ЧТО ТАКОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛ И КАК ОН РАБОТАЕТ?
Дифференциал в автомобиле работает с целью осуществления следующих трёх задач:
- Дифференциал передаёт мощность двигателя на колёса машины.
- Делает последний шаг в уменьшении числа оборотов к колёсам (мы ведь помним, что первый такой шаг делает коробка передач) и, следовательно, увеличивая крутящий момент, передаваемый тем же ведущим колёсам.
- Передавая мощность на ведущие колёса (всегда на чётное количество колёс на одной оси: на два или на все четыре), дифференциал позволяет каждому из них вращаться с разными скоростями (это именно то, от чего дифференциал заработал своё название).
В этой статье Вы узнаете, почему Ваш автомобиль нуждается в разных оборотах вращения колёс, как это обеспечивается, что такое дифференциал, как дифференциал работает и каковы его основные недостатки. Мы также рассмотрим несколько его типов.
Для чего нужен дифференциал?
Автомобильные колёса вращаются с разной скоростью, особенно это заметно при повороте.
Для автомобилей с приводом только на одну ось колёс — будь то на задние колёса или же на передние — разность вращения передних колёс к задним это не проблема. Нет никакой связи между ними, поэтому они вращаются независимо. Но ведущие колёса связаны между собой так, чтобы один двигатель и трансмиссия должны приводить в движение оба колеса, при этом, с разной скоростью их вращения.
Именно с этой проблемой безукоризненно справляется дифференциал.
Что такое дифференциал?
Дифференциал — это устройство, которое разделяет крутящий момент двигателя на два пути с выходами, что позволяет каждому выходу вращаться с различной скоростью.
Дифференциал имеется на всех современных легковых и грузовых автомобилях, а также на многих полноприводных машинах.
Причём, все полноприводные авто должны иметь дифференциал между каждым набором ведущих колёс на одной оси, и, кроме того, они нуждаются в дифференциале между парами передних и задних колёс (помните начало статьи — потому что передние колёса проходят другую дистанцию, в отличие от задних колёс при движении автомобиля по направлению, отличному от прямого?).
Тем не менее, некоторые полноприводные машины не имеют дифференциала между передними и задними колёсами, и, вместо этого, эти пары колёс тесно связаны между собой так, что передние и задние колёса должны крутиться с одной и той же скоростью. Вот почему на таких автомобилях производители не рекомендуют ездит по твёрдому покрытию в режиме полного привода, а включать его только на бездорожье.
А теперь давайте выясним, в каком месте автомобиля обычно располагается дифференциал в зависимости от типа привода автомобиля:
Как работает дифференциал?
Мы начнем с простейшего типа дифференциала, называемого открытым дифференциалом.
Но сначала мы должны изучить некоторые термины — посмотрите на рисунок ниже, там Вы найдёте основные компоненты работы дифференциала:
Таким образом, дифференциал состоит из следующих основных частей:
- Ведущий вал — передаёт крутящий момент, ведя его от коробки передач к началу дифференциала
- Ведущая шестерня ведущего вала — косозубая небольшая шестерня в форме конуса, которая используется для сцепки с механизмом дифференциала
- Коронная шестерня — ведомая шестерня также в форме конуса, которая приводится в движение (вращение) ведущей шестерней. Ведущая и ведомая шестерня, вместе взятые, называются
главной передачей и именно они служат последним этапом уменьшения скорости вращения, которое в конечном счёте достигнет колёс (коронная шестерня всегда меньше ведущей, а, значит, ведущей шестерне придётся сделать намного больше оборотов, пока ведомая сделает всего один оборот вокруг себя). - Шестерни полуосей — это последние шестерни на пути передачи вращения от ведущего вала к колёсам.

- Сателлиты — планетарный механизм, который как раз и осуществляет ключевую роль в обеспечении разности вращения колёс при повороте.
- Полуоси — валы, идущие от дифференциала непосредственно к колёсам.
А теперь давайте перейдём к ключевому и самому важному понимаю, как работает дифференциал, и посмотрим на анимации ниже, как вышеперечисленные компоненты открытого дифференциала работают в двух случаях:
- Когда автомобиль едет прямо.
- Когда автомобиль поворачивает.
Какой главный недостаток дифференциала?
Открытый дифференциал передаёт вращение тому или иному колесу практически в любом соотношении, в том числе и в соотношении 100%/0% — когда одно из ведущих колёс принимает весь крутящий момент на себя. В то же время распределение такого вращения между колёсами происходит при изменении нагрузки на эти колёса (а вместе с ними на полуоси) — то есть колесо с меньшей нагрузкой в повороте получает больше вращения. Но здесь кроется один существенный недостаток, который имеет место при определённых условиях, а именно, когда оба ведущих колеса находятся в грязи, снегу или на льду, и автомобиль начинает буксовать — в этом случае то колесо, которое имеет меньшее сцепление с поверхностью, будет получать львиную долю вращения.
Проще говоря, если Вы, к примеру, застряли в снегу, сев «на пузо» — когда одно колесо сцеплено с поверхностью снега, а второе вовсе висит в воздухе, то получать мощность за счёт соответствующего распределения по полуосям дифференциала будет как раз то колесо, которое находится на весу, и именно оно будет беспомощно крутиться в воздухе. Особенно остро данная проблема стоит у внедорожников и вездеходов.
Какие виды дифференциалов бывают?
Решением этих проблем является дифференциал повышенного трения (LSD, его ещё называют дифференциалом с ограниченным проскальзыванием). Дифференциалы повышенного трения используют различные механизмы для обеспечения нормального дифференциального действия в различных условиях езды. Когда колесо скользит, такой дифференциал позволяет передать больше крутящего момента как раз на нескользящее колесо.
На внедорожниках и вездеходах также применяются дифференциалы с ручным отключением, которые, впрочем, очень часто не защищены от случайного отключения или отключения не в то время по незнанию — дело в том, что возможность отключения дифференциала на ходу влечёт за собой возможную его поломку, и это распространённая проблема.
Что такое вискомуфта (вязкая муфта)?
Вискомуфта чаще всего встречается во всех полноприводных машинах. И, если Вы читали статью о принципе работы гидротрансформатора, то знайте, что вискомуфта имеет схожую с ним схему работы. Она широко используется для связи задних колёс с передними таким образом, что когда один набор колёс начинает проскальзывать, крутящий момент будет передан на другой набор, тем самым решая злободневную проблему буксующего колеса, описанную выше.
Вязкая муфта имеет два набора пластин внутри герметичного корпуса, который заполнен вязкой жидкостью (несколько более вязкой, чем трансмиссионное масло, к примеру). Один набор пластин соединён с каждым выходным валом. В нормальных условиях оба набора пластин и их порция вязкой жидкости движутся с одной и той же скоростью. Но когда одна ось пытается вращаться быстрее, возможно, потому что она проскальзывает, множество пластин, соответствующих колёсам этой оси, вращаются быстрее, чем другие. Вязкая жидкость, находящаяся между пластинами, пытается догнать более быстрые диски, тем самым ведя за собой к этому и медленные диски.
Устройство вискомуфты
Когда автомобиль поворачивает, разница в скорости между колёсами на одной оси не так велика, как тогда, когда одно из колёс попросту проскальзывает. Чем быстрее пластины вращаются относительно друг друга, тем больше крутящего момента приходится на муфту. Муфта не мешает виткам крутиться, потому что величина крутящего момента, передаваемого во время поворота, мала.
Простой эксперимент с яйцом поможет объяснить поведение вискомуфты. Если Вы поставите яйцо на кухонный стол, скорлупа, белок и желток будут неподвижны. Но когда Вы начнёте раскручивать яйцо, скорлупа яйца будет двигаться с более высокой скоростью, чем белок, а белок немного быстрее, ем желток, но желток затем быстро наверстает упущенное. Кстати, чтобы убедиться в этих словах, проведите эксперимент, как только у Вас появится яйцо: раскрутите его достаточно быстро, а затем остановите его, потом просто отпустите яйцо, и оно начнёт снова вращаться (ну, или хотя бы дёрнется в сторону предыдущего вращения).
В этом эксперименте мы использовали трение между скорлупой, белком и желтком, применяя силу только на скорлупу. Сначала мы раскрутили фактически скорлупу, и с некоторой задержкой за скорлупой за счёт трения начали раскручиваться белок, а затем и желток. А когда мы остановили скорлупу, то то же трение — между всё еще движущимся желтком, белком и скорлупой — применило силу к скорлупе, заставляя его ускориться. Так и в случае вискомуфты, сила передаётся между жидкостью и наборами пластин таким же образом, как между желтком, белком и скорлупой.
Что такое дифференциал Torsen?
Дифференциал Torsen является чисто механическим устройством: он не завязан никакой электроникой, а также муфтами или вязкими жидкостями и по своей сути представляет собой довольно простой механизм, очень схожий с открытым дифференциалом.
Torsen работает также, как и открытый дифференциал, когда величина крутящего момента между двумя ведущими колёсами равная. Но как только одно из колёс начинает терять сцепление с дорогой, разница в крутящем моменте приводит к блокировке вместе шестерен в дифференциале Torsen.
Такой дифференциал часто используется в мощных и очень мощных полноприводных машинах. Как и вискомуфта, он часто используется для передачи мощности между передними и задними колёсами. И в этом применении дифференциал Torsen превосходит вискомусту, потому что передаёт крутящий момент на колёса стабильно перед тем, как фактически начинается скольжение. Однако, если один набор колёс теряет сцепление с дорогой полностью, то дифференциал Torsen будет не в состоянии перенести крутящий момент на другой набор колёс из-за своей конструкции и принципа работы такого дифференциала.
Так выглядит современный дифференциал Torsen
Кстати, почти все автомобили Hummer используют дифференциал Torsen между передней и задней осями. При этом, руководство пользователя для Hummer предлагает новое решение проблемы, когда одно колесо полностью теряет сцепление с дорогой: нажимайте на педаль тормоза. Применяя тормоз, крутящий момент подаётся на колёса, которые находятся в воздухе, а затем переходят к колёсам, которые смогут вытащить автомобиль из «каши».
Как работает дифференциал — видео работы
Главная / Уход за автомобилем / Как работает дифференциал — видео работы
Содержание
- 1 Устройство дифференциала
- 2 Как работает дифференциал видео
Продолжаем нашу тему конструкции автомобиля и рассмотрим элемент трансмиссии, такой как дифференциал. Зачем он нужен, где применяется и т.д. А в следующей статье рассмотрим как работает дифференциал и посмотрим видео его работы.
Если разъяснить простыми словами, то данный элемент служит основным распределителем крутящего момента на элементы потребления, будь то карданы или полуоси. Также он создает разную скорость вращения потребителей, что повышает ресурс отдельных узлов автомобиля.
Где располагается дифференциал:
- Задний привод – картер заднего моста;
- Передний привод – коробка переключения передач;
- Полный привод – в картерах переднего и заднего моста, а также в раздаточной коробке.

Те дифференциалы, которые используются для привода колес (в картере моста), называют межколесным дифференциалом.
Дифференциал, который устанавливается между двумя ведущими мостами (раздаточная коробка), называют межосевым.
Конструктивно дифференциал выполнен на основе планетарного редуктора. И он также разделяется на типы, в зависимости от используемой зубчатой передачи:
- Конический
- Червячный
- Цилиндрический
- Конический дифференциал. Данный тип дифференциала применяется, как правило, в редукторах мостов (межколесный). Пожалуй самый распространенный тип.
- Цилиндрический дифференциал. Менее популярный тип, но все же используется некоторыми производителями автомобилей. Чаще всего устанавливается между осями автомобиля.
- Червячный дифференциал. Ну, это наиболее популярный и универсальный тип. Используется во всех вышесказанных случаях.
Устройство дифференциала
Рассмотрим устройство данного узла по примеру конического дифференциала – это не так важно, ведь основные части у всех одинаковы, с некоторыми отличиями.
В состав конического дифференциала входит сам редуктор и сателлиты. Эти элементы входят в корпус.
Этот корпус принимает на себя крутящий момент, далее передает его на шестерни полуосей через сателлиты. Внутри корпуса размещены специальные оси, на которых вращаются сателлиты. Главная передача крепится непосредственно к корпусу дифференциала.
Также есть отличия по количеству применения сателлитов. Как правило, на легковых автомобилях их всего два, но при большом крутящем моменте устанавливают четыре. Полноприводные и грузовые автомобили, чаще всего имеют по четыре сателлита в дифференциале.
По количеству шестерен полуосей, различают два типа дифференциала – симметричный и несимметричный.
Симметричный дифференциал – левая и правая шестерня имеют одинаковое количество зубьев и весь крутящий момент распределяется равнозначно на обе полуоси. Такой тип используют в картерах мостов.
Несимметричный дифференциал – левая и правая шестерня имеют различное количество зубьев и крутящий момент соответственно передается в различных соотношениях.
По этой причине данный тип дифференциала используют, как межосевой.
Как работает дифференциал видео
Так мы быстро и просто разобрали виды дифференциалов и узнали, как работает дифференциал + посмотрели видео о нем.
Найти на сайте
Популярное на сайте
Дифференциал в тракторах, принцип его работы
Мы рассмотрим основной принцип работы приводов осей дифференциалов
Автор Скотт Гарви
Фото: Скотт Гарви
«(Обязательно)» указывает обязательные поля
Получайте статьи Grainews прямо на почту!
От выбора подходящего гербицида до покупки и обслуживания техники — основной источник помощи в управлении зерновыми или интегрированными сельскохозяйственными работами
Скрытый
Конфиденциальность (обязательно)
Я даю согласие на получение новостей от Glacier FarmMedia и аффилированных лиц.
Я могу отписаться в любой момент.
Ваш адрес электронной почты (обязательно)
Ваш почтовый индекс (обязательно)
Телефон
Это поле предназначено для проверки и должно быть оставлено без изменений.
Передача мощности двигателя на землю в транспортном средстве или сельскохозяйственной машине обычно означает передачу крутящего момента от маховика двигателя через трансмиссию с последующим ее вращением 90 градусов для вращения оси, соединенной с колесами. Простые конические зубчатые колеса допускают это изменение направления, но есть еще одна проблема, которую необходимо решить: если машина не всегда движется по идеально прямой линии, бывают случаи, когда ведомое колесо с одной стороны оси должно перемещаться. большее или меньшее расстояние, чем другое.
Вот почему. Когда машина движется по кривой или делает поворот, внешнее колесо перемещается дальше, потому что оно следует по дуге с большим радиусом, чем его партнер внутри поворота.
Чтобы преодолеть дополнительное расстояние за то же время, это колесо должно двигаться быстрее, чем его напарник, даже если общая скорость машины остается постоянной. В то же время колесо внутри должно замедляться на равную величину. Если бы мощность поступала на оба колеса с одинаковой скоростью, каждое из них пришлось бы скользить по поверхности дороги, чтобы машина могла повернуть, что сделало бы управление рулевым управлением трудным или невозможным.
Читайте также
Agco Power представляет платформу двигателей Core
В октябре прошлого года Agco заявила, что сделала «радикальный шаг к углеродно-нейтральным двигателям» с дебютом…
Задача дифференциала, таким образом, состоит в том, чтобы обеспечить постоянную подачу мощности двигателя на ведущую ось, поддерживая движение автомобиля с постоянной скоростью, но при этом позволяя двум колесам изменять скорость вращения. И он должен позволять постоянно изменять разницу в фактических скоростях вращения колес по мере продолжения поездки.
Самый простой способ понять, как это делает дифференциал, — сначала рассказать о том, что делает каждый компонент внутри него. Дифференциал расположен в центре картера моста — или шасси машины. Колеса с каждой стороны машины прикреплены к отдельным полуосям, которые входят в деталь, называемую корпусом дифференциала, которая вращается внутри картера оси. Оси приводятся в движение на концах коническими зубчатыми колесами, называемыми боковыми шестернями дифференциала. Эти две шестерни сопрягаются с двумя шестернями, установленными на валу внутри картера дифференциала. Шестерни-шестерни передают вращение корпуса дифференциала на боковые шестерни дифференциала и, следовательно, на полуоси. Корпус дифференциала, в свою очередь, приводится в движение зубчатым венцом, который вращается ведущей шестерней, соединенной с карданным валом от трансмиссии.
Если все это звучит немного запутанно, прикрепленные ниже изображения помогут вам визуализировать, как все эти части соединяются вместе.
На самом деле все гениально просто.
Две шестерни внутри корпуса дифференциала могут свободно вращаться на своем валу. Поскольку их работа заключается в передаче привода на боковые шестерни дифференциала на полуосях при вращении картера дифференциала, их способность вращаться на своем валу важна, поскольку позволяет каждой полуоси вращаться с разной скоростью, когда это необходимо.
Во время поворота трение шины о дорожное покрытие приводит к тому, что ось на внутренней стороне кривой оказывает большее сопротивление, она начинает поворачиваться медленнее, чем ось на внешней стороне. Это заставляет шестерни «ходить» (вращаться) на своем валу и увеличивать скорость привода, подаваемую на внешний полуось (и колесо), на величину, равную уменьшению скорости внутренней оси. Общая скорость машины остается постоянной, пока одно колесо ускоряется, а другое замедляется.
Проблема с дифференциалами заключается в том, что они всегда пропускают мощность к полуоси с наименьшим сопротивлением, что может вызвать проблемы в условиях плохой тяги.
Например, если одно колесо находится на льду, а другое имеет хорошее сцепление с дорогой, мощность привода, скорее всего, будет направлена на колесо на льду, потому что оно меньше сопротивляется крутящему моменту.
Для преодоления этого дефекта используются дифференциалы повышенного трения или «позитивной тяги», в которых используются пакеты сцепления для ограничения отклонения вращения между двумя полуосями. Конечно, многие сельскохозяйственные машины, особенно тракторы, доступны с ручной блокировкой дифференциала, которая обеспечивает равномерное распределение крутящего момента на обе оси. Но это тема для другого выпуска.
Об авторе
исследовать
Истории из других наших изданий
Западный продюсер
урожая
Наступил век электромобилей?
Западный продюсер
урожая
Компании разрабатывают новую систему рулевого управления GPS
Западный продюсер
машины
Deere, Farm Bureau знак «право на ремонт» MOU
Путеводитель по стране
руководство бизнес
Хорошее, чистое развлечение.
Человек, стоящий за #andyclean
Как работают дифференциалы: стандартный дифференциал | Артикул
Теперь, когда на дифференциал подается мощность привода
Как распределяется эта мощность на колеса?Прежде всего, давайте обсудим компоненты стандартных дифференциалов или дифференциалов с одним усилием. Как упоминалось ранее, зубчатый венец прикреплен к картеру дифференциала. Обычно изготавливается из чугуна, но иногда из алюминия. Дифференциальный случай показан ниже.
Шестерни паука
Внутри картера дифференциала находятся крестовины (также называемые шестернями-шестернями) и боковые шестерни. Термин «крестовина» позволяет отделить их от шестерни, приводящей в движение зубчатый венец. Чтобы сохранить эту диссоциацию, в этой статье мы будем использовать паучье снаряжение. Шестерни крестовины представляют собой конические шестерни из закаленной стали. Вал-шестерня проходит через них от одного конца корпуса дифференциала до другого.
Поскольку шестерни скошены, более широкая часть шестерни обращена к картеру дифференциала. Более узкая часть фаски обращена к центральной/противоположной шестерне. См. иллюстрацию ниже. В тяжелых условиях эксплуатации может быть четыре зубчатых колеса и два вала-шестерни. Это сделано для дополнительной прочности и более высокой передачи мощности. В этом случае один вал-шестерня имеет отверстие, в котором находится другой вал, когда они пересекаются.
Боковые шестерни
По обеим сторонам крестовины расположены боковые шестерни, которые входят в зацепление с крестовиной. Это также конические шестерни из закаленной стали. В их случае более широкий конец скоса обращен к полуосям, идущим к колесам. Более узкие стороны фасок обращены друг к другу и к крестовине. См. приведенные ниже иллюстрации шестерен дифференциала отдельно и в корпусе дифференциала.
Поскольку зубчатый венец прикреплен к корпусу дифференциала, корпус вращается вместе с зубчатым венцом.
Когда корпус поворачивается, поток мощности проходит через корпус к крестовине (через вал-шестерню) и далее к боковым шестерням. Поскольку боковые шестерни прикреплены шлицами к полуосям, они передают привод на колеса. Некоторые боковые шестерни дифференциала имеют c-образные замки, удерживающие оси на месте. Сила вращения в конических зубчатых передачах заставляет их отталкиваться друг от друга относительно корпуса дифференциала. Между корпусом и каждой шестерней установлены упорные шайбы, обеспечивающие поверхность с низким коэффициентом трения и уменьшающие износ компонентов 9.0005
При движении прямо оба колеса поворачиваются с одинаковой скоростью. В этом случае корпус дифференциала вращается, поворачивая обе оси с одинаковой скоростью. В этот момент крестовина и боковая передача не имеют никакого отношения к приводу. Они просто вращаются внутри корпуса, но не вращаются друг относительно друга.
Это сравнимо с ситуацией, когда крестовина и боковые шестерни соединены друг с другом. Они не способны вращаться, а вращаются только вместе с корпусом.
Как и в нашей предыдущей иллюстрации поворота, давайте теперь возьмем в качестве примера поворот налево. Как только происходит левый поворот, внешнее колесо (в данном случае правое) будет вращаться больше, чем внутреннее (левое) колесо. Колеса соединены с полуосями через полуоси. Таким образом, боковые шестерни, относящиеся к каждому колесу, будут вращаться с этой скоростью, т. е. правая боковая шестерня будет вращаться больше, чем левая. Правая боковая шестерня, вращающаяся с большей скоростью, приведет к тому, что крестовины начнут вращаться вокруг левой боковой шестерни. Вращение зубчатого венца вокруг левой боковой шестерни будет соответствовать дополнительному вращению, необходимому внешнему колесу (правому).
В нашем примере правая боковая шестерня будет вращаться быстрее, чем корпус дифференциала. Левая боковая шестерня будет вращаться медленнее, чем корпус дифференциала.
Корпус вращается со скоростью, которая является средней скоростью двух боковых шестерен. Уменьшение радиуса поворота изгиба (более крутой поворот) приведет к тому, что шестерни крестовины будут больше вращаться вокруг боковых шестерен. Это будет учитывать дополнительную разницу во вращении внутреннего и внешнего колес.
Отлично, однако у этой формы дифференциала есть обратная сторона. Это простой тип дифференциала, и в некоторых ситуациях он может вызвать проблемы.
Какие проблемы может вызвать стандартный дифференциал? Только что объясненный дифференциал (стандартный или одинарный) работает, добавляя мощность к колесу с наименьшим сцеплением. Например, если одно колесо находится на поверхности с высоким сцеплением, такой как тротуар, а другое колесо находится на поверхности с низким сцеплением, такой как грязь, мощность от вращающегося корпуса дифференциала будет передаваться на колесо с наименьшим сопротивлением, т.
е. на грязь. Это связано с зацеплением зубчатых колес, которые будут вращаться вокруг боковой шестерни колеса на более высокой поверхности сцепления. Это будет означать, что колесо в грязи будет пробуксовывать, и при слабом сцеплении автомобиль не сможет тронуться с поверхности.
Эта проблема решена, и то, как она будет решена, зависит конкретно от типа дифференциала, которым оснащен ваш автомобиль. Сейчас многие автомобили имеют блокировку дифференциалов.
Что такое блокируемый дифференциал? Блокируемый дифференциал — это дифференциал, который передает некоторую мощность привода на оба колеса, но при этом допускает дополнительное вращение одного колеса при повороте. Существует несколько типов блокируемых дифференциалов, и то, как они работают, зависит от их применения и производителя. В некоторых случаях стандартные дифференциалы могут быть преобразованы в блокируемые дифференциалы.



Человек, стоящий за #andyclean