Зачем блокировать дифференциал: Как это устроено: блокировка дифференциала

Что дает блокировка заднего межколесного дифференциала на SUV 4х4: Сила в кнопке?

Автоцентр

/

Автоправо

/

Автошкола

/

Что дает блокировка заднего межколесного дифференциала на SUV 4х4: Сила в кнопке?

В серьезном внедорожнике важно все. Иногда помощь какого-нибудь узла или механизма позволяет выбраться из серьезной ситуации. Ярким примером тому может послужить блокировка заднего межколесного дифференциала.

В серьезном внедорожнике важно все. Иногда помощь какого-нибудь узла или механизма позволяет выбраться из серьезной ситуации. Ярким примером тому может послужить блокировка заднего межколесного дифференциала.

Для начала разберемся, как работает дифференциал. У большинства машин он свободный и позволяет ведущим колесам одной оси вращаться с разными скоростями, перераспределяя между ними крутящий момент мотора. Например, в повороте внутреннее колесо проходит меньший путь, чем наружное, и именно благодаря дифференциалу автомобиль остается легко управляемым. А вот на бездорожье со свободным дифференциалом начинаются проблемы. Ведь он перераспределяет момент на колесо с меньшим сопротивлением вращению. Всем водителям знакома ситуация, когда одно колесо попадает на лед, снег или грязь и моментально срывается в пробуксовку, а второе стоит на покрытии с лучшим коэффициентом сцепления, но крутящий момент двигателя к нему не доходит. Сейчас выйти из нее можно с помощью противобуксовочных систем, когда буксующее колесо подтормаживается, тем самым искусственно крутящий момент перераспределяется на колесо, которое стоит на менее скользком покрытии. Но такая система работает импульсно, с некоторым запаздыванием, поэтому на серьезном бездорожье она может оказаться малоэффективной. Да и тормозные механизмы в таких условиях долго не прослужат. Более действенным и надежным способом являются самоблокирующиеся дифференциалы, которые используются в автоспорте и на некоторых гражданских автомобилях. А вот среди внедорожников наибольшую популярность получили дифференциалы с возможностью принудительной блокировки. С их помощью одним нажатием кнопки можно распределить крутящий момент поровну между колесами одной оси, что существенно повысит шансы выбраться из грязевых, снежных либо песчаных ловушек. Однако стоит помнить, что блокировать задний дифференциал можно не всегда. На асфальте это приведет не только к существенному ухудшению управляемости, но и к поломке трансмиссии, а также ускоренному износу шин. Ведь колеса в этом случае совершают одинаковое количество оборотов, а в повороте внутреннее колесо неизбежно будет ­пробуксовывать.

Блокировка заднего дифференциала незаменима в случаях, когда одно из колес оси вывешивается, ведь крутящий момент от мотора останется на колесе, которое касается грунта.	Конечно, даже блокировка заднего дифференциала бессильна, если на тяжелом бездорожье ваш автомобиль «обут» в обычные дорожные шины. Колеса с развитыми грунтозацепами способны существенно повысить проходимость вашего внедорожника.
Перед преодолением бродов лучше привести трансмиссию в «боевое» положение, включив понижающий ряд и блокировку дифференциала. Ведь дно брода может скрывать множество неприятных сюрпризов, а вызволять застрявший автомобиль, стоя, например, по пояс в холодной воде, – удовольствие сомнительное.

 

Дмитрий Ковалев Президент «Клуба внедорожных приключений»

Наличие жесткой блокировки в автомобиле позволит минимальными усилиями выбраться из, казалось бы, безвыходной ситуации. На сегодняшний день немногие компании оснащают свои машины жесткой блокировкой дифференциала, предпочитая псевдоблокировки, которые менее эффективны в сложных условиях. К таким автопроизводителям можно отнести компанию Mitsubishi, на внедорожных моделях которой – L200, Pajero Sport и Pajero Wagon – как раз используется принудительно блокируемый задний дифференциал.

Евгений Сокур
Фото автора

Автор

Евгений Сокур

Обозреватель раздела «Автомобили»

Загрузка…

Дифференциальный механизм у тракторов | Блокировка дифференциала

В тракторах используют дифференциальный механизм, или «дифференциал». Так же, как и в автомобилях. Но между автомобильным и тракторным дифференциалом есть некоторые отличия.

Принципы работы тракторного и автомобильного дифференциала одинаковы. В основу положен планетарный механизм. Планетарным механизмом называют передачу с подвижной осью: одна или несколько шестерен этого механизма называется солнцем – ее ось не меняет положение в пространстве и в случае с редуктором ведет к колесам машины. А ось других зубчатых колес вращается вместе с водилом. В конце для тех, кому интересно, мы расскажем, правда ли это название связано с Солнечной системой.

А пока речь пойдет о том, как этот механизм решает проблему управляемости, и почему перед автомобильным и тракторным редукторами стоят разные задачи.

Не нужно нанимать профессионала для обслуживания трактора. Можно посмотреть, как проводить ТО трактора, а можно обратиться в сервис GARDENSHOP

От двигателя к колесам передается вращение. Оно проходит путь сначала через кардан или ременную передачу к ведомому колесу. Ведомое колесо соединено с сателлитами, а они уже вращают солнца, ведущие к колесным дискам. Большая часть этой схемы (ведомое колесо, водило, сателлиты и солнца) умещается в компактном редукторе.

На изображении дифференциал минитрактора СКАУТ. Самая большая шестерня – это ведомое колесо. Сателлиты (выглядывают из ведомого колеса) приводят в движение два солнца, но если одно из солнц останавливается, то сателлиты все равно продолжают движение.

При одинаковой скорости колес водило вместе с солнцами вращаются как одно целое, в одном направлении.
Дифференциал, когда нужна разная скорость колес, действует по следующему принципу:

Опыт аренды трактора

Одно из колес трактора вращается медленнее в момент поворота или при наезде на препятствие, но при этом не тормозит движение сателлитов. В такой ситуации весь крутящий момент передается тому колесу, которое остается свободным. На анимации показано, как работает дифференциал.

Зачем это придумали

У ранних тракторов и автомобилей только одно колесо соединялось с двигателем. Остальные колеса вращались свободно. Это помогало при повороте, когда колесо на внешнем радиусе проезжает путь с другой скоростью. Но если ведущее колесо застрянет, то трактор или автомобиль не выберется без посторонней помощи. Поэтому нужно, чтобы крутящий момент передавался сразу на два колеса.

Когда оба колеса в подключены к двигателю, остро встает проблема проскальзывания колеса при повороте. Она решена с помощью дифференциала, в котором и использован выше описанный планетарный механизм.

На грунте поворачивать трактор можно и без дифференциала. На некоторых моделях тракторов и мотоблоков до сих пор нет дифференциала. У таких моделей вместо него специальный переключатель, который делает ведущим либо одного колесо, либо оба.

Но для тракторов важнее противоположная функция – блокировка дифференциала. Потому что когда машина застревает, то остающееся свободным колесо проскальзывает из-за повышенной скорости. В таких случаях нужна блокировка дифференциала. Такая функция есть не на всех тракторах. 

Эта блокирующая шайба на дифференциале трактора СКАУТ связывает солнце с валом и ведомым колесом. Теперь ось снова представляет собой единое целое. Хотя одному из колес трудно вращаться. Когда ось фиксирована, то оба колеса проворачиваются с одинаковым усилием, и это помогает преодолевать пробуксовку. 

Изобретен ли планетарный механизм специально для дифференциала?

Нет, планетарный механизм изобретен задолго до того, как они понадобились в тракторах и автомобилях. Просто он пришелся кстати для этих целей.

Механизмы этого типа называют планетарными, потому что зубчатые колеса вращаются вокруг центрального колеса подобно тому, как планеты вращается вокруг солнца. Это утверждение верно лишь отчасти. Дело в том, что механизм назван так не ради метафоры, а потому что его изначальной функцией была демонстрация движения планет по небу и вычисление времени движения небесных тел. 

Вот, например, как планетарный механизм использовали в 1588 году. Это вращающийся книжный стол инженера и механика Агостино Рамелли, в котором с помощью солнца и сателлитов положение книг всегда оставалось горизонтальным. 

Блокировка дифференциала: передняя или задняя

Всем владельцам внедорожников известно, что блокировка дифференциала равномерно распределяет крутящий момент между колесами одной оси. Это дает возможность обоим колесам вращаться одинаково, независимо от поверхности, по которой движется транспортное средство.

Часто при ограниченном бюджете, владельцы авто не понимают какую блокировку выбирать — переднюю или заднюю, а в сети не так много полезной информации на эту тему. Все зависит от условий эксплуатации автомобиля, его конструкционных особенностей и конкретных задач, которые стоят перед автомобилем. В этой статье мы дадим вам развернутый ответ на этот вопрос и поможем рационально распределить свой бюджет.

 

Зачем это нужно?

Свободный дифференциал передает крутящий момент на колесо, которое осуществляет меньшее сопротивление. Если автомобиль движется поверхностью, где оба колеса имеют равномерное сцепление, то крутящее усилие будет одинаковым. Однако, в случае поездки сложным бездорожьем — ситуация резко меняется. Если одно колесо попадет в болото или другую неблагоприятную поверхность, то дифференциал передаст крутящий момент именно на него. А все потому, что оно требует меньшего усилия. Другое колесо не будет получать мощности и просто остановится.

Такая ситуация значительно ухудшит проходимость, динамичность и управляемость автомобилем. Чтобы выбраться из ловушки, крутящий момент должен передаваться на колесо, которое находится на благоприятной поверхности или равномерно на оба колеса. В основном, это и есть основная причина в необходимости наличия блокировки дифференциала.

Какую блокировку выбрать

Важно помнить, что блокировка улучшает проходимость внедорожника только при условии правильного выбора элемента. Чтобы не ошибиться, делимся с вами реальными ситуациями, которые помогут определиться и выбрать наиболее оптимальный вариант для своего авто.

 

Для тех, кто перевозит большой груз

Если вы часто перевозите габаритный груз на своем транспортном средстве и задняя ось находится в нагруженном состоянии, то мы рекомендуем установить заднее блокировки. Чем больше нагрузка приходится на заблокированную ось, тем лучшим будет сцепление с дорогой.

Если ваш автомобиль имеет задний заводской дифференциал

В этом случае нет разницы какой дифференциал у вас на задней оси: самоблокирующийся (LDS) или 100% блокирующий . Мы однозначно рекомендуем установить переднюю блокировку, которая обеспечит максимальное переднее сцепление с любым дорожным покрытием. И благодаря заднему дифференциалу, внедорожник неплохо сцепится и задней осью.

Для тех, кто покоряет вершины

Всем известно, что когда автомобиль эксплуатируется в местности с выраженными склонами и подножием или в горах, преодолевая крутые рельефы, то на подъеме вес автомобиля смещается на заднюю ось. Поэтому необходимо иметь заднее блокировки. Даже при спуске вниз, заднюю часть авто может занести в любую сторону, что негативно повлияет на управляемость. В этом случае рекомендуем остановить свой выбор именно на задней блокировке. Вы будете уверены, что автомобиль не будет вести себя непредсказуемо, спуск будет безопасным и под полным контролем.

Другая ситуация, это когда внедорожник передними колесами уже выехал на склон, а задними еще находится внизу. Тогда следует использовать переднюю блокировку, которая позволит колесам на задней оси — выехать вверх.

 

Если хочется установить дополнительную блокировку, но не уверены в условиях эксплуатации

Если вы не знаете в каких условиях придется использовать блокировку, то выбирайте элемент на самую мощную часть своего авто. Тогда она вдвое увеличит максимальное количество крутящего момента и улучшит сцепление с дорожной поверхностью.

! Управлять автомобилем с заблокированной передней блокировкой — не стоит, ведь следствием станут поломанные шарниры равных угловых скоростей (ШРУС) или разбитое авто.

Вывод

Запомните эти правила, учитывайте будущие условия эксплуатации и конструкционные особенности своего внедорожника. Тогда автомобиль не подведет вас даже на самом сложном бездорожье.

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.

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.

Что такое блокировка дифференциала?

Особенностью работы свободного дифференциала является то, что при пробуксовке одного колеса (ведущей оси) на другое передается крутящий момент, недостаточный для движения. Блокировка дифференциала предназначена для увеличения крутящего момента на колесе (оси) с лучшим сцеплением.

Когда включать блокировку межосевого дифференциала?

Дифференциал необходимо блокировать, когда имеется разность в величинах сил сцепления колес, между которыми он установлен. Блокировку следует включать непосредственно перед преодолением сложных участков пути (вязкий грунт, препятствия, скользкая грязная дорога).

Что происходит при блокировке межосевого дифференциала?

Принудительная блокировка межосевого дифференциала полностью «выключает» дифференциал из работы, передний и задний мост начинают работать в жесткой сцепке и колеса крутятся с равной скоростью. … Автоматическую блокировку межосевого дифференциала также называют блокировкой с частичным проскальзыванием.

Зачем нужна блокировка заднего моста?

Блокировка дифференциала позволяет водителю жестко соединить оба задних колеса и передать на них весь крутящий момент от ведомой шестерни заднего моста на ступицы моста и обеспечивает возможность вращения колес с разными частотами в случаях, когда это необходимо.

Что такое дифференциал простыми словами?

Дифференциал — механическое устройство, которое делит момент входного вала между выходными валами, называемыми полуосями. … Момент от двигателя передается карданным валом через коническую зубчатую передачу на корпус дифференциала.

Как работает самоблокирующийся дифференциал?

Похожий принцип работы имеет самоблокирующийся дифференциал Quaife, запатентованный в 1965 году. … При движении автомобиля в повороте продольный пакет сателлитов работает так же, как его сородичи в обычном дифференциале. При пробуксовке колеса в винтовых зацеплениях возникают осевые и радиальные силы.

Можно ли включать блокировку дифференциала на ходу?

На официалах 120х на ходу можно включать и выключать(причем только на ходу это и возможно зачастую) блокировку центрального дифа , а на месте можно переключать раздатку(понижайку), на ходу нельзя.

Как включить блокировку на Кразе?

Для обеспечения кратковременности блокировки межколесных дифференциалов клавиша включения не имеет фиксированного положения и ее необходимо удерживать пальцем руки. Привод включения блокировки электропневматический, управляемый клавишным выключателем из кабины. При этом сжатый воздух поступает в пневмокамеру 14 (рис.

Что такое Межколёсная блокировка?

То есть, если одно из колес оказывается навесу и теряет контакт с дорожной поверхностью, то блокировка межколесного дифференциала не позволяет ему крутиться вхолостую, а распределяет крутящий момент одинаково между обоими колесами оси. При включении этой системы оба колеса крутятся с одинаковой скоростью.

Чем отличается межосевой от межколесного дифференциала?

Расположение На автомобилях с одной ведущей осью дифференциал располагается на ведущей оси. … На автомобилях с постоянным полным приводом есть три дифференциала: по одному на каждой оси (межколёсный), плюс один распределяет крутящий момент между осями (межосевой).

Что дает блокировка редуктора?

Основная цель блокировки дифференциала – обеспечение ведущим колесам возможности полного использования силы сцепления с опорной поверхностью для создания тяговой силы, необходимой для поступательного движения автомобиля.

Для чего блокировка редуктора?

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.

Как работает блокировка моста?

Блокировка осуществляется за счет повышения трения внутри вискомуфты; Чем больше разницах в скоростях, с которыми вращаются полуоси и чашка, тем выше будет степень блокировки; Замыкание и размыкание вискомуфты происходят достаточно плавно (однако замыкание происходит быстрее).

Блокировки межколёсных дифференциалов машины — основные виды (как работают)

Многие автолюбители слышали о пользе блокировок машины. Расскажем про основные виды блокировок межколёсных дифференциалов автомобиля и как работают.

Принудительная блокировка

ARB Air Locker относится к принудительно включаемым блокировкам и в нормальном состоянии представляет обычный классический дифференциал. При включении (блокировании) такого дифференциала полуоси блокируемого моста замыкаются между собой жестко — поэтому блокировки такого типа обычно называются жесткими, или 100%-ми блокировками. Система ARB имеет главное достоинство: обладая мягкостью работы обычного дифференциала на твердых поверхностях, тем не менее достигается полная блокировка в нужный момент.

Недостатками ARB являются высокая стоимость, сложность монтажа и умение ей пользоваться. Если забыть выключить блокировку на дороге с твердым покрытием, можно поломать трансмиссию или потерять управление. Кроме того, жесткие блокировки предъявляют к автомобилю высокие требования — при установке на лифтованные машины колес увеличенного размера могут рваться полуоси, карданные шарниры и другие детали трансмиссии.

ARB не самая простая по конструкции система. Она включает очень много компонентов, что снижает надежность. Например, компрессор может сгореть, а при выходе из строя генератора аккумулятор долго не протянет, а следовательно, не будет функционировать мотор компрессора, вполне возможен обрыв электропровода.

Без дифференциальный мост

Строго говоря, блокировка такого типа — устанавливаемый вместо коробки дифференциала барабан, на который монтируется ведомая шестерня главной передачи и вставляются полуоси, то есть правая и левая полуоси постоянно сцеплены между собой. Дифференциал, таким образом, отсутствует. Такая система не имеет права на жизнь в переднем мосту — управлять автомобилем невозможно, но на задних ведущих мостах, например, такой механизм применяется чаще, чем обычный межколесный дифференциал. Недостатки — быстрый износ резины на дорогах с твердым покрытием, высокие нагрузки на трансмиссию, плохая управляемость. Достоинства — простота и надежность.

Автоматическая блокировка Detroit Locker

Самый известный тип автоматической блокировки. Он устанавливается вместо заводского корпуса дифференциала, что увеличивает прочность узла в целом. Для включения Detroit Locker не требуется ни проводов, ни пневмомагистралей, не нужно нажимать кнопки или включать рычаги — все происходит само собой. Минимальное количество внутренних деталей обуславливает высокую надежность узла. Все модификации Detroit Locker представляют кулачковую блокировку, напоминающую конструкцию, устанавливаемую на «ГАЗе-66». Отличается простотой, надежностью в применении и посредственными характеристиками на твердых покрытиях, что сказывается на управляемости, особенно при применении на переднем мосту, что ускоряет износ резины. Определенный дискомфорт вызывают щелчки и металлические удары, слышимые при работе данной блокировки.

Блокировка Gov Lock

В нормальном состоянии представляет классический разомкнутый дифференциал. Как только скорость вращения одного колеса оси относительно другого достигает определенной величины — примерно 2 оборота в секунду, — центробежный замыкатель защелкивает кулачковую муфту, которая зажимает пакет фрикционов, причем тем сильнее, чем быстрее крутится буксующее колесо. Таким образом, Gov-Lock обладает прогрессивной характеристикой блокирования — от нуля до стопроцентной. В этом устройстве имеется приспособление, автоматически отключающее блокировку при достижении машиной скорости 40 км/ч. На управляемость она практически не оказывает негативного влияния.

Есть недостатки: большое количество мелких деталей вызывает высокую вероятность поломок, что и происходит на практике — ломается шестеренка замыкателя и блокировка перестает работать. Кроме этого, Gov Lock не всегда эффективно работает.

Если машина застряла в мягком грунте, то данная блокировка может усугубить ситуацию. Ведь для ее включения нужно сильно раскрутить буксующие колеса, что приведет к моментальному закапыванию джипа, а включившийся в конце локер только усугубит ситуацию, окончательно посадив внедорожник.

Дифференциал повышенного трения (LSD)

Наиболее встречающийся тип дифференциала повышенного трения — «дисковый». Такая блокировка применяется на большинстве внедорожников. Она обладает мягкостью срабатывания и практически не наносит вреда трансмиссии.

Следует помнить, что LSD имеют небольшой коэффициент блокирования (около 30%), а вследствие этого недостаточно эффективны в тяжелых условиях. Такие блокировки не срабатывают при вывешивании одного из колес, когда помощь локера и требуется. Существуют пакеты фрикционных дисков, обеспечивающие больший коэффициент блокирования, но он все равно не обеспечивают 100% блокировку. Кроме того, с его увеличением возрастают и нагрузки на трансмиссию при езде по твердому покрытию.

Минусом является ограниченный ресурс. Фрикционные диски имеют тенденцию стираться, причем, чем чаще буксуют колеса, тем сильнее изнашиваются диски. Если такой дифференциал установлен в заднем мосту автомобиля, не предназначенного для постоянного движения с полным приводом (только Part time), то зимой в условиях города ему приходится работать много, так как задняя ось будет достаточно часто пробуксовывать.

В целом, ресурс данной блокировки составляет от 50 до 150 000 км. Он не отказывает сразу, а «умирает» постепенно, снижая коэффициент блокировки. Нужно помнить, что дифференциалы повышенного трения требуют использования специальных присадок к маслу, которое в него заливается.

Дифференциал для чего нужен

Что такое дифференциал и для чего нужны блокировки. — DRIVE2

Дифференциал — это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга. Такая передача момента возможна благодаря применению так называемого планетарного механизма. В автомобилестроении, дифференциал является одной из ключевых деталей трансмиссии. В первую очередь он служит для передачи момента от коробки передач к колёсам ведущего моста.

Почему для этого нужен дифференциал ? В любом повороте, путь колеса оси, двигающегося по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, чем путь другого колеса той же оси, которое проходит по длинному (внешнему) радиусу. В результате этого, угловая скорость вращения внутреннего колёса должна быть меньше угловой скорости вращения внешнего колеса. В случае с не ведущим мостом, выполнить это условие достаточно просто, так как оба колеса могут не быть связанными друг с другом и вращаться независимо. Но если мост ведущий, то необходимо передавать крутящий момент одновременно на оба колеса (если передавать момент только на одно колесо, то возможность управления автомобилем по современным понятиям будет очень плохой). При жесткой же связи колёс ведущего моста и передачи момента на единую ось обоих колёс, автомобиль не мог бы нормально поворачивать, так как колеса, имея равную угловую скорость, стремились бы пройти один и тот же путь в повороте. Дифференциал позволяет решить эту проблему: он передаёт крутящий момент на раздельные оси обоих колёс (полуоси) через свой планетарный механизм с любым соотношением угловых скоростей вращения полуосей. В результате этого, автомобиль может нормально двигаться и управляться как на прямом пути, так и в повороте.

Однако, ввиду физики устройства, у планетарного механизма есть очень нехорошее свойство: он стремится передать полученный крутящий момент туда, куда легче. Например, если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал будет распределять крутящий момент равномерно между колёсами. Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колёс с дорогой (например, одно колесо попало на лёд, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнёт перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое находится на льду). В результате, колесо, находящееся на асфальте перестанет получать крутящий момент и остановится, а колесо, находящееся на льду примет на себя весь момент и будет вращаться с увеличенной угловой скоростью, причем планетарный механизм будет играть роль редуктора, повышающего скорость вращения этого колеса. Естественно, это явление сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Ведь по логике вещей, в рассмотренной ситуации момент желательно передавать на колесо, расположенное на асфальте, чтобы автомобиль мог продолжить движение.

В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы два моста, а зачастую дифференциал можно обнаружить еще и между мостами (межосевой дифференциал). Таким образом, мы получаем схему трансмиссии, в которой присутствуют целых три дифференциала: два мостовых и один межосевой. Последний необходим для постоянного движения с полным приводом и передачей момента на все четыре колеса. Ведь в повороте колёса рулевого моста (обычно переднего) имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем колёса заднего моста. Межосевой дифференциал призван передавать крутящий момент от коробки передач к обоим ведущим мостам с разным соотношением угловых скоростей. Такая схема с тремя дифференциалами является одной из самых распространённых схем для постоянного полного привода (Full time 4WD).

Однако, это уже тема другого раздела. В данном разделе нас интересует дифференциал и его свойства. Возвращаясь к вышеописанному проблемному свойству планетарного механизма, интересно рассмотреть ситуацию, когда полноприводный автомобиль с межосевым дифференциалом одним из четырёх колёс попал на тот же лёд (или в скользкую яму). Что тогда произойдёт ? Дифференциал моста, колесо которого находится на льду, отдаст весь полученный крутящий момент на это колесо. Межосевой дифференциал, в свою очередь, тоже стремится передать крутящий момент туда, куда легче. Естественно, межосевому дифференциалу легче отдать момент на мост с прокручивающимся на льду колесом, нежели чем на мост, колёса которого имеют хорошее сцепление с дорогой и могут двигать автомобиль. В результате, весь крутящий момент от двигателя и коробки передач пойдёт на раскручивание единственного колеса, находящегося на льду. Остальные три колеса остановятся и не будут получать никакого крутящего момента от дифференциалов. Итог: из четырёх ведущих колёс осталось только одно, которое проскальзывает на льду — полноприводный автомобиль «застрял». Как же заставить дифференциалы передавать крутящий момент на колёса с более хорошим дорожным сцеплением ? Для этого были разработаны различные способы частичной и полной, ручной и автоматической блокировки дифференциалов, которые будут рассмотрены ниже.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

А вот компания Zexel Torsen в своём дифференциале T-2 предложила немного другую компоновку по сути, того же устройства (на картинке справа). Благодаря своей необычной конструкции, парные сателлиты соединены между собой со внешней стороны солнечных шестерней. По сравнению с первым типом, эти дифференциалы имеют меньший диапазон работы блокировки, однако они более чувствительны к разнице передаваемого момента и срабатывают раньше (начиная от 1.4/1). Компания Tractech недавно выпустила мостовой torque sensitive дифференциал Electrac, снабженный принудительной электроприводной блокировкой.

Третий тип производится компанией Zexel Torsen (Т-3) и используется в основном для межосевых дифференциалов. Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение момента в пользу одной из осей. Например, используемый на 4Раннере 4-го поколения дифференциал Т-3 имеет номинальное распределение момента 40/60 в пользу задней оси. Соответственно, смещен и весь диапазон работы частичной блокировки: от (front/rear) 53/47 до 29/71.В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20-30% разнице в передаваемых на оси моментах. Так же, подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.

Вышеописанные torque sensitive дифференциалы очень популярны в автоспорте. Более того, многие производители устанавливают такие дифференциалы на свои модели штатно, как в качестве межосевых, так и межколёсных дифференциалов. Например, Тойота устанавливает такие дифференциалы как на легковые автомобили (Supra, Celica, Rav4, Lexus IS300, RX300 и. т. д), так и на внедорожники (4Runner / Hilux Surf, Land-Cruiser, Mega-Cruiser, Lexus GX470) и автобусы (Coaster Mini-Bus). Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличии от friction-based дифференциалов), однако лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач.

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

В современном автомобилестроении применяется всё больше и больше электронных систем контроля за движением автомобиля. Уже редко можно встретить автомобили, не оснащенные системой ABS (не дающей колёсам заблокироваться при торможении). Более того, уже с конца 80-х годов прошлого века передовые производители стали комплектовать свои флагманские модели системами контроля тяги и сцепления колёс — Traction Control. Например, Тойота установила систему Traction Control на Lexus LS400 в 1989 (90) году. Принцип работы такой системы прост: универсальные (так же обслуживают ABS) датчики вращения, установленные на контролируемых колёсах, фиксируют начало пробуксовки одного колеса оси относительно другого и система автоматически притормаживает забуксовавшее колесо, тем самым увеличивая на него нагрузку и вынуждая дифференциал отдать момент на колесо с хорошим сцеплением. При сильной пробуксовке, система так же может ограничивать подачу топлива в цилиндры. Работа такой системы очень эффективна, особенно на заднеприводных автомобилях. Как правило, при желании такую систему можно принудительно деактивировать кнопкой на приборной панели.

Что такое дифференциал, для чего он нужен, и как устроен — DRIVE2

Дифференциал как автомобильный механизм скоро отметит двухвековой юбилей, однако его конструкция за эти долгие годы хоть и совершенствовалась, но сохранила ключевые особенности. Что же такое дифференциал, и какую роль он выполняет в автомобиле?

1. ЧТО ТАКОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛ?

Дифференциал в автомобиле – это механизм, который позволяет передавать мощность и, следовательно, вращение от коробки передач к колесам, разделяя поток этой мощности на два, для каждого из колес одной оси, с возможностью изменять соотношение передаваемой к ним мощности, и, следовательно, позволяя колесам вращаться с разной скоростью. Проще говоря, дифференциал разделяет 100% мощности, передаваемой коробкой передач, на два потока для каждого из колес на одной оси, и эти потоки могут перераспределяться в зависимости от условий движений от 50:50 до 100:0.

2. ДЛЯ ЧЕГО НУЖЕН ДИФФЕРЕНЦИАЛ?

Основное предназначение дифференциала – обеспечить возможность вращения колес на одной оси с разной скоростью с сохранением неразрывного потока крутящего момента. Для автомобиля это важно прежде всего в поворотах: ведь при движении по дуге колеса на внешней стороне поворота проходят больший путь, чем колеса на внутренней, а значит, должны вращаться с большей скоростью для сохранения стабильности машины.

Если же колеса на оси будут соединены жестко, то внутреннее колесо в повороте будет пробуксовывать. Для заднеприводного автомобиля это повышает риск заноса, а для переднеприводного радикально ухудшает управляемость и контроль автомобиля в повороте. Таким образом, обеспечение свободного и независимого вращения колес на одной оси с сохранением постоянства передачи на них крутящего момента от двигателя было одной из принципиальных задач с момента создания автомобиля – и это задача была успешно решена.

3. КАК УСТРОЕН ДИФФЕРЕНЦИАЛ?

Дифференциал являет собой частный случай планетарной передачи. Физически он обычно представляет собой набор из четырех шестерней, вращение к которым передается пятой – ведомой шестерней главной передачи, объединенной с корпусом дифференциала, выполняющим роль водила. Главная передача – это набор из двух шестерней: ведущая получает вращение от КПП и передает его ведомой. Ведомая же шестерня главной передачи передает вращение через корпус на шестерни-сателлиты, а они, в свою очередь, находятся в зацеплении с солнечными шестернями, жестко закрепленными на приводных полуосях колес.

Когда автомобиль движется по прямой, шестерни-сателлиты неподвижны, и скорость вращения шестерни главной передачи равна скоростям вращения солнечных шестерней: колеса вращаются с одинаковой скоростью. В повороте же шестерни-сателлиты начинают вращаться, обеспечивая разницу скоростей солнечных шестерней и, следовательно, колес на внешней и внутренней стороне поворота.

4. КАКОВЫ НЕДОСТАТКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛА?

Главным недостатком дифференциала одновременно является его главное преимущество – возможность передавать до 100% мощности на одно из колес. Исходя из этого, в условиях, когда одно колесо имеет недостаточное сцепление с поверхностью, основная часть мощности будет передаваться именно на него. Таким образом, порой даже имея одно колесо на поверхности с достаточным сцеплением, автомобиль не может тронуться с места.

Для устранения этой проблемы были разработаны разнообразные конструкции – дифференциалы с повышенным внутренним сопротивлением (так называемые самоблоки) и дифференциалы с принудительной блокировкой, ручной или автоматизированной. В зависимости от конструкции и назначения они могут как изменять перераспределение потока мощности в пользу колеса с хорошим сцеплением с поверхностью, так и полностью замыкать дифференциал, заставляя колеса на оси вращаться с одинаковой скоростью. Разные типы таких дифференциалов мы рассмотрим в отдельных материалах.

— Если тебе понравилась статья, то почему бы не поставить ей лайк? 😎🚘 Хочешь видеть больше таких? Подпишись на vk.com/luxwash_sev

Что такое дифференциал в автомобиле, принцип его работы и что такое блокировка дифференциала. Просто о сложном

Главная > Устройство автомобиля > Трансмиссия >

Добрый день, дорогие друзья. Сегодня простыми слова объясню, что такое дифференциал, зачем он нужен и как он работает в автомобиле. В чем его плюсы, минусы и зачем придумали его блокировать. Добавлю видео, чтобы лучше понять материал, написанный в этой статье.

Что такое автомобильный дифференциал

Это механическое устройство, разделяющее крутящий момент между двумя полуосями ведущих колес. Разделение происходит в неравных пропорциях, в зависимости от условий, в которых находятся колеса, а точнее от коэффициента сцепления с поверхностью и направлению движения автомобиля. Он позволяет вращаться колесам с разной скоростью, передавая мощность на оба колеса.

Из чего он состоит

Конструкцию рассмотрим на примере простого дифференциала. Он состоит:

1. Ведущей шестерни. Она передает крутящий момент от коробки передач, через кардан на главную шестерню.
2. Ведомой (главной) шестерни. Заставляет вращаться сателлит (спутник)
3. Шестерня сателлита. Она жестко закреплена с ведомой шестеренкой и вращается вместе с ней в одном направлении. Кроме этого, она может совершать вращения вокруг своей оси в разные стороны.
4. Две полуосевые шестерни, каждая из которых соединена со своим колесом. Через них мощность и момент передается с сателлита на ведущие колеса.

Конструкция схематически представлена на картинке:

Зачем он нужен

Он нужен, чтобы колеса вращались с разными скоростями при прохождении поворотов. Зачем это нужно? Смотрим на скрин снизу. При повороте автомобиля ведущие колеса проходят разное расстояние S1 и S2, где S1

Виды, устройство и принцип работы дифференциала

Дифференциал – это механизм трансмиссии, распределяющий подводимый к нему крутящий момент между приводными валами и позволяющий колесам вращаться с разными угловыми скоростями. Особенно это заметно, когда машина проходит поворот. Дифференциал обеспечивает безопасное и комфортное вождение на сухой дороге с твердым покрытием. Однако если автомобиль покинет ее пределы и продолжит двигаться по пересеченной местности, а также в случае гололеда (и других тяжелых погодных условий) этот механизм может лишить автомобиль возможности передвигаться. О том, что такое дифференциал, как он устроен, в чем его вред для внедорожников и как с этим бороться — пойдет речь ниже.

Дифференциал как часть трансмиссии

Дифференциал в автомобиле  —  это механизм, распределяющий крутящий момент карданного вала трансмиссии между ведущими колесами передней или задней оси (в зависимости от типа привода), позволяя каждому из них вращаться без пробуксовки. В этом заключается основное назначение дифференциала.

Ведуший мост с дифференциалом в разрезе

При прямолинейном движении, когда колеса нагружены одинаково и имеют равную угловую скорость вращения — механизм работает в качестве передаточного звена. Если условия движения изменяются (поворот, пробуксовка) — нагрузка становится неравномерной. У полуосей появляется необходимость вращаться с разными скоростями, и, как следствие, становится необходимым распределить полученный крутящий момент между ними  в определенном соотношении. Тогда узел выполняет вторую важную функцию: обеспечение безопасного маневрирования автомобиля.

Схема расположения дифференциала зависит от типа привода автомобиля:

1. Передний привод – картер коробки передач.
2. Задний привод – корпус ведущего моста.
3. Полный привод – корпусы переднего и заднего мостов (для передачи крутящего момента ведущим колесам) или раздаточная коробка (для передачи крутящего момента ведущим мостам).

Дифференциал на автомобилях появился не сразу. Конструкторы первых «самодвижущихся экипажей» были очень озадачены плохой маневренностью своих изобретений. Вращение колёс с одинаковой угловой скоростью во время прохождения поворота приводило к тому, что одно из них начинало буксовать или, наоборот, полностью теряло контакт с дорогой. Инженеры вспомнили, что на ранних прототипах первых автомобилей, снабжаемых паровыми двигателями, было устройство, позволявшее избежать потери управляемости.

Механизм распределения вращающего момента изобрёл француз Онесифор Пеккёр. В устройстве Пеккёра присутствовали валы и шестерни. Через них крутящий момент от мотора поступал к ведущим колёсам. Но даже после применения изобретения Пёккера проблема пробуксовки колёс на поворотах не решилась полностью. Выявились недостатки системы.  Например, одно из колес в какой-то момент терял сцепление с дорогой. Сильнее всего это проявлялось на обледенелых участках.

Читайте также:  Как работает электронная блокировка дифференциала

Пробуксовка в таких условиях часто приводила к  авариям, поэтому конструкторы надолго задумались над тем, как предотвратить занос машины. Решение было найдено Фердинандом Порше. Он стал изобретателем кулачкового механизма, который ограничивал проскальзывание колёс ведущего моста. Немецкое устройство дифференциала нашло применение в автомобилях Volkswagen.

Как устроен дифференциал

Принципиальная схема дифференциала

Узел работает как планетарный редуктор. Принципиальное устройство дифференциала: шестерни полуосей (5) и сателлитов (4) размещены в чашке (3). Чашка (корпус) жестко соединена с ведомой шестерней (2), которая принимает крутящий момент от ведущей шестерни главной передачи (1). Корпус передает вращение посредством сателлитов полуосям, вращающим ведущие колеса. Разные угловые скорости обеспечиваются благодаря работе сателлитов. Величина крутящего момента остается неизменной.

Применение дифференциалов в зависимости от их видов

Устройства используют для передачи крутящего момента ведущим колесам и ведущим мостам автомобиля .

Грузовики и легковые автомобили всех типов приводов имеют межколесный дифференциал, передающий вращение колесам. Межосевой дифференциал, распределяющий крутящий момент между мостами, применяют исключительно в полноприводных машинах.

По типу применяемой зубчатой передачи различают следующие виды механизмов:

1. конический;
2. цилиндрический;
3. червячный.

По количеству зубьев шестерен полуосей:

1. симметричный;
2. несимметричный.

Благодаря его свойству пропорционально распределять крутящий момент несимметричный дифференциал с цилиндрической передачей устанавливают между мостами полноприводных автомобилей.

Заднеприводные и переднеприводные автомобили оснащают коническим симметричным дифференциалом.

Червячная передача, являясь самой универсальной, используется во всех типах устройств со всеми приводами.

Схема работы дифференциала

Рассмотрим принцип, по которому работает симметричный межколесный конический дифференциал, распределяющий крутящий момент между колесами в трех различных условиях:

1. прямолинейное движение;
2. поворот;
3. пробуксовка.

При прямолинейном движении

Прямолинейное движение характеризуется равномерным распределением нагрузки между колесами автомобиля. Они имеют одинаковую угловую скорость. Сателлиты, размещенные в корпусе, не вращаются вокруг своих осей. Они передают крутящий момент от ведомой шестерни главной передачи к полуосям через неподвижное зубчатое зацепление.

Работа дифференциала при повороте и прямолинейном движении

При повороте

Когда транспортное средство поворачивает, силы сопротивления и нагрузки распределяются следующим образом:

• Внутреннее колесо, имеющее меньший радиус от центра поворота, испытывает сопротивление большей силы, чем наружное. Увеличенная нагрузка заставляет его снизить скорость вращения.
• Наружное колесо, двигаясь по большему радиусу (большей траектории), наоборот, должно увеличить угловую скорость, чтобы автомобиль мог повернуть плавно, без пробуксовки.

Читайте также:  Виды, устройство и принцип работы главной передачи

Таким образом, колеса должны иметь разные угловые скорости. Замедление вращения полуоси внутреннего колеса приводит сателлиты в движение. Они, в свою очередь, посредством конической зубчатой передачи увеличивают скорость вращения полуоси наружного колеса. Крутящий момент, получаемый от главной передачи, остается неизменным.

При пробуксовке

Колеса автомобиля, движущегося даже прямолинейно по скользкой дороге или бездорожью, могут испытывать различную нагрузку: одно из них пробуксовывает, теряя сцепление с дорогой; другое, становясь более нагруженным, замедляется. Повторяется схема поворота. Только теперь она приносит вред: буксующее колесо может получить 100% принятого дифференциалом крутящего момента, а нагруженное вообще перестанет вращаться. Движение автомобиля прекратится.

Эти недостатки работы узла решаются различными способами:

• ручной или автоматической блокировкой;
• внедрением системы курсовой устойчивости.

Блокировка дифференциала и система курсовой устойчивости

Принудительная блокировка дифференциала с гидравлическим приводом

Чтобы крутящий момент полуосей снова стал одинаковым, нужно блокировать действие сателлитов или обеспечить его передачу от чашки на нагруженную полуось.

Это особенно актуально для машин повышенной проходимости, имеющих полный привод 4Х4. Не только потому что они предназначены для езды по местности с тяжелыми дорожными условиями. Стоит машине, оснащенной тремя дифференциалами (два межколесных, один межосевой), хотя бы в одной из четырех точек потерять сцепление – величина крутящего момента остальных колес устремится к нулевому значению, и машина откажется ехать.

Избежать неприятностей помогает блокировка, которая может быть либо частичной, либо полной (зависит от степени перераспределения усилий между полуосями), а также либо ручной, либо автоматической (зависит от степени контроля со стороны водителя).

Хорошо себя зарекомендовали самоблокирующиеся дифференциалы, распределяющие крутящий момент, учитывая его разность на полуосях или исходя из значений угловых скоростей.

Наиболее сложным совершенным способом устранить недостатки узла является электронная блокировка, реализуемая на базе системы курсовой устойчивости, датчики которой контролирует все необходимые параметры во время движения автомобиля. На основе полученных данных работа автомобиля корректируется автоматически.

Безопасность прежде всего

Дифференциал создан для обеспечения безопасного комфортного маневрирования на трассе. Описанные выше недостатки касаются езды в экстремальных условиях, а также по пересеченной местности. Поэтому если на автомобиле установлен привод ручной блокировки, использовать его нужно исключительно в соответствующих дорожных условиях.  А шоссейные автомобили, которые сложно «уговорить» ехать медленнее 100 км/час, эксплуатировать без дифференциала вообще невозможно и даже опасно. Такой вот нехитрый, но бесконечно важный механизм в трансмиссии.

(7 оценок, среднее: 4,29 из 5) Загрузка…

Что такое дифференциал в автомобиле, как он работает и для чего он нужен. Виды дифференциалов и их назначение.

Дифференциал – это важный узел в конструкции трансмиссии автомобиля. Назначение дифференциала – разделение мощности, поступающей от двигателя, на два отдельных потока.

Что такое дифференциал и для чего он нужен

При повороте колеса автомобиля проходят различный путь. Это приводит к сильному износу шин, пробуксовке и к ухудшению управляемости машины. Дифференциал нужен, чтобы компенсировать разность угловых скоростей колес.

На некоторых автомобилях этого узла нет. Зачем нужен дифференциал, если, например, каждое из ведущих колес на машине имеет отдельный двигатель? Если допустима пробуксовка колес (например, в раллийных автомобилях), узел заваривается.

Как работает дифференциал?

По принципу действия дифференциал прост. В основе лежит планетарная передача, которая состоит из шестерен-полуосей, шестерен-саттелитов, ведомой и ведущей шестерни (передача вращения выполняется через ведущую шестерню).

Есть 3 режима:

• Движение по прямой дороге. Колеса автомобиля встречают одинаковое сопротивление — из-за этого шестерни-саттелиты не приводятся в движение. Поэтому мощность распределяется в соотношении 50/50 – поровну на каждое колесо. При этом период вращения колес равен периоду вращения ведомой шестерни.
• Поворот. Иная ситуация возникает при повороте. Из-за разного сопротивления угловая скорость одного из колес уменьшается, в результате замедляется и шестерня полуосей. Она приводит в движение саттелиты. Их вращение обеспечивает увеличение частоты вращения второй шестерни полуосей. Именно поэтому меняется соотношение скоростей вращения колес (крутящий момент распределяется в равных пропорциях), а их проворачивание отсутствует.
• Пробуксовка. Если автомобиль застрял или попал на сколькое покрытие, может возникнуть пробуксовка одного из колес. Скользящее колесо почти не встречает сопротивления, а для застрявшего оно максимально. За счет дифференциала, находящегося в автомобиле, происходит перераспределение мощностей. Соотношение может доходить до 0/100 (одно колесо стоит, а второе вращается с удвоенной скоростью). Тогда машина встает и не может тронуться. Поэтому многие современные автомобили оснащены блокировкой дифференциала.

По виду зубчатой передачи типы автомобильных дифференциалов бывают такими: цилиндрические, конические и червячные. Наиболее универсальной является последняя разновидность — ее устанавливают как в системах полного привода, так и на автомобилях с 1-й ведущей осью. Цилиндрический больше подходит для установки между мостами полноприводной машины. А передне- и заднеприводные авто оснащают коническими.

Блокировка дифференциала

Наиболее важна блокировка в авто с полным приводом. И причина не только в том, что их чаще эксплуатируют на бездорожье. Из-за особенностей конструкции таких автомобилей при потере сцепления с дорогой одного колеса крутящий момент может сократиться и на трех остальных. Из-за этого авто не будет ехать.

Блокировка происходит за счет «отключения» шестерен-саттелитов либо переноса мощности на загруженную полуось. В зависимости от способа перераспределения механизмы блокировки бывают полными или частичными. Распространены самоблокирующиеся дифференциалы – они устанавливаются на кроссоверы. Их работа позволяет оптимально распределить крутящий момент.

Наиболее сложным устройством обладает электронная блокировка. Она совмещён с системой курсовой устойчивости. Параметры движения автомобиля в этом случае определяют датчики. А за распределение мощности отвечает компьютер автомобиля.

Расположение

Существуют 2 вида дифференциалов: межосевой и межколесный (находится в корпусе ведущего моста). Эти типы дифференциалов имеют ряд отличий. Расположение узла зависит от типа привода автомобиля.

Межколесный ставится на автомобили как с одной, так и с двумя ведущими осями. На переднеприводных авто из-за отсутствия карданной передачи узел стоит сразу за КПП (либо они совмещены в одном корпусе). На машинах с задним приводом он устанавливается в редукторе.

Межосевой ставят на автомобили с полным приводом. Он распределяет мощность уже не между колесами, а между двумя осями. Данный узел задействует при подъёмах и спусках. Из-за наклона авто масса перераспределяется и одна из осей нагружается больше.

Большинство полноприводных авто оборудовано сразу 3 дифференциалами (2 – межколесных и 1 — межосевой). В то же время для машины с одной ведущей осью достаточно всего 1-го межколесного узла.

Виды автомобильных дифференциалов

Виды дифференциалов по принципу работы таковы:

1. С полной блокировкой. Блокировка выполняется водителем принудительно. Из-за того, что угловая скорость колес становится равной, при поворотах ухудшается управляемость и увеличивается износ покрышек. Подобной блокировкой оснащались автомобили ВАЗ-2121.
2. LSD (Limited Slip Differential). Узел этого вида является самоблокирующимся. Если разница между скоростями вращения двух колес становится слишком большой, происходит автоматическая блокировка (то есть ситуация, когда вся мощность поступает на 1 колесо, невозможна). Конструкция такого типа позволяет успешно преодолевать скользкие участки или бездорожье.
3. Вискомуфта (вязкостная муфта). Разновидность самоблокирующегося дифференциала, в котором блокировка выполняется за счет физических свойств некоторых веществ. Обычно сюда заливается дилатантная жидкость, основой которой служит силикон. При нормальной температуре и без перемешивания она сохраняет жидкое состояние. Однако при нагревании она расширяется и приобретает консистенцию клея. Подобная конструкция очень простая и дешевая, поэтому ее устанавливают на большинство «паркетников». Однако данный узел неремонтопригоден, неустойчив к длительной работе и не может быть подключен вручную. Полная блокировка колес возможна только при очень сильной пробуксовке.
4. Torsen (англ. Torque и Sensing). Еще один тип с самоблокировкой. По устройству и принципу работы дифференциала Torsen несколько отличается от предыдущих моделей. Принцип действия — за счет свойства червячной передачи заклинивать при определенном соотношении крутящих моментов. Данная разновидность узла используется на многих полноприводных автомобилях (например, на моделях марки Audi). Преимущество Torsen в его простоте и надежности. Он действует чисто механически и не связан с электроникой. Этот узел стабильнее вискомуфты. Основной недостаток конструкции заключается в том, что авто невозможно сдвинуть, если сразу 2 колеса одной оси проскальзывают. Кроме того, изделия Torsen достаточно дороги.
5. Электронный. Блокировка выполняется в автоматическом режиме посредством бортового компьютера. Главное преимущество такой конструкции – возможность настройки степени блокировки. Также этот узел хорошо стабилизирует машину при возникновении избыточной «поворачиваемости». Однако крутящий момент здесь всегда смещается на колесо с меньшей скоростью вращения.
6. Многодисковый. В конструкции есть подпружиненные фрикционные диски. Механизмы такого типа применяют редко, потому что они быстро изнашиваются. Чаще всего их используют в автоспорте.

Заключение

Автомобиль с дифференциалом безопаснее. Устройство позволяет не только комфортно ехать по трассе, но и выполнять сложные маневры. Однако при езде по бездорожью и скользкому покрытию управляемостью машины с дифференциалом может ухудшиться. В этом случае поможет блокировка компонента. Большинство автомобилей оснащено автоматической блокировкой, поэтому сложностей с ее использованием не возникает. Если же она активируется вручную, включать ее следует только на особенно сложных участках дороги. В противном случае есть риск серьезно повредить покрышки.

Для чего нужен дифференциал

Для чего нужен дифференциал(полезные статьи)При повороте автомобиля, все его колеса проходят разный по длине путь, и если между двумя ведущими колесами существует жесткая связь, они начнут проскальзывать. Скольжение колес при повороте приводит к повышенному расходу топлива, износу шин, нарушению устойчивости и т. п. Дифференциал позволяет ведомым валам вращаться с разными угловыми скоростями и выполняет функции распределения подводимого к нему крутящего момента между колесами или ведущими мостами. Дифференциалы бывают межколесными и межосевыми (в случае установки между несколькими ведущими мостами).Впервые дифференциал был применен в 1897г. на паровом автомобиле. В настоящее время все автомобили имеют межколесные дифференциалы на ведущих мостах. Наиболее распространенным является конический симметричный дифференциал, включающий в себя: корпус, сателлиты, ось сателлитов (или крестовину) и полуосевые шестерни. Обычно число сателлитов в дифференциалах легковых автомобилей — два, грузовых и внедорожных — четыре.Симметричный дифференциал получил свое название за способность распределять подводимый момент поровну при любом соотношении угловых скоростей, соединенных с ним валов. Применение такого дифференциала в качестве межколесного, обеспечивает устойчивость при прямолинейном движении, а также при торможении двигателем на скользкой дороге.Существенным недостатком обычного дифференциала является снижение проходимости автомобиля, если одно из его колес попадает в условия малого сцепления с опорной поверхностью. При этом на колесо, находящееся в нормальных сцепных условиях, нельзя подвести крутящий момент, превышающий тот, который может быть реализован на колесе, находящемся в условиях малого сцепления (это приводит к пробуксовке колеса). Для преодоления этого недостатка в некоторых конструкциях используются Дифференциалы полноприводных автомобилей различных конструкций.

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), выходящими за пределы сенсорного предела два или более дерматома, для резкой боли (A-сигма) и тремя или более дерматомами 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 проводимости (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 местными анестетиками 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 о дифференциальной чувствительности отдельных миелинизированных и немиелинизированных аксонов дорсальных корешков 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 полузамкнутому контуру анестезии 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 усиливались, отображались на цифровом запоминающем осциллографе и записывались 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) следа. Калибровки времени и напряжения показаны на рисунке.

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) 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 гарантировать, 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% блокаду проведения (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 путем простой интерполяции 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 блока 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).

Для оценки относительной чувствительности 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 проводимости были немного менее чувствительны к блокирующим эффектам натриевых каналов лидокаином, чем их аналоги из дорзального 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 изученные 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 задних корешков показана как функция длительности воздействия: (A) все изученные 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 продемонстрировали каких-либо корреляций между диаметром аксона (скоростью проводимости) и восприимчивостью к блокаде проводимости с помощью местного анестетика.[5,6] Более ранние исследования, подтверждающие принцип размера, почти все основывались на измерениях амплитуды CAP. [8] Поскольку уменьшение 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 (уменьшается скорость проводимости) 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 проводимости 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 Финка и Кэрнса [6,14] было показано, что немиелинизированные аксоны существенно менее чувствительны 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 (фазического) 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 действию 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 ни в миелинизированных, ни в немиелинизированных аксонах дорсальных корешков. Raymond et al. [10] определили «критическую длину» как длину аксона, подвергнутого воздействию лидокаина 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 дорзального 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.

Атриовентрикулярная блокада третьей степени (полная блокада сердца) Дифференциальный диагноз

Автор

Аканкша Агравал, доктор медицины Сотрудник отделения кардиологии, Медицинский факультет Университета Эмори

Аканкша Агравал, доктор медицинских наук, является членом следующих медицинских обществ: Американский колледж кардиологии, Американская кардиологическая ассоциация

Раскрытие информации: не раскрывать.

Соавтор (ы)

Даниэль Брито Гусман, доктор медицины Специалист по усовершенствованной кардиологической визуализации, кардиология и застойная сердечная недостаточность, отделение сердечно-сосудистой и торакальной хирургии, Институт сердца и сосудов WVU

Даниэль Брито Гузман, доктор медицины, является членом следующих медицинских обществ: Американского колледжа Врачи, Американское торакальное общество

Раскрытие информации: нечего раскрывать.

Специальная редакционная коллегия

Франсиско Талавера, фармацевт, доктор философии Адъюнкт-профессор, Фармацевтический колледж Медицинского центра Университета Небраски; Главный редактор Medscape Drug Reference

Раскрытие информации: Получил зарплату от Medscape за работу.для: Medscape.

Брайан Ольшанский, MD, FESC, FAHA, FACC, FHRS Почетный профессор медицины, факультет внутренней медицины, Медицинский колледж Университета Айовы

Брайан Ольшанский, MD, FESC, FAHA, FACC, FHRS является членом следующие медицинские общества: Американский колледж кардиологии, Американская кардиологическая ассоциация, Общество кардиологической электрофизиологии, Европейское кардиологическое общество, Общество сердечного ритма

Раскрытие информации: Служить (d) в качестве директора, должностного лица, партнера, сотрудника, советника, консультанта или попечителя для: Амарин; Лундбек; Респиркардия; Санофи Авентис
Выступать (г) в качестве докладчика или члена бюро докладчиков для: Санофи Авентис
Берингер Ингельхайм — со-координатора реестра GLORIA AF.

Главный редактор

Джеффри Н. Роттман, доктор медицины Профессор медицины, Департамент медицины, Отделение сердечно-сосудистой медицины, Медицинская школа Университета Мэриленда; Кардиолог / электрофизиолог, Медицинская система Университета Мэриленда и Система здравоохранения штата Мэриленд

Джеффри Н. Роттман, доктор медицины, является членом следующих медицинских обществ: Американская кардиологическая ассоциация, Общество сердечного ритма

Раскрытие информации: не раскрывать.

Дополнительные участники

Эдди С. Ланг, MDCM, CCFP (EM), CSPQ Адъюнкт-профессор, старший научный сотрудник отдела неотложной медицины, кафедра семейной медицины, медицинский факультет Университета Калгари; Доцент кафедры семейной медицины медицинского факультета Университета Макгилла, Канада

Эдди С. Ланг, MDCM, CCFP (EM), CSPQ является членом следующих медицинских обществ: Американского колледжа врачей неотложной помощи, Общества академической неотложной медицины, Канадская ассоциация врачей скорой помощи

Раскрытие: Ничего не раскрывать.

Теодор Дж. Гаэта, DO, MPH, FACEP Доцент кафедры неотложной медицины, Медицинский колледж Вейл Корнелл; Заместитель председателя и директор программы резидентуры по неотложной медицине, Департамент неотложной медицины, Методистская больница Нью-Йорка; Академический председатель, адъюнкт-профессор кафедры неотложной медицины, медицинский факультет Университета Святого Георгия

Теодор Дж. Гаэта, DO, MPH, FACEP является членом следующих медицинских обществ: Американский колледж врачей скорой помощи, Нью-Йоркская медицинская академия, Общество по академической неотложной медицине, Совет директоров ординатуры по неотложной медицине, клерк-директор по неотложной медицине, Альянс клинического образования

Раскрытие информации: раскрывать нечего.

Джеймс П. Доберт, доктор медицины Профессор медицины, отделение кардиологии, Медицинская школа университета Дьюка

Джеймс П. Доберт, доктор медицины, является членом следующих медицинских обществ: Alpha Omega Alpha, Американский колледж кардиологии, Американская кардиологическая ассоциация, Сердце Rhythm Society

Раскрытие информации: Партнер получил долю от Medtronic бесплатно; Получал гонорары от Boston Scientific за выступления и преподавание; Получил гонорар от CV Therapeutics за консультацию; Получен гонорар от Cryocor за консультацию.

Эндрю Корселло, MD Консультант, Отделение внутренней медицины, Отделение кардиологии, Консультанты по сердечно-сосудистым заболеваниям штата Мэн, Пенсильвания

Раскрытие: Ничего не разглашать.

Adam S Budzikowski, MD, PhD, FHRS Ассистент профессора медицины, Отделение сердечно-сосудистой медицины, Секция электрофизиологии, State University of New York Downstate Medical Center, University Hospital of Brooklyn

Adam S Budzikowski, MD, PhD, FHRS is член следующих медицинских обществ: Европейского общества кардиологов, Общества сердечного ритма

Раскрытие информации: Получил гонорар от Boston Scientific за выступления и преподавание; Получены гонорары из Санкт-Петербурга.Jude Medical за выступления и обучение; Получал гонорары от Золля за выступления и преподавание.

Майкл Д. Левин, доктор медицины Доцент кафедры неотложной медицины, отделение медицинской токсикологии, Медицинская школа им. Кека при Университете Южной Калифорнии

Майкл Д. Левин, доктор медицины, является членом следующих медицинских обществ: Alpha Omega Alpha , Американский колледж врачей неотложной помощи, Американский колледж медицинской токсикологии, Американская медицинская ассоциация, Фи Бета Каппа, Общество академической неотложной медицины, Ассоциация резидентов неотложной медицинской помощи

Раскрытие: нечего раскрывать.

Абрар Х. Шах, доктор медицины Доцент кафедры медицины, Медицинский центр Университета Рочестера; Консультанты, Отделение медицины (кардиология), Стронг Мемориал Госпиталь, Женевский госпиталь; Консультанты, отделение кардиологии, Highland Hospital; Персонал-консультант, Отделение кардиологии и электрофизиологии, Госпиталь Парк Ридж

Раскрытие информации: Ничего не говорится.

Дифференциальная диагностика атриовентрикулярной блокады

Автор

Чираг М. Сандесара, доктор медицины, FACC, FHRS Клинический кардиолог-электрофизиолог

Чираг М. Сандесара, доктор медицины, FACC, FHRS является членом следующих медицинских обществ: Американский колледж кардиологов, Общество сердечного ритма

Раскрытие информации .

Соавтор (ы)

Брайан Ольшанский, MD, FESC, FAHA, FACC, FHRS Почетный профессор медицины, факультет внутренней медицины, Медицинский колледж Университета Айовы

Брайан Ольшанский, MD, FESC, FAHA, FACC, FHRS является членом следующие медицинские общества: Американский колледж кардиологии, Американская кардиологическая ассоциация, Общество кардиологической электрофизиологии, Европейское кардиологическое общество, Общество сердечного ритма

Раскрытие информации: Служить (d) в качестве директора, должностного лица, партнера, сотрудника, советника, консультанта или попечителя для: Амарин; Лундбек; Респиркардия; Санофи Авентис
Выступать (г) в качестве докладчика или члена бюро докладчиков для: Санофи Авентис
Берингер Ингельхайм — со-координатора реестра GLORIA AF.

Специальная редакционная коллегия

Франсиско Талавера, фармацевт, доктор философии Адъюнкт-профессор, Фармацевтический колледж Медицинского центра Университета Небраски; Главный редактор Medscape Drug Reference

Раскрытие информации: Получил зарплату от Medscape за работу. для: Medscape.

Стивен Дж. Комптон, доктор медицины, FACC, FACP, FHRS Директор кардиологической электрофизиологии, Институт сердца Аляски, Региональные больницы Провиденса и Аляски

Стивен Дж. Комптон, доктор медицины, FACC, FACP, FHRS является членом следующих медицинских обществ: Американский колледж врачей, Американская кардиологическая ассоциация, Американская медицинская ассоциация, Общество сердечного ритма, Медицинская ассоциация штата Аляска, Американский кардиологический колледж

Раскрытие информации: раскрывать нечего.

Главный редактор

Jose M Dizon, MD Профессор клинической медицины, Лаборатория клинической электрофизиологии, Отделение кардиологии, Колледж врачей и хирургов Колумбийского университета; Лечащий врач, Департамент медицины, Медицинский центр Пресвитерианского / Колумбийского университета Нью-Йорка

Хосе М. Дизон, доктор медицины, является членом следующих медицинских обществ: Американский колледж кардиологии, Общество сердечного ритма

Раскрытие информации: не подлежит разглашению.

Благодарности

Авторы и редакторы Medscape Reference выражают признательность предыдущим авторам Войцеху Зареба, MD, PhD, FACC, и Стейси Д. Фишер, MD, за разработку и написание исходной статьи.

3-я степень (полная блокада сердца) • LITFL • Библиотека ЭКГ

Особенности ЭКГ полной блокады сердца

• Тяжелая брадикардия из-за отсутствия AV-проводимости
• ЭКГ демонстрирует полную AV-диссоциацию с независимыми предсердными и желудочковыми ритмами

Полная блокада сердца: Имеется атриовентрикулярная диссоциация, при которой частота предсердий (~ 100 уд / мин) не зависит от частоты желудочков (~ 40 уд / мин)

При полной блокаде сердца имеется полное отсутствие AV-проводимости, отсутствуют наджелудочковых импульсов, проводимых в желудочки.Ритм перфузии поддерживается соединительным или желудочковым ускользающим ритмом. В качестве альтернативы, у пациента может наблюдаться остановка желудочков, приводящая к обмороку (если он сам прекращается) или внезапной сердечной смерти (если он затягивается).

Патофизиология

• Полная блокада сердца, по сути, является конечной точкой AV-блокады Mobitz I или Mobitz II. MI)
• В качестве альтернативы, это может быть связано с внезапным началом полного нарушения проводимости по всей системе Гиса-Пуркинье, согласно Mobitz II.Это может быть вторичным по отношению к инфаркту перегородки при остром переднем инфаркте миокарда или в результате прогрессирования заболевания проводящей системы, вызывающего истинную трехпучковую блокаду
• Первый из них с большей вероятностью будет реагировать на атропин и имеет лучший общий прогноз

Причины полной блокады сердца

Причины такие же, как у Мобитц I и Мобитц II блокада сердца второй степени. Наиболее важные этиологии:

Клиническая значимость

• Пациенты с блокадой сердца третьей степени подвержены высокому риску остановки желудочков и внезапной сердечной смерти
• Им требуется срочная госпитализация для кардиологического мониторинга, резервной временной кардиостимуляции и, как правило, установки постоянного кардиостимулятора

Дифференциальная диагностика

Полная блокада сердца не следует путать с:

• АВ-блокада высокой степени : Тип тяжелой сердечной блокады второй степени с очень медленным желудочковым ритмом, но все же некоторыми признаками эпизодической АВ-проводимости
• АВ-диссоциация : Этот термин указывает только на возникновение независимых предсердий и желудочков сокращения и могут быть вызваны другими причинами, кроме полной блокады сердца (например,грамм. «Интерференция-диссоциация» из-за наличия желудочкового ритма, такого как AIVR или VT)

Примеры ЭКГ

Пример 1

Полная блокада сердца:

• Частота предсердий составляет ~ 85 ударов в минуту
• Частота желудочков составляет ~ 38 ударов в минуту
• Кажется, что ни один из предсердных импульсов не передается в желудочки
• Ритм поддерживается соединительным ритмом выхода
• Отмеченная нижняя элевация сегмента ST указывает на причину нижний ИМпST

Пример 2

Полная блокада сердца:

• Частота предсердий ~ 60 ударов в минуту
• Частота желудочков ~ 27 ударов в минуту
• Кажется, что ни один из предсердных импульсов не передается в желудочки
• Имеется медленный желудочковый ритм выхода

Пример 3

Полная блокада сердца:

• Частота предсердий 100 ударов в минуту
• Частота желудочков только 15 ударов в минуту!
• Этому пациенту требуется срочное лечение атропином / изопреналином и электрокардиостимуляцией!

Пример 4

Полная блокада сердца с изоритмической AV-диссоциацией (длинная полоса ритма):

• Частота предсердий ~ 85 ударов в минуту
• Частота желудочков ~ 42 ударов в минуту
• Имеется соединительный ритм ускользания
• Поскольку желудочковая частота составляет примерно половину частоты предсердий, этот ритм на первый взгляд кажется АВ-блокадой второй степени с двумя: 1 проводимость
• Однако при ближайшем рассмотрении интервал PR варьируется в зависимости от некоторых зубцов P, наложенных на комплексы QRS.Частота желудочков остается постоянной
• Это подтверждает, что предсердные импульсы не передаются в желудочки
• Очевидная взаимосвязь между зубцами P и комплексами QRS возникает просто случайно (= изоритмическая AV-диссоциация)

Связанные темы

Расширенное чтение

Онлайн

Учебники

• Матту А., Табас Дж. А., Брэди В. Дж.. Электрокардиография в неотложной, неотложной и интенсивной терапии.2e, 2019
• Brady WJ, Lipinski MJ et al. Электрокардиограмма в клинической медицине. 1e, 2020
• Straus DG, Schocken DD. Практическая электрокардиография Marriott 13e, 2021
• Hampton J. The ECG Made Practical 7e, 2019
• Grauer K. Карманный мозг ЭКГ (расширенный) 6e, 2014
• Brady WJ, Truwit JD. Критические решения в неотложной и неотложной помощи Электрокардиография 1e, 2009
• Surawicz B, Knilans T. Chou’s Electrocardiography in Clinical Practice: Adult and Pediatric 6e, 2008
• Mattu A, Brady W.ЭКГ для врача скорой помощи Часть I 1e, 2003 г. и Часть II
• Chan TC. ЭКГ в неотложной медицинской помощи и неотложной помощи 1e, 2004

LITFL Дополнительная литература

Специалист скорой медицинской помощи МБЧБ ФРЦЕМ ФАСЕМ. Медицинское образование, кардиология и Интернет-ресурсы | @ jjlarkin78 | LinkedIn |

MBBS (UWA) CCPU (RCE, билиарный, DVT, E-FAST, AAA) Стажер по экстренной медицине в Мельбурне, Австралия. Особые интересы в диагностическом и процедурном УЗИ, медицинском образовании и интерпретации ЭКГ.Главный редактор библиотеки ЭКГ ЛИТФЛ. Twitter: @rob_buttner

Связанные

Зубчатый механизм, позволяющий приводным валам вращаться с разной скорости

Описание

Блок дифференциала представляет собой зубчатый механизм, который позволяет ведомым валам вращаться с разной скоростью. Дифференциалы обычны в автомобилей, где они позволяют различным колесам вращаться с разной скоростью, пока прохождение поворотов.Порты D , S1 и S2 представляют собой продольный карданный вал и солнечную шестерню валы дифференциала соответственно. Любой из валов может приводить в движение другой два.

Блок моделирует дифференциальный механизм как конструктивный элемент на основе Simple Gear и фаска Sun-Planet Simscape ™ Блоки Driveline ™. На рисунке показана эквивалентная блок-схема для Блок дифференциала.

Чтобы повысить точность модели шестерни, укажите такие свойства, как инерция шестерни, потери при зацеплении и вязкие потери. По умолчанию инерция зубчатой ​​передачи и вязкие потери равны считается незначительным. Блок позволяет указать инерции шестерни. водило и внутренняя планетарная передача. Чтобы смоделировать инерцию внешних шестерен, подключите Simscape Блоки инерции к портам D , S1 и S2 .

Тепловое моделирование

Вы можете моделировать влияние теплового потока и изменения температуры за счет включения дополнительного теплового порта. Включить порт, установите Модель трения от до В зависимости от температуры эффективность .

Уравнения

Зависимости идеальной передачи и передаточные числа

Дифференциал накладывает одно кинематическое ограничение на три соединенных оси, такое, что

где:

Отрицательные значения означают, что дифференциал находится слева от средней линии.Три степени свободы сводятся к двум независимым степеням свободы. Зубчатые пары равны (1,2) = ( S , S ) и ( C , D ). C — это перевозчик.

Сумма поперечных движений представляет собой преобразованное продольное движение. В разность боковых движений ωS1 − ωS2 не зависит от продольного движения. Общее движение боковых валов представляет собой суперпозицию этих двух независимых степеней свободы, которые имеют это физическое значение:

• Продольная степень свободы эквивалентна двум боковые валы, вращающиеся с одинаковой угловой скоростью, ωS1 = ωS2, и с фиксированным соотношением по отношению к продольный вал.

• Дифференциальная степень свободы эквивалентна сохранению продольный ведущий вал заблокирован, ωD = 0, где ω _D — скорость ведущий вал, а боковые валы вращаются относительно друг друга в противоположных направлениях, ωS1 = −ωS2.

Моменты поперечной оси ограничены вращающим моментом продольной оси, таким как что чистый поток мощности равен нулю:

ωS1τS1 + ωS2τS2 + ωDτD − Ploss = 0,

где:

При объединении кинематических ограничений и ограничений мощности в идеальном случае получается

gDτD = 2 (ωS1τS1 + ωS2τS2) ωS1 + ωS2,

где g _D — Передаточное число продольного карданного вала.

Идеальные фундаментальные ограничения

Эффективное ограничение дифференциального блока состоит из двух подузлов конической шестерни солнечно-планетарной передачи.

• Первое ограничение возникает из-за связи двух солнечно-планетарные конические шестерни к водилу:

  ωS1 − ωCωS2 − ωC = −gSP2gSP1,

  , где g _SP1 и г _СП2 шестерни передаточные числа для планетарных шестерен.

• Второе ограничение возникает из-за связи несущей с продольный карданный вал:

Передаточные числа солнечно-планетарной передачи нижележащих конических зубчатых колес солнечно-планетарной передачи, в единицах радиусов r солнечно-планетарных шестерен:

Дифференциальный блок реализован с gSP1 = gSP2 = 1, оставляя g _D свободными для регулировать.

Неидеальные ограничения и потери шестерен

В неидеальном случае τ _потери ≠ 0.Для получения дополнительной информации см. Модельные шестерни с потерями.

Допущения и ограничения

• Предполагается, что шестерни жесткие.

• Кулоновское трение замедляет моделирование. Для получения дополнительной информации см. Регулировка точности модели.

Врожденная блокада сердца — NORD (Национальная организация редких заболеваний)

УЧЕБНИКИ
Behrman RE, Kliegman RM, Jenson HB. ред. Учебник педиатрии Нельсона. 17-е изд. Elsevier Saunders. Филадельфия, Пенсильвания; 2005: 1553.

Берков Р., изд. Руководство Merck — домашнее издание, 2-е изд. Станция Уайтхаус, Нью-Джерси: Исследовательские лаборатории Мерк; 2003: 174-75.

Фостер В., Александр Р.В., О’Рурк Р.А. и др. ред. Сердце Херста. 11-е изд. Компании McGraw-Hill. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк; 2004: 1014-15, 1085-86.

Каспер, Д.Л., Фаучи А.С., Лонго Д.Л. и др. ред. Принципы внутренней медицины Харрисона. 16-е изд. Компании McGraw-Hill. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк; 2005: 1336-38.

СТАТЬИ ИЗ ЖУРНАЛА
Zhou KY, Hua YM. Аутоиммунная врожденная блокада сердца: новый взгляд на жизнь плода.Чин Мед Дж (англ.). 2017 5 декабря; 130 (23): 2863-2871.

Buyon JP, Clancy RM. Врожденная блокада сердца, связанная с антителами: TGFbeta и путь к рубцу. Аутоиммунный Rev.2005; 4: 1-7.

Costedoat-Chalumeau N, Amoura Z, Villain E, Cohen L, Piette JC. Антитела Anti-SSA / Ro и сердце: больше, чем полная врожденная блокада сердца? Обзор электрокардиографических и миокардиальных аномалий и вариантов лечения. Arthritis Res Ther. 2005; 7: 69-73.

Jaeggi ET, Hornberger LK, Smallhorn JF, Fouron JC.Пренатальная диагностика полной атриовентрикулярной блокады, связанной со структурным заболеванием сердца: объединенный опыт двух центров третичной медицинской помощи и обзор литературы. Ультразвук, акушерство, гинекол. 2005; 26: 299-313.

Johnson BA, Ades A. Родильное отделение и раннее послеродовое ведение новорожденных, у которых пренатально диагностирована врожденная блокада сердца. Clin Perinatal. 2005; 32: 921-46.

Мелландер М. Перинатальное ведение, консультирование и исходы плодов с врожденными пороками сердца.Semin Fetal Neonatal Med. 2005; 10: 586-93.

Clancy RM, Buyon JP. Аутоиммунно-ассоциированная врожденная блокада сердца: рассечение каскада от иммунологического инсульта до безжалостного фиброза. Anat Rec A Discov Mol Cell Evol Biol. 2004; 280: 1027-35.

Джегги Е.Т., Фурон Дж. К., Сильверман Е. Д., Райан Дж., Смоллхорн Дж., Хорнбергер Л.К. Трансплацентарное лечение плода улучшает исход диагностированной пренатально полной атриовентрикулярной блокады без структурного порока сердца. Тираж. 2004; 110: 1542-48.

Фридман Д.М., Дункансон Л.Дж., Гликкштейн Дж., Буйон Дж. П. Обзор врожденной блокады сердца. Изображения Педиатр Кардиол. Июль-сентябрь 2003 г .; 5 (3): 36–48.

ИНТЕРНЕТ
Джонс В.М., Напье Л. Ритм, атриовентрокулярная блокада второй степени. StatPearls. Последнее обновление: 27 октября 2018 г. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482359/ Доступно 3 января 2019 г.

Агравал А. Атриовентрикулярная блокада третьей степени (полная блокада сердца). Medscape. Обновлено: 5 июля 2018 г. https: // emedicine.medscape.com/article/162007-overview. По состоянию на 3 января 2019 г.

McKusick VA, ed. Интернет-Менделирующее наследование в человеке (OMIM). Университет Джона Хопкинса. Врожденная блокада сердца. Регистрационный номер; 234700: Дата последнего редактирования: 26.02.2009. https://www.omim.org/entry/234700?search=234700&highlight=234700 По состоянию на 3 января 2019 г.

Sauer W, Walsh EP. Врожденная атриовентрикулярная блокада третьей степени (полная). Своевременно. Последнее редактирование: 4 июня 2018 г. https://www.uptodate.com/contents/third-degree-complete-atrioventricular-block По состоянию на 3 января 2019 г.

Улучшенный дифференциальный анализ неисправностей облегченного блочного шифра LBlock для беспроводных сенсорных сетей | Журнал EURASIP по беспроводным коммуникациям и сетям

В этом разделе мы предлагаем DFA на LBlock, где местом сбоя является входной регистр раунда 29. Наше предположение об ошибке включает следующие предположения:

• Злоумышленник имеет возможность выбрать один открытый текст для шифрования и получить соответствующие правильные / ошибочные зашифрованные тексты.

• Атакующий может вызвать случайные байтовые ошибки во входном регистре раунда 29.

• Местоположение и величина неисправностей неизвестны.

Исходя из приведенных выше предположений, случайный сбой полубайта может быть вызван во входном байтовом регистре I29, iL цикла 29 ( i = 0, 1,, 7).Обратите внимание, что в атаке 1 мы не рассматриваем события, вводящие случайные ошибки полубайта в I29, iR. Они учтены в атаке 2, где случайные сбои полубайтов вводятся в I30, iL. Таким образом, количество всевозможных положений неисправности равно 8. Для простоты обозначений каждый случай обозначим E29, iL. Например, E29,7L означает событие, что случайная ошибка полубайта вводится в I29,7L.

Вычисление точного положения неисправности

Во-первых, мы предполагаем, что случайный полубайтный отказ был введен в I29,7L, то есть произошло событие E29,7L.На рисунке 3 показано дифференциальное распространение в этом предположении.

Рисунок 3

Согласно нашему предположению о неисправности, входная разница Δ I ₂₉ из I ₂₉ имеет следующую структуру. Здесь a ≠ 0.

ΔI29 = ΔI29L, ΔI29R = (a, 0,0,0,0,0,0,0), (0,0,0,0,0,0,0,0 ).

Затем, как показано на рисунке 3, выходная разность раунда F раунда 29 вычисляется следующим образом. Здесь b — это выходная разность S-блока S ₇ , принимая a в качестве входной разности ( b = S ₇ ( a )).Таким образом, входная разность 30-го раунда имеет следующий вид:

ΔI30 = ΔI30L, ΔI30R = (0,0, b, 0,0,0,0,0), (a, 0,0,0,0, 0,0,0).

Входная разница Δ I ₃₁ раунда 31 вычисляется следующим образом. Здесь c — это выходная разность S-box S ₅ , принимая b в качестве входной разности ( c = S ₅ ( b )). Обратите внимание, что в 30-м раунде был перемещен из ΔI30,7R в ΔI31,1L на 8-битное круговое вращение влево.

ΔI31 = ΔI31L, ΔI31R = (0,0,0, c, 0,0, a, 0), (0,0, b, 0,0,0,0,0).

Аналогично, входная разность Δ I ₃₂ раунда 32 имеет следующую структуру. Здесь d = S ₄ ( a ) и e = S ₁ ( a ).

ΔI32 = ΔI32L, ΔI32R = (b, d, 0,0,0,0,0, e), (0,0,0, c, 0,0, a, 0).

Следовательно, когда случайная ошибка полубайта была введена в I29,7L, то есть событие E29,7L, различие зашифрованного текста имеет следующий образец.

Здесь f = S ₆ ( d ), g = S ₇ ( b ) и h = S ₀ ( e ).

ΔC = (b, d, 0,0,0,0,0, e), (f, c, g, 0, a, h, 0,0).

Другие события E29, iL можно объяснить аналогичным образом ( i = 0, 1, ⋯, 6). В таблице 4 показаны образцы различий зашифрованного текста для позиций внесения неисправностей. Здесь «?» Означает ненулевое значение.Из этой таблицы мы можем проверить, что образцы различий зашифрованного текста для каждого события отличаются друг от друга. Таким образом, мы можем вычислить точное положение неисправности по образцам различий зашифрованного текста.

Таблица 4 Атака 1 — отличия зашифрованного текста для позиций внесения неисправностей

Вычисление ключей раунда для каждой позиции неисправности

Мы предполагаем, что произошло событие E29,7L. То есть предполагается, что случайный сбой полубайта был вызван до I29,7L.В этом случае мы можем вычислить 2 ²⁸ кандидатов 56-битного ключа раунда, выполнив следующую процедуру:

1. (1)

   К _32,7 . Угадайте 4-битный K _32,7 и вычислите выходную разность S-блока S ₇ в 32-м раунде (см. Красные линии на рисунке 3). Затем убедитесь, что это значение равно ΔC5R. Вероятность прохождения этого теста составляет 2 ⁻⁴ .Таким образом, можно ожидать, что уцелела только правая K _32,7 .

2. (2)

   К _32,6 . Угадайте 4-битный K _32,6 и вычислите выходную разность S-блока S ₆ в 32-м раунде (см. Красные линии на рисунке 3). Затем убедитесь, что это значение равно ΔC7R. Поскольку вероятность фильтрации равна 2 ⁻⁴ , мы можем вычислить правое значение K _32,6 .

3. (3)

   К _32,0 . Угадайте 4-битный K _32,0 и вычислите выходную разность S-блока S ₀ в 32-м раунде (см. Красные линии на рисунке 3). Затем убедитесь, что это значение равно ΔC2R. Вероятность прохождения этого теста составляет 2 ⁻⁴ . Таким образом, можно ожидать, что уцелела только правая K _32,0 .

4. (4)

   ( К _31,4 , К _32,4 ). Угадайте 8-битный ( K _31,4 , K _32,4 ) и вычислите выходную разность S-блока S ₄ в 31 раунде (см. Синие линии на рисунке 3). Затем убедитесь, что это значение равно ΔC6L. Поскольку вероятность фильтрации составляет 2 ⁻⁴ , мы можем получить 2 ⁴ кандидатов ( K _31,4 , K _32,4 ).

5. (5)

   ( K _31,1 , K _32,2 ). Угадайте 8-битный ( K _31,1 , K _32,2 ) и вычислите выходную разность S-блока S ₁ в раунде 31 (см. Синие линии на рисунке 3). Затем убедитесь, что это значение равно ΔC0L. Поскольку вероятность фильтрации составляет 2 ⁻⁴ , мы можем получить 2 ⁴ кандидатов из ( K _31,1 , K _32,2 ).

6. (6)

   ( K _30,5 , K _31,6 , K _32,1 ). Угадайте 12-битный ( K _30,5 , K _31,6 , K _32,1 ) и вычислите разность выходных данных S-блока S ₅ в 30-м раунде (см. зеленые линии на рисунке 3).Затем убедитесь, что это значение равно ΔC6R. Поскольку вероятность фильтрации составляет 2 ⁻⁴ , мы можем получить 2 ⁸ кандидатов из ( K _30,5 , K _31,6 , K _32,1 ).

7. (7)

   ( K _29,7 , K _30,3 , K _31,7 , K _32,3 ).Угадайте 16-битный ( K _29,7 , K _30,3 , K _31,7 , K _32,3 ) и вычислите выходную разницу S-блока S ₇ в 29-м круге (см. Жирные черные линии на рисунке 3). Затем убедитесь, что это значение равно ΔC7L. Поскольку вероятность фильтрации составляет 2 ⁻⁴ , мы можем получить 2 ¹² кандидатов ( K _29,7 , K _30,3 , K _31,7 , K _32,3 ).

В соответствии с описанной выше процедурой мы можем получить 2 ²⁸ кандидатов следующего 56-битного ключа раунда, используя одну случайную ошибку полубайта, введенную в I29,7L.

1. (1)

   Раунд 29: K _29,7 .

2. (2)

   Круглый 30: ( K _30,3 , K _30,5 ).

3. (3)

   Круглый 31: ( K _31,1 , K _31,4 , K _31,6 , K _31,7 ).

4. (4)

   Круглый 32: ( K _32,0 , K _32,1 , K _32,2 , K _32,3 , K _32,4 , К _32,6 , К _32,7 ).

Другие события E29, iL можно объяснить аналогичным образом ( i = 0, 1, ⋯, 6). В деталях, в каждом событии мы можем получить 2 ²⁸ кандидатов 56-битной раундовой клавиши

.

• Э29,6Л

  • Раунд 29: K _29,6 .

  • Круглый 30: ( K _30,1 , K _30,7 ).

  • Круглый 31: ( K _31,0 , K _31,2 , K _31,3 , K _31,5 ).

  • Круглый 32: ( K _32,0 , K _32,1 , K _32,2 , K _32,4 , K _32,5 , К _32,6 , К _32,7 ).

• E29,5L

  • Круглый 29: K _29,5 .

  • Круглый 30: ( K _30,4 , K _30,6 ).

  • Круглый 31: ( K _31,1 , K _31,4 , K _31,6 , K _31,7 ).

  • Круглый 32: ( K _32,1 , K _32,2 , K _32,3 , K _32,4 , K _32,5 , К _32,6 , К _32,7 ).

• E29,4L

  • Раунд 29: K _29,4 .

  • Круглый 30: ( K _30,4 , K _30,6 ).

  • Круглый 31: ( K _31,1 , K _31,4 , K _31,6 , K _31,7 ).

  • Круглый 32: ( K _32,0 , K _32,1 , K _32,2 , K _32,3 , K _32,4 , К _32,5 , К _32,7 ).

• E29,3L

  • Раунд 29: K _29,3 .

  • Круглый 30: ( K _30,1 , K _30,7 ).

  • Круглый 31: ( K _31,0 , K _31,2 , K _31,3 , K _31,5 ).

  • Круглый 32: ( K _32,0 , K _32,2 , K _32,3 , K _32,4 , K _32,5 , К _32,6 , К _32,7 ).

• E29,2L

  • Раунд 29: K _29,2 .

  • Круглый 30: ( K _30,3 , K _30,5 ).

  • Круглый 31: ( K _31,1 , K _31,4 , K _31,6 , K _31,7 ).

  • Круглый 32: ( K _32,0 , K _32,1 , K _32,2 , K _32,3 , K _32,4 , К _32,5 , К _32,6 ).

• E29,1L

  • Раунд 29: K _29,1 .

  • Круглый 30: ( K _30,0 , K _30,2 ).

  • Круглый 31: ( K _31,0 , K _31,2 , K _31,3 , K _31,5 ).

  • Круглый 32: ( K _32,0 , K _32,1 , K _32,2 , K _32,3 , K _32,5 , К _32,6 , К _32,7 ).

• Э29,0Л

  • Круглый 29: K _29,0 .

  • Круглый 30: ( K _30,0 , K _30,2 ).

  • Круглый 31: ( K _31,0 , K _31,2 , K _31,3 , K _31,5 ).

  • Круглый 32: ( K _32,0 , K _32,1 , K _32,3 , K _32,4 , K _32,5 , К _32,6 , К _32,7 ).

Восстановление секретного ключа из кандидатов в ключи раунда

В предыдущем подразделе мы представили метод получения кандидатов в ключи раунда путем введения случайных полубайтовых ошибок во входной регистр раунда 29. В этом подразделе мы объясняем метод восстановления кандидатов секретного ключа LBlock с использованием кандидатов ключей раунда.

Как показано в таблице 3, частичный секретный ключ, используемый в ( K ₂₉ , K ₃₀ , K ₃₁ , K ₃₂ ), выглядит следующим образом:

• K ₂₉ : ( k ₆₇ , k ₆₆ , ⋯, k ₃₇ , k ₃₆ ).

• K ₃₀ : ( k ₃₈ , k ₃₇ , ⋯, k ₈ , k ₇ ).

• K ₃₁ : ( k ₉ , k ₈ , ⋯, k ₀ , k ₇₉ , k ₇₈ , ⋯, k ₅₈ ).

• K ₃₂ : ( k ₆₀ , k ₅₉ , ⋯, k ₃₀ , k ₂₉ ).

Из приведенного выше отношения ( K ₂₉ , K ₃₀ , K ₃₁ , K ₃₂ ) включает всю информацию о 80-битном секретном ключе.Таким образом, из расписания ключей LBlock мы можем легко вычислить кандидатов секретного ключа LBlock, используя кандидаты ключей раунда, вычисленные в предыдущем подразделе. Однако в случае, когда количество кандидатов ключей раунда очень велико, нам требуется исчерпывающий поиск с большой вычислительной сложностью. С другой стороны, из приведенного выше отношения мы можем проверить, что каждый ключ раунда включает информацию об общем частичном секретном ключе. Таким образом, если уравнения построены с использованием этого свойства, мы можем уменьшить количество кандидатов секретного ключа LBlock.

Чтобы уменьшить количество кандидатов секретного ключа, мы рассматриваем уравнения, показанные в таблице 5. Полная вероятность фильтрации составляет 2 ⁻⁴¹ . Здесь «&» означает операцию «И», а S9-1 и S8-1 являются обратными функциями S-блоков S ₉ и S ₈ соответственно.

Таблица 5 Атака 1 — уравнения для уменьшения количества кандидатов секретного ключа

DFA на LBlock (Атака 1)

Теперь мы готовы предложить дифференциальный анализ отказов на LBlock в предположении, что случайные отказы полубайтов вводятся во входной регистр раунда 29.Наша процедура атаки следующая:

1. (1)

   Сборник правого зашифрованного текста . Выберите открытый текст P и получите соответствующий правый зашифрованный текст C = ( C ^L , C ^R ).

2. (2)

   Сборник ошибочных зашифрованных текстов .После наведения i -й случайной ошибки полубайта в I29L = (I29,7L, I29,6L, ⋯, I29,0L) раунда 29, получите соответствующий ошибочный зашифрованный текст C ⁱ ( i = 1 , ⋯, n ).

3. (3)

   Расчет мест повреждения . Вычислите Δ C ⁱ , используя ( C , C ⁱ ), а затем вычислите точные положения разломов из таблицы 4.

4. (4)

   Вычисление кандидатов ( K ₂₉ , K ₃₀ , K ₃₁ , K ₃₂ ). В соответствии с позициями разломов, вычисленными на шаге 3, вычислите кандидатов ( K ₂₉ , K ₃₀ , K ₃₁ , K ₃₂ ) с помощью метода, описанного в разделе «Вычисление. круглых ключей для каждой позиции неисправности ».

5. (5)

   Восстановление 80-битного секретного ключа . Используя метод в разделе «Восстановление секретного ключа из кандидатов ключей раунда», вычислите кандидатов секретного ключа, используя кандидатов ( K ₂₉ , K ₃₀ , K ₃₁ , К ₃₂ ).