидокаина для каждой из ранее описанных групп скорости проводимости оценивали по кривой наименьших квадратов модели нелинейной регрессии. По этому методу концентрации лидокаина EC ⁵⁰ для миелинизированных и немиелинизированных аксонов были одинаковыми: 232 и 228 микрометров соответственно.Аксоны в группе со средней скоростью проведения оказались немного более чувствительными к лидокаину с расчетным значением EC ⁵⁰ , равным 192 микрометра, хотя 95% доверительные интервалы для всех трех групп перекрывались. Концентрации EC ⁵⁰ оценивали простой интерполяцией между более низкими концентрациями лидокаина; однако этот метод не дал результатов, существенно отличающихся от модели линейной регрессии. Внутри типов аксонов не было очевидной корреляции между скоростью проводимости (диаметром аксона) и восприимчивостью к блокаде проводимости.Для этого анализа группы миелинизированных и немиелинизированных аксонов были разделены по скорости проводимости на квартили. Для миелинизированных аксонов частота блока проводимости при 260 микрометрах лидокаина в самом быстром квартиле (блок 75%; CV 20,29 +/- 4,08 м / с; n = 8) существенно не отличалась от таковой в самом медленном квартиле (62,5%). блок; КВ 3,59 +/- 0,25 м / с; n = 8). Аналогичный анализ блока проводимости в немиелинизированных волокнах дал сопоставимые результаты с 66,7% блокированных самых быстрых аксонов (CV 1.21 +/- 0,08 м / с; n = 6) и 83,3% самых медленных аксонов заблокированы (CV 0,75 +/- 0,13 м / с; n = 6).

Рис. 4. Частота блокады проводимости в миелинизированных (n = 32), немиелинизированных (n = 28) и промежуточных (n = 17) группах скорости проводимости аксонов. Для подбора кривой использовалась модель нелинейной регрессии (сигмовидная e-max).

Рис. 4. Частота блокады проводимости в миелинизированных (n = 32), немиелинизированных (n = 28) и промежуточных (n = 17) группах скорости проводимости аксонов.Для подбора кривой использовалась модель нелинейной регрессии (сигмовидная e-max).

Чтобы оценить относительную чувствительность к лидокаину аксонов дорзального корешка и периферических нервов, аксоны блуждающего нерва изучали в отдельной серии экспериментов. При концентрации лидокаина 260 микрометров меньшая часть аксонов блуждающего нерва была заблокирована в каждой группе скорости проводимости (рис. 5). Однако это различие было статистически значимым только для аксонов в категории миелинизированных аксонов (P <0.05; Точный тест Фишера). Концентрация блокирования лидокаина EC ⁵⁰ для немиелинизированных аксонов блуждающего нерва была аппроксимирована простой интерполяцией между двумя исследованными концентрациями лидокаина (260 и 520 микрометров). EC ⁵⁰ , оцененное этим методом, составило 285 микрометров. Оценка EC ⁵⁰ для миелинизированных аксонов (меньше или равная 345 микрометров) не могла быть определена с той же степенью уверенности, потому что все 12 исследованных аксонов были заблокированы при 520 микрометрах лидокаина.

Рис. 5. Частота блокады проводимости в немиелинизированных, промежуточных и миелинизированных группах аксонов дорсального корешка и блуждающего нерва. Число протестированных аксонов указано над каждой полоской. * Р <0,05.

Рис. 5. Частота блока проводимости в немиелинизированных, промежуточных и миелинизированных группах аксонов дорсального корешка и блуждающего нерва. Число протестированных аксонов указано над каждой полоской. * Р <0.05.

Для тех аксонов, в которых лидокаин в 260 микрометрах вызывал блокаду проводимости, средний интервал времени до возникновения блока составлял 3,16 мин для аксонов дорсального корня (n = 33) и 6,52 мин для аксонов блуждающего нерва (n = 14). Эта разница не была статистически значимой. Время до блокады проводимости в миелинизированных аксонах задних корешков (2,98 +/- 0,83 мин; n = 12) существенно не отличалось от времени, измеренного в немиелинизированных аксонах задних корешков (2.81 +/- 0,74 мин; n = 14). Аналогично, при 520 микрометрах лидокаина время до блокады проводимости в миелинизированных аксонах блуждающего нерва (2,80 +/- 0,47 мин; n = 10) и немиелинизированных аксонах блуждающего нерва (2,28 +/- 0,45 мин; n = 9) существенно не различались.

Чувствительность к эффектам блокировки проводимости местных анестетиков можно оценить по измерениям установившейся скорости проводимости во время воздействия препарата, поскольку скорость проводимости уменьшается с уменьшением количества активных натриевых каналов.Скорость проводимости рассчитывалась из измерений длины нерва между стимулирующим и регистрирующим электродами и времени, необходимого для проведения потенциала действия на этом расстоянии (латентность). Таким образом, увеличение латентности проводимости напрямую соответствует снижению скорости проводимости. Воздействие субблокирующих концентраций лидокаина увеличивало латентный период (снижение скорости проводимости) как в миелинизированных, так и в немиелинизированных аксонах дорсальных корешков (рис. 6). Линейный регрессионный анализ по всем группам скорости проводимости выявил значительную прямую корреляцию между контрольной скоростью проводимости (диаметром аксона) и чувствительностью к замедляющему скорость проводимости эффекту лидокаина на 260 микрометрах (r ² = 0.40; P <0,01) и при 150 микрометрах (r ² = 0,26; P <0,01). При 520 микрометрах лидокаина только 3 из 64 аксонов (4,7%) остались разблокированными. Все три из этих устойчивых к лидокаину аксонов имели скорость проводимости менее 1,3 м / с, что соответствует немиелинизированным волокнам. В целом, немиелинизированные аксоны дорсального корешка были значительно менее чувствительны к эффектам лидокаина, замедляющим скорость проводимости, по сравнению с миелинизированными аксонами задних корешков (рис. 7). Однако в группах миелинизированных и немиелинизированных аксонов дорсальных корешков не было значительной корреляции между диаметром аксона и чувствительностью к лидокаину, измеренной по изменениям скорости проводимости.

Рис. 6. Эффекты замедления скорости проводимости (увеличения латентности) субблокирующих концентраций лидокаина на отдельных аксонах дорсальных корешков показаны как функция их контролирующих скоростей проводимости (диаметра аксона). Линии регрессии представляют собой аппроксимацию методом наименьших квадратов данных обратной функции y = a + b / x: (A) стационарные эффекты лидокаина 150 микрометров и (B) стационарные эффекты лидокаина 260 микрометров.

Рис. 6. Эффекты замедления скорости проводимости (увеличение латентности) субблокирующих концентраций лидокаина на отдельные аксоны дорсального корешка показаны как функция их контролирующих скоростей проводимости (диаметра аксона). Линии регрессии представляют собой аппроксимацию методом наименьших квадратов данных обратной функции y = a + b / x: (A) стационарные эффекты лидокаина 150 микрометров и (B) стационарные эффекты лидокаина 260 микрометров.

Рисунок 7.Эффекты замедления скорости проводимости (увеличение латентности) субблокирующих концентраций лидокаина в немиелинизированных, промежуточных и миелинизированных группах скорости проводимости аксонов в спинном корешке и блуждающем нерве. Число протестированных аксонов указано над каждой полоской. Влияние лидокаина на скорость проводимости значительно различается между миелинизированными и немиелинизированными аксонами задних корешков (** P <0,01) и между аксонами блуждающего нерва и дорсального корешка в группе с промежуточной скоростью проводимости (* P <0.002).

Рис. 7. Эффекты замедления скорости проводимости (увеличение латентности) субблокирующих концентраций лидокаина в немиелинизированных, промежуточных и миелинизированных группах скорости проводимости аксонов в спинном корешке и блуждающем нерве. Число протестированных аксонов указано над каждой полоской. Влияние лидокаина на скорость проводимости значительно различается между миелинизированными и немиелинизированными аксонами задних корешков (** P <0,01) и между аксонами блуждающего нерва и дорсального корешка в группе с промежуточной скоростью проводимости (* P <0.002).

Аналогичным образом аксоны блуждающего нерва тестировали при 260 и 520 микрометрах лидокаина. Регрессионный анализ не выявил какой-либо значимой корреляции между диаметром аксона и изменениями скорости проводимости при любой концентрации лидокаина (r ² = 0,04 и 0,05 соответственно). При концентрации лидокаина 260 микрометров аксоны блуждающего нерва в группах с промежуточной и миелинизированной скоростью проведения были немного менее чувствительны к блокирующим эффектам натриевых каналов лидокаином, чем их аналоги из дорсального корешка (рис. 7).Эта разница была статистически значимой только для группы со средней скоростью проводимости. При 520 микрометрах лидокаина только 4 из 41 аксона блуждающего нерва (9,8%) остались разблокированными. Два из этих аксонов имели скорости проводимости менее 1,4 м / с, тогда как оставшиеся два имели скорости проводимости 1,46 и 2,72 м / с. В целом немиелинизированные аксоны блуждающего нерва оказались менее чувствительными к эффектам лидокаина, замедляющим скорость проводимости, по сравнению с миелинизированными аксонами блуждающего нерва; однако эта разница не была статистически значимой.

Длина дорсального корня, подвергшегося воздействию лидокаина, составляла от 11 до 25 мм. Это изменение было результатом хирургического вмешательства во время сбора урожая и степени последующей обрезки отрезанных нервных окончаний. В исследованиях миелинизированных аксонов периферических нервов было продемонстрировано, что восприимчивость к блокаде проводимости, вызванной местным анестетиком, зависит от длины нерва, подвергаемого действию местного анестетика. [10] Чтобы изучить этот эффект на дорсальных корешках, аксоны с открытой длиной 15 мм или меньше сравнивали с аксонами с открытой длиной 20 мм или более.Эти группы коротких и длинных аксонов имели среднюю длину экспонирования 13,5 и 22,4 мм соответственно. Более высокий процент коротких аксонов был заблокирован (фиг. 8) при каждой из трех тестируемых концентраций лидокаина, хотя эти различия не были статистически значимыми. Эффекты продолжительности воздействия в группах миелинизированных или немиелинизированных аксонов были сходными (рис. 8). Длина блуждающего нерва составляла всего от 17 до 25 мм (в среднем 20 мм), поэтому разделение на категории по длине было непрактичным.

Рисунок 8. Частота возникновения блока проводимости в аксонах задних корешков показана как функция длины воздействия: (A) все исследованные аксоны; (B) только миелинизированные аксоны и (C) только немиелинизированные аксоны. Количество аксонов, протестированных в каждой категории, показано над каждой полосой.

Рисунок 8. Частота возникновения блока проводимости в аксонах дорсального корня показана как функция длины воздействия: (A) все исследованные аксоны, (B) только миелинизированные аксоны и (C) только немиелинизированные аксоны.Количество аксонов, протестированных в каждой категории, показано над каждой полосой.

Хотя «принцип размера» является клинически привлекательным объяснением дифференциальной блокады нерва, экспериментальные исследования препаратов одного аксона периферического нерва млекопитающих не смогли продемонстрировать каких-либо корреляций между диаметром аксона (скоростью проводимости) и восприимчивостью к блокаде проведения местного анестетика.[5,6] Более ранние исследования, подтверждающие принцип размера, почти все основывались на измерениях амплитуды CAP. [8] Поскольку снижение амплитуды ВПД, вызванное блокадой проводимости, нельзя было отличить от уменьшения амплитуды ВПД, вызванного временной дисперсией в результате изменения скоростей проводимости, выводы этих исследований относительно дифференциальной блокады могут быть недействительными.

Staiman и Seeman [4] изучали девять аксонов седалищного нерва лягушки и сообщили об обратной корреляции между диаметром аксона и чувствительностью к лидокаину.Эти данные противоречат результатам настоящего исследования и более ранним исследованиям Финка и Кэрнса. [5,6] Это несоответствие может быть объяснено основными различиями между экспериментальными препаратами, включая различия между видами и размерами аксонов. [5] В текущем исследовании чувствительность отдельных аксонов дорсального корешка к лидокаину оценивалась двумя способами. Во-первых, была определена частота устойчивой блокады проводимости при трех концентрациях лидокаина. При концентрациях лидокаина 150 и 520 микрометров немиелинизированные аксоны дорсального корешка оказались немного менее восприимчивыми, чем миелинизированные аксоны дорсального корешка, к блокаде проводимости, хотя расчетные концентрации лидокаина EC ⁵⁰ были почти идентичными (228 vs.232 микрометра). В пределах типов аксонов частота блокады проводимости не коррелировала с диаметром аксона (скоростью проводимости). Это согласуется с результатами исследований периферических нервов Fink и Cairns [5], которые сообщили об отсутствии корреляции между размером волокна и концентрацией блокирования лидокаина в группах миелинизированных или немиелинизированных блуждающих аксонов кроликов.

Второй метод был основан на принципе, что распространение потенциалов действия по аксонам зависит от активации адекватного количества натриевых каналов для деполяризации следующего сегмента нервной мембраны до порога.Таким образом, частичная блокада натриевых каналов приведет как к увеличению порога, так и к уменьшению величины деполяризующего тока. Эти изменения уменьшают эффективное распространение деполяризации и, как следствие, распространение потенциала действия замедляется (скорость проводимости уменьшается) по мере увеличения количества заблокированных натриевых каналов. В конце концов, проводимость прекращается, когда ток деполяризации, предшествующий распространяющемуся потенциалу действия, недостаточен для достижения порога в соседнем участке нервной мембраны.Сравнивая эффекты лидокаина, замедляющие скорость проводимости, во всех аксонах дорсальных корешков, оказалось, что существует прямая корреляция между диаметром аксона и чувствительностью к лидокаину. Однако группа миелинизированных аксонов была значительно более чувствительна, чем группа немиелинизированных аксонов, к эффектам лидокаина, замедляющим скорость проводимости, что, вероятно, объясняет силу общей корреляции. Внутригрупповые корреляции между скоростью проведения и чувствительностью к лидокаину не были значительными.Однако интерпретация этих результатов несколько затруднена из-за неопределенности отделения миелинизированных аксонов от немиелинизированных аксонов на основе скорости проводимости. Например, большие немиелинизированные аксоны могут существовать со скоростями проводимости значительно выше предела 1,4 м / с, используемого в текущем исследовании, и наоборот, небольшие миелинизированные волокна, вероятно, будут существовать со скоростями проводимости ниже предела 3 м / с. По необходимости аксоны, представляющие эти две крайности (<3 и> 1,4 м / с), могут быть отнесены только к группе промежуточных скоростей проводимости.Неудивительно, что, учитывая небольшой размер выборки, устранение самых медленных членов миелинизированных и самых быстрых членов немиелинизированных групп аксонов снизит способность обнаруживать корреляцию между скоростью проводимости в этих группах и любой другой переменной.

Наблюдение, что немиелинизированные волокна менее чувствительны к лидокаину, согласуется с предсказаниями математической модели нервной проводимости в присутствии местного анестетика.[13] В этой модели было обнаружено, что декрементная проводимость выше в миелинизированных аксонах, чем в немиелинизированных аксонах. Авторы предполагают, что в миелинизированных аксонах «вставка пассивного межузлового сегмента приводит к потере энергии, которая способствует развитию декрементной проводимости». В результате уменьшающейся проводимости амплитуда потенциала действия уменьшается в зависимости от расстояния распространения. В конце концов, проводимость нарушается, когда ток деполяризации становится недостаточным для достижения порога в соседнем сегменте мембраны.Таким образом, их модель предсказывает, что немиелинизированные аксоны будут менее восприимчивы к замедлению скорости проводимости и блокаде проводимости.

В исследованиях периферических нервов Fink и Cairns [6,14] немиелинизированные аксоны оказались существенно менее чувствительными к лидокаину, чем миелинизированные аксоны. Например, они сообщили о средней концентрации лидокаина, блокирующей 630 микрометров для немиелинизированных аксонов и 430 микрометров для миелинизированных аксонов в блуждающем нерве кролика.[5] Эти лабораторные наблюдения, аналогичные результатам текущего исследования, противоречат клиническим наблюдениям дифференциальной сенсорной нервной блокады, при которой сенсорные модальности, поддерживаемые немиелинизированными аксонами (например, температура), блокируются первыми, связаны с наибольшим степень блокировки и восстанавливаются последними. Чтобы понять это очевидное несоответствие между клиническими и лабораторными наблюдениями, может быть полезно отделить временные аспекты дифференциальной блокады, которые зависят от различий в длине пути диффузии и диффузионных барьерах, от аспектов, зависящих от истинных различий в чувствительности аксонов.Хотя благоприятный доступ местных анестетиков к немиелинизированным аксонам может привести к появлению повышенной чувствительности к местным анестетическим эффектам (раннее начало и распространение блокады), фактические различия в чувствительности нервных мембран не являются необходимыми для объяснения этих наблюдений. В клинической практике временные аспекты нервной блокады легче всего обнаружить и количественно оценить. За исключением непрерывного введения спинальной и эпидуральной анестезии, стабильные условия во время блокады регионарного нерва достигаются редко.Таким образом, временные аспекты дифференциальной нервной блокады имеют тенденцию доминировать в наших клинических представлениях. Кроме того, поскольку местные анестетики предпочитают связываться с натриевыми каналами в открытом и неактивном состояниях [15,16], в отличие от каналов в состоянии покоя, появление дифференциального блока может частично зависеть от внутренних различий в фоновой нервной активности. В присутствии лидокаина добавление частотно-зависимого (фазового) блока к тоническому блоку натриевых каналов в состоянии покоя может привести к появлению дифференциального блока в активных группах аксонов.Например, натриевые каналы в больших и малых аксонах могут быть одинаково восприимчивы к блокированию лидокаином. Однако, если величина спонтанной фоновой активности значительно выше в группе маленьких аксонов, эти аксоны, по-видимому, неправильно имеют натриевые каналы с более высокой чувствительностью к лидокаину.

Как предположил Финк [7], клиническое проявление дифференциальной блокады проводимости мелких волокон может сильно зависеть от длины аксона, подвергнутого воздействию местного анестетика.Таким образом, при спинальной анестезии аксоны в длинных интратекальных сегментах поясничных корешков более восприимчивы к блокаде проводимости, чем аксоны в значительно более коротких шейных и грудных корешках. Эта повышенная чувствительность, вероятно, является результатом снижения проводимости [10] в сочетании с повышенной вероятностью блокирования трех последовательных узлов при концентрациях местного анестетика, близких к пороговой для блокады проводимости: Tasaki [17] продемонстрировал, что потенциалы действия в больших миелинизированных аксонах амфибий могут нарушать двухузловой блок, но никогда три заблокированных узла.В более коротких спинных корешках аксоны большого диаметра будут иметь меньшее количество узлов, подвергающихся воздействию местного анестетика, и, следовательно, могут быть более устойчивыми к блокаде проводимости, чем их аналоги меньшего диаметра, в которых больше узлов будет подвергаться воздействию анестетика. В текущем исследовании не наблюдалось значительного влияния продолжительности воздействия на частоту возникновения блокады проводимости как в миелинизированных, так и в немиелинизированных аксонах дорсальных корешков. Raymond et al. [10] определили «критическую длину» как длину аксона, подвергнутого действию лидокаина в определенной концентрации, через которую 50% потенциалов действия не могут распространяться.На шести миелинизированных аксонах седалищного нерва лягушки, где были проведены серийные измерения критической длины, они продемонстрировали, что при длине экспозиции более 10 мм требования к анестезии менялись минимально по сравнению с требованиями к анестезии при критических длинах менее 10 мм. Возможно, наши самые короткие волокна (открытая длина 11–15 мм) были слишком длинными, чтобы проявлять какие-либо эффекты дифференциальной блокировки.

В качестве альтернативы, дифференциальная блокада между сенсорными аксонами может зависеть не от дифференциальной блокады проводимости, а от дифференциального воздействия на восприятие.[18] Используя микронейрографические методы, MacKenzie et al. продемонстрировали, что восприятие местного охлаждения кожи у людей-добровольцев можно предотвратить с помощью концентрации лидокаина, недостаточной для блокирования низкочастотной проводимости в сигма-волокнах A, которые, как известно, опосредуют это ощущение. Таким образом, восприятие определенного ощущения может зависеть в первую очередь от передачи значимых шаблонов данных с импульсным кодированием. Местные анестетики, временно воздействуя на постимпульсную возбудимость мембран и за счет зависимого от употребления воздействия на натриевые каналы [19], могут значительно нарушить паттерны возбуждения в сенсорных нервах, тем самым препятствуя восприятию без блокирования проводимости.

Наконец, клиническое проявление дифференциальной нервной блокады может быть результатом местного анестезирующего воздействия на участки, проксимальные к аксону дорсального корешка. Известно, что местные анестетики обладают множеством эффектов в дополнение к их хорошо изученному действию на натриевые каналы (см. Обзор Баттерворта и Стрихарца [20]). Эти эффекты включают пресинаптическое ингибирование кальциевых каналов и высвобождения нейромедиаторов, а также влияние на мембранные ферменты (например,g., ионные насосы, связанные с натрий-калиевой АТФазой) и системы вторичных мессенджеров (например, аденилатциклаза). Недавно мы продемонстрировали, что субанестетические концентрации лидокаина (3,6–36 микрометров) способны избирательно подавлять опосредованный С-волокном ноцицептивный потенциал спинного мозга. [21] Этот антиноцицептивный эффект лидокаина не опосредован опиоидными рецепторами или фракционной блокадой активируемых напряжением натриевых каналов. Этот избирательный эффект лидокаина, вероятно, опосредован на участках спинного мозга, независимо от аксональных натриевых каналов.

Таким образом, мы представили первые измерения чувствительности к местным анестетикам в отдельных миелинизированных и немиелинизированных аксонах дорсальных корешков. Кроме того, мы продемонстрировали, что по сравнению с немиелинизированными аксонами, миелинизированные аксоны дорсального корешка значительно более чувствительны к статическим эффектам блокирования натриевых каналов лидокаином. Однако в группах миелинизированных и немиелинизированных аксонов не было обнаружено связанных с размером различий в чувствительности к лидокаину.Сравнение аксонов задних корешков с аксонами блуждающего нерва показало, что аксоны задних корешков по своей природе более чувствительны к лидокаину, чем их аналоги из периферических нервов. Мы предполагаем, что дифференциальная блокада нерва может зависеть от множества факторов, косвенно связанных с диаметром аксона, включая миелинизацию, специфическую сенсорную функцию, уровень активности покоя (фазовый блок) и экстрааксональные эффекты местных анестетиков.

типов дифференциалов и принцип их работы

Как и большинство вещей в современных автомобилях, простая зубчатая передача, известная как дифференциал, подвергалась постоянным усовершенствованиям и экспериментам, что привело к появлению целого ряда типов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Концепция дифференциала, то есть позволяющая колесам, установленным на одной оси, вращаться независимо друг от друга, является древней конструкцией, и первый известный пример ее использования был зарегистрирован в Китае в 1^-м -м тысячелетии до нашей эры.

Хотя это было задолго до изобретения автомобиля, повозки, повозки и колесницы все еще страдали от той же проблемы, связанной с проскальзыванием или волочением одного колеса на поворотах, что увеличивало износ и приводило к повреждению дорог.

Появление двигателей, приводящих в движение передние или задние колеса для приведения в движение транспортного средства, вместо того, чтобы просто тянуть их на лошади, добавило новую проблему, которую необходимо преодолеть — как обеспечить независимое вращение, сохраняя при этом возможность приводить в действие оба колеса.

Первые автомобили не пытались, они просто приводили в движение только одно колесо на независимой оси. Но это было далеко от идеала, так как это означало, что они были недостаточно мощными и часто сталкивались с проблемами сцепления на любом другом участке, кроме твердой, ровной поверхности.

В конечном итоге это привело к разработке открытого дифференциала до того, как были разработаны другие более сложные типы для преодоления более сложных условий вождения.

Посмотрите это видео, в котором с помощью трехмерных изображений объясняется, как работают следующие типы дифференциала:

Открытый дифференциал:

Дифференциал в своей основной форме состоит из двух половин оси с шестерней на каждом конце, соединенных вместе третьей шестерней, составляющих три стороны квадрата.Обычно это дополняется четвертой передачей для дополнительной силы, завершая квадрат.

Этот базовый блок затем дополнительно дополняется кольцевой шестерней, добавляемой к корпусу дифференциала, который удерживает основные основные шестерни, и эта кольцевая шестерня позволяет приводить колеса в движение путем соединения с приводным валом через шестерню.

^{В этом примере вы можете видеть три стороны внутреннего зубчатого колеса, составляющего основной механизм, причем большая синяя шестерня представляет коронную шестерню, которая будет соединяться с приводным валом.На левом изображении показан дифференциал с обоими колесами, вращающимися с одинаковой скоростью, а на правом изображении показано, как внутренние шестерни входят в зацепление, когда одно колесо вращается медленнее, чем другое.}

Эта зубчатая передача составляет дифференциал открытого типа и является наиболее распространенным типом автомобильного дифференциала , от которого происходят более сложные системы.

Преимущество этого типа в основном ограничивается основной функцией любого дифференциала, как описано ранее, с упором в первую очередь на обеспечение возможности поворота оси более эффективно, позволяя колесу за пределами поворота двигаться с большей скоростью, чем внутреннее колесо. поскольку он покрывает больше земли.Он также выигрывает от того, что его базовая конструкция относительно дешева в производстве.

Недостатком этого типа является то, что, поскольку крутящий момент распределяется равномерно между обоими колесами, количество мощности, которое может передаваться через колеса, ограничивается колесом с наименьшим сцеплением.

По достижении предела тяги обоих колес вместе, колесо с наименьшим тяговым усилием начнет вращаться, что еще больше снижает этот предел, поскольку сопротивление со стороны уже вращающегося колеса еще меньше.

Прочтите наш блог о турбонагнетателях, нагнетателях и безнаддувных двигателях

Заблокированный дифференциал:

Блокировка или блокировка дифференциала — вариант, встречающийся на некоторых транспортных средствах, в первую очередь на тех, которые едут по бездорожью. По сути, это открытый дифференциал с возможностью блокировки на месте для создания фиксированной оси вместо независимой. Это может происходить вручную или с помощью электроники в зависимости от технологии в автомобиле.

Преимущество заблокированного дифференциала заключается в том, что он может получить значительно большее тяговое усилие, чем открытый дифференциал .Поскольку крутящий момент не распределяется поровну 50/50, он может передавать больший крутящий момент на колесо, которое имеет лучшее сцепление с дорогой, и не ограничивается более низким сцеплением другого колеса в любой данный момент.

Поскольку маловероятно, что вы будете двигаться со скоростью и обычно путешествуете по неровной поверхности, проблема торможения и износа шин на поворотах на неподвижной оси является меньшей проблемой.

Одним из недостатков заблокированных дифференциалов называется заедание, которое возникает, когда в трансмиссии накапливается избыточная энергия вращения (крутящий момент), и ее необходимо высвободить — обычно это достигается за счет отрыва колес от земли для сброса положения.Или просто сняв замки, когда они больше не нужны.

Представьте себе длинную картонную трубку, удерживаемую на каждом конце, а затем скручивающую трубку в противоположных направлениях до такой степени, что трубка не могла больше выдерживать силу, складывалась и рвалась — это связывание. Это происходит из-за того, что колеса движутся с разной скоростью, что приводит к скручиванию осей и увеличению давления на шестерни, но нагрузки на колеса и их повышенного тягового усилия достаточно, чтобы предотвратить проскальзывание шин и сбросить давление.

Сварной / золотниковый дифференциал:

Сварные дифференциалы, по сути, такие же, как заблокированный дифференциал, только он был постоянно приварен из открытого дифференциала к фиксированной оси (также известный как дифференциал золотника). Обычно это делается только в определенных обстоятельствах, когда характеристики заблокированного дифференциала / Фиксированная ось, которая позволяет поддерживать одновременное вращение обоих колес, желательны — например, в автомобилях, предназначенных для дрифта.

Обычно это не рекомендуется, так как тепло от сварки может снизить прочность компонентов и увеличить риск катастрофического отказа детали — что может даже привести к тому, что сломанные шестерни дифференциала взорвутся через корпус дифференциала и представляют опасность для других участников дорожного движения и пешеходов.

Дифференциал повышенного трения:

LSD объединяет преимущества открытого и заблокированного дифференциалов через более сложную систему. Есть две категории, которые используют разные формы сопротивления для достижения одного и того же эффекта:

Механическое сцепление LSD:

Этот тип LSD окружает ту же самую центральную шестерню, видимую на открытом дифференциале, парой нажимных колец, которые оказывают усилие на два набора дисков сцепления, расположенных рядом с шестернями.Это обеспечивает сопротивление независимому вращению колес, изменяя действие дифференциала с открытого на заблокированный — и обеспечивая ему повышенное тяговое усилие, которое этот тип выигрывает от более открытого дифференциала.

На этом разрезе вы можете видеть нажимные кольца (также срезанные), окружающие центральные шестерни, которые при вращении раздвигаются центральными штифтами шестерни, прижимающимися к наклонным поверхностям. Это движение толкает нажимные кольца на блоки сцепления (желтый и синий) с обеих сторон, создавая сопротивление и изменяя поведение оси с открытого на фиксированный.

Блоки LSD с механическим сцеплением

также делятся на подтипы, которые ведут себя немного по-разному и изменяются при воздействии давления на диски сцепления и нажимные кольца:

• В одностороннем LSD давление действует только при ускорении. Это означает, что при прохождении поворотов и выключении мощности дифференциал ведет себя как открытый тип, позволяя им поворачиваться независимо, но при ускорении принудительное вращение дифференциала создает трение в дисках сцепления, блокируя их на месте, чтобы получить больше тяги.
• A Двусторонний LSD делает шаг вперед и оказывает давление на диски сцепления также при замедлении, чтобы улучшить устойчивость при торможении на дорожном покрытии с изменчивой поверхностью.
• Полуторный снова пытается объединить лучшее из обоих подтипов, оказывая большее давление при ускорении и меньшее — при замедлении.

Обратной стороной механических LSD является то, что они требуют регулярного технического обслуживания для поддержания работоспособности и склонны к полному износу, что приводит к дорогостоящей замене деталей.

Вязкий LSD:

Второй тип дифференциала повышенного трения, в котором вместо муфт используется густая жидкость для создания сопротивления, необходимого для изменения поведения дифференциала между разомкнутым и заблокированным состояниями. Из-за того, что у них меньше движущихся частей, чем у механических LSD, VLSD проще, но также имеют более широкий спектр преимуществ и недостатков по сравнению с ними.

В своей основной работе эффект более плавный в применении, чем механические LSD, поскольку сопротивление растет в унисон со скоростью, на которой движутся колеса по сравнению с корпусом дифференциала, обеспечивая очень постепенное увеличение.

VLSD также могут более эффективно направлять крутящий момент на колесо, которое имеет большее тяговое усилие . Поскольку жидкость действует так, чтобы сопротивляться пониженной скорости, если колесо когда-либо теряет сцепление с дорогой и вращается, разница в скорости между двумя колесами внутри дифференциала создает большее сопротивление более медленному движущемуся колесу, передавая больший крутящий момент от ведущего вала на него.

VLSD становятся менее эффективными при длительном использовании, поскольку жидкость нагревается, они становятся менее вязкими и обеспечивают меньшее сопротивление.Он также не может блокироваться так же полно, как механический LSD, из-за того, что жидкость не может обеспечить абсолютное сопротивление в подходящем пространстве.

Недостатком как механических, так и вязких LSD является то, что система не всегда эффективно направляет крутящий момент во время прохождения поворотов на высокой скорости, поскольку она может интерпретировать более быстро движущееся внешнее колесо как потерю сцепления. Затем он направляет крутящий момент на внутреннее колесо, создавая избыточную / недостаточную поворачиваемость в момент, противоположный тому, когда это необходимо.

Дифференциал Torsen:

В дифференциале Torsen ( Tor que — Sen sing) используется хитроумная передача, обеспечивающая тот же эффект, что и дифференциал с ограниченным скольжением, без необходимости использования муфт или гидравлического сопротивления.

Это достигается за счет добавления слоя червячной передачи к традиционной передаче открытого дифференциала. Эти наборы червячных шестерен, действующих на каждую ось, обеспечивают сопротивление, необходимое для передачи крутящего момента, которое затем достигается за счет того, что червячные шестерни находятся в постоянном зацеплении друг с другом через соединенные прямозубые цилиндрические шестерни.

_{На первом и втором изображениях показаны три пары червячных шестерен, находящихся в зацеплении с каждой половиной оси — с цилиндрическими шестернями на конце каждого червяка, соединяющими пары.Именно это соединение передает крутящий момент от одного колеса к другому, когда одна ось начинает вращаться быстрее, чем другая. В то время как первое и второе изображения имеют оригинальный дизайн торсена, третье изображение представляет собой вторую версию дифференциала торсена. В новой конструкции червячные шестерни переставлены на одну линию с осями, но при этом выполняют то же механическое действие. Каждая червячная передача все еще находится в контакте со своей парой, и только одна сторона оси с зазорами в шестерне удаляет зацепление с другой стороны.}

Постоянное зацепление между двумя сторонами дифференциала имеет дополнительное преимущество, заключающееся в немедленной передаче крутящего момента, что делает его чрезвычайно чувствительным к изменяющимся дорожным и дорожным условиям.

В то время как открытый дифференциал всегда должен распределять крутящий момент 50/50 между каждым колесом, дифференциал Torsen способен направлять больший процент крутящего момента через одно колесо в зависимости от передаточных чисел шестерен. Этот устраняет ограничение мощности, которое испытывают открытые дифференциалы , потому что величина доступного крутящего момента не ограничивается величиной тяги в любом колесе.

Кроме того, зубчатая передача также может быть обработана таким образом, чтобы придавать другое отношение сопротивления при ускорении и замедлении, как это делает полутораходовой дифференциал повышенного трения.

Все это достигается механически без использования электроники или каких-либо скоропортящихся деталей, приносимых в жертву трению, и в целом дифференциал Torsen является превосходной механической системой , которая сочетает в себе основные преимущества всех перечисленных выше типов дифференциалов.

Прочтите наш блог о трансмиссиях с двойным сцеплением и принципах их работы

Активный дифференциал:

Очень похоже на дифференциал повышенного трения, в активном дифференциале по-прежнему используются механизмы, обеспечивающие сопротивление, необходимое для передачи крутящего момента с одной стороны на другую, но вместо того, чтобы полагаться на чисто механическую силу, эти муфты могут активироваться электронным способом.

Активный дифференциал может использовать электронику для искусственного изменения механических сил, которые система испытывает при изменении условий движения.Это делает их управляемыми и, следовательно, программируемыми, а с помощью ряда датчиков на транспортном средстве компьютер может автоматически определять, на какие ведущие колеса и когда направить мощность.

Это радикально улучшает характеристики, особенно на несовершенных дорожных покрытиях, и особенно нравится водителям ралли, чьи автомобили выдерживают быстро меняющиеся условия вождения и нуждаются в системе, которая может не отставать от их непрерывных регулировок транспортного средства.

Дифференциал с вектором крутящего момента:

TVD продвигает эту усовершенствованную с помощью электроники систему еще дальше, используя ее для управления углом или вектором транспортного средства в поворотах и ​​выходе из них, побуждая определенные колеса получать больший крутящий момент в ключевые моменты, что улучшает характеристики прохождения поворотов.

Активировав сцепление, противоположное тому, что обычно включает LSD с чисто механическим приводом, вы можете использовать этот эффект для помощи в рулевом управлении, а также снизить мощность, преодолевая недостатки системы LSD.

При входе в поворот, многоходовой LSD оказывает сопротивление обоим колесам, чтобы хотя бы частично заблокировать ось и стабилизировать ее при торможении, которое затем высвобождается, когда скорость колеса падает и автомобиль поворачивает, позволяя колесам вращаться. на разных скоростях.

Однако, вместо того, чтобы ослабить сопротивление на обоих колесах, TVD продолжает активировать сцепление только на внешнем колесе, увеличивая сопротивление, испытываемое этим колесом, и заставляя систему передавать через него больший крутящий момент. Этот дисбаланс внешней силы способствует резкому повороту автомобиля в повороте и снижению недостаточной поворачиваемости.

Продолжая применять это сопротивление через поворот, когда транспортное средство проходит вершину и начинает ускоряться, оно будет продолжать игнорировать нормальный многосторонний LSD, который снова будет интерпретировать более быстрое движение внешнего колеса как пробуксовку и отвлекать крутящий момент во время ускорения до внутреннее колесо, которое воспринимается как лучшее сцепление.

Когда TVD оказывает большее сопротивление муфте внешних колес, он обманом заставляет систему отводить через него больший крутящий момент — увеличивая величину мощности, которую можно приложить , и уменьшая недостаточную поворачиваемость, возникающую при ускорении на выходе из поворота.

_{Желтая стрелка указывает на передачу крутящего момента, происходящую через угол, создаваемую искусственным сопротивлением, оказываемым TVD на внешнее колесо. Это позволяет добиться большего ускорения на выходе из поворота, в то же время повышая поворачиваемость автомобиля.}

Дифференциал с вектором крутящего момента способен передавать 100% доступного крутящего момента через одно колесо, когда это необходимо в самых экстремальных обстоятельствах.

Обратной стороной этой системы является то, что она очень сложна и очень дорога, и обычно используется только для гонок / треков из-за ее потенциала для прохождения поворотов на высокой скорости.

У каждой системы есть свои преимущества и недостатки, и хотя более сложные системы, как правило, лучше, их стоимость намного превышает стоимость более простых систем.

Как и в случае с любым другим автомобилем, польза, которую вы получите от каждой системы, зависит от того, что именно вы будете делать со своим автомобилем и на что вам нужен ваш дифференциал. У вас не будет особой необходимости в дифференциале векторизации крутящего момента при посещении местного супермаркета, если только вы не воображаете себя в следующем WRC и не можете позволить себе штраф — но вам может понадобиться дифференциал блокировки, если вы живете в сельской местности. лучше доступен для внедорожника.

Щелкните здесь для визуального просмотра различных типов дифференциала.

MAT FOUNDRY GROUP ЯВЛЯЕТСЯ ВЕДУЩИМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ СЕРЫХ И ЧУГУННЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ. ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О НАС ПРОСМОТРЕТЬ НАШИ ПРОДУКТЫ ИЛИ СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ СЕГОДНЯ

Дифференциальный — Физика автомобиля Pro

Дифференциальный блок состоит из одного входа и двух выходов. Дифференциалы всегда разделяют вход крутящий момент 50% на каждый выход. После этого происходит передача крутящего момента между выходами в зависимости от тип дифференциала и состояние входа и выхода.

Стандартный контроллер автомобиля выставляет дифференциал конфигурацию в разделе «Трансмиссия».

Блоки дифференциала могут использоваться в любом количестве и в любом сочетании (примеры трансмиссии). Смоделированы все ожидаемые и неожиданные эффекты.

Передаточное число

Передаточное отношение на входе к выходу дифференциала. Технические характеристики автомобилей обычно относятся к это соотношение равно Конечное соотношение . Этот параметр является общим для всех дифференциальных типов.

Открыть

Стандартный открытый дифференциал, установленный на большинстве коммерческих автомобилей.

Видео: как работает дифференциал?

Заблокировано

Катушка, заставляющая оба выхода вращаться с одинаковой скоростью, со всеми побочными эффектами.

Заблокированные дифференциалы обычно используются в дрифте. В нормальных ситуациях автомобиль обычно отказываются рулить.

Вязкая

Выходы объединяются в зависимости от параметров.Состояние блокировки и передача крутящего момента зависят от разницы скоростей между обоими выходами.

Предварительный натяг (Нм)

Минимальный крутящий момент, который соединяет оба выхода.

Силовая жесткость (%)

Жесткость муфты между обоими выходами, когда на входе подается прямой крутящий момент ( мощность ). 0.0 — открытый дифференциал. 1.0 — это заблокированный дифференциал.

Береговая жесткость (%)

Жесткость муфты между обоими выходами, когда на входе действует обратный крутящий момент ( выбег ).0.0 — открытый дифференциал. 1.0 — это заблокированный дифференциал.

Вязкостной дифференциал можно настроить так, чтобы имитировать открытый дифференциал или, в крайнем случае, золотник, и практически любая комбинация между ними. Примеры:

Тип	Предварительная нагрузка	Power Stiffnes	Береговая жесткость
Открыть	0	0	0
Заблокировано	(любое)	1	1
Коэффициент вязкости по замку (%)	0	% <1	% <1
Вязкостная по крутящему моменту (Нм)	крутящий момент	0	0

Пакет сцепления

Состояние блокировки и передача крутящего момента зависят от входного крутящего момента, включающего муфту.Они ведут себя как открытый дифференциал, когда крутящий момент не прикладывается или один из выходов не имеет сопротивления (т.е. когда колесо поднято).

Дифференциалы в этой категории включают Salisbury, Limited Slip (1-ходовой, 1,5-ходовой, 2-ходовой), Powerflow, Блокировка крутящего момента, VariLock …

Предварительный натяг сцепления (Нм)

Минимальная передача крутящего момента, обеспечиваемая муфтой сцепления. Выходы связаны этим значением.

Пакет сцепления, трение

Коэффициент трения пакета сцепления.

Угол поворота (градусы)

Угол рампы, применяемый, когда на вход поступает прямой крутящий момент ( мощность ).

Угол наклона (градусы)

Угол рампы, применяемый, когда на вход поступает обратный крутящий момент (, выбег, ).

Видео: Работа дифференциала повышенного трения (блок сцепления, углы рампы, 1-ходовой, 2-ходовой, 1,5-ходовой)
Видео: Общие сведения о дифференциале ограниченного скольжения (блок сцепления, предварительная нагрузка)

Смещение крутящего момента

Входной крутящий момент смещен между выходами пропорционально выходу с меньшим сопротивлением.Соотношение определяет, какой крутящий момент может быть смещен на выход с наибольшим сопротивлением. Они ведут себя как открытые дифференциал, когда крутящий момент не приложен или один из выходов не имеет сопротивления.

Дифференциалы в этой категории включают Torsen, Quaife, Truetrac, смещение крутящего момента / определение крутящего момента дифференциалы повышенного трения дифференциалы …

Предварительный натяг крутящего момента (Нм)

Минимальный крутящий момент для обоих выходов.

Коэффициент мощности (n)

Соотношение n: 1 крутящего момента, прикладываемого к выходу с наибольшим сопротивлением, когда вход принимает передний крутящий момент ( мощность ).

Коэффициент выбега (n)

Соотношение n: 1 крутящего момента, прикладываемого к выходу с наибольшим сопротивлением, когда вход принимает обратный крутящий момент ( выбег ).

Например, дифференциал Torsen 4: 1 можно настроить, установив предварительную нагрузку 0 и оба передаточных числа на 4.

Диагностика дифференциальных эффектов

Лучше всего использовать график вращения колеса дисплея производительности компонент. Он показывает окружную скорость колеса для каждого колеса.Вы можете увидеть разницу скорость между левым и правым ведущими колесами, и сравните, как дифференциал влияет на нее в разные ситуации.

Вот диаграмма для открытого дифференциала при резком ускорении после поворота. Внутренний колесо теряет тягу и снижает ускорение:

Такая же ситуация с дифференциалом пакета муфты по умолчанию . После минимального скольжения блокируется дифференциал и позволяет обоим ведущим колесам одновременно набирать тягу, обеспечивая лучший разгон:

Список литературы

http: // www.taylor-race.com/sites/default/files/understanding_differentials.pdf
http://www.racer.nl/tutorial/differentials.htm
http://www.teamhealeytexas.com/Technical%20Articles/Differentials1.htm
http://www.intothered.dk/simracing/differential.html
http://www.zhome.com/ZCMnL/tech/Torsen/Torsen.htm

Видео

Видео: как работает дифференциал?
Видео: Работа дифференциала повышенного трения (блок сцепления, углы рампы, 1-ходовой, 2-ходовой, 1,5-ходовой)
Видео: Общие сведения о дифференциале повышенного трения (блок сцепления, предварительная нагрузка)

Дифференциал.Настройки

  пространство имен VehiclePhysics
{
открытый класс Дифференциальный: Блок
    {
    общедоступное перечисление Type {Open, Locked, Viscous, ClutchPack, TorqueBias};

    [Сериализуемый]
    Настройки публичного класса
        {
        // Тип дифференциала

        общедоступный Тип type = Type.Viscous;

        // Передаточное число дифференциала

        [Диапазон (1,12)]
        public float gearRatio = 3,7f;

        // Настройки вязкого типа:
        //
        // Предварительная нагрузка: крутящий момент (Нм), необходимый для вращения шестерен дифференциала
        // Жесткость: коэффициент блокировки (%) между обоими выходами
        //
        // 0.0 = Открытый дифференциал. Нет передачи крутящего момента между выходами.
        // 1.0 = Заблокировано (катушка, ведущая ось). Выходы ведут себя как связанные с жестким стержнем.

        предварительная загрузка публичного поплавка = 0,0f;
        [Диапазон (0,1)]
        public float powerStiffness = 0.2f;
        [Диапазон (0,1)]
        общественный поплавок CoastStiffness = 0.2f;

        // Настройки типа пакета сцепления:
        //
        // Предварительная нагрузка: крутящий момент (Нм), необходимый для вращения шестерен дифференциала
        // clutchPackFriction: отношение мощности к коэффициенту трения пакета сцепления (зависит от количества и состава)
        // powerAngle: угол наклона (º) для режима мощности (~ 30-80º)
        // CoastAngle: угол наклона (º) для режима наката (~ 30-80º)
        //
        // Примечание: значения трения сцепления выше 0.5 и низкие углы наклона (<45) могут заблокировать
        // дифференциал только при инерции колеса (одно колесо поднято). Не очень реалистично.

        public float clutchPreload = 50.0f;
        [Диапазон (0,1)]
        public float clutchPackFriction = 0.4f;
        [Диапазон (10,90)]
        public float powerAngle = 45.0f;
        [Диапазон (10,90)]
        общественный поплавок CoastAngle = 80.0f;

        // Настройки смещения крутящего момента:
        //
        // Предварительная нагрузка: крутящий момент (Нм), необходимый для вращения шестерен дифференциала
        // Соотношение: пропорция крутящего момента, который может быть передан с одного выхода на другой.//
        // 1 = 1: 1 Открытый дифференциал. Оба выхода получают меньший момент сопротивления.
        // 2 = смещение крутящего момента 2: 1. В два раза больше крутящего момента выхода с наименьшим сопротивлением
        // можно перевести на выход с максимальным сопротивлением. Разделение крутящего момента 66% - 33%.
        // 5 = смещение крутящего момента 5: 1. Разделение крутящего момента увеличивается до 20% - 80%
        // Это дифференциал Торсена (5: 1).

        Public Float TorquePreload = 0,0f;
        [Диапазон (1,10)]
        public float powerRatio = 5.0f;
        [Диапазон (1,10)]
        public float CoastRatio = 5.0f;
        }
    }
}

  

мм5.fm.bk

% PDF-1.6 % 1538 0 объект > эндобдж 837 0 объект > эндобдж 1535 0 объект > поток 2007-09-26T13: 10: 15-04: 002007-09-24T14: 41: 29-04: 002007-09-26T13: 10: 15-04: 00Adobe Illustrator CS2application / pdf

mm5.fm.bk

Робин

uuid: eb44e03d-562c-401e-9979-67de393aaed0uuid: 59d20935-26f9-4cbf-9567-aadb4a1c7236 Adobe PDF-библиотека 7.77 конечный поток эндобдж 1562 0 объект > / Кодировка >>>>> эндобдж 1515 0 объект > эндобдж 1561 0 объект > эндобдж 1006 0 объект > эндобдж 1007 0 объект > эндобдж 1008 0 объект > эндобдж 1009 0 объект > эндобдж 1010 0 объект > эндобдж 1011 0 объект [1267 0 R] эндобдж 1012 0 объект [1263 0 R] эндобдж 1013 0 объект [1259 0 R] эндобдж 1014 0 объект [1255 0 R] эндобдж 1015 0 объект [1251 0 R] эндобдж 1016 0 объект [1247 0 R] эндобдж 1017 0 объект [1243 0 R] эндобдж 1018 0 объект [1239 0 R] эндобдж 1019 0 объект [1235 0 R] эндобдж 1020 0 объект [1231 0 R] эндобдж 1021 0 объект [1227 0 R] эндобдж 1022 0 объект [1223 0 R] эндобдж 1023 0 объект [1219 0 R] эндобдж 1024 0 объект [1215 0 R] эндобдж 1025 0 объект [1211 0 R] эндобдж 1026 0 объект [1207 0 R] эндобдж 1027 0 объект [1203 0 R] эндобдж 1028 0 объект [1199 0 R] эндобдж 1029 0 объект [1195 0 R] эндобдж 1030 0 объект [1191 0 R] эндобдж 1031 0 объект [1187 0 R] эндобдж 1033 0 объект [1179 0 R] эндобдж 1034 0 объект [1175 0 R] эндобдж 1035 0 объект [1171 0 R] эндобдж 1036 0 объект [1167 0 R] эндобдж 1037 0 объект [1163 0 R] эндобдж 1038 0 объект [1159 0 R] эндобдж 1039 0 объект [1155 0 R] эндобдж 1040 0 объект [1151 0 R] эндобдж 1041 0 объект [1147 0 R] эндобдж 1042 0 объект [1143 0 R] эндобдж 1043 0 объект [1139 0 R] эндобдж 1044 0 объект [1135 0 R] эндобдж 1045 0 объект [1131 0 R] эндобдж 1046 0 объект [1127 0 R] эндобдж 1047 0 объект [1123 0 R] эндобдж 1048 0 объект [1119 0 R] эндобдж 1049 0 объект [1115 0 R] эндобдж 1050 0 объект [1111 0 R] эндобдж 1051 0 объект [1107 0 R] эндобдж 1052 0 объект [1103 0 R] эндобдж 1053 0 объект [1099 0 R] эндобдж 1054 0 объект [1095 0 R] эндобдж 1055 0 объект [1091 0 R] эндобдж 1056 0 объект [1087 0 R] эндобдж 1057 0 объект [1083 0 R] эндобдж 1058 0 объект [1079 0 R] эндобдж 1059 0 объект [1075 0 R] эндобдж 1060 0 объект [1071 0 R] эндобдж 1061 0 объект [1067 0 R] эндобдж 1062 0 объект [1063 0 R] эндобдж 1063 0 объект > эндобдж 1064 0 объект > эндобдж 344 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / Свойства >>> / ExtGState >>> / Тип / Страница >> эндобдж 1534 0 объект > эндобдж 345 0 объект > поток HlW ۊ lI ܝ AACJc ޵ "2 # ʡ y {DǏ ^ 폿 x ׏;?; Kgx = ~ __} ~ 돏 vo e = Gz} gWv + t ڮ nDrW˕ [t + 6 | gvw 嘍] 9 [:? UOTR;}" " Do˗ ^.= _8B @ / xB

Дифференциал как планетарная коническая шестерня

Описание

Блок открытого дифференциала реализует дифференциал как планетарную коническую шестерню тренироваться. Блок подгоняет коническую шестерню карданного вала к конической шестерне венца (венца). Ты можно указать:

Используйте блок Open Differential для:

• Динамически соедините карданный вал после трансмиссии с осями колес или карданные шарниры

• Модель упрощенная или более старая трансмиссия, когда оптимально Контроль тяги не требует пассивной или активной векторизации крутящего момента

• Модель механического разделения мощности в стандартной коробке передач и сценарии приводной линии

Блок подходит для использования в аппаратно-программном обеспечении. (HIL) и рабочие процессы оптимизации.Все параметры настраиваются.

Блок использует систему координат, которая производит положительную шину и движение автомобиля для стандартного двигателя, трансмиссии и дифференциала конфигурации. Стрелки указывают на положительное движение.

Эффективность

Чтобы учесть эффективность блока, используйте параметр Коэффициенты эффективности . В этой таблице приводится сводная информация о реализации блока для каждой настройки.

Настройка	Реализация
Константа	Постоянный КПД, который можно установить с помощью параметра Постоянный коэффициент полезного действия .
Крутящий момент, температура и частота вращения ведущего вала	КПД как функция входного крутящего момента базовой шестерни, температуры воздуха и приводного вала скорость. Используйте эти параметры, чтобы указать таблицу поиска и точки останова: Таблица поиска эффективности, eta_tbl Контрольные точки по крутящему моменту, Trq_bpts Контрольные точки эффективности скорости, omega_bpts Температурные контрольные точки КПД, Temp_bpts Для температуры воздуха вы можете: Выберите Входная температура , чтобы создать входной порт. Установить Температура окружающей среды, Tamb значение параметра. Чтобы выбрать метод интерполяции, используйте Метод интерполяции параметр. Для большего информацию см. в разделе "Методы интерполяции".

Учет мощности

Для учета мощности блок реализует эти уравнения.

0 P9402 из-за демпфирования

Блок управления Dynamics

Откр. эти дифференциальные уравнения для представления механического динамического отклика для коронной шестерни, левой оси и правой оси.

Сигнал шины			Описание	Уравнения
PwrInfo	PwrTrnsfrd - Мощность, передаваемая между блоками	PwrDriveshft	Механическая мощность от приводного вала	ηTdωd
		PwrAxl1	Механическая мощность от оси 1	ηT1ω1
		PwrAxl2	Механическая мощность от оси 2	ηT2ω2
	PwrNotTrnsfrd - Мощность, пересекающая блок пограничная, но не переданная	PwrMechLoss	Суммарные потери мощности	Вт˙потери = - (Pt + Pd) + PsPt = ηTdωd + ηT1ω1 + ηT20003	Pd = - (b1 | ω1 | + b2 | ω2 | + bd | ωd |)
		PwrStored - Скорость изменения накопленной энергии	PwrStoredShft	Скорость изменения накопленной внутренней энергии	Ps = - (ω1ω˙1J1 + ω2ω˙2J2 + ωdω˙dJd)

Механический динамический отклик	Дифференциальное уравнение
Коронная шестерня
Левый мост
Правая ось

Блок открытого дифференциала предполагает жесткое соединение между коронной шестерней и оси. Применяются эти уравнения ограничений.

В уравнениях используются эти переменные.

N

Передаточное число между каркасом и карданным валом

J d

9038 Инерция вращения в сборе Венец в сборе d

Корончатая шестерня линейно-вязкостное демпфирование

ω d

Угловая скорость приводного вала

η

Инерция вращения оси 1

b 1

Ось 1 линейное вязкостное демпфирование

J 2

Ось 2 вращения общая инерция

b 2

Ось 2 линейное вязкостное демпфирование

ω 2

02 9409 9027

02 9027 Угловая скорость оси 2 904

Крутящий момент ведущего вала

T 1

Крутящий момент оси 1

T 2

T

9027 9027 9038 9027 9027

Момент внутреннего сопротивления приводного вала

T i1

Момент внутреннего сопротивления оси 1

T i2 9102

Внутреннее сопротивление

Продолжаются дебаты: воздушные шкафчики или электронные шкафчики? Два основных компонента бездорожья просты: преодоление препятствий и сохранение тяги.Фактически, послепродажные модификации, устанавливаемые на внедорожные установки, нацелены на то, чтобы повысить способность автомобиля выполнять эти две задачи. Блокируемый дифференциал, конечно же, не исключение. Но среди энтузиастов бездорожья ведутся споры о том, что лучше: воздушные шкафчики или электронные шкафчики? Некоторое время назад мы разобрали научные данные об открытии, ограниченном скольжении и блокировке дифференциалов в техническом уголке прямо здесь, на блоке двигателя. Итак, если вы еще не знаете основ, нажмите здесь, чтобы получить быстрый урок. Для остальных, вот версия диеты: Дифференциал позволяет обоим колесам вращаться с разной скоростью, что позволяет автомобилю правильно поворачиваться. Большинство серийных автомобилей идут с открытыми дифференциалами, а в некоторых случаях - с дифференциалами повышенного трения. Хотя обе эти схемы подходят для езды по тротуару, они далеко не идеальны для поездок по бездорожью. В условиях плохого сцепления с дорогой вы не хотите, чтобы одна шина вращалась быстрее, чем другие - даже если они вообще поворачиваются.Блокируемый дифференциал, который блокирует оси вместе, так что оба колеса постоянно получают полную мощность от двигателя, обеспечит максимальное сцепление с дорогой, необходимое для преодоления препятствий на трассе. Узнайте о своих возможностях Прежде чем мы перейдем к вопросу о том, что лучше - шкафчиках для хранения вещей или электронных шкафчиках, - важно понять назначение каждого из них (и различия между ними). При использовании на улице заблокированные дифференциалы представляют проблему. А именно, когда эти оси заблокированы, уменьшается количество поворотов и создается нагрузка на ваше оборудование.Итак, если у вас нет внедорожника, специально предназначенного для езды по бездорожью, постоянно заблокированный дифференциал доставит больше головной боли, чем удовольствия. Войдите в шкафчики для хранения вещей и электронные шкафчики. Эти блоки разработаны, чтобы позволить пользователям переключаться с открытого дифференциала на заблокированный дифференциал по мере необходимости, либо с помощью давления воздуха , либо с помощью электронного переключателя . Воздушные шкафчики Поскольку ARB является популярным брендом для этого типа блокировок дифференциала (также популярен Yukon Zip Locker), давайте возьмем один из его блоков в качестве примера.Внутри воздушного шкафчика ARB вы найдете все знакомые компоненты, которые размещены в открытом дифференциале. Однако при приложении пневматического давления стопорная втулка скользит вперед, эффективно блокируя шестерни. Это действие превращает открытый дифференциал в золотник. Бортовой источник сжатого воздуха необходим для обеспечения давления воздуха и обычно подключается к переключателю на приборной панели. Когда переключатель входит в зацепление, давление воздуха подается по воздуховодам к дифференциалу.Пока давление не будет спущено, внутренний воротник будет удерживать эти шестерни вместе. Серьезным аргументом в пользу шкафчиков для хранения воздуха является то, что, поскольку они работают от пневматического давления, система задействуется практически мгновенно. Фактически, упомянутый выше воздушный шкафчик ARB включается менее чем за секунду, и его можно включить на любой скорости автомобиля. (То есть «до тех пор, пока полуоси вращаются с одинаковой скоростью без разницы скоростей между колесами этой оси», - говорит производитель.) Это крупное перо в кепке для воздушных рундуков - так как эти несколько секунд и дюймов вращения могут иметь большое значение при навигации по сложным тропам. Электронные шкафчики С другой стороны, в E-lockers для преобразования дифференциала в золотник используется электромагнит. Внутри электронного шкафчика вы обнаружите, что магнит раздвигает два роликовых кулачка. После этого используются шарикоподшипники, чтобы отделить их. Разделение этих кулачков толкает тяжелые штифты вниз в боковую шестерню дифференциала, блокируя их вместе.Эти системы также работают с использованием переключателя, установленного внутри автомобиля. Электронные шкафчики не зависят от внешнего источника питания, кроме 12-вольтного. Хотя это является преимуществом по сравнению с воздушными шкафчиками (которые требуют как 12-вольтного питания, так и компрессора), электронные шкафчики полагаются на роликовые кулачки для зацепления. Это означает, что даже после того, как переключатель перевернут, потребуется определенное вращение, чтобы механизмы блокировки сработали. Неправильная эксплуатация системы приведет к повреждению внутренних движущихся частей, поэтому при использовании этих шкафчиков необходимо соблюдать осторожность. Часто электронные шкафчики используются в качестве заводского оборудования на многих транспортных средствах. (Toyota, Ford, GM и Chrysler продают модели со стандартной блокировкой дифференциала такого типа.) В спорах о шкафчиках с замками воздуха или электронных шкафчиках это, как правило, подливает масла в огонь. Создается впечатление, что, поскольку производители полагаются на электронные шкафчики, рынок запчастей должен быть таким же. Однако, когда эти заводские агрегаты выходят из строя, это дает больше боеприпасов в раздевалку. Итак, что это такое? Воздушные шкафчики или электронные шкафчики ?! Ну, не все так просто… Инвестиции Помните, как мы говорили, что у шкафчиков есть дополнительное преимущество - почти мгновенное включение? Что ж, за удобство приходится платить.Как мы заявляли в нашем предыдущем техническом обзоре, с учетом дополнительных расходов на бортовой воздушный компрессор или баллон с CO2, не говоря уже о деталях и рабочей силе для установки, обновление может обойтись вам примерно в 1500 долларов только за обновление одного носителя. И хотя электронные шкафчики могут быть более рентабельными, все же необходимо учитывать затраты на рабочую силу. Если у вас нет достаточного опыта работы с любым дифференциалом, вы действительно хотите поручить эту работу профессионалу. В идеале вам нужен магазин, у которого есть опыт работы именно с блокировкой дифференциалов для внедорожников. Дэн Гайер (Dan Guyer), менеджер по категориям колес и шин в Keystone Automotive, - наш специалист по бездорожью благодаря своим обширным знаниям и практическому опыту. Когда дело доходит до того, что проще установить - шкафчики для хранения вещей или электронные, - он дал такой совет: «Электроника - там есть провод, который может выйти из строя. А что по эфиру? Что ж, там есть линия, которая может провалиться. Если вы обратитесь к установщику, который действительно хорош в этом, то это не имеет значения. Установщик умеет разводить вещи и использовать качественные материалы.Вы идете в хорошо известный внедорожный магазин, и они все сделают правильно ». Передний или задний При взвешивании плюсов и минусов (а также стоимости) шкафчиков для хранения воздуха или электронных шкафчиков подумайте, нужно ли блокировать оба дифференциала. Насколько сильно вы хотите подтолкнуть эту установку? Очевидно, что, установив рундуки спереди и сзади автомобиля, вы достигнете максимального тягового усилия. Однако, если вы не доведете его до крайних пределов, вам действительно не нужно идти по этому пути. Если вы остановились на улучшении только одного, выбор между передним и задним должен быть сбалансирован по назначению. Вы в основном используете этот грузовик для буксировки и буксировки, а иногда и для развлечения? Дифференциал с задней блокировкой может быть лучшим выбором для вас, так как вес будет в первую очередь передаваться на задние колеса, помогая поддерживать тягу и тягово-сцепную способность / грузоподъемность. Если вам больше по душе хардкорное бездорожье, подумайте о дифференциале с передней блокировкой.Исследования показывают, что дополнительный прикус передней части оснастки позволяет легче преодолевать сложные ситуации, чем пытаться толкаться. Дополнительные расходы Как и в случае с большинством модификаций на вторичном рынке, деньги на этом не заканчиваются. Пока дифференциал разбирается, вы также можете подумать об установке нового кольца и шестерни. Перевозчик отвечает за сообщение колес , когда вращается, а не сколько. Если вы ищете максимальное сцепление с дорогой на бездорожье, вам подойдет нижняя коронная шестерня. Даже если у вас установлено приличное передаточное число, пробег и интенсивная эксплуатация могли привести к его износу. Замена старых деталей на новые требует дополнительных затрат, которые должны быть покрыты в будущем, так что вы можете решить эту проблему прямо сейчас. И, конечно же, дополнительное усиление установки более прочными осями всегда является разумным вложением средств. Фунт за фунт: решаем, какой вам нужен Всегда важно получить максимальную отдачу от вложенных средств. Как мы упоминали ранее, некоторые люди считают, что, поскольку автопроизводители выбирают электронные шкафчики на серийных автомобилях, они должны быть лучше.Гайер подытожил дискуссию и сказал: «Когда вы покупаете качественные компоненты, не имеет значения, каким образом они фиксируются. Речь идет об уровне качества и о том, какую гарантию вы получите на него ... Обычно [запасные части] будут сделаны из более качественных материалов, чем оригинальные, потому что они не предназначены для ' Эй, я только что купил совершенно новый F -150! 'Они созданы для' Эй, я еду на своем джипе в Рауш-Крик, или в Джонсон-Вэлли, или в Моав - и я собираюсь победить.Он нужен мне, чтобы выжить в ». Это вторичный рынок. Они берут то, что дает вам OE, и улучшают это. В этом вся прелесть ". Итак, если электронные шкафчики для вас, то все же разумно обратиться к вторичному рынку. На самом деле, любой вариант подходит для легких условий эксплуатации. Оба будут эффективно блокировать колеса по команде, увеличивая тягу и удовольствие от поездки. Но для тех хардкорных приложений, где доля секунды и всего несколько дюймов вращения имеют решающее значение - что ж, мы должны выбрать сторону.Воздушные шкафчики - настоящий победитель. Да, стоимость выше, но надежность и мгновенное вовлечение делают их превосходными. Нравится: Нравится Загрузка ... Связанные 5.7: Основы дифференциала - Виртуальная гоночная школа (VRS) Дифференциал (или сокращенно дифференциал) позволяет левому и правому колесам вращаться независимо, что помогает сбалансировать автомобиль на поворотах. Его конфигурация определяет, какая часть крутящего момента двигателя передается на каждое колесо.В этой статье мы сосредоточимся на том, как различные конфигурации дифференциала влияют на управляемость автомобиля. Если вас интересует механическая работа дифференциала, мы рекомендуем вам посмотреть следующие видео: «Как работает дифференциал?», «Общие сведения о дифференциале с ограниченным скольжением» и «Работа с дифференциалом с ограниченным скольжением». Заблокированный дифференциал (также известный как золотник) Золотник - это, по сути, сплошное соединение осей между левым и правым колесами или фиксированный дифференциал.Некоторые люди приваривают фиксированный дифференциал, например, чтобы облегчить занос. Катушка гарантирует, что левая и правая шины вращаются с одинаковой скоростью. Катушка обеспечивает хорошее сцепление с дорогой при ускорении на прямой, но при повороте управляемость автомобиля ухудшается. При повороте внешняя шина должна пройти большее расстояние. Таким образом, внутренняя часть вынуждена вращаться быстрее, чем требуется для радиуса поворота, и, следовательно, вращается. Это вызывает напряжение (износ) как шин, так и трансмиссии.Что касается управляемости, это вызывает недостаточную поворачиваемость при замедлении и избыточную поворачиваемость при ускорении. Катушки обычно используются в картингах, гоночных автомобилях, некоторых овальных гоночных автомобилях и некоторых дорожных гоночных автомобилях. Яркими примерами дорожных автомобилей на iRacing являются суперкары V8. Открытый дифференциал Полностью открытый дифференциал позволяет левой и правой колесам вращаться полностью независимо. Это помогает при повороте. Открытый дифференциал также позволяет передавать больший крутящий момент на менее нагруженную шину.Это весьма неблагоприятно, когда одна шина находится на скользкой поверхности, такой как грязь, трава, лед или мокрые следы, поскольку шина на скользкой поверхности в конечном итоге будет вращаться, потребляя большую часть доступного крутящего момента двигателя. Следовательно, может не хватить крутящего момента на шину на сцепной поверхности, поэтому пострадает ускорение. С точки зрения управляемости, открытый дифференциал дает вам избыточную поворачиваемость на входе в поворот и недостаточную поворачиваемость на выходе. Большинство автомобилей с открытым дифференциалом имеют недостаточную мощность, однако автомобили с открытым дифференциалом высокой мощности (или автомобили с открытым дифференциалом повышенного трения) могут вращать внутреннее колесо на выходе из поворота.Чрезмерное вращение ведущей оси приводит к потере сцепления с дорогой, вызывая внезапную избыточную поворачиваемость (на автомобилях с задним приводом) или недостаточную поворачиваемость (на автомобилях с передним приводом). Открытый дифференциал создает проблемы в условиях низкой тяги. Кроме того, балансировка внезапно меняется из-за поворота, что нежелательно для гоночного автомобиля, поскольку вы теряете сцепление с дорогой. На iRacing Pro Mazda, Skip Barber и Spec Racer Ford - это автомобили с открытым дифференциалом. Блокирующий дифференциал Блокируемый дифференциал может действовать как открытый дифференциал и как золотник.Механизм шкафчика разблокирует колеса при входе в поворот и в середине поворота и блокирует их при выходе из поворота при включении питания. Популярным блокируемым дифференциалом является Detroit Locker, используемый в NASCAR. Дифференциал повышенного трения Как мы видели, и золотник, и открытый дифференциал имеют свои проблемы, особенно в гоночных условиях. Таким образом, большинство гоночных автомобилей используют дифференциал повышенного трения, который предлагает лучшее из обоих миров. Вы можете настроить дифференциал так, чтобы он работал как открытый дифференциал в определенных условиях.И вы можете настроить его, чтобы применить определенную «блокировку» между левой и правой колесами. Оптимизируя настройку дифференциала, вы можете улучшить управляемость автомобиля при прохождении поворота. Регулировка дифференциала повышенного трения Дифференциал повышенного трения может иметь любую (или не иметь) одну из следующих регулировок, но вот что они делают: Количество и / или тип фрикционных дисков и дисков сцепления: чем больше фрикционных дисков и дисков сцепления, тем больше блокировка происходит на всех этапах поворота. Пружина предварительного натяга: определяет базовую величину силы, которая прилагается к этим фрикционным дискам и дискам сцепления. При достаточно малой (или отрицательной) предварительной нагрузке вы можете открыть дифференциал. Чем тяжелее пружина предварительного натяга, тем легче блокируется дифференциал. Угол рампы: может использоваться для настройки степени блокировки при замедлении / ускорении. Например, 50/80, где 50 означает блокировку при торможении на поворотах, а 80 - ускорение на выходе из поворотов. Для каждой машины в iRacing доступны разные настройки дифференциала под разными названиями и значениями конфигурации. Например, вот настройки дифференциала для McLaren MP-30: До вас Вы можете добиться идентичной обработки с совершенно разными сборками / конфигурациями diff. Как всегда, важно поэкспериментировать с каждой настройкой, чтобы получить опыт работы с автомобилем и развить чутье, как подходить к настройке дифференциала. Однако вот отправная точка, когда вы думаете о каждой настройке различий: Вы хотите начать с изменения количества пластин, чтобы контролировать, насколько быстро дифференциал создает усилие блокировки.Чем больше сила блокировки, тем больше он ведет себя как заблокированный дифференциал и наоборот, чем меньше сила блокировки, тем больше он ведет себя как открытый дифференциал. Вы можете рассматривать предварительную нагрузку как форму общего триггера для чувствительности.