Дифференциал. Блокировки. Заварка)
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.
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).
Основной целью блокировки дифференциала является передача необходимого крутящего момента обоим его потребителям (полуосям или карданам). Существуют принципиально разные методы решения данной задачи.
Максимально понятные видео про принцип работы дифференциала. Жаль что не на русском.
1. Полная (100%-я) ручная блокировка.
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.
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.
2. Теперь мы поговорим с вами о самоблокирующихся дифференциалах. Так называемых Limited Slip Differentials — дифференциалы с ограниченным «проскальзыванием» (одной полуоси относительно другой).
2.1 Самоблокирующиеся дифференциалы с гипоидным (червячным или винтовым) и косозубым зацеплением (Более известные как Торсен)
2.1.1 Type — 1
производит компания Zexel Torsen.
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 крутящих моментов, гипоидные пары «сателлит / ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте. Как только одна из полуосей начинает буксовать и крутящий момент на ней падает, гипоидные пары «полуось/сателлит» начинают вращаться и расклиниваться, создавая трение с чашкой дифференциала и друг с другом, что приводит к частичной блокировке дифференциала. За счет момента трения, дифференциал перераспределяет крутящий момент в пользу отстающей полуоси. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне распределения крутящего момента — от 2.5/1 до 5.0/1. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка.
Схема работы Торсена T-1:
2.1.2 Type — 2
Автором второго типа является англичанин Rod Quaife.
В данном дифференциале используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов. 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 картинке слева). 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. Благодаря своей необычной конструкции, парные сателлиты соединены между собой со внешней стороны солнечных шестерней. По сравнению с первым типом, эти дифференциалы имеют меньший коэффициент блокировки, однако они более чувствительны к разнице передаваемого момента и срабатывают раньше (начиная от 1.4/1).
Принцип работы Торсен T-2:
2.1.3 Type — 3
Третий тип производится компанией Zexel Torsen (Т-3) и используется в основном для межосевых дифференциалов.
Как и во втором типе, в данном дифференциале используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов. Оси сателлитов параллельны полуосям. Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение крутящего 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 обеспечивает 20-30% перераспределение передаваемых на полуоси моментов. Так же, подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.
2.2 Автоматическая блокировка с использованием Вискомуфты в качестве «Slip Limiter».
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.
2.2 Speed sensitive differentials
Это то что мы привыкли называть именно LSD или Дифференциал повышеного трения (Хотя под это понятие попадают все самоблоки).
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.
Полуоси находятся в скользящем зацеплении с одной группой дисков (на картинке диск «В»), а корпус дифференциала с другой (на картинке диск «А»). Ось сателлитов заключена в камеру, созданную парой нажимных колец. Нажимные кольца находятся в скользящем зацеплении с корпусом. Передача момента от двигателя к полуосям происходит через распорные кольца, посредством зацепления дисков «А» с дисками «В». При появлении крутящего момента ось сателлитов «распирает» нажимные кольца, которые в свою очередь прижимают диски «В» к дискам «А». Таким образом, обе полуоси ведущего привода равномерно распределяют момент между колёсами. Степень прижима (блокировки) зависит от величины переданного двигателем крутящего момента. Этот эффект ограничивает проскальзывание разгруженного в сильном повороте колеса. Обеспечивая блокировку при ускорении и торможении, дифференциал повышенного терния работает как обычный при отсутствии передаваемого двигателем момента.
Виды дифференциалов повышенного трения (1 way, 1.5 way и 2 way)
Многие производители дифференциалов повышенного трения делят свою продукцию в соответствии с режимом работы на 1 way, 1.5 way и 2 way. Это деление зависит от вида разреза в камере под ось сателлитов. Форма разреза непосредственно влияет на работу LSD. 1 way означает, что из-за формы разреза блокировка дифференциала происходит только при ускорении. Дифференциал с индексом 2 way блокируется как при ускорении, так и при торможении. Дифференциал 1.5 way также как и 2 way блокирует и при ускорении и при замедлении, но блокировка при замедлении имеет более «мягкий» характер. Этот тип обеспечивает «щадящую» блокировку при торможении и лучше всего подходит для новичков, и менее эффективен, чем 2 way в профессиональном автоспорте.
Несколько видео про LSD, более понятных видео на просторах интернета найдено не было, если кто поделиться, буду благодарен.
2.3 Кулачковые и зубчатые автоматические блокировки.
Наименее интересные для нас самоблоки, так как имеют малое отношение к тюнингу и автоспорту.
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.)
2.4 Заварка) Или тупо завареные сателиты)
Этот вариант для тех, у кого нет денег на самоблокировку, но очень хочется ездить боком, дрифтить и прочее)
Делается все это достаточно просто, нужен лишь хороший сварщик.
Для начала снимаем редуктор с авто. Далее разбираем и достаем сам дифф.
То, что крутит колеса
Как известно, вращение выходного вала КПП не передается напрямую на колеса автомобиля. Передача крутящего момента происходит через такой важный узел как главная передача, которая устанавливает соответствующее режиму соотношение крутящего момента и мощности.
Главная передача – это, по сути, набор шестерен (обычно две, но в некоторых конструкциях может быть и более одной пары).
В первую очередь она предназначена для увеличение крутящего момента, получаемого на выходе из коробки переключения передач.
Во вторую — для изменения направления вращения, «поворота» — когда двигатель и ведущая ось расположены перпендикулярно друг к другу, как в классических авто с продольным расположением силового агрегата.
Понятно, что данный блок шестерен должен быть вмеру компактен, обладать изрядным запасом прочности и не быть шумным в работе.
Таким требованиям вполне отвечает стандартная главная передача переднеприводных автомобилей с поперечным расположениям двигателя. Это, пожалуй, самая простая конструкция, поскольку в ее функции не входит изменение направления вращения, и при правильной технологии изготовления и установки она не требует обслуживания весь срок эксплуатации.
Данную конструкцию главной передачи называют цилиндрической. Стандартная цилиндрическая главная передача представляет собой пару шестерен, нарезанных на цилиндрических поверхностях. При этом зубья ведущей шестерни, передавая усилие, не «вгрызаются» жестко в зазоры зубьев ведомой, а как бы катаются друг по другу, поскольку профили зубьев шестерен не прямоугольные, а эвольвентные, то есть округлые (чем-то похожие на синусоиды). Получается, что в цилиндрических главных передачах используется трения качения вместо трения скольжения, а это является более щадящим для механизма, к тому же, и мощности отбирает заметно меньше. При этом, зубья ведущей и ведомой шестерен нарезаны не перпендикулярно оси вращения, а под углом к ней, то есть, шестерни в цилиндрической главной паре косозубые, что делает их надежнее простых прямозубых.
В автомобилях с продольным расположением двигателя помимо увеличения крутящего момента требуется еще и поворот вращения, так как ведущая ось расположена под углом 90 град. Для этого обычно применяют так называемую гипоидную главную передачу, в которой ведущая и ведомая шестерни расположены перпендикулярно друг к другу, а зубья нарезаются на поверхностях, имеющих форму гиперболоидов вращения.
При этом ведущий вал шестерни ориентирован не по центру ведомой шестерни.
Когда-то эту роль выполнял система конический узел. Это была довольно массивная система, забирающая на себя немалый процент мощности, шумная, требующая постоянного контроля сальников, чтобы не было течи. Но при всех своих недостатках у конического узла было одно неоспоримое достоинство – это очень надежное и неприхотливое устройство.
В современных легковых авто гипоидные главные передачи уже давно вытеснили конический узел. И уже постепенно вытесняют его из сектора грузового автомобилестроения. Эта передача имеет гораздо более высокий КПД, меньший размер и массу, более продуманную систему смазки и пр., пр., пр.
Однако следует помнить, что у гипоидных главных передач есть три существенных недостатка:
1. Они требуют дорогостоящих конических подшипников.
2. В случае ремонта очень сложно добиться точности работы.
3. Они требовательны к качеству смазки – для них необходимо дорогостоящее противозадирное масло (тогда как в конический узел достаточно было залить дешевый нигрол). Если в редуктор гипоидной главной передачи не залить специальное (гипоидное) масло, то при включении передач устройство можно испортить, особенно при включении задней передачи, когда шестерни работают в наиболее «загруженном» режиме.
Гипоидная главная передача, как правило, одинарная, то есть состоит из пары шестерен. А вот вышеупомянутые цилиндрические главные передачи нередко бывают и двойными. Действуя в два этапа, они более эффективно изменяют крутящий момент.
Схема простая — ведомая шестерня первой пары приводит в движение находящуюся с ней на одном валу ведущую шестерню второй пары, которая вращает свою ведомую деталь, непосредственно работающую с дифференциалом.
Замечу, не следует путать двойные главные передачи с двухступенчатыми – это, как говорится, две большие разницы.
Ну и поскольку был упомянут дифференциал, то нужно сказать и о нем.
Дифференциал – узел, который, получая вращение, преобразованное главной передачей, распределяет его между колесами. без него – никак. Если не применять дифференциал, то при любом повороте ведущие колеса будут получать одинаковое вращение. А ведь известно, что в момент поворота внутреннее колесо проходит меньший путь, так как имеет меньший радиус поворота, чем колесо, движущееся по внешнему радиусу. Таким образом, на заднеприводной машине при прохождении поворота резку ухудшится управляемость, внутреннее к повороту колесо станет пробуксовывать и снашивать резину.
Что касается переднеприводного авто, то тут повернуть будет вообще практически невозможно (разве что рывками). Так что дифференциал служит именно для получения разных угловых скоростей на ведущих колесах, потому его иногда называют «системой межколесного обгона».
Межколесные дифференциалы называются симметричными, так как при прямолинейном движении всегда распределяют крутящий момент поровну.
Классический дифференциал (то есть, не оснащенный блокировками) – узел, получающий крутящий момент от ведомой шестерни главной передачи. Его конические шестерни (сателлиты) передают вращение шестерням полуосей. Когда автомобиль движется по прямой, сателлиты дифференциала не вращаются, а в случае начала поворота они приходят во вращение и перераспределяют крутящий момент.
Следует отметить, что дифференциал по одному и тому же принципу вращает не только полуоси зависимой подвески, ни и карданные шарниры равных угловых скоростей (ШРУСы) независимой подвески.
Кроме классических конических дифференциалов, массово также применяют цилиндрические и планетарные. Правда, последние используют только в качестве межосевых, а вот цилиндрические устройства могут быть и межколесными.
Говоря о дифференциале, нельзя не упомянуть о системе его блокировки.
Дело в том, что дифференциал распределяет крутящий момент симметрично только при равной нагрузке на колеса – движении по прямой. Но вот если одно из двух ведущих колес попадает в грязь или на ледовый участок, и сцепление с дорогой уменьшается, то резко уменьшается и его сопротивление вращению. В итоге, дифференциал «воспринимает» его как колесо, движущееся по внешнему радиусу поворота, передавая ему больший крутящий момент, тогда как второе ведущее колесо «воспринимает» как движущееся по внутреннему радиусу, уменьшая крутящий момент плоть до полной остановки. Каждому приходилось видеть картину, когда завязнувшее в грязи или застрявшее в яме колесо стоит «колом», тогда как вывешенное бешено раскручивается не в силах ничем помочь автомобилю выбраться. В такой пробуксовке и состоит основной недостаток дифференциалов без блокировок.
Но проблема решаема. Задача блокировки – достичь жесткого соединения одной из полуосевых шестерен с корпусом дифференциала, чтобы «насильно» передать крутящий момент колесу, находящемуся в хорошем зацеплении с дорогой.
Повышенное внутреннее трение лежит в основе принципа действия самоблокирующихся дифференциалов. Простой конический дифференциал легко превратить в самоблокирующийся с помощью комплекта фрикционных шайб.
Если использовать вместо шайб электромагнитную фрикционную муфту – тогда блокировку можно будет включать принудительно. Принудительные блокировки – удел серьезных внедорожников. Однако водителям таких автомобилей следует помнить о необходимости после преодоления тяжелого участка пути вовремя выключать блокировку и не в коем случае не разгоняться с заблокированным дифференциалом (на многих моделях вендорожников установлены: или специальный ограничитель скорости при включенной блокировке, или функция автоматического разблокирования при повышении скорости). Блокировка приводит к возрастанию нагрузки на ведущие оси и рулевое управление, и, к тому же, сокращает срок службы покрышек. Так что использовать постоянно не только расточительно, но и опасно.
Вот, пожалуй, и все, что можно сказать о конструкции и принципе работы главной передачи и дифференциала в общих чертах.
Почему крутится колесо?
Подняли машину, завели…на нейтральной передаче крутится переднее левое колесо, так и должно быть?
Комментарии 33
)))))открою тайну если поднять оба то ни оба и крутится будуд
НО В РАЗНИЕ СТОРОНЫ
слабонервним не проверять))))
чтоб не крутилось надо или заглушить мотор или вижать тормоз
elfxb
Оба были подняты)
Крутится тока одно, все спасибо всем за комментарий, я все понял!
Всем ОГРОМНОЕ спасибо!
Я сам не переживал, просто когда механик удивленно сказал «ОНО КРУТИТСЯ» я испугался!
А так еще раз спасибо, что откликнулись)
не к тому ты механику поехал
То что крутится колесо это совершенно нормаль.можешь у любого достойного мастера спросить!почему именно оно крутится не помню.
А если передок полностью поднять, то они в разные стороны будут крутиться!
Учите матчасть))) Советую изучить устройство дифференциала и все вопросы отпадут)))
люблю крутить их они всегда в разные стороны крутится…
я кручу свои только на выходных. это нормально?
если будешь и по будням тогда можно подумать что это болезнь =) КРУТИТЬ НЕПЕРЕКРУТИТЬ ))))
всё нормально. так и должно быть. одно из двух или сразу два будут обязательно крутиться
У всех должно крутиться
у меня оба крутятся, баба Яга прилетала сказала всё Ок!
вот когда все четыре начнут крутиться, да еще и в разные стороны, тогда паникуй.
вот когда все четыре начнут крутиться, да еще и в разные стороны, тогда паникуй.
У меня тоже крутится когда на подъемнике машина, все нормально.
Даже не обязательно густое масло, просто на колесо ни каких внешних сил сопротивления не действует, и вращение вала в коробке на нейтрали гоняет масло а оно соответственно передаёт силой трения вращение на вторичный вал, и колесо вращаеться, так что не кипешуй)