Дифференциация. Назначение и типы требования к дифференциалу
Дифференциал – механизм трансмиссии автомобиля, распределяющий подводимый к нему вращающий момент между выходными валами и обеспечивающий их вращение с разными угловыми скоростями. К конструкции дифференциала предъявляют следующие требования: пропорциональное распределение вращающих моментов между колесами или осями; обеспечение различной частоты вращения ведущих колес; малые габаритные размеры и масса. При движении по прямой все колеса автомобиля проходят одно и то же время одинаковый путь. На криволинейных участках дороги внешние колеса проходят больший отрезок пути, чем внутренние. Более медленное вращение внутреннего ведущего колеса приводит к его пробуксовыванию, что вызывает интенсивное изнашивание шин, увеличивает затраты мощности, затрудняет поворот автомобиля. Чтобы избежать этого, вместе с главной передачей устанавливают дифференциал, который обеспечивает вращение правого и левого ведущих колес с различной частотой вращения. Для повышения проходимости автомобиля распределение моментов по отдельным колесам и мостам должно осуществляться пропорционально их вертикальным реакциям. По конструкции различают дифференциалы шестеренные, кулачковые и червячные. В зависимости от места установки дифференциалы могут быть межколесные, межосевые и межбортовые. Межколесный дифференциал устанавливают между правым и левым ведущими колесами одной оси автомобиля, межосевой – между ведущими мостами автомобиля, а межбортовой – между ведущими колесами с правой и левой сторон автомобиля. Шестеренный дифференциал с коническими шестернями представляет собой планетарный механизм. Ведомая шестерня главной передачи жестко соединена с коробкой дифференциала, состоящей из двух чашек. В коробке на крестовине свободно вращаются шестерни-сателлиты, находящиеся в зацеплении с полуосевыми шестернями левого и правого колес. Чтобы сателлит мог самоустанавливаться, его торец сделан сферическим. Коробка дифференциала также имеет соответствующую сферическую опорную поверхность, центр которой совпадает с вершиной конусов зубчатых колес дифференциала. Полуоси свободно проходят через отверстия в коробке дифференциала. Для повышения срока службы дифференциала между опорными поверхностями сателлитов и полуосевых шестерен установлены бронзовые шайбы. Кулачковый дифференциал повышенного трения состоит из левой и правой чашек и сепаратора, жестко соединенного с ведомой шестерней главной передачи. В отверстия сепаратора свободно вставлены сухари, расположенные в два ряда в шахматном порядке и упирающиеся торцами во внутреннюю и внешнюю обоймы. Поверхности обойм, соприкасающиеся в сухарями, имеют выступы – кулачки. Роликовый дифференциал свободного хода состоит из двух полумуфт свободного хода, соединяющих корпус дифференциала с полуосями. На внутренней поверхности корпуса дифференциала выполнены профилированные продольные канавки, в которых размещен ряд роликов. Ролики установлены в сепараторах. Цилиндрические кулачки связаны с полуосями с помощью шлиц. Межосевой дифференциал устанавливают на многоосных автомобилях, благодаря чему колеса ведущих мостов могут вращаться с разными скоростями. Это важно для повышения проходимости автомобиля. Крестовина, несущая шестерни-сателлиты, установлена на валу, являющемся продолжением выходного вала раздаточной коробки. Шестерни-сателлиты находятся в зацеплении с боковыми коническими шестернями. Правая коническая шестерня выполнена как одно целое с цилиндрической шестерней, а левая – с шестерней. Шестерня находится в зацеплении с шестерней, установленной на валу привода среднего моста. Шестерня через шестерню приводит во вращение вал привода заднего моста. По характеру распределения вращающего момента между выходными валами дифференциалы делят на симметричные и несимметричные. В несимметричных дифференциалах вращающий момент распределяется между выходными валами в некотором соотношении р≠ 1. Значение параметра р для несимметрического дифференциала выбирают близким к значению отношения вертикальных нагрузок на соответствующие ведущие мосты. Механизм блокировки дифференциала применяют для повышения проходимости автомобиля в условиях, когда оба ведущих колеса (правое и левое) попадают на скользкий грунт и начинают буксовать. В этом случае дифференциал заставляет оба ведущих колеса вращаться с одинаковыми угловыми скоростями и позволяет полностью использовать вес, приходящийся на ведущий мост. Для предотвращения относительного вращения ведомых звеньев в блокируемом дифференциале устанавливают жесткую связь между выходными звеньями, например с помощью зубчатой муфты. В самоблокирующихся дифференциалах устройство, препятствующее относительному вращению ведомых звеньев, действует автоматически. К таким дифференциалам относят червячные и дисковые со встроенными фрикционными дисковыми муфтами или с муфтами вязкого трения, в которых используется силиконовая жидкость.