Механический дифференциал: Дифференциал — механика работы

Содержание

Виды дифференциалов

Блокировки дифференциалов используют для повышения вездеходности более восьмидесяти лет и несмотря на все достижения прогресса, настоящий внедорожник без них до сих пор не обходится.

В материале используется техническая лексика, способная привести к нарушению работы мозга неподготовленного читателя. 

Ещё в начале 1930-х не кто иной как Фердинанд Порше, вёл исследования по части блокировок, а чуть позже организованная им компания ZF (Zahnradfabrik  – завод зубчатых колёс) комплектовала Volkswagen Type B70 первым в мире кулачковым дифференциалом. Сегодня в арсенале производителей масса различных конструкций, которые они штатно или опционно устанавливают на свои автомобили 4х4.

Нужно сразу разделить два принципиально разных подхода к блокировке дифференциала. Первый – применение самоблоков, которые способны без привода или управления извне переносить крутящий момент с буксующего колеса на то, у которого лучше сцепление с дорогой, то есть «замыкаться». На самом деле полной, стопроцентной блокировки в их промышленных видах нет, и потому корректно называть их дифференциалами повышенного трения. Именно такой и изобрел Порше в 1932 году. Однако существуют и конструкции, умеющие самостоятельно замыкаться полностью. Производят их небольшие компании. Таков, например, шариковый дифференциал Красикова – устройство, безусловно, полезное на внедорожной трассе, но мы в этот раз поговорим только о разработках с известным ресурсом, которые производители ставят на автомобили серийно.

Дифференциал Красикова. Замкнутые цепочки шариков играют здесь роль обычных шестерён. Просто и эффективно

Второй подход предполагает блокировку дифференциалов извне. При помощи механики, электрики или пневматики дифференциалы жёстко соединяют две свои половинки для вращения вместе. Управлять процессом может как водитель, так и автоматика.

Ещё одно принципиальное различие – если межколёсные дифференциалы обычно работают симметрично, то среди межосевых есть как симметричные, так и несимметричные, раздающие момент вперёд и назад не поровну. Цели и области применения у них разные. Симметричные, как правило, атрибут внедорожника, которому важно просто выдать максимум момента к тому или иному колесу. Несимметричные – удел спортивных кроссоверов: им дисбаланс при сохранении привода на все колёса придаёт заднеприводный характер в вираже и тем самым повышает управляемость.

Среди разнообразных более-менее сложных конструкций существуют поистине уникальные системы, как, например, управляющие «разнотягом» задних колёс устройства AYC Mitsubishi и SH-AWD Honda, DPC BMW.

SH-AWD. Два комплекта планетарных редукторов и многодисковых муфт позволяют подруливать разнотягом колёс

С ПОВЫШЕННЫМ ТРЕНИЕМ

На сегодняшний день наиболее распространён винтовой или червячный дифференциал, в котором распределением момента между половинками заведуют пары косозубых шестерён. Степень их блокировки зависит от трения в косозубом зацеплении и от трения торцов шестерен о корпус дифференциала. Варьировать характеристики можно изменяя угол зубьев, но в любом случае степень блокировки, обеспечиваемая такими конструкциями по вездеходным меркам эфемерна. К таким системам относятся Torsen и Quaife. Благодаря  мягкому, неполному срабатыванию и возможности создать несимметрично работающую конструкцию, эти дифференциалы как правило применяют в качестве межосевых. Кстати, главный плюс Torsen – его высочайшая надёжность.

Блокировка Torsen/Quaife. Винтовые шестерни такой блокировки при зацеплении работают с большим трением

Другой вариант дифференциалов повышенного трения – многодисковые конструкции, в которых пакет «мокрого» сцепления, соединяющий две полуоси, близок по конструкции к аналогичному в обычном автомате. Характеристика срабатывания и степень блокировки здесь определяется тем, каким образом сжимались эти диски. Самый простой дифференциал повышенного трения устанавливали на старый Grand Cherokee – там пакет дисков был просто подпружинен с постоянным усилием. То есть дифференциал был всё время немного поджат, а в случае пробуксовки одного колеса он передавал какую-то часть момента на другое. Плюс – простота конструкции, минус – линейность характеристики сжатия определяла узкий диапазон действительной работы дифференциала. Проще говоря, на серьёзном бездорожье муфта просто буксовала и полноприводность получалась условная.

Многодисковая муфта. Небольшой фрагмент стандартной автоматической коробки может работать в качестве устройства подключения моста. Выигрыш в дешевизне, проигрыш в надёжности  

В более продвинутых системах в качестве рабочей жидкости для пакета фрикционов использовались силиконовые смазки, повышающие трение при нагреве. Но и они скорее для полноприводных спортсменов, чем для полноценных внедорожников, хотя именно такие конструкции были установлены в заднем мосту Mitsubishi Pajero и Nissan Patrol. Дифференциал с виско-муфтой довольно часто применяли в качестве межосевого — например, на Subaru Impresa, Legasy, Forester с механической коробкой, а впервые его серийно установили на AMC Eagle. Ещё одна ветвь порождённая виско-муфтами – конструкции, в которых она вообще полностью заменила межосевой дифференциал. Такова знаменитая трансмиссия Syncro полноприводных Volkswagen последней трети ХХ века.

Гарантированно блокирующимся стал многодисковый дифференциал с гидророторным насосом. Тут уже дело не ограничилось свойствами масла или натягом пружины. Насос был прикреплён к одной стороне дифференциала, а приводился от другой. Работать он начинал, когда создавалась разница вращения правого и левого колёс, а выработанное давление, в зависимости от степени пробуксовки, больше или меньше сжимало диски. Конструкция хоть и не стопроцентно надёжная, зато гораздо более вездеходная, чем все предыдущие варианты. Из минусов – довольно резкое срабатывание и, увы, не слишком большой ресурс. Тем не менее на Grand Cherokee WJ 1999 года именно такой дифференциал установлен в качестве межосевого.

Армейская крайность самоблоков – кулачковые или сухариковые дифференциалы повышенного трения. Этот вид можно считать самым древним, а представляют они собой абсолютно механическую систему, в которой замыкание половин дифференциала происходит посредством трения поперечных сухарей по выступам боковых муфт – кулачкам. Это довольно грубая, но надёжная конструкция, хорошо работающая в приводах медленных тяжёлых машин с большими колёсами. Она имеет два недостатка – высокую сложность изготовления и огромные потери мощности внутри самого устройства. Такие дифференциалы массово устанавливали на большую часть советской армейской техники, от ГАЗ-66 и «Уралов» до БТР.

Кулачковая блокировка. Главный рабочий элемент – обойма с сухарями. Двигаясь с усилием вперёд-назад, сухари огибают впадины и выпуклости (кулачки)

УПРАВЛЯЕМЫЕ ИЗВНЕ

Вторая группа блокируемых дифференциалов – те что механически (электрически, пневматически) намертво соединяют левую половину моста с правой. С ними всё более-менее просто и понятно: к мосту присоединён какой-либо привод, внутри – скользящая муфта наподобие тех, что включают передачи в коробке, – и тяга жёстко распределена между колёсами в соотношении 50 на 50. Причём если раньше для блокирования требовалась полная остановка, то сегодня подавляющее большинство конструкций отлично блокируются и на ходу, при скоростях до 40–50 км/ч.

Именно они лучше всего подходят для бездорожья, наиболее надёжны и безальтернативны для машин, владельцы которых готовы покорять направления, но... О том, что заблокированный дифференциал может быть не только полезен, но и вреден, хорошо знают обладатели внедорожников с механической блокировкой. В грязи такая машина, разумеется, значительно лучше гребёт колёсами, но теряет в управляемости. А на твёрдом покрытии движение в заблокированном режиме вообще чревато поломками и всё той же неважной управляемостью – машина стремится выпрямить траекторию, неохотно заходит в поворот. Следовательно, нужно непрерывно включать-выключать блокировки, а ещё лучше – дозировать тягу на каждое колесо в зависимости от его сцепления с дорогой. Поэтому теперь мы поговорим не о жёстко блокируемых системах, а о дальнейшем развитии самоблокирующихся устройств из предыдущей главы.

  
Большую часть проблем, связанных с задержками срабатывания, степенью блокировки и главное безошибочностью моментов включения-отключения, удалось решить тогда, когда для рядового автомобиля стали доступными электронные системы борьбы с буксованием. Алгоритм их работы прост: датчик вращения колеса (тот же самый, что обслуживает ABS) служит информатором о наличии-отсутствии пробуксовок, а исполнительные механизмы так или иначе оперируют тягой.

Наиболее пригодными для воздействия электроники, разумеется, получились многодисковые муфты, породив обширное семейство электронно-управляемых систем. Причем скорость их реагирования позволяет столь тонко дозировать тягу на половинках дифференциала, что автомобиль способен мгновенно приспосабливаться к меняющимся условиям движения. Для межосевого дифференциала это дает возможность перебрасывать часть момента с оси на ось для уверенного трогания или придания автомобилю большей заднеприводности в повороте. Межколесные получили ещё больше полномочий – теперь они могут даже корректировать курс на ходу.

Подобные системы установлены в трансмиссиях заряженных версий М BMW X5 и X6. Помимо регулируемого несимметричного межосевого (40 на 60% в спокойном режиме), в заднем мосту здесь установлен активный дифференциал DPC с двумя пакетами фрикционов и двумя планетарными механизмами. В повороте фрикционы внешнего колеса сжимаются, увеличивая тягу на нём. Вкупе с перераспределением момента в пользу задних колёс это даёт сильный эффект доворота машины без поворота руля. Разумеется, комфортность и универсальность такой системы полностью зависит от тонкостей прописанных программ, но и открывает перед владельцем даже некоторую возможность индивидуальной настройки персонального автомобиля в сторону зажигательности или, наоборот, безопасности.

Наряду с подобными устройствами те же функции могут быть с успехом реализованы штатной противобуксовочной системой, тормозящей свободное колесо и через стандартный свободный дифференциал отсылающей момент к противоположному. По сути, это типовая работа системы стабилизации ESP, перепрограммированная для условий плохой дороги и низких скоростей. И здесь главное – быстродействие, а также точность программы. Подобные «псевдоблоки» способны даже кроссоверам придать достаточно высокую проходимость. К примеру, работу системы контроля тяги ETC стандартного М-класса на бездорожье можно отличить от честно заблокированного аналога со внедорожным пакетом лишь по треску насоса ABS. Разумеется, для длительных силовых упражнений такой вариант не слишком хорош – немного теряется тяга, насос ABS перегревается, да и колодки изнашиваются, но эпизодическое бездорожье подобная электроника побеждает триумфально. Поскольку эффективность подобных систем с годами растёт, а стоимость падает, они всё больше вытесняют с рынка иные, механически более сложные устройства. Последним приходится довольствоваться нишей автоспорта или полноценных внедорожников.

Сегодня процессы самоблокировки в большинстве дифференциалов столь скоротечны и плавны, что зачастую даже продвинутый водитель не в состоянии отличить, сработал у него самоблок, принудительная блокировка или это электроника стабилизации помогла не буксовать. Будущее систем перераспределения тяги в поголовном господстве противобуксовочных систем для массового автомобиля и полноценных «железных» блокировок для настоящего, бескомпромиссного офф-роуда.

Текст Евгений Хапов

Принцип работы дифференциала и его устройство

Автоликбез28 января 2018

Крутящий момент, создаваемый двигателем внутреннего сгорания, передается колесам с помощью различных механизмов – валов, шлицевых и шестеренчатых передач, дифференциалов. Последние вызывают наибольший интерес у любителей экстремальной езды по бездорожью, поскольку принимают участие в распределении мощности. Многие автолюбители слабо представляют работу данного узла, поэтому стоит рассмотреть вопрос, что такое дифференциал в автомобиле, объяснить его устройство и принцип действия.

Назначение механизма

Чтобы понять роль дифференциала, применяющегося в транспортных средствах всех типов, нужно рассмотреть конструкцию обычного планетарного редуктора, передающего усилие от карданного вала двум полуосям. Алгоритм работы агрегата прост:

  1. Кардан вращает хвостовик с косозубой шестеренкой на конце.
  2. От хвостовика крутится большая планетарная шестерня, соединенная с двумя полуосями.
  3. Крутящий момент передается от планетарной шестерни полуосям и закрепленным на концах колесам.

Без дифференциала редуктор поровну распределяет крутящий момент на 2 оси, в результате колеса вертятся с одинаковой скоростью. Такое разделение вполне годится для прямолинейного движения, которое в реальности встречается довольно редко – даже при езде по ровным участкам трассы автомобиль отклоняется от прямой линии.

Чтобы машина идеально прошла поворот, колеса одного моста должны вращаться с разными скоростями, поскольку внешнее катится по более широкой дуге. Простой редуктор, обеспечивающий одинаковое вращение обеих полуосей, на повороте заставит одну шину скользить, вторую – буксовать, что заметно ухудшает маневренность авто.

Справка. Проблема весьма актуальна для внедорожников с постоянным полным приводом. В данном случае крутящий момент делится не только между колесами, но и между осями, вращающими редукторы переднего и заднего моста.

Совмещенный с планетарным редуктором дифференциал нужен для изменения угловых скоростей правого и левого колеса в зависимости от крутизны поворота. Механизм автоматически распределяет крутящий момент на полуоси, позволяя колесным покрышкам совершать разное число оборотов при движении автомобиля по дуге. Без дифференциала нормальная эксплуатация транспортного средства невозможна по таким причинам:

  • недостаточная управляемость;
  • быстрое истирание шин;
  • ускоренный износ деталей редуктора, валов и полуосей.

Как работает свободный дифференциал?

Механизмами данного типа оснащается подавляющее большинство машин с приводом на переднюю либо заднюю ось. В первом случае узел размещается внутри коробки передач, во втором является частью планетарного редуктора заднего моста.

Конструкция планетарной передачи подразумевает использование шестеренок конической формы. Существуют и другие разновидности автомобильных редукторов – цилиндрические, конусно-цилиндрические и червячные.

Устройство дифференциала свободного типа предусматривает совмещение с главной передачей. Механизм заднего моста включает следующие детали:

  • хвостовик с конической ведущей шестерней, соединенный с карданным валом;
  • ведомая планетарная шестеренка;
  • корпус ведомой шестерни оборудован двумя проушинами, куда вставляются оси сателлитов;
  • сателлитные шестеренки конической формы;
  • ведомые шестерни полуосей;
  • подшипники;
  • корпус редуктора.

В легковых авто устанавливается 2 сателлита, на грузовиках – четыре.

Изучить принцип работы свободного дифференциала предлагается на примере:

  1. Пока машина едет прямо, колеса крутятся с одинаковой скоростью. Хвостовик вращает «планетарку» вместе с закрепленными на ней сателлитами, причем последние остаются неподвижными и передают равный крутящий момент обеим осям за счет давления на зубья.
  2. Автомобиль входит в поворот. Крутящиеся вместе с большой шестерней сателлиты начинают вращаться вокруг собственной оси, причем в разные стороны.
  3. Мощность на валу делится не пополам, а в зависимости от крутизны дуги. Благодаря комбинированному вращению сателлитов полуоси и колеса совершают разное число оборотов, машина успешно преодолевает поворот без проскальзывания и пробуксовки резины.

Дифференциал получил название свободного, поскольку передает больший крутящий момент на колесо, которое вращается легче. Понятно, что на повороте шина внутри дуги сопротивляется вращению, поэтому дифференциал отдает больше мощности другой оси – противоположное колесо крутится быстрее.

Примечание. Полноприводные авто и внедорожники оснащаются тремя дифференциальными разделителями мощности – межосевым (ставится в раздаточной коробке) и двумя межколесными.

Свободный механизм решает главную проблему, но создает побочную. Когда одна покрышка начинает контактировать со скользким покрытием – льдом, укатанным снегом, грязью, начинается пробуксовка. Причина – дифференциальный механизм, отдающий максимум мощности в сторону наименьшего сопротивления. Для предотвращения подобных ситуаций на многих автомобилях задействована временная блокировка дифференциала.

Разновидности механизмов

Чтобы избавиться от пробуксовок на скользком дорожном покрытии либо в условиях бездорожья, производители комплектуют транспортные средства дифференциальными устройствами следующих конструкций:

  • механизм свободного типа с принудительной блокировкой от привода;
  • частично блокирующийся дифференциал повышенного сопротивления;
  • самоблокирующаяся червячная передача типа Torsen.

В первом варианте применяется рассмотренный выше шестеренчатый узел, дополнительно оснащенный блокировочным устройством. Система функционирует просто: в случае необходимости водитель активирует привод, фиксирующий сателлиты в неподвижном состоянии. Крутящий момент начинает делиться ровно пополам, оси вращаются с одинаковой скоростью и транспортное средство успешно преодолевает проблемное место.

Принудительная блокировка межосевого дифференциала включается с помощью различных приводов:

  • механический – от рычага раздаточной коробки;
  • электрический;
  • пневматический;
  • гидравлический.

Аналогичные приводные элементы применяются для остановки и удержания сателлитов переднего либо заднего моста.

Автомобили дорогой комплектации производители оснащают антипробуксовочной системой. Она «обманывает» дифференциальное устройство другим способом: по сигналу датчика, фиксирующего быстрое вращение одного колеса, электроника отдает команду его притормозить. Тогда сателлитные шестеренки начинают передавать больше мощности на другую ось и авто прекращает «грестись» на месте.

Устройство повышенного сопротивления

Помимо сателлитов, ведущих и ведомых шестерен, дифференциал повышенного трения включает такие элементы:

  • корпус, жестко прикрепленный к планетарной шестеренке;
  • пакет фрикционных дисков, установленных на каждой полуоси;
  • стальные диски, чьи выступы зафиксированы в корпусе;
  • распорная пружина, вставленная между коническими шестернями полуосей.

Стальные и фрикционные диски (похожие применяются в сцеплении) установлены поочередно, первые вращаются вместе с корпусом, вторые – с осями. Конусообразная шестеренка надета на шлицы оси и способна смещаться на определенное расстояние. Пружина поддавливает 2 противоположных осевых шестерни.

Частичная блокировка дифференциала происходит следующим образом:

  1. На прямолинейном сухом участке дороги сателлиты неподвижны, а диски вращаются друг относительно друга.
  2. При попадании одной шины на скользкий участок начинается пробуксовка. Благодаря конусной форме зубьев шестеренки со стороны остановившегося колеса начнут взаимно отталкиваться.
  3. Шестерня полуоси сдвинется и сожмет пакет дисков. Возникнет сила трения, заставляющая ось вращаться вместе с корпусом напрямую от «планетарки» в обход сателлитов.

Подобное устройство самостоятельно регулирует степень блокировки – чем медленнее крутится покрышка с хорошим сцеплением, тем сильнее сжимаются диски и подается больше крутящего момента.

Самоблокирующиеся передачи Torsen

Принцип работы данных механизмов базируется на одной особенности червячной пары: шестеренка способна передавать вращение сателлиту, но обратное действие невозможно. Все шестерни, включая сателлитные, сделаны в виде цилиндров с косыми дугообразными зубьями. Всего в механизме применяется 3 пары червячных сателлитов, установленных вокруг шестеренок полуосей.

Самоблокирующийся дифференциал работает так:

  1. Во время прямолинейного движения червячные сателлиты ведут себя аналогично конусным – не крутятся сами, но вращают оси от главной передачи.
  2. На повороте число оборотов одной полуоси вырастет и она придаст вращение парам сателлитов – мощность начнет распределяться по-разному.
  3. Поскольку каждая пара сателлитов связана между собой прямозубой передачей, пробуксовка одного колеса исключается. Ось способна крутить свой сателлит, тот вращает соседний, который уже не может поворачивать вторую полуось. Механизм блокируется автоматически.

Устройство Torsen – самое надежное и передовое, но слишком дорогое, поэтому ставится на машины максимальной комплектации. В остальных применяются более доступные механизмы повышенного трения.

В среде любителей экстремальной езды по бездорожью известен простейший способ избежать пробуксовок – блокировка заднего дифференциала с помощью сварки. Сателлиты намертво привариваются к осям и всегда находятся в неподвижном состоянии. Правда, подобные автомобили предназначены только для езды по грунту и снегу – эксплуатировать их на твердом покрытии чересчур неудобно и дорого.

Виды блокировок дифференциала. Классификация.

Блокировок дифференциала для внедорожников существует и выпускается огромное множество, далее будут рассмотрены только межколесные блокировки, т.е. которые используются для распределения момента между колесами на одной оси и устанавливаются в редуктор вместо штатного дифференциала, либо внутрь этого дифференциала.
Статья постепенно будет обновляться, ваши комментарии и замечания крайне приветствуются, чуть позже добавлю поясняющих картинок для каждого типа блокировок.

Разделить их можно на 2 существенных вида:
1. Принудительные (или отключаемые) — водитель из салона с помощью кнопки или рычага может их включить/выключить при необходимости, все принудительные блокировки 100%, т.е. при включении блокировки колеса на одной оси всегда будут крутиться с одной скоростью.
  Они в свою очередь разделяются по способу включения:
  1a. Пневматические (воздушные или с пневматическим механизмом включения) — для включения необходимо наличие компрессора в системе, к мосту идет силиконовая трубка для подачи воздуха.

    Самые распространенные, так как считаются самыми надежными и ремонтопригодными на сегодняшний момент. Включение происходит внутри дифференциала воздухом под давлением,
    Пневматические блокировки TJM Pro Locker, ARB Air Locker, HF Air Locker, Yukon ZIP Locker, Ashcroft выпускаются для большинства внедорожников Toyota, Nissan, Suzuki, Isuzu, Mitsubishi, Land Rover, Jeep, Ford, GMC, Dodge, Chevrolet, Chrysler и других.

  1б. Механические (тросиковые или с механическим приводом включения) — для включения необходимо установить в салоне рычаг, который тросиком двигает вилку внутри редуктора, замыкающую блокировку.
    Механические блокировки OX USA Locker выпускаются только для редукторов Dana и GM. Штатные механические блокировки были на Toyota Land Cruiser 60.

  1в. Электро-магнитные (с электро-магнитным механизмом включения) — для включения достаточно подачи 12 В на электро-магнитную муфту установленную на дифференциале.
    Электро-магнитные блокировки Eaton E-Locker и Auburn gear ECTED Max выпускаются только для редукторов Dana, GM, Ford, а HF E-Locker и Harrop ELocker также для Toyota, Nissan, Mitsubishi и др.

  1г. Электрические (штатные или включение с помощью электро-моторчика) — для включения необходим контроллер управления блокировкой
    Электрические блокировки с мотором-актуатором ставились на некоторые модели внедорожников Toyota Land Cruiser 70/80/100/105, Prado 78/95/120, Hilux, Tacoma, FJ Cruiser и др.

  1д. Вакуумные (с вакуумным приводом включения) — для включения необходим вакуумный насос(он есть на большинстве внедорожников) и воздушная магистраль с "лягушкой", которая толкает шток и вилку включения блокировки.
    Вакуумные блокировки штатно ставились на Nissan Safari/Patrol, Mitsubishi Pajero, Volvo C303 Laplander и др.


Картинка взята отсюда www.drive2.ru/l/3360970/

  1е. Гидравлические (с гидравлическим приводом включения) — для включения на мост устанавливается привод аналогичный главному тормозному цилиндру, который толкает шток и вилку включения блокировки.
    Блокировки с гидравлическим приводом включения выпускаются НИРФИ для мостов УАЗ.

2. Автоматические (самоблокирующиеся, саморазблокирующиеся) — ставятся внутрь редуктора моста вместо штатного дифференциала или внутрь дифференциала вместо сателлитов и сайдгиров. Работают самостоятельно в соответствии с задуманной логикой, не имеют возможности отключения, при установке в передний мост рекомендуется ставить только при наличии муфт свободного хода(механических хабов).

  2а. Автоматические саморазблокировки — 100% блокируемый дифференциал, при разной скорости вращения колес одной оси имеет возможность разблокировки, если крутящий момент на кардане не превышает момента на колесе.

    Автоматические саморазблокировки Lockright, Powertrax No-Slip, Lokka, Spartan Locker, Aussie Locker, Nitro Lunch Box Locker выпускаются в виде шестерней, заменяющих сателлиты и сайдгиры в шатных дифференциалах.

    Более продвинутые саморазблокировки Eaton Detroit Locker, Yukon Grizzly Locker, Kaiser Locker выпускаются уже в виде готового дифференциала, который ставится вместо штатного дифференциала.

  2б. Червячные самоблокирующиеся дифференциалы (винтовые) — в дифференциале установлен набор винтовых шестерней, обеспечивающих червячную передачу между корпусом дифференциала и сайдгирами полуосей и таким образом распределяющего момент между полуосями за счет трения в этих шестернях.

    Червячные самоблокирующиеся дифференциалы можно разделить на 2 вида Torsen тип T-1 с червячными шестернями перпендикулярными полуосям и тип T-2с червячными шестернями параллельными полуосям, сейчас большинство червячных блокировок для внедорожников типа T-2.
    Явные лидеры тут Eaton Detroit Truetrac (заявленный коэффициент блокирования до 80%), Quaife, Torsen и российские Вал-рэйсинг.

  2в. Шариковые самоблокирующиеся дифференциалы — в дифференциале имеется набор канавок по которым свободно перемещаются цепочки шариков, обеспечивающие перераспределение момента между корпусом дифференциала и сайдгирами полуосей аналогично червячным блокировкам, производитель гарантирует возможность блокирования до 100%.

    Блокировки такого типа выпускаются только в России под брендами ДАК(заявленный коэффициент блокирования до 100%) и ДАН.

  2г. LSD (дифференциалы повышенного трения) и дисковые самоблокирующиеся дифференциалы — в дифференциале установлен один или два пакета фрикционов, при разной скорости вращения полуосей пакеты фрикционов за счет трения перераспределяют момент на менее нагруженное колесо.

    LSD дифференциалы достаточно часто ставились на японских внедорожниках и кроссоверах на заводе, заявленный коэффициент блокирования обычно не более 30%. Срок службы LSD дифференциалов ограничен и требует обязательного применение специального трансмиссионного масла, обычное "убивает" пакеты фрикционов.
    Дифференциалы повышенного трения выпускаются фирмами Eaton Posi LSD, Auburn Gear LSD, Yukon Dura Grip и многими другими для большинства внедорожников.

  2д. Кулачковые (БТРвские) блокировки — по сути дифференциал повышенного трения для УАЗ доставшийся в наследство от БТР.

  2е. Вязкостная муфта (вискомуфта) — в качестве межколесной блокировки практически не применяется из-за своей инерционности и громоздкости.

Не забывайте лить правильное трансмиссионное масло в соответствии с рекомендациями производителя!
Не забывайте про обкатку и своевременную замену масла — многие производители заявляют что обкатка для их блокировок уже выполнена на заводе и дополнительная не требуется.
Но, при сборке редуктора в нем могли остаться какие-нить посторонние частицы(стружка, пыль, смазка), которые постепенно вымоются, смоется заводское консервационное покрытие от ржавчины, в любом случае сателлиты и сайдгиры будут нарабатывать зеркало и железная пыль будет попадать в масло. Поэтому крайне желательно первые 100 км после установки блокировки сильно не нагружать трансмиссию, а к примеру через 1000 км сменить трансмиссионное масло.

P.S. На современных автомобилях существует множество видов электронных блокировок, которые являются часть систем управления движением (traction control), которые в большинстве своем считывая скорость вращения колес с датчиков ABS(или аналогичных) передают их в компьютер авто, который уже вычисляет насколько необходимо поджать тормозные колодки буксующего колеса, тем самым передавая крутящий момент на второе колесо.

Эта статья на Drive2 https://www.drive2.ru/o/b/2850961/

Автомобильный дифференциал – как он работает, из чего он состоит и как происходит его блокировка

Содержание статьи:

Добрый день, дорогие друзья. Сегодня простыми слова объясню, что такое дифференциал, зачем он нужен и как он работает в автомобиле. В чем его плюсы, минусы и зачем придумали его блокировать. Добавлю видео, чтобы лучше понять материал, написанный в этой статье.

Что такое автомобильный дифференциал

Это механическое устройство, разделяющее крутящий момент между двумя полуосями ведущих колес. Разделение происходит в неравных пропорциях, в зависимости от условий, в которых находятся колеса, а точнее от коэффициента сцепления с поверхностью и направлению движения автомобиля. Он позволяет вращаться колесам с разной скоростью, передавая мощность на оба колеса.

Из чего он состоит

Конструкцию рассмотрим на примере простого дифференциала. Он состоит:

  1. Ведущей шестерни. Она передает крутящий момент от коробки передач, через кардан на главную шестерню.
  2. Ведомой (главной) шестерни. Заставляет вращаться сателлит (спутник)
  3. Шестерня сателлита. Она жестко закреплена с ведомой шестеренкой и вращается вместе с ней в одном направлении. Кроме этого, она может совершать вращения вокруг своей оси в разные стороны.
  4. Две полуосевые шестерни, каждая из которых соединена со своим колесом. Через них мощность и момент передается с сателлита на ведущие колеса.

Конструкция схематически представлена на картинке:

Зачем он нужен

Он нужен, чтобы колеса вращались с разными скоростями при прохождении поворотов. Зачем это нужно? Смотрим на скрин снизу. При повороте автомобиля ведущие колеса проходят разное расстояние S1 и S2, где S1<S2. Одно колесо, проходящее по внутренней траектории, проходит расстояние меньше, чем колесо, движущееся по внешнему радиусу. Чтобы равномерно пройти эти расстояния, колеса должны обладать разной скоростью вращения.

Если оба колеса соединить жестко между собой одной осью, то скорость вращения будет одинаковой, а при прохождении разных расстояний с одной скоростью, какое-то из колес будет отставать, а другое буксовать. Другими словами не колесо будет тащить машину, а машина будет его тянуть. В этом случае, плавность прохождения поворота автомобилем будет нарушена, что может вызвать неожиданное поведения машины – снос или занос ведущей оси, разворот авто, а как следствие – ДТП.

Чтобы колеса имели разные скорости вращения, они должны быть разделены полуосями, жестко не соединенными между собой. Но как в таком случае передавать одновременно на них мощность от двигателя? – Для этого был придуман автомобильный дифференциал. Давайте разберем, как у него получается делить крутящий момент между двумя независимыми осями.

Дифференциал автомобиля принцип работы

Момент передается от коробки передач на ведущую шестерню. В зависимости от компоновки привода она находится или на кардане, или на угловом редукторе. Будем рассматривать на примере заднеприводного автомобиля. Здесь она расположена в корпусе механизма.

Через нее момент передается ведомой шестеренки, которая не имеет прямой связи с осями колес. Она закреплена на подшипнике внутри кожуха агрегата. На ней закреплена шестерня сателлита, спутника, которая крутиться вместе с ведомой звездочкой и вокруг своей оси. Таких спутников может быть несколько, в зависимости от мощности, которую нужно передать. Зубья сателлита соединены с шестернями полуосей, на которых находятся колеса. Вращения передается через него на полуоси. Именно работа сателлита играет важную роль в распределении скорости вращения между осями. Существует несколько типов его работы в зависимости от направления движения авто. Рассмотрим их подробно

Прямолинейное движение

В этом случае крутящий момент равномерно передается на колеса. Шестерня «спутника» не вращается вокруг своей оси. Вращение происходит только вместе с ведомой шестеренкой в том же направление. Мощность поровну делится между ведущими колесами. Они крутятся с одинаковой скоростью.

Видео как работает дифференциал при прямолинейном движении:

Поворачиваем налево или направо

Так как скорости колес должны быть разными для лучшего и безопасного прохождения поворота, в работу вступает сателлит. Он начинает крутиться вокруг своей оси, разделяя момент между полуосями в нужных пропорциях, для обеспечения необходимых скоростей вращения колес, чтобы ни одно из них не буксовало и не тормозило.

Направление вращения сателлита вокруг себя зависит от направления поворота. Влево – крутится в одну сторону, увеличивая скорость вращения правого колеса, вправо – в другую, придавая левому больший момент.

Видео как работает дифференциал при повороте автомобиля:

Движение по поверхности с разным коэффициентом сцепления

Я думаю, вы неоднократно видела, как автомобиль, находясь на льду, или грязи одним колесом буксовал. При этом второе колесо находилось на твердой поверхности, но оно стояло, и машина не могла тронуться с места. В этом «заслуга» дифференциала.

Нажимая на педаль газа, момент передается через механизм на сателлит, который сцеплен с полуосями. Колеса находятся на разных поверхностях с разными сцепными свойствами (лед и асфальт), ведомая шестерня начинает вращать «спутник». Он своими зубьями упирается в полуоси и пытается их провернуть. Так как для вращения одного колеса, стоящего на льду сил нужно меньше, а для асфальта больше, то сателлит начинает вращаться вокруг себя в сторону колеса с хорошим сцепления, не передавая на него мощности. Вся энергия уходит на проворот колеса с меньшим сцеплением. Получается, что колесо в ледяной ловушке крутиться, буксует свободно, а колесо на асфальте спокойно стоит без движения.

Именно такой принцип работы дифференциала заставило задуматься инженеров над модернизацией механизма. Что нужно сделать, чтобы не попасть в такую ситуацию? – Правильно, нужно заблокировать сателлит от вращения вокруг своей оси. В этом случае момент будет равномерно делиться между двумя колесами и то, которое находится на жесткой поверхности (асфальте), сможет вытянуть весь автомобиль. Таким образом, люди дошли до изобретения механизма блокировки дифференциала.

Что такое блокировка дифференциала в автомобиле

Это способ заблокировать сателлиты, чтобы исключить их вращение вокруг своей оси или соединить шестерню полуоси с корпусом дифференциала. Крутящий момент будет передаваться равномерно или в определенном соотношении между двумя полуосями ведущих колес. Существует два вида блокировок – жесткая и частичная.

В первом случае, все части дифференциала будут заблокированы, момент будет передаваться на все ведущие колеса. На многих внедорожниках этот режим называется «Lock». Второй вид – в нем используются дифференциалы повышенного трения. В них мощность передается в определенной пропорции между буксующим колесом и заблокированным. Чем быстрее вращается свободная ось, тем больше крутящего момента идет на «стоячее» колесо.

Жесткая или принудительная блокировка

Она активируется принудительным нажатием кнопки в салоне или физическим перемещением определенного элемента в механизме. В последнем случае водителю нужно было перемещать рычаг и при помощи тросов происходило смещение муфты, блокирующей ось колеса с корпусом дифференциала. В современных авто применяются пневматические, гидравлические или электрические привода. В некоторых случаях используется не межколесная блокировка, а межосевая, мощность передается между передними и задними колесами машины в соотношении 50:50, 50:40, в зависимости от настроек.

Частичная блокировка или LSD

LSD – этот термин означает, что в авто применяется дифференциалы ограниченного, частичного проскальзывания.

Они бывают:

Вязкостная муфта (вискомуфта). Состоит из набора дисков, часть которых закреплена с корпусом, вторая – с ведущим валом. Вся конструкция находится в герметичном корпусе, заполненном специальным силиконом. При увеличении скорости вращения ведущего вала выше скорости корпуса, диски на валу начинают мешать собой силикон. Он меняет свои свойства, становится вязким. Тем самым повышается коэффициент трения между дисками, дифференциал блокируется. При уравнивании скоростей, силиконовая смазка восстанавливает свою вязкость и диски разблокируются.

Дисковые муфты повышенного трения. В них вместо силикона применяются фрикционные диски. Часть находится на полуоси, часть на корпусе дифференциала. При прямолинейном движении колес весь механизм работает как одно целой. При проскальзывании одной из осей, за счет силы трения дисков он блокируется, передавая момент на оба колеса.

Червячные. Ярким примером является дифференциал Торсен. В его конструкции применяются сателлиты червячного типа, которые могут вращаться от червячных шестерен полуосей, а сами вращать их не могут – блокируются. При повышении угловой скорости одной оси происходит блокировка сателлитов и перераспределение мощности на колесо с хорошим сцеплением с дорогой. Чем быстрее проскальзывает колесо, тем больше момента передается на другую ось. Происходит автоматическая частичная блокировка дифференциала, без участия водителя. При выравнивании скоростей, червячные сателлиты разблокируются и механизм вернется в исходное состояние.

В последнее время на современных автомобилях появилась третий вид блокировок – имитация блокировки межколесного дифференциала. Здесь все происходит в автоматическом режиме. Система считывает данные с датчиков ABS о скорости вращения ведущих колес. Если они сильно различаются, то тормозная система «прикусывает» колесо, которое быстрее крутится, буксует, часть энергии вращения передается на колесо с хорошим сцеплением. В данных системах не применяются дорогие и сложные конструкции для блокировок, используется свободный дифференциал и электронная система с датчиками АБС – это удешевляет конструкцию и конечную стоимость автомобиля. Но эффективности в ней меньше, чем настоящих, физических блокировок. Подробнее о принципах работы разных типов дифференциалов поговорим в других статьях. Сейчас приведем основные недостатки таких блокировочных механизмов.

Недостатки

  1. Сложная конструкция, ведущая к дорогому ремонту
  2. Повышенные требования к обслуживанию
  3. Большой нагрев механизма, в результате повышенного трения элементов. При длительном использовании сокращается срок службы деталей и всего агрегата в целом
  4. Установка дополнительной электроники, контролирующей температуру элементов муфты и другие параметры, обеспечивающие надежность, долговечность механизма

Поэтому рекомендуется использовать блокировки только в тех случаях, когда нужно вытащить машину из снежной «ловушки» или грязи. Длительное применение этой технологии ведет к повышенному износу и выходу из строя дифференциала, а как следствие – дорогостоящему ремонту.

Заключение

Мы разобрались с вопросом, что такое дифференциал, как он работает и зачем он нужен. Узнали о его недостатках, и с какой целью его решили блокировать. Вкратце прошлись по существующим типам блокировок. Более детальный обзор будет в следующих статьях. Так что подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.

Видео по теме:


Работа дифференциала в разных режимах:

Документальный фильм 1937 года зачем нужен дифференциал в авто и как он работает:

Принцип работы дифференциала в автомобиле

Дифференциал — это передаточный механизм, который распределяет приложенный к нему крутящий момент между осями трансмиссии и позволяет колесам вращаться с разными угловыми скоростями. Особенно это заметно при повороте автомобиля. Дифференциал обеспечивает надежную и комфортную езду по дорогам с твердым покрытием. Но если машина выезжает за ее пределы и продолжает движение по пересеченной местности, а также в случае гололеда этот механизм может лишить автомобиль возможности двигаться.

Возникновение дифференциала в автомобилях

Дифференциал в автомобиле — это механизм, который распределяет крутящий момент карданного вала трансмиссии между ведущими колесами передней или задней оси, позволяя каждому из них вращаться без пробуксовки. Это основная цель дифференциала.

При прямолинейном движении, когда колеса одинаково нагружены и имеют одинаковую угловую скорость вращения, механизм действует как звено передачи. При повороте или пробуксовки нагрузка становится неравномерной. В этом случае необходимо, чтобы полуоси вращались с разными скоростями и как следствие, возникает необходимость распределять полученный крутящий момент между ними в определенной пропорции. Таким образом узел выполняет вторую основную функцию: обеспечение надежного маневрирования транспортного средства.

Схема дифференциала зависит от типа тяги автомобиля:

  • Передний привод — коробка передач.
  • Задний привод — корпус ведущего моста.
  • Полный привод — корпуса переднего и заднего моста (для передачи крутящего момента на ведущие колеса) или раздаточная коробка (для передачи крутящего момента на ведущие оси).

Дифференциал в машинах появился не сразу. Конструкторы первых «самоходных лафетов» были очень заинтригованы малой маневренностью их изобретений. Вращение колес с одинаковой угловой скоростью при прохождении кривой приводило к тому, что одно из них начинало буксовать или, наоборот, полностью теряло контакт с дорогой. Инженеры вспомнили, что первые прототипы машин, приводимых в движение паровыми двигателями, имели устройство, предотвращающее потерю управляемости.

Механизм распределения крутящего момента был изобретен французом Онесифором Пеккёром. Устройство Пеккёра содержало валы и шестерни. Через них на ведущие колеса подавался крутящий момент двигателя. Но даже после применения изобретения Пеккёра проблема проскальзывания колес на поворотах не была полностью решена. Выявились недостатки системы. Например, одно из колес в какой-то момент потеряло сцепление с дорогой. Наиболее ярко это проявилось в обледенелых районах.

Скольжение в таких условиях раньше приводило к авариям, поэтому конструкторы долго думали, как предотвратить занос автомобилей. Решение было найдено Фердинандом Порше. Он стал изобретателем кулачкового механизма, ограничивающего пробуксовку колес на ведущем мосте. Немецкий дифференциал нашел применение в автомобилях Volkswagen.

Как устроен дифференциал

Агрегат работает как планетарный редуктор. Кузов передает вращение через сателлиты на полуоси, которые вращают ведущие колеса. За счет работы сателлитов возможны разные угловые скорости. Значение крутящего момента остается неизменным.

Использование дифференциалов

Устройства используются для передачи крутящего момента на ведущие колеса и ведущие оси автомобиля.

Грузовые и легковые автомобили, независимо от типа привода, имеют межколесный дифференциал, передающий вращение колесам. Межосевой дифференциал, распределяющий крутящий момент между осями, используется только в автомобилях с полным приводом.

По типу используемой передачи различают следующие типы механизмов:

  • конический;
  • цилиндрический;
  • червячный.

По количеству зубьев шестерен полуосей:

  • симметричный;
  • несимметричный.

На автомобилях с полным приводом устанавливается несимметричный дифференциал с цилиндрической передачей, так как именно этот вид дифференциала имеет способность пропорционально распределять крутящий момент между осями.

Автомобили с задним и передним приводом оснащены коническим симметричным дифференциалом.

Червячная передача, являясь наиболее универсальной, используется во всех типах устройств со всеми приводами.

Как работает дифференциал

Рассмотрим принцип, по которому работает симметричный межколесный конический дифференциал, который распределяет крутящий момент между колесами в трех различных условиях:

  • прямолинейное движение;
  • поворот;
  • пробуксовка.

Прямолинейное движение

Прямолинейное движение характеризуется равномерным распределением нагрузки между колесами транспортного средства. У них одинаковая угловая скорость. Помещенные в корпусе сателлиты не вращаются вокруг своей оси. Они передают крутящий момент от ведущей шестерни главной передачи на полуосям с помощью неподвижное зубчатое зацепление.

Поворот

Во время поворота транспортного средства силы сопротивления и нагрузки распределяются следующим образом:

  • Внутреннее колесо, имеющее меньший радиус от центра поворота, испытывает большее сопротивление, чем внешнее колесо. Увеличение нагрузки приводит к ее замедлению.
  • Внешнее колесо, движущееся по большему радиусу (больший путь), наоборот, должно увеличивать угловую скорость, чтобы автомобиль поворачивался плавно, без пробуксовки.

Следовательно, колеса должны иметь разную угловую скорость. Замедление вращения полуоси внутреннего колеса приводит в движение сателлиты. Они, в свою очередь, с помощью конической передачи увеличивают скорость вращения внешней оси колеса. Крутящий момент, полученный от главной передачи, остается неизменным.

Пробуксовка

Колеса автомобиля, движущегося по прямой по скользкой дороге или бездорожью, могут нести разные нагрузки: одно из них скользит, теряя сцепление с дорогой; другое, становясь более нагруженным, тормозит. Схема поворота повторяется. Только вот сейчас она мешает: скользящее колесо может принимать 100% крутящего момента, получаемого дифференциалом, а нагруженное колесо вообще перестает вращаться. Движение автомобиля прекратится.

Эти недостатки работы узла устраняются разными методами:

  • ручной или автоматической блокировкой;
  • внедрением системы курсовой устойчивости.

Система курсовой устойчивости, блокировка дифференциала

Чтобы крутящий момент полуосей снова был одинаковый, необходимо заблокировать действие сателлитов или гарантировать его передачу от чашки к нагруженной полуоси.

Особенно это актуально для внедорожников 4х4. Не только потому, что они созданы для пересеченной местности. Автомобиль, оборудованный тремя дифференциалами (два межколесных, один межосевой), потерять сцепление по крайней мере в одной из четырех точек — значение крутящего момента остальных колес достигнет нуля, и автомобиль остановится.

Предотвращению проблем способствует блокировка, которая может быть частичной или полной (в зависимости от степени перераспределения сил между осями), либо ручной или автоматической (в зависимости от степени управляемости водителя).

Отлично проявили себя самоблокирующиеся дифференциалы, распределяющие крутящий момент с учетом его разницы в осях или исходя из значений угловых скоростей.

Самым сложным идеальным методом устранения недостатков агрегата является электронная блокировка, реализованный на базе системы курсовой устойчивости, датчики которой контролируют все необходимые параметры во время движения автомобиля. На основании полученных данных производится механическая коррекция работы автомобиля.

Итоги

Дифференциал был призван обеспечить надежное и комфортное маневрирование на трассе. Описанные выше недостатки связаны с ездой в экстремальных условиях и по пересеченной местности. Исходя из этого, если на автомобиле установлен привод ручной блокировки, его следует использовать только в подходящих дорожных условиях. А дорожные автомобили, которые сложно «уговорить» ехать медленнее 100 км / ч, использовать без дифференциала, в общем, нереально, а также опасно. Это простой, но бесконечно важный механизм передачи.

Differentiale (mekanisk enhed) - Дифференциал (механическое устройство)

En diffale til tandhjul konstrueret ved at Engagementre planetgearene i to koaksiale epicykliske tandhjul. Huset er bærer для dette planetgear.

En дифференциал er et tandhjul med tre aksler, der har den egenskab, at den ene aksels rotationshastighed er gennemsnittet af de andres hastigheder eller et fast multiplum af gennemsnittet.

Функционел бескривелсе

Inputmomentet påføres ringgearet (blå), som drejer hele bæreren (blå).Транспортёрэн эр кун бандундет мед бегге солхджул (род ог гул) геннем планетжеарет (грён). Moment overføres til solhjulene gennem planetgearet. Planetgearet drejer rundt om bæreraksen og kører solhjulene. Hvis modstanden på beginge hjul er Ens, drejer planetgearet uden at dreje rundt om sin egen akse, ог бегге hjul drejer med samme hastighed.

Hvis det venstre soludstyr (rødt) støder på modstand, drejer planetudstyret (grønt) såvel som det drejer rundt, så det venstre soludstyr bremses, med en lige hartigere hastighed af det rigtige soludstyr (gul).

Den følgende beskrivelse af en Differentiale gælder for en Traditional Baghjulsdrevet bil eller lastbil med en åben eller grnset slipdifferentiale kombineret med et reduktionsgear ved hjælp af skråhjul (miss er ikke strong nødvendigentiale) - se

Således, hvis bilen for eksempel drejer til højre, kan hovedringdrevet muligvis dreje 10 fulde omdrejninger. I løbet af denne tid vil det venstre hjul dreje flere, fordi det har længere tid at køre, og det højre hjul vil gøre færre roter, da det har mindre afstand til at køre.Solhjulene (сом водитель akselhalvakslerne) vil rotere ved forskellige hastigheder i forhold til ringgearet (en hurtigere, en langsommere) ved f.eks. 2 fulde omdrejninger hver (4 fulde omdrejninger i forhold til hinanden), hvilket resulterer i venstre hjul gør 12 omdrejninger, og højre hjul gør 8 omdrejninger.

Drejningen af ​​ringgearet er altid gennemsnittet af rotationen af ​​sidetandhjulene. Dette er grunden til, at hvis de drevne kørehjul løftes fri fra jorden med motoren slukket, og drivakslen holdes (ф.екс. Efterlader Transmissionen i gear, der forhindrer, at ringhjulet drejer inde i дифференциальт), forårsager manuelt at dreje et drevet kørehjul modsat kørehjul for at rotere i den modsatte retning med samme mængde.

Når køretøjet kører i en lige linje, vil der ikke være nogen forskel i bevægelsen af ​​det planetariske gear, bortset fra de minutbevægelser, der er nødvendige for at kompensere for små forskelle i hølgere ijürvelets диаметром, eller kortere hjulbane и др.

Ансёгнингер

Курортный отель: Drivgearet 2 er monteret på holderen 5, som understøtter planetariske skrå tandhjul 4, der går i indgreb med de drivne skrå tandhjul 3 fastgjort til akslerne 1. ZF Differentiale. Drivakslen kommer ind forfra, og de drevne aksler kører til venstre og højre.

I biler og andre hjulkøretøjer почвообрабатывающий агрегат forskellen det ydre drivhjul at rotere hurtigere end det indre drivhjul under en drejning. Dette er nødvendigt, når køretøjet drejer, hvilket får hjulet, der kører rundt om ydersiden af ​​drejekurven, ruller længere og hurtigere end det andet.Gennemsnittet af de to drivhjuls rotationshastigheder er lig med drivakslens indgangshastighed. En stigning i det ene hjuls hastighed afbalanceres af et fald i det andet hjuls hastighed.

Når den anvendes på denne måde, kobler en Difference den langsgående indgående propelaksel til tandhjulet, какой-то собственный водитель детвое кольцо на дифференциал. Dette fungerer normalt også som reduktionsgear. På baghjulsdrevne køretøjer kan forskellen forbinde til halvaksler inde i et akselhus eller drivaksler, derribinder baghjulene.Forhjulsdrevne køretøjer har en tendens til at have motorens krumtapaksel og gearkasseakslerne på tværs og med tandhjulet i enden af ​​gearkassens modaksel og дифференциация i det Samme Hom som gearkassen. Der er Individualuelle drivaksler til hvert hjul. Дифференциальный бестор аф эн индганг (дривакслен) и удганг, дер эр запрещает тиль де дривхджул; dog er drivhjulens вращение запрещено с помощью hinanden ved deres forbindelse til kørebanen. В соответствии с нормой нормального определения, вы можете определить, как вылечить споры, выйдя на улицу, если вы хотите, чтобы оно было удалено от воды.

Ikke-bilmæssige anvendelser для дифференцирующих инклюдеров и udføre аналоговых aritmetik. Для того, чтобы отличаться от тренера по винклеру, от репрезентатора (пропорционального среднего) к таланту, от винклен-на-дэнтредже, а также от репрезентатора вращения к входному номеру. Den tidligste kendte anvendelse af et diffelt gear er i Antikythera-mekanismen, ca. 80 фунтов стерлингов, som brugte et diffelt gear til at styre en lille kugle, der repræsenterer månen fra forskellen mellem sol og månepositionspegerne.Bolden blev malet sort og hvid i halvkugler og viste grafisk månens fase på et bestemt tidspunkt. Et ligningsur, der brugte en diffel til tilføjelse, blev foretaget i 1720. I det 20. århundrede blev store samlinger med mange differ anvendt som analoge computere, der for eksempel beregnede den retning, som en petol skulle sigtes mod. Imidlertid har udviklingen af ​​elektroniske digitale computere gjort analysis anvendelser af forskelle forældede. Militære anvendelser kan stadig existere, для exsempel для en hypotetisk computer designet til at overleve en elektromagnetisk puls.Praktisk talt er all de Differenceer, Der nu er lavet, brugt i biler og lignende køretøjer inklusive offroad-køretøjer såsom ATV'er.

История

Der er mange krav til opfindelsen af ​​diffalegearet, men det er muligt, at det var kendt, i det mindste nogle steder, i oldtiden. Bekræftede Historiske milepæle для forskellen inkluderer:

  • 100 ф. Кр. - 70 f.Kr .: Antikythera-mekanismen er dateret til denne periode. Подробное описание в 1902 году на платформе svampedykkere, og moderne forskning tyder на, а также на отдельной коробке и дифференцируемой передаче, а также на лучших винкленовых подошвах и månens, ekliptiske positioner, og dermed månens fase.
  • г. 250 e.Kr .: Kinesisk ingeniør Ma Jun skaber den første veldokumenterede sydvendte vogn, en forløber for kompasset, der bruger forskellige gear til at skelne retning snarere end en Магнит.
  • 1720: Брюгер Джозеф Уильямсон и дифференциал. Шестерни и др.
  • 1810: Рудольф Акерманн из Tyskland opfinder et firehjulsstyringssystem til vogne, некоторый senere forfattere fejlagtigt rapporterer som en дифференциация.
  • 1827: современный двухдифференциальный патент на мастера Онезифора Пекера (1792–1852) из ​​ Национальной консерватории искусств и ремесел в Франкриге тил бруг по ан демпвон.
  • 1832: Ричард Робертс из Англии, патентообладатель "kompensationsudstyr", en forskel для вейлокомотивера.
  • 1874: Открытие портера из Рочестера, Kent Viser et kranlokomotiv i deres katalog udstyret med deres patdifferentialgear på bagakslen.
  • 1876 г .: Джеймс Старли из Ковентри, поиск дифференцированного текста на круглом столе; Найти новый подарок на Билле Карла Бенца.
  • 1897: изготовлен дифференциал на австралийском амортизаторе Дэвида Ширера.
  • 1958: Патентообладатель Вернона Глисмана Торсендоббелтдревдифференциал, тип начисления сдвиговой дифференциации, уделуккенде и надувание зубчатых передач, предназначенных для объединения коблингеров и механизмов.

Эпициклиск дифференциал

Epicyklisk gearing bruges her til at fordele drejningsmomentet asymmetrisk. Indgangsakslen er den grønne hule, den gule er det lave drejningsmoment, og den lyserøde er det høje drejningsmoment. Kraften, der påføres i de gule og lyserøde gear, er den samme, men da den lyserøde arm er 2 × til 3 × så stor, vil momentet være 2 × til 3 × så højt.

Эпициклический дифференциал, увеличивающий эпициклическую шестерню, чтобы определить и изменить момент асимметрии за счет багакслена. Эпициклическое различие между ядрами и автомобилями Toyota Prius-køretøjsdrevet, hvor detbinder motoren, motorgeneratorerne и drivhjulene (некоторые особенности и различия в зависимости от того, что происходит в нормальном состоянии). Det har den fordel, at det er relativt kompakt langs længden af ​​sin akse (det vil sige solgearakslen).

Epicykliske tandhjul kaldes også planetgear, fordi planetgearets akser drejer sig om solens fælles akse og ringgear, som de griber ind i og ruller imellem.På billedet bærer den gule skaft soludstyret, som næsten er skjult. Большая шестерня, планетарная передача, свободная шестерня и кольцевая передача.

Кольцо Брюгге для начинающих.

Дифференциал Spor-gear

En tandstangsdifferentiale har to lige store tandhjul, en til hver halvaksel, med et mellemrum mellem dem. Я стедет для skråhjulet, også kendt som et geringsgear, der samles ("edderkoppen") и midten af ​​дифференцированный, er der en roterende bærer på samme akse som de to aksler.Drejningsmoment fra en drivmotor eller трансмиссия, såsom en bils drivaksel, roterer denne brer.

Monteret i denne bærer er et eller flere par identityiske tandhjul, general længere end deres диаметром, og typisk mindre end tandhjulene på de enkelte halvaksler. Hvert tandhjulspar roterer frit på ben, der understøttes af bæreren. Desuden forskydes tandhjulsparerne aksialt, således and de kun griber ind i den del af deres længde mellem de to tandhjul og roterer i modsatte retninger.Den resterende længde af et givet tandhjul passer ind i det nærmere tandhjul på sin aksel. Derfor kobler hvert tandhjul, der ansporer gear til det andet tandhjul, og igen det andet tandhjul, således at når drivakslen roterer bæreren, er dets forhold til gearene for de enkelte hjulaksler det sammesomalling en skrud.

En tandhjulsdifferentiale er konstrueret af to identifyiske koaksiale epicykliske geartog samlet med en enkelt bærer, således and deres planetgear er i indgreb.Dette danner et planetgeartog med et fast transporttogforhold R = -1 .

I dette tilfælde giver den grundlæggende formel for planetgearet,

ω s - ω c ω -en - ω c = - 1, {\ displaystyle {\ frac {\ omega _ {s} - \ omega _ {c}} {\ omega _ {a} - \ omega _ {c} }} = - 1,} Эллер ω c = 1 2 (ω s + ω -en). {\ displaystyle \ omega _ {c} = {\ frac {1} {2}} (\ omega _ {s} + \ omega _ {a}).}

Således er vinkelhastigheden af ​​bæreren af ​​en tandhjulsdifferentiale gennemsnittet af solens og ringformede tandhjuls vinkelhastigheder.

Я обсуждаю tandhjulsdifferentialet erbrugen для udtrykket ringformet gear en bekvem måde и skelne solhjulene på de to epicykliske tandhjul. Det and soludstyr tjener det samme formål som det det ringformede gear i et simpelt planetgear, men har tydeligvis ikke den indvendige gearkompatibilitet, der er typisk for et ringformet gear.

Ikke-автомобильный аппликационер

Differentiale brugt til at styre optagningsspolen til en papirbåndlæser fremstillet af Tally omkring 1962.Skrindhjulene drejer frit på deres aksler, medmindre en bremsesko stopper det venstre gear. Детка от планетного центра до того момента, когда будет продолжена работа с половиной, поспешила с древнего снаряжения на ходу. Planetdifferentiale brugt до конца и kortoptager omkring 1961. Motorerne driver solen og ringformede gear, mens output er taget fra planetgearbreren. Dette giver 3 forskellige hastigheder, afhængigt af hvilke motorer der er tændt.

Kinesiske sydvendte vogne kan også været meget tidlige anvendelser af forskelle.Vognen havde en markør, der konstant pegede mod syd, uanset hvordan vognen drejede, mens den rejste. Det kunne derfor bruges som en type kompas. Det antages bredt, at en Differencesmekanisme reagerede på enhver forskel mellem vognens to hastigheder og drejede markøren passende. Mekanismen var imidlertid ikke præcis nok, og efter nogle få km rejse kunne urskiven meget vel, есть peget i den helt modsatte retning.

Den tidligste Definitivt Verificerede brug af en дифференциация различных вариантов, предвещающих Джозефа Уильямсона в 1720 году.Det anvendte en diffale for at føje ligningen af ​​til lokal middeltid, bestemt af urmekanismen, потому что на продюсерах солидные, у некоторых вилл есть været det samme som læsning af en solur. I løbet af det 18. århundrede blev solurerne anset for at vise den "korrekte" tid, så et almindeligt ur ville ofte skulle justeres, самостоятельно det fungerede perfekt på grund af sæsonudsving i tidsligningen. Williamson og andre ligningsure viste solurstid uden behov for omjustering. Я могу лучше понять, что такое "исправление", или решение, которое нормальное форкерте, такое, что нужно, чтобы инструктировать, кто знает, как это сделать, если вы хотите использовать другой уретид.

Я делаю половину детальной информации о механическом аналоговом вычислителе, калдетическом дифференциальном анализаторе, различных дифференцирующих элементах для добавления и вычитания. Брендконтроллер пистолета ВМС США Mk.1 содержит 160, отличаясь от типа оружия.

Эт дифференциал передач кан брюгге до тиллады переходит в двигатель. Møller brugte ofte sådanne gear til at anvende drejningsmoment i den krvede akse.Differentialer bruges også på denne måde til urmageri til and forbinde, чтобы разделить систему регулирования с детальной формой на udjævne fejl. Greubel Forsey bruger и дифференциал, чтобы установить турбийон - систему с четырехместным дифференциалом с турбийоном.

Anvendelse på køretøjer

"Вокруг угла" (1937), Jam Handy - фильм о Chevrolet, der forklarer, hvordan en åben Difference Fungerer

Et køretøj med to drivhjul har проблема, at når det drejer om et hjørne, skal drivhjulene rotere med forskellige hastigheder for at opretholde trækkraft.Bilens Differential er designet til at køre et par hjul, samtidig med at de kan rotere ved forskellige hastigheder. I køretøjer uden дифференциация, såsom karts, er beginge drivhjul tvunget til и rotere med samme hastighed, normalt på en fælles aksel drevet af en simpel kædedrevmekanisme.

Under sving kører det indre hjul en kortere afstand end det ydre hjul, så uden forskel roterer enten det indre hjul for hurtigt, eller det ydre hjul roterer for langsomt, hvilket resulterer и vanskelig org uforudgåndseigkelig (eller mulig svigt i) drivlinjen.

I biler med baghjulstræk går den centrale drivaksel (eller kardanaksel) i indgreb med diffalet gennem et hypoid gear (ring og tandhjul). Ringgearet er monteret på breren af ​​den planetariske kæde, der danner Differences. Dette hypoidgear er et skråhjul, der ændrer retningen på drevet.

Гипоидная зубчатая передача, ограничитель привода и дифференциал привода.

Вкладыш от trkkraft

En uønsket bivirkning ved en åben diffale er, at den kan grnse trækkraft under mindre end ideelle forhold.Mængden af ​​trækkraft, der kræves for at drive køretøjet til enhver tid, afhænger af belastningen på det øjeblik - hvor tung køretøjet er, hvor meget træk og friktion der er, vejens stigning moment, køregåjets моменте.

Det anvendte drejningsmoment på hvert drivhjul er resultatet af, at motoren, transfer or drivaksel anvender en vridningskraft mod trækkraftens modstand ved det vejhjul. I lavere gear og dermed ved lavere hastigheder, og medmindre belastningen er usædvanlig høj, kan drivlinjen levere så meget drejningsmoment som nødvendigt, så den gotrænsende faktor bliver trækkraft under hvert hjul.Det er derfor praktisk at definere trækkraft som den kraft, der kan overføres mellem dækket og vejoverfladen, før hjulet begynder at glide. Hvis drejningsmomentet på et af drivhjulene overstiger trækkraften for trækkraft, drejer det hjul og giver således kun drejningsmoment ved det andet drevne hjul svarende til glidefriktionen ved det glidende hjul. Den reducerede nettotraktion kan stadig være nok til and køre køretøjet langsomt.

En åben (ikke-fastlåsning eller på anden måde trækket hjælp) forskel leverer altid tæt på lige moment til hver side.Ибо на иллюстрации: hvordan dette kan grænse drejningsmomentet på drivhjulene, forestil dig et simpelt baghjulstræk køretøj med det ene baghjul på asfalt med godt greb og det andet på et stykke glat is. Det tager meget lidt drejningsmoment at dreje siden på glat is, og fordi en Differential opdeler drejningsmoment lige til hver side, er det drejningsmoment, der påføres den side, der er på asfalt, beginset til dette beløb.

Baseret på belastning, stigning osv. Krver køretøjet et bestemt moment, der anvendes på drivhjulene for at bevæge sig fremad.Da en åben Differencens Begrænser det samlede drejningsmoment, der anvendes på beginge drivhjul, til den mængde, der benyttes af det nedre traktionshjul ganget med to, når et hjul er på en glat overflade, kan det samlede drejningsmoment, drejningsmove end det krævede mindste drejningsmoment til fremdrift af køretøjet.

En Foreslået alternativ måde at fordele kraften til hjulene på er at bruge konceptet med en gearløs Differences , som Provatidis har rapporteret om en anmeldelse af, men de forskellige konfigurationer ser ud tiltif to svare til en .екс. Сом ZF B-70, выпущенный в течение многих лет Volkswagen, является одной из разновидностей куликов.

Mange nyere køretøjer har trækkontrol, som delvist dæmper de dårlige trækkende egenskaber ved en åben дифференциал ved hjælp af det blokeringsfrie bremsesystem for at grænse eller stoppe glidningen afre det lave movildeshjulings. Селвом детально и эффективно, так как дифференцирующий, эффективный дифференциал, более глубокий и простой механизм обеспечивает дифференциальную помощь.

ARB, luftlåsedifferentiale En afskåret gengivelse af en slutdrevsenhed til biler, der indeholder Differencealen

Актив форскелле

En relativt ny teknologi er den elektronisk styrede «активный дифференциал». Электронный стильный (ECU) элемент, встроенный сенсор, встроенный датчик, элементы управления и поперечное ускорение - и просто созданы для того, чтобы обеспечить удобство использования нижнего белья.

Полностью интегрированный активный дифференциал на Ferrari F430, Mitsubishi Lancer Evolution, Lexus RC F и GS на багажнике в Acura RL. Бесплатная версия ZF на шасси Audi S4 и Audi A4 B8. В Volkswagen Golf GTI Mk7 есть отделка, которая включает в себя электронику, которая выглядит по-разному, а не на VAQ. Ford Focus RS i 2016 года выпуска с усиленным дифференциалом. Dette giver i det væsentlige hvert hjul sin egen дифференциация.Dette muliggør momentvektorering og kan sende strøm til ethvert hjul, der har brug for det.

Entusiast interesse

Дрифтинг (автоспорт) - популярный автоспорт, действующий в Японии. Denne kørestil er kendt for at skubbe en bil gennem et hjørne uden at forlade vejoverfladen. Для nemt at få bilen ind i et dias kan føreren bruge en Ограниченное проскальзывание дифференциала eller en svejset diffale. En differet beginset slip får køretøjets hjul til at dreje med samme hastighed.Da bilens indvendige hjul kører en kortere afstand end det udvendige hjul, forårsager dette glidning. Denne glidning er det, der gør det lettere и skubbe bilen rundt.

Se også

Справочник

внешних ссылок

Дифференциал

- механические гифки

Механические гифки Главная Модели Маски для лица Замок-тумблер Коробка замка подарочной карты Кодовый замок Сейф Полные автомобили Радиальный двигатель Двигатель внутреннего сгорания с одним верхним кулачком Двигатель внутреннего сгорания с двойным верхним кулачком Паровой двигатель с двумя эксцентриками Сложенный паровой двигатель Прямоугольный паровой двигатель Однокривошипный паровой двигатель Паровоз Корлисс Поршень и маховик Дифференциальный Реечное рулевое управление Двухскоростная трансмиссия Двухскоростная трансмиссия Дополнительный электродвигатель Маятниковые часы Электрические часы Цепочка двухступенчатых часов Цепочка трехступенчатой ​​часовой шестерни Пифагорейское доказательство Доказательство золотого сечения Пи Доказательство Категории Наборы Набор замков Полный комплект замков Steam Set Полный набор Steam Набор часов Математический набор Ультра мега набор Клуб "Модель месяца" инструкции Основные инструкции Отсутствующие детали 中文 说明书 Узел замка штифта-тумблера Сборка коробки замка подарочной карты Сборка кодового замка Безопасная сборка Двигатель внутреннего сгорания с одним верхним кулачком в сборе Двигатель внутреннего сгорания с двойным верхним кулачком в сборе Радиальный двигатель в сборе автомобиля Двигатель внутреннего сгорания с одним верхним кулачком Двигатель внутреннего сгорания с двойным верхним кулачком Радиальный двигатель в сборе Сборка парового двигателя с двумя эксцентриками Сложенный паровой двигатель в сборе Прямоугольный паровой двигатель в сборе Однокривошипный паровой двигатель в сборе Сборка парового двигателя Корлисс Поршень и маховик в сборе Дифференциальная сборка Реечный рулевой механизм Двухскоростная трансмиссия в сборе Двухступенчатая коробка передач в сборе Сборка маятниковых часов Сборка электрических часов Двухступенчатая цепная передача часов Сборка цепи трехступенчатой ​​шестерни часов Пифагорейская сборка доказательств Pi Proof Assembly Сборка доказательства золотого сечения часто задаваемые вопросы Блог Связаться с нами 0 Механические гифки Главная Модели Маски для лица Замок-тумблер Коробка замка подарочной карты Кодовый замок Сейф Полные автомобили Радиальный двигатель Двигатель внутреннего сгорания с одним верхним кулачком Двигатель внутреннего сгорания с двойным верхним кулачком Паровой двигатель с двумя эксцентриками Сложенный паровой двигатель Прямоугольный паровой двигатель Однокривошипный паровой двигатель Паровоз Корлисс Поршень и маховик Дифференциальный Реечное рулевое управление Двухскоростная трансмиссия Двухскоростная трансмиссия Дополнительный электродвигатель Маятниковые часы Электрические часы Цепочка двухступенчатых часов Цепочка трехступенчатой ​​часовой шестерни Пифагорейское доказательство Доказательство золотого сечения Пи Доказательство

Дифференциальные уравнения - моделирование с помощью DE

первого порядка Онлайн-заметки Павла

Ноты Быстрая навигация Скачать

  • Перейти к
  • Ноты
  • Задачи практики и задания еще не написаны.Пока позволяет время, я работаю над ними, однако у меня нет того количества свободного времени, которое я имел раньше, поэтому пройдет некоторое время, прежде чем здесь что-нибудь появится.
  • Показать / Скрыть
  • Показать все решения / шаги / и т. Д.
  • Скрыть все решения / шаги / и т. Д.
  • Разделы
  • Интервалы действия
  • Равновесные решения
  • Разделы
  • Основные понятия
  • DE второго порядка
  • Классы
  • Алгебра
  • Исчисление I
  • Исчисление II
  • Исчисление III
  • Дифференциальные уравнения
  • Дополнительно
  • Алгебра и триггерный обзор
  • Распространенные математические ошибки
  • Праймер для комплексных чисел
  • Как изучать математику
  • Шпаргалки и таблицы
  • Разное
  • Свяжитесь со мной
  • Справка и настройка MathJax
  • Мои студенты
  • Заметки Загрузки
  • Полная книга
  • Текущая глава
  • Текущий раздел
  • Practice Problems Загрузок
  • Проблем пока не написано.
  • Проблемы с назначением Загрузок
  • Проблем пока не написано.
  • Прочие товары
  • Получить URL для загружаемых элементов
  • Распечатать страницу в текущем виде (по умолчанию)
  • Показать все решения / шаги и распечатать страницу
  • Скрыть все решения / шаги и распечатать страницу
  • Дом
  • Классы
  • Алгебра
    • Предварительные мероприятия
      • Целочисленные экспоненты
      • Рациональные экспоненты
      • Радикалы
      • Полиномы
      • Факторинговые полиномы
      • Рациональные выражения
      • Комплексные числа
    • Решение уравнений и неравенств
      • Решения и наборы решений
      • Линейные уравнения
      • Приложения линейных уравнений
      • Уравнения с более чем одной переменной
      • Квадратные уравнения - Часть I
      • Квадратные уравнения - Часть II
      • Квадратные уравнения: сводка
      • Приложения квадратных уравнений
      • Уравнения, сводимые к квадратичным в форме

Введение в обыкновенные дифференциальные уравнения (ODE) - x-engineering.org

В инженерном деле, в зависимости от вашей должностной инструкции, очень вероятно, что вы встретите обыкновенных дифференциальных уравнений (ODE).

В этом уроке для упрощения мы будем использовать термин дифференциальное уравнение вместо обыкновенного дифференциального уравнения.

Есть несколько определений дифференциальных уравнений. Мы постараемся их все обобщить, чтобы составить полную картину. Итак, дифференциальное уравнение :

  • является математическим представлением динамической системы (механической, электрической, гидравлической и т. Д.).)
  • помогает понять динамическое поведение системы.
  • описывает скорость изменения переменной (например, y ), функцию другой переменной (например, x ).
  • представляет собой математическое уравнение, которое содержит по крайней мере один член, который включает производную одной переменной (например, y ), функцию другой переменной (например, x )

Теперь давайте взглянем на некоторые примеры использования дифференциальных уравнений.

Пример 1.Механическая система

Первый пример описывает систему с механической точки зрения. Предположим, у нас есть машина, которая катится по дороге. Чтобы увеличить скорость (ускорение), водитель нажимает на педаль акселератора. Таким образом, двигатель создает больший крутящий момент, который превращается в тяговое усилие на колесах.

Уровень ускорения автомобиля зависит от тягового усилия на колесах. Мы можем записать это соотношение между ускорением и силой тяги в виде уравнения:

Изображение: Движущееся транспортное средство с массой и силой тяги

\ [F = m \ cdot a \ tag {1} \]
  • F - тяга сила, [Н]
  • м - масса автомобиля, [кг]
  • a - ускорение автомобиля, [м / с 2 ]

Где дифференциальное уравнение? В том виде, в котором мы его написали, не очень очевидно, что уравнение (1) является дифференциальным уравнением.Но что мы знаем об ускорении? Мы знаем, что это изменение скорости во времени. Таким образом, если скорость автомобиля увеличивается, когда водитель держит ногу на педали акселератора, автомобиль ускоряется (положительное ускорение).

Если мы запишем ускорение a как производную, то получим:

\ [a = \ frac {dv} {dt} \ tag {2} \]

, где:

  • v - скорость автомобиля, [м / с]
  • dv / dt - ускорение транспортного средства, записанное как производная скорости транспортного средства (изменение во времени)

Заменяя уравнение (2) в (1), мы получаем дифференциальное уравнение, которое описывает взаимосвязь между силой тяги и ускорение транспортного средства:

\ [F = m \ cdot \ frac {dv} {dt} \ tag {3} \]

Если мы хотим указать, какие физические переменные меняются со временем, мы можем написать те же уравнения как:

\ [ F (t) = m \ cdot \ frac {dv} {dt} \ tag {4} \]

Масса автомобиля м не меняется во времени, она имеет постоянное значение.Ускорение транспортного средства зависит от его массы и тягового усилия F (t) (которое изменяется во времени, в зависимости от поведения водителя).

Из уравнения (4) мы можем записать значение ускорения dv / dt как:

\ [\ bbox [# FFFF9D] {\ frac {dv} {dt} = \ frac {F (t)} { m}} \ tag {5} \]

Уравнение (5) - это дифференциальное уравнение , описывающее ускорение транспортного средства. Решая это уравнение, мы можем выяснить, как положение и скорость транспортного средства меняются во времени в зависимости от тягового усилия F (t) .

Пример 2. Электрическая система

Электрические системы также можно описать с помощью дифференциальных уравнений. Во всех сферах применения: автомобилестроение, аэронавтика, робототехника и т. Д. Мы найдем электрические приводы. Хорошим примером электрического привода является топливная форсунка, которая используется в двигателях внутреннего сгорания.

Основная роль топливной форсунки - подавать топливо в цилиндр (камеру сгорания), чтобы двигатель мог работать / работать.Основная идея заключается в том, что топливо должно поступать в цилиндр в определенный момент (в зависимости от положения коленчатого вала) и определенную продолжительность. Таким образом контролируется количество впрыскиваемого топлива.

Изображение: Анимация бензиновой топливной форсунки

Одним из способов управления форсункой является использование соленоидного клапана. Соленоид содержит неподвижную часть и подвижную часть (плунжер). Неподвижная часть содержит катушку, которая при подаче электрического тока создает магнитное поле.Подвижная часть соленоида приводится в действие магнитным полем неподвижной части.

Когда модуль управления двигателем решает, что необходим впрыск, он прикладывает напряжение к катушке, в ней нарастает ток, который создает магнитное поле. Под действием магнитного поля подвижная часть движется, форсунка открывается и топливо поступает в цилиндр.

Если мы хотим изучить динамику электрического тока через катушку, мы должны написать уравнения, описывающие систему.Текущее изменение во времени очень полезно, если мы хотим иметь представление о том, как быстро будет открываться инжектор. Это очень важно для двигателя внутреннего сгорания, потому что при высоких оборотах двигателя инжектор должен выполнять довольно много циклов впрыска, поэтому открытие и закрытие должно происходить очень быстро.

Соленоид можно описать с помощью эквивалентной электрической схемы, которая в основном состоит из резистора (с сопротивлением R ), соединенного последовательно с индуктором (с индуктивностью L ):

Изображение: Последовательная цепь RL, описывающая соленоид топливной форсунки

в котором:

  • В дюйм [В] - напряжение питания
  • I [A] - электрический ток
  • R [Ом] - сопротивление соленоида
  • L [ H] - индуктивность соленоида
  • В R [В] - напряжение на резисторе
  • В L [В] - напряжение на катушке индуктивности

Напряжение питания В в управляется модулем управления двигателем.Если требуется впрыск, устанавливается напряжение питания на напряжение аккумулятора (12,4 В), и на катушку подается питание. Когда инъекцию нужно прекратить. напряжение питания установлено на 0 В, и катушка обесточена.

Уравнение, описывающее эквивалентную электрическую схему соленоида:

\ [V_ {in} = V_R + V_L \ tag {6} \]

Уравнение (6) описывает, что напряжение на соленоиде представляет собой сумму между напряжение на резисторе и напряжение на катушке индуктивности.

Напряжение на резисторе:

\ [V_R = I \ cdot R \ tag {7} \]

Напряжение на катушке индуктивности:

\ [V_L = L \ cdot \ frac {di} {dt} \ tag {8} \]

di / dt - изменение электрического тока во времени через индуктор (производная электрического тока)

Заменяя уравнения (8) и (7) в (6), мы получим дифференциальное уравнение который описывает динамику электрического тока через соленоид.

\ [V_ {in} = I \ cdot R + L \ cdot \ frac {di} {dt} \ tag {9} \]

Мы можем переписать уравнение (9) в следующем формате:

\ [\ bbox [ # FFFF9D] {\ frac {di} {dt} = \ frac {1} {L} \ cdot (V_ {in} - I \ cdot R)} \ tag {10} \]

Путем интегрирования дифференциального уравнения (10 ) мы получаем i (t) , который представляет собой изменение электрического тока во времени, функцию напряжения питания, сопротивления соленоида и индуктивности. С помощью этой функции мы можем проанализировать динамику системы и решить, подходят ли электрические параметры соленоида для нашего применения (топливная форсунка).

Пример 3. Гидравлическая система

Обыкновенные дифференциальные уравнения также широко используются в гидравлике. Если нам нужна математическая модель гидравлической системы управления, мы обязательно будем использовать модель камеры . Эта модель описывает емкостную часть гидравлики и используется для расчета эффектов сжимаемости.

Изображение: Гидравлическая камера

Формула, описывающая гидравлическую камеру:

\ [\ bbox [# FFFF9D] {\ frac {dp} {dt} = \ frac {\ beta} {V} \ cdot Q (t )} \ tag {11} \]

где:

  • β [Па] - модуль объемной упругости гидравлической жидкости
  • V [м 3 ] - объем камеры
  • Q (т) [ м 3 / с] - расход
  • dp / dt [Па / с] - изменение давления во времени

По уравнению интегрирования (11) мы получим изменение давления во времени внутри гидравлической камеры функция входного потока.

Эти 3 примера, касающиеся обыкновенных дифференциальных уравнений, были лишь второстепенным представлением о применимости ОДУ в физике и технике. Если нам нужна математическая модель какой-либо динамической системы, то нам нужно использовать дифференциальные уравнения для описания их поведения. Из-за этого ODE очень важны в инженерии, и важно понимать, как их решать.

Для любых вопросов или замечаний относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Дифференциал (механическое устройство) Факты для детей

Штриховая диаграмма дифференциала.(1) коронная шестерня, (2) шестерни, (3) приводной вал, (4) ведущая шестерня, (5) правая ось, (6) боковые шестерни, (7) левая ось

Дифференциал - это механическое устройство, состоящее из нескольких шестерен. Применяется практически во всех механизированных четырехколесных автомобилях. Он используется для передачи мощности от карданного вала на ведущие колеса. Его основная функция - позволить ведущим колесам вращаться с разной скоростью, позволяя колесам проходить повороты, получая при этом мощность от двигателя.

Различные типы

  • Открытый дифференциал (OD) является наиболее распространенным типом.К тому же это самый дешевый. Открытый дифференциал позволяет автомобилю проходить повороты, не таща за собой внешнее колесо. Однако мощность передается на колесо с наименьшим тяговым усилием (сцеплением с дорогой). Если это колесо находится на льду или другой скользкой поверхности, транспортное средство не будет двигаться вперед, а колесо с мощностью просто вращается. В автомобилях с приводом на два колеса, если они имеют открытый дифференциал, они имеют только одно ведущее колесо. В полноприводных автомобилях с открытыми дифференциалами (обычно стандартными с завода) только одно колесо на каждой оси приводит в движение автомобиль.Преимущества включают в себя редкую поломку оси, меньший износ шин и бесплатность, поскольку большинство новых автомобилей поставляются с открытыми дифференциалами.
  • Дифференциал повышенного трения (LSD) решает эту проблему. Используя серию сцеплений (называемых пакетом сцепления), LSD позволяет ограничить пробуксовку колес, сохраняя мощность на обоих ведущих колесах. LSD популярны в гоночных автомобилях, так как бывают случаи, когда они выходят из поворота и нуждаются в ускорении, не теряя мощности на одном ведущем колесе.
  • Блокировка дифференциала (шкафчик) позволяет заблокировать два ведущих колеса на оси. Преимущество в том, что оба колеса всегда имеют мощность. Недостатком является то, что поворот намного сложнее, поскольку оба колеса должны вращаться с одинаковой частотой вращения. Поэтому при резких поворотах большинство шкафчиков необходимо отключать. Шкафчики также могут представлять водителю опасные ситуации. Например, при движении по склону (переходу по перекрестку), если одно ведущее колесо теряет сцепление с дорогой, теряется сцепление с дорогой, и автомобиль может скользить вбок по склону.Водителей часто предупреждают не пересекать склон, если поверхность рыхлая или скользкая. Шкафчики могут быть включены или выключены механически, электронным способом (электронный шкафчик) или сжатым воздухом (шкафчик воздуха). Шкафчики желательны на внедорожниках, но обычно бесполезны на улицах и шоссе.
  • Золотник - открытый дифференциал, оси которого механически скреплены между собой. Это не позволяет колесам двигаться быстрее или медленнее на поворотах. Это дешево и почти не добавляет веса автомобилю, но обычно ограничивается соревнованиями по бездорожью и трейлраннингом.Они не подходят для езды по улице, так как они будут «чирикать» колесами при прохождении поворотов.

Torsen- тот же торцевой эффект, что и ограниченное скольжение, но не использует сцепления или не решается сделать это

Картинки для детей

  • Дифференциал с цилиндрической зубчатой ​​передачей, состоящий из планетарных шестерен двух соосных планетарных зубчатых передач. Кожух является водилом планетарной зубчатой ​​передачи.

  • Автомобильный дифференциал: ведущая шестерня 2 установлена ​​на водиле 5, которое поддерживает планетарные конические шестерни 4, которые входят в зацепление с ведомыми коническими шестернями 3, прикрепленными к осям 1.

  • Автомобильный дифференциал Škoda 422

  • Эпициклическая передача используется здесь для асимметричного распределения крутящего момента. Входной вал - зеленый полый, желтый - выход с низким крутящим моментом, а розовый - выход с высоким крутящим моментом. Сила, приложенная к желтой и розовой шестерням, одинакова, но поскольку плечо розовой шестерни в 2–3 раза больше, крутящий момент будет в 2–3 раза больше.

  • Гипоидная зубчатая пара, соединяющая автомобильный ведущий вал с дифференциалом

  • ARB, пневмоблокировка дифференциала

  • Вид в разрезе автомобильной главной передачи, которая содержит дифференциал

    .

Дифференциальные переключатели - Barksdale Inc.(EN)

Наличие продукта

... Все товары на складе отправлены в течение 24 часов!

CDPD1H, CDPD2H, VCDPD1H, VCDPD2H серии

Калиброванный дифференциальный переключатель

Перепад давления, корпус NEMA 4 с защищенными от несанкционированного доступа дисками внешней регулировки. Рабочий диапазон от 0,03 до 300 фунтов на квадратный дюйм, диапазон уставок от 0,03 до 150 фунтов на квадратный дюйм.

Дифференциальная диафрагма с диафрагмой

Приложения

  • Контроль насосов и компрессоров
  • Проверка воздуха в системах HVAC
  • Контроль двигателя
  • Станки
  • Гидравлические агрегаты
  • Металлообработка
  • Энергетика и коммунальные услуги

Подробности »

DPD1T, DPD2T серии

Диафрагменный дифференциальный переключатель

Перепад давления, корпус NEMA 4 с клеммной колодкой, внешняя регулировка с защитой от несанкционированного доступа.Рабочий диапазон от 0,03 до 300 фунтов на квадратный дюйм, диапазон уставок от 0,03 до 150 фунтов на квадратный дюйм.

Приложения

  • Контроль насосов и компрессоров
  • Системы ОВК
  • Контроль двигателя
  • Станки
  • Гидравлические агрегаты
  • Системы фильтрации
  • Металлообработка
  • Энергетика и коммунальные услуги

Подробности »

EPD1S, EPD1H серии

Недорогое реле дифференциального давления

Серия EPD1S

Дифференциальное давление, компактный, экономичный, со снятой изоляцией, может использоваться для контроля верхнего / нижнего пределов, рабочий диапазон от.22 - 150 фунтов на квадратный дюйм, диапазон уставки от 0,22 до 40 фунтов на квадратный дюйм.

Серия EPD1H

Дифференциальное давление, компактный, экономичный, в корпусе, может использоваться для управления верхним / нижним пределом, рабочий диапазон от 0,22 до 150 фунтов на кв.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *