Найти в Дзене
UNLOCK.автоблог

Это нужно знать про полный привод. Часть вторая, про дифференциалы

Оглавление

Дифференциал – планетарный механизм в автомобиле, призванный перераспределять (разделять/суммировать) потоки мощности в трансмиссии. Основная задача дифференциала – убрать жесткую связь между его выходными звеньями, позволить валам вращаться с разной частотой! Как это достигается?

Главная передача с коническим дифференциалом
Главная передача с коническим дифференциалом

Рассмотрим конструкцию дифференциала

В общем виде дифференциал состоит из:

1. корпуса (в котором жестко закрепляется ось сателлитов);

2. сателлитов (вращающихся на закрепленных осях);

3. шестерён (находящихся в зацеплении с сателлитами).

Чертеж конического симметричного дифференциала автомобиля КамАЗ
Чертеж конического симметричного дифференциала автомобиля КамАЗ

Помимо конических дифференциалов (название соответствует форме сателлита и шестерни), которые чаще всего отвечают за распределение крутящего момента между колесами одной оси, существуют и цилиндрические дифференциалы, которые плотно прописались в роли межосевых.

Цилиндрический несимметричный дифференциал автомобиля УРАЛ, устанавливаемый в раздаточную коробку
Цилиндрический несимметричный дифференциал автомобиля УРАЛ, устанавливаемый в раздаточную коробку

Как видите, конструкция при внешних различиях очень схожа по своей сути. Существуют и другие кинематические схемы дифференциалов, но эти - самые распространенные.

Как работает дифференциал?

1. Крутящий момент от зубчатого зацепления главной передачи передается на корпус дифференциала;

2. Корпус дифференциала давит на оси сателлитов и через них на сами сателлиты;

3. Сателлиты с равным усилием действуют на полуосевые шестерни по обе стороны от них.

Потоки мощности в дифференциале можно визуализировать так:

Похожим образом можете визуализировать работу и цилиндрического дифференциала
Похожим образом можете визуализировать работу и цилиндрического дифференциала

Симметричный или несимметричный

Понять, симметричный перед нами дифференциал или несимметричный, можно достаточно просто. Проделаем это на примере цилиндрического дифференциала.

Кинематическая схема цилиндрического дифференциала
Кинематическая схема цилиндрического дифференциала

Если Вы внимательно читали предыдущий раздел, то уже знаете как распределяются потоки мощности.

Представим, что шестерни дифференциала зафиксированы. Подведенный крутящий момент действует на ось сателлита силой F. Сателлит через плечи r1 и r2 давят на зубья шестерен силами F1 и F2. Какое между ними соотношение? Т.к. для сателлита ось - собственная ось симметрии и вращения, то r1 = r2, отсюда F1 = F2 = F / 2 . Т.е. сателлиты всегда разделяют силы пополам!

Так откуда берется несимметричность в дифференциале? Силы F1 = F2 = F / 2 действуют на разных плечах R1 и R2 относительно оси вращения шестерен. А мы знаем, что крутящий момент - это произведение силы на радиус его действия, т.е. в нашем случае M1 = F1 ⋅ R1 и M2 = F2 ⋅ R2 , где F1 = F2 . Например, в указанном дифференциале R1 = 2 ⋅ R2 , т.е. получим M1 = 2 ⋅ М2 (распределение крутящего момент 1/3 к 2/3) . Т.е. крутящий момент шестерен прямо пропорционален радиусам, на которых происходит зацепление сателлита и шестерен.

Попробуйте представить кинематическую схему конического дифференциала и разобраться, в каких точках будет приложение сил, и на каких радиусах они будут действовать.

Основные уравнения, по которым работает дифференциал

Распределение крутящего момента:

М=М1+М2

В этом уравнении М - крутящий момент, на корпусе дифференциала, М1 и М2 - на шестернях. Для симметричного дифференциала М1=М2. Для несимметричного - читайте предыдущий раздел.

Распределение скорости вращения:

ω =( ω 1 + ω 2) / 2

В этом уравнении ω - скорость вращения корпуса дифференциала, ω 1 и ω 2 - шестерней. Т.е. скорость корпуса дифференциала равна половине суммы скоростей вращения двух шестерён.

Тренируемся применять эти формулы на практике:
Представим гипотетическую ситуацию, когда одно из колес приводной оси автомобиля с симметричным дифференциалом находится на скользком льду с коэффициентом сцепления 0, а второе колесо стоит на отличном асфальте (0,8), а скорость вращения корпуса дифференциала ω.
Какой крутящий момент будет на корпусе дифференциала, и с какой скоростью будет вращаться каждое из колес?
Проверьте себя - ответ пишите в комментариях к статье!
-6

В качестве послесловия

Теперь Вы знаете, как работают самые распространенные дифференциалы! Но человечество не стояло на месте и придумало множество вариантов, как эти дифференциалы наделить новыми качествами. В следующей статье я расскажу про блокировки дифференциалов, а также про самоблокирующиеся дифференциалы и дифференциалы повышенного трения!

А пока можете почитать по теме:

Статья про устройство полного привода

Статья про раздаточные коробки

P.S. Подписывайтесь на канал, комментируйте эту статью, делитесь в соцсетях - это поможет мне понять, на чем стоит остановиться подробнее, какие темы осветить, что Вам, читатели, интересно!
Что-то пошло не так, и нам не удалось загрузить комментарии. Попробуйте ещё раз
Рекомендуем почитать
ТОП-20 лучших внедорожников с постоянным полным приводом
Если внедорожники — это королевская семья, то Land Cruiser 200 — её бессменный монарх. Постоянный полный привод тут не просто фича, а философия. Система Full-Time 4WD с межосевым дифференциалом Torsen распределяет крутящий момент между осями в пропорции 40:60, но может подстраиваться под условия — вплоть до 30:70. Добавь сюда понижающую передачу и блокировку центрального диффа, и получишь машину, которая пролезет через болото, как кабан через кусты. Знаешь, почему его обожают? Потому что это не просто машина, а твой билет в любую глушь с гарантией вернуться обратно...
Владельцы массово отказываются от “полного привода” в новых авто: выяснил причину
Ещё десять-пятнадцать лет назад полноприводный автомобиль был символом уверенности на дороге. Особенно в российских реалиях — со снежными зимами, разбитыми просёлками и непредсказуемым бездорожьем — наличие полного привода воспринималось не как роскошь, а как жизненная необходимость. Множество водителей осознанно искали именно «внедорожную» версию понравившейся модели, даже если большая часть маршрутов пролегала по асфальту. Однако в последние годы тенденция изменилась. Всё больше автовладельцев...
Зачем двигателям нужны треугольные поршни
Несмотря на то, что идея создания двигателя, который бы работал по принципу «крутить, а не толкать» впервые посетила ученых почти 100 лет назад, сегодня об этом чуде автомобильного мира помнят разве что только фанаты марки Mazda. Именно Mazda первой приобрела лицензию на роторные моторы и дольше остальных выпускала с ними автомобили. Их модель RX-8 так и вообще, кажется, стала последним в мире серийным автомобилем с «треугольными» поршнями. Концепция, а также первый рабочий прототип двигателя с треугольным ротором принадлежит инженеру-самоучке Феликсу Ванкелю...
Наука
7 млн интересуются
Следующая статья
Документы, вакансии и контакты