ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЦЕНТР ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

Кафедра «Сервис и техническая эксплуатация автотранспортных средств»

Конструкция, расчет и потребительские свойства автомобилей

ТРАНСМИССИЯ И ХОДОВАЯ ЧАСТЬ

Учебное пособие

5. ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА, ДИФФЕРЕНЦИАЛ И ПОЛУОСИ

5.2. Дифференциал

     Дифференциал служит для распределения крутящего момента между ведущими колесами и позволяет правому и левому колесам при поворотах автомобиля и при его движении на криволинейных участках дороги вращаться с различной угловой скоростью. Необходимость этого объясняется тем, что колеса в этих условиях проходят неодинаковый путь. При повороте автомобиля его внутреннее ведущее колесо проходит меньший путь, чем наружное, поэтому, чтобы качение внутреннего колеса происходило без скольжения, оно должно вращаться медленнее, чем наружное. Это необходимо для того, чтобы исключить при повороте пробуксовывание колес, которое вызывает повышенное изнашивание шин, затрудняет управление автомобилем и увеличивает расход топлива.
     Для обеспечения различной частоты вращения ведущих колес их крепят не на одном общем валу, а на двух полуосях, связан­ных между собой межколесным дифференциалом, подводящим к полуосям крутящий момент от главной передачи.
     По месту расположения дифференциалы делят на межколесные (распределяющие крутящий момент между ведущими колесами одной оси) и межосевые (распределяющие крутящий момент между главными передачами ведущих мостов); по соотношению крутящих моментов на ведомых валах — на симметричные (моменты одинаковые) и несимметричные. В дифференциалах устанавливают чаще всего конические шестерни.
     У симметричного межколесного дифференциала числа зубьев левой и правой полуосевых шестерен равны, поэтому для такого планетарного механизма передаточное число при остановленном водиле равно единице. Это и определяет его свойства:

1. Сумма угловых скоростей левой и правой полуосевых шестерен (ведущих колес) равна удвоенной угловой скорости корпуса дифференциала, т. е. ω_Л + ω_П = 2ω_К;
2. при любых соотношениях угловых скоростей левой и правой полуосевых шестерен их крутящие моменты равны (как и моменты левого и правого колес автомобиля), т. е. М_Л = М_П.

     Рассмотрим, как проявляются эти свойства дифференциала при движении автомобиля. При прямолинейном движении по ровной поверхности левое и правое колеса вращаются с одинаковой угловой скоростью. С такой же угловой скоростью вращается корпус дифференциала ( ω_Л = ω_П = ω_К). Сателлиты не совершают относительного движения.
     При повороте, например, налево в результате относительного вращения сателлитов правое колесо автомобиля должно вращаться быстрее корпуса дифференциала, а левое медленнее (ω_Л < ω_П). Уменьшение угловой скорости левого колеса равно увеличению угловой скорости правого колеса. Чем меньше радиус поворота, тем больше разница в угловых скоростях левого и правого колес. Однако сумма угловых скоростей ведущих колес автомобиля неизменна - не изменяется угловая скорость корпуса дифференциала, зависящая при включенной передаче в коробке передач от угловой скорости коленчатого вала двигателя.
     Если одно из колес остановлено, другое вращается в 2 раза быстрее корпуса дифференциала (например, ω_Л = 0; ω_П = 2 ω_К). Это наблюдается в случае буксования одного из ведущих колес при неподвижном автомобиле.
     Если при движении автомобиля быстро остановить корпус дифференциала (ω_К = 0), например стояночным трансмиссионным тормозом, то ведущие колеса должны также остановиться или вращаться в разном направлении (ω_Л = - ω_П) и автомобиль может занести. Поэтому запрещается использовать стояночный трансмиссионный тормоз для остановки движущегося автомобиля.
     Распределение крутящих моментов поровну между левым и правым колесами является благоприятным при движении автомобиля по дорогам с твердым покрытием и относительно малым сопротивлением. В частности, это свойство межколесного конического дифференциала обеспечивает хорошую управляемость и устойчивость автомобиля. Однако если одно из двух ведущих колес, например правое, при трогании автомобиля с места находится на скользком участке дороги, то крутящий момент на нем уменьшается до значения, ограниченного коэффициентом сцепления колеса с дорогой. Такой же крутящий момент будет на левом колесе, хотя оно и находится на поверхности с высоким коэффициентом сцепления. Если суммарного момента будет недостаточно для движения автомобиля, то автомобиль не тронется с места, и левое колесо будет неподвижным, а правое будет буксовать. Для устранения этого недостатка дифференциалов применяют принудительную блокировку, жестко соединяя одну из полуосей с корпусом дифференциала. При заблокированном дифференциале крутящий момент, подводимый к колесу с лучшим сцеплением, увеличивается, и этим создается большая суммарная сила тяги на обоих ведущих колесах.
     Для повышения проходимости на некоторых автомобилях, предназначенных для движения по бездорожью и грунтовым дорогам, применяют дифференциалы или с принудительной блокировкой или самоблокирующиеся, которые большую часть крутящего момента передают на колесо, вращающееся с меньшей частотой (отстающее колесо). Если одно из колес автомобиля попадает на участок дороги с недостаточными сцепными свойствами, то это колесо начинает вращаться быстрее корпуса дифференциала (становится забегающим). Уменьшается передаваемый этим колесом крутящий момент. В этом случае большая часть момента подво­дится к отстающему колесу, находящемуся на участке дороги с лучшими сцепными свойствами, и тем самым по­вышается сила тяги.
     На автомобилях получили применение межколесные конические симметричные дифференциалы, межосевые конические и кулачковые дифференциалы повышенного трения.

О ПОСОБИИ            НАЗАД            ВПЕРЕД            СОДЕРЖАНИЕ            СПИСОК ПОСОБИЙ