Симетричний конічний диференціал
Симетричні конічні диференціали найбільш широко застосовуються в трансмісії автомобілів в якості межколесних диференціалів завдяки простоті конструкції, надійності роботи, невеликих габаритів і маси. Вони застосовуються як на вантажних, так і на легкових автомобілях.
Ланками диференціала є: хрестовина 3. пов'язана з корпусом 1 диференціала, напівосьові зубчасті колеса 2, 5 і сателіти 4, 6.
При заданій кутовий швидкості обертання корпусу диференціала кутові швидкості двох вихідних валів 8 і 9. пов'язаних з напівосьові зубчастими колесами 2 і 5. можуть приймати різні значення в залежності від умов руху машини. В першу чергу кутові швидкості вихідних валів залежать від опору обертанню з боку кожного ведучого колеса, що чиниться відповідному приводного валу.
Між кутовими швидкостями трьох ланок механізму існує певна залежність, яку називають рівнянням кінематики диференціала:
де ω1 - кутова швидкість лівого напівосьові колеса; ω2 - кутова швидкість правого напівосьові колеса; ω0 - кутова швидкість корпусу диференціала.
З наведеного рівняння випливає, що при постійній швидкості корпусу диференціала (ω0 = const) зменшення частоти обертання будь-якого з зубчастих коліс на деяку величину викликає збільшення частоти обертання іншого зубчастого колеса на цю ж величину, т. Е. Сума кутових швидкостей коліс залишається постійною при незмінній частоті обертання корпусу диференціала.
При прямолінійному русі автомобіля по рівній поверхні (рис. 1, б) корпус 1 диференціала через хрестовину 3 і сателіти 4 і 6 захоплює ліве 2 і праве 5 напівосьові зубчасті колеса, змушуючи їх обертатися з однаковою кутовою швидкістю. Сателіти при цьому не обертаються навколо своїх осей.
При повороті, наприклад, направо (рис. 1, в) праве напівосьові зубчасте колесо 5 буде обертатися повільніше корпусу диференціала, при цьому ліве зубчасте колесо 2 завдяки обертанню сателітів навколо своїх осей прискориться, і буде обертатися швидше корпусу диференціала 1.
Якщо одне зубчасте колесо зупинити, то інше буде обертатися в два рази швидше корпусу диференціала.
Таке явище спостерігається при буксовании одного з провідних коліс автомобіля - якщо одне колесо застрягне, наприклад, в трясовині, друге колесо, яке стоїть на слизькій поверхні, буде швидко обертатися при нерухомому першому.
Зупинка корпусу диференціала за допомогою трансмісійної гальмівної системи або в результаті заклинювання головної передачі при русі автомобіля може привести до того, що провідні колеса, що знаходяться на поверхнях з різними зчіпними умовами, стануть обертатися в різні боки, і автомобіль занесе. Тому використання трансмісійної гальмівної системи для екстреної зупинки автомобіля не рекомендується.
Основним динамічним властивістю симетричного диференціала є те, що при відсутності втрат в зачепленні і опорах моменти на півосях розподіляються порівну:
де М1 і М2 - моменти на напівосьових зубчастих колесах; М0 - момент на корпусі диференціала.
Розподіл крутного моменту порівну між колесами одного моста сприятливо при русі автомобіля по дорозі з твердим покриттям, коли зчеплення всіх коліс з дорогою однаково.
Однак якщо одне з коліс рухається по слизькому грунту, то, як це описувалося вище, автомобіль може забуксували. При цьому на застряглому колесі реалізується незначний крутний момент.
З цієї причини симетричний диференціал погіршує прохідність автомобіля, що є одним з основних недоліків диференціалів даного типу.
Більш детально пристрій межколесного симетричного конічного диференціала показано на малюнку 2.
Особливості пристрою і роботи симетричного конічного диференціала
Механізм симетричного конічного диференціала, який найбільш широко використовується в якості межколесного диференціала, включає в себе корпус, що складається з двох чашок 1 і 8. стягнутих болтами, до яких кріпиться ведене циліндричне зубчасте колесо головної передачі. Між чашками затиснута хрестовина 9. на шипах якої вільно встановлені чотири сателіта 5. В отвори сателітів запресовані бронзові втулки.
Півосьові зубчасті колеса 3 і 6 розташовані на внутрішніх шлицованной кінцях півосей і знаходяться в постійному зачепленні з сателітами.
Для складання диференціала в корпусі виконують вікна. Для зменшення тертя і підвищення терміну служби диференціала між торцями сателітів і напівосьових зубчастих коліс встановлюють бронзові шайби 2, 4, 7.
Торцеві поверхні сателітів, так само, як і внутрішні поверхні корпусу, виконані сферичними, що сприяє їх кращому центрування на шипах хрестовини. Сателіти і напівосьові зубчасті колеса мають прямі зуби.
Усунення негативного характеру диференціала, що погіршує прохідність автомобіля, може досягатися примусовим блокуванням диференціала, що призводить до утворення жорсткого зв'язку між правим і лівим ведучими колесами. Примусове блокування диференціалів використовують для підвищення прохідності повнопривідних автомобілів. Блокування диференціала може здійснюватися різними способами, наприклад, шляхом з'єднання однієї з півосей за допомогою зубчастої муфти 1 з зубчастим вінцем 2. виконаної на подовженій частині чашки диференціала, при цьому всі елементи диференціала обертаються як одне ціле (рис. 3).
Примусове блокування диференціала здійснюють з місця водія за допомогою дистанційного приводу, який може бути механічним, пневматичним, електропневматичним і т. П.
Після проходження складної ділянки дороги блокування необхідно вимкнути, щоб уникнути інтенсивного зношування шин, втрати стійкості автомобіля і підвищеної витрати палива.
Невміле використання примусового блокування диференціала може пошкодити трансмісію. Тому при включенні блокування піввісь слід застосовувати такі заходи:
- включати жорсткі блокування можна тільки при повністю зупиненому автомобілі;
- включати блокування слід обережно, так як зусилля двигуна цілком достатньо щоб зірвати сам механізм блокування або поламати піввісь;
- не слід забувати, що включена блокування (особливо на провідному передньому мосту) негативно позначається на керованості автомобіля;
- не рекомендується використовувати жорстку блокування диференціала на твердому покритті.
- при заблокованій необхідно дотримуватися швидкісних обмежень, рекомендованих виробником.
Через описаного недоліку симетричних конічних диференціалів, що погіршує прохідність автомобіля і вимагає застосування спеціальних блокуючих пристроїв, в конструкції автомобілів, особливо призначених для роботи в складних дорожніх умовах, іноді застосовують диференціали інших типів, що володіють властивістю самоблокірованія - так звані диференціали, що самоблокуються.
До такого типу диференціалів відносяться, наприклад, кулачкові диференціали підвищеного тертя.