Что такое сателлиты в машине – Сателлиты КПП — изучаем их устройство

Автозагадка: Механик. ч.2: ru_auto — LiveJournal

Это ответ на вчерашнюю Автозагадку.

Лучший ответ, наиболее полно описывающий последовательность повреждений, дал das_gloom . Так же верный ответ дал son_of_anarchy , кроме того он в целом верно объяснил, что это ошибка производителя. Однако причину возникновения первичного дефекта никто правильно не указал. Так что кина приза не будет. Зато будет подробное объяснение и многобукв.

Но в начале краткие ответы на вопросы загадки. Потом будут разъяснения и размышления.

Краткие ответы

1. Что явилось первичным дефектом, повлекшим разрушение механизма?

Заклинивание сателлита на оси является  первичным дефектом, приведшем  к появлению последующих дефектов.

Разрушение ступичной части ведомого диска с наибольшей вероятностью так же вызвано заклиниванием сателлита и возникшим в результате этого ударом в трансмиссии.

Локальные  следы перегрева в виде следов побежалости на рабочих поверхностях маховика и нажимного диска корзины сцепления не имеют непосредственного отношения к заклиниванию сателлита.

2. Что является причиной возникновения первичного дефекта?

Причиной возникновения первичного дефекта «заклинивания сателлита на оси» является работа подшипника в условиях граничного трения, вызванного недостатком смазки в зоне образования масляного клина при вращении с относительно  большой угловой скоростью .

3. В допустимом ли режиме происходила эксплуатация деталей, приведшая к появлению дефектов?

К появлению первичного дефекта «заклинивания сателлита на оси» привела эксплуатация  дифференциала в режиме, при котором происходит вращение сателлитов с большой угловой скоростью, таким режимом  является пробуксовка одного колеса, когда одно колесо стоит или медленно катится, а другое вращается с большой скоростью. Пробуксовка  является допустимым режимом эксплуатации автомобиля (Например, зимой во время разгона, когда одно колесо попадает на лёд, или летом когда одно колесо попадает на скорости в лужу и появляется эффект аквапланирования).

4. Если возможно, как устранить причины появления дефектов?

Для устранения причины появления граничного трения в подшипнике шестерни сателлита, необходимо выполнить определённые конструктивные мероприятия, обеспечивающие   подачу достаточного количества масла в зону масляного клина.  Наиболее известными конструктивными мероприятиями являются  сверления в шестерне сателлита, либо  маслоподающие  канавки на поверхности вала сателлитов, как, например, в дифференциале ВАЗ-2108.

5. Какой характер носит причина появления дефектов: эксплуатационный или конструктивный?

Причина появления дефектов является работа подшипника в условиях граничного трения, эта причина заложена в конструкции узла и, соответственно, носит конструктивный характер.Многобукв

Исследование контактных следов на корпусе дифференциала и оси сателлитов позволило установить, что повреждения возникли в момент частичного выхода оси сателлитов из корпуса дифференциала .

Вышедшая из вращающегося корпуса ось зацепилась за детали коробки передач, в результате чего произошёл удар в трансмиссии и изгибание оси сателлитов.От выхода из корпуса ось сателлитов удерживается  фиксирующим штифтом.

Характер разрушения штифта характерен для среза

По направлению среза удалось установить, что срез штифта вызван  проворотом  оси сателлитов. Причиной проворота оси сателлитов является заклинивание одного из сателлитов на оси. Следы заклинивания в виде задиров и переноса металла имеются на наружной  поверхности оси сателлитов и внутренней поверхности одного сателлита. Таким образом, заклинивание сателлита на оси явилось первичным дефектом,  приведшем к дальнейшим разрушениям. Повреждения зубьев шестерней привода  полуосей вызвано ударом, возникшим в трансмиссии в момент зацепления оси сателлит за детали коробки передач. Разрушение ступичной части ведомого диска, с наибольшей вероятностью, так же вызвано ударом в трансмиссии. Локальные  следы перегрева в виде следов побежалости на рабочих поверхностях маховика и нажимного диска корзины сцепления, не имеют непосредственного отношения к заклиниванию сателлита и последствиям этого. Данные следы свидетельствуют о тяжёлых условиях эксплуатации сцепления и могу иметь к поломкам только косвенное отношение.Наружная поверхность вала сателлитов и внутренняя поверхность сателлита представляют собой подшипник трения. Для того, чтобы понять причину заклинивания пошипника,  необходимо разобраться в различных видах трения, возникающих в подшипнике.

Граничное трение —  толщина смазывающего слоя меньше микронеровностей. Трущиеся поверхности разделены тончайшими пленками (не больше 1 мкм), которые образуются в результате адсорбции.

Жидкое трение —  трущиеся поверхности полностью разделены смазочным слоем. Этот режим реализуется при одновременном выполнении следующих условий:
а) скорость скольжения должна быть выше критической
б) должен иметься клиновый зазор между поверхностями, в) направление скорости должно быть перпендикулярно контактной линии. Возникающее при этих условиях гидродинамическое давление создает подъемную силу, которая и разделяет движущиеся поверхности. Изнашивание при этом минимально. Коэффициент трения уже не зависит от материала сопряженных поверхностей, а определяется трением смазочного материала о твердые поверхности и возрастает с ростом скорости.

Полужидкое трение — толщина смазывающего слоя недостаточна для полного разделения поверхностей.  Это смешанный режим, когда часть поверхности испытывает  граничное, а другая часть – жидкое трение. То есть, непосредственное взаимодействие поверхностей частично сохраняется. При этом в локальных клиновых зазорах, образованных микронеровностями, возникает гидродинамический эффект. С ростом скорости вклад гидродинамического давления увеличивается, толщина смазывающего слоя растет. В режиме полужидкостной смазки коэффициент трения уменьшается с ростом скорости.

Таким образом, режим граничного трения является самым неблагоприятным для работы подшипника. Как отмечалось выше, недостаток смазки при граничном трении приводит к контактному взаимодействию выступов на поверхности вала и поверхности  отверстия, в результате чего происходит пластическая деформация выступов, что вызывает  локальный разогрев. В этих условиях защитная пленка разрушается, и материалы трущихся поверхностей свариваются в области контакта микровыступов. За счет относительного движения поверхностей образовавшиеся «мостики» разрываются.  В результате происходит задирание (вырывание приварившихся частиц) и перенос частиц материала с одной поверхности на другую. При большой площади схватывания внешняя сила может оказаться недостаточной для разрыва схватившихся поверхностей , и тогда движение деталей пары трения прекращается, происходит так называемое  заклинивание.

В исследуемом   случае на поверхности вала и в  отверстии сателлита наблюдаются все признаки граничного трения, задиры, перенос материала и последующее заклинивание подшипника. Однако картер дифференциала и расположенные в нём сателлиты находятся в масляной ванне и, следовательно, не должны испытывать недостаток в масле, способный вызвать граничное трение.

Если рассмотреть внутреннюю поверхность сателлита, то нетрудно заметить, что задиры и следы граничного трения расположены в средней части подшипника, приблизительно на равном удалении от торцев подшипника:

Следовательно, только средняя часть, удалённая от  краёв, испытывала недостаток смазки.

При вращении сателлита на валу масло в подшипник подаётся через торцы подшипника и затем через зазор проникает внутрь. При вращении под действием внешних сил вал занимает в подшипнике эксцентрическое положение и увлекает масло в зазор между ним и подшипником:

В результате чего создаётся так называемый масляный клин, который обеспечивает жидкое трение. Условия сохранения жидкого трения-  это постоянная подача масла в зону образования клина и вращение вала относительно подшипника. При этом увеличение скорости вращения приводит к увеличению количества масла прокачиваемого через масляный клин. Поскольку подача масла происходит через постоянный зазор между валом и подшипником, то, следовательно, его количество, поступающее в подшипник, также постоянно и зависит только от вязкости масла.

Таким образом, при определённой скорости вращения сателлитов количество масла способного пройти через зазор будет недостаточно для образования полноценного масляного клина. Поскольку подача масла осуществляется от торцев к центру подшипника, то первым перейдёт в режим граничного трения средняя часть подшипника. Именно таким образом в результате вращения  сателлита с относительно большой для данного подшипника скоростью  и произошло  заклинивание сателлита на валу по причине работы подшипника в условиях граничного трения.

Вращение сателлитов в дифференциале происходит вследствие разной скорости вращения левого и правого колеса. Основной причиной чего является  движение в поворотах, однако такой режим не приводит к появлению высоких угловых скоростей вращения сателлитов. Режимом, при котором происходит вращение сателлитов с большой угловой скоростью, является пробуксовка одного колеса, когда одно колесо стоит или медленно едет, а другое вращается с большой скоростью. Пробуксовка не является аномальным режимом эксплуатации. Такой режим может появиться не только при езде по бездорожью, но и при движении по дорогам с твёрдым покрытием.

Например, зимой во время разгона, когда одно колесо попадает на лёд, или летом когда одно колесо попадает на скорости в лужу и появляется эффект аквапланирования. При таких режимах за короткое время колесо может раскрутиться до высоких оборотов, а если после этого оно попадает на асфальт, то в дополнение происходит удар в трансмиссии, который может только усилить нагрузку на подшипник.

Таким образом, появление пробуксовки на дороге с твёрдым покрытием не является нарушением правил эксплуатации, и поэтому детали автомобиля должны выдерживать нагрузки, возникающие при таком режиме эксплуатации. Поэтому заклинивание сателлита на валу не может являться эксплуатационным дефектом. Такое заклинивание происходит, как сказано выше, вследствие недостаточного количества масла в зоне масляного клина.

Для обеспечения необходимого количества масла в зоне масляного клина необходимо выполнить определённые мероприятия, обеспечивающие его  подачу.  Наиболее известными конструктивными мероприятиями являются  сверления в шестерне сателлита, либо  маслоподающие  канавки на поверхности вала сателлитов, как, например, в дифференциале ВАЗ-2108.

Отсутствие конструктивных мероприятий, обеспечивающих подачу масла в зону масляного клина подшипника шестерни дифференциала,  является конструктивным дефектом.

Размышления

1. son_of_anarchy дал верный коментарий, но дело в том, что масла было предостаточно. Смазку ведь ещё и подвести нужно правильно. А что масла достаточно ещё не означает, что оно в зоне контакта. Так что это конструкторская недоработка.

Масло было нормальным. Был полный дифференциал масла: сам дифференциал целый, шестерни целы, подшипники изумительные. Нет следов масляного голодания. И вдруг у тебя явные следы масляного голодания на двух парах трения. Да, понятно, что это было во время буксования: одно колесо стояло, другое вращалось. И поломка  случилась зимой, во время буксования, очевидно, достаточно сильного. Не учли немцы эксплуатацию автомобиля в наших условиях. У нас буксовка на льду — обычная ситуация на наших дорогах, в наших дворах.  Да и масло с утра загустевшее. В альтернативных конструкциях эта проблема учтена. См. выше. На старых ауди есть такие канавки.

2. Есть такое предубеждение, что если это не жигули, а Фольксваген (а это именно Фольксваген), то инженеры там просто ангелы: они просто не могут ошибиться. Это не совсем так.

Спасибо за ответы. Инженеры в ру_авто есть. Может будет ещё одна загадка в августе.

ru-auto.livejournal.com

Дифференциал автомобиля — устройство, фото, типы.

Многие покупатели при выборе внедорожника наверняка сталкивались в описании той или иной модели с термином «электронная блокировка дифференциала». Но что это такое, и как работает этот самый дифференциал, знают далеко не все потенциальные владельцы автомобилей этого класса. В нашем сегодняшнем материале мы подробно расскажем, для чего машине дифференциал, каковы его разновидности и на какие автомобили он устанавливается.

На фото самоблокирующиеся дифференциалы

История создания и назначение дифференциала

На автомобилях, оснащенных двигателем внутреннего сгорания, дифференциал появился через несколько лет после их изобретения. Дело в том, что первые экземпляры машин, приводимых в действие двигателем, имели очень плохую управляемость. Оба колеса на одной оси при повороте вращались с одинаковой угловой скоростью, что приводило к пробуксовке колеса, идущего по внешнему, большему, чем внутренний, диаметру. Решение проблемы было найдено просто: конструкторы первых автомобилей с ДВС позаимствовали у паровых повозок дифференциал – механизм, изобретенный в 1828 году французским инженером Оливером Пекке-Ром. Он представлял собой устройство, состоящее из валов и шестерней, через которые крутящий момент от двигателя передается на ведущие колеса. Но после установки на автомобиль дифференциала обнаружилась еще одна проблема – пробуксовка колеса, утратившего сцепление с дорогой.

Обычно это проявлялось, когда автомобиль двигался по дороге, покрытой участками льда. Тогда колесо, попавшее на лед, начинало вращаться с большей скоростью, чем то, которое находилось на грунте или бетоне, что в итоге приводило к заносу автомобиля. Тогда конструкторы задумались об усовершенствовании дифференциала с тем, чтобы при подобных условиях оба колеса вращались с одинаковой скоростью и автомобиль не заносило. Первым, кто проводил эксперименты с созданием дифференциала с ограниченным проскальзыванием, стал Фердинанд Порше.

Фердинанд Порше

Ему понадобилось три года, чтобы разработать, протестировать и выпустить на рынок так называемый кулачковый дифференциал – первый механизм с ограниченным проскальзыванием, который устанавливался на первые модели марки Volkswagen. Впоследствии инженеры разработали различные виды дифференциалов, о которых речь пойдет ниже.

В автомобиле дифференциал выполняет три функции: 1) передает крутящий момент от двигателя к ведущим колесам, 2) задает колесам разные угловые скорости, 3) служит понижающей передачей в сочетании с главной передачей.

Устройство дифференциала

Усовершенствованный автомобильными конструкторами дифференциал устроен в виде планетарной передачи, где крутящий момент от двигателя передается через карданный вал и коническую зубчатую передачу на корпус дифференциала. Тот, в свою очередь, направляет крутящий момент на две шестерни, а уже они распределяют момент между полуосями. Сцепление между шестернями-сателлитами и полуосями имеет две степени свободы, что позволяет им вращаться с разными угловыми скоростями.

Устройство дифференциала.

Таким образом, дифференциал обеспечивает разную скорость вращения колес, расположенных на одной оси, что предотвращает и пробуксовку при повороте. После того, как был изобретен полный привод, у автомобиля появилось два, а впоследствии и три (с межосевым) дифференциала, которые распределяли крутящий момент между ведущими осями.

Уже понятно, что без дифференциала не обходится ни один автомобиль. В передне- и заднеприводных автомобилях он расположен на ведущей оси. Если у автомобиля сдвоенная ведущая ось, то здесь в конструкции трансмиссии применяют два дифференциала — по одному на каждую ось. В полноприводных машинах дифференциалов два (для моделей с подключаемым полным приводом – по одному на каждую ось) или три (для моделей с постоянным полным приводом – по одному на каждую ось, плюс межосевой дифференциал, который распределяет крутящий момент между осями). Кроме количества механизмов, устанавливаемых на автомобили с разными типами приводов, дифференциалы различают по виду блокировки.

Разновидности дифференциалов

По виду блокировки дифференциалы делятся на два – ручная и электронная блокировка. Ручная, как следует из названия, производится водителем вручную при помощи кнопки или тумблера. В этом случае шестерни-сателлиты механизма блокируются, ведущие колеса двигаются с одинаковой скоростью. Обычно ручная блокировка дифференциала предусмотрена на внедорожниках.

Ее рекомендуется включать при преодолении сложного бездорожья и отключать при выезде на обычные дороги.

Электронная или автоматическая блокировка дифференциала осуществляется при помощи электронного блока управления, который, анализируя состояние дорожного покрытия (используется информация с датчиков ABS и антипробуксовочной системы), сам блокирует шестерни-сателлиты.

Задний дифференциал с электронным управлением Range Rover Sport

По степени блокировки это устройство делится на дифференциал с полной блокировкой и дифференциал с частичной блокировкой шестерен-сателлитов.

Полная блокировка дифференциала предполагает 100%-ную остановку вращения шестерен-сателлитов, при которой сам механизм начинает выполнять функцию обычной муфты, передавая равнозначный крутящий момент на обе полуоси. Вследствие этого оба колеса вращаются с одинаковой угловой скоростью. Если же одно из колес теряет сцепление с дорогой, весь крутящий момент передается на колесо с лучшим сцеплением, что позволит преодолеть бездорожье. Такое устройство дифференциала используется на внедорожниках Toyota Land Cruiser, Mercedes-Benz G-Class и других.

Полная блокировка дифференциала

Частичная блокировка дифференциала предполагает неполную остановку вращения шестерен-сателлитов, то есть с проскальзыванием. Достигается такой эффект за счет так называемых самоблокирующихся дифференциалов. В зависимости от того, каким образом срабатывает этот механизм, их делят на два вида: Speed sensitive (функционируют при разнице в угловых скоростях вращения полуосей) и Torque sensitive (функционируют при уменьшении крутящего момента на одной из полуосей). Такое устройство дифференциала используется на внедорожниках Mitsubishi Pajero, Audi с системой полного привода Quattro, BMW с системой X-Drive и так далее.

Дифференциалы, относящиеся к группе Speed sensitive, имеют разную конструкцию. Существует механизм, в котором роль дифференциала играет вискомуфта. Она представляет собой резервуар, расположенный между полуосью и ротором карданного вала, заполненный специальной вязкой жидкостью, в которую, в свою очередь, погружены диски, сочлененные с полуосью и ротором. Когда угловая скорость вращения колес разнится (одно колесо вращается быстрее другого), диски в резервуаре тоже начинают вращаться с разными скоростями, но вязкая жидкость постепенно выравнивает их скорость, и, соответственно, крутящий момент. Как только угловые скорости обоих колес сравняются, вискомуфта отключается. По своим характеристикам вискомуфта менее надежна, чем фрикционный дифференциал, поэтому ее устанавливают на машины, предназначенные для преодоления бездорожья средней степени или спортивные модификации автомобилей.

Еще один механизм дифференциала, относящийся к группе Speed sensitive – героторный дифференциал. Здесь роль блокировки, в отличие от вискомуфты, играет масляный насос и фрикционные пластины, которые монтируются между корпусом дифференциала и шестерней-сателлитом полуосей. Но принцип действия во многом схож с таковым у вискомуфты: при возникновении разницы в угловых скоростях ведущих колес насос нагнетает масло на фрикционные пластины, которые под давлением блокируют корпус дифференциала и шестерню полуоси до тех пор, пока скорости вращения колес не сравняются. Как только это происходит, насос перестает работать и блокировка отключается.

Дифференциалы, относящиеся к группе Torque sensitive, тоже имеют разную конструкцию. К примеру, есть механизм, в котором используется фрикционный дифференциал. Его особенностью является разность угловых скоростей вращения колес при движении автомобиля на прямой и в повороте. При езде по прямой дороге угловая скорость обоих колес одинаковая, а при прохождении поворота ее значение различно для каждого колеса. Это достигается за счет установки между корпусом дифференциала и шестерней-саттелитом фрикциона, который способствует улучшению передачи крутящего момента на колесо, утратившее сцепление с дорогой.

Еще один тип дифференциалов — с гипоидным (червячным или винтовым) и косозубым зацеплением. Их условно делят на три группы.

Первая – с гипоидным зацеплением, в которой у каждой полуоси есть собственные шестерни-сателлиты. Они объединятся между собой при помощи прямозубого зацепления, причем ось шестерни располагается по отношению к полуоси перпендикулярно. При возникновении разницы в угловых скоростях ведущих колес, шестерни полуосей расклиниваются, образуется трение между корпусом дифференциала и шестернями. Происходит частичная блокировка дифференциала и крутящий момент передается на ту ось, угловая скорость вращения которой меньше. Как только угловые скорости колес выровняются, происходит деактивация блокировки.

Вторая – с косозубым зацеплением, в которой у каждой полуоси также есть свои шестерни-сателлиты (они винтовые), но их оси располагаются параллельно полуосям. А объединяются эти агрегаты между собой при помощи косозубого зацепления. Сателлиты в этой механизме установлены в специальных нишах на корпусе дифференциала. Когда угловая скорость вращения колес различается, происходит расклинивание шестерен, и они, сопрягаясь с шестернями в нишах корпуса дифференциала, частично блокируют его. При этом крутящий момент направляется на ту полуось, скорость вращения которой меньше.

Третья – с косозубыми шестернями полуосей и винтовыми шестернями сателлитов, которые располагаются параллельно друг другу. Такой тип используется в конструкции межосевого дифференциала. Благодаря планетарной конструкции дифференциала, имеется возможность посредством частичной блокировки смещать крутящий момент на ту ось, угловая скорость вращения колес которой меньше. Диапазон такого смещения весьма широк – от 65/35 до 35/65. При установлении равнозначной угловой скорости вращения колес передней и задней оси дифференциал разблокируется.

Эти группы дифференциалов получили самое широкое применение в автомобилестроении: их устанавливают как на «гражданские» модели, так и на спортивные.

avtoexperts.ru

Дифференциал автомобиля — предназначение, устройство, как работает

Дифференциал – один из важнейших элементов трансмиссии автомобиля. Его основное предназначение заключается в распределении, изменении и передачи крутящего момента, а при необходимости, для обеспечения вращения двух потребителей с различными угловыми скоростями.

Межколесный дифференциал – это дифференциал, предназначенный для привода ведущих колес, если же он установлен между ведущими мостами в полноприводном автомобиле – межосевой интервал.

Как правило, дифференциал автомобиля располагается в следующим местах:

• Привод ведущих мостов в полноприводном автомобиле – в раздаточной коробке
• Привод ведущих колес в полноприводном автомобиле – в картере заднего и переднего моста
• Привод ведущих колес в переднеприводном автомобиле — в коробке передач
• Привод ведущих колес в заднеприводном автомобиле – картер заднего моста

В основе дифференциала лежит планетарный редуктор. Используемый в редукторе вид зубчатой передачи условно делит дифференциал на три следующих вида:

• Червячный
• Цилиндрический
• Конический

Червячный – самый универсальный дифференциал и может быть установлен как между осями, так и между колесами. Цилиндрический тип, как правило, располагается в полноприводных автомобилях между осями. Конический тип применяется в основном как межколесный.

Различают также несимметричный и симметричный дифференциалы автомобиля. Несимметричный тип устанавливается между двумя приводными осями и позволяет передавать крутящий момент в различных пропорциях. Симметричный тип, как правило, устанавливается на главных передачах и позволяет передает на два колеса равный по значению крутящий момент.

Устройство автомобильного дифференциала

Основными элементами дифференциала являются:

• Полуосевые шестерни
• Шестерни сателлитов
• Корпус

Схема дифференциала переднеприводного автомобиля:
1 — ведомая шестерня главной передачи; 2 — фрагмент ведущей шестерни главной передачи; 3 — ось сателлитов; 4 — сателлит; 5 — корпус дифференциала; 6 — правый фланцевый вал; 7 — сальник; 8 — конический роликовый подшипник; 9 — полуосевая шестерня; 10 — левый фланцевый вал; 11 — фрагмент картера коробки передач.

Шестерни сателлитов по своему принципу работы напоминают планетарный редуктор и служат для соединения между собой корпуса и полуосевой шестерни. Последние в свою очередь соединяются с помощью шлицов с ведущими колесами. В различных конструкциях используются четыре или два сателлита, в легковых автомобилей чаще используется второй вариант.

Чашка дифференциала или корпус – ее основное предназначение заключается в том, чтобы передавать через сателлиты крутящий момент от главной передачи к полуосевым шестерням. Внутри него располагаются оси для вращения сателлит.

Солнечные или полуосевые шестерни – предназначены для передачи крутящего момента с помощью полуосей на ведущие колеса. Левая и правая шестерни могут иметь как одинаковое, так и различное между собой число зубцов. В свою очередь шестерни с различным число зубов используются для образование несимметричного дифференциала, а с одинаковым количеством – для симметричного.

Принцип работы автомобильного дифференциала

Работает дифференциал следующим образом: вращая одно из ведущих колес автомобиля, второе начнет вращаться в противоположном направлении, но при этом должно выполняться условие неподвижности карданного вала. В данном случае стеллиты вращаются в свих осях, играя роль шестерни.

Если завести двигатель и включить сцепление и любую из передач, начнет свое вращение карданный вал, передающий свой крутящий момент через цилиндрические и конические шестерни коробке дифференциала.

Таким образом, во время движения автомобиля по кривой траектории одно колесо замедляет свой ход, второе наоборот увеличивает его. В результате устраняется пробуксовка и скольжение колес и каждое из них вращается с той скоростью, которая необходима для безопасного движения.

Во время движения автомобиля по прямой, ничего особенного не происходи и дифференциал передает крутящий момент на оба колеса в одинаковом соотношении. Шестерни полуосевые вращаются с одинаковой угловой скоростью, так как сателлиты в этом случае находятся в неподвижном состоянии.

При движении на скользких покрытиях дифференциал обладает одним существенным недостатком – он может вызвать боковой занос машины, так как на буксующем колесе низкая сила сцепления с покрытием и оно начинает вращаться в холостую.

Самые простейшие дифференциалы автомобиля обладают еще одним недостатком. При попадании грязи или прочих сторонних элементов между шлицами крутящий момент может передаваться в различном соотношении, даже 0 к 100. Таким образом, одно колесо останется в абсолютно статичном положение.

Современные модели практически лишены данного недостатка. Их устройство отличается ручной или автоматической более жесткой блокировкой. Более того, во многих легковых современных машинах устанавливаются системы стабилизации и курсовой устойчивости, позволяющие оптимизировать в зависимости от траектории движения автомобиля распределение крутящего момента.

Как работает дифференциал — видео:

На этом всё, теперь вы знаете устройство дифференциала.

Загрузка…

avto-i-avto.ru

устройство, назначение, где находится и для чего нужна блокировка межосевого механизма » АвтоНоватор

Современное машиностроение подразумевает большое количество вариаций автомобильного дифференциала. Это обусловлено тем, что индустрия постоянно развивается: машины имеют не только задний и передний привод, но также и полный. Вдобавок классификация узлов автомобиля разделяется по строению самого механизма. «Начинка» транспортных средств становится сложнее, но даже начинающим автовладельцам стоит знать принцип работы дифференциала.

Назначение

В автомобильной трансмиссии одной из самых важных деталей является дифференциал. Его задача состоит в том, чтобы правильно распределять и изменять крутящий момент двух потребителей, которые имеют различную угловую скорость.

Работа дифференциала заключается в том, чтобы давать правильные сигналы колёсам от коробки передач и напрямую от двигателя. Данный автомобильный узел имеет планетарное строение, что позволяет ему выполнять свою работу, даже если количество оборотов колёс в один промежуток времени имеет различие. Такое возможно, когда авто входит в поворот или начинает буксовать.

Дифференциал позволяет ведущим колёсам автомобиля вращаться с различной угловой скоростью

При всех достоинствах у простых вариантов дифференциалов есть и важные недостатки, и самый главный из них следующий: частота вращения на колёса распределяется не только в соотношении 50/50, но может стать и 100/0, когда, например, автомобиль застревает на льду или в грязи.

Наиболее частыми местами для установки дифференциала считаются:

• Коробка передач, в случае с автомобилями, имеющими передний привод;
• Раздаточная коробка или картер переднего и заднего моста, если авто имеет полный привод;
• Задний мост, на заднеприводных ТС.

Кроме того дифференциал условно делят на несколько разновидностей:

• Червячный, который считается универсальным видом;
• Конический — его чаще ставят между колёсами;
• Цилиндрический — зачастую используется для автомобилей с полным приводом и устанавливается между осями.

Существует также разделение дифференциалов по принципу симметричности. Выделяют симметричные и несимметричные узлы. Каждый из типов используется в определённых ситуациях. Несимметричная конструкция используется в полноприводных автомобилях. Дифференциал устанавливается между осями, и даёт различные пропорции крутящего момента на каждую из них. Для симметричного дифференциала подходит установка на главные оси. Это позволяет распределить между двумя колёсами равный крутящий момент.

Работа дифференциала на заднеприводном автомобиле

По месту расположения разделяют межосевой и межколёсный узел. Межколёсный дифференциал устанавливается между двумя колёсами, которые расположены на одной оси. Межосевой дифференциальный узел монтируется строго посередине между двух параллельных осей.

Устройство и принцип работы дифференциала

Для того чтобы определиться, как работает дифференциал в заднеприводной машине необходимо понять, что задняя ведущая ось вращается при помощи карданной передачи. После этого с помощью редуктора осуществляется поворот полуоси с колесом на ней. Дифференциалу удаётся совместить вышеперечисленные задачи так, чтобы колёса могли крутиться с различной скоростью. На автомобилях с передним приводом местонахождение и принцип работы дифференциального узла отличается. В данном случае крутящий момент от коробки передач сразу попадает на узел. После чего оказывается воздействие непосредственно на валы привода. Что касается полного привода, то для того чтобы ТС могло проезжать по разным участкам дорог, требуется не один, а целых три узла: между осями и между колёсами. В остальном принцип действия не отличается от вышеупомянутых.

Элементы, которые в дифференциале считают основными, это:

• Полуосевые шестерни;
• Шестерни сателлитов;
• Корпус.

Сателлиты по своему строению похожи на планетарный редуктор. Основная функция сателлитов заключается в том, чтобы совмещать корпус и полуосевую шестерню. Шлицы соединяют корпус и шестерню с теми колёсами, которые в автомобиле используются в качестве ведущих.

Если шестерни, используемые в дифференциале, имеют разное количество зубьев и разную направленность крутящего момента, то подобные механизмы относятся к несимметричным. В случае когда у шестерёнок одинаковое количество зубьев — дифференциал симметричный.

Корпус — это «оболочка» узла, его основная часть, в которой размещается остальные части механизма.

Что такое блокировка дифференциала в автомобиле

Блокировка дифференциального узла — это крайне важная функция, которая позволяет на время остановить работу одной из шестерёнок. Это необходимо в том случае, если одно из колёс по каким-либо причинам продолжает крутиться, а второе стоит на месте. Такая ситуация может произойти в случае, когда машина перемещается по неравномерно заледеневшей дороге.

Это интересно! Стоит применять блокировку в случае движения на небольшой скорости по труднопроходимым дорогам. Именно тогда вероятность застрять весьма высока. В других ситуациях блокировать дифференциал не следует, так как автомобиль стремится ехать по прямой и становится практически неуправляемым.

Разновидности механизма по способу блокировки

Временная остановка одного из работающих механизмов спасает не только от пробуксовки, но и от серьёзных проблем с неуправляемыми заносами. Можно заблокировать как колесо, так и половину оси. В зависимости от конфигурации автомобиля устанавливается дифференциал с ручным, самоблокировочным или электронным типом блокировки.

С ручной блокировкой

Дифференциал с ручным способом блокировки считают одним из наиболее примитивных. Отключение в ручном режиме осуществляется при помощи кнопок или рычагов, которые располагаются в салоне автомобиля. Подобный вид чаще всего используется в машинах, которые имеют полный привод, иными словами, во внедорожниках.

Планетарная система принимает форму муфты и блокирует возможность движения сателлитов. Эксперты настоятельно рекомендуют использовать ручную блокировку только после того, как будет выжата педаль сцепления.

Это важно! После блокировки дифференциала следует сбросить скорость на минимум, особенно если в этот момент автомобиль пересекает труднопроходимую местность. После того, как один из узлов заблокируется, будет гораздо сложнее поворачивать, а, значит, транспортное средство будет легче вести по прямой.

Функция ручной блокировки применяется на внедорожниках, которые обладают рамной конструкцией. Желательно использовать ручную блокировку, уже имея хороший стаж вождения, так как управлять таким автомобилем значительно сложнее.

Toyota Land Cruiser 100 является внедорожником, имеющим кнопку блокировки межосевого дифференциала

Транспортные средства, на которых имеется ручная блокировка дифференциала:

• Toyota Land Cruiser;
• Toyota Hilux;
• Шевроле Нива.

Самоблокирующийся

Данный вид узлов хорошо приспособлен к тяжёлым условиям вождения, так как значительно увеличивают проходимость авто. Основной принцип самостоятельной блокировки заключается в том, что определённые условия движения способствуют автоматической блокировке дифференциала. Если разница в полуосях становится слишком значительной, срабатывает механизм насоса, который нагнетает давление масла. После этого пластины начинают сближаться, а скорость колеса снижается. Этот метод позволяет правильно распределить нагрузку на колёса при буксовке или заносе.

Существует множество известных автомобильных самоблокирующихся дифференциалов. Например, узлы фирм Торсен и Квайф. Также примером подобного устройства является модель «speed sensitive». Механизм моментально фиксирует различную скорость вращения осей транспортного средства. Модель автомобиля, где стоит именно этот тип дифференциала — Toyota Rav4 с вискомуфтой. Если одна из осей начинает двигаться с намного большей скоростью, то муфта срабатывает и начинает тормозить движение предотвращая аварийную ситуацию! Как только скорость снижается, сила трения уменьшается и возвращает независимость частям узла.

Работа дифференциала Торсен основана на особенностях работы червячной передачи

На спецтехнике устанавливается другой вариант самоблокирующихся дифференциальных механизмов — кулачковые пары. Примером может послужить «ГАЗ-66». Подобная конструкция значительно увеличивает проходимость машины, однако вполне может создать опасные ситуации, когда дифференциал замыкается самостоятельно. Схема его действия очень проста и понятна: вместо «планетарки» в механизме применяются зубчатые пары. Они вращаются, если в скорости колёс возникают небольшие расхождения, однако если разница увеличиваются, то устройства входят в клин.

С электронным управлением

Блокировка узла в данном случае происходит после передачи датчиками информации в управление. Система управления может не только заблокировать дифференциальный узел, но и автоматически контролировать сцепление и тягу колёс. Датчики контролируют частоту оборотов всех осей, что значительно упрощает задачу управления автомобилем на разных поверхностях дорожного покрытия.

Активного действия

На сегодняшний день активные дифференциалы являются одними из наиболее эффективных в сравнении со своими аналогами. Подобный механизм был изобретён сравнительно недавно, однако уже набрал популярность. Принцип его работы в том, чтобы ускорить действие колёс и полуоси. Несмотря на то, что подобное решение полностью противоположно остальным, такой способ оказался наиболее удачным.

Активный дифференциал задней оси по команде центрального процессора увеличивает тягу на внешнем колесе автомобиля

Подобные разработки не только оптимизируют работу, но и позволяют снизить риски поломки автомобиля. Кроме того уменьшается процентное соотношение аварийных ситуаций на дорогах из-за неправильной работы дифференциала. Постоянное улучшение делает вождение любых наземных транспортных средств более простым, безопасным и удобным. Главное — это своевременно проверять состояние шестерёнок и всех остальных деталей, которые оказывают непосредственное влияние на работу дифференциального узла. От этого зачастую зависит не только безотказность личного автомобиля, но и жизнь водителя и пассажиров.

carnovato.ru