Межосевой дифференциал
Что такое межосевой дифференциал?
Как правило, секрет выносливости внедорожников заключается в их особой конструкции, в основе которой задействована рама повышенной жесткости, мощном двигателе, а также присутствии системы полного привода и раздаточной коробки, осуществляющей распределение крутящего момента на автомобильные оси, и, в случае необходимости, увеличивающей его до нужного значения. В свою очередь, «раздатка» нового поколения состоит из таких элементов, как межосевой дифференциал, передача цепного типа, служащая для передачи крутящего момента двигателя на переднюю ось авто, и понижающая передача.
При этом именно присутствие межосевого дифференциала можно назвать главной отличительной особенностью строения раздаточной коробки, являющейся неотъемлемой частью полноприводной системы. Данный элемент необходим для обеспечения возможности вращения ведущих осей автомобиля с разными скоростями. А, для полной реализации возможностей системы, в ней существует такая функция, как блокировка межосевого дифференциала, представляющая собой самый эффективный способ улучшения проходимости автомобиля.
Реализация данной функции может осуществляться автоматически и вручную. Во втором случае блокировка производится самим водителем. Происходит это при помощи специального устройства – привода, который может быть механическим, гидравлическим, электрическим или пневматическим. Данный тип блокировки носит название принудительного.
Принудительная блокировка межосевого дифференциала подразумевает фактически полное прекращение выполнения своих функций и трансформирмацию в обычную муфту, осуществляющую жесткую сцепку полуосей или карданов авто и передающую им одинаковую величину крутящего момента с одинаковой угловой скоростью. Применяется для преодоления машиной труднопроходимых участков, а при их прохождении обязательно выключается.
Автоматическая блокировка, иначе именуемая блокировкой дифференциалов с частичным проскальзыванием, производится при помощи таких конструкций, как:
- Вискомуфта,
- Дифференциал Torsen,
- Фрикционная муфта.
Вискомуфта, ее строение и механизм действия
Крепление вискомуфты производится одним приводом к чашке дифференциала, в то время как второй его конец прикрепляется к полуоси авто. Когда автомобиль находится в обычном режиме движения, чашка и полуось вращаются с одинаковыми угловыми скоростями. Данные показатели могут лишь незначительно отличаться между собой при прохождении поворотов. То есть и сами рабочие плоскости вискомуфты в это время имеют минимальный процент расхождения, и сама она находится в раскрытом виде. Если же на какую-либо из осей автомобиля передается большее значение крутящего момента, в результате чего скорость ее вращения значительно превышает аналогичный показатель других осей, в вискомуфте возникает трение, из-за чего происходит ее блокировка.
Получается, что, чем больше отличаются друг от друга угловые скорости вращения осей авто, тем больше трения возникает в вискомуфте и тем сильнее становится степень ее блокировки. В свою очередь, после их выравнивания, трение постепенно снижается, что приводит к плавному размыканию вискомуфты и отключению блокировки.
Данный межосевой блокируемый дифференциал наиболее хорошо показывает себя при использовании автомобиля на покрытии низкого качества, однако в условиях настоящего бездорожья он показывает себя не самым лучшим способом. Дело в том, что вискомуфта просто не в состоянии справиться с быстрыми и частыми сменами состояния сцепления мостов авто с грунтом, из-за чего она перегревается и выходит из строя.
Особенности устройства дифференциала Torsen и его типы
В свою очередь, самоблокирующийся дифференциал Torsen представляет собой одну из самых высокотехнологичных и эффективных форм блокировки. Он отличается лучшей реакцией и способностью в минимально короткое время «откликаться» на изменения величины крутящего момента, отвечая на это изменением степени блокировки. Именно внедорожники с межосевым дифференциалом данного типа блокировки являются наиболее надежными.
Тип 1
В качестве гипоидных пар здесь задействованы шестерни и сателлиты ведущих полуосей. Сателлиты противоположных полуосей, расположенные по отношению к ним в перпендикулярном положении, связываются между собой зацеплениями прямозубого типа.
При обычном режиме движения, когда крутящие моменты распределяются на оси авто в одинаковой степени, эти пары находятся в стационарном положении либо двигаются с небольшой интенсивностью, обеспечивая оптимальную разницу угловых скоростей осей при прохождении поворотов. В случаях, когда отмечается «пробуксовка» одной из осей, что выражается в падении на ней крутящего момента, пары «сателлит-полуось» начинают вращательные движения, что приводит к возникновению трения и частичной блокировке дифференциала. В свою очередь, в этот же момент происходит распределение крутящего момента в пользу менее интенсивно работающей полуоси.
Стоит отметить, что дифференциал Torsen 1го типа имеет самкю мощную конструкцию в классе, так как работает в самом широком диапазоне отношений крутящего момента — от 2.5/1 до 5.0/1.
Тип 2
В основе конструкции данного дифференциала, созданного английским конструктором Родом Квайфом, используются шестерни полуосей косозубого типа и винтовые шестерни сателлитов, расположенных параллельно полуосям. Если сравнивать их с предыдущим типом, можно заметить, что схема межосевого дифференциала данного типа отличается меньшим коэффициентом блокировки, компенсирующимся более высокой скоростью срабатывания и большей чувствительностью к изменениям передаваемого крутящего момента. Подобные механизмы используются на автомобилях отечественного производства, включая УАЗы.
Тип 3
Устройство межосевого дифференциала Torsen третьего типа от компании Zexel Torsen по своим конструктивным особенностям и принципу действия во многом схоже со вторым типом.
Здесь также задействованы шестерни полуосей косозубого типа и винтовые шестерни сателлитов, оси которых находятся в параллельном положении по отношению к полуосям.
Благодаря планетарной структуре строения данной конструкции обеспечивается смещение номинального распределения крутящего момента в пользу той или другой оси авто. Главным же достоинством данного типа блокирующего устройства является его функциональность и компактность, что дает возможность для упрощения конструкции раздаточной коробки и уменьшения ее размеров.
Конструкционные отличия фрикционных муфт
В конструкцию фрикционной муфты входит барабан, который имеет непосредственную связь со ступицей авто, несколько фрикционных дисков трения (два и более), поршень, осуществляющий сжатие этих дисков и пружину, возвращающую поршень в исходное положение.
Между барабаном и ступицей существует жесткая связь. При этом внутри последней располагается кольцо, выполняющее функцию стопора, на котором находится тарельчатая пружина, опирающаяся на поршень.
В свою очередь, ступица оборудуется специальными каналами, осуществляющими передвижение масла между поршнем и барабаном. В автомобилях легкового типа чаще всего используются дисковые фрикционные муфты, имеющие две поверхности трения, состоящие из одного диска и двух полумуфт, а многодисковую конструкцию чаще можно встретить на специализированном транспорте, в том числе, на тракторах.
Рассмотрим, как работает межосевой дифференциал с фрикционной муфтой: в момент нахождения автомобиля в обычном, плавном режиме движения, распределение угловых скоростей между осями авто происходит равномерно. Однако когда какая-либо из полуосей начинает вращаться быстрее, фрикционные диски начинают сближаться между собой, притормаживая ее при помощи возникающих сил трения.
Подобная система блокировки отличается хорошей эффективностью, однако на серийных легковых автомобилях ее можно увидеть достаточно редко. Данная тенденция объясняется сложностью конструкции и особой спецификой обслуживания фрикционных дифференциалов, а также небольшим ресурсом работоспособности, вызванным быстрым износом их составляющих.
Принцип работы межосевого дифференциала фрикционного типа применяется в муфте Haldex, выпуск которой, начиная с 1998 года, осуществляет шведская фирма с одноименным названием. В основе действия данного устройства производители использовали работу электрогидравлической связки элементов. Но, несмотря на прогрессивность и инновационный дух муфты Haldex, первые ее версии были скорее провальными, чем успешными, что вызвало необходимость проведения многочисленных доработок конструкции, причем последние разработки оказались, весьма удачными и востребованными.
На данный момент осуществляется выпуск 5-го поколения муфты Haldex, отличающейся улучшенными характеристиками, включающими:
- возможность управления устройством вне зависимости от режима движения;
- способность быстрого увеличения крутящего момента с использованием упреждающего управления;
- возможность постоянной работы задней главной передачи;
- совместимость с различными системами управления тормозами авто, включая ABS.
Заключение
Проанализировав данную информацию, можно понять, зачем нужен межосевой дифференциал. Говоря простым языком, его можно назвать распределителем вращательного момента на колеса авто, функционирующим по принципу аптечных весов: если на оба плеча механизма оказывается одинаковая нагрузка, то при «поднятии за хвост» они поднимаются одинаково, если же на одно из них оказывается большая нагрузка – второе плечо будет подниматься для сохранения равновесия.
Блокировка дифференциала: как работает, видео, устройство, виды
По своей сути дифференциал представляет собой элемент перераспределения крутящего момента, поступающего от одного источника (двигателя) к двум независимым друг от друга потребителям (ведущим колесам), с возможностью задания им разных угловых скоростей вращения. Это требуется для того, чтобы не возникало проблем с управлением машиной при совершении маневров (поворотов, перестроений).
Но зачем нужна блокировка дифференциала, если он выполняет такую важную функцию?Дело в том, что дифференциал просто необходим для городского режима, но стоит автомобилю попасть в условия бездорожья – ситуация меняется. Его принцип работы приносит больше вреда, чем пользы.
Дифференциал на сложных участках дороги становится серьезной проблемой для водителя, так как он вкладывает все усилие двигателя именно в то колесо, которое имеет меньшее сопротивление при движении. Поэтому, если какое-то из ведущих колес начинает пробуксовывать, то дифференциал вместо того чтобы передать крутящий момент на шину, которая находится на твердом покрытии, вкладывает всю его величину в буксующее колесо. В результате чего автомобиль вовсе оказывается обездвиженным. Поэтому, чтобы заставить дифференциал не мешать движению машины по неровностям дороги, были разработаны различные виды его блокировки. Рассмотрим принцип их работы.
Полная блокировка
Во время полной блокировки дифференциала он прекращает работать, преобразуясь в обычную муфту, которая соединяет между собой полуоси или оси заднего и переднего мостов (зависит от того, где муфта установлена).
Следовательно, крутящий момент на обеих полуосях или мостах будет иметь одинаковую величину, а соответственно и скорость вращения колес тоже будет одинаковой при любой дорожной ситуации.
Для блокировки дифференциала классического типа можно жестко соединить одну из полуосей с его корпусом (чашкой) либо не давать вращаться независимым шестерням (сателлитам), через которые чашка дифа передает на полуоси вращательные усилия. Реализуется такая блокировка при помощи привода, который может быть: электрическим, гидравлическим, пневматическим или ручным.
При полной блокировке на ее механизм действует прямое усилие от двигателя, которое при значительном крутящем моменте способно вывести из строя не только сам механизм блокирования, но и сломать в автомобиле полуось. Поэтому пользоваться такого вида блокировкой нужно очень аккуратно: включать только после остановки машины, двигаться на малой скорости и выключать после того, как проблемный участок дороги будет преодолен.
Как правило, полная блокировка межосевого дифференциала применяется в рамных внедорожниках, которые предназначены для особо трудных по проходимости участков местности.
Также такие внедорожники оборудуются блокировкой межколесных дифференциалов переднего и заднего мостов.
Наряду с полной блокировкой, в автомобиле широко применяется и частичная (автоматическая). В свою очередь, дифференциалы с автоматической блокировкой делятся на следующие типы:
- жидкостные;
- дисковые;
- червячные;
- электронные.
Автоматическая блокировка с применением вязкостной муфты (жидкостная муфта)
Вязкостная муфта (вискомуфта) – это механическое устройство, обеспечивающее передачу крутящего момента посредством использования вязкостных свойств специальной жидкости. Конструкция устройства представляет собой несколько пластин, насаженных на ведущий и ведомый валы, которые вращаются в корпусе, заполненном жидкостью. Жидкость имеет способность при определенных условиях менять свои вязкостные свойства. До тех пор пока пластины обладают одинаковой скоростью вращения, это вещество имеет жидкую консистенцию. Как только в значениях скоростей вращения валов появляется разница, жидкость быстро густеет, передавая крутящий момент с ведущего на ведомый вал.
Благодаря таким свойствам, вискомуфта часто используется как самоблокирующийся межосевой дифференциал в автомобиле, оборудованном полным приводом. Иными словами, при обычном режиме работает один привод, но как только его колеса начинают проскальзывать, вискомуфта подключает второй привод.
Недостатком такой блокировки является то, что на изменение свойств жидкости требуется время, которого при преодолении серьезных препятствий просто нет. Поэтому такой вид самоблока преимущественно устанавливают на автомобилях, не покидающих городские дороги.
Дисковый фрикционный самоблок
Работа самоблокирующегося дифференциала этого типа основана на использовании сил трения. Своим устройством дисковый дифференциал практически не отличается от классических механизмов. Разница состоит в том, что в его устройство добавлены два пакета с фрикционными дисками и распорной пружиной, обеспечивающей необходимую величину сжатия.
Часть дисков из пакета жестко фиксируются на полуось, другая на чашку дифференциала. При синхронном вращении ведущих полуосей все диски вращаются вместе, составляя одно целое. При появлении даже незначительной разницы в скоростях, соотношение вращения дисков тоже меняется. Вызванным между ними трение, фрикционы притормаживаются, разница выравнивается, происходит частичная блокировка дифференциала. Основной недостаток самоблока с фрикционными дисками заключается в их сравнительно быстром износе.
Героторный самоблок
По своей сути это разновидность дисковых самоблокирующихся дифференциалов. В конструкцию дифференциала установлен героторный масляный насос и поршень. Роль ротора насоса выполняет одна из полуосей, корпус – другая полуось. Величина нагнетаемого давления масла зависит от разности скоростей вращения колес. Если таковая появилась, то давление масла начинает возрастать, толкая поршень. Под действием давления он сжимает диски, установленные во фрикционную муфту. Сила трения между дисками возрастает, в результате чего происходит блокировка дифференциала.
Червячный дифференциал
Как уже становится понятным из названия, основу такого дифференциала составляет принцип работы червячной передачи. Торсен и Квайф, пожалуй, являются самыми распространенными представителями данного вида механизмов.
В основе червячной передачи лежат два элемента: червяк и червячное колесо. В дифференциале червяк (он же сателлит) представляет собой ведущий элемент. Колесо, оно же шестерня полуоси, соответственно – ведомое. Червячная передача устроена так, что червяк может легко вращать червячное колесо, а вот при обратном действии происходит блокирование, то есть колесо не может провернуть червяк
Межосевой дифференциал Википедия
дифференциал автомобиля, канонический вид Задний ведущий мост, в нём стоит дифференциал.Дифференциа́л (от лат. differentia – разность, различие) — в общем случае есть механизм по передаче
Основное назначение дифференциала в технике — трансмиссии транспортных машин, в которых дифференциал разветвляет поток мощности от двигателя на два между колёсами, осями, гусеницами, воздушными и водными винтами. Прочее использование дифференциалов в технике вообще и в транспортной технике в частности является вторичным и нечастым. Механической основой дифференциала по умолчанию является планетарная передача, как единственная из всех передач вращательного движения, имеющая две степени свободы.Назначение
Применение дифференциалов в трансмиссиях автомобилей обусловлено небходимостью обеспечить вращение ведущих колёс одной оси с разной частотой. В первую очередь это необходимо в поворотах, но также и при разном диаметре ведущих колёс, что возможно при вынужденной установкe шин двух разных типоразмеров или при разности давления в шинах. В случае, если оба колеса имеют жёсткую кинематическую связь, любое рассогласование частот вращения по вышеупомянутым причинам приводит к возникновению так называемой паразитной циркуляции мощности.
Это безусловно вредное явление вызывает проскальзывание колеса с меньшей силой сцепления относительно поверхности дороги, дестабилизирует движение автомобиля по дуге, нагружает трансмиссию и двигатель, повышает расход топлива и проявляется тем сильнее, чем меньше радиус поворота и выше силы сцепления, действующие на колёса. Дифференциал, установленный в разрез вало
Как работает блокировка центрального дифференциала?
Опубликовано в Безопасное вождениеБлокировка центрального дифференциала применима только к полноприводным (AWD) или постоянным 4WD автомобилям или транспортным средствам, которые могут обеспечивать такой тип привода. С частичным приводом 4WD, таким как Patrol или Landcruiser, передние колеса не двигаются, пока водитель не выберет 4H или 4L, а раздаточная коробка не перейдет в 4H или 4L, привод распределяется через раздаточную коробку на 50/50 спереди к задним колесам.
Ваш Toyota 4WD может выглядеть так.
Вождение полноприводного автомобиля неполный рабочий день в режиме 4X4 по твердой поверхности, например, по асфальтированной или битумной дороге, будет означать, что разные скорости и расстояния, пройденные передними и задними колесами, будут действовать так же, как и при ручной блокировке дифференциала поперечной оси.
заблокирован. Единственный способ повернуть, подняться или спуститься по самому маленькому уклону — это протереть шины и / или толкнуть огромные силы назад через раздаточную коробку, это известно как раздаточная коробка « Wind Up» , и это может повредить раздаточную коробку очень быстро, так что не делайте этого.В раздаточной коробке с полным приводом в раздаточную коробку встроен центральный дифференциал, чтобы все время отвлекать часть привода на передний или задний дифференциал и при этом позволять им работать с разной скоростью, чтобы вы могли поворачивать или подниматься на холмы и т. Д., Обычно открытый дифференциал, но всегда (по необходимости) устройство несколько меньшего размера, чем дифференциал вашей поперечной оси на каждом конце. Узнайте больше об обучении 4WD
Когда центральный дифференциал разблокирован, он часто является открытым дифференциалом, поэтому на самом деле он передает привод только той стороне автомобиля, которая имеет наименьшее тяговое усилие, хотя это может измениться, по сути, полный привод Автомобиль с центральным дифференциалом без блокировки на самом деле в любой момент времени управляет только одним колесом (с наименьшим сцеплением).
Но он может выбрать любой из 4-х из-за характера трех установленных дифференциалов: переднего, заднего и центрального. Неполный 4WD без других блокировок дифференциала будет управлять только одним из двух колес, когда он находится в 2WD, или любыми двумя из четырех колес, если выбран 4WD. Таким образом, полный привод не находится в режиме 4WD, пока блокировка центрального дифференциала не заблокирована, точно так же, как неполный полный привод НЕ находится в режиме 4WD, пока вы не выберете 4WD селектором.
Джеймс Горри ездит на полноприводных автомобилях в Новой Зеландии более 20 лет См. Профиль Джеймса
|
2005
02.2005, 18:17
02.2005, 05:48
__________________ 
2005
2005
Затем, буквально через мгновение после того, как он будет гореть постоянно (что может занять несколько секунд), загорится еще один индикатор, показывающий, что программное обеспечение системы контроля устойчивости автомобиля (VSC) отключено.
2005
Оказалось, что вилка вышла из задней части выключателя (или никогда не вставляла). Техник снова подключил его, и все в порядке. 
2005Как работает шкафчик? Объяснение блокировки дифференциала:
Внедорожники.
com
Жизнь начинается там, где кончается тротуар.
- Дом
- Технические статьи
- Другие технические статьи
- Блог Dusty Trails
- Winch Tech
- Связь
- Дешевые хитрости и полезные советы
- Методы вождения и восстановления
- Джип Проектов
- Проект Jeep CJ-7
- Проект Jeep Rubicon X
- Джип JL Rubicon Projects
- Mud Обзоры шин
- Mud Tire Отзывы
- AT Обзоры шин
- Терминология шин — много информации о шинах
- Tire Tech 101: терминология колес
- Отзывы о продукте
- Джип
- Булавы 4 × 4
- Северо-восток США Каталог внедорожных клубов 4 × 4
- Справочник внедорожных клубов 4 × 4 на юго-востоке США
- Справочник внедорожных клубов 4 × 4 Среднего Запада США
- Северо-запад США Каталог внедорожных клубов 4 × 4
- Справочник внедорожных клубов 4 × 4 на юго-западе США
- Каталог внедорожных клубов Калифорнии 4 × 4
- Трассы 4 × 4 и внедорожные парки ORV
- Лучшие маршруты в Америке — Rubicon Trail
Последний:
- [9 января 2019 г.
] Project Gossamer.Сборка Jeep Wrangler JL Rubicon Jeep JL Rubicon Проекты - [24 марта 2014 г.] 18-е Ежегодное шоу джипов All Breeds PA на выставочном центре York Fairgrounds, York PA Джип Шоу
- [13 мая 2019 г.] Установка: Стол откидной двери Mopar для Jeep Wrangler JL 18-19 Jeep JL Rubicon Проекты
Тест электронной блокировки дифференциала | автомобили с полным приводом, автомобили 4×4, грузовики с полным приводом, 4motion, quattro, xDrive, SH-AWD, Haldex, Torsen, wiki
электронная блокировка дифференциала (edl) (Править) Следующие видеоролики показывают, как электронная блокировка дифференциала (также известная как антипробуксовочная система, динамическое управление автомобилем и т. Audi (Править) На этом видео показан Audi EDL (электронная блокировка дифференциала) в действии. Оба левых колеса размещены на роликах, имитирующих скользкую поверхность (лед, грязь). Оба правых колеса находятся на сухой поверхности. Чтобы автомобиль двигался в таких условиях, необходима блокировка переднего или заднего дифференциала для передачи крутящего момента слева направо. У этой Audi открытые (не блокируемые) дифференциалы спереди и сзади, но EDL имитирует блокируемый дифференциал. Система должна тормозить вращающееся колесо (левое колесо) и передавать крутящий момент на колесо с тягой (правое колесо).Однако, как видно на видео, Audi EDL не так эффективен, как настоящий дифференциал с механической блокировкой. Система не способна полностью остановить вращающиеся колеса и передать большую часть крутящего момента вправо. Если бы на передней или задней оси была установлена настоящая блокировка дифференциала, автомобиль двигался бы практически без пробуксовки колес. Затем, когда скорость колес увеличивается, машина окончательно срывается с катков. EDL определенно является полезным тяговым устройством, но только для дорожных условий.Если автомобиль находился на склоне, маловероятно, что EDL заставит его двигаться.
Volkswagen (Править)Следующее видео демонстрирует EDL (электронную блокировку дифференциала) Volkswagen в действии. Это Volkswagen Bora / Jetta с автоматическим полным приводом Haldex Generation I. На этой модели EDL устанавливается только на передние колеса. EDL некоторым помогает, но это не полная замена настоящей блокировки дифференциала.
| Модель|
Subaru Legacy Outback (Править) На этом видео показан Subaru Legacy Outback 2.
Subaru Forester (Править)В следующем видео показано, как VDC работает на 2009 Forester 2.5XT. Когда колеса начинают вращаться и кажется, что машина не движется дальше, не отпускайте педаль газа. VDC включается при обнаружении чрезмерной пробуксовки колес и тормозит вращающееся колесо.
Subaru XV (Править)Следующее видео показывает, как работает система полного привода и контроля тяги Subaru XV.
Suzuki Grand Vitara, Mitsubishi Outlander XL, Toyota RAV4, Nissan X-Trail, Hyundai ix35 (Править) Suzuki Grand Vitara гораздо более способна к бездорожью благодаря своей очень агрессивной имитации электронной блокировки дифференциала, которая полностью останавливает колесо.
|
Д.) Работает на различных транспортных средствах.
Так что EDL — это имитация блокировки дифференциала.
5 4AT VTD для подъема на холм с выключенным и включенным VDC. VDC — это электронная система стабилизации и контроля тяги Subaru, которая работает на всех четырех колесах. Вы можете видеть, что при включении VDC пробуксовка колес минимальна.
Javacript требуется для справки и просмотра изображений.
Как работает дифференциал? 3 вопроса
Нет автомобилей без дифференциалов — иначе мы бы ехали по крутым поворотам с вращающимися колесами и визгом шин. Этот важный компонент расположен в центре ведущей оси, где его функция состоит в том, чтобы гарантировать, что два колеса могут вращаться с разной скоростью при движении по поворотам, при этом имея одинаковую тяговую мощность.Крутящий момент двигателя всегда делится в фиксированном соотношении.
Кстати: Полноприводные автомобили имеют дифференциал на каждой оси, плюс центральный дифференциал, который распределяет мощность двигателя между осями в заданном соотношении.
Основным техническим принципом обычно является так называемая коническая дифференциальная передача с клеткой дифференциала, двумя планетарными передачами и двумя выходными валами.
Важнейшей особенностью является то, что две планетарные шестерни образуют соединение между приводом двигателя и двумя выходными валами, но делают это по-разному:
- При прямом движении: Двигатель приводит в движение клетку дифференциала.Планетарные передачи в это время неподвижны. В результате сепаратор и два выходных вала вращаются с одинаковой скоростью. Это означает, что два колеса на оси также вращаются с одинаковой скоростью.
- При движении по поворотам: Теперь внешнее колесо оси должно преодолевать большее расстояние, поэтому два выходных вала должны вращаться с разной скоростью. Для этого планетарные шестерни дифференциала вращаются вокруг своих осей с разной скоростью. Это уравновешивает разницу в скоростях двух колес.
Основной технический принцип дифференциала становится проблемой, когда две шины на ведущей оси движутся по поверхностям с разным сцеплением, например, по льду и сухому асфальту. Колесо на льду будет крутиться, а другое вообще не двигаться.
Автомобиль «застрянет». Это происходит потому, что дифференциал распределяет мощность двигателя в соответствии с сопротивлением шин. Колесо на льду, естественно, имеет значительно меньшее «сопротивление», поэтому дифференциал распределяет на него всю мощность привода.Блокировка дифференциала помогает поддерживать движение в таких ситуациях. Они передают привод обратно на шину, которая вращается медленнее или не вращается совсем. Блокировки дифференциала бывают разных типов.
Очень ясное и понятное объяснение основного принципа дифференциала представлено в этом короткометражном фильме 1937 года:
Как работает дифференциал? 3 вопроса — 3 ответа были в последний раз изменены: 30 апреля 2019 г., Маркус Исгро
Как работает DGPS (дифференциальный GPS)?
DGPS (Дифференциальный GPS) — это, по сути, система, обеспечивающая позиционные поправки для сигналов GPS.
DGPS использует фиксированное известное положение для корректировки сигналов GPS в реальном времени для устранения ошибок псевдодальности.
Важно отметить, что поправки DGPS повышают точность данных положения только . DGPS не влияет на результаты, основанные на данных скорости, например, на результаты остановки тормозом.
Что такое ошибки псевдодальности?
GPS-сигналы, поступающие со спутников на землю, должны проходить через слои земной атмосферы, поэтому они подвержены задержкам.Это влияет на время прохождения сигнала от любого данного спутника до приемника GPS, что вносит небольшую ошибку в механизм GPS, вызывая ошибку в измеренном положении.
Итак, что на самом деле вызывает эти задержки сигналов? Во-первых, сигналы должны проходить через ионосферу, то есть внешние границы атмосферы. Этот кусочек атмосферы подвергается воздействию солнечного излучения, которое заставляет частицы разделяться и становиться положительно заряженными.
Этот слой атмосферы оказывает наибольшее влияние на проходящие через него электромагнитные сигналы, которые, конечно же, включают радиосигналы, идущие со спутников.
Ионосфера будет добавлять относительно большую задержку, фактическое число зависит от местоположения приемника, местоположения спутника, времени суток, активности солнечных вспышек и т. Д. Многие из этих факторов оцениваются и учитываются, что затем соответствует задержке в до 16 нс для прохождения сигнала — обратите внимание, что это приблизительная цифра, которая все время меняется. Это может привести к ошибке захваченного положения до 5 м.
Второй слой, через который проходят сигналы GPS, — это тропосфера.Это «погодный» раздел атмосферы, включающий такие условия, как облака, дождь и молнии. Это добавляет намного меньшую задержку сигнала до 1,5 нс, что может привести к позиционной ошибке до 0,5 м.
Эти задержки представляют собой случайные задержки, которые колеблются.
Таким образом, невозможно точно измерить, какими они будут в любой момент времени. Каждая задержка также индивидуальна для каждого отдельного спутника, поскольку они расположены в разных регионах мира, поэтому их сигналы будут подвергаться различным атмосферным условиям.
На этом изображении показано, как задержка во времени от спутника до антенны GPS может повлиять на записанные данные о местоположении. Красный кружок показывает ошибку дальности для одного спутника, вызванную атмосферными условиями.
Коррекция задержки сигнала
Статическая базовая станция
Статическая базовая станция может использоваться для предоставления сообщений коррекции задержек сигналов. Для этого нужно установить базовую станцию в заданную точку на земле, а затем определить ее точное положение на поверхности земли.Для этого нужно оставить запись GPS-данных как можно дольше. В течение времени, когда базовая станция собирает данные, ионосфера и тропосфера изменяются, вызывая случайное изменение задержек сигналов.
Поскольку задержки подвержены случайным изменениям, их можно усреднить.
На этом изображении показан пример 24-часового позиционного графика GPS. Если из этого зарегистрированного файла берется среднее значение, это обеспечивает очень точное измерение абсолютного положения базовой станции DGPS, устраняя большинство ошибок.
Большинство профессиональных устройств VBOX могут достичь абсолютной точности позиционирования ± 80 см при использовании статической базовой станции. Устройства VBOX с поддержкой RTK могут достигать точности до ± 2 см при использовании статической базовой станции.
Геостационарные спутники
SBAS (космическая система дополнения)
Еще одна форма коррекции сигналов — использование сигналов геостационарных спутников. Эти спутники находятся на заданном расстоянии от экватора Земли и следуют направлению вращения Земли.Если смотреть с земли, кажется, что объекты на геостационарной орбите остаются в фиксированном положении в небе.
Сеть базовых станций на земле отправляет данные на центральный компьютер, который вычисляет текущие позиционные ошибки в данной области. Эта информация отправляется на геостационарный спутник, а затем передается обратно на приемники GPS. Текущее смещение коррекции может быть вычислено на основе положения приемника.
Хотя это не увеличивает уровень точности позиционирования в такой степени, как использование статической базовой станции, которая ведет долгосрочный стационарный журнал, для этого не требуется никакой настройки, поэтому его можно быстро и легко использовать в любом месте.
Большинство профессиональных устройств VBOX могут достигать абсолютной точности позиционирования ± 1 м при использовании сообщений коррекции от геостационарных спутников.
Общее название этих систем — SBAS, что расшифровывается как Space Based Augmentation System. Региональные системы называются:
США
WAAS (Глобальная система расширения).
Европа
EGNOS (Европейская геостационарная навигационная служба).
Япония
MSAS (Многофункциональная спутниковая система дополнения).
Индия
ГАГАН (Географическая навигационная система).
Как мы используем эту информацию?
Теперь мы знаем точное положение базовой станции на Земле, а также точное положение спутника (их точное положение постоянно передается в прямом эфире), теперь у нас есть две известные точки.
Это означает, что мы можем точно рассчитать, каким должно быть расстояние между этими двумя точками.
«Настоящий» сигнал (показан красным), прошедший через ионосферу и тропосферу, будет задержан на случайную величину. «Теоретический» сигнал (показан серым) должен быть на меньшем расстоянии. Вычитание двух дает вам поправку, которая может быть применена к этому конкретному спутнику.
Дифференциальный GPS — это разница между «реальным» измерением расстояния и «теоретическим» расстоянием.
Для каждого спутника сигнал коррекции может быть отправлен на приемник GPS, который будет применять эту коррекцию к каждому производимому измерению, что компенсирует большой процент различных ошибок псевдодальности для каждого сигнала спутника.Это работает только потому, что приемник находится близко к базовой станции, поэтому сигналы к обоим устройствам будут проходить через одни и те же части атмосферы.
Какая разница?
Внешнее красное кольцо показывает сигнал, включая задержки, вызванные атмосферными условиями. Внутреннее красное кольцо показывает поправки, примененные к теоретическому сигналу, так что теперь путь находится в точке пересечения с другими скорректированными спутниковыми сигналами. |
На этом 24-часовом графике разброса местоположения показан коммерческий двигатель красным цветом (спутниковая навигация, мобильные телефоны и т. |
Д.), Оценка самостоятельной съемки синим (блоки VBOX) с поправками SBAS зеленым и 20-сантиметровым основанием. Станция фиолетового цвета, и вы можете просто разглядеть вспомогательную систему RTK 2 см желтого цвета!Абсолютное и относительное положение
Абсолютная точность позиционирования основана на положении WGS84 на Земле, в то время как относительное положение — это точность между точками выборки зарегистрированных данных.Захваченная относительная точность позиционирования всегда будет выше, так как атмосферные условия, которые задерживают сигналы, не изменяют состояние быстро, чтобы воздействовать или перемещать зарегистрированные образцы относительно друг друга.
Больше информации здесь об абсолютном и относительном позиционировании.
Несколько частот
Другой способ измерения ошибок, вызванных атмосферными слоями, — это посылка двух сигналов на Землю от каждого спутника на двух разных частотах .
Эти разные частоты будут по-разному влиять на атмосферу. Например, первый сигнал может иметь ошибку 1,2 м, а второй — 1,4 м.
Поскольку мы знаем частоты, на которых отправляются эти сигналы, мы можем вычислить, на сколько каждый сигнал был задержан, исходя из разницы между двумя задержками.
Какие типы частот доступны?
- ‘L1’ — «Нормальная» частота GPS, которую использует каждый отдельный приемник Racelogic GPS.
- ‘L2’ — Эта частота зашифрована, так как предназначена только для использования в военных целях.
- «L2C» — Незашифрованный «гражданский» сигнал на частоте L2, более мощный, чем L1. Он был добавлен к спутникам, запущенным с 2005 года, и в настоящее время присутствует примерно на 19 спутниках. Хотя это еще не достигло полной группировки из 24 спутников, частота является передающей, и ее можно использовать. Когда доступны полные 24 спутника, это снизит точность позиционных данных GPS (без использования базовой станции) с ± 3 м до ± 1 м.
Эта частота должна полностью заработать в ближайшие пару лет. - ‘L5’ — присутствует на всех спутниках, отправленных с 2010 года. Он обеспечивает еще один шаг вперед в производительности за счет увеличения мощности и схем кодирования. Эта частота называется «безопасностью для жизни», поскольку она предназначена в первую очередь для самолетов и аварийных транспортных средств, хотя, как и частота L2C, это незашифрованный сигнал. Таким образом, хотя это приведет к дальнейшему повышению точности позиционирования, вероятно, не будет полной группировки, доступной для использования до 2020 года.
Используя две доступные в настоящее время частоты (L1 и L2C), наши блоки VBOX могут получить точность позиционирования примерно до полуметра.
Различные типы DGPS
- SBAS — Поправочные сообщения отправляются с геостационарных спутников, например EGNOS или WASS.
- RTCMv2 — Корректирующие сообщения отправляются со статической базовой станции, обеспечивая точность 40-80 см.
