Дифференциал ограниченного проскальзывания или повышенного трения

LSD — Limited Slip Differential.
(Дифференциал ограниченного проскальзывания или повышенного трения)

 

Автор: Александр Маврин ( Луноход)

1. Общие сведения.
При движении автомобиля в повороте, по неровностям дороги и т.д. колёса ведущей оси проходят путь разной длины. Чтобы не происходило проскальзывания шин с поверхностью качения, колёса должны вращаться с разными скоростями.

Дифференциал — механизм, позволяющий колёсам ведущей оси вращаться с разными скоростями и одинаковым (или разным!), подводящимся к ним, крутящим моментом.

В трансмиссии автомобилей с одной ведущей осью дифференциал устанавливается между приводами колёс (межколёсный дифференциал).В полноприводных автомобилях он может находиться и между ведущими осями (межосевой дифференциал)- автомобиль ВАЗ-2121 и его модификации.

2. Немного теории.

Сила тяги на колесе зависит от радиуса колеса и подводимого к нему крутящего момента. Она (сила тяги) ограничивается силой сцепления с дорогой, то есть не может быть больше неё. Произведение силы тяги на динамический радиус колеса даёт тот крутящий момент, который дифференциал должен передать на колёса. Когда сцепление с дорогой мало (лёд, грязь) или одно колесо вывешено (отсутствует весовая нагрузка) крутящий момент и сила тяги на колесе очень малы (или отсутствуют!), оответственно автомобиль не сможет продолжить движение.
Во всём этом виновен дифференциал с коническими шестернями, получивший широкое распространение на легковых автомобилях российского автопрома. Этот вид дифференциал называют также симметричным, так как он поровну распределяет крутящий момент между колёсами. Это происходит потому, что сателит работает как равноплечий рычаг и передаёт только равные усилия к шестерням полуоси, а соответственно и к ведущим колёсам. Если одно из колёс имеет малое сцепление с дорожным покрытием, то эффективный крутящий момент на нём небольшой, соответственно симметричный дифференциал подведёт такое же усилие к другому колесу. То есть, если одно колесо на оси буксует, сила тяги на втором незначительна (то есть равна нулю), что отрицательно сказывается на проходимости. Для её улучшения на автомобилях применяют полную либо частичную блокировку дифференциал, степень которой оценивают коэффициентом блокировки.

Коэффициент блокировки (Кб) — это соотношение крутящего момента на отстающем колесе к моменту на забегающем. Его величина для симметричного дифференциал всегда равна 1 (единице), для дифференциал повышенного трения от 1 до 5.
Чем больше Кб, тем лучше проходимость автомобиля. Например, при коэффициенте блокировки равным 3, момент на отстающем колесе будет в три раза больше, чем на буксующем (забегающем), а при Кб=5 — в пять раз. Но это совсем не значит, что момент на колесе в эту секунду будет максимально возможным. Чаще всего от 20% до 70%, в зависимости от возможности блокирующего механизма.

Существует несколько видов дифференциалов повышенного трения:

1. ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ С ПОЛНОЙ БЛОКИРОВКОЙ(блокировка м/осевого дифференциала на ВАЗ-2121, реже на колёсных дифференциалах).
Приводится в действие водителем принудительно. Окружные скорости колёс здесь всегда равны, что противоречит само по себе движению автомобиля по кривой и приводит к износу резины и ухудшению управляемости по твёрдому покрытию

2. МНОГОДИСКОВЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ
Это симметричные дифференциалы, имеющие в своей конструкции подпружиненные пакеты фрикционных дисков. Обычно имеют статический преднатяг от 2 до 12 кг/м. Используются в основном в спорте, быстро изнашиваются, требуют постоянного вмешательства специалистов для восстановления своих рабочих характеристик практически после каждой гонки.

3. ВИСКОМУФТЫ.
Полностью герметичный агрегат, с фрикционными дисками, один из которых имеет жёсткую кинематическую связь с корпусом, другие с валом. Диски имеют отверстия и каналы для увеличения вязкостного трения в жидкости. Всё это внутри заполнено силиконовой жидкостью, которая обладает высокой вязкостью и заполняет корпус на 80-90%.
Этот узел не пригоден к ремонту, т. к. количество и вязкость жидкости определяют характеристики вискомуфты. При утечке жидкости, муфта подлежит замене.

4. ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ «ТОРСЕН»
Получили своё название от англ.»TORQUE»- крутящий момент и «SENSING»- чувствительный, то есть чувствительный к крутящему моменту.

Механизм имеет следующую конструкцию.
Сателлиты расположены в корпусе перпендикулярно его оси и объединены между собой попарно с помощью прямозубого зацепления, а с полуосевыми шестернями связаны червячным зацеплением. В повороте п/осевая шестерня, связанная с отстающем колесом, поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит, он, в свою очередь, вращает второй сателлит и шестерню п/оси. Такой жёсткой кинематической связью колёсам автомобиля обеспечивается возможность вращаться с разной скоростью. Силы трения, возникающие в червячном зацеплении от разности моментов на колёсах, осуществляют ту самую блокировку дифференциала.

Недостаток этой конструкции — сложность в изготовлении сателлитов и корпуса, а также сборки агрегата в целом, ремонта и обслуживания.

5. ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ «КВАЙФ»
Конструкция механизма зарегистрирована под торговой маркой «QUAIFE».

Сателлиты здесь расположены в два ряда параллельно оси вращения корпуса. Причём они крепятся не на осях, а находятся в закрытых с обоих сторон отверстиях корпуса. Правый ряд сателлитов (их количество может быть различно, в основном от 3 до 5) входит в зацепление с правой шестерней п/оси, левый — с левой. Кроме того сателлиты из разных рядов зацепляются между собой через один. Все зубчатые колёса имеют винтовые зубья, один и тот же модуль и угол профиля. Причём количество сателлитов и число зубьев шестерни п/оси должно быть связано условием собираемости агрегата в целом.

Когда одно из колёс начинает отставать, связанная с ним п/осевая шестерня начинает вращаться медленнее корпуса дифференциала и поворачивать входящий с ней в зацепление сателлит. Он передаёт движение связанному с ним сателлиту, а тот в свою очередь, на п/осевую шестерню. Так обеспечиваются разные обороты колёс в повороте. Благодаря разности крутящих моментов на колёсах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы, прижимающие п/осевые шестерни и сателлиты торцами к корпусу или крышкам и разделителю. За счёт этого возникают силы трения, осуществляющие эту самую блокировку, что увеличивает силу тяги автомобиля, повышая его проходимость.
Величина Кб зависит от угла наклона зубьев шестерен. Изменяя на стадии проектирования дифференциала угол наклона зубьев (на зуборезном языке «угол спирали») изменяют Кб в зависимости от характеристик автомобиля и условий его эксплуатации и применения.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

* Copy This Password *

* Type Or Paste Password Here *

1 537 Spam Comments Blocked so far by Spam Free Wordpress

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>